自烘干式生物質氣化系統的制作方法

自烘干式生物質氣化系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種自烘干式生物質氣化系統，其包括自烘干式固定床生物質氣化爐，該自烘干式固定床生物質氣化爐包括縱向設置的爐體，該爐體包括位于底部的錐斗狀尾灰段以及位于尾灰段之上的反應段，尾灰段和反應段之間設有爐排；尾灰段的底部設有出渣口，尾灰段的側部設有進風口；反應段的上部側面或頂端設有燃料進口；該自烘干式固定床生物質氣化爐進一步包括進料裝置和落料管道；落料管道插入燃料進口；落料管道的頂端封閉，落料管道的側部設有進料口，進料裝置的末端通入該進料口；落料管道的側部或頂部還設有循環燃氣出口，該循環燃氣出口連接一燃氣回流管道，尾灰段的側部設有回流入口，燃氣回流管道的另一端連接至尾灰段的回流入口。
【專利說明】自烘干式生物質氣化系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種自烘干式生物質氣化系統。
【背景技術】
[0002]生物質是十分重要的可再生能源，具有可再生性、低污染性和廣泛分布性等特點。利用生物質作為替代能源，對低碳減排，減少“溫室效應”和改善大氣酸雨環境具有十分重要的意義。生物質氣化系統就是利用生物質在氣化爐中密閉缺氧燃燒，通過干餾熱解及熱化學氧化后產生可燃氣體。
[0003]生物質顆粒通常含水40%_50%甚至更高，而進行生物質氣化時較為合適的含水量為低于20%。因而，生物質顆粒在進行氣化之前通常需要烘干。
[0004]例如，中國專利申請95117448.7公開了一種生物質氣化烘干烘熱裝置，由氣化爐、煤氣燃燒器、射流混合器、風機連接構成，氣化爐的煤氣管與煤氣燃燒器的燃氣管連通，煤氣燃燒器的火道與射流混合器的噴管連通，射流混合器內生成的熱風經混合管輸出，風機則分別與氣化爐1、燃燒器2、混合器3的進氣管分別連通。
[0005]中國專利申請201110123306.2公開了一種帶烘干功能的螺旋式生物質熱解反應器。該反應器的螺旋進料器的出料口連通著直立的烘干提升筒下部一側；烘干提升筒的底部連通著引風機的出風口、頂部通過旋風分離器連通著螺旋式熱解反應器的進料口 ；螺旋式熱解反應器的另一端設有熱解炭出口和熱解氣出口 ；螺旋式熱解反應器的輸入端連接著調速電機，螺旋式熱解反應器的中部位于燃燒加熱室內；燃燒加熱室的頂端中部設有煙氣出口，并通過管道連通著引風機的進風口。
[0006]中國專利200910103426.9公開了一種生物質燃料移動式烘干機涉及農業機械。其移動車輛的車廂板上放置有風冷式的生物質氣化爐，生物質氣化爐外殼殼壁焊接有進風口筒、相對稱的外殼殼壁焊接出風道一端，出風道另一端焊接風道殼壁；風冷式的分離器的一側壁焊接有帶網罩的進風口、另一側壁焊接出風口一端，出風口另一端焊接進風口筒；風道另一側殼壁焊接熱風道一端，熱風道另一端連接抽風機的輸入口，抽風機的輸出口焊接烘干機的下部小U型槽的管壁。
[0007]中國專利97216018.3公開了一種生物質熱轉換氣化烘干裝置，燃燒器內的爐柵采用具有空芯結構兩端開口的爐條及配套的冷卻裝置；換熱器內具有旋風除塵裝置。
[0008]上述技術方案均需單獨設置專門的生物質烘干裝置，導致系統成本高昂且占用較大空間。
[0009]因此，如何提供一種帶有自烘干功能的生物質氣化系統成為了業界需要解決的問題。

【發明內容】

[0010]針對現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種自烘干式生物質氣化系統，其具有自烘干的功能。[0011]為了實現上述目的，本發明提供了一種自烘干式生物質氣化系統，其包括自烘干式固定床生物質氣化爐，該自烘干式固定床生物質氣化爐包括縱向設置的爐體，該爐體包括位于底部的錐斗狀尾灰段以及位于尾灰段之上的反應段，尾灰段和反應段之間設有爐排；尾灰段的底部設有出渣口，尾灰段的側部設有進風口 ；反應段的上部側面或頂端設有燃料進口 ；
[0012]其中，該自烘干式固定床生物質氣化爐進一步包括進料裝置和落料管道；落料管道插入燃料進口 ；落料管道的頂端封閉，落料管道的側部設有進料口，進料裝置的末端通入該進料口 ；落料管道的側部或頂部還設有循環燃氣出口，該循環燃氣出口連接一燃氣回流管道，尾灰段的側部設有回流入口，燃氣回流管道的另一端連接至尾灰段的回流入口。
[0013]本發明中，為了達到更好的烘干效果，可以使落料管道的側部進料口低于循環燃氣出口設置，進而使從該進料口進料的生物質顆粒在降落的整個過程均可接觸爐內上升的氣體。
[0014]本發明中，進料裝置可為各種合適的進料裝置，例如其可為螺旋輸送機以實現連續進料，也可為滾筒閥(插板閥)以進行間斷進料。
[0015]本發明中，燃氣回流管道上可設置引風機，以保證管道內氣體的定向流動。
[0016]本發明通過在落料管道的側部或頂部設置循環燃氣出口，使位于落料管道內的氣體可以向外流出，進而使爐體內的部分熱氣經落料管道的下端開口進入，形成爐體內的部分熱氣經過落料管道內自下而上的流通，對落料管道內的生物質顆粒進行烘干。而經過循環燃氣出口向外流出的潮濕熱氣經過燃氣回流管道和回流入口，又回到爐內底部的高溫區參與氣化。因而，本方案是通過設置循環燃氣出口、燃氣回流管道和回流入口，實現了自烘干功能；而不需要采用額外的烘干裝置和烘干手段，既實現了資源的充分利用，又避免了污染環境，同時使氣化爐對于生物質原料的水分適應性很高，突破了目前常規氣化爐對水分的嚴格要求。
[0017]根據本發明另一【具體實施方式】，進料裝置為多級進料裝置，該多級進料裝置至少包括首級進料裝置、末級進料裝置，每一級進料裝置均包括位于前部上方的進料口、以及位于末端的出料口 ；首級進料裝置、末級進料裝置上下排布；首級進料裝置的出料口與末級進料裝置的進料口直接連接相通，或者通過位于首級進料裝置和末級進料裝置之間的一級或多級中間進料裝置與末級進料裝置的進料口間接連接相通；首級進料裝置和每一所述中間進料裝置的末端均設有封閉的中間料箱，首級進料裝置和每一中間物料輸送裝置的出料口通過其中間料箱與其下一級進料裝置的進料口連接相通；末級進料裝置的出料口連接至生物質氣化爐的進料口。
[0018]首級進料裝置的進料口為整個多級進料裝置的總進料口，末級進料裝置的出料口為整個多級進料裝置 的總出料口。由于生物質物料質輕且體積小，容易四散漂浮，造成粉塵污染。本發明中，封閉的中間料箱可以有效防止生物質物料從上一級進料裝置進入下一級進料裝置時的擴散。爐前多級進料裝置用于將料倉內的生物質物料輸送至生物質氣化爐內。料倉內的生物質物料輸入至首級進料裝置的進料口內。料倉的落料口與首級進料裝置的進料口之間也可設置封閉的中間料箱，以防止物料擴散。
[0019]通過設置多級進料裝置，且各級進料裝置之間通過封閉的中間料箱連接相通，當進料裝置中輸送生物質物料時，可以有效避免生物質氣化爐內的氣體順著進料裝置反竄進入料倉，進而防止設備反煙導致的料倉架空起拱，下料不暢、人員中毒及料倉爆炸等事故。
[0020]根據本發明另一【具體實施方式】，反應段包括至少兩個筒狀產氣段，該至少兩個產氣段縱向設置且首尾相接，尾灰段和位于底部的產氣段之間設有爐排；每個產氣段的側部均設有燃氣出口 ；每個燃氣出口均連接一燃氣分管道，多條燃氣分管道連接至一條燃氣總管道。反應段的形狀可為圓筒狀或方筒狀，其優選為圓筒狀；各產氣段的尺寸例如高度、直徑、寬度可以相同也可以不相同。產氣段的數目優選為2-4個。每個產氣段的燃氣出口優選為設置于其側部的上端。每個產氣段的燃氣出口所連接的燃氣分管道以及匯合后的燃氣總管道進行內保溫或者外保溫，以避免熱量流失，利于下游的燃氣用戶使用。尾灰段側部的進風口可連接進風管道，通過鼓風機進行送風。
[0021]每個產氣段產生的燃氣含量不同，較高段爐體所產生的燃氣焦油含量高、熱值較高、溫度低，較低段爐體所產生的燃氣溫度較高，熱值較低。通過將高度不同的多段爐體所產生的燃氣輸出并混合，可以整合各產氣段所產生燃氣的不同物理化學特性，調整出出較理想的生物質燃氣，使燃氣的溫度及熱值均勻。由于采用了多段產氣工藝，因而氣化效率較高。另外還可以提高生物質氣化爐容積產氣率(或截面產氣率)，減少氣化爐設備投入。同時自烘干式固定床生物質氣化爐結構緊湊，容積氣化率較高，生產維護比較方便。
[0022]根據本發明另一【具體實施方式】，每一燃氣分管道上都設置流量可調的閥門。可通過調節閥門來調節各段燃氣輸出的比例，從而使所產出的生物質燃氣熱值穩定、物理特性例如溫度在一定的范圍內可調，便于針對后期應用設備進行調整。
[0023]根據本發明另一【具體實施方式】，其進一步包括除塵裝置，燃氣總管道通入該除塵裝置，除塵裝置包括出灰口和燃氣出口，燃氣出口連接燃氣管道，該燃氣管道上可設置引風機，以保證管道內氣體的定向流動。通過設置除塵裝置，對得到的燃氣進行除塵處理，以避免污染環境及灰塵堵塞下游管道。根據本發明另一【具體實施方式】，除塵裝置為單筒旋風除塵裝置、或多管旋風除塵裝置、或陶瓷管過濾除塵裝置、或移動床過濾除塵裝置。
[0024]根據本發明另一【具體實施方式】，每個產氣段設有多個燃氣出口，該多個燃氣出口位于同一高度。每段爐體的燃氣出口數目可以一致，也可不一致。每段爐體的燃氣出口數目優選為1-5個。優選為,每段爐體的多個燃氣出口在同一高度以一定角度均勻分布。
[0025]一般而言，爐體內不需設置集氣管，每段爐體的燃氣出口為爐壁排氣口。根據需要，根據本發明另一【具體實施方式】，每個產氣段內均設有集氣管，集氣管包括縱向設置的總管以及連接于所述總管的多個分管，多個分管分別對應插入多個燃氣出口。
[0026]根據本發明另一【具體實施方式】，爐排為水冷爐排，該水冷爐排包括多條并行排列的爐排桿，每條爐排桿均為導熱材料制成的帶有空腔的管件(例如金屬管或陶瓷管)，水冷爐排包括用于驅動爐排桿進行旋轉的驅動電機。通過使爐排的爐排桿旋轉，可以促進在爐排上堆積的灰渣從爐排的間隙中掉落，進而達到較好的排渣效果。
[0027]根據本發明另一【具體實施方式】，每條爐排桿均安裝有可以該爐排桿為旋轉軸進行旋轉的葉片，該葉片均位于氣化爐的爐體內。通過驅動電機帶動爐排桿旋轉，進而帶動爐排桿上的葉片旋轉，可以實現更好的排渣效果，有效地對爐排進行連續主動清渣，防止灰渣在爐排上堆積。具體而言，葉片可為螺旋形 、多棱柱形、或者刀片形。
[0028]對于出渣口和出灰口排出的灰渣，可采用現有技術的多種手段進行輸送，例如，可通過水冷絞龍向外輸送，以實現輸送的同時對灰渣進行降溫。根據本發明另一【具體實施方式】，本發明的系統進一步包括濕式排渣裝置，該濕式排渣裝置包括與出渣口及出灰口相連的落灰管、螺旋輸送機、水槽，落灰管的底端通入螺旋輸送機；螺旋輸送機傾斜設置，其末端向下通入水槽內。氣化爐內的尾灰及除塵裝置所收集的灰分通過落灰管、螺旋輸送機輸送到水槽中，從而避免飛灰污染環境。
[0029]根據 本發明另一【具體實施方式】，其進一步包括放散裝置，放散裝置通過管道連接燃氣管道，并包括閥門。
[0030]根據本發明另一【具體實施方式】，氣化爐爐體的側部設有煙氣回流入口，該煙氣回流入口連接煙氣回流管道，該煙氣回流管道的另一端連接至下游用氣單位的煙氣輸出管道。通過將用氣單位的CO2回流，增加了 CO2與Cp生成CO的反應，同時煙氣回流定會帶回用熱單位的余熱，這樣就實現了提高碳轉化率和整體熱效率。同時CO2在高溫下可以氧化焦油，使其變為氣態碳氫化合物或CO，減少了焦油含量。通過提高碳轉化效率和用熱窯爐煙氣余熱利用，大大提高了整個系統的效率。
[0031 ] 由于氣化爐內不再稀缺CO2，可以將排出爐外的炭灰再一次送入爐內參與反應。具體而言，氣化爐尾灰輸送裝置和除塵裝置的尾灰輸送裝置的末端可通向料倉，然后通過進料裝置進入氣化爐中進行反應，從而實現炭灰循環。
[0032]與現有技術相比，本發明具備如下有益效果:
[0033]本發明通過在落料管道的側部設置循環燃氣出口，使位于落料管道內的氣體可以向外流出，進而使爐體內的熱氣經落料管道的下端開口進入，形成爐體內的熱氣經過落料管道內自下而上的流通，對落料管道內的生物質顆粒進行烘干。而經過循環燃氣出口向外流出的潮濕熱氣經過燃氣回流管道和回流入口，又回到爐內底部的高溫區參與氣化。因而，本方案是通過設置循環燃氣出口、燃氣回流管道和回流入口，實現了自烘干功能；而不需要采用額外的烘干裝置和烘干手段，既實現了資源的充分利用，又避免了污染環境，同時使氣化爐對于生物質原料的水分適應性很高，突破了目前常規氣化爐對水分的嚴格要求。
[0034]下面結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是實施例1的自烘干式生物質氣化系統的結構示意圖；
[0036]圖2是實施例1中的自烘干式固定床生物質氣化爐的結構示意圖；
[0037]圖3是實施例3中的兩級進料裝置的結構示意圖；
[0038]圖4是實施例4中的爐排的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0039]實施例1
[0040]如圖1-圖2所示，本實施例的自烘干式生物質氣化系統，包括自烘干式固定床生物質氣化爐1、除塵裝置(例如單筒旋風除塵裝置2)、放散裝置3、濕式排渣裝置4。
[0041]其中，自烘干式固定床生物質氣化爐I包括進料裝置111 (如螺旋輸送機)、落料管道11、爐體。爐體內砌筑耐火保溫材料，包括反應段和尾灰段14，反應段進一步包括第一產氣段12、第二產氣段13。第一產氣段12的頂端設有燃料進口。
[0042]尾灰段14為錐斗狀，位于爐體的底部。尾灰段14的底部設有出渣口 142，尾灰段14的側部設有進風口 145和回流入口 141，該進風口 145連接進風管道144，通過鼓風機143進行送風。
[0043]落料管道11插入第一產氣段12頂端的燃料進口。落料管道11的頂端堵塞，落料管道11的側部設有進料口，進料裝置111的末端通入該進料口 ；落料管道11的側部還設有循環燃氣出口，該循環燃氣出口連接一燃氣回流管道112，燃氣回流管道112上設有引風機113，燃氣回流管道112的另一端連接至尾灰段14的回流入口 141。
[0044]第一產氣段12和第二產氣段13均為圓筒狀，位于尾灰段14之上，縱向設置且首尾相接。尾灰段14和第二產氣段13之間設有爐排15。第一產氣段12的側部上端設有三個燃氣出口 121 (爐壁排氣口)，該三個燃氣出口 121位于同一高度，相鄰燃氣出口之間的夾角為120°，每個燃氣出口 121均連接一燃氣分管道122。第二產氣段13的側部上端設有四個燃氣出口 131 (爐壁排氣口)，該四個燃氣出口 131位于同一高度，相鄰燃氣出口之間的夾角為90°，每個燃氣出口 131均連接一燃氣分管道132。每條燃氣分管道上都設置流量可調的閥門。多條燃氣分管道連接至一條燃氣總管道5。
[0045]燃氣總管道5通入除塵裝置2，除塵裝置2包括出灰口 22和燃氣出口 21，燃氣出口 21連接燃氣管道6，該燃氣管道6上設有引風機61。
[0046]濕式排渣裝置4，包括與尾灰段14的出渣口 142相連的落灰管411以及與除塵裝置2的出灰口 22相連的落灰管421、螺旋輸送機412、螺旋輸送機422、水槽43。落灰管411的底端通入螺旋輸送機412 ;落灰管421的底端通入螺旋輸送機422 ;螺旋輸送機412和螺旋輸送機422均傾斜設置，二者的末端均向下通入水槽43內。
[0047]放散裝置3通過管道連接燃氣管道6，其具有閥門。
[0048]實施例2
[0049]本實施例與實施例1的不同之處在于:(I)還包括第三產氣段，該第三產氣段位于第一產氣段和第二產氣段之間；(2)第一產氣段、第二產氣段和第三產氣段均為方筒狀；
(3)每一產氣段的燃氣出口均為四個，且每一產氣段中，燃氣出口在同一高度均勻排布，相鄰燃氣出口之間的夾角為90° ; (4)每個產氣段內均設有集氣管，集氣管包括縱向設置的總管以及連接于總管的四個分管，四個分管分別對應插入四個燃氣出口。
[0050]實施例3
[0051]如圖3所示，本實施例與實施例1的不同之處在于:進料裝置為兩級進料裝置7，其包括首級進料裝置701、中間料箱702、末級進料裝置703。首級進料裝置701為可調速的懸臂式螺旋輸送裝置。其包括位于前部上方的進料口、以及位于末端的出料口。料倉的落料口與首級進料裝置701前部上方的進料口連接相通。首級進料裝置701末端的出料口為向上的斜口，該斜口上設有壓蓋704。斜口所在平面與懸臂式螺旋輸送裝置的軸線所成角度為45°。壓蓋704具有自動復位機構(例如彈簧705)。另外，首級進料裝置701出料口之前的一段葉片去掉。首級進料裝置701的出料口相對于水平面向上傾斜10°。封閉的中間料箱702設置于首級進料裝置701的末端。中間料箱702內設有兩個料位計，其中一個為低位料位計706，另一個為高位料位計707。末級進料裝置703為懸臂式螺旋輸送裝置，其包括位于前部上方的進料口、以及位于末端的出料口。其出料口相對于水平面向上傾斜15°，其的出料口連接至生物質氣化爐I的物料入口。首級進料裝置201、末級進料裝置203上下排布；首級進料裝置201的出料口與末級進料裝置203的進料口通過中間料箱202直接連接相通。
[0052]實施例4
[0053]如圖4所示，本實施例與實施例1的不同之處在于:爐排為水冷爐排8，其包括可調速的驅動電機801、多條并行排列的爐排桿802。驅動電機801用于驅動每條爐排桿802進行旋轉。每條爐排桿802均為帶有空腔的金屬管，每條爐排桿802的兩端均位于氣化爐的爐體I之外，每條爐排桿802的兩端均設有水冷旋轉接頭。每條爐排桿802均安裝有螺旋形葉片803，螺旋形葉片803可以該爐排桿為旋轉軸進行旋轉，螺旋形葉片803均位于氣化爐的爐體內。
[0054]雖然本發明以較佳實施例揭露如上，但并非用以限定本發明實施的范圍。任何本領域的普通技術人員，在不脫離本發明的發明范圍內，當可作些許的改進，即凡是依照本發明所做的同等改進，應為本發明的范圍所涵蓋。
【權利要求】
1.一種自烘干式生物質氣化系統，其包括自烘干式固定床生物質氣化爐，所述自烘干式固定床生物質氣化爐包括縱向設置的爐體，所述爐體包括位于底部的錐斗狀尾灰段以及位于所述尾灰段之上的反應段，所述尾灰段和所述反應段之間設有爐排；所述尾灰段的底部設有出渣口，所述尾灰段的側部設有進風口 ；所述反應段的上部側面或頂端設有燃料進Π ； 其中，所述自烘干式固定床生物質氣化爐進一步包括進料裝置和落料管道；所述落料管道插入所述燃料進口 ；所述落料管道的頂端封閉，落料管道的側部設有進料口，所述進料裝置的末端通入該進料口 ；所述落料管道的側部或頂部還設有循環燃氣出口，該循環燃氣出口連接一燃氣回流管道，所述尾灰段的側部設有回流入口，所述燃氣回流管道的另一端連接至所述尾灰段的回流入口。
2.如權利要求1所述的自烘干式生物質氣化系統，其中，所述進料裝置為多級進料裝置，所述多級進料裝置至少包括首級進料裝置、末級進料裝置，每一級進料裝置均包括位于前部上方的進料口 、以及位于末端的出料口 ； 所述首級進料裝置、末級進料裝置上下排布；所述首級進料裝置的出料口與所述末級進料裝置的進料口直接連接相通，或者通過位于所述首級進料裝置和末級進料裝置之間的一級或多級中間進料裝置與所述末級進料裝置的進料口間接連接相通； 所述首級進料裝置和每一所述中間進料裝置的末端均設有封閉的中間料箱，所述首級進料裝置和每一所述中間物料輸送裝置的出料口通過其中間料箱與其下一級進料裝置的進料口連接相通； 所述末級進料裝置的出料口連接至所述生物質氣化爐的進料口。
3.如權利要求1所述的自烘干式生物質氣化系統，其中，所述反應段包括至少兩個筒狀產氣段，所述至少兩個產氣段縱向設置且首尾相接，所述尾灰段和位于底部的產氣段之間設有爐排；每個所述產氣段的側部均設有燃氣出口 ；每個燃氣出口均連接一燃氣分管道，多條所述燃氣分管道連接至一條燃氣總管道。
4.如權利要求3所述的自烘干式生物質氣化系統，其中，每一所述燃氣分管道上都設置流量可調的閥門。
5.如權利要求1所述的自烘干式生物質氣化系統，其中，每個所述產氣段設有多個燃氣出口，該多個燃氣出口位于同一高度。
6.如權利要求5所述的自烘干式生物質氣化系統，其中，每個所述產氣段內均設有集氣管，所述集氣管包括縱向設置的總管以及連接于所述總管的多個分管，所述多個分管分別對應插入多個燃氣出口。
7.如權利要求1所述的自烘干式生物質氣化系統，其中，所述爐排為水冷爐排，所述水冷爐排包括多條并行排列的爐排桿，每條所述爐排桿均為導熱材料制成的帶有空腔的管件，所述水冷爐排包括用于驅動所述爐排桿進行旋轉的驅動電機。
8.如權利要求7所述的自烘干式生物質氣化系統，其中，每條所述爐排桿均安裝有可以該爐排桿為旋轉軸進行旋轉的葉片，所述葉片均位于所述氣化爐的爐體內。
9.如權利要求1所述的自烘干式生物質氣化系統，其進一步包括濕式排渣裝置，所述濕式排渣裝置包括與所述出渣口相連的落灰管、螺旋輸送機、水槽，所述落灰管的底端通入所述螺旋輸送機；所述螺旋輸送機傾斜設置，其末端向下通入所述水槽內。
10.如權利要求1所述的自烘干式生物質氣化系統，其中，所述氣化爐爐體的側部設有煙氣回流入口，該煙氣回流入口連接煙氣回流管道，該煙氣回流管道的另一端連接至下游用氣單位的煙氣輸出管道 。
【文檔編號】C10J3/82GK103666570SQ201210355816
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月20日 優先權日:2012年9月20日
【發明者】趙廣健 申請人:趙廣健