[发明专利]一种生物质气化炉及其气化操作方法

权利要求书

1.一种生物质气化炉，包括反应炉体，设置在反应炉体顶部的上料口(15)以及设置在反应炉体底部的底座；其特征在于：所述反应炉体由双层同轴耐热钢管构成，所述双层同轴耐热钢管形成中空的炉壁夹套(16)，所述炉壁夹套(16)内从上至下设有若干个不规则挡块(18)，所述反应炉体内从上至下依次设有干燥区、裂解区、氧化区、还原区和灰室(27)；所述氧化区内设有Y型裂解气隔离分流装置(19)，所述Y型裂解气隔离分流装置(19)的下部为等径耐热钢管(19-1)，上部为V型同轴坡面(19-2)，所述V型同轴坡面(19-2)上均布设有若干个圆孔(19-3)，所述Y型裂解气隔离分流装置(19)内设有氧化区圆形切向送风装置(20)，所述Y型裂解气隔离分流装置(19)底部设有上活动炉排(21)，所述还原区底部设有下活动炉排(24)，所述还原区顶部设有还原区圆形切向送风装置(22)；所述灰室(27)由三层耐热钢板卷制而成后与上下法兰形成焊接，所述三层耐热钢板卷制后分别形成中空的灰室内层夹套(29)和灰室外层夹套(28)，所述灰室(27)底部炉壁上设有氧气输送接口(13)和水蒸气输送接口(14)，所述氧气输送接口(13)与所述灰室外层夹套(28)相连通，所述灰室外层夹套(28)上设有氧气输送管(23)，所述氧气输送管(23)与所述氧化区圆形切向送风装置(20)相连通，所述水蒸气输送接口(14)与所述灰室内层夹套(29)相连通，所述灰室内层夹套(29)上设有水蒸气输送管(26)，所述水蒸气输送管(26)与所述还原区圆形切向送风装置(22)相连通，所述灰室(27)上方设有上活动闸板(11)，所述上活动闸板(11)上方的内层耐热钢管壁上设有方便气体进入炉壁夹套(16)内的等径炉壁夹套入口(25)，所述灰室(27)的下方设有下活动闸板(12)；所述反应炉体一侧的炉壁上轴向设有取样装置，所述取样装置与反应炉内部连通，所述取样装置由热电偶接口(3)、固体取样钩(5)、固体取样管(6)和气体取样管(4)构成，在其中任何一只取样装置中均可拆卸上述部分部件后，安装点火装置(1)和泄压管(2)，所述氧化区和还原区内设有搅拌棒(7)，所述搅拌棒(7)通过取样装置穿入所述反应炉体内，所述反应炉体另一侧炉壁上方设有储气罐接口(17)。

2.根据权利要求1所述的一种生物质气化炉，其特征在于：所述上、下活动炉排均由耐热钢板、连接件和活动钢杆组成，活动钢杆一端伸出炉外，通过气缸、液压缸或直线电机进行驱动，上、下活动炉排排列后为圆形，直径略小于炉膛内径。

3.根据权利要求1所述的一种生物质气化炉，其特征在于：所述上活动闸板(11)设置在双层耐热钢管与灰室之间，下活动闸板(12)设置在灰室底部，上、下活动闸板均由气缸、液压缸或直线电机驱动。

4.根据权利要求1所述的一种生物质气化炉，其特征在于：所述搅拌棒(7)为Z型搅拌棒，搅拌棒(7)通过取样装置穿入炉内，搅拌棒(7)可沿轴向移动，用于炉内物料搅拌。

5.根据权利要求1所述的一种生物质气化炉，其特征在于：所述氧化区圆形切向送风装置(20)和还原区圆形切向送风装置(22)均为弯曲呈圆形且对接密封焊接的圆管，圆管上设有1个连接头(31)和均布设有6个喷嘴(30)，喷嘴（30）出口中心线与圆管中心线包围的平面、以及圆管中心线的切线之间均呈一定夹角，连接头(31)分别用于连接氧气输送管(23)和水蒸气输送管(26)，6只喷嘴(30)喷出的气体扩散并对冲后在圆管中间形成一个切圆区域。

6.一种生物质气化方法，其特征在于，使用权利要求1-5任一项所述的生物质气化炉，包括如下步骤：

(1)秸秆等生物质被从上料口(15)加入后，点火装置(1)从贯穿炉壁的取样装置伸入炉体内，同时由供氧装置向灰室外层夹套(28)内通入适量气化剂，气化剂从灰室外层夹套(28)出来后进入氧气输送管(23)直至氧化区圆形切向送风装置(20)送入氧化区，此时生物质被点燃；

(2)当炉温升高并稳定后，由水蒸气发生器向灰室内层夹套(29)供入水蒸气，经过灰室（27）余热加热后由还原区圆形切向送风装置(22)送入还原区，作为辅助气化剂；

(3)物料由炉顶干燥区逐渐下降至裂解区，裂解产生的气体经Y型裂解气隔离分流装置(19)上面的圆孔(19-3)进入该装置与氧化区内炉壁之间的夹层，在不与氧化区气体、生物质接触反应、并初步裂解的前提下进入还原区；

(4)氧化区生成的燃气主要包括氢气、一氧化碳、碳氢化合物、焦油等各种可燃组分，以及未反应的部分氧气、生成的二氧化碳等，燃气随半气化后的残焦向下经上活动炉排(21)进入还原区，残焦、燃气与通入该区的水蒸气发生还原反应；

(5)气固产物经过下活动炉排(24)向下，燃气中的焦油进一步在高温固体残渣中分解为气态可燃物，固体残焦进入灰室(27)，加热灰室内层夹套(29)、外层夹套(28)内的水蒸气和氧气，气体经灰室(27)上方的等径炉壁夹套入口(25)向上进入炉壁夹套(16)，焦油进一步被高温裂解，且在炉壁夹套(16)内部焊接的不规则挡块(18)作用下，灰尘及残存焦油中的大液滴被惯性力除去，燃气最终经夹套上方的储气罐接口(17)被引出炉外；

(6)当灰室(27)内的残渣累积较多时，在确保灰室(27)上方的上活动闸板(11)关闭、主反应器不漏气的前提下，开启灰室(27)下方的下活动闸板(12)，将残渣排出炉外。