[发明专利]一种分段式热解气化装置

说明书

技术领域

本发明涉及生物质固体废弃物热化学转换领域，特别涉及一种分段式热解气化装置。

背景技术

作为生物质热化学转化技术路径之一，生物质热解气化技术是较直燃更清洁高效的一种转化方式，在高温缺氧的条件下，将生物质转化为可燃气体、液体混合物和固体炭，产物由不同工艺条件确定，产品可用于发电供热、合成燃料和化学品等。该技术核心设备为热解气化反应器，目前工程应用主流设备为固定床和流化床两种类型，各自又分别包括不同形式。固定床具有结构简单、制造成本低、运动部件少的优点，但缺点是热解过程不容易人为控制，生物质在炉内容易搭桥形成风腔或反应不均易发生结焦，故而热解气化效率较低。流化床具有反应速度快、处理能力大的优势，但需要小粒径生物质物料的供给，系统运行控制和检测手段较复杂，设备投资大。现有的热解气化技术主要有干馏工艺，固定床气化工艺、流化床气化工艺等。干馏工艺由于能源消耗高，换热效率低，生物质转化率较低，一般应用于木炭生产过程中。固定床气化工艺主要有上吸式气化炉、下吸式气化炉,以及混吸式气化炉等，固定床内物料自然堆积，由于物料的不均匀性和布风不均匀性，导致炉内容易出现局部过烧和欠烧现象，导致反应速率低，炉内结焦等一系列问题，严重制约了固定床气化炉的稳定运行和大型化发展。其中，下吸式固定床气化炉燃气经过高温炭层，水蒸气与炭层发生反应，气化炉较高，燃气热值高，焦油含量低，但是由于高温燃气不能与新鲜物料换热，物料干燥热解过程效率较低，导致下吸式气化炉处理量较难提升；上吸式固定床物料干燥热解速率相对较高，但由于燃气不经过高温碳层，焦油含量高，气化率较低。流化床的虽有较高的反应效率，但受限于生物质低密度，粒径不均匀，以及高挥发分等特性，生物质流化床的设计和运行操作都还未发展成熟，市场应用成功案例有限。由实际工程经验可知，利用热解气化技术获得所需产品的关键在于热解气化工艺与生物质理化特性和热解气化特性的匹配程度，因此，针对生物质种类多样性和组分复杂的特点，亟需一种生物质热解气化反应器，有较好的物料适应性，并能有效控制工艺条件。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种热解效率高，换热效率提升，反应均匀稳定，延长反应停留时间，提高处理量，节省投资成本，大大节省后续产品利用过程中分离、精制、提纯费用的分段式热解气化装置。

为实现上述目的，本发明提供的一种分段式热解气化装置，其中，包括第一炉体、在第一炉体上设有的第一进料口和第一出料口、在第一炉体内设有两条间距开且横穿过第一炉体的第一主轴和第二主轴、在第一主轴和第二主轴下方设有的第一槽式布风板和第二槽式布风板、在第一主轴和第二主轴上分别设有的第一驱动调速器和第二驱动调速器、在第一主轴和第二主轴上分别设有多个等间距分布的第一叶片和第二叶片、在第一槽式布风板一侧上设有的第二出料口、在第二槽式布风板与炉体内壁之间设有的第一隔板，及在对应第二槽式布风板一侧的炉体上设有的第一气化剂入口。第二槽式布风板与第一炉体形成由第一隔板隔开的第一风腔。第一炉体上设置有第一燃气出口，上述第一燃气出口的位置可以是在第一炉体的前端部，也可以是在顶部。上述的风腔可以式弧型结构，也可以式方型结构。上述隔板将风腔分隔成若干个区段，便于精确调节炉内各区段的反应温度，因此，气化剂入口也不限于两个，其数量应与风腔段数一致，其中，各段风腔长度不限于一致。第一出料口和第二出料口错位设置于第一槽式布风板和第二槽式布风板上。第一槽式布风板和第二槽式布风板上均设置有多个排列规律的通孔。通孔的分布可以位于上述布风板底部区域，可以位于侧部区域，也可以是其他布置方式。第一主轴和第二主轴螺旋旋转的方向相反。由于炉内为高温环境，主轴长度不可能过长，因此，为了保证物料由足够的停留时间，物料的搅拌效果以及反应均匀性逐步降低，在较大处理量的同时还保证足够的反应效率，可以考虑在炉内设计两套叠加在一起的螺旋热解气化炉，即双轴双回程结构。物料在上层炉膛的热解反应主要依靠下层的炉膛气化反应提供热量，与上吸式固定床气化炉的分层反应原理类似，但其传质传热效率远大于上吸式固定床气化炉。在保证反应均匀稳定的前提下，还可延长反应停留时间，提高处理量，节省投资成本。

在一些实施方式中，第一出料口和第二出料口上分别设置有第一卸料阀和第二卸料阀；生物质物料从所述的第一进料口送入。

在一些实施方式中，第一槽式布风板和第二槽式布风板均为弧形结构。

在一些实施方式中，第一炉体的内壁设置有保温层。