CN102008921B

CN102008921B - 一种用于流化床的生物质精确进料装置

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Publication number: CN102008921B
Application number: CN2010105774814A
Authority: CN
Inventors: 常建民; 任学勇; 司慧; 车颜喆; 王文亮; 苟进胜; 张翰文; 冶敏
Original assignee: Beijing Forestry University
Current assignee: Beijing Forestry University
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2030-12-03
Also published as: CN102008921A

Abstract

本发明涉及一种用于流化床的生物质精确进料装置，属于能源化工设备技术领域。本进料系统中，传动机构由电机、大飞轮、小飞轮和皮带组成。电机置于料仓上部外侧，小飞轮与电机的输出端同轴安装，小飞轮通过皮带与大飞轮联动。气动进料管置于料仓底部，进料螺杆置于料仓中心，进料螺杆的上端部与大飞轮同轴安装，进料螺杆的下端部通过料仓下端的锥形出口伸入气动进料管。叶片置于料仓内下部，与进料螺杆同轴安装。本发明的进料装置，可以对生物质进料进行控制精确，进料过程更加稳定，并采用气力输送原理进料，避免物料的提前结焦现象，提高流化床的反应工况，进而提高反应产物的产率。

Description

一种用于流化床的生物质精确进料装置

技术领域

本发明涉及一种用于流化床的生物质精确进料装置，属于能源化工设备技术领域。

背景技术

生物质能是可再生能源的重要组成部分.生物质能的高效开发利用，对解决能源、生态环境问题将起到十分积极的作用。进入20世纪70年代以来，世界各国尤其是经济发达国家都对此高度重视，积极开展生物质能应用技术的研究。在生物质能源转化利用技术中，流化床是非常普遍的一种设备，通常作为整套设备的核心。然而，其问题之一就是进料问题，进料速率是否稳定，进料量是否精确直接影响流化床内的流化状态。

进料系统的设计是否合理直接影响到进料的稳定性与均匀性。目前用于流化床的生物质进料方式主要螺旋加料技术、重力式加料技术、活塞式加料技术、喷吹式气力输送加料技术等。

目前在这些传统的加料技术中存在很多问题难点。首先，流化床本身的流化状态对进料要求很高，进料速率的稳定性以及进料量的准确性直接关系到流化床内的流化状态。其次，流化床内的反应温度通常比较高(一般在350℃以上)，生物质比较容易析出挥发性物质，易造成结焦、粘结等进料不畅问题。另外，由于生物质密度小、休止角大、流动性能差，在传统的进料系统的贮料筒中，生物质易形成架桥、搭拱，从而引起加料不稳定或停止供料等问题。以上问题不仅影响到进料的连续性，而且关系到流化床内的反应质量，进而影响反应产物的产率。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于流化床的生物质精确进料装置，以有效控制流化床反应过程中生物质粉末的进料速率和进料量，以提高流化床内的反应质量，进而提高反应产物的产率。

本发明提出的用于流化床的生物质精确进料装置，包括传动机构、料仓、叶片、进料螺杆和气动进料管；所述的传动机构由电机、大飞轮、小飞轮和皮带组成，所述的电机置于料仓上部外侧，所述的小飞轮与电机的输出端同轴安装，小飞轮通过皮带与大飞轮联动；所述的气动进料管置于料仓底部，气动进料管的水平倾角α为40°-60°。所述的进料螺杆置于料仓中心，进料螺杆的上端部与大飞轮同轴安装，进料螺杆的下端部通过料仓下端的锥形出口伸入气动进料管；所述的叶片置于料仓内下部，与进料螺杆同轴安装。

本发明提出的用于流化床的生物质精确进料装置，与传统的进料系统相比，采用螺杆进料与气力输送相结合，实现了机械进料与流体进料的有机结合。利用本发明装置，可以对生物质进料进行控制精确，并采用气力输送原理进料，避免原料搭桥(生物质颗粒相互缠结形成拱形孔穴)，也避免了物料的提前结焦现象。本发明装置中的动力源采用低转速，大扭矩的无级可调电机提供进料动力，使得进料速率调整得更迅速而准确，进料过程更加稳定，物料能够更加均匀的进入反应器中，因而能够提高流化床的反应工况，进而提高反应产物的产率。本发明装置的料仓内的螺杆上装有叶片，用于搅动物料，使其松散均匀，流动性增加，便于流出料仓，而且螺杆不直接伸入流化床中，不会因螺杆过热造成物料结焦、黏结等现象。

附图说明

图1是本发明提出的用于流化床的生物质精确进料装置的结构示意图。

图1中，1是气动进料管，2是叶片，3是进料螺杆，4是料仓，5是大飞轮，6是皮带，7是小飞轮，8是电机，9是螺纹。

具体实施方式

本发明提出的用于流化床的生物质精确进料装置，其结构如图1所示，包括传动机构、料仓4、叶片2、进料螺杆3和气动进料管1。传动机构由电机8、大飞轮5、小飞轮7和皮带6组成，电机8置于料仓4的上部外侧，小飞轮7与电机8的输出端同轴安装，小飞轮7通过皮带6与大飞轮5联动。气动进料管1置于料仓4的底部。气动进料管的水平倾角α为40°-60°。进料螺杆3置于料仓4的中心，进料螺杆3的上端部与大飞轮5同轴安装，进料螺杆3的下端部通过料仓4下端的锥形出口伸入气动进料管1中，进料螺杆3的下半部外壁上使用进料螺纹。叶片2置于料仓4内的下部，与进料螺杆3同轴安装。

以下结合附图详细介绍本发明进料装置的工作原理：

首先，料仓4内的进料螺杆3在转动过程中，夹杂在进料螺纹间的物料在推动力下流出料仓4底部，进入气动进料管1，然后在风力吹动下，迅速流入到流化床反应器中。动力进料管1内的载气选择为氮气，因此不会影响流化床内的反应。

本发明进料装置中，进料螺杆3的螺纹9螺距为10mm，进料螺杆3下端螺纹9与料仓4底部的间隙很小，因此可以避免因物料粒径过小造成物料泄漏，保证加料的精确性。本发明装置中带动进料螺杆3转动的电机为无级可调电动机，可以通过控制器，随时对电机转速进行调节，调节幅度可精确到1r/min，因此能够达到在线的精确地控制进料速率。此外，动力进料管的风力能够吹动由料仓流进的生物质原料，使其快速的流出，大大降低了物料搭桥现象的出现。同时，动力进料管内风速也可以通过控制阀来调节，通过变换风速，调节物料进入流化床反应器时的速度，从而找到一个对应流化状态最佳时的风速。另外，螺杆上的叶片对料仓内物料起到搅动作用，使其松散均匀，流动性增加，便于物料顺畅地流出料仓。

本发明的第一个实施例中，生物质原料为落叶松树种，含水率15％，粒径0.3-0.45mm，气力进料管内气流量2.5L/min，电机转速调整为50r/min。

将上述落叶松物料加入料仓4，然后向气力进料管1中通风。启动电动机8，由皮带6带动螺杆3转动，在料仓4内叶片2对物料进行搅动。螺杆3转动的同时夹在螺纹间的物料受推力作用流出料仓4底部，物料进入气力进料管1后被风力送入流化床反应器中。经称量计算得，该组参数下的进料速率为1.38kg/h。

改变电机转速为70r/min时，进料速率为1.72kg/h；电机转速为90r/min时，进料速率为2.0kg/h；电机转速为120r/min时，进料速率为2.58kg/h。

本发明的第二个实施例中，生物质原料为花梨木树种，含水率13％，粒径0.45-0.9mm，气力进料管内气流量2.0L/min，电机转速为50r/min时，进料速率为1.0kg/h；电机转速为70r/min时，进料速率为1.32kg/h；电机转速为100r/min时，进料速率为1.74kg/h；电机转速为120r/min时，进料速率为2.02kg/h。

Claims

1.一种用于流化床的生物质精确进料装置，其特征在于该装置包括传动机构、料仓、叶片、进料螺杆和气动进料管；所述的传动机构由电机、大飞轮、小飞轮和皮带组成，所述的电机置于料仓上部外侧，所述的小飞轮与电机的输出端同轴安装，小飞轮通过皮带与大飞轮联动；所述的气动进料管置于料仓底部，气动进料管的水平倾角α为40°-60°；所述的进料螺杆置于料仓中心，进料螺杆的上端部与大飞轮同轴安装，进料螺杆的下端部通过料仓下端的锥形出口伸入气动进料管；所述的叶片置于料仓内下部，与进料螺杆同轴安装。