用于辅助火电厂灵活调峰的生物质自热气化炉及使用方法与流程

1.本发明属于火电厂燃烧设备技术领域，具体涉及用于辅助火电厂灵活调峰的生物质自热气化炉及使用方法。


背景技术：

2.气化技术在实现将废弃塑料和生物质转化为清洁燃料和化工原材料领域展现出巨大的优势，我国农业生物质废弃物产量丰富，将其作为燃料进行发电不仅可以缓解日益枯竭的化石燃料的消耗，而且能够助力我国碳达峰和碳中和目标的早日实现。大型600 mw和1000 mw燃煤电站锅炉，都采用将煤炭磨成细粉，吹入炉膛燃烧的方式。生物质气化成可燃气体，通过配置气体燃烧器在电站锅炉内进行燃烧，可实现生物质燃烧发电和大型电站锅炉的良好协同。水作为价格低廉的原材料，一直作为气化氢源的重要补给。
3.现有利用水蒸汽作为气化介质的气化炉是将固体进样装置和气体进样装置集成在进样管上，而液体进样装置则作为独立的部分，一般情况下，需要单独布置预加热炉，将工质水加热成水蒸汽，然后再导入反应管中，此方法存在诸多严重缺陷和不足，第一，实验系统冗杂，集成度低。液体进样装置作为独立部分，包括给水泵、预加热炉，受热管，这不仅需要花费更多的投资经费，而且占用了更多的场地空间，增加了气化炉的建设难度；第二，在气化反应中，采用预加热炉和气化炉联用将会消耗更多的能量。此外，在预加热炉至气化炉之间的连接管的外围必须缠绕保温材料，以防止水蒸汽冷凝后回流；所以有必要发明一种集成度高、节能、操作便捷的用于辅助火电厂灵活调峰的生物质自热气化炉。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种集成度高、节能、操作便捷的用于辅助火电厂灵活调峰的生物质自热气化炉及使用方法。
5.本发明采用的技术方案为：用于辅助火电厂灵活调峰的生物质自热气化炉，包括进样管和反应管，所述进样管设置于反应管的上端，所述进样管的顶端封闭设置，所述进样管的下端插接于反应管内并与反应管连通，所述进样管包括从上到下依次连接并同轴心设置的进样宽管、上圆台形管、进样竖管和下圆台形管，所述反应管包括从上到下依次连接并同轴心设置的外圆台形管、圆环板、反应竖管、锥形管和柱形管，所述外圆台形管套接于上圆台形管的外侧表面并与其密封连接，所述反应竖管的中部设置有布风板；所述进样管的顶端连接并连通有气体进样管、固体进样管和液体进样管，所述固体进样管与进样管同轴心设置，所述气体进样管和液体进样管分别位于固体进样管的两侧，所述气体进样管的顶端连接有气体进样装置，所述固体进样管的顶端连接有固体进样装置，所述固体进样管的底端向下延伸并依次贯穿进样宽管、上圆台形管、进样竖管和下圆台形管，所述固体进样管的底端连接有汽化渠，所述汽化渠位于布风板的上方，所述液体进样管的顶端连接有液体进样装置。
6.优选的，所述气体进样装置包括气体进样连接管，所述气体进样连接管的底端与
气体进样管连接，所述气体进样管与进样竖管连通，所述气体进样连接管的顶端弯折后水平设置，其开口朝向远离固体进样管的一侧。
7.优选的，所述固体进样装置包括固体进样连接管和生物质仓，所述固体进样连接管的底端与固体进样管连接，所述固体进样连接管的顶端与生物质仓连接。
8.优选的，所述液体进样装置包括液体进样连接管、电磁阀和进液管，所述液体进样连接管、电磁阀和进液管依次连接并连通，所述液体进样连接管的底端与液体进样管连接，所述液体进样管与进样竖管连通。
9.优选的，所述液体进样管的底端呈圆锥形收口结构，所述液体进样管的下方设置有与其同轴心的液体导管，所述液体导管设置于进样竖管内，所述液体导管的底端延伸至进样竖管的外侧并位于汽化渠的上方，所述液体导管为拉法尔管，其两端开口均为喇叭口。
10.优选的，所述液体导管靠近固体进样管的一侧连接有柱形块，所述柱形块远离液体导管的一端与固定进样管固定连接。
11.优选的，所述汽化渠为顶端开口、底端封闭的圆柱形结构，所述汽化渠与进样竖管的内径相等并同轴心设置，所述固体进样管的底端贯穿汽化渠的底内壁并延伸至汽化渠的下方。
12.优选的，所述进样宽管的外壁表面对称设置有第一牛角形固定柱，所述外圆台形管的外壁表面对称设置有第二牛角形固定柱，所述第一牛角形固定柱的指向朝上，所述第二牛角形固定柱的指向朝下，所述第一牛角形固定柱和第二牛角形固定柱上下对应设置。
13.优选的，所述上圆台形管上宽下窄设置，所述下圆台形管上窄下宽设置，所述外圆台形管的尺寸与上圆台形管相适配，所述外圆台形管的底端开口直径与圆环板的内径相等。
14.用于辅助火电厂灵活调峰的生物质自热气化炉的使用方法，包括以下步骤：s1：将气体进样连接管依次连接气体流量计和鼓风机，将生物质原材料装入生物质仓内，并将进液管连接水塔；s2：打开鼓风机、生物质仓和水塔开关，并调节电磁阀控制水流量，反应气体、生物质原材料和工质水均流入进样竖管内；s3：利用油枪插入反应竖管中将生物质原材料点燃，为自身气化提供热量，同时将工质水加热成水蒸汽，生物质原材料散落于布风板上，工质水通过液体导管后滴落在汽化渠内，并在汽化渠内变成水蒸汽，反应气体通过进样竖管后携带水蒸汽向下到达布风板，并与布风板上的生物质原材料进行气化反应；s4：生物质原材料完成气化后，产生的可燃气体从柱形管逸出，然后进入电站锅炉的气体燃烧器中，可燃气体在气体燃烧器中燃烧，从而辅助火电厂灵活调峰。
15.本发明的有益效果：本发明通过设置的气体进样装置、固体进样装置和液体进样装置，实现了三相反应产物集成、同时进样，具有集成度高的效果；通过电磁阀、液体进样管、液体导管和汽化渠的设置，能够直接进入液相的工质水，并在进样管内转变成水蒸汽，从而省略了传统方法中的预加热炉，使操作更加便捷，避免了反应系统的冗杂同时减少能量的消耗；通过气化反应将固体生物质转变为可燃气体输入到大型电站锅炉的炉膛，实现了生物质和煤的协同发电，更加节能。
附图说明
16.图1为本发明的整体结构示意图；图2为本发明进样管的结构示意图；图3为本发明进样管的内部结构示意图；图4为本发明反应管的内部结构示意图。
17.图中：1、进样宽管
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2、气体进样管
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3、固体进样管
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4、液体进样管
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5、气体进样连接管
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6、固体进样连接管
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7、液体进样连接管
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8、生物质仓
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9、电磁阀
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10、进液管
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11、第一牛角形固定柱
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12、第二牛角形固定柱
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13、外圆台形管
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14、圆环板
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15、反应竖管
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16、锥形管
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17、柱形管
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18、上圆台形管
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19、进样竖管
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20、下圆台形管
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21、汽化渠
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22、空腔
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23、液体导管
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24、柱形块
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25、喇叭口
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26、布风板
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27、进样管
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28、反应管。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围，以下结合实施例具体说明。
19.如图1-4所示，本发明包括进样管27和反应管28，所述进样管26设置于反应管28的上端，所述进样管27的顶端封闭设置，所述进样管27的下端插接于反应管28内并与反应管28连通，所述进样管27包括从上到下依次连接并同轴心设置的进样宽管1、上圆台形管18、进样竖管19和下圆台形管20，所述上圆台形管18上宽下窄设置，所述下圆台形管20上窄下宽设置，所述反应管28包括从上到下依次连接并同轴心设置的外圆台形管13、圆环板14、反应竖管15、锥形管16和柱形管17，所述外圆台形管13的尺寸与上圆台形管18相适配，所述外圆台形管13的底端开口直径与圆环板14的内径相等，所述外圆台形管13套接于上圆台形管18的外侧表面并与其密封连接，所述反应竖管15的中部设置有布风板26；所述进样管27的顶端连接并连通有气体进样管2、固体进样管3和液体进样管4，所述固体进样管3与进样管27同轴心设置，所述气体进样管2和液体进样管4分别位于固体进样管3的两侧，所述气体进样管2的顶端连接有气体进样装置，所述气体进样装置包括气体进样连接管5，所述气体进样连接管5的底端与气体进样管2连接，所述气体进样管2与进样竖管19连通，所述气体进样连接管5的顶端弯折后水平设置，其开口朝向远离固体进样管3的一侧，所述固体进样管3的顶端连接有固体进样装置，所述固体进样装置包括固体进样连接管6和生物质仓8，所述固体进样连接管6的底端与固体进样管3连接，所述固体进样连接管6的顶端与生物质仓8连接，所述固体进样管3的底端向下延伸并依次贯穿进样宽管1、上圆台形管18、进样竖管19和下圆台形管20，所述固体进样管3的底端连接有汽化渠21，所述汽化渠21位于布风板26的上方，所述汽化渠21为顶端开口、底端封闭的圆柱形结构，所述汽化渠21与进样竖管19的内径相等并同轴心设置，所述固体进样管3的底端贯穿汽化渠21的底内壁并延伸至汽化渠21的下方，所述液体进样管4的顶端连接有液体进样装置，所述液体进样装置包括液体进样连接管7、电磁阀9和进液管10，所述液体进样连接管7、电磁阀9和进液管10依次连接并连通，所述液体进样连接管7的底端与液体进样管4连接，所述液体进样管4与进样竖管19连通。
20.如图3中所示，所述液体进样管4的底端呈圆锥形收口结构，便于滴入液体导管23内，所述液体进样管4的下方设置有与其同轴心的液体导管23，所述液体导管23设置于进样竖管19内，所述液体导管23的底端延伸至进样竖管19的外侧并位于汽化渠21的上方，所述液体导管23为拉法尔管，其两端开口均为喇叭口25，所述液体导管23靠近固体进样管3的一侧连接有柱形块24，所述柱形块24远离液体导管23的一端与固定进样管3固定连接，液体导管23通过柱形块24固定在进样竖管19内。
21.所述进样宽管1的外壁表面对称设置有第一牛角形固定柱11，所述外圆台形管13的外壁表面对称设置有第二牛角形固定柱12，所述第一牛角形固定柱11的指向朝上，所述第二牛角形固定柱12的指向朝下，所述第一牛角形固定柱11和第二牛角形固定柱12上下对应设置，使用紧固链将位于同一侧的第一牛角形固定柱11和第二牛角形固定柱12进行固定，使上圆台形管18与外圆台形管13紧密连接，实现密闭效果。
22.用于辅助火电厂灵活调峰的生物质自热气化炉的使用方法，包括以下步骤：s1：将气体进样连接管5依次连接气体流量计和鼓风机，将生物质原材料装入生物质仓8内，并将进液管10连接水塔，将位于同一侧的第一牛角形固定柱11和第二牛角形固定柱12使用紧固链进行固定，实现反应装置的严格密封；s2：打开鼓风机、生物质仓8和水塔开关，并调节电磁阀9控制水流量，水塔内装满水并带有一定的初始压力，或采用水泵将工质水压入液体进样管4内，反应气体、生物质原材料和工质水均流入进样竖管19内；s3：利用油枪通过生物质仓8插入反应竖管15中将生物质原材料点燃，一方面为自身气化提供热量，另一方面将工质水加热成水蒸汽，生物质原材料散落于布风板26上，工质水通过液体导管23后滴落在汽化渠21内，并在汽化渠21内变成水蒸汽，使水蒸汽参与生物质原材料气化反应，为生成的可燃气体补给氢源，反应气体通过进样竖管19后携带水蒸汽向下到达布风板26，并与布风板26上的生物质原材料进行气化反应，生物质原材料气化反应过程中，生物质燃烧所产生的炉内温度，要达到生物质气化的条件，此外，鼓风机送入的空气不应过量，维持生物质处于贫氧燃烧的状态，以产生更多的可燃气体，同时，生物质要完全气化，避免能量损失，提高利用效率；s4：生物质原材料完成气化后，产生的可燃气体从柱形管17逸出，然后通过输送管道进入电站锅炉炉膛内的气体燃烧器中，可燃气体在气体燃烧器中燃烧，从而辅助火电厂灵活调峰。
23.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的得同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。