内热式连续制备生物质热解气化煤气的方法及热解气化炉

摘要

本发明公开了一种内热式连续制备生物质热解气化煤气的方法及使用的热解气化炉，方法为：生物质与粗热解煤气逆向接触换热，粗热解煤气换热后排出，而生物质在热解筒与过渡筒内利用回炉煤气与空气混合燃烧产生的热量热解干馏为木炭，分解出干馏煤气，然后下沉进入气化筒；热解产生的粗热解煤气净化后一部分去燃气柜，另一部分调压后作为回炉煤气，与从空气分布器进入的空气混合燃烧，产生的热量将过渡筒内的生物质加热到600～800℃；进入气化筒的木炭与喷淋的冷却水反应，产生水煤气和半水煤气，粗热解煤气从出口出来，冷却的木炭由出炭口排出。本发明能连续稳定提供高热值生物质煤气。

说明书

技术领域：

本发明涉及生物质热解气化方法及热解气化炉，尤其涉及一种连续热解气化生物质的方法及热解气化炉。

背景技术：

生物质热解是指生物质原料在隔绝空气或者添加少量空气条件下受热分解产生可凝和不可凝气体以及固体木炭等不同形态的物质，热解得到的气体具有高热值，一般在12000KJ/NM³以上，使用燃烧温度高的特点；生物质的气化是指固体木炭产品与气化剂，氧或含氧物质的氧化剂，如水蒸气、氧气或者空气等，在一定的温度条件下，发生气固反应的过程。目前，人们所指的生物质气化反应过程，通常包括生物质的热分解和气固反应过程，以得到气体产品为主要目标，气体的热值低，一般在5000KJ/NM³以下。

国内生物质热解工业化规模生产中，基本上都是热解气化的反应过程，得到以固体或者液体产物为主要目标，且工业化规模热解装置产生可燃的高热值气量少，难以适合于大规模连续用气，如燃气发电等工程，而且为间歇式生产。目前国内工业化规模气化装置实现了连续化运行，产量稳定且产气量大，但燃气热值低，影响了规模化用气如生物质燃气发电装置的运行效率和成本。为了拓展生物质燃气的使用范围，需要研究开发经济和技术可行性，能够连续稳定大气量供气，且能生产高热值气体的生物质气化过程和装备。

发明内容：

为了解决现有技术存在的工业化规模热解装置只能间歇性生产、气量小，而气化装置生产的燃气热值低的弊端，本发明提供一种内热式连续制备生物质热解气化煤气的方法及热解气化炉，能连续稳定大气量提供高热值生物质煤气。

本发明采用如下技术方案：一种内热式连续制备生物质热解气化煤气的方法，步骤为：

生物质送入热解气化炉的料仓中，进入炉内自上而下运动，与自下而上的粗热解煤气接触换热，生物质完成干燥、预热过程，粗热解煤气换热后温度降至70℃后由粗热解煤气出口排出，而生物质在热解筒与过渡筒内利用回炉煤气与空气混合燃烧产生的热量热解干馏为木炭，热解温度为600～800℃，分解出干馏煤气，热解干馏后的木炭由热解筒经过渡筒下沉进入气化筒；所述的生物质为木块或果壳中的一种或两种混合。

热解产生的粗热解煤气由粗热解煤气出口出来进入水封除尘器除尘，分离出的煤气进入集气槽净化后去喷淋冷却塔冷却后由排风机抽出，一部分去燃气柜，另一部分调压后作为回炉煤气，由洁净煤气分布器进入内热式生物质连续热解气化炉的过渡筒，由水封除尘器和喷淋冷却塔分离出的含油洗涤水去焦油分离器；

调压后由洁净煤气分布器进入过渡筒的回炉煤气与从空气分布器进入的空气混合燃烧，产生的热量将过渡筒内的木炭加热到600～800℃；所述的回炉煤气的量为40～100m³/h，空气量为20～50m³/h。

进入气化筒的木炭与喷淋的冷却水反应，吸收热量的同时产生热值在8000KJ/NM以上的水煤气和半水煤气，水煤气和半水煤气上升与热解干馏得到的干馏煤气混合为粗热解煤气，由粗热解煤气出口出来，木炭由600～800℃降到200℃，再经气化筒冷却段的水夹套冷却降低至50℃后由出炭口排出。

一种用于所述的内热式连续制备生物质热解气化煤气的方法中的热解气化炉，由料仓、炉体、热解筒、过渡筒和气化筒、冷却段、支腿组成，料仓设于炉体上，炉体内由上至下设有热解筒、过渡筒和气化筒，在热解筒与过渡筒之间设有空气分布器，在热解筒上设有粗热解煤气出口，在过渡筒与气化筒之间设有洁净煤气分布器，在气化筒底部设有出炭口，在气化筒的上部设有冷却水喷淋装置，气化筒的下部为冷却段，设有水夹套，炉体设于支腿上。所述的热解筒和过渡筒为耐火砖砌筑。所述的气化筒为钢筋混凝土砌筑，在内壁设有水夹套用来对木炭进行冷却。所述的空气分布器和洁净煤气分布器的均设有气体出口和气体进口，分布器为里外两同心圆筒组成，在分布器的内圆筒上沿圆周均匀分布6～8个气体出口。

有益效果：

1.生物质与粗热解煤气逆向运动，利用粗热解煤气的热量对生物质进行干燥和预热，节省了能量。

2.利用回炉煤气与空气的燃烧产生的热量对生物质进行热解，实现了在热解气化炉的内热式连续生产。通过控制热解气化炉回炉煤气量在40-100m³/h和鼓入空气量20-50m³/h，从而实现整个反应体系的热平衡和物料平衡。

3.本方法可以连续稳定地提供大流量高热值煤气，热值在8000KJ/NM³以上。燃气产量大、热值高，且可连续稳定运行，特别适合规模化工业用燃气如生物质燃气发电项目的需要。

4.本发明的空气分布器和洁净煤气分布器由于是在内圆筒上沿圆周均匀分布6～8个气体出口的，使得气体分布更均匀，燃烧更充分，水蒸汽一木炭反应充分，炉体截面周围的温度分布均匀。

附图说明：

图1是本发明的工艺流程示意图。

图中，1为粗热解煤气出口，2为回炉煤气入口，3为空气入口，4为喷淋冷却水入口，5为热解气化炉，6为水封除尘器，7为集气槽，8为喷淋冷却塔，9为焦油分离池，10为排风机，11为鼓风机，12为水泵。

图2.是本发明热解气化炉的结构示意图。

图中，1为粗热解煤气出口，2为回炉煤气入口，3为空气入口，4为喷淋冷却水入口，13为料仓，14为出炭口，15为支腿，16为水夹套，17为热解筒，18为过渡筒，19为气化筒，20为热电偶。

图3.是本发明空气分布器的结构示意图。

具体实施方式：

如图1所示，一种内热式连续制备生物质热解气化煤气的方法，步骤为：

生物质送入热解气化炉的料仓中，进入炉内自上而下运动，与自下而上的粗热解煤气接触换热，生物质完成干燥、预热过程，粗热解煤气换热后温度降至70℃后由粗热解煤气出口1排出，而生物质在热解筒与过渡筒内利用回炉煤气与空气混合燃烧产生的热量热解干馏为木炭，热解温度为600～800℃，分解出干馏煤气，热解干馏后的木炭由热解筒经过渡筒下沉进入气化筒；所述的生物质为木块、果壳等。

热解产生的粗热解煤气由粗热解煤气出口1出来进入水封除尘器6除尘，分离出的煤气进入集气槽7净化后去喷淋冷却塔8冷却后由排风机10抽出，一部分去燃气柜，另一部分调压后作为回炉煤气，由洁净煤气分布器的回炉煤气入口2进入热解气化炉的过渡筒，由水封除尘器6和喷淋冷却塔8分离出的含油洗涤水去焦油分离器分离焦油，分离出的水由水泵12泵入热解炉循环使用；

调压后由洁净煤气分布器的回炉煤气入口2进入过渡筒的回炉煤气与由鼓风机11从空气分布器的空气入口3送入的空气混合燃烧，产生的热量将过渡筒内的木炭加热到600～800℃，木炭与进入炉内的空气中的氧气反应放出热量；所述的回炉煤气的量为40～100m³/h，空气量为20～50m³/h。

进入气化筒的木炭与喷淋的冷却水反应，吸收热量的同时产生热值在8000KJ/NM³以上的水煤气和半水煤气，水煤气和半水煤气上升与热解干馏得到的干馏煤气混合为粗热解煤气，由粗热解煤气出口1出来，木炭由600～800℃降到200℃，再经设于气化筒冷却段的水加套16冷却降低至50℃后由出炭口排出。

如图2所示，一种用于所述的内热式连续制备生物质热解气化煤气的方法中的热解气化炉，所述的热解气化炉由料仓13、炉体、热解筒17、过渡筒18和气化筒19、支腿15组成，料仓13设于炉体上，炉体内由上至下设有热解筒17、过渡筒18和气化筒19，在热解筒17与过渡筒18之间设有空气分布器，在热解筒17上设有粗热解煤气出口1，在热解筒17上还设有热电偶20以控制温度，在过渡筒18与气化筒19之间设有洁净煤气分布器，在气化筒底部设有出炭口14，在气化筒19上还设有冷却水喷淋装置，气化筒的下部为冷却段，设有水夹套16，炉体设于支腿15上。所述的热解筒17和过渡筒18为耐火砖砌筑。所述的气化筒19为钢筋混凝土砌筑。所述的空气分布器和洁净煤气分布器的均设有气体出口和气体进口，分布器为里外两同心圆筒组成，在分布器的内圆筒上沿圆周均匀分布6～8个气体出口，如图3所示。

实施例1：

一种内热式连续制备生物质热解气化煤气的方法，待热解气化炉稳定后，将50±30mm大小的木块，送入热解气化炉内，粗热解煤气经炉上部粗热解煤气出口引入水封除尘器除尘，分离出的煤气进入集气槽净化后去喷淋冷却塔冷却后，再由罗茨排风机抽出，一部分去燃气柜供民用或发电用，另一部分经调压后作为回炉煤气，由洁净煤气分布器进入炉内与离心鼓风机由空气分布器送入的空气混合作为加热用燃气，以上为气体循环流程。在第一次运行时，是要经过一个暖炉的过程的，将事先烧红的木炭投入炉中，在气化筒内发生反应，待整个过程稳定后，整个循环就可以实现。

循环水泵将洗涤水从油水分离池抽出送入水封除尘器、集气槽、喷淋冷却塔及热解气化炉等设备，对粗热解煤气进行冷却和焦油洗涤及进行水蒸汽—木炭煤气反应，含油洗涤水从各设备底下返回焦油分离器，经油水分离池分离出的焦油经焦油泵送入焦油罐，以上为水循环流程。

整个运行情况如下：

一台内径Φ1.8m内热式生物质连续热解气化炉制备生物质燃气主要技术参数如下：

炉膛截面积：2.54m²

原料：木块

单炉处理原料量：17T/d

单炉产木炭：5T/d

单炉产气：1.0万m³/d

气体热值：9210KJ/m³

热解筒与过渡筒温度：600-800℃

冷却气化筒温度：200℃