专利名称：生物质燃料流化床空气煤气发生炉蒸汽锅炉系统装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及热工设备领域，特别是涉及生物质燃料流化床空气煤气发生炉蒸 汽锅炉系统装置。
背景技术：
随着社会各行业的发展和人民生活水平的不断提高，对能源需求日益增加，造成 能源的紧缺，开发和扩大能源已成为当务之急。除了通常的石油、煤炭、风、水、太阳等能源 之外，充分利用常被人们忽略的生物能源也已提高到了重视和应用的阶段，成为当前不可 忽视可利用能源之一，例如木材加工过程中的锯屑、磨粉、刨花等碎料；各类秸秆；污水生 化处理后的污泥；食用菌的人工栽培工业中使用的菌床废弃物等。以取代一部分煤、油等常 规能源作为工业炉窑提供廉价的燃料，以达到废弃物利用，节能减排、降低生产成本。过去，这些生物质燃料为何未能利用是因为这些生物质燃料在工业炉上燃烧应用 技术没有开发，与燃煤油工业炉窑设备的结构和系统设备不配套，不能适应燃生物质燃料 在工业炉窑上应用。
实用新型内容本实用新型的目的在于解决作为废弃物或未被人们广泛利用的生物质能源寻找 一个重新的利用途径取代部分煤、油等常规能源，开发提供为工业炉窑有一个廉价的燃料， 以达到废弃物利用，节能减排、降低生产成本的生物质燃料流化床空气煤气发生炉蒸汽锅 炉系统装置。本实用新型提供的生物质燃料流化床空气煤气发生炉蒸汽锅炉系统装置，其特征 在于包括供料装置系统，包括进料斗、斗式提升机、物料储槽、螺旋出料机及螺旋喂料机，相 继连接而成；该供料装置系统把木屑或稻壳，秸秆等生物质燃料(简称物料)由地面上使用 斗式提升机的进料斗装物后提升于物料储槽，待物料存储到一定数量后停止进料，当流化 床启动时，由物料储槽底部螺旋出料机及螺旋喂料机经变频装置依负荷大小将物料经螺 旋喂料机送入流化床气化炉内，见图1。流化床气化炉(简称气化炉)，是一个内砌耐火材料的圆筒锥形体，上部是空的， 在运行时装盛生物质燃料和燃料的发生空气煤气，下部有人孔、观察孔、布风管、进料管、出 灰门等，顶部有煤气出口管、人孔口和测温、测压接管，炉底外侧设有鼓风机，与进料管及布 风管相连通(见图2)。所述人孔是生物质燃料气化炉初始开车时，先装入易燃燃料将炉体内预热至生物 质燃料的发生煤气温度或特殊情况下的检查炉内状况和清理炉内什物之功能；所述出灰门 是定期打开清除生物质燃料在燃烧后的残灰，以保持炉内继续正常发生煤气；所述进风管 是将炉内的反应空气通过风机和该管道进入炉体内，使炉内物料呈流态化反应产生空气煤 气，流化床气化炉与上游供料装置下游旋风除尘器相连接。测温和测压接管分别装入测温电偶和测压仪表监视本炉体内部的运行情况；顶部的观察孔是检查炉体内部的工作情况和 人工均勻分布炉体内的燃料堆积；螺旋喂料机供料操作将定量生物质燃料加入炉内，并封 闭炉内的煤气不致外溢；炉体上外部设操作平台和栏杆(未标出)是操作工人的安全设施。通过鼓风机将空气以一定的风量和风压输入生物质燃料气化炉内与炉体内的灼 热生物质燃料呈流态化并以不足的空气量反应产生煤气，也可说是生物质燃料气化炉的反 应剂和催化剂。一级、二级旋风除尘器包括(第)一、二级旋风除尘器，螺旋出灰机及储灰箱，螺 旋出灰机设在一、二级旋风除尘器的底部下方，直通设在其下部的储灰箱。一、二级旋风除 尘器与上游流化床气化炉相连接，顶部出气管与下游加压风机相连通。来自流化床气化炉 顶部的出气管是将炉内产生的煤气通过该管送入(第)一级旋风除尘器除灰后，由(第) 一级旋风除尘器底排灰于储灰箱，经过第一级除灰的煤气经过二级旋风除尘器排灰，灰分 由旋风除尘器底部排灰于除灰箱，经过除尘的煤气经过设在下游加压风机输送入本装置的 缓冲装置中或需要应用的加热装置。 加压风机，是通过该加压风机将煤气提升一定的风量及风压从流化床汽化炉内的 灼热生物质燃料以不足的空气量反应产生煤气引出炉体经除尘处理后入下游缓冲装置。缓冲装置，为通用储气罐，产生煤气后经加压风机后需要一个集气缓冲，使煤气 压力平稳让整体系统运行平稳，超压排气装置设置在缓冲装置与水封装置之间旁路上，生 物质燃料流化床气化炉在产气过程中若有气爆时可由此装置将超出的气压弹出系统使整 套系统在恒定压力安全操作。水封装置，该水封装置内装有二个圆的筒体，二个圆筒体有高度差是按该生物质 燃料气化炉的系统压力降而定，在水封装置的外部装有煤气进、出口管，装有液位计和液位 阀接口，排水管接口等。该装置是安全装置，防止气化炉炉体内的煤气外溢，防止煤气燃烧室内的明火回 复止气化炉而发生的事故。水封装置体内存有相当高度的水位，在生物质燃料气化炉正常 时煤气以其一定的压力冲破水封而进入气化炉体外部的煤气燃烧器正常工作。一旦气化 炉体外的煤气燃烧器故障而突然熄火，这时联动装置将气化炉的鼓风机停止鼓风，水封装 置里的水位高度形成一定的阻力而阻隔气化炉与煤气燃烧器的连通，以保持双方的安全状 态；反之如果气化炉突然停炉，水封装置的水位高度形成的阻力也会阻隔煤气燃烧器的残 余明火不致回入气化炉而发生事故，保持生物质燃料气化炉的安全。水封装置的排水管接口可将其排水接到集水器池，因为此水封排出的水含有少量 焦油，应集中后定期送污水处理厂处理。空气煤气燃烧器及燃烧风机(图3)，该空气煤气燃烧器是煤气和空气的混合装 置，包括煤气进口管和空气进口管以及两管的汇合口及混合室，在燃烧器的外壳体上还装 有法兰，安装于蒸汽锅炉的燃烧炉的炉体上，便于燃烧器的点火启动高压电点火装置。将生物质燃料气化炉产出的煤气进行使用燃烧，煤气的燃烧需要配有空气，因此 燃烧器一端安装有空气进口管和煤气进口管，与两个进口管相接的是空气通道和煤气通 道，两气进口管和通道的大小应与煤气燃烧与空气混合量相匹配。两通道的出口即为混合 室，中央的高压电点火装置是燃烧器启动点火之用，当煤气和空气相继进入管道并经通道 进入混合口，一经点火即可燃烧产生高温烟气即成加热炉进行应用。[0018]配套蒸汽锅炉系统，可以采用原蒸汽锅炉配套，优选为配套蒸汽锅炉系统。自动控 制系统。本实用新型生物质燃料流化床煤气发生炉产出的煤气其热值为1520kl/m3左右， 煤气经燃烧后产生烟气的最高温度可达1000度左右，除不能进行重金属熔炼外，在许多工 业领域的加热装置上均可利用，如作锅炉、有机热载体炉的燃料、空气加热炉的燃料、金属 热加工的燃料等。因此将本实用新型的生物质燃料流化床空气煤气发生炉与上述诸多加热 炉尤其蒸汽锅炉系统相配后即为替代煤、油、气燃料的节能环保加热炉，具有极大的经济意 义和政治意义。本生物质燃料流化床空气煤气发生炉蒸汽锅炉系统装置的特点可利用各种粉状的具有3800kl/kg热值的生物质燃料，燃料产气率2m3/kg燃料利 用热效率为70%，煤气燃料烟气最高温度约1000度，可为各种加热装置配套使用。本装置的三废排放极少，空气煤气燃烧后的烟气中烟尘量不足100mg/m3’完全符 合GB13271-2001 “工业锅炉大气污染物排放标准”要求，且没有二氧化硫的排放；从水封中 排出的水中含有少量焦油，因数量极少可定期送附近的污水处理厂进行集中处理，因此本 系统无需专用的三废处理装置。本装置应用于各类加热装置可代替煤、燃料油，天然气等常规燃料，可以达到节能 减排的目的。本装置应用于各类加热炉上后可节约生产成本有较好的经济效益。以用于4t/h蒸汽锅炉为例。若每天连续运转8小时。a以轻油作燃料每小时耗轻油^^g，每公斤轻油价6元/kg，则每天燃料费为282X6X8 = 13536元/天。b.以生物质燃料发生的煤气作燃料每小生物质燃料耗量为1160kg/h，现生物质燃料的到厂价为400元/吨，则每天燃料费为1. 16X400X8 = 3712元/天。c.以生物质燃料与轻油作燃料作对比每天可节省燃料费1；3536 元 / 天-3712 元 / 天。以年运行300天计，全年可节省燃料费9824 元 / 天 X300 =四4· 72 万元 / 年。以烟煤作燃料a.每小时耗烟煤66^g，每公斤价以0. 9元计，每天燃料费为662X0.9X8 = 4766. 4 元 / 天。b.以生物燃料与使用烟煤相对比，每天可节省燃料费4766. 4 元 / 天-3712 元 / 天=1054. 4 元 / 天仍以年运运行300天计，全年可节省燃料费1054.4 元/天\300 = 31.632 万元/年；以天然气作燃料a、每小时耗天然气332m3，每立方天然气价以4元计[0046]每天燃料费为；332X4X8 = 10624元/天。b、以生物燃料与使用天然气相对比，每天可节省燃料费10624 元 / 天-3712 元 / 天=6012 元 / 天。，仍以年运行300天计，全年可节省燃料费6912 元天 X300 = 207. 736 万元 / 年。由此现，使用本实用新型装置炉应用于各类工业加热炉与原来使用的煤、天然气 和轻油相比较可节约燃料费如下与使用烟煤相比全年可节约燃料费31. 632万元。与使用天然气作燃料相比全年可节约燃料费207. 736万元。与使用轻油作燃料相比全年可节约燃料费四4. 72万元。
图1、生物质燃料流化床空气煤气发生炉蒸汽锅炉系统装置示意图图2、流化床气化炉结构示意图图3、空气煤气燃烧器结构示意图
具体实施方式
本实用新型用下列具体实施方案来进一步说明本实用新型，但本实用新型的保护 范围并非限于下列具体实施方案。本实用新型提供的生物质燃料流化床空气煤气发生炉蒸汽锅炉系统装置，包括供 料装置系统的进料斗1、斗式提升机2、物料储槽3、螺旋出料机4及螺旋喂料机5，相继连接 而成(图1)该供料装置系统把稻壳由地面上使用斗式提升机的进料斗，装物料后提升于物 料储槽，待物料存储到一定数量后停止进料。当流化床启动时，由物料储槽底部螺旋出料 机及螺旋喂料机，经变频装置依负荷大小将物料经螺旋喂料机送入流化床气化炉内。气化炉5，是一个内砌耐火材料的圆筒锥形体，上部是空的，下部有人孔、布风管、 进料管、出灰门等，顶部有煤气出口管、人孔口和测温、测压接管，分别装有热电偶及测压仪 表。炉底外侧设有鼓风机，与进料管及布风管机连通，分别装有热电偶及测压仪表。通过鼓风机将空气以一定的风量和风压输入生物质燃料气化炉内与炉体内的灼 热生物质燃料呈流态并以不足的空气量反应产生煤气(图2)一级、二级旋风除尘器包括(第)一、二级旋风除尘器8，9、螺旋出灰机10及储灰 箱11，螺旋出灰机设在一、二级旋风除尘器的底部下方，直通设在其下部的储灰箱。来自流 化床气化炉顶部的出气管是将炉内产生的煤气通过该管送入(第)一级旋风除尘器除尘， 由(第)一级旋风除尘器底部螺旋出灰机排灰；经过(第)一级除灰的煤气经过(第)二 级旋风除尘器除灰，灰分由旋风除尘器底排灰于储灰箱，经过二级除尘的煤气经过设在下 加压风机输送入本装置的缓冲装置中或需要应用的加热装置。加压风机12是通过该加压风机将煤气提升一定的风量及风压于流化床气化炉体 内的灼热生物质燃料以不足的空气量反应产生煤气引出炉体经除尘处理后入下游缓冲装置。缓冲装置13，为通用储气罐，产生煤气后经加压风机后需要一个集气缓冲，使煤气压力平稳让整体系统运行平稳。超压排气装置14，设置在缓冲装置与水封装置之间旁路上，生物质燃料流化床气 化炉在产气过程若有气爆时可由此装置将超出的气压弹出系统使整套系统在恒定压力安 全操作。水封装置15，该水封装置内装有二个圆的筒体，二个圆筒体有高度差是按该生物 质燃料气化炉的系统压力降而定，在水封装置的外部装有煤气进、出口管，装有液位计和液 位阀接口，排水管接口等。水封装置是本装置的安全装置，防止不正常下明火回复止炉内及 气化炉突然停炉造成事故，排水管接口可将其排水接至集水器(池)，因为此水封排出的水 含有少量焦油，应集中后定期送污水处理厂处理。空气煤气燃烧器17及燃烧风机16 (图3)。该空气煤气燃烧器是煤气和空气的混合装置，包括煤气进口管和空气进口管以及 两管的汇合混合室，在燃烧器的外壳体上还装有法兰，安装于蒸汽锅炉的燃烧炉的炉体上， 便于燃烧器的点火启动，混合室中央装有高压电点火装置。将生物质燃料气化炉产出的煤气进行使用燃烧，煤气的燃烧需要配有空气，因此 燃烧器一端安装有空气进口管和煤气进口管，与两个进口管相接的是空气通道和煤气通 道，两气进口管和通道的大小应与煤气燃烧与空气混合量相匹配。两通道的出口即为混合 室，中央的高压电点火装置是燃烧器启动之前用，当煤气和空气相既进入管道并经通道进 入混合口，一经点火即燃烧产生高温烟气即成蒸汽锅炉系统装置18进行应用。
权利要求1.一种生物质燃料流化床空气煤气发生炉蒸汽锅炉系统装置，其特征在于包括 供料装置系统；流化床气化炉，为一个内砌耐火材料的圆筒锥形体，上部是空的，下部设有人孔、布风 管、进料管、出灰门及测温测压接管，顶部设有煤气出口管，炉底外设有鼓风机，与进料管及 布风管相连通，该流化床气化炉与上游供料装置系统下游旋风除尘器相连接；一、二级旋风除尘器，包括一、二级旋风除尘器，螺旋出灰机及储灰箱，螺旋出灰机设在 一、二级旋风除尘器的底部下方，直通设在其下部的储灰箱，第二级旋风除尘器顶部出气管 与下游加压风机相连接；加压风机，与下游缓冲装置相连接； 缓冲装置；超压排气装置，设置在缓冲装置与水封装置间旁路上；水封装置，内装有二个圆的筒体，二个圆筒体有高度差，在水封装置外部装有煤气进、 出口管，液位计和液位阀接口及排水管接口，与下游煤气燃烧器上游缓冲装置相接；空气煤气燃烧器及燃烧风机，是煤气和空气的混合装置，包括煤气进口管、空气进口管 及两管的汇合口和混合室，混合室中央设有高压电点火装置，安装在蒸汽锅炉的燃烧炉的 炉体上，与蒸汽锅炉系统相连接；蒸汽锅炉系统，与上游空气煤气燃烧器相连； 自动控制系统。
2.根据权利要求1的生物质燃料流化床空气煤气发生炉蒸汽锅炉系统装置，其特征在 于所述供料装置系统包括进料斗、斗式提升机、物料储槽、螺旋出料机及螺旋喂料机，相继 连接。
专利摘要本实用新型涉及一种生物质燃料流化床空气煤气发生炉蒸汽锅炉系统装置，其特征在于包括供料装置系统、流化床气化炉，为内砌耐火材料的圆筒锥形体，下部设有人孔、布风管、进料管、出灰门和测温、测压接管，上部是空的，顶部有煤气出口管等，一、二级旋风除尘器，加压风机、缓冲装置、超压排气装置、水封装置、煤气燃烧器及蒸汽锅炉系统，相继连接而成。该装置使用被废弃的各种类型废木块、木屑、稻壳、秸秆、废弃的菌菇种植母料等，可以节约能源，节省企业生产成本，而且可减少二氧化硫向大气的排放、提高环保效应。被广泛应用于热工设备，特别蒸汽锅炉装置。
文档编号C10J3/56GK201892196SQ200920350320
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者陈世俊 申请人:陈世俊