利用热管供热的移动床生物质气化炉

1.利用热管供热的移动床生物质气化炉，包括反应室、燃烧室、烟道、 空气预热室，烟道与燃烧室连通，其特征在于高温热管一段在烟道 内，为吸热段，另一段在反应室内，为放热段，中温热管一段在空 气预热室内，为放热段，另一段在反应室内，为吸热段，高温热管 的放热段位于反应室的中上部，中温热管的吸热段位于反应室的下 部，低于高温热管放热段。
2.根据权利要求1所述的利用热管供热的移动床生物质气化炉，其特 征在于高温热管从燃烧室至反应室是斜向向上放置。
3.根据权利要求2所述的利用热管供热的移动床生物质气化炉，其特 征在于中温热管从空气预热室至反应室是斜向向下放置。
4.根据权利要求1所述的利用热管供热的移动床生物质气化炉，其特 征在于高温热管的工质为液态金属：钠、钾或钠钾合金。
5.根据权利要求2所述的利用热管供热的移动床生物质气化炉，其特 征在于中温热管的工质为水或有机液体。

技术领域\n本发明涉及一种气化炉，特别涉及一种利用热管供热的移动床生物质 气化炉。\n背景技术\n在本发明之前，目前的生物质气化炉大多采用空气作为气化剂从炉子 下部(上吸式)或从炉子上部(下吸式)吸入空气，与炉内的生物质产生 气化燃烧反应，放出的热量供生物质气化(还原反应)吸热。空气中的氧 燃烧后剩下大量的N2，使之生成的可燃气的热值不高，一般为5MJ/Nm3 左右，热效率低。为了提高可燃气的热值也可用纯氧、氢气、水蒸气等作 为气化剂，但又都带来了不少问题，如设备结构复杂，成本提高，使用成 本也高等缺陷。\n发明内容\n本发明的目的就在于克服上述缺陷，提供一种结构简单、热效率高的 生物质气化炉。\n本发明的技术方案是：\n利用热管供热的移动床生物质气化炉，包括反应室、燃烧室、烟道、 空气预热室、粒子提升机，烟道与燃烧室连通，其特征在于高温热管一段 在烟道内，为吸热段，另一段在反应室内，为放热段，中温热管一段在空 气预热室内，为放热段，另一段在反应室内，为吸热段，高温热管的放热 段位于反应室的中上部，中温热管的吸热段位于反应室的下部，低于高温 热管放热段。\n本发明相比现有技术具有如下优点：\n本发明是一种间接供热气化炉。生物质在反应室中气化所需的热量由 高温热管供给，高温热管的吸热段在气化炉外的烟道中接受从燃烧室过来 的高温烟气热量，高温热管放热段在气化炉中放出热量。本发明的工作原 理属于无气化剂的干馏气化，可燃气的热值可达15MJ/Nm3，是空气气化 炉的三倍。\n本发明的特点是应用了高温热管技术，生物质不需气化剂，属于无气 化剂的生物质气化，可以得到低热值＞15MJ/Nm3的可燃气，如果将反应室 反应温度控制在低于600℃，本发明就可作为快速热解炉使用而得到主产 品生物质油。\n本发明的燃烧物来自气化炉本身的部分可燃气，因而除开工短期需外 供热外，不需要外供燃料。本发明考虑了设备的保温及余热回收因而有很 高的热效率。\n附图说明\n图1——本发明的结构原理示意图。\n图2——本发明中储料管的另一结构示意图。\n具体实施方式\n下面结合附图对本发明作进一步的描述：\n如图1所示，本发明的气化炉由四大部分组成：\n气化反应区：\n在气化反应区中有气化反应室3，高温热管的放热段2′，载体砂粒5 及生物质颗粒4；\n供热区：\n供热区包括燃烧室1，空气预热室21，空气预热室21中的中温热管 放热段13′，高温烟气烟道20，高温烟气烟道20中的高温热管吸热段2(高 温热管)；\n除炭区：\n除炭区包含密封星形分离器14，振动筛15，存炭斗16，出炭粒星形 分配器17，反应室3顶部的旋风分离器8；\n送料区：\n送料区包含砂粒提升机10，螺旋给料器12，储料管11，给料管9。\n本发明气化炉属于热管式移动床生物质气化炉，它包括反应室3、燃 烧室1、烟道20、空气预热室21、高温热管2、中温热管13及粒子提升 机10，反应室3上部设有给料管9、供可燃气排出的上出口7及排除残余 物的下出口，上出口7上部设有旋风分离器8，旋风分离器8下部连通给 料管9，给料管9与粒子提升机10及螺旋进料器12相连；螺旋给料器12 设在砂粒提升机10底部。\n反应室3与烟道20及空气预热室21室壁相连，若干根高温热管2通 过反应室3与烟道20的室壁连接，位置分别设置在反应室3与烟道20内， 高温热管放热段2′位于反应室3的中上部，高温热管吸热段2在烟道20 内，从烟道20至反应室3呈斜向向上设置，热管重力回流；若干根中温 热管13通过反应室3与空气预热室21的室壁连接，位置分别设置在反应 室3与空气预热室21内，中温热管13的吸热段位于反应室3的下部，低 于高温热管放热段2′，中温热管放热段13′设置在空气预热室21内，从空 气预热室21至反应室3呈斜向向下放置；空气预热室21的出气口与燃烧 室1的进气口连通，燃烧室1的出气口与烟道20底部的进气口连通，烟 道20顶部设有烟气排烟口。\n反应室3下出口部位设有星形分配器14，星形分离器14的出口设有 分离载体砂粒5和气化残余物的振动筛15，振动筛15的下部设有起密封 作用的星形密封器17，振动筛15的出口端连接粒子提升机10的下部。\n如图2所示，本发明气化炉的给料输送器还可以设在提升机顶部。\n本发明的原理结构如下：\n以高温热管2为供热元件的移动床生物质气化炉用于生物质(秸秆、 玉米秆、麦秸、树皮、木屑、果壳等)生成中热值(＞15MJ/Nm3)可燃气 体的装置，用高温热管2作为传热元件，将来自燃烧室1中的高温烟气的 热量经烟道20传送到反应室3中，供给生物质气化反应，由于生物质是 在间接受热条件下发生气化反应，因之可燃气成分中N2含量极少(＜2％)， 其低热值可达＞15MJ/Nm3以上；\n由燃烧室1和烟道2及反应室3组成的结构，使反应室3中的生物质 颗粒4伴随载体砂粒5自上而下流过高温热管2的放热段2’接受高温热管 放出的热量发生气化反应，气体由上部离去，生物质炭粒随载体砂粒5进 入下部星形分配器14，星形分配器14起到密封作用，防止外界空气进入 反应室3内。\n反应室3上出口设有旋风分离器8将可燃气中含有的炭粒分离出来由 旋风分离器8下部进入给料管9，随进料(原料)及砂粒返回气化室3。\n反应室3底部设有供砂粒及气化残余物冷却的中温热管13，中温热管 13将气化炉内的砂粒及残余物冷却到100℃以下进入星形分离器14；中温 热管13将热量传递到燃烧室1，由中温热管放热段13′放出热量预热由(空 气进口18)进入空气预热室21的空气；\n在星形分离器14的出口设有振动筛15，将载体砂粒5和气化残余物 分离，载体颗粒5由粒子提升机10提升至顶部进入给料管9，不断循环使 用。\n采用了螺旋给料器12及具有一定高度的储料管11构成了连续加料及 气体密封组件，储料管11可防止外界空气进入系统，此加料组件可设置在 如图1所示的粒子提升机10底部，也可以设在粒子提升机10顶部与给料 管9相连，如局部图2所示。生物质储料管11，螺旋输料器12，将粒子提 升机10送来的载体砂粒5与储料管11中的生物质及旋风分离器8分离下 的炭粒一并送入反应室3。\n在反应室3的一侧设置有燃烧室1，在燃烧室1中来自底部空气预热 室21的助燃空气(从空气进口18进来)在空气预热器21中经过中温热 管放热段13′被加热，与来自反应室3出口的部分可燃气19混合燃烧，燃 烧烟气经过烟道20放出的热量由高温热管2吸收送入反应室3，供给生物 质气化，燃烧后的烟气6自顶部离去可进入其它余热回收设备。\n既可作气化炉也可作热解炉使用：\n反应室3的反应温度可以通过高温热管2调控，当反应室的反应温度 控制在600℃左右时，可以得到60％～70％的液态产物(生物质油)， 25％～13％的气体(可燃气)及15％～17％的固体(木炭)，产物主要为生物 质油；当反应温度控制在750℃～800℃时，气体产率＞70％，主要产物为 可燃气；\n采用了高温热管2(工质为液态金属：钠、钾或钠钾合金)作为反应 区的传热元件，并同时采用中温热管13(水或有机工质为液体)作为预热 助燃空气22的加热元件。\n本发明的制备生物质可燃气的过程如下：\n生物质为秸秆、玉米秆、麦秸、树皮、木屑和果壳。\n生物质原料经粉碎成粒状物(一般＜2mm)即生物质颗粒4进入生物 质储料管11，由螺旋给料器12推入粒子提升机10的底部与来自振动筛15 分离后的载体砂粒5混合，由粒子提升机10提至上部进入给料管9落入 反应室3内。螺旋给料器12也可设在粒子提升机10顶部，如图2中所示 的方式进料。生物质颗粒4与载体砂粒5在反应室3内由上而下移动，不 断接受来自高温热管放热段2′所放出的热量，产生气化反应，反应后产生 的可燃气7由反应室3的上方经旋风分离器8分离出炭粒子后离去。旋风 分离器8分离出的炭粒子进入给料管9与新鲜的生物质颗粒4及载体砂粒 5一同进入反应室3内反应，反应室3内的载体砂粒5伴随生物质颗粒4 通过高温热管放热管2′供热的反应区后，残余的反应物及载体砂粒5通过 反应室3下部的中温热管吸热段13，热量由中温热管吸热段13传至空气 预热室21中的中温热管冷却段13′，放出的热量预热燃烧空气。冷却后的 载体砂粒5及气化残余物进入密封星形料斗14，不断排入振动筛15，经 振动筛15分离后的载体砂粒5进入斗式的粒子提升机10与生物质颗粒4 一并提升至顶部进入给料管9。分离后的炭粒落入炭料灰斗16，由底部星 形密封器17排出，在反应室3顶部出口的可燃气7的一部分作为燃料气 19与来自助燃空气进口18的进入空气预热器21预热后的空气按一定比例 混合后，进入燃烧室1燃烧，燃烧后的高温烟气进入烟道20，加热烟道中 高温热管的吸热段2，热量由高温热管传至反应室内放热段2′供给反应室 中的生物质反应。高温烟气降温后由顶部离去，烟气中的热量可以通过其 它设备回收余热。