[实用新型]一种高效循环流化床气化装置

说明书

技术领域

本实用新型属于循环流化床利用技术领域，特别是涉及一种高效循环流化床气化装置。

背景技术

生物质是非常广泛的一类燃料，在生活生产中有着广泛的应用，流化床由于其结构简单、高效、燃烧强度高等优点被视为是处理生物质的优良炉型。相比于固定床和移动床，流化床炉型由于床料、燃料在床内混合剧烈，所以有较高的效率。

在循环流化床中按重量计，燃料仅占床料的1～20％，其余是不可燃的固体颗粒。因此，加到循环流化床中的生物质被一个大热载体的灼热灰渣颗粒所包围。这些灼热的灰渣颗粒把生物质加热到着火温度而开始燃烧。在这个加热过程中，所吸收的热量只占床层总热容量的千分之几，因而对床层温度影响很小，而生物质的燃烧，又释放出热量，从而能使床层保持一定的温度水平。

循环流化床气化装置按照某一工况设计定型后，其空塔速度、等效速度等就被固定下来。由于装置内为气化工况，空气的供入量远远小于燃烧工况，其炉内的流场状态也大不相同，所以生物质流化特性存在改变时，循环流化床中的密、稀相区可能会发生速度不足或过快，导致燃料在密、稀相区堆积或者燃料被迅速的排出反应区，使得反应终止或反应效率低下。

因此，需要一种技术进一步提高循环流化床气化装置对生物质适应性、提高反应效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高效循环流化床气化装置，通过对气化装置结构的调整、流场的组织、气垫区的调整，使得燃料的反应时间延长，内循环量提高，降低了外循环量，大大降低了进入旋风的半焦的含碳量，提高了系统效率。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型为一种高效循环流化床气化装置，包括提升管和分离器，所述提升管一端管型结构为变径管；所述提升管另一端气垫区；其中，所述变径管一侧设置有床料加料口；所述提升管沿轴向周侧设置有若干加料口；所述提升管上部管路与分离器连接；所述分离器上部设置有出口管路；所述分离器下部连接有返料器；其中，所述返料器一侧与提升管连接。

进一步地，所述气化装置为绝热式结构。

进一步地，所述提升管底部设置有风帽；所述风帽的中心区域速度为边缘区域速度的1.1-1.5倍。

进一步地，所述提升管下部的变径管为由上而下渐缩，渐缩段锥角10-90°。

进一步地，所述气垫区高度为提升管高度的1/50-1/20，所述提升管上部管路与分离器连接处设置有调节挡板，根据生物质的特性控制调节挡板的高度。

一种高效循环流化床气化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，生物质通过不同燃料加料口加入提升管中，床料通过床料加料口加入提升管中；

步骤二，生物质在提升管中热解、气化，生产气体和半焦粉，一部分半焦粉经提升管边缘返回提升管底部密相区；另一部分半焦粉经过分离器收集，细粉和气体从分离器上部输出，半焦粗粉进入返料器；

步骤三，返料器将半焦粗粉返送回提升管中。

进一步地，所述生物质通过各燃料加料口分别加入到提升管中。

进一步地，所述提升管加入床料为耐磨粗床料颗粒，包括石英砂、河沙、氧化铝球以及它们的任意混合物。

进一步地，所述返料器的流化风及返料风使用气化气。

本实用新型的原理是：

由于生物质种类繁多，其燃料硬度、密度、粒度等特性大不相同，所以导致其流化特性的差异性较大。相对硬度小、密度小、粒度小的生物质其流化特性好，反之流化特性较差。

流化床中高于临界流化速度，床料及燃料才能够正常流化。本实用新型底部采用变截面设计，提升管上部为某一床料或燃料的临界流化速度时，底部速度为临界速度1-2倍。不同截面的速度梯度，满足了不同原料的流化需要。流化特性好的燃料，从下部加料口加入，延长燃料在提升管中的停留时间；流化特性差的，从上部加料口加入，通过延长燃料的下降时间，延长反应时间，同时使得生物质在提升管下降过程中利用床料的高温及冲击作用，改变生物质的物理和化学性质，将硬度大、密度大、颗粒大的含碳材料热解粉碎成为硬度小、密度小、粒度小的流化特性好的生物质粉。