一种基于多孔介质燃烧模式的复合气化装置
1.本实用新型属于固体燃料气化生产合成气技术领域，特别是涉及一种基于多孔介质燃烧模式的复合气化装置。
背景技术：
2.作为固体燃料高效清洁利用的重要组成部分，固体燃料的气化技术具有环境友好、灵活性强和经济性高的优势，是发展合成天然气、制氢和固体燃料基化工产品等生产的工业基础，已经得到众多研究者的青睐。根据当前气化技术发展趋势分析，产业化、原料适应广和低污染物排放是固体燃料气化发展的主要方向。目前，气化炉的类型主要有固定床、流化床和气流床等，根据气化原料和应用原理的不同，上述三种炉型分别有其技术特点和应用场景。实际工程应用表明，现有的气化装置对一些含水率较高、灰分高和组分复杂多变的固体燃料如有机固体废弃物等，存在原料适应性差、碳转化效率低、和焦油含量高的问题。目前大部分气化装置需要气化原料预先破碎和烘干等处理，有额外耗能消耗，以及降低灰中碳含量、控制焦油含量和提高原料适应性等还有待解决，因此，开发出可同时解决上述问题的适用于多种固体燃料的高效气化装置对于实现固体燃料清洁利用至关重要。
技术实现要素：
3.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种基于多孔介质燃烧模式的复合气化装置，以解决碳转化效率低、焦油含量高以及合成气产率低且不能有效提高对较高含水率、大粒径和高灰分的固废垃圾处理能力的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种基于多孔介质燃烧模式的复合气化装置，包括气化剂入口、预热段、反应段、重整段、合成气出口和排料段，所述气化剂入口与预热段连通，所述反应段的两端分别与预热段和重整段连通，所述合成气出口与重整段连通，所述排料段与反应段连通，所述预热段与重整段内皆包括多种形式的惰性多孔介质填料，多孔介质堆积床层内部具有复杂的孔道，有利于传质和传热，多孔介质可以为惰性颗粒如陶粒或玻璃微珠等以及类似物质、金属丝网和泡沫陶瓷等构成，预热段的热量一部分来自反应段物料燃烧传递的热量，另一部分来自中心排料管中高温灰渣的物理显热或其中残碳燃烧产生的热量，重整段可以根据需求按多层布置；
5.所述反应段包括进料管、反应区和排料管，所述进料管和排料管分别与反应区上下两端的中心位置连通，所述进料管位于气化装置正上方，所述反应区的两端分别与预热段和重整段连通，所述排料管与排料段连通。
6.更进一步的，所述排料段包括排料阀和出料口，所述出料口与排料管连通，所述排料管上设有排料阀。
7.更进一步的，所述气化剂入口与预热段之间设有等压风室，所述等压风室采用单侧进风方式。
8.更进一步的，所述反应区为具有倾斜角度接近物料休止角的锥段，反应区的下边
界为锥形布风板，反应区的上边界为锥形多孔板，所述锥形布风板与锥形多孔板平行布置，锥形布风板的倾斜角度接近物料自由滑动或滚动的休止角，物料可以沿着锥形布风板倾斜向下滑移或滚动，锥形多孔板的倾斜角可以在休止角
±
10
°
之间的范围内变化。
9.更进一步的，所述排料管采用陶瓷或耐热材料。
10.更进一步的，所述排料管上连通有排料风室，所述排料风室上连通有排料风入口。
11.更进一步的，所述排料管上连通有松动风室，所述松动风室与排料风室连接，所述松动风室上连通有松动风入口。
12.更进一步的，所述松动风室与排料管连通处设有第二多孔均流板。
13.更进一步的，所述等压风室与预热段之间设有第一多孔均流板。
14.更进一步的，所述进料管的正下方设置有钝体。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
16.1.本实用新型基于多孔介质燃烧模式，可以有效提高气化系统温度分布均匀性和能量利用效率，有助于实现燃烧及超绝热气化，不仅可根据气化原料的理化性质采用最佳的气化炉炉型(移动床、流化床和喷动床)，实现多种固体燃料的高效气化；而且在气化运行的过程中可根据对合成气的品质需求，通过调节气化剂的流量和给料速度的匹配关系来灵活调整气化炉的运行模式，与其他固体燃料气化技术相比，本实用新型的基于多孔介质燃烧模式的复合气化技术具有双重燃料适应性；
17.2.与其他固体燃料气化装置相比，本实用新型基于多孔介质燃烧模式的复合气化装置的重整段在高温条件下不仅可以对气化反应生成的合成气进一步裂解，而且可以方便负载催化剂，在催化剂存在条件下可使气化产品中的大分子物质进一步催化重整，不但可降低气化产物中焦油的含量，而且可调控合成气中各组分浓度分布，提高合成气中h2的浓度；
18.3.本实用新型的基于多孔介质燃烧模式的复合气化装置，预热段和重整段的多孔介质填料床层具有复杂多变的通道，可以增强气流的传热传质和横向掺混，同时由于多孔介质的弥散作用，使气化系统温度分布更均匀，无局部高温，气化剂可得到有效预热，提高气化系统对气化原料的含水率、灰分和热值变化的适应能力；
19.4.本实用新型的排渣系统采用排料管与排料阀组合连接，与其他固体燃料气化装置相比，本实用新型的气化装置可以通过松动风流量变化灵活调控灰渣床层高度和灰颗粒的粒径，排料管中堆积的灰渣可以对预热段充分加热，可延长灰渣的停留时间，有效回收灰渣中的废热；另外，灰渣中未燃尽的碳在物料管下落的沿程还可进一步反应直至反应完全，可降低灰渣中碳含量，进一步提高气化效率，具有更高的工程实践价值；
20.5.本实用新型的进料采用上方进料方式，与其他固体燃料气化装置相比，本实用新型的气化装置操作简便，无需对气化原料进行破碎和烘干等预处理，节省能源消耗，对较高含水率、大粒径和高灰分的固废垃圾具有较佳的处理能力。
附图说明
21.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
22.图1为本实用新型所述的一种基于多孔介质燃烧模式的复合气化装置的示意图1；
23.图2为本实用新型所述的锥形多孔板的局部放大示意图1；
24.图3为本实用新型所述的锥形布风板的局部放大示意图1；
25.图4为本实用新型所述的一种基于多孔介质燃烧模式的复合气化装置的示意图2；
26.图5为本实用新型所述的锥形多孔板的局部放大示意图2；
27.图6为本实用新型所述的锥形布风板的局部放大示意图2；
28.图7为一种基于多孔介质燃烧模式的复合气化装置局部示意图；
29.图8为一种基于多孔介质燃烧模式的复合气化装置的内部示意图。
30.1-气化剂入口，2-等压风室，3-预热段，4-反应区，5-重整段，6-排料阀，7-第一多孔均流板，8-锥形布风板，9-锥形多孔板，10-合成气出口，11-进料管，12-排料管，13-第二多孔均流板，14-松动风室，15-排料风室，16-松动风入口，17-排料风入口，18-出料口，19-钝体。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
32.参见图1-3说明本实施方式，一种基于过滤燃烧模式的复合气化装置，包括气化剂入口1、预热段3、反应段、重整段5、合成气出口10和排料段，其中反应段包括进料管11、反应区4和排料管12，排料段包括排料阀6和出料口18，气化剂入口1与预热段3连通，进料管11与反应区4连通，反应区4的两端分别与预热段3和重整段5连通，合成气出口10与重整段5连通，排料管12的一端与反应区4连通，排料管12的另一端与出料口18连通，排料管12上设有排料阀6，预热段3与重整段5内皆由多种形式的多种介质有序或无序自由搭配组合，用来优化提升气化炉效率和合成气的品质，首先燃料和惰性床料从进料管11进入到反应区4，气化剂通过气化剂入口1经过预热段3进入到反应区4，与反应区4内的燃料和惰性床料发生气化反应，生成的合成气经重整段5进一步裂解和重整，通过合成气出口10排除，然后反应后的灰渣沿着排料管12下落，排料管12的沿程还可以使燃料进一步反应直至反应完全，达到排放条件的灰渣通过出料口18排出。
33.通过预热段3对气化剂进行充分预热，不但可以提升气化系统对燃料的含水率、灰分和热值的适应性，而且有助于燃料在反应段实现超绝热气化，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对气化反应生成的合成气进一步裂解，或者在负载催化剂条件下对合成气进行催化重整，不但可降低气化产物中焦油的含量，还可以提高合成气中h2的浓度，将进料管11设置在气化炉的正上方，采用的是上方进料方式，使该气化装置操作简便，无需对气化原料进行破碎和烘干等预处理，节省能源消耗，对较高含水率、大粒径和高灰分的固废垃圾具有较佳的处理能力。
34.将锥形多孔板9与锥形布风板8由反向布置，使锥形多孔板9与锥形布风板8包围构成反应区4，能够增加气化原料与气化剂可接触率。
35.进一步地，如图4-6所示，在上述实施例的基础上，将锥形多孔板9与锥形布风板8
由反向布置变换为平行布置，能够确保气化原料在炉膛内的停留时间一致。
36.进一步地，气化剂入口1与预热段3之间设有等压风室2,等压风室2采用单侧进风方式，外形与烟斗相似，该外形在一定程度上有利于降低压力损失，并且等压风室2与预热段3连接处设有第一多孔均流板7，通过第一多孔均流板7可实现进风的等压均匀分配，以避免预热段3径向方向的气化剂压力和流量分配不均所带来的反应区温度分布不均和物料与气化剂接触不均匀的问题。
37.进一步地，排料管12由陶瓷或者耐热材料构成，排料管12上还设有排料阀6，通过排料阀6进行排料控制，具有较高温度的灰渣可以在排料管12中维持一定的高度，实现对预热段3进行预热，而且灰渣中未完全转化的碳可以在中心管中进一步发生燃烧或气化反应，有效的回收灰渣中的废热，降低灰渣中的碳含量，本实用新型也可采用其他形式的排料阀6来实现位置一定物料高度并能完成排料功能的目的。
38.进一步地，排料管12的下方设有松动风室14，松动风室14上连通有松动风入口16，进而可以通过松动风的流量变化来控制排料管中灰渣堆积层的高度和灰颗粒的粒径大小。
39.进一步地，为了防止进料管11中的气化原料在下落的过程中存在直接进入到排料管12中的问题出现，在进料管11的正下方设置有外形合适的钝体19，是气化原料从进料管11出来接触钝体19后可以均匀向四周撒落，提高气化原料与气化基础的均匀性。
40.以上公开的本实用新型实施例只是用于帮助阐述本实用新型。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。
技术特征：
1.一种基于多孔介质燃烧模式的复合气化装置，其特征在于：包括气化剂入口(1)、预热段(3)、反应段、重整段(5)、合成气出口(10)和排料段，所述气化剂入口(1)与预热段(3)连通，所述反应段的两端分别与预热段(3)和重整段(5)连通，所述合成气出口(10)与重整段(5)连通，所述排料段与反应段连通，所述预热段(3)与重整段(5)内皆包括多种形式的惰性多孔介质填料；所述反应段包括进料管(11)、反应区(4)和排料管(12)，所述进料管(11)和排料管(12)分别与反应区(4)上下两端的中心位置连通，所述进料管(11)位于气化装置正上方，所述反应区(4)的两端分别与预热段(3)和重整段(5)连通，所述排料管(12)与排料段连通；所述进料管(11)的正下方设置有钝体(19)。2.根据权利要求1所述的一种基于多孔介质燃烧模式的复合气化装置，其特征在于：所述排料段包括排料阀(6)和出料口(18)，所述出料口(18)与排料管(12)连通，所述排料管(12)上设有排料阀(6)。3.根据权利要求1所述的一种基于多孔介质燃烧模式的复合气化装置，其特征在于：所述气化剂入口(1)与预热段(3)之间设有等压风室(2)，所述等压风室(2)采用单侧进风方式。4.根据权利要求1所述的一种基于多孔介质燃烧模式的复合气化装置，其特征在于：所述反应区(4)为具有倾斜角度的锥段，反应区(4)的下边界为锥形布风板(8)，反应区(4)的上边界为锥形多孔板(9)，所述锥形布风板(8)与锥形多孔板(9)反向设置或平行设置。5.根据权利要求1所述的一种基于多孔介质燃烧模式的复合气化装置，其特征在于：所述排料管(12)采用陶瓷或耐热材料。6.根据权利要求1所述的一种基于多孔介质燃烧模式的复合气化装置，其特征在于：所述排料管(12)上连通有排料风室(15)，所述排料风室(15)上连通有排料风入口(17)。7.根据权利要求6所述的一种基于多孔介质燃烧模式的复合气化装置，其特征在于：所述排料管(12)上连通有松动风室(14)，所述松动风室(14)与排料风室(15)连接，所述松动风室(14)上连通有松动风入口(16)。8.根据权利要求7所述的一种基于多孔介质燃烧模式的复合气化装置，其特征在于：所述松动风室(14)与排料管(12)连通处设有第二多孔均流板(13)。9.根据权利要求3所述的一种基于多孔介质燃烧模式的复合气化装置，其特征在于：所述等压风室(2)与预热段(3)之间设有第一多孔均流板(7)。
技术总结
本实用新型提出了一种基于多孔介质燃烧模式的复合气化装置，属于固体燃料气化生产合成气技术领域。包括气化剂入口、预热段、反应段、重整段、合成气出口和排料段，所述气化剂入口与预热段连通，所述反应段的两端分别与预热段和重整段连通，所述合成气出口与重整段连通，所述排料段与反应段连通，所述预热段与重整段皆由多种形式的惰性多孔介质填料组成，多孔介质堆积床层内部具有复杂的孔道，有利于传质和传热，多孔介质可以为惰性颗粒如陶粒或玻璃微珠等以及类似物质、金属丝网和泡沫陶瓷等构成，解决了碳转化效率低、焦油含量高以及合成气产率低且不能有效提高对较高含水率、大粒径和高灰分的固废垃圾处理能力的问题。径和高灰分的固废垃圾处理能力的问题。径和高灰分的固废垃圾处理能力的问题。
