[发明专利]热管供热的双固定床生物质反应器系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质反应器，特别涉及一种利用热管供热的双固定床生物质反应器系统。

背景技术

在本发明之前，生物质固定床气化多采用空气作为气化剂，其主要缺点是反应热由生物质自身燃烧提供，产生的燃气中含有大量的N₂，热值不高。若采用过热水蒸汽作为气化剂，则必须外供热量以提供必要的反应热，由此却增加了成本。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，提供一种热管供热的双固定床生物质反应器系统。

本发明的技术方案是：

热管供热的双固定床生物质反应器系统，有旋风分离器、蒸汽发生器、蒸汽过热器、空气预热器，其主要技术特征在于有二个相同的固定床和传热元件热管：

(1)生物质反应时，一个固定床作为燃烧室，另一个固定床则作为反应室；

(2)生物质反应结束后，原作为燃烧室的固定床转为反应室，原作为反应室的固定床转为燃烧室。

传热元件热管横穿二个固定床，一段在一个固定床中，一段在另一个固定床中。

本发明用过热水蒸汽作为气化介质，用两个固定床轮流作为气化反应器或燃烧室，前一次的气化残留物燃烧后产生的热量由热管传给另一个反应器，提供生物质与水蒸汽发生气化反应所需的反应热，实现了生物质的间接供热气化，产生的燃气热值提高，一般可达到10～15MJ/m³。

气化反应所得到的燃气通过蒸汽发生器被冷却，同时产生水蒸汽；利用气化残留物燃烧所产生的高温烟气首先加热热管，然后通过蒸汽过热器将水蒸汽过热，最后通过空气预热器预热助燃空气，形成一个高效热利用系统。

为了强化热管在水平位置的传热能力，热管的吸热段和放热段均布置了螺旋肋片或圆肋片或直肋片强化外部传热，热管的内部则采用了烧结、沟槽、丝网或者干道复合吸液芯以达到水平状态下热管内部冷凝液体的回流能力。

本发明的优点表现如下：

本发明因为采用过热水蒸汽作为气化剂，用二个相同的固定床轮流作为反应室或燃烧室，横穿二个固定床的传热元件热管将燃烧室高温烟气的热量传递到反应室中提供反应所需的反应热，实现了生物质的间接气化，因而产生的燃气热值较高。利用燃气的余热产生水蒸汽，并用气化残留物燃烧所产生的烟气过热水蒸汽作为气化剂进入反应器。再利用烟气的二级余热加热助燃空气，预热后的助燃空气与气化残留物混合燃烧生成的高温烟气加热热管，热管再将热量传入气化室作为反应热，形成一个高效热利用系统。

采用热管将反应热传入气化室是一种结构简单、传热效率高且能控制床层温度的很好方法。

附图说明

图1——本发明结构原理示意图。

图2——本发明两固定床的结构示意图((a)圆柱结构；(b)长方体结构)。

图3——本发明中使用的热管结构示意图。

图4——图3中热管的不同肋片结构示意图。

(a)圆肋片；(b)螺旋肋；(c)直肋片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

本发明是一利用热管供热的双固定床生物质反应器装置及其热利用系统，该系统包括两个反应器1、2(其底部分别设有对应的气体分布板8，9)、旋风分离器23、蒸汽发生器7、蒸汽过热器4、空气预热器5，储气柜10和螺旋给料机6。反应器1、2分别设有相同的进料口25和26、部分燃气进口20和22、反应器1助燃空气进口或过热水蒸汽进口19、反应器2助燃空气进口或过热水蒸汽进口21、反应器1燃气出口或烟气出口27、反应器2燃气出口或烟气出口28、排灰口35和36。反应器1和2之间设有助燃空气进口换向阀11、过热水蒸汽进口换向阀12、生物质进口换向阀13、燃气出口或烟气出口换向阀14和15、部分燃气进口换向阀16。热管3在反应器1、2中水平放置，反应器1、2的燃气29与旋风分离器23相连，燃气经旋风分离后进入蒸汽发生器7。蒸汽发生器7的上部设有燃气出口33和水蒸汽出口32，下部设有给水进口38，从蒸汽发生器7出来的燃气33分成两部分，一部分燃气进入储气柜10，另一部分燃气37则通过换向阀16切换进入反应器1或2。蒸汽发生器7的水蒸汽出口32与蒸汽过热器4相连，而从蒸汽过热器4出来的过热水蒸汽31通过换向阀12与反应器1或2连通。从反应器出来的烟气30首先进入蒸汽过热器4过热水蒸汽32，然后进入空气预热器5，预热室温空气17，最后将降温后的烟气39排空。室温空气17进入空气预热器5被预热，从空气预热器5出来的助燃空气18经换向阀11与反应器1或2连通。

本发明获得高热值燃气的原理如下：