CN103173246A - 下吸式生物质固定床连续热解炉水冷炉排系统 - Google Patents

Abstract

下吸式生物质固定床连续热解炉水冷炉排系统，包括主轴和主轴上的水冷炉排，所述主轴上端设有位于水冷炉排上方的上灰耙，上灰耙内部与主轴内部相连通，主轴下部设有下灰耙；上灰耙内部设有循环管道，主轴内部设有与循环管道相连通的上水管和下水管，上水管进口端穿过主轴壁连接有循环水进水管，下水管出口端穿过主轴壁连接有循环水出水管。本发明结构简单，水冷炉排的固定部分与活动部分都有循环水降温，可降低水冷炉排温度，增加水冷炉排强度，提高水冷炉排使用寿命，为设计大型生物质热解炉创造可能性；上灰耙和下灰耙连接在同一主轴上，在转动时可同时完成落灰与清灰，工作效率高。

Description

下吸式生物质固定床连续热解炉水冷炉排系统

技术领域

本发明属于生物质能转换利用设备技术领域，特别涉及一种下吸式生物质固定床连续热解炉水冷炉排系统。

背景技术

目前，化石能源的不断消耗和环境问题的日益严重使生物质能等可再生能源成为重要能源。我国生物质资源极为丰富，仅农业剩余物每年的生产量达到7亿吨，可作燃料利用的有3～4亿吨，折合1.5～2亿吨标准煤；另有林业剩余物，其每年可作燃料利用的有2～3亿吨，折合1～1.5亿吨标准煤。因此，农林剩余物可利用量折合约3.5亿吨标准煤，相当于我国每年原煤产量的六分之一，具有极大的应用潜力。

但是，生物质资源具有能量密度低、灰分含量高等特点，直接代替化石燃料应用具有较大的难度。因而，生物质固定床连续热解技术应运而生，即在一定温度下把生物质资源分解为生物质炭、生物质燃气与液体燃料等，以提高生物质燃料的品位，扩大其使用范围。

生物质固定床连续热解技术应用的设备为下吸式固定床连续热解炉，其由上炉膛、水冷炉排与灰仓三部分组成。上炉膛为圆柱体，从内到外由耐火层、保温层与钢板组成；在炉膛内部自上而下依次为储料层、干燥层、热解层、氧化层、还原层与灰层。其中，氧化层温度一般为550～850℃之间，其温度最高，在生物质原料一定时，氧化层温度大小与反应速度有关，可根据对反应产物需要的不同控制反应温度；还原层为吸热反应区，其温度最终降至500℃以下；灰层为惰性层，其温度为450～500℃，温度变化不大。

下吸式固定床连续热解炉的水冷炉排主要有两个作用：支撑原料和落灰。对原料的支撑作用可使炉膛内的反应物保持稳定，工作稳定性好。水冷炉排的落灰功能可将生物质原料热解反应生成的固体产物及时从水冷炉排上落下，以保持料层厚度不变。由水冷炉排的功能可知，水冷炉排可分为固定部分与活动部分，固定部分的作用为支撑原料，活动部分的作用为落灰。由下吸式固定床连续热解炉的工作原理可知，水冷炉排的工作条件非常恶劣，高温（500℃）、高压（全部料层的重量）、腐蚀（H2、CO2、H2S等气体），非常容易损坏。为提高水冷炉排性能，现有水冷炉排的材料一般为铸钢、高温钢或合金钢等，价格较高，加之工作条件恶劣，使水冷炉排的使用时间都不超过一年。另外，由于在高温下水冷炉排强度不够，又大大限制了下吸式固定床连续热解炉的放大。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、可降低水冷炉排温度和增加水冷炉排强度的下吸式生物质固定床连续热解炉水冷炉排系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：下吸式生物质固定床连续热解炉水冷炉排系统，包括主轴和水冷炉排，所述主轴上端设有位于水冷炉排上方的上灰耙，上灰耙内部与主轴内部相连通，主轴下部设有下灰耙；上灰耙内部设有循环管道，主轴内部设有与循环管道相连通的上水管和下水管，上水管进口端穿过主轴壁连接有循环水进水管，下水管出口端穿过主轴壁连接有循环水出水管。

所述水冷炉排为首尾相连的中空盘管，中空盘管为上宽下窄的梯形管；水冷炉排首尾两端分别连接有冷却水进水管和冷却水出水管。

所述主轴外部分别设有与上水管进口端对应的进水密封头、与下水管出口端对应的出水密封头，循环水进水管连接在进水密封头上，循环水出水管连接在出水密封头上。

所述进水密封头和出水密封头均包括密封环、上密封盖和下密封盖，上密封盖与密封环之间设有上密封圈，下密封盖与密封环之间设有下密封圈；上密封圈和下密封圈分别与主轴外表面相接触。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、本发明包括主轴和水冷炉排，所述主轴上端设有位于水冷炉排上方的上灰耙，上灰耙内部与主轴内部相连通，主轴下部设有下灰耙；上灰耙内部设有循环管道，主轴内部设有与循环管道相连通的上水管和下水管，上水管进口端穿过主轴壁连接有循环水进水管，下水管出口端穿过主轴壁连接有循环水出水管，其结构简单，水冷炉排的固定部分与活动部分都有循环水降温，可降低水冷炉排温度，增加水冷炉排强度，提高水冷炉排使用寿命，为设计大型生物质热解炉创造可能性；上灰耙和下灰耙连接在同一主轴上，在转动时可同时完成落灰与清灰，工作效率高。

2、主轴外部分别设有与上水管进口端对应的进水密封头、与下水管出口端对应的出水密封头，循环水进水管连接在进水密封头上，循环水出水管连接在出水密封头上；进水密封头和出水密封头均包括密封环、上密封盖和下密封盖，上密封盖与密封环之间设有上密封圈，下密封盖与密封环之间设有下密封圈；上密封圈和下密封圈分别与主轴外表面相接触，上灰耙与主轴内部具有相通的循环水管，向上灰耙与主轴内部通入循环水，可有效降低上灰耙温度，提高上灰耙的使用强度与使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1中进水密封头和出水密封头的结构示意图；

图4为本发明的安装示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示的下吸式生物质固定床连续热解炉水冷炉排系统，其包括主轴1和固定设置的水冷炉排2，水冷炉排2为首尾相连的中空盘管，中空盘管为上宽下窄的梯形管，利于固体产物的排出，在水冷炉排2的首尾两端分别连接有冷却水进水管12和冷却水出水管13，水冷炉排2内部通入循环水，可降低水冷炉排2的温度，且不影响落灰。水冷炉排2由梯形钢构成。在主轴1上端设有位于水冷炉排2上方的上灰耙3，上灰耙3内部与主轴1内部相连通，主轴1下部设有下灰耙4。在上灰耙3内部设有循环管道5，主轴1内部设有与循环管道5相连通的上水管6和下水管7，上水管6和下水管7穿设在主轴1上，在主轴1外部分别设有与上水管6进口端对应的进水密封头8、与下水管7出口端对应的出水密封头9，在进水密封头8上连接有循环水进水管10，在出水密封头9上连接有循环水出水管11。

如图3所示，进水密封头8和出水密封头9均包括密封环14、上密封盖15和下密封盖16，上密封盖15与密封环14之间设有上密封圈17，下密封盖16与密封环14之间设有下密封圈18，上密封圈17和下密封圈18分别与主轴1的外表面相接触，在密封环14与主轴1之间形成循环水腔，主轴1转动时密封环14静止不动。上水管6与循环水进水管10通过进水密封头8的循环水腔相贯通，下水管7与循环水出水管11通过出水密封头9的循环水腔相贯通，构成一个密闭的循环水冷却通路，在工作时可实现对上灰耙3和主轴1的降温。

如图4所示，本发明使用时，主轴1下端通过变速箱22与电动机23驱动连接，上灰耙3位于气化室19底部、水冷炉排2位于灰仓20顶部、下灰耙4位于灰仓20的出灰口21上方；具体工作过程为：下吸式生物质固定床连续热解炉工作时，先通入循环水，循环水出水管11出水正常时再给下吸式生物质固定床连续热解炉点火；水冷炉排2上部料层的温度超过400℃时，启动电动机23，以转动上灰耙3与下灰耙4，使水冷炉排2上的灰落入灰仓20、灰仓20内的灰从出灰口21排出。

在本发明中，由于下灰耙4工作阻力较小、温度低，无需通过循环水降温；也可视实际需要增加设置如循环管道5、上水管6和下水管7的冷却装置。

Claims (4)

1.下吸式生物质固定床连续热解炉水冷炉排系统，包括主轴和水冷炉排，其特征在于：所述主轴上端设有位于水冷炉排上方的上灰耙，上灰耙内部与主轴内部相连通，主轴下部设有下灰耙；上灰耙内部设有循环管道，主轴内部设有与循环管道相连通的上水管和下水管，上水管进口端穿过主轴壁连接有循环水进水管，下水管出口端穿过主轴壁连接有循环水出水管。

2.如权利要求1所述的下吸式生物质固定床连续热解炉水冷炉排系统，其特征在于：所述水冷炉排为首尾相连的中空盘管，中空盘管为上宽下窄的梯形管；水冷炉排首尾两端分别连接有冷却水进水管和冷却水出水管。

3.如权利要求1或2所述的下吸式生物质固定床连续热解炉水冷炉排系统，其特征在于：所述主轴外部分别设有与上水管进口端对应的进水密封头、与下水管出口端对应的出水密封头，循环水进水管连接在进水密封头上，循环水出水管连接在出水密封头上。

4.如权利要求3所述的下吸式生物质固定床连续热解炉水冷炉排系统，其特征在于：所述进水密封头和出水密封头均包括密封环、上密封盖和下密封盖，上密封盖与密封环之间设有上密封圈，下密封盖与密封环之间设有下密封圈；上密封圈和下密封圈分别与主轴外表面相接触。

Images