CN102634374B - 一种制备燃气轮—蒸汽轮联合循环发电用的燃气的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种制备燃气轮—蒸汽轮联合循环发电用的燃气的设备，包括炉体，炉体上端安装滚轮挤压机，滚轮挤压机有一个受料桶，受料桶与炉体密闭连接，受料桶内安装传动轴，传动轴上安装两个滚轮，滚轮下方的受料桶内壁上安装圆形钢盘，圆形钢盘上开设通孔，受料桶上端设置进料口、下端为敞口，敞口位于燃气发生炉内，炉体下端安装炉篦，炉篦与第二传动轴连接，炉体底端一侧安装排渣管，第二传动轴内开设进气孔，进气孔与气体混合管相通，气体混合管上分别与蒸汽管和空气管连接，第二传动轴上安装动力传动件，动力传动件与电机连接。本发明采用这种设备制备的燃气产量高、洁净度高、热值高，直接供给燃气轮—蒸汽轮联合循环发电使用。

Description

一种制备燃气轮—蒸汽轮联合循环发电用的燃气的设备
技术领域
 本发明涉及制备燃气的装置，是一种制备燃气轮—蒸汽轮联合循环发电用的燃气的设备。
背景技术
用燃气轮机发电使用的燃气要求具有较高的热值、较高的纯净度等技术指标，否则，燃气轮机不能持续正常运转。要使燃气达到上述技术指标，则制备燃气使用的燃料必须是精块煤、焦炭或高质量燃油。但是，用这些原料制备的燃气成本极高，不能维持燃气轮的正常运行，导致用燃气轮机发电几乎处于停止状态。为了降低燃气轮机发电的成本，本领域技术人员采用了加压水煤气、干熘煤气等供给燃气轮机使用，但是，这些方法仍然无法达到降低燃气轮机的发电成本的要求。
发明内容
本发明的目的是，提供一种制备燃气轮—蒸汽轮联合循环发电用的燃气的设备，采用这种设备制备的燃气产量高、洁净度高、热值高，直接供给燃气轮—蒸汽轮联合循环发电使用，将排出达到500℃的燃气再进入锅炉而后推动蒸汽轮形成联合循环发电。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种制备燃气轮—蒸汽轮联合循环发电用的燃气的设备，包括炉体，炉体上端安装滚轮挤压机，滚轮挤压机有一个受料桶，受料桶与炉体密闭连接，受料桶内安装第一传动轴，第一传动轴上安装两个滚轮，两个滚轮对称分布在第一传动轴两侧，滚轮下方的受料桶内壁上安装圆形钢盘，圆形钢盘上开设通孔，受料桶上端设置进料口、下端为敞口，敞口位于燃气发生炉内，炉体下端安装炉篦，炉篦与第二传动轴连接，炉体底端一侧安装排渣管，第二传动轴内开设进气孔，进气孔与气体混合管相通，气体混合管上分别与蒸汽管和空气管连接，第二传动轴上安装动力传动件，动力传动件与电机连接。第一传动轴通过伞齿轮将动力分别传递给两个滚轮。滚轮外表面上均匀分布挤压槽。第一传动轴与第一伞齿轮连接，第二伞齿轮和第四伞齿轮分别与第一伞齿轮啮合，第三伞齿轮分别与第二伞齿轮和第四伞齿轮啮合，第三伞齿轮与第三传动轴连接。排渣管与排渣罐连接，排渣管内安装螺旋轴。燃气发生炉炉体底部安装炉底圈、炉底盘，炉底盘中部安装轴套，轴套内安装第二传动轴，第二传动轴通过炉底盘连接刮灰盘和分灰盘，刮灰刀盘上部是炉篦。所述的炉篦由多层圆盘上下连接构成，圆盘由上至下直径逐渐增大。
本发明所述的制备燃气轮—蒸汽轮联合循环发电用的燃气的设备可以将碎煤、秸杆柱体颗粒或碎煤、淀粉和水柱体颗粒或碎煤和褐煤或煤粉和水为原料制成的柱体颗粒燃料直接置入制备燃气的设备上端的滚轮挤压机内，滚轮挤压机将燃料的原料碾压并挤入钢盘的通孔内，形成实芯柱体颗粒形状的燃料，使燃料直接落入制备燃气的设备中的炉膛内燃烧，制备出燃气。滚轮挤压机挤出的燃料是碎煤与秸杆柱体颗粒按重量比1：0.15-0.7比例的混合物，秸杆柱体颗粒是秸杆粉碎后采用滚轮挤压机挤压后形成的柱体颗粒。滚轮挤压机挤出的燃料还可以是碎煤、水和淀粉的混合物，其重量比为1：0.05-0.25：0.03-0.05，或碎煤与水按重量比1：0.05-0.25混合物，或碎煤和褐煤混合物，其重量比为1:0.2—0.4等。本发明设备的主要特点在于，它能将以碎煤为主要原料制成的柱体颗粒燃料，经过碾压并挤压进入炉膛内直接燃烧制备燃气，使柱体颗粒燃料替代精块煤、燃油、焦炭等昂贵原料，并能使燃料的气化和热值达到较高水平，使制备燃气的成本大幅降低。经过滚轮挤压机挤出的秸秆颗体密度大于1000kg/m3，其硬度与煤块相近。同时，由于秸杆或淀粉的催化作用，可增加燃气中的氢气和甲烷含量。用本发明所述的设备制备的无氮燃气，经检测： CO为49%-60%、H2为25%-30%、CH4为10%-25%、CO2<1.5%、O2<1.2%，发热值为9500-17000KJ/m3。燃气洁净度高，并在生产燃气的同时不需要大型除尘、洗涤装置。本发明设备通入的蒸汽除了吸收一氧化碳反应过程释放出的热量和产生高温碳以外，蒸汽与碳本身还能还原分解释放出一氧化碳和氢气，从而增加了燃气产量，通入的氧气或空气和蒸汽与燃料中的秸杆或淀粉混合后分解产生含有甲烷、乙烷或甲醇、乙醇的洁净气体，在增加燃气产量的同时，可降低燃气中的焦油。用本发明的设备制备的燃气可直接用于推动燃气轮机、或燃气轮机与蒸汽轮机联合循环发电，使发电耗煤量降低45%左右。
本发明所述的设备制造成本低廉，结构合理，能使碎煤、秸杆、淀粉等原料混合后直接挤压成柱体颗粒燃料，并同时连续不断的进入燃气发生炉内，滚轮挤压机能够与燃气发生炉壳体间密封连接，从而彻底解决了燃气发生炉需要在高压下运行时，燃料输送时易使炉内压力降低的难题，它实现了燃气发生炉所需的燃料连续不断匀速投入，并能保持发生炉内温度和压力的恒定，燃气发生炉内压力为12-30kg/cm2、温度为400℃-950℃，使燃气做为发电的燃料能够稳定的输入燃气轮机内。采用该设备生产的燃气能够始终保持温度在500℃-900℃之间，高温高压力作用炉内燃气体产生更多的甲烷。
附图说明
附图1是本发明所述设备的结构示意图；附图2是附图1中I部放大结构示意图；附图3是附图2的俯视结构示意图；附图4是本发明所述设备的实施例之一结构示意图。
具体实施方式
对照附图对本发明做进一步说明。
本发明所述的一种制备发电用的燃气的设备，包括炉体11，炉体11上端安装滚轮挤压机，滚轮挤压机有一个受料桶10，受料桶10与炉体11密闭连接，受料桶10内安装第一传动轴8，第一传动轴8上安装两个滚轮9，两个滚轮9对称分布在第一传动轴8两侧，滚轮9下方的受料桶10内壁上安装圆形钢盘6，圆形钢盘6上开设通孔7，圆形钢盘6上开设的通孔7分布在滚轮绕第一传动轴8转动的轨迹部位，即：通孔7始终处于被原料或/和滚轮的运动状态封闭，从而起着炉内压力封闭作用。受料桶10上端设置进料口、下端为敞口，敞口位于燃气发生炉内，炉体11下端安装炉篦18，炉篦18与第二传动轴13连接，炉体11底端一侧安装排渣管38，第二传动轴13内开设进气孔12，进气孔12与气体混合管17相通，气体混合管17上分别与蒸汽管15和空气管16连接，第二传动轴13上安装动力传动件，动力传动件与电机连接。
燃气发生炉包括两部分结构：一部分是安装在燃气发生炉顶端的滚轮挤压机，它可将碎煤与秸杆柱体颗粒经过滚轮碾压并挤压加工成煤秸混合柱体颗粒燃料，直接落入炉内燃烧，柱体颗粒燃料在炉内400℃-900℃的高温状态下被蒸馏，燃料中燃点低的秸杆挥发放出氢气、甲烷，增加了燃气的发热值，并实现了焦油始终处于气化状态，不结焦，不需二次加压，产生的燃气可直接进入燃气轮机。另一部分由燃气发生炉炉体及安装在炉体底部外面的带动炉篦转动的传动部件、进气混合管及排渣结构等组成。传动部件有电机，电机通过变速箱带动齿轮转动，进而通过第二传动轴13带动炉篦18转动，使炉灰顺利通过排渣管排入灰渣罐29内。排渣管38与排渣罐29连接，排渣管38内安装螺旋轴45。这种结构便于灰渣及时排出，并使炉内燃料保持正常燃烧，并保持温度恒定。
所述的炉篦18由多层圆盘上下连接构成，圆盘由上至下直径逐渐增大。这种炉篦18由耐高温不锈钢制做成专用构件，这种结构便于排渣，并便于减少燃料堆积，使燃料更便于燃烧。
滚轮挤压机上的第一传动轴8还可以通过伞齿轮将动力分别传递给两个滚轮9。这种传动结构可使第一传动轴8转动时将动力传递给滚轮轴，使滚轮轴带动滚轮9转动，从而保持动力传动的稳定性及碾压和挤压原料的均匀性，使燃料进一步保持较高的硬度。滚轮9外表面上均匀分布挤压槽66，可以增加挤压原料的接触面积，进而增加混合均匀性。
滚轮挤压机的伞齿轮与传动轴的结构为：第一传动轴8与第一伞齿轮62连接，第二伞齿轮63和第四伞齿轮65分别与第一伞齿轮62啮合，第三伞齿轮64分别与第二伞齿轮63和第四伞齿轮65啮合，第三伞齿轮64与第三传动轴67连接。
本发明所述的方法中使用的燃料进入燃气发生炉内有两种方式：一种是将煤秸混合柱体颗粒燃料、或煤淀粉混合柱体颗粒燃料通过燃气发生炉上开设的进料口直接送入炉腔内；另一种方式是：在燃气发生炉的顶部安装滚轮挤压机，滚轮挤压机与燃气发生炉间密闭连接，该挤压机的出料口直接位于燃气发生炉的炉腔上方，由滚轮挤压机挤压出的燃料直接连续不断的落入燃气发生炉内，其进料速度可根据需要调节，例如：滚轮转速为每分钟300圈或每分钟120—240圈不等。滚轮挤压机的结构如附图5所示。滚轮挤压机包括受料桶10，受料桶10内垂直安装第一传动轴8，第一传动轴8上端与动力传动箱2内传动件连接，第一传动轴8上安装第一组滚压轮9，第一组滚压轮9为两个，分别安装在传动轴8两侧，受料桶10内安装第一圆形钢盘6，第一圆形钢盘6位于第一组滚压轮9下方，第一圆形钢盘6上均布第一柱形通孔7，受料桶10上端设置原料入口40，受料桶10下端设有燃料出口63。
当滚轮挤压机直接安装在燃气发生炉的上端使用时，在此状态下第一传动轴8下端安装锥形盘5，受料桶10下部与炉体11连接，锥形盘5位于炉体11内，便于燃料均匀连续的落入炉膛内燃烧。落入燃气发生炉内燃料形成的自燃层，主要分三层，除底层为1.2-3米厚防爆、保护炉篦18的灰渣外，灰渣层上表面是0.9-1.2米厚的燃烧层，燃烧层上表面是燃料自燃层，该层将燃烧层产生的上千度二氧化碳还原成一氧化碳，蒸汽接触高温热碳后吸收催化分解产生氢气、一氧化碳、甲烷，并同时保持炉内温度为400-900℃，自燃层上面是1.2-3米厚的预热层，这些燃料层可使炉内燃气中产生更多的甲烷和氢气，能够降低二氧化碳和富余氧气的产生，使燃气达到本发明所述的各项指标。
本发明所述的燃气发生炉设计了及时排灰渣结构。由于燃气发生炉工作时，通常的工作能力一般为每小时消耗高于10吨燃料，灰渣如果不能及时排出，将直接影响炉内生产燃气的数量和质量，为此，本发明在燃气发生炉炉体11底部安装炉底圈43、炉底盘21，炉底盘21中部安装轴套14，轴套14内安装第二传动轴13，第二传动轴13通过炉底盘21连接刮灰盘44和分灰盘22，刮灰刀盘19上部是炉篦18。动力通过主动齿轮42和从动齿轮41带动第二传动轴13转动，进而带动炉篦18、刮灰刀盘19、刮灰盘44转动，在转动过程中，刮灰刀盘19将炉渣刮入分灰盘22内，通过第一漏孔36落入炉底盘21上，同时，刮灰盘44将炉渣刮入炉底盘21的第二漏孔37，最后通过输料口38进入螺旋轴45，将灰渣排入灰渣罐29内。灰渣罐29内通过水管33将水打入后与灰渣混合，然后由螺旋搅拌轮28打成灰浆，灰渣罐29底部安装底板27，底板27上安装第三转轴24，第三转轴24与搅拌轮28连接，离心叶轮23安装在第三转轴24上，当离心叶轮23快速旋转时，将灰浆压入出口25，经过输浆管26将灰浆输入分离池。上述排灰渣的整体系统结构性能稳定，使用寿命长，安全可靠。
本发明所述的燃气发生炉第二传动轴13的中心线与炉篦18的中心线间的偏心距为100-200毫米，能使混合汽体进入炉篦18快速分散穿越1.2-3米的灰渣厚层46。燃气发生炉产生的燃气量取决于：炉内的工作压力、通入的氧气还是空气等工作参数。以燃气发生炉的直径为3.8米，炉内工作压力为12-30 kg/cm2为例，当通入的氧气压力为12-15 kg/cm2，产出的燃气量为1200-3000m3/ m2h；当通入的氧气压力为25-30 kg/cm2时，产出燃气的量为3000-5000 m3/ m2h；当通入的空气压力为8-10 kg/cm2时，产出的燃气量为400-700 m3/ m2h。
本发明方法中使用的燃料，在自燃层阶段时，燃料中燃点低的秸杆、淀粉先挥发放出氢气、甲烷，以增加燃气中的发热值，以达到推动燃气轮机的目的。
本发明所述的柱体颗粒燃料直径一般为12-20毫米，长度一般为30-100毫米为适宜。本发明所述的在燃气发生炉上端安装的滚轮挤压机，为了避免使用一个钢盘时，炉内的高压燃气冲穿钢盘上的某个通孔产生漏气，在第一传动轴8上再安装一组、二组或三组滚轮钢盘结构，即：再串联一组、二组或三组与滚轮钢盘完全相同的结构，还可增加燃料的成型和硬度，使气体的穿透性更好，利于气化。本发明所述的滚轮直径一般为400—900mm，功率500—2000KW，产出率10—30吨/h。
图中1是动力传动轴，3是下料箱壳体，下料箱壳体3可以与受料桶10设计为一体结构，也可以设计为分体结构，设计为分体结构时，便于安装圆形钢盘6、锥形盘5等部件。4是下料空腔，20是合金切灰硫渣刀，30是动力轴，31是支撑架，32是加强筋，34是轴承，35是夹水套，39是轴承，49是滚轮轴，50是滚轮轴一端的锥丝，滚轮轴49通过锥丝50与滚轮9锁紧式连接，51是轴承，52是压盖，53是轴套，54是调整压力螺母，55是轴承架，56是推动轴承，57是石棉盘根压盖，58是轴承架，59是轴套，60是轴承，61是密封石棉盘根。

Claims (4)

1.一种制备燃气轮—蒸汽轮联合循环发电用的燃气的设备，其特征在于：包括炉体(11)，炉体(11)上端安装滚轮挤压机，滚轮挤压机有一个受料桶(10)，受料桶(10)与炉体(11)密闭连接，受料桶(10)内安装第一传动轴(8)，第一传动轴(8)上安装两个滚轮(9)，两个滚轮(9)对称分布在第一传动轴(8)两侧，滚轮(9)下方的受料桶(10)内壁上安装圆形钢盘(6)，圆形钢盘(6)上开设通孔(7)，受料桶(10)上端设置进料口、下端为敞口，敞口位于燃气发生炉内，炉体(11)下端安装炉篦(18)，炉篦(18)与第二传动轴(13)连接，炉体(11)底端一侧安装排渣管(38)，第二传动轴(13)内开设进气孔(12)，进气孔(12)与气体混合管(17)相通，气体混合管(17)上分别与蒸汽管(15)和空气管(16)连接，第二传动轴(13)上安装动力传动件，动力传动件与电机连接，排渣管（38）与排渣罐（29）连接，排渣管（38）内安装螺旋轴（45），燃气发生炉炉体（11）底部安装炉底圈（43）、炉底盘（21），炉底盘（21）中部安装轴套（14），轴套（14）内安装第二传动轴（13），第二传动轴（13）通过炉底盘（21）连接刮灰盘（44）和分灰盘（22），刮灰刀盘（19）上部是炉篦（18），所述的炉篦（18）由多层圆盘上下连接构成，圆盘由上至下直径逐渐增大。
2.根据权利要求1所述的一种制备燃气轮—蒸汽轮联合循环发电用的燃气的设备，其特征在于：第一传动轴(8)通过伞齿轮将动力分别传递给两个滚轮(9)。
3.根据权利要求1所述的一种制备燃气轮—蒸汽轮联合循环发电用的燃气的设备，其特征在于：滚轮（9）外表面上均匀分布挤压槽（66）。
4.根据权利要求1所述的一种制备燃气轮—蒸汽轮联合循环发电用的燃气的设备，其特征在于：第一传动轴（8）与第一伞齿轮（62）连接，第二伞齿轮（63）和第四伞齿轮（65）分别与第一伞齿轮（62）啮合，第三伞齿轮（64）分别与第二伞齿轮（63）和第四伞齿轮（65）啮合，第三伞齿轮（64）与第三传动轴（67）连接。
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