一种多介质流化床生物质气化系统及方法

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种多介质流化床生物质气化系统及方法。

背景技术

生物质能一直是人类赖以生存的重要能源之一，在整个能源系统中占有重要的地位，具有可再生，低污染，分布广泛，资源丰富等优点。

目前对生物质能的利用，包括直接用做燃料的有农作物的秸秆、薪柴等；间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、藻类等，它们通过微生物作用生成沼气，或采用热解法制造液体和气体燃料。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种多介质流化床生物质气化系统及方法，能够将生物质及城市木质类废弃物转化成可燃气体，作为工农业供能设备的热源。

为了实现以上目的，本发明提供了一种多介质流化床生物质气化系统，包括气化室，所述气化室的出口连接有分离器，所述分离器的出口连接有返料器，所述返料器的出口连接至所述气化室的返料口，所述分离器的出口烟道连接至燃气输送管道，所述分离器的出口烟道依次设置有放散燃烧装置和蒸汽发生器，所述气化室设有蒸汽接口和风室，所述蒸汽接口连接至所述蒸汽发生器的出口，所述风室连接至鼓风机和所述蒸汽发生器的出口，所述风室还设置有点火燃烧装置，所述返料器设有返料风室，所述返料风室连接至返料风机和所述蒸汽发生器的出口。

进一步地，所述气化室的进料口连接有落料管，所述落料管连接料仓。

进一步地，所述料仓的底部设置有给料机，所述给料机的出口连接所述落料管的入口，所述落料管的出口连接所述气化室的进料口。

进一步地，所述落料管倾斜设置，且所述落料管的出口低于入口。

进一步地，其特征在于，所述风室设置于所述气化室的底部，所述蒸汽接口、所述气化室的进料口和所述气化室的返料口均靠近所述气化室的底部设置。

进一步地，所述气化室的出口靠近所述气化室的顶部设置，所述气化室的出口与所述分离器的顶部入口连接，所述分离器的出口设置于所述分离器的底部，所述分离器的出口与所述返料器的顶部入口连接。

进一步地，所述返料风室设置于所述返料器的底部。

进一步地，所述气化室和所述分离器的底部呈锥桶状。

进一步地，所述分离器的出口烟道还设置有空预器，所述空预器的入口连接所述鼓风机，所述空预器的出口连接所述风室。

本发明还提供了一种多介质流化床生物质气化方法，采用上述的一种多介质流化床生物质气化系统，包括以下步骤：

1)向气化室中投放床料；

2)启动鼓风机和点火燃烧装置，使气化室内部逐渐升温，气化室、分离器和返料器之间形成良性的物料循环后，关闭退出点火燃烧装置；

3)向气化室内投放燃料，开启投入放散燃烧装置，直至点燃；

4)开启返料风机，维持气化室、分离器和返料器之间的物料循环；

5)待放散燃烧装置稳定输出后，开启投入蒸汽发生器，实现空气与蒸汽双介质参与气化反应；

6)调整鼓风机，维持系统的可燃气体连续产出。

与现有技术相比，本发明系统的气化室的出口连接分离器，分离器的出口连接返料器，返料器的出口连接至气化室的返料口，利用气化室、分离器和返料器之间能够形成物料循环，采用流化床气化的形式，气化强度更高，床料具有一定的蓄热作用，使得燃料的适用性更宽；具有分布式能源的特征，适合解决城市、农村供暖及城市零碳工业园的用能需求，可推广、复制性较强；以生物质及城市废弃物为原料，提升城市、农村固体废弃物的综合利用水平，为无废城市的建设提供了一种很好的解决方案；通过蒸汽发生器作为蒸汽来源，采用空气和蒸汽两种气化剂，可调节气化过程中的温度，有效地避免燃料的高温结焦情况的发生，且单独设置蒸汽发生装置，不受蒸汽来源的影响，适用性更强。

本发明的方法为生物质和城市废弃物创造一个还原性的高温环境，将生物质和城市废弃物还原、热解成具有可燃性的气体，完成了生物质及城市废弃物由固态到气态的物质形态转变，产生的可燃气体可就地燃烧利用，或存储管送至远距离用气点，将生物质及城市木质类废弃物转化成可燃气体，可以作为工农业等的供能设备的热源，节能环保，提高资源的高效转化利用。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图；

其中，1是料仓，2是给料机，3是落料管，4是气化室，41是蒸汽接口，42是风室，5是分离器，6是返料器，61是返料风室，7是返料风机，8是点火燃烧装置，9是蒸汽发生器，10是空预器，11是燃气输送管道，12是鼓风机，13是放散燃烧装置。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例对本发明作进一步地解释说明，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明提供了一种多介质流化床生物质气化系统，涉及到的生物质包含但不限于农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物，城市废弃物中的废弃纸质包装，园林废弃物等木质类垃圾，以及市政及富含有机质的工业干化污泥等。

具体参见图1，系统包括气化室4，气化室4的出口连接有分离器5，分离器5的出口连接有返料器6，返料器6的出口连接至气化室4的返料口，分离器5的出口烟道连接至燃气输送管道11，分离器5的出口烟道依次设置有放散燃烧装置13和蒸汽发生器9，气化室4设有蒸汽接口41和风室42，蒸汽接口41连接至蒸汽发生器9的出口，风室42连接至鼓风机12和蒸汽发生器9的出口，风室42还设置有点火燃烧装置8，返料器6设有返料风室61，返料风室61连接至返料风机7和蒸汽发生器9的出口。

本发明系统的气化室4的出口连接分离器5，分离器5的出口连接返料器6，返料器6的出口连接至气化室4的返料口，利用气化室4、分离器5和返料器6之间能够形成物料循环，采用流化床气化的形式，气化强度更高，床料具有一定的蓄热作用，使得燃料的适用性更宽；通过蒸汽发生器9作为蒸汽来源，采用空气和蒸汽两种气化剂，可调节气化过程中的温度，有效地避免燃料的高温结焦情况的发生，且单独设置蒸汽发生器9，不受蒸汽来源的影响，适用性更强。且蒸汽发生器9设置在分离器5的出口烟道，能够吸收出口烟道的烟气余热，节能环保。

具体地，气化室4的进料口连接有落料管3，落料管3连接料仓1。更加具体地，料仓1的底部设置有给料机2，给料机2的出口连接落料管3的入口，落料管3的出口连接气化室4的进料口。利用料仓1、给料机2和落料管3形成自动送料机构，方便物料输送至气化室4，方便高效。

优选地，落料管3倾斜设置，且落料管3的出口低于入口，当然，返料器6的出口的管路也是倾斜设置连接至气化室4的返料口，便于物料在自重作用下更加顺畅地落入气化室4。

具体地，风室42设置于气化室4的底部，蒸汽接口41、气化室4的进料口和气化室4的返料口均靠近气化室4的底部设置。气化室4的出口靠近气化室4的顶部设置，气化室4的出口与分离器5的顶部入口连接，分离器5的出口设置于分离器5的底部，分离器5的出口与返料器6的顶部入口连接。返料风室61设置于返料器6的底部。这样气化室4、分离器5和返料器6之间能够形成顺畅稳定的物料循环系统，形成流化床气化的形式，气化强度更高，更加高效。优选地，气化室4和分离器5的底部呈锥桶状，便于物料在自重作用下下落。

具体地，分离器5的出口烟道还设置有空预器10，空预器10的入口连接鼓风机12，空预器10的出口连接风室42，利用空预器10吸收回收分离器5的出口烟道余热，将空气预热到一定温度再供给给气化室4，能够提高热交换性能，降低能量消耗。

本发明还提供了一种多介质流化床生物质气化方法，采用上述的系统，包括以下步骤：

1)经料仓1、给料机2和落料管3向气化室4中投放床料；

2)启动鼓风机12和点火燃烧装置8，使气化室4内部逐渐升温，气化室4、分离器5和返料器6之间形成良性的物料循环后，关闭退出点火燃烧装置8；

3)经料仓1、给料机2和落料管3向气化室4内投放燃料，开启投入放散燃烧装置13，直至点燃；

4)开启返料风机7，维持气化室4、分离器5和返料器6之间的物料循环；

5)待放散燃烧装置13稳定输出后，开启投入蒸汽发生器9，实现空气与蒸汽双介质参与气化反应；

6)调整鼓风机12，维持系统的可燃气体连续产出。

本发明具有的优点：

1)本发明采用流化床气化的形式，气化强度更高，床料具有一定的的蓄热作用，使得燃料的适用性更宽；

2)本发明具有分布式能源的特征，适合解决城市、农村供暖及城市零碳工业园的用能需求，可推广、复制性较强；

3)本发明以生物质及城市废弃物为原料，提升城市、农村固体废弃物的综合利用水平，为无废城市的建设提供了一种很好的解决方案；

4)本发明采用空气和蒸汽两种气化剂，可调节气化过程中的温度，有效的避免燃料的高温结焦情况的发生；

5)本发明自带蒸汽发生装置，不受蒸汽来源的影响，适用性更强。

本发明将生物质及城市木质类废弃物转化成可燃气体，作为工、农业供能设备的热源，为生物质和城市废弃物创造一个还原性的高温环境，将生物质和城市废弃物还原、热解成具有可燃性的气体，完成了生物质及城市废弃物由固态到气态的物质形态转变，产生的可燃气体可就地燃烧利用，或存储管送至远距离用气点，结构简单，节能环保高效。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。