本发明涉及的是一种利用自热提高固定床外送燃气温度的方法,属于生物质能源综合利用领域。
背景技术:
当前生物质气化技术中,气化装置主要三种:上吸式固定床气化装置、下吸式固定床气化装置、流化床气化装置。正常运行时,上吸式气化装置气化炉出口可燃气的温度在80℃-150℃之间,下吸式固定床气化装置气化炉出口可燃气的温度在250℃-300℃之间,流化床气化装置气化炉出口可燃气的温度在600℃左右。
气化可燃气利用工艺主要是以下两种方案:一是对可燃气进行深度净化去除可燃气中焦油以及含有有机质的醋液,然后净化后可燃气用来供内燃气发电或者供锅炉燃烧,其净化的主要方法是旋风除尘、水洗、电捕焦(由于燃气的氧含量无法控制,为避免安全事故,目前工程几乎不用)、高速离心脱焦等;二是南京林业大学张齐生院士团队提出的可燃气不经过净化直接用来供锅炉燃烧带动汽轮机发电的多联产技术。方案一,对可燃气进行深度净化产生了两大问题,经过净化产生大量的焦油和木醋液,木醋液虽然说是很好的资源可以做肥料、杀虫剂等,但是还存在提纯问题以及市场用量的问题,如果不加以利用就是污染源,同时,热燃气经过水洗,损失了大量热,因此,方案一应用比较局限。方案二,热燃气燃烧,焦油和木醋液经过燃烧后转化为热量,确实解决方案一的问题,对于流化床来说,热燃气燃烧工艺已经工程化应用,对于固定床来说,由于气化炉出口可燃气温度低,可燃气与锅炉之间的管道中析出大量的焦油和木醋液,导致管道堵塞,锅炉难以稳定运行。
目前,国家能源方针中逐步取消中小燃煤锅炉,给生物质气化可燃气烧锅炉带来了发展的红利,而由于固定床气化炉对原料的适应更广,更适合中小锅炉和多联产技术,因此,如何将固定床可燃气温度提高至焦油和木醋液析出温度之上,成为这项技术能否规模化推广应用的重中之重。
技术实现要素:
本发明提出的是一种利用自热提高固定床外送燃气温度的方法,其目的旨在解决固定床气化炉出口燃气温度低,燃气出口至锅炉输送过程中析出大量的焦油以及含有大量有机物的醋液,导致管道堵塞,燃气无法燃烧的问题,利用自热对燃气进行加热,保证了可燃气输送温度在焦油与醋液析出温度之上,保证了后续燃气锅炉的稳定运行。
本发明的技术解决方案:利用自热提高固定床外送燃气温度的方法,由固定床气化炉1、气化炉反应区换热管3、蓄热介质换热器2、油泵8、补热炉4、燃烧器7、阀门6,控制器5组成,其气化炉反应区换热管3安装于固定床气化炉1反应区内壁,蓄热介质换热器2安装于与气化炉1出口相连的燃气管道上,流经换热管的蓄热介质从气化炉1反应区吸收热量,通过油泵8经过补热炉4输送至蓄热介质换热器2,在蓄热介质换热器2中与可燃气发生热交换后返回气化炉反应区换热管3;用于检测与蓄热介质换热器2进行热交换后的燃气温度的传感器与控制器相连;向燃烧器供应燃气的燃气支路上设置阀门6,并与燃气管道相通;燃气温度低于300度时,控制器控制阀门6开启,同时打开燃烧器7通过补热炉对蓄热介质进行加热。
进一步地,所使用蓄热介质为导热油。
进一步地,外送燃气温度为300℃-350℃。
进一步地,固定床气化炉刚运行时,燃气热值低于900kcal,燃气直接外排,不经过蓄热介质换热器2;当可燃气热值达到900kcal时,气化炉反应区温度为700度左右,燃气进入蓄热介质换热器。
本发明的优点:本发明利用固定床反应区的热量和蓄热介质换热器将气化炉出口的低温燃气(100℃左右)加热至300℃-350℃,同时利用自动控制系统以及少量可燃气燃烧,对反应区温度波动导致蓄热介质如导热油热量不够,燃气温度低于300度时,对蓄热介质进行补热,保证外送可燃气温度在300℃-350℃之间。控制器对反应区温度波动导致蓄热介质热量不够,燃气温度低于300度时,自动开启阀门送入可燃气至燃烧器燃烧,通过补热炉对蓄热介质进行加热,保证气化炉出口可燃气的温度。本发明解决固定床气化炉出口燃气温度低,燃气出口至锅炉输送过程中析出大量的焦油以及含有大量有机物的醋液,导致管道堵塞,燃气无法燃烧的问题,利用自热对燃气进行加热,保证了燃气的温度在焦油与醋液析出温度之上,保证了后续燃气锅炉的稳定运行。
本发明利用气化炉反应的热量以及少量可燃气反流燃烧保证了可燃气温度在焦油和木醋液析出温度之上,有效防止管道堵塞,保证运行。
本发明利用蓄热能力较强介质导热油,保证了运行的稳定。
本发明为带有自动控制系统,保证运行的稳定,无需额外人员配置。
附图说明
图1是一种利用自热提高固定床外送燃气温度的工艺方法;
图中,1是固定床气化炉、2是导热油换热器、3是气化炉反应区壁盘管、4是补热炉、5是控制器、6是阀门、7是燃烧器、8是油泵。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的技术方案进行详细的说明。
固定床气化炉1炉排上方反应区布置有加热盘管即气化炉反应区壁盘管,加热盘管上端口与导热油换热器2相连,另外一端与油泵8相连,油泵8出口与补热炉4相连,补热炉4的导热油的出口与导热油换热器2相连,导热油换热器2与燃气出口管道相连。燃气外送管路引支管与电动阀门相连,电动阀门6与燃烧器7相连,燃烧器7安装在补热炉4上,控制器5通过温度信号线与燃气外送管道相连,同时与电动阀门6相连。运行时,通过导热油换热器以及自动控制系统将气化炉反应区的热量和少量可燃气的热量转换到外送可燃气上,提高外送可燃气的温度。
工作过程实例:
以供锅炉燃烧的林业废弃物上吸式固定床气化多联产系统为例,
运行时,气化炉通过有限量供气发生氧化还原反应产生可燃气,刚开始可燃气热值低,可燃气直接外排,不进入换热器,当可燃气热值达到900kcal左右时,此时气化炉反应区温度为700度左右,可燃气进入换热器(可燃气的温度为100度左右,炉内加热盘管与换热器设计满足换热要求),导热油通过加热盘管吸收反应区的热量,将可燃气的温度提高至300-350度之间,此时焦油和木醋液为气态,被风机送入锅炉供锅炉燃烧,如出现可燃气温度低于300度,控制器启动电动燃气阀门,同时打开燃烧器通过补热炉对导热油进行补充加热,当温度高于300度,同时反应区温度低于700度,稳定5分钟,燃烧器自动关机停止加热,以此实现本发明技术。