一種基于多孔介質(zhì)燃燒模式的復(fù)合氣化裝置
1.本實(shí)用新型屬于固體燃料氣化生產(chǎn)合成氣技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于多孔介質(zhì)燃燒模式的復(fù)合氣化裝置。
背景技術(shù)：
2.作為固體燃料高效清潔利用的重要組成部分，固體燃料的氣化技術(shù)具有環(huán)境友好、靈活性強(qiáng)和經(jīng)濟(jì)性高的優(yōu)勢(shì)，是發(fā)展合成天然氣、制氫和固體燃料基化工產(chǎn)品等生產(chǎn)的工業(yè)基礎(chǔ)，已經(jīng)得到眾多研究者的青睞。根據(jù)當(dāng)前氣化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析，產(chǎn)業(yè)化、原料適應(yīng)廣和低污染物排放是固體燃料氣化發(fā)展的主要方向。目前，氣化爐的類型主要有固定床、流化床和氣流床等，根據(jù)氣化原料和應(yīng)用原理的不同，上述三種爐型分別有其技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景。實(shí)際工程應(yīng)用表明，現(xiàn)有的氣化裝置對(duì)一些含水率較高、灰分高和組分復(fù)雜多變的固體燃料如有機(jī)固體廢棄物等，存在原料適應(yīng)性差、碳轉(zhuǎn)化效率低、和焦油含量高的問(wèn)題。目前大部分氣化裝置需要?dú)饣项A(yù)先破碎和烘干等處理，有額外耗能消耗，以及降低灰中碳含量、控制焦油含量和提高原料適應(yīng)性等還有待解決，因此，開(kāi)發(fā)出可同時(shí)解決上述問(wèn)題的適用于多種固體燃料的高效氣化裝置對(duì)于實(shí)現(xiàn)固體燃料清潔利用至關(guān)重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
3.有鑒于此，本實(shí)用新型旨在提出一種基于多孔介質(zhì)燃燒模式的復(fù)合氣化裝置，以解決碳轉(zhuǎn)化效率低、焦油含量高以及合成氣產(chǎn)率低且不能有效提高對(duì)較高含水率、大粒徑和高灰分的固廢垃圾處理能力的問(wèn)題。
4.為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：一種基于多孔介質(zhì)燃燒模式的復(fù)合氣化裝置，包括氣化劑入口、預(yù)熱段、反應(yīng)段、重整段、合成氣出口和排料段，所述氣化劑入口與預(yù)熱段連通，所述反應(yīng)段的兩端分別與預(yù)熱段和重整段連通，所述合成氣出口與重整段連通，所述排料段與反應(yīng)段連通，所述預(yù)熱段與重整段內(nèi)皆包括多種形式的惰性多孔介質(zhì)填料，多孔介質(zhì)堆積床層內(nèi)部具有復(fù)雜的孔道，有利于傳質(zhì)和傳熱，多孔介質(zhì)可以為惰性顆粒如陶粒或玻璃微珠等以及類似物質(zhì)、金屬絲網(wǎng)和泡沫陶瓷等構(gòu)成，預(yù)熱段的熱量一部分來(lái)自反應(yīng)段物料燃燒傳遞的熱量，另一部分來(lái)自中心排料管中高溫灰渣的物理顯熱或其中殘?zhí)既紵a(chǎn)生的熱量，重整段可以根據(jù)需求按多層布置；
5.所述反應(yīng)段包括進(jìn)料管、反應(yīng)區(qū)和排料管，所述進(jìn)料管和排料管分別與反應(yīng)區(qū)上下兩端的中心位置連通，所述進(jìn)料管位于氣化裝置正上方，所述反應(yīng)區(qū)的兩端分別與預(yù)熱段和重整段連通，所述排料管與排料段連通。
6.更進(jìn)一步的，所述排料段包括排料閥和出料口，所述出料口與排料管連通，所述排料管上設(shè)有排料閥。
7.更進(jìn)一步的，所述氣化劑入口與預(yù)熱段之間設(shè)有等壓風(fēng)室，所述等壓風(fēng)室采用單側(cè)進(jìn)風(fēng)方式。
8.更進(jìn)一步的，所述反應(yīng)區(qū)為具有傾斜角度接近物料休止角的錐段，反應(yīng)區(qū)的下邊
界為錐形布風(fēng)板，反應(yīng)區(qū)的上邊界為錐形多孔板，所述錐形布風(fēng)板與錐形多孔板平行布置，錐形布風(fēng)板的傾斜角度接近物料自由滑動(dòng)或滾動(dòng)的休止角，物料可以沿著錐形布風(fēng)板傾斜向下滑移或滾動(dòng)，錐形多孔板的傾斜角可以在休止角
±
10
°
之間的范圍內(nèi)變化。
9.更進(jìn)一步的，所述排料管采用陶瓷或耐熱材料。
10.更進(jìn)一步的，所述排料管上連通有排料風(fēng)室，所述排料風(fēng)室上連通有排料風(fēng)入口。
11.更進(jìn)一步的，所述排料管上連通有松動(dòng)風(fēng)室，所述松動(dòng)風(fēng)室與排料風(fēng)室連接，所述松動(dòng)風(fēng)室上連通有松動(dòng)風(fēng)入口。
12.更進(jìn)一步的，所述松動(dòng)風(fēng)室與排料管連通處設(shè)有第二多孔均流板。
13.更進(jìn)一步的，所述等壓風(fēng)室與預(yù)熱段之間設(shè)有第一多孔均流板。
14.更進(jìn)一步的，所述進(jìn)料管的正下方設(shè)置有鈍體。
15.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：
16.1.本實(shí)用新型基于多孔介質(zhì)燃燒模式，可以有效提高氣化系統(tǒng)溫度分布均勻性和能量利用效率，有助于實(shí)現(xiàn)燃燒及超絕熱氣化，不僅可根據(jù)氣化原料的理化性質(zhì)采用最佳的氣化爐爐型(移動(dòng)床、流化床和噴動(dòng)床)，實(shí)現(xiàn)多種固體燃料的高效氣化；而且在氣化運(yùn)行的過(guò)程中可根據(jù)對(duì)合成氣的品質(zhì)需求，通過(guò)調(diào)節(jié)氣化劑的流量和給料速度的匹配關(guān)系來(lái)靈活調(diào)整氣化爐的運(yùn)行模式，與其他固體燃料氣化技術(shù)相比，本實(shí)用新型的基于多孔介質(zhì)燃燒模式的復(fù)合氣化技術(shù)具有雙重燃料適應(yīng)性；
17.2.與其他固體燃料氣化裝置相比，本實(shí)用新型基于多孔介質(zhì)燃燒模式的復(fù)合氣化裝置的重整段在高溫條件下不僅可以對(duì)氣化反應(yīng)生成的合成氣進(jìn)一步裂解，而且可以方便負(fù)載催化劑，在催化劑存在條件下可使氣化產(chǎn)品中的大分子物質(zhì)進(jìn)一步催化重整，不但可降低氣化產(chǎn)物中焦油的含量，而且可調(diào)控合成氣中各組分濃度分布，提高合成氣中h2的濃度；
18.3.本實(shí)用新型的基于多孔介質(zhì)燃燒模式的復(fù)合氣化裝置，預(yù)熱段和重整段的多孔介質(zhì)填料床層具有復(fù)雜多變的通道，可以增強(qiáng)氣流的傳熱傳質(zhì)和橫向摻混，同時(shí)由于多孔介質(zhì)的彌散作用，使氣化系統(tǒng)溫度分布更均勻，無(wú)局部高溫，氣化劑可得到有效預(yù)熱，提高氣化系統(tǒng)對(duì)氣化原料的含水率、灰分和熱值變化的適應(yīng)能力；
19.4.本實(shí)用新型的排渣系統(tǒng)采用排料管與排料閥組合連接，與其他固體燃料氣化裝置相比，本實(shí)用新型的氣化裝置可以通過(guò)松動(dòng)風(fēng)流量變化靈活調(diào)控灰渣床層高度和灰顆粒的粒徑，排料管中堆積的灰渣可以對(duì)預(yù)熱段充分加熱，可延長(zhǎng)灰渣的停留時(shí)間，有效回收灰渣中的廢熱；另外，灰渣中未燃盡的碳在物料管下落的沿程還可進(jìn)一步反應(yīng)直至反應(yīng)完全，可降低灰渣中碳含量，進(jìn)一步提高氣化效率，具有更高的工程實(shí)踐價(jià)值；
20.5.本實(shí)用新型的進(jìn)料采用上方進(jìn)料方式，與其他固體燃料氣化裝置相比，本實(shí)用新型的氣化裝置操作簡(jiǎn)便，無(wú)需對(duì)氣化原料進(jìn)行破碎和烘干等預(yù)處理，節(jié)省能源消耗，對(duì)較高含水率、大粒徑和高灰分的固廢垃圾具有較佳的處理能力。
附圖說(shuō)明
21.構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：
22.圖1為本實(shí)用新型所述的一種基于多孔介質(zhì)燃燒模式的復(fù)合氣化裝置的示意圖1；
23.圖2為本實(shí)用新型所述的錐形多孔板的局部放大示意圖1；
24.圖3為本實(shí)用新型所述的錐形布風(fēng)板的局部放大示意圖1；
25.圖4為本實(shí)用新型所述的一種基于多孔介質(zhì)燃燒模式的復(fù)合氣化裝置的示意圖2；
26.圖5為本實(shí)用新型所述的錐形多孔板的局部放大示意圖2；
27.圖6為本實(shí)用新型所述的錐形布風(fēng)板的局部放大示意圖2；
28.圖7為一種基于多孔介質(zhì)燃燒模式的復(fù)合氣化裝置局部示意圖；
29.圖8為一種基于多孔介質(zhì)燃燒模式的復(fù)合氣化裝置的內(nèi)部示意圖。
30.1-氣化劑入口，2-等壓風(fēng)室，3-預(yù)熱段，4-反應(yīng)區(qū)，5-重整段，6-排料閥，7-第一多孔均流板，8-錐形布風(fēng)板，9-錐形多孔板，10-合成氣出口，11-進(jìn)料管，12-排料管，13-第二多孔均流板，14-松動(dòng)風(fēng)室，15-排料風(fēng)室，16-松動(dòng)風(fēng)入口，17-排料風(fēng)入口，18-出料口，19-鈍體。
具體實(shí)施方式
31.下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地闡述。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。
32.參見(jiàn)圖1-3說(shuō)明本實(shí)施方式，一種基于過(guò)濾燃燒模式的復(fù)合氣化裝置，包括氣化劑入口1、預(yù)熱段3、反應(yīng)段、重整段5、合成氣出口10和排料段，其中反應(yīng)段包括進(jìn)料管11、反應(yīng)區(qū)4和排料管12，排料段包括排料閥6和出料口18，氣化劑入口1與預(yù)熱段3連通，進(jìn)料管11與反應(yīng)區(qū)4連通，反應(yīng)區(qū)4的兩端分別與預(yù)熱段3和重整段5連通，合成氣出口10與重整段5連通，排料管12的一端與反應(yīng)區(qū)4連通，排料管12的另一端與出料口18連通，排料管12上設(shè)有排料閥6，預(yù)熱段3與重整段5內(nèi)皆由多種形式的多種介質(zhì)有序或無(wú)序自由搭配組合，用來(lái)優(yōu)化提升氣化爐效率和合成氣的品質(zhì)，首先燃料和惰性床料從進(jìn)料管11進(jìn)入到反應(yīng)區(qū)4，氣化劑通過(guò)氣化劑入口1經(jīng)過(guò)預(yù)熱段3進(jìn)入到反應(yīng)區(qū)4，與反應(yīng)區(qū)4內(nèi)的燃料和惰性床料發(fā)生氣化反應(yīng)，生成的合成氣經(jīng)重整段5進(jìn)一步裂解和重整，通過(guò)合成氣出口10排除，然后反應(yīng)后的灰渣沿著排料管12下落，排料管12的沿程還可以使燃料進(jìn)一步反應(yīng)直至反應(yīng)完全，達(dá)到排放條件的灰渣通過(guò)出料口18排出。
33.通過(guò)預(yù)熱段3對(duì)氣化劑進(jìn)行充分預(yù)熱，不但可以提升氣化系統(tǒng)對(duì)燃料的含水率、灰分和熱值的適應(yīng)性，而且有助于燃料在反應(yīng)段實(shí)現(xiàn)超絕熱氣化，更大限度的提高能量利用效率，然后重整段5填充的惰性床料可以對(duì)氣化反應(yīng)生成的合成氣進(jìn)一步裂解，或者在負(fù)載催化劑條件下對(duì)合成氣進(jìn)行催化重整，不但可降低氣化產(chǎn)物中焦油的含量，還可以提高合成氣中h2的濃度，將進(jìn)料管11設(shè)置在氣化爐的正上方，采用的是上方進(jìn)料方式，使該氣化裝置操作簡(jiǎn)便，無(wú)需對(duì)氣化原料進(jìn)行破碎和烘干等預(yù)處理，節(jié)省能源消耗，對(duì)較高含水率、大粒徑和高灰分的固廢垃圾具有較佳的處理能力。
34.將錐形多孔板9與錐形布風(fēng)板8由反向布置，使錐形多孔板9與錐形布風(fēng)板8包圍構(gòu)成反應(yīng)區(qū)4，能夠增加氣化原料與氣化劑可接觸率。
35.進(jìn)一步地，如圖4-6所示，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，將錐形多孔板9與錐形布風(fēng)板8
由反向布置變換為平行布置，能夠確保氣化原料在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間一致。
36.進(jìn)一步地，氣化劑入口1與預(yù)熱段3之間設(shè)有等壓風(fēng)室2,等壓風(fēng)室2采用單側(cè)進(jìn)風(fēng)方式，外形與煙斗相似，該外形在一定程度上有利于降低壓力損失，并且等壓風(fēng)室2與預(yù)熱段3連接處設(shè)有第一多孔均流板7，通過(guò)第一多孔均流板7可實(shí)現(xiàn)進(jìn)風(fēng)的等壓均勻分配，以避免預(yù)熱段3徑向方向的氣化劑壓力和流量分配不均所帶來(lái)的反應(yīng)區(qū)溫度分布不均和物料與氣化劑接觸不均勻的問(wèn)題。
37.進(jìn)一步地，排料管12由陶瓷或者耐熱材料構(gòu)成，排料管12上還設(shè)有排料閥6，通過(guò)排料閥6進(jìn)行排料控制，具有較高溫度的灰渣可以在排料管12中維持一定的高度，實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)熱段3進(jìn)行預(yù)熱，而且灰渣中未完全轉(zhuǎn)化的碳可以在中心管中進(jìn)一步發(fā)生燃燒或氣化反應(yīng)，有效的回收灰渣中的廢熱，降低灰渣中的碳含量，本實(shí)用新型也可采用其他形式的排料閥6來(lái)實(shí)現(xiàn)位置一定物料高度并能完成排料功能的目的。
38.進(jìn)一步地，排料管12的下方設(shè)有松動(dòng)風(fēng)室14，松動(dòng)風(fēng)室14上連通有松動(dòng)風(fēng)入口16，進(jìn)而可以通過(guò)松動(dòng)風(fēng)的流量變化來(lái)控制排料管中灰渣堆積層的高度和灰顆粒的粒徑大小。
39.進(jìn)一步地，為了防止進(jìn)料管11中的氣化原料在下落的過(guò)程中存在直接進(jìn)入到排料管12中的問(wèn)題出現(xiàn)，在進(jìn)料管11的正下方設(shè)置有外形合適的鈍體19，是氣化原料從進(jìn)料管11出來(lái)接觸鈍體19后可以均勻向四周撒落，提高氣化原料與氣化基礎(chǔ)的均勻性。
40.以上公開(kāi)的本實(shí)用新型實(shí)施例只是用于幫助闡述本實(shí)用新型。實(shí)施例并沒(méi)有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該實(shí)用新型僅為所述的具體實(shí)施方式。根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說(shuō)明書(shū)選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本實(shí)用新型的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本實(shí)用新型。
技術(shù)特征：
1.一種基于多孔介質(zhì)燃燒模式的復(fù)合氣化裝置，其特征在于：包括氣化劑入口(1)、預(yù)熱段(3)、反應(yīng)段、重整段(5)、合成氣出口(10)和排料段，所述氣化劑入口(1)與預(yù)熱段(3)連通，所述反應(yīng)段的兩端分別與預(yù)熱段(3)和重整段(5)連通，所述合成氣出口(10)與重整段(5)連通，所述排料段與反應(yīng)段連通，所述預(yù)熱段(3)與重整段(5)內(nèi)皆包括多種形式的惰性多孔介質(zhì)填料；所述反應(yīng)段包括進(jìn)料管(11)、反應(yīng)區(qū)(4)和排料管(12)，所述進(jìn)料管(11)和排料管(12)分別與反應(yīng)區(qū)(4)上下兩端的中心位置連通，所述進(jìn)料管(11)位于氣化裝置正上方，所述反應(yīng)區(qū)(4)的兩端分別與預(yù)熱段(3)和重整段(5)連通，所述排料管(12)與排料段連通；所述進(jìn)料管(11)的正下方設(shè)置有鈍體(19)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多孔介質(zhì)燃燒模式的復(fù)合氣化裝置，其特征在于：所述排料段包括排料閥(6)和出料口(18)，所述出料口(18)與排料管(12)連通，所述排料管(12)上設(shè)有排料閥(6)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多孔介質(zhì)燃燒模式的復(fù)合氣化裝置，其特征在于：所述氣化劑入口(1)與預(yù)熱段(3)之間設(shè)有等壓風(fēng)室(2)，所述等壓風(fēng)室(2)采用單側(cè)進(jìn)風(fēng)方式。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多孔介質(zhì)燃燒模式的復(fù)合氣化裝置，其特征在于：所述反應(yīng)區(qū)(4)為具有傾斜角度的錐段，反應(yīng)區(qū)(4)的下邊界為錐形布風(fēng)板(8)，反應(yīng)區(qū)(4)的上邊界為錐形多孔板(9)，所述錐形布風(fēng)板(8)與錐形多孔板(9)反向設(shè)置或平行設(shè)置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多孔介質(zhì)燃燒模式的復(fù)合氣化裝置，其特征在于：所述排料管(12)采用陶瓷或耐熱材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多孔介質(zhì)燃燒模式的復(fù)合氣化裝置，其特征在于：所述排料管(12)上連通有排料風(fēng)室(15)，所述排料風(fēng)室(15)上連通有排料風(fēng)入口(17)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于多孔介質(zhì)燃燒模式的復(fù)合氣化裝置，其特征在于：所述排料管(12)上連通有松動(dòng)風(fēng)室(14)，所述松動(dòng)風(fēng)室(14)與排料風(fēng)室(15)連接，所述松動(dòng)風(fēng)室(14)上連通有松動(dòng)風(fēng)入口(16)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于多孔介質(zhì)燃燒模式的復(fù)合氣化裝置，其特征在于：所述松動(dòng)風(fēng)室(14)與排料管(12)連通處設(shè)有第二多孔均流板(13)。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于多孔介質(zhì)燃燒模式的復(fù)合氣化裝置，其特征在于：所述等壓風(fēng)室(2)與預(yù)熱段(3)之間設(shè)有第一多孔均流板(7)。
技術(shù)總結(jié)
本實(shí)用新型提出了一種基于多孔介質(zhì)燃燒模式的復(fù)合氣化裝置，屬于固體燃料氣化生產(chǎn)合成氣技術(shù)領(lǐng)域。包括氣化劑入口、預(yù)熱段、反應(yīng)段、重整段、合成氣出口和排料段，所述氣化劑入口與預(yù)熱段連通，所述反應(yīng)段的兩端分別與預(yù)熱段和重整段連通，所述合成氣出口與重整段連通，所述排料段與反應(yīng)段連通，所述預(yù)熱段與重整段皆由多種形式的惰性多孔介質(zhì)填料組成，多孔介質(zhì)堆積床層內(nèi)部具有復(fù)雜的孔道，有利于傳質(zhì)和傳熱，多孔介質(zhì)可以為惰性顆粒如陶?；虿Ａ⒅榈纫约邦愃莆镔|(zhì)、金屬絲網(wǎng)和泡沫陶瓷等構(gòu)成，解決了碳轉(zhuǎn)化效率低、焦油含量高以及合成氣產(chǎn)率低且不能有效提高對(duì)較高含水率、大粒徑和高灰分的固廢垃圾處理能力的問(wèn)題。徑和高灰分的固廢垃圾處理能力的問(wèn)題。徑和高灰分的固廢垃圾處理能力的問(wèn)題。
