专利名称：燃生物质燃料的下吸式气化发生炉装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于热工设备领域，特别是涉及一种燃生物质燃料的下吸式气化发生炉装置。
背景技术：
随着国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，对能源需求量日益增加，造成能源的紧缺，寻找开发和利用新的能源已成为当前当务之急。人类通常使用的能源有石油、煤炭、风、水、太阳等，还有一种被人们忽略的生物质能源，生物质能源是可再生能源，生物质燃料例如木材加工过程中的锯屑、磨粉、刨花等碎 料；各类桔杆切碎，稻壳，玉米杆切碎；污水生化处理后的污泥；食用菌人工栽培工业中使用的木屑加辅料组成的菌床废弃物等。过去，这些生物质燃料为何未能利用是因这些生物质燃料在工业炉上燃烧应用技术没有开发，与燃油工业炉窑设备的结构和系统设备不套，不能适应燃生物质燃料，在工业炉窑上应用，发明人在原开发基础上又开发出一种新型气化炉装置，以取代一部分煤、油等常规能源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。本
实用新型内容本实用新型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进行利用的途径和方法，以取代一部分煤、石油等常规能源，为电力、化工、冶金、纺织、建筑等行业提供又一种廉价的燃料，以达到废弃物利用，节能减排、降低生产成本，开发提供新一代燃生物质燃料的下吸式气化发生炉装置。本实用新型提供的燃生物质燃料的下吸式气化发生炉装置，其特征在于包括上料斗式提升机，位于装置的上游，为下吸式气化炉的上料装置，把木材加工过程中的锯屑、磨粉、刨花等木屑或稻壳，秸杆，食用菌床废弃物等生物质燃料由斗式提升机提升至气化炉上部，依气化炉的负荷变化控制斗式提升机的上料量。下吸式(又称反火型)气化发生炉(简称气化发生炉)设置在上料斗式提升机的下游(见图2)，包括布料机构，设置在气化发生炉的顶部；水夹套，位于炉壁四周；炉蓖、底盘液压传动装置，位于炉底部；溜灰箱，位于炉底端，环形出气管设在炉下部；螺旋出灰机及星形出料机设在炉底外端，与溜灰箱相连通。下吸式(反火型)气化发生炉本体是发生炉的主体部份，是生物质燃料进行气化反应产生生物质气体的主体设备，其上顶部是燃料布料机构，将提升机送入的生物质燃料均匀的铺在气化炉内。中部是主体，其间生物质燃料进行气化反应；生物质气化发生炉运行方式为连续制气，运行时在炉外抽风机的作用下，将炉内气化时所需要的气化剂(空气)吸入炉内，使炉内上部物料在氧化干馏时产生的挥发份(各种有害可燃物质)与从炉顶上部进入的空气混合进入氧化层焚烧，产生大量的二氧化碳CO2，再进入炉内氧化层下的还原层中，由于缺氧，进入还原层中的高温二氧化碳被还原成一氧化碳CO等可燃气体，同时将物料中的水份裂解成氢H2与C原子结合生成甲烷CH4和碳氧化合物等高发热量的可燃气体，由环形集气管排出。二级旋风除尘器(见图3)位于下吸式气化发生炉的下游自然风冷器上游间，该二级旋风除尘器由二个相连通的旋风除尘器组成，每个旋风除尘器包括中心管、蜗壳筒体、灰斗、螺旋出灰机等。生物质气体经过旋风除尘器在惯性作用下，灰尘掉入灰斗，由螺旋出灰机排出，除去70%左右灰尘的气体从中心管排出，进入自然风冷器。自然风冷器(见图4)，属生物质气体间接冷却设备，生物质气体经过自然风冷器冷却至120°C左右，进入双级间冷器。双级间冷器(见图5)为间接冷却器2台，串联使用。所述双级间冷器为气体净化设备，设置在室外生物质气体净化区，主要功能是对经自然风冷器冷却后的生物质气体进入双级间冷器，使用冷水将生物质气体进一步冷却降温至35-40°C，同时冷凝出气体中含有的水分。冷却水由循环水泵选择不与生物质气体接触的间接冷却器，避免了水与气体直接接触而产生大量污水，利于环境保护。电捕焦油器(见图6)，设置在双级间冷器的下游，填料洗涤塔上游间。由捕焦本体、高压变压整流器和控制柜组成。高压变压整流器置于该捕焦主体上端，控制柜置于MCC控制室，由低压电缆连接。所述电捕焦油器主体选用C-97管式电除尘标准设备，每条圆管中央悬挂一跟电极，管壁作沉淀极，下端设有储油槽。当主体通入高压直流电后，电极与管壁之间建立起一个强电场，在两极产生电晕放电。当含尘或油雾的气体流过电场区发生电离，气体中的焦油粉尘或水(油)雾等粒子与离子或电子结合而带电，在电场力的作用下向极板运动，并被极板捕集，而后靠自身重力沿极板下落，通过焦油出口排出。主要用于回收生物质气体中的焦油，同时去除粉尘水雾等杂质，达到物料回收与气体净化双重效果。储油槽中设有蒸汽加热器，保证焦油或油类以液态方式排出。电捕焦油器采用HL-11-60/100型恒流高压直流电源装置。电捕焦油器同属生物质气体净化设备，布置在室外体气净化区，主要功能是对生物质气进行净化。填料洗涤塔(见图7)，设置在电捕焦油器下游文氏管除尘器上游间。除去焦油后的生物质气，经填料洗涤塔入口(温度80°C -120°C )，经过冷却水再度降温至30°C -40°C,冷却水流经水池到填料洗涤塔将生物质气降温后，冷却水温度再经冷却水塔，降温后回水池循环利用。文氏管除尘器(图8)冷却后的生物质气再经过文丘里除尘器，将最后残留的灰尘清除到100mg/m3以下进入水雾捕滴器。水雾捕滴器(图9)设置在文氏管除尘器下游，与加压装置相连接。是用来对生物质气输送过程中带出水份进行分离、捕滴的设备。为内装陶瓷拉西环两层，本装置并网使用一套，根据现场情况放置加压机前或后均可。捕水效率> 99%加压装置，设置在水捕滴器下游，除去水分后的生物质气再使用罗茨鼓风机将风量及风压达到应用装置方所需之风压及风量，罗茨鼓风机为市购的通用机械，主要作用将冷生物质气化炉的风压提升到应用装置所需压力。安全水封，分别设置在自然风冷器下游与双级间冷器上游间、二个双级间冷器间及双冷级器间下游与电捕焦油器上游间。生物质气发生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下安全操作。本实用新型提供的燃生物质燃料的下吸式气化发生炉装置所产生生物质气体最终送往使用终端用户，即经过净化的生物质气体可以有多种用途，例如其中可以作为内燃机燃料，带动发电机组发电或作为轧钢加热炉，蓄热式熔铝炉等工业窑炉使用。本实用新型提供的燃生物质燃料的下吸式气化发生炉装置，进行生产生物质气体，下吸式气化发生炉运行工艺流程为连续制气，物料通过上料斗式提升机，提升进入气化炉，由气化炉上部布料机构将物料均摊在炉内，运行时在炉外抽风机的作用下，将炉内气化时所需要的气化剂(空气)吸入气化发生炉内，使炉内上部物料在氧化干馏时产生的挥发份(各种有害可燃物质)与从炉顶上部进入的空气混合进入氧化层焚烧，产生大量的二氧化碳CO2，再进入炉内氧化层下的还原层中，由 于缺氧，进入还原层中的高温二氧化碳被还原成一氧化碳CO等可燃气体，同时将物料中的水份裂解成氢H2与C原子结合生成甲烷CH4和碳氧化合物等高发热量的生物质可燃气体。生物质气体经过旋风除尘器除去70%左右的灰尘后，进入风冷器，降温至120°C左右，进入二级间冷器进行冷却后，进入电捕焦油器脱除生物质气中的焦油及灰尘，同时使生物质气进一步冷却到35 40°C，然后生物质气进入填料洗涤塔及文氏管除尘器，进一步脱除生物质气中的灰尘后，进入水雾捕滴器脱除气中的水份，再经气体加压风机加压，加压后的生物质气经管道接到用户。本实用新型提供燃生物质燃料下吸式气化发生炉装置所产生生物质气体最终送往终端用户，即经过净化的生物质气体可以有多种用途，例如其中可以作为内燃机燃料，带动发电机组或作为轧钢加热炉，蓄热式熔铝炉等工业炉窑使用。本实用新型提供燃生物质燃料下吸式气化发生炉装置的技术特性为可利用各种粉状的具有3800kcal/kg热值的生物质燃料；燃料产气率2m3/kg，燃料利用热效率为65% ；生物质气燃烧烟气最高温度约1000°C ；生物质气下吸式气化炉可与各种加热装置配套使用；本实用新型提供的燃生物质燃料的下吸式气化炉的三废排放极少，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，因数量极少可送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。本实用新型提供的燃生物质燃料的下吸式气化炉的应用效果为I.本生物质燃料下吸式气化发生炉系统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。2.本生物质燃料下吸式气化发生炉系统应用于发电机组节约生产成本有较好的经济效益。以用于400KW发电机组为例经济效益①一般电网(国家网)电价每度为RMB0. 81②使用生物质气发生炉系统发电成本计算如下木屑或稻壳价格为每吨RMB200元计，每公斤价格为RMB0. 2元。发一度电需要I. 3公斤木屑0. 2 元 X I. 3 公斤=0. 26 元(RMB)人工费及折旧依二成计0. 26 X I. 2 = 0. 312元[0041]依每小时发电量为400KW计发电400KW自用电力为365KW计实际可使用电力为365KW市价-自行发电成本X 365KW/H =效益(0. 81 元-0. 312 元)X 365KW/H X 24 小时 X 30 天= 130874 元每月可节省电费RMB130, 874元每年可节省电费RMBl，570，488元本实用新型提供的气化炉与其他炉型相比，具有以下特点结构合理克服了正火型气化炉由于空气扩散不均而产生的燃料层烧穿，局部偏流，结渣，挂炉等缺陷，能确保炉内穩定的气化运行。不向大气排放灰尘，循环水循环利用而不排放污水，有利于保护环境。下吸式气化炉是敞口运行，炉内处于常压或微负压状态，操作安全。本实用新型装置提供一种以取代一部分煤、石油等常规能源，为电力、化工、冶金、纺织、建筑等行业提供又一种廉价的燃料。
；图I、生物质燃料下吸式气化发生炉装置系统示意图；图2、生物质燃料下吸式气化发生炉结构示意图；图3、二级旋风除尘器及螺旋出灰机示意图图4、自然风冷器示意图图5、间冷器示意图图6、电捕焦油器示意图图7、填料洗涤塔示意图图8、文氏管除尘器示意图图9、水雾捕滴器示意图
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。本实用新型提供的燃生物质燃料的下吸式气化发生炉装置，(见图I)，包括上料斗式提升机I :该上料装置，把木屑生物质燃料提升至气化发生炉2上部，依气发生炉的负荷变化控制斗式提升机的上料量.下吸式气化发生炉2 (见图2)，设置在上料斗式提升机下游，气化发生炉主体由布料机构2-1、水夹套炉体2-2、炉篦2-3、底盘液压传动装置2-4、溜灰箱2_5、环形出气管2-8、螺旋出灰机2-6及星形出料机2-7等部件所组成。下吸式气化发生炉是生物质燃料进行气化反应产生生物质气体的主体设备，通过其上部的燃料布料机构，将提升机送入的木屑均匀地铺在气化炉内。在气化炉中部生物质燃料进行连续气化反应；连续制气，运行时在炉外抽风机的作用下，将炉内气化时所需要的气化剂(空气)吸入炉内，使炉内上部物料在氧化干馏时产生的挥发份(各种有害可燃物质)与从炉顶上部进入的空气混合进入氧化层焚烧，产生大量的二氧化碳CO2，再进入炉内氧化层下的还原层中，由于缺氧，进入还原层中的高温二氧化碳被还原成一氧化碳CO等可燃气体，同时将物料中的水份裂解成氢H2与C原子结合生成甲烷CH4和碳氧化合物等高发热量的可燃气体。由环形集气管排出进入下游设备，二级旋风除尘器3-1，灰渣由螺旋出灰机2-6及星形出料机2-7排出。该二级旋风除尘器3-1、3_2(见图3)，由二个相连通的旋风除尘器组成，每个旋风除尘器3-1、3-2包括中心管3-4、蜗壳筒体3-3、灰斗3_5、螺旋出灰机3_6等。来自气化炉的生物质气体经过旋风除尘器在惯性作用下，灰尘掉入灰斗，由螺旋排灰机3-6排出，除去70%左右灰尘的气体从中心管排出，进入自然风冷器4。自然风冷器4(见图4)属生物质气体间接冷却设备，生物质气体经过自然风冷器冷却至120°C左右，进入双级间冷器5。 双级间冷器5(见图5)为间接冷却器2台，串联使用。该双级间冷器为气体净化设备，设置在室外生物质气体净化区，主要对经自然风冷器冷却后的生物质气进入双级间冷器，使用冷水将生物质气体进一步冷却降温至35-400C，同时冷凝出气体中含有的水分。冷却水由循环水泵选择不与生物质气体接触的间接冷却器，避免了水与气体直接接触而产生大量污水，利于环境保护。经二级间冷器进行冷却后进入电捕焦油器(见图6)电捕焦油器，由捕焦本体6-1、高压变压整流器6-2和控制柜组成。高压变压器置于该主体上端，控制柜置于MCC控制室，由低压电缆连接。设置在双级间冷器的下游，填料洗涤塔上游间。所述电捕焦油器主体6-1选用C-97管式电除尘标准设备，每条圆管中央悬挂一跟电极，管壁作沉淀极，下端设有储油槽。当主体通入高压直流电后，电极与管壁之间建立起一个强电场，在两极产生电晕放电。当含尘或油雾的气体流过电场区发生电离，气体中的焦油粉尘或水(油)雾等粒子与离子或电子结合而带电，在电场力的作用下向极板运动，并被极板捕集，而后靠自身重力沿极板下落，通过焦油出口排出。主要用于回收生物质气体中的焦油，同时去除粉尘水雾等杂质，达到物料回收与气体净化双重效果。储油槽中设有蒸汽加热器，保证焦油或油类以液态方式排出。然后生物质气体进入填料洗涤塔(见图7)。除去焦油后的生物质气，经填料洗涤塔入口(温度80°C -120°C )，经过冷却水再度降温至30°C -40°C，冷却水从水池由循环水泵12送到填料洗涤塔7将生物质气降温后，冷却水温度再经冷却水塔11降温后回水池循环利用。冷却后的生物质气再经过文丘里除尘器(图8)，将最后残留的灰尘清除到IOOmg/m3以下进入水雾捕滴器(图9)，是用来对生物质气输送过程中带出水份进行分离、捕滴的设备。内装陶瓷拉西环两层，本装置并网使用一套，根据现场情况放置加压机前或后均可。捕水效率>99%脱除气中水份，再经气体加压风机加压，加压后的生物质气体经管道接至用户。
权利要求1.一种燃生物质燃料的下吸式气化发生炉装置，其特征在于包括 上料斗式提升机，位于装置的上游； 下吸式气化发生炉，设置在上料斗式提升机的下游，包括布料机构，设置在气化发生炉的上顶部；水夹层，位于炉壁四周；炉蓖、底盘液压传动装置，位于炉底部；溜灰箱，位于炉底端部；环形出气管，设在炉下部；螺旋出灰机及星形出料机设在炉底外端，与溜灰箱相连通； 二级旋风除尘器，位于下吸式气化发生炉的下游自然风冷器的上游间，所述二级旋风除尘器由二个相连通的旋风除尘器组成，每个包括中心管、蜗壳筒体、灰斗及螺旋出灰机；自然风冷器，设置在二级旋风除尘器的下游，双级间冷器上游间； 双级间冷器，为间接冷却器2台，串联设置在室外生物质气体净化区； 电捕焦油器，设置在双级间冷器的下游填料洗涤器下游间，由捕焦本体、高压变压整流器和控制柜组成，高压变压器至于该主体上端，控制柜至于MCC控制室，与低压电缆连接；填料洗涤器，设置在电捕焦油器下游文氏管除尘器上游间； 文氏管除尘器，设置在填料洗涤器下游水雾捕滴器上游间； 水雾捕滴器，内装陶瓷拉西环两层，设置在文氏管除尘器下游，与加压装置相连接； 加压装置，设置在水雾捕滴器下游； 安全水封，分别设置在自然风冷器下游与双级间冷器上游间、二个双级间冷器间及双冷级间冷器下游与电捕焦油器上游间。
专利摘要本实用新型涉及一种燃生物质燃料的下吸式气化发生炉装置，其特征在于，包括上料斗式提升机、下吸式气化发生炉、二级旋风除尘器、自然风冷器、双级间冷器、电捕焦油器、填料洗涤器、文氏管除尘器、水雾捕滴器、加压装置及安全水封，相继连接在装置的流程中。该装置提供一种廉价燃料，以达到废物利用、节能减排、降低生产成本的新一代然生物质燃料的下吸式气化炉装置，广泛应用于电力、化工、冶金、纺织及建筑等行业。
文档编号C10J3/00GK202415485SQ20122001704
公开日2012年9月5日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者刘丽 申请人:刘丽