一种生物质气化热燃气温度调节循环水夹套装置的制作方法

本技术涉及生物质气化，具体涉及一种生物质气化热燃气温度调节循环水夹套装置。

背景技术：

1、生物质气化是一种将生物质（如木材、农作物秸秆、食品废弃物等）转化为可燃气体的过程。在气化过程中，生物质在缺氧或有限氧的环境下被加热，产生气体和其他副产品。生物质气化通常包括以下步骤：1、干燥，生物质被暴露在热源中，去除其中的水分，以减少后续气化过程中能量损失；2、热解，在缺氧条件下，生物质被加热至高温，使其发生热解反应；在这个过程中，生物质分解生成可燃气体、灰分和固体残渣；3、气化，热解生成的固体残渣进一步气化，产生可燃气体；4、气体处理，气化产生的气体需要经过一系列处理步骤，例如冷却、净化和调节组成；这些步骤旨在除去杂质和不必要的成分，使气体能够被用作燃料或化学原料。

2、目前，生物质气化发电技术发展迅速，生物质气化发电技术是将生物质燃料转化为可燃气体再进行发电，具有高效、环保、合理利用生物质能源、产生较少的固体废弃物等优点。但使用生物质气化技术生产出的可燃气体，初始温度很高，是一种“热燃气”，需要使用管道将这种高温的“热燃气”进行输送，并且要在管道中对热燃气的温度进行调节（一般是降温），保证管道出口处燃气温度的稳定性以便于后续利用。现有技术中，一般是采用导热油换热器来实现这一目的，但导热油换热器的烟气侧长期运行后，表面会结垢或焦化导致热阻增大，从而影响传热效果。因此，导热油换热器需要经常检查、清洗和维护，以确保其正常运行，延长使用寿命，同时导热油换热器的维护工作相对较为繁琐。有鉴于此，本申请旨在提供一种循环水夹套装置，该装置适用于50-2000 m范围内长距离输送和灵活温度调节生物质气化产生的热燃气，并具备便捷维护功能。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是克服现有技术中的一些不足而提供一种生物质气化热燃气温度调节循环水夹套装置，用以实现对热燃气的输送和温度调节。

2、本实用新型的技术方案是：一种生物质气化热燃气温度调节循环水夹套装置，夹套装置整体呈圆管状，包括管壁和内腔，其管壁从内至外依次包括耐火浇注料层、膜式水冷壁、保温材料和环管壁；所述膜式水冷壁由壁管和鳍片组成，且壁管与鳍片相互间隔设置并围成一圈，所述耐火浇注料层设置在膜式水冷壁的内侧壁上，使耐火浇注料层可作为受热面直接与热燃气接触；所述膜式水冷壁的外侧套设有环管壁，膜式水冷壁与环管壁之间通过抓钉固定连接，所述抓钉的一端与膜式水冷壁中的鳍片相连，抓钉的另一端与环管壁连接；在环管壁与膜式水冷壁之间的空隙中填充有保温材料；还包括进气管和出气管，进气管用于将热燃气输送到夹套装置的内腔中，出气管用于将冷却后的燃气从夹套装置的内腔中排出。

3、进一步的，膜式水冷壁与水循环系统连接；所述水循环系统包括进水接头、出水接头、水箱、管道和水泵；在水泵的驱动下，水箱中的冷却水通过管道和进水接头进入膜式水冷壁中壁管的内部，冷却水与膜式水冷壁进行热量交换后，再通过出水接头及管道回流到水箱，如此实现冷却水的循环。冷却水的循环系统可采用现有技术。

4、进一步的，耐火浇注料需要具有良好的抗腐蚀性和高温稳定性，本申请中选用的耐火浇注料为氧化铝-尖晶石浇注料、氧化镁-铬浇注料、莫来石浇注料、铝酸钙水泥浇注料、磷酸盐浇注料中的一种或者多种。其中：氧化铝-尖晶石浇注料：这种耐火浇注料由可回收的原材料或通过可持续的采矿方式获得的原材料制成，它们对环境的影响较小，可提供良好的抗热震性和抗磨损性能；氧化镁-铬浇注料：氧化镁-铬浇注料由天然菱镁矿和铬矿制成，这些原材料丰富且可以通过可持续的采矿方式获得，氧化镁-铬浇注料具有出色的高温和耐腐蚀性能；

5、莫来石浇注料：莫来石浇注料由高岭土和铝土矿等原材料制成，这些原材料丰富且易得，可提供良好的抗热震性和高温强度；铝酸钙水泥浇注料：这类浇注料是由再生材料生产的铝酸钙水泥制成，铝酸钙水泥浇注料提供出色的高温强度和耐腐蚀性能；磷酸盐浇注料：磷酸盐浇注料是由磷酸和磷岩等原材料制成，该类原材料丰富且可以通过可持续的采矿方式获得；磷酸盐浇注料中提供出色的抗热震性和高温强度。

6、进一步的，膜式水冷壁的制作材料可以是不锈钢，例如304l、316l、321和310s不锈钢；还可以是铜或者镍合金，这些材料均具有良好的机械性能、高导热性、优异的耐腐蚀性能，能够长期耐受高温高压环境，提高膜式水冷壁的使用寿命和性能。

7、进一步的，抓钉的一端与膜式水冷壁中的鳍片焊接，另一端通过高温连接胶与环管壁的内壁粘连。优选的，抓钉与环管壁相连的一端设置有多根支杆，支杆用于增加与环管壁的接触面积，提高胶接强度。

8、进一步的，夹套装置分为多个段落，每个段落均单独配制进气管、出气管及水循环系统。这样可以实现多级降温。即沿夹套装置的轴向依次分成若干个段落，每个段落独立对热燃气进行降温，热燃气每经过一个段落，燃气相比于在上一个段落都会下降一定的温度。可以让热燃气依次经过全部段落，从而逐步降温；也可以只让热燃气经过部分段落，这样就可以得到不同温度的热燃气。

9、进一步的，耐火浇注料层与膜式水冷壁之间可拆卸连接，具体做法为将耐火浇注料预选使用特定尺寸的模具浇注成型，形成内胆，然后将己成型的内胆通过陶瓷钉固定至膜式水冷壁中的鳍片上，在鳍片上预留有与陶瓷钉配合的固定孔。鳍片为弧形，其圆心与环管壁的圆心相同。

10、进一步的，进气管和出气管上均设置有气动阀门，气动阀门用于调节进、出热燃气的流量。气动阀门为流量调节式的阀门，可以与dcs/plc控制中心相连，根据dcs/plc控制中心传出的命令，对进气管和出气管管路中的燃气的流量进行控制，进而可以影响换热效果，对流出的燃气的温度进行调节。进气管与出气管分别设置在夹套装置的不同位置，例如可以分别与夹套装置管壁两端的开口相连。

11、本实用新型的有益效果：与现有技术中采用传统的导热油换热器相比，采用本申请中的生物质气化热燃气温度调节循环水夹套装置，可以避免使用导热油换热器带来的结焦积灰问题，保证设备长时间正常运行，且结构简单，耐火浇注料层、膜式水冷壁之间可拆卸连接、维修方便，成本低，具有可靠性高等优点，适用于生物质气化热解技术中；可应用于生物质气化热电联产、作为燃料级合成气替代化石能源、以及作为工业级合成气制备绿色燃料等领域，具有广阔的应用前景和经济价值。

技术特征：

1.一种生物质气化热燃气温度调节循环水夹套装置，其特征在于：所述夹套装置为圆管状，包括管壁和内腔，其管壁从内至外依次包括耐火浇注料层、膜式水冷壁、保温材料和环管壁；

2.根据权利要求1所述的生物质气化热燃气温度调节循环水夹套装置，其特征在于：所述膜式水冷壁与水循环系统连接；所述水循环系统包括进水接头、出水接头、水箱、管道和水泵；在水泵的驱动下，水箱中的冷却水通过管道和进水接头进入膜式水冷壁中壁管的内部，冷却水与膜式水冷壁进行热量交换后，再通过出水接头及管道回流到水箱，如此实现冷却水的循环。

3.根据权利要求1所述的生物质气化热燃气温度调节循环水夹套装置，其特征在于：所述膜式水冷壁的制作材料为不锈钢或者铜或者镍合金。

4.根据权利要求1所述的生物质气化热燃气温度调节循环水夹套装置，其特征在于：所述抓钉的一端与膜式水冷壁中的鳍片焊接，另一端与环管壁的内壁通过连接胶固定。

5.根据权利要求1-4任一所述的生物质气化热燃气温度调节循环水夹套装置，其特征在于：所述夹套装置分为多个段落，每个段落均单独配制进气管、出气管及水循环系统。

6.根据权利要求1所述的生物质气化热燃气温度调节循环水夹套装置，其特征在于：所述耐火浇注料层与膜式水冷壁之间可拆卸连接。

7.根据权利要求1所述的生物质气化热燃气温度调节循环水夹套装置，其特征在于：所述进气管和出气管上均设置有气动阀门，气动阀门用于调节进、出热燃气的流量。

技术总结
本技术涉及生物质气化领域，提出了一种生物质气化热燃气温度调节循环水夹套装置。本夹套装置夹套装置为圆管状，其管壁从内至外依次包括耐火浇注料层、膜式水冷壁、保温材料和环管壁；可实现对热燃气的长距离输送和可控调温，从而稳定燃气出口温度，达到可持续、稳定冷却的目的。本技术的循环水夹套装置结构简单，成本低，并具有可靠性高等优点，在生物质气化热解技术中有广泛应用前景。

技术研发人员：田军,张志宏
受保护的技术使用者：武汉天和技术股份有限公司
技术研发日：20230731
技术公布日：2024/3/11