一种高效生物质气化热回收系统及方法与流程
本申请涉及生物质气化热量回收设计，尤其是涉及一种高效生物质气化热回收系统及方法。
背景技术：
1、生物质气化技术是一种将生物质转化为可燃气体（主要是氢气和一氧化碳）的工艺，随着人类对可持续发展和环保的关注程度不断提升，生物质气化技术因其可再生性、低污染性受到广泛关注，该技术的应用前景广阔，有助于解决能源短缺、环境污染等问题。
2、相关技术中，设计有一种气化炉，包括激冷室和辐射废锅，激冷室内设置有冷却装置，冷却装置包括水平设置的冷却环管、以及沿冷却环管的周向均匀设置的多个第一雾化喷嘴，利用冷却环管上均匀分布的第一雾化喷嘴喷出冷却液喷雾，对通过辐射废锅出口的高温气体进行冷却，但该技术采用冷却液冷却合成气，造成热量的浪费，无法尽可能地回收高温合成气中的热量，故有待改善。
技术实现思路
1、为了提高对高温合成气中热量的回收效率，本申请提供一种高效生物质气化热回收系统及方法。
2、第一方面，本申请提供的一种高效生物质气化热回收系统及方法采用如下的技术方案：
3、一种高效生物质气化热回收系统，包括承压壳体，所述承压壳体内依次连通设置有气化炉、辐射废锅和辐射废锅激冷段，所述承压壳体的底端连通有锁斗；所述气化炉和辐射废锅内均设置有膜式水冷壁，所述气化炉的膜式水冷壁连通有气化炉汽包，所述辐射废锅的膜式水冷壁连通有辐射废锅汽包，所述辐射废锅的出口连通有激冷环路，所述承压壳体外部设置有对流废锅，所述对流废锅内设置有换热盘管，所述对流废锅内的换热盘管连通有对流废锅汽包，所述对流废锅的输出端与激冷环路连通。
4、通过采用上述技术方案，生物质原料进入气化炉与内部的氧气等气化剂反应生成高温合成气，通过气化炉的膜式水冷壁进行换热冷却后合成气进入辐射废锅内，并与辐射废锅的膜式水冷壁进行换热，进一步降温的合成气进一步进入对流废锅内，与对流废锅内的换热盘管进行二次换热，采用气化炉、辐射废锅和对流废锅，能够在对合成气冷却的全过程中进行合成气的热量的回收，有助于提高整个系统的热量利用率。
5、可选的，所述承压壳体和对流废锅之间设置有旋风除尘器。
6、通过采用上述技术方案，旋风除尘器能够对合成气中夹杂的细渣和大部分的灰进行去除，从而提高合成气的纯净度，同时也能够有效降低后续步骤装置发生堵塞的概率，提高整体系统的安全性以及运行效率。
7、可选的，所述激冷环路上设置有压缩机。
8、通过采用上述技术方案，压缩机可以对从对流废锅输出的低温合成气进行进一步压缩和降温，以使得激冷环路能够对辐射废锅出口处的高温合成气进行更高效率的降温。
9、可选的，所述对流废锅的输出端设置有灰分离器。
10、通过采用上述技术方案，灰分离器能够对从对流废锅输出的合成气进行水浴，以去除合成气中残余的灰，并使得合成气能够进一步降温，提高合成气的纯净度。
11、可选的，所述承压壳体还连接有冷却液激冷环路，所述冷却液激冷环路与辐射废锅激冷段连通。
12、通过采用上述技术方案，当旋风除尘器出现异常或对流废锅存在蒸汽产量大幅减少、结渣堵塞等问题时，可通过冷却液激冷环路继续对高温合成气进行冷却降温，从而保证整体系统的持续进行，提高了整体的生物质气化工序的工作效率。
13、可选的，所述辐射废锅还连通有异常工况合成气环路，所述异常工况合成气环路的另一端与灰分离器连通。
14、通过采用上述技术方案，异常工况合成气环路能够与灰分离器相互配合，直接输出成品合成气以供后续工段使用，使得生物质气化工序能够持续进行，保障工作效率。
15、第二方面，本申请还提供一种高效生物质气化热回收方法，包括如下步骤：
16、生物质粉末原料由进料喷嘴进入气化炉内，在所述气化炉内与氧气等气化剂混合产生高温合成气，高温合成气和熔渣一起进入辐射废锅，熔渣受到重力及惯性作用直接进入底部渣池，经锁斗控制排出承压壳体外，高温合成气在所述辐射废锅内与辐射废锅的膜式水冷壁进行换热，得到带细渣和灰的合成气；
17、若工况正常进行，则带细渣和灰的合成气被低温合成气激冷，经低温合成气激冷后得到混合合成气，其中熔融状态的细渣固化成为固态细渣；
18、混合合成气进入旋风除尘器，去除固态细渣和灰，初步净化的合成气进入对流废锅进一步换热；
19、经过所述对流废锅换热的合成气进入灰分离器进一步除尘，净化后的部分合成气用于辐射废锅激冷段和高温合成气激冷产生混合合成气，部分作为成品合成气供给下一工段；
20、若工况产生异常，即当所述旋风除尘器出现异常或所述对流废锅存在蒸汽产量大幅减少、结渣堵塞等问题时，则所述辐射废锅激冷段与冷却液激冷环路连通，采用冷却液激冷，激冷后的合成气直接进入灰分离器，经过净化的合成气直接进入下一工段，待工况恢复正常，关闭所述冷却液激冷环路。
21、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
22、1.本申请采用气化炉、辐射废锅、对流废锅，在合成气降温的全称持续进行热量回收，提高了整个系统的热量利用率；
23、2.本申请采用冷合成气激冷降低辐射废锅出口高温合成气的温度，由此强制激冷跳过灰渣的黏结区，降低了废锅结渣的风险，保证了工序的持续进行；
24、3.本申请采用的旋风除尘器可以除去合成气中大部分的细渣和灰，降低了对流废锅积灰结渣的风险；
25、4.本申请的灰分离器有效降低了低温合成气中的灰尘，净化后的低温合成气回到辐射废锅激冷高温合成气，可以降低合成气中的灰渣浓度，进一步降低辐射废锅激冷段积灰结渣的风险；
26、5.本申请的辐射废锅激冷段采用两种方式，在正常工况下，采用灰分离器后的低温合成气激冷，混合后的合成气经过旋风除尘器除尘进入对流废锅，全热回收合成气中的热量；在异常工况下，则采用冷却液激冷，激冷后的合成气直接进入灰分离器，从而使得本申请的系统在对流废锅故障的情况下，仍可靠辐射废锅回收部分热量，保证合成气的正常生产、系统运行的安全性以及可靠性。
技术特征：
1.一种高效生物质气化热回收系统，其特征在于：包括承压壳体(1000)，所述承压壳体(1000)内依次连通设置有气化炉(100)、辐射废锅(200)和辐射废锅激冷段(300)，所述承压壳体(1000)的底端连通有锁斗(400)；所述气化炉(100)和辐射废锅(200)内均设置有膜式水冷壁，所述气化炉(100)的膜式水冷壁连通有气化炉汽包(500)，所述辐射废锅(200)的膜式水冷壁连通有辐射废锅汽包(501)，所述辐射废锅(200)的出口连通有激冷环路(1100)，所述承压壳体(1000)外部设置有对流废锅(800)，所述对流废锅(800)内设置有换热盘管，所述对流废锅(800)内的换热盘管连通有对流废锅汽包(502)，所述对流废锅(800)的输出端与激冷环路(1100)连通。
2.根据权利要求1所述的一种高效生物质气化热回收系统，其特征在于：所述承压壳体(1000)和对流废锅(800)之间设置有旋风除尘器(700)。
3.根据权利要求1所述的一种高效生物质气化热回收系统，其特征在于：所述激冷环路(1100)上设置有压缩机(600)。
4.根据权利要求1所述的一种高效生物质气化热回收系统，其特征在于：所述对流废锅(800)的输出端设置有灰分离器(900)。
5.根据权利要求1所述的一种高效生物质气化热回收系统，其特征在于：所述承压壳体(1000)还连接有冷却液激冷环路(1200)，所述冷却液激冷环路(1200)与辐射废锅激冷段(300)连通。
6.根据权利要求5所述的一种高效生物质气化热回收系统，其特征在于：所述辐射废锅(200)还连通有异常工况合成气环路，所述异常工况合成气环路的另一端与灰分离器(900)连通。
7.一种高效生物质气化热回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
技术总结
本申请涉及一种高效生物质气化热回收系统及方法，涉及生物质气化热量回收设计技术领域。系统包括承压壳体，所述承压壳体内依次连通设置有气化炉、辐射废锅和辐射废锅激冷段，所述承压壳体的底端连通有锁斗；所述气化炉和辐射废锅内均设置有膜式水冷壁，所述气化炉的膜式水冷壁连通有气化炉汽包，所述辐射废锅的膜式水冷壁连通有辐射废锅汽包，所述辐射废锅的出口连通有激冷环路，所述承压壳体外部设置有对流废锅，所述对流废锅内设置有换热盘管，所述对流废锅内的换热盘管连通有对流废锅汽包，所述对流废锅的输出端与激冷环路连通。本申请具有提高对高温合成气中热量的回收效率的效果。
技术研发人员：严圣军,陈淑燕,李要建,王兴旺
受保护的技术使用者：中国天楹股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23