锯末高温气化炉的制作方法

本实用新型涉及一种生物质能利用处理装置，尤其涉及一种生物质气化处理装置。

背景技术：

随着电荒、油荒、电价上涨、油价上涨等能源状况的紧张以及环境污染问题的日益严峻，各个行业开始对可再生能源的使用意识逐步加强。生物质是地球上最广泛存在的物质，它包括所有动物、植物和微生物以及由这些有生命物质派生、排泄和代谢的许多有机质。各种生物质都具有一定能量。以生物质为载体、由生物质产生的能量便是生物质能。生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，直接或间接来源于植物的光合作用。地球上的植物进行光合作用所消费的能量，占太阳照射到地球总辐射量的0.2％，这个比例虽不大，但绝对值很惊人：光合作用消费的能量是目前人类能源消费总量的40倍。

气化炉是生物质气化反应的主要设备，按气化炉的运行方式不同可以分为固定床、流化床和旋转床三种类型。国内目前生物质气化过程所采用的气化炉主要为固定床气化炉和流化床气化炉。

锯末，是指在进行木材加工时因为切割而从木材上散落下来的末状木屑。锯末直接作为气化炉气化原料时易发生堆积导致锯末的气化效率低，目前一般的工艺方法是将锯末制成生物质粒后再气化，将锯末制成生物质粒的生产成本较高。

如中国专利申请公开第200910116780.5号揭示的一种逆流式生物质气化炉包括：炉门、炉排、空气进口、炉盖、料仓、燃气一次出口、燃气集气室、燃烧室、燃气二次出口、还原室、燃气三次出口、灰仓、炉壁。料仓、还原室的侧面与炉壁形成燃气集气室，使燃气不经过燃烧 区直接进入还原区。然而，该发明公开的逆流式生物质气化炉以锯末作为气化原料易出现堆积的情况而导致气化效率较低。

又如中国专利申请公开第200810147369.X号揭示的一种生物质秸秆气化炉，包括一个带有上盖的炉壳和包装在该炉盖内的炉腔下部区域的炉排组件，该炉排组件包括固定炉排和设置在固定炉排中部区域的由控制机构控制其转动或摆动的活动炉排。炉壳的侧壁设有保温层，所述的上盖是由间隔有一定距离的双层板件构成，且在上盖的中部设置有一个上料口，在其侧面设置一个观察孔和一个用于排出炉内燃气的排气孔。所述的固定炉排由间隔一定距离的倾斜炉条构成，其中部设有圆孔，在该圆孔内安装在转动轴上的直形炉条构成的活动炉排。然而，该发明公开的生物质秸秆气化炉以锯末作为气化原料易出现堆积的情况而导致气化效率较低。

再如中国专利申请公开第201010277353.8号揭示的一种生物质气化炉及制备生物质燃气的方法。该发明的生物质气化炉包括炉体，设置在炉体上的进料口、出灰口及进风口，在炉体内部的高温区设置有裂解管道，裂解管道一端与输入管道连接，另一端与输出管道连接，裂解管道中铺设有催化剂，炉体内的燃气由输入管道进入裂解管道后，燃气中的焦油被裂解，之后燃气由输出管道输出生物质气化炉。然而，该发明公开的生物质气化炉以锯末作为气化原料易出现堆积的情况而导致气化效率较低。

因此，提供一种能够充分改善锯末堆积问题的气化炉提高气化效率成为业内急需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能够使锯末在分散状态下充分气化提高锯末气化效率的气化炉。

根据本实用新型的一个方面，提供一种锯末高温气化炉，包括：气化装置，气化装置包括气化装置本体、设置于气化装置本体的顶壁的锯末混合料入口、设置于气化装置本体的底部的生物质气出口、以及在气化装置本体的顶壁与生物质气出口之间间隔设于气化装置本体的侧壁的至少三个侧旋风入口，生物质气出口经生物质气管线输出生物质气。 旋转余热回收器，旋转余热回收器包括高温换热生物质气入口、高温换热生物质气出口、低温空气入口以及高温空气出口，低温空气入口通过空气管线连接至第一风机，高温换热生物质气入口通过生物质气管线连接至气化装置的生物质气出口。总风管，总风管包括气化剂入口以及至少三个气化剂出口，气化剂入口通过气化剂管线与旋转余热回收器的高温空气出口连通以将高温空气输送至总风管，至少三个气化剂出口通过气化剂支管分别与气化装置的至少三个侧旋风入口对应连通以将高温空气输送至气化装置内作为气化剂。换热器，换热器包括低温换热生物质气入口、低温换热生物质气出口、冷空气入口以及热空气出口，换热器的低温换热生物质气入口通过生物质气管线与旋转余热回收器的高温换热生物质气出口相连以将生物质气送入换热器，在换热器中完成热交换的生物质气经由换热器的低温换热生物质气出口通过生物质气管线输送给用户，换热器的冷空气入口与第二风机相连从而将外界空气送入换热器以利用生物质气余热对冷空气进行预热。第一混合器，第一混合器包括第一混合器本体、设于第一混合器本体顶壁的锯末进料口、设于第一混合器本体一端壁的热空气入口以及设于第一混合器本体另一端壁的锯末混合料出口，锯末进料口连接至锯末源，第一混合器的热空气入口通过管道与换热器的热空气出口相连以将在换热器内完成热交换获得的热空气输送至第一混合器内并与进入第一混合器的锯末充分混合，锯末混合料出口与气化装置的锯末混合料入口相连以将锯末混合料吹入气化装置中。

优选地，该锯末高温气化炉进一步包括：在生物质气流动方向上设于旋转余热回收器与换热器之间的生物质气管线中的余热锅炉。余热锅炉包括锅炉炉体、形成于锅炉炉体内的生物质气通道、以及设置于生物质气通道中的盘管蒸发器。生物质气通道的两端分别形成中温换热生物质气入口和中温换热生物质气出口，盘管蒸发器的两端分别形成冷水入口和水蒸气出口，旋转余热回收器的高温换热生物质气出口与余热锅炉的中温换热生物质气入口相连以将生物质气引入生物质气通道中将盘管蒸发器内流动的水加热为水蒸气，中温换热生物质气出口连接至换热器的低温换热生物质气入口，余热锅炉的冷水入口连接至第一水泵。

可选择地，该锯末高温气化炉进一步包括设置于旋转余热回收器与总风管之间的气化剂管线中的第二混合器。第二混合器包括：第二混合 器本体、设于第二混合器本体一侧壁的高温空气入口、设于第二混合器本体一端壁的水蒸气入口以及设于第二混合器本体另一侧壁的气化剂输出口。其中，高温空气入口与旋转余热回收器的高温空气出口相连接，水蒸气入口经水蒸气管线与余热锅炉的水蒸气出口相连以将水蒸气输送至第二混合器中与进入第二混合器的高温空气混合，气化剂输出口经气化剂管线连接至总风管的气化剂入口。

可选择地，该锯末高温气化炉进一步包括进料管，进料管的一端设有进料口而另一端设有出料口。其中，进料口与第一混合器的锯末混合料出口相连，出料口与气化装置的锯末混合料入口相连以将锯末混合料输送至气化装置内。

可选择地，该锯末高温气化炉进一步包括螺杆输送器，螺杆输送器包括锯末入口以及锯末出口，锯末入口连接至锯末料源，锯末出口通过下料管与第一混合器的锯末进料口相连。

可选择地，该锯末高温气化炉进一步包括：设于螺杆输送器与第一混合器之间的下料管中的均料器。均料器包括筒状壳体、设于筒状壳体的上侧壁的锯末输入口、设于筒状壳体的下侧壁的锯末输出口、以及设于筒状壳体内部的转动分配器。其中，转动分配器包括沿筒状壳体的纵向轴线设置的中央枢转轴以及从中央枢转轴沿筒状壳体的径向方向向筒状壳体的内壁延伸的至少三个格板，至少三个格板在筒状壳体内部构造成能够依次从锯末输入口转动至锯末输出口的至少三个料仓格。

可选择地，旋转余热回收器包括外筒体、与外筒体同轴线设置于外筒体内的转动蓄热盘、设置于转动蓄热盘一侧的第一隔板以及设置于转动蓄热盘另一侧的第二隔板。其中，第一隔板和第二隔板位于外筒体的同一纵向截面上，第一隔板将外筒体的前段分隔为第一生物质气流道和第一空气流道，第二隔板将外筒体的后段分隔为第二生物质气流道和第二空气流道。第一生物质气流道的远离转动蓄热盘的一端形成高温换热生物质气入口，第二生物质气流道的远离转动蓄热盘的一端形成高温换热生物质气出口。高温换热生物质气入口与气化装置的生物质气出口连通，高温换热生物质气出口经生物质气管线将生物质气输送给用户，第二空气流道的远离转动蓄热盘的一端形成低温空气入口，第一空气流道的远离转动蓄热盘的一端形成高温空气出口，低温空气入口通过空气管线连接至第一风机。

可选择地，转动蓄热盘包括多孔底壁、多孔顶壁、自多孔底壁的周缘向多孔顶壁的周缘延伸的周侧壁、沿转动蓄热盘的纵向轴线设置的中央枢转轴、以及从中央枢转轴沿转动蓄热盘的径向方向向周侧壁延伸的至少八个格板，其中，多孔底壁、多孔顶壁、周侧壁、中央枢转轴与相邻两个格板之间分别形成一个用于盛放蓄热材料的换热仓。

其中，至少三个侧旋风入口邻近气化装置本体的顶壁设置于气化装置本体的侧壁，至少三个侧旋风入口分别沿切向方向设置于气化装置本体的侧壁使得气化剂在气化装置内形成旋流以加强与锯末混合料的混合。

可选择地，至少三个侧旋风入口分别间隔设置于与气化装置本体顶壁平行的至少三个横截面上，每个横截面上包括沿着周向等间隔设置的至少两个侧旋风入口。

可选择地，气化装置本体设有五组侧旋风入口，每组侧旋风入口包括二个沿周向等间隔布置且沿气化装置本体侧壁的切向设置的侧旋风入口。五组侧旋风入口分别位于气化装置本体的等间隔的不同横截面上。五组侧旋风入口均位于气化装置本体的中上部。

可选择地，气化装置本体包括沿着气化装置本体的纵向等间隔设置于侧壁的三个侧旋风入口，每个侧旋风入口分别沿气化装置本体侧壁的切向设置。

可选择地，该锯末高温气化炉进一步包括设置于余热锅炉与换热器之间的生物质气管线中的静电除尘器。静电除尘器包括除尘生物质气入口以及无尘生物质气出口，除尘生物质气入口与余热锅炉的中温换热生物质气出口连通，无尘生物质气出口与换热器的低温换热生物质气入口连通以将无尘生物质气输送至换热器内。

可选择地，该锯末高温气化炉进一步包括设置于第二混合器与总风管的气化剂管线中的涡轮发电机。

可选择地，换热器为热管换热器，包括外壳、将所述外壳内部空间分隔为逆向平行的烟气流路和水汽流路的中隔板、以及穿设在所述中隔板中的若干热管。热管内的工质为适用于200摄氏度左右工况的水或氨等工质。

可选择地，换热器还可以为表面式换热器，即，温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。

可选择地，经气化装置的生物质气出口输送至旋转余热回收器的生物质气温度约为1000～1200摄氏度。

可选择地，经旋转余热回收器的高温换热生物质气出口输送至余热锅炉的高温换热生物质气温度约为350～500摄氏度。

可选择地，经余热锅炉换热后通过余热锅炉的中温换热生物质气出口输出的中温换热生物质气温度约为200～250摄氏度。

可选择地，经静电除尘器输送至换热器的无尘生物质气温度约为180～200摄氏度。

可选择地，经换热器的低温换热生物质气出口输出提供给用户的生物质气温度约为80～100摄氏度。

可选择地，第一风机引射至旋转余热回收器内的低温空气温度约为25摄氏度。

可选择地，第二风机引射至换热器内的冷空气温度约为25摄氏度。

可选择地，经第一水泵进入余热锅炉内的冷水温度约为20摄氏度。

可选择地，通过旋转余热回收器的高温空气出口输送至第二混合器内的高温空气温度约为800～1000摄氏度。

可选择地，余热锅炉内与中温换热生物质气换热得到的水蒸气温度约为220～250摄氏度。

可选择地，第二混合器输出的气化剂温度约为650～750摄氏度。

可选择地，在换热器内与低温换热生物质气换热得到的热空气温度约为120～180摄氏度。

本实用新型的有益效果是：(1)、至少三个侧旋风入口邻近气化装置本体的顶壁设置于气化装置本体的侧壁，气化剂经至少三个侧旋风入口进入气化装置形成旋风分散来自混合锯末入口的锯末，使锯末在分散状态下气化；(2)、设置有均料器控制单位时间进入气化装置内的锯末量，避免因进入气化装置内的锯末量过大而导致气化效率降低；(3)、 来自第二风机的冷空气在换热器内与低温换热生物质气换热后得到的热空气进入第一混合器内与锯末混合后吹入气化装置使锯末充分分散，提高锯末气化效率；(4)、利用旋转余热回收器、余热锅炉、换热器回收锯末气化生成的生物质气的热量，减少能源消耗、维持系统稳定运行；(5)、旋转余热回收器可以不间断吸收高温生气物气中的热量，并具有过滤除焦油的作用，旋转余热回收器内采用陶瓷小球蓄热，便于更换清洗重复使用；(6)、本实用新型采用700度左右的高温空气与水蒸气混合物以旋风方式吹入气化装置内将粉末状锯末气化，解决了粉末状锯末在一般气化炉内堆积不透气导致气化效率低的问题，同时也解决了一般工艺方法需要将锯末制成生物质粒后再气化而导致的成本较高的问题。

附图说明

图1示出了本实用新型的锯末高温气化炉的构造示意图。

图2示出了本实用新型采用的旋转余热回收器的结构示意图。

图3示出了图2中沿A-A线的剖视图。

图4为本实用新型采用的旋转余热回收器的转动蓄热盘的内部构造示意图。

图5示出了本实用新型的均料器及第一混合器的内部结构示意图。

具体实施方式

请参照图1，根据本实用新型的一种非限制性实施方式，提供了一种锯末高温气化炉，包括：气化装置100、旋转余热回收器300、余热锅炉400、静电除尘器500、换热器600、第一混合器700、螺杆输送器800、均料器900、进料管1000、总风管1100、第二混合器1200以及涡轮发电机1500。

其中，气化装置100包括气化装置本体110、设置于气化装置本体110的顶壁的锯末混合料入口120、设置于气化装置本体110的底部的生物质气出口130、以及邻近气化装置本体110的顶壁分别间隔设于气化装置本体的侧壁的三组侧旋风入口140，三组侧旋风入口140分别位 于气化装置本体的三个横截面上，每组侧旋风入口140中的每个侧旋风入口分别沿切向方向设置于气化装置本体100的侧壁。在该非限制性实施方式中，每组侧旋风入口140包括位于气化装置本体的每个横截面上的沿着周向等间隔设置的三个侧旋风入口。生物质气出口130经生物质气管线输出生物质气。此外，气化装置100还包括位于底部的出灰口150。

旋转余热回收器300包括高温换热生物质气入口321、高温换热生物质气出口323、低温空气入口324以及高温空气出口322，低温空气入口324通过空气管线连接至第一风机370，高温换热生物质气入口321通过生物质气管线连接至气化装置100的生物质气出口130。

如图2、图3以及图4所示，旋转余热回收器300包括外筒体310、与外筒体310同轴线设置于外筒体310内的转动蓄热盘330、设置于转动蓄热盘330一侧的第一隔板350以及设置于转动蓄热盘330另一侧的第二隔板360。其中，第一隔板350和第二隔板360位于外筒体310的同一纵向截面上，第一隔板350将外筒体310的前段分隔为第一生物质气流道和第一空气流道，第二隔板360将外筒体310的后段分隔为第二生物质气流道和第二空气流道。第一生物质气流道的远离转动蓄热盘330的一端形成高温换热生物质气入口321，第二生物质气流道的远离转动蓄热盘330的一端形成高温换热生物质气出口323，高温换热生物质气入口321与气化装置100的生物质气出口130连通，高温换热生物质气出口323经生物质气管线连接至余热锅炉400，第二空气流道的远离转动蓄热盘330的一端形成低温空气入口324，第一空气流道的远离转动蓄热盘330的一端形成高温空气出口322，低温空气入口324通过空气管线连接至第一风机370。

其中，转动蓄热盘330包括多孔底壁331、多孔顶壁332、自多孔底壁331的周缘向多孔顶壁332的周缘延伸的周侧壁333、沿转动蓄热盘330的纵向轴线设置的中央枢转轴334、以及从中央枢转轴334沿转动蓄热盘330的径向方向向周侧壁延伸的八个格板335。其中，多孔底壁331、多孔顶壁332、周侧壁333、中央枢转轴334与相邻两个格板335之间分别形成一个用于盛放蓄热材料的(比如陶瓷球)换热仓337。

每个换热仓337能够依次绕着外筒体310的纵向轴线从生物质气流道匀速转动至空气流道从而吸收生物质气流道中高温生物质气的余热 加热空气流道内的空气。其中，第一隔板350的邻近转动蓄热盘330的一端紧邻转动蓄热盘330的多孔顶壁332的上表面，第二隔板360的邻近转动蓄热盘330的一端紧邻转动蓄热盘330的多孔底壁331的下表面，转动蓄热盘330的周侧壁333的外壁面紧邻外筒体310的内壁面。

余热锅炉400包括锅炉炉体410、形成于锅炉炉体410内的生物质气通道(图未示)、以及设置于生物质气通道中的盘管蒸发器(图未示)，生物质气通道的两端分别形成中温换热生物质气入口420和中温换热生物质气出口430，盘管蒸发器的两端分别形成冷水入口440和水蒸气出口450，旋转余热回收器300的高温换热生物质气出口323与余热锅炉400的中温换热生物质气入口420相连以将生物质气引入生物质气通道中将盘管蒸发器内流动的水加热为水蒸气，中温换热生物质气出口430连接至静电除尘器500，余热锅炉400的冷水入口440连接至第一水泵490。

静电除尘器500包括除尘生物质气入口510以及无尘生物质气出口520，除尘生物质气入口510与余热锅炉400的中温换热生物质气出口430连通，无尘生物质气出口与换热器600连通以将无尘生物质气输送至换热器内。

换热器600包括低温换热生物质气入口610、低温换热生物质气出口620、冷空气入口630以及热空气出口640。换热器600的低温换热生物质气入口610通过生物质气管线与静电除尘器500的无尘生物质气出口520相连以将生物质气送入换热器600，在换热器600中完成热交换的生物质气经由换热器600的低温换热生物质气出口620通过生物质气管线输送给用户，换热器600的冷空气入口630与第二风机660相连从而将外界空气送入换热器600以利用生物质气余热加热冷空气。

第一混合器700包括第一混合器本体710、设于第一混合器本体710顶壁的锯末进料口730、设于第一混合器本体710一端壁的热空气入口750以及设于第一混合器本体710另一端壁的锯末混合料出口770。第一混合器700的热空气入口750通过管道与换热器600的热空气出口640相连以将在换热器600内完成热交换获得的热空气输送至第一混合器700内并与进入第一混合器700的锯末充分混合，锯末混合料出口770通过进料管1000与气化装置100的锯末混合料入口120相连以将锯末混合料吹入气化装置100中。

螺杆输送器800包括锯末入口810以及锯末出口830，锯末入口810连接至锯末料源(图未示)，锯末出口830通过下料管与均料器900相连。

均料器900设于螺杆输送器800与第一混合器700之间的下料管中，如图5所示，均料器包括筒状壳体910、设于筒状壳体910的上侧壁的锯末输入口911、设于筒状壳体910的下侧壁的锯末输出口912、以及设于筒状壳体910内部的转动分配器(未标号)。其中，转动分配器包括沿筒状壳体910的纵向轴线设置的中央枢转轴921以及从中央枢转轴921沿筒状壳体910的径向方向向筒状壳体910的内壁延伸的四个格板922，四个格板922在筒状壳体910内部构造成能够依次从锯末输入口911转动至锯末输出口912的四个料仓格930。螺杆输送器800的锯末出口830与均料器900的锯末输入口911相连以将锯末输送至均料器900内，均料器900的锯末输出口912与第一混合器700的锯末进料口730相连以在单位时间内将分配好的固定量锯末输送至第一混合器700内。

进料管1000的一端设有进料口(未标号)而另一端设有出料口(未标号)。其中，进料口与第一混合器700的锯末混合料出口770相连，出料口与气化装置100的锯末混合料入口120相连以将锯末混合料输送至气化装置100内。

总风管1100包括气化剂入口1110以及九个气化剂出口1140(图中仅示意性示出三个)，气化剂入口通过气化剂管线(未标号)与第二混合器1200相连，九个气化剂出口1140通过气化剂支管分别与气化装置100的三组共九个侧旋风入口140对应连通以将气化剂输送至气化装置100内。

其中，第二混合器1200包括：第二混合器本体(未标号)、设于第二混合器本体一侧壁的高温空气入口1210、设于第二混合器本体一端壁的水蒸气入口1230以及设于第二混合器本体另一侧壁的气化剂输出口1250。其中，高温空气入口1210与旋转余热回收器300的高温空气出口322相连接，水蒸气入口1230经水蒸气管线(未标号)与余热锅炉400的水蒸气出口450相连以将水蒸气输送至第二混合器1200中与进入第二混合器1200的高温空气混合形成气化剂，气化剂输出口1250经气化剂管线(未标号)连接至总风管1100的气化剂入口1140以将气化剂 输送至总风管1100中。

作为一种可替代实施方式一，该锯末高温气化炉进一步包括设置于第二混合器1200与总风管1100的气化剂管线中的涡轮发电机1500，涡轮发电机1500包括气化剂发电入口(未标号)以及气化剂发电出口(未标号)，气化剂发电入口与第二混合器1200的气化剂输出口1250连接以将气化剂输送至涡轮发电机1500中发电，气化剂发电出口与总风管1100的气化剂入口1110相连。

作为一种可替代实施方式二，该锯末高温气化炉可以不包括静电除尘器500，余热锅炉400的中温换热生物质气出口430直接与换热器600的低温换热生物质气入口610连接，中温换热生物质气不经除尘直接进入换热器600。

作为一种可替代实施方式三，该锯末高温气化炉可以不包括螺杆输送器800、均料器900，第一混合器700的锯末进料口730直接连接至锯末源。

作为一种可替代实施方式四，该锯末高温气化炉可以不包括第一混合器700和换热器600，进料管1000的进料口直接连接至锯末源。

作为一种可替代实施方式五，该锯末高温气化炉可以不包括余热锅炉400，旋转余热回收器300的高温换热生物质气出口323与静电除尘器500的除尘生物质气入口510直接相连，第二混合器1200的水蒸气来自该锯末高温气化炉外部。

根据本实用新型提供的锯末高温气化炉，锯末混合料经气化装置100的锯末混合料入口120进入气化装置100内与来自侧旋风入口140的气化剂混合气化，锯末在气化装置100气化生成的约1100摄氏度的生物质气进入旋转余热回收器300与来自第一风机370的低温空气换热后得到的高温换热生物质气温度约为400摄氏度。高温换热生物质气进入余热锅炉400与来自第一水泵490的冷水换热得到的中温换热生物质气温度约为220摄氏度。经静电除尘器500除尘后输出的温度约为200摄氏度的无尘生物质气进入换热器600与来自第二风机660的冷空气换热，经换热器600进一步换热后，温度约为90摄氏度的低温换热生物质气输送给用户。来自旋转余热回收器300的约900摄氏度的高温空气与来自余热锅炉400的约250摄氏度的水蒸气在第二混合器1200混合 后经气化剂管线输送至总风管1100内。总风管1100的九个气化剂出口1140通过气化剂支管分别与气化装置100的九个侧旋风入口140对应连通将气化剂输送至气化装置100内。来自换热器600的热空气出口640的约150摄氏度的热空气进入第一混合器700与来自均料器900的锯末混合后经由进料管1000吹入气化装置100内。

尽管在此已详细描述本实用新型的优选实施方式，但要理解的是本实用新型并不局限于这里详细描述和示出的具体结构，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体，例如，可以根据使用条件调节单位时间内进入气化装置内的的锯末量与单位时间内进入气化装置的气化剂的质量比，或者，根据所需生物质气温度调节气化剂中高温空气与水蒸气的比例。此外，本实用新型中的温度、压力等参数可以根据具体使用条件在本实用新型所公开的范围内适当选取。