CN104152183B - 多点式催化生物质气化机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多点式催化生物质气化机，包括燃料仓、燃料仓侧面的加料口、燃料仓下部的混合气仓、燃料仓与混合气仓之间的自动出渣机，其特征在于：燃料仓顶部设置有压料系统，燃料仓中部设置有内降温气仓，两侧设置有外降温气仓，底部中间设置有梯形燃烧室，燃烧室四周设置有塔式均氧分配盘，进风管道上方设置有点火孔，混合气仓上部侧面设置有出气口，出气口下方设置有排木醋酸口，混合气仓底部设置有排污孔和排焦油孔，本发明通过8个塔式均氧分配盘，均匀地向燃料仓内输送氧气，多点催化加快了出气速度，提高了产气量，节省了生物质燃料，满足了大型气化机的生产需求，通过快速降温，提高了焦油和灰尘的沉降速度，使燃气更加纯净。
Description
技术领域
本发明属于一种生物质气化设备，尤其涉及一种快速产气、产气量大、节约燃料的多点式催化生物质气化机。
背景技术
目前，我国的能源消耗在世界居于首位，CO2排放量仅次于美国排在第二，预计在2015年将超过美国成为世界第一大排放国，此外预计到2020年我国原油进口量将达到2.5亿吨，天然气1500亿立方米，将超过我国能源消耗的50%，我国对进口能源的过度依赖直接威胁到了我国的能源安全。随着能源消耗的迅速增长，化石燃料的大量使用将带来严重的环境污染和生态破坏，导致了我国部分地区雾霾空气和重金属污染频频发生，再加上常规能源如煤、石油、天然气等资源量的日益减少，开发洁净的可再生能源成为了可持续发展的迫切需要。其中，生物质能源是替代煤炭等化石燃料的清洁新能源之一，以其环境友好型、可再生性、含硫量低等特点优于化石能源，在世界上，生物质能源是仅次于煤炭、石油、天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，而我国又是生物质生产大国，生物质原料分布广泛，可开发的生物质能源约合12亿吨标煤，超全国年煤炭总消耗的1/3，同时，生物质能源与化石能源相比，燃烧或气化时SO2、NOX等污染物排放量少，CO2可循环利用，是地球上唯一能够储存和运输的清洁能源，是用来替代化石能源的最好选择。
生物质能要真正成为矿物燃料的替代能源，其关键是要将能量密度低的低品位的生物质能转变成高品位能源。如何有效地将低品位的生物质能转换为洁净、高效的高品位能源，是该领域目前的主要研究课题。当前，生物质能转化技术主要包括生物质气化、液化、固化以及直接燃烧技术，其中，生物质能气化技术是生物质能转换的重要手段。生物质气化是指生物质原料（薪柴、锯末、麦秸、稻草等）压制成型或经简单的破碎加工处理后，在欠氧条件下，送入气化机中进行气化裂解，得到可燃气体并进行净化处理而获得产品气的过程。其原理是在一定的热力学条件下，借助于部分空气或氧气、水蒸气的作用，使生物质的高聚物发生热解、氧化、还原、重整反应，热解伴生的焦油进一步热裂化或催化裂化为小分子碳氢化合物，获得含CO、H2、CH4的混合气体。由于生物质由纤维素、半纤维素、木质素、惰性灰等组成，含氧量和挥发分高，焦炭的活化性强，因此，生物质与煤炭相比，具有更高的活性，更适合气化。此外，生物质能源的成本较低，大大节省了燃料成本，因此，生物质气化机已经被广泛地使用在各个不同的领域内，给人们提供了便利。然而，现有的生物质气化机仍然存在着以下缺点：1、气化机的催化效率低，产气速度慢，增加了裂解对燃气的消耗，严重制约了大型生物质气化机的发展；2、燃料仓内的原料堆积密度过低，造成产气不均匀，产气量较低，降低了生物质原料的利用率；3、气化过程中焦油含量高，降低了可燃气体的能量，燃烧后会产生对人体有害的气体，对燃气利用设备损害严重，增加了设备的维护成本。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种多点式催化生物质气化机，大大提高了生物质气化机的产气速度和产气量，节省了生物质燃料，通过快速降温使焦油、灰尘更容易沉降收集，有效减少了对环境的污染。
本发明的目的是这样实现的：
一种多点式催化生物质气化机，包括燃料仓、设置在燃料仓侧面的加料口、设置在燃料仓下部的混合气仓、设置在燃料仓与混合气仓之间的自动出渣机，其特征在于：燃料仓顶部设置有压料系统，加料口下方设置有对流烟囱，对流烟囱上设置有真空蝶阀，燃料仓内壁设置有内保温层，燃料仓中部设置有内降温气仓，燃料仓两侧设置有外降温气仓，燃料仓底部中间设置有梯形燃烧室，燃烧室四周设置有塔式均氧分配盘，塔式均氧分配盘通过输送管与燃烧室连接，塔式氧气分配盘底部与进风管道连接，进风管道上方设置有点火孔，点火孔上方设置有观火孔，内降温气仓底部与混合气仓顶部连通，混合气仓上部侧面设置有出气口，出气口下方设置有排木醋酸口，排木醋酸口下方设置有水层，混合气仓底部中间设置有排污孔，排污孔两侧设置有排焦油孔。
所述的压料系统包括三角形横梁、设置在三角形横梁底部的液压稳定支架、设置在液压稳定支架内侧的上下滑动稳定轴、设置在上下滑动稳定轴内侧的压盘升降轴、压盘升降轴顶部与三角形横梁固定连接，设置在压盘升降轴底部的压料器、设置在三角形横梁中间的刻度轴、设置在刻度轴外面的密封机构，其中密封机构包括设置在刻度轴外侧的密封套、与刻度轴底部连接的中心稳定套、设置在中心稳定套外侧的中心稳定套外套、设置在中心稳定套外套上面的刻度轴密封件、设置在刻度轴密封件上部的传动轮、与传动轮通过传动轴连接的传动电机、压料器上方设置在中心稳定套外套上面的高温密封件，其中，密封套底部与刻度轴密封件上部密闭连接，中心稳定套底部与压料器内侧密闭连接，中心稳定套外套与燃料仓内壁密闭连接，传动电机设置在中心稳定套外套的上面，密封套和刻度轴密封件将刻度轴整体密封。
所述的内降温气仓最外侧设置有保温层，保温层内侧设置有降温层，降温层上设置有循环水管，循环水管一端设置有冷水进口，另一端设置有热水出口，热水出口上设置有水温传感器，外降温气仓外侧设置有外保温层，外保温层内侧设置有降温水管，降温水管下部设置有进水口，降温水管上部设置有热水排放口，热水排放口下部设置有水温传感器，水温传感器下方设置有气体温度传感器，气体温度传感器下方设置有观察孔，外降温气仓底部设置有水套层，水套层下方设置有排污孔。
所述的压料器包括与压盘升降轴底部连接的转动轴，与转动轴连接的转动电机、设置在中心轴上的主动轮、与主动轮连接的被动轮、设置在转动轴底部的压料盘，设置在压料盘上方的密度传感器，密度传感器与自动报警装置相连，被动轮与压料盘连接，主动轮带动被动轮转动，被动轮带动压料盘旋转。
所述的加料口头部设置有真空密闭阀，加料口数量为2个。
所述的外降温气仓下方通过设置有法兰的输气管道与混合气仓上方连通。
所述的塔式均氧分配盘、点火孔、观火孔的数量均为8个，自动出渣机数量为4个。
本发明具有如下积极效果：
1、本发明采用塔式均氧分配盘，通过8个塔式均氧分配盘，同时启动可以从8个不同方向均匀地向燃料仓内输送氧气，增大了燃料与氧气的接触面积，多点催化使混合气体所经过的路程缩短，出气速度快，提高了产气量，同时避免了裂解时燃气自动燃烧造成的气体消耗。
2、气仓内的气体通过快速降温，降低了气体的温度，从而提高了焦油和灰尘的沉降速度，使燃气更加纯净，此外，气温越低，气体的燃烧值越高，有效减少了生物质燃料的浪费。
3、压料系统中压盘通过旋转、上升、下降，保证了原料仓内原料平整，厚度均匀，使产气也更加均匀，同时通过传动电机控制压盘升降轴，使原料仓的密度增加，从而提高了产气量，此外，自动报警装置根据料仓内原料的多少通过密度传感器和数量传感器进行报警，提醒操作人员及时加料。
4、本发明的多点式催化生物质气化机的气体产化率可以达到2.0～2.5m3／kg，产生的气体发热量能够达到8.59MJ/m3，远远高于国家的标准4.6MJ/m3，适合工业上大规模的推广和使用，满足了大型气化机的生产需求。
附图说明
图1为本发明的料仓压盘压下示意图。
图2为本发明的料仓压盘升起示意图。
图3为本发明的俯视图。
图4为本发明的剖视图。
图中：1.燃料仓2.加料口3.混合气仓4.自动出渣机5.对流烟囱6.真空蝶阀7.内保温层8.内降温气仓9.外降温气仓10.梯形燃烧室11.塔式均氧分配盘12.输送管13.进风管道14.点火孔15.观火孔16.出气口17.排木醋酸口18.水层19.排污孔20.排焦油孔21.三角形横梁22.液压稳定支架23.上下滑动稳定轴24.压盘升降轴25.压料器26.刻度轴27.密封套28.中心稳定套29.中心稳定套外套30.刻度轴密封件31.传动轮32.传动电机33.高温密封件34.保温层35.降温层36.循环水管37.冷水进口38.热水出口39.外保温层40.降温水管41.进水口42.热水排放口43.水温传感器44.气体温度传感器45.观察孔46.水套层47.转动轴48.转动电机49.主动轮50.被动轮51.压料盘52.密度传感器53.真空密闭阀54.输气管道。
具体实施方式
实施例1，如图1、图2、图3、图4所示，一种多点式催化生物质气化机，包括燃料仓1、设置在燃料仓1侧面的加料口2、设置在燃料仓1下部的混合气仓3、设置在燃料仓1与混合气仓3之间的自动出渣机4，燃料仓1顶部设置有压料系统，加料口2下方设置有对流烟囱5，对流烟囱5上设置有真空蝶阀6，燃料仓1内壁设置有内保温层7，燃料仓1中部设置有内降温气仓8，燃料仓1两侧设置有外降温气仓9，燃料仓1底部中间设置有梯形燃烧室10，梯形燃烧室10四周设置有塔式均氧分配盘11，塔式均氧分配盘11通过输送管12与梯形燃烧室10连接，塔式氧气分配盘11底部与进风管道13连接，进风管道13上方设置有点火孔14，点火孔14上方设置有观火孔15，内降温气仓8底部与混合气仓3顶部连通，混合气仓3上部侧面设置有出气口16，出气口16下方设置有排木醋酸口17，排木醋酸口17下方设置有水层18，混合气仓3底部中间设置有排污孔19，排污孔19两侧设置有排焦油孔20，压料系统包括三角形横梁21、设置在三角形横梁21底部的液压稳定支架22、设置在液压稳定支架22内侧的上下滑动稳定轴23、设置在上下滑动稳定轴23内侧的压盘升降轴24、压盘升降轴24顶部与三角形横梁21固定连接，设置在压盘升降轴24底部的压料器25、设置在三角形横梁21中间的刻度轴26、设置在刻度轴26外面的密封机构，其中密封机构包括设置在刻度轴26外侧的密封套27、与刻度轴26底部连接的中心稳定套28、设置在中心稳定套28外侧的中心稳定套外套29、设置在中心稳定套外套29上面的刻度轴密封件30、设置在刻度轴密封件30上部的传动轮31、与传动轮31通过传动轴连接的传动电机32、压料器25上方设置在中心稳定套外套29上面的高温密封件33，其中，密封套27底部与刻度轴密封件30上部密闭连接，中心稳定套28底部与压料器25内侧密闭连接，中心稳定套外套29与燃料仓1内壁密闭连接，传动电机32设置在中心稳定套外套29的上面，密封套27和刻度轴密封件30将刻度轴26上下密封，内降温气仓8最外侧设置有保温层34，保温层34内侧设置有降温层35，降温层35上设置有循环水管36，循环水管36一端设置有冷水进口37，另一端设置有热水出口38，外降温气仓9外侧设置有外保温层39，外保温层39内侧设置有降温水管40，降温水管40下部设置有进水口41，降温水管40上部设置有热水排放口42，热水排放口42下部设置有水温传感器43，水温传感器43下方设置有气体温度传感器44，气体温度传感器44下方设置有观察孔45，外降温气仓9底部设置有水套层46，水套层下方设置有排污孔，所述的压料器25包括与压盘升降轴24底部连接的转动轴47，与转动轴47连接的转动电机48、设置在转动轴47上的主动轮49、与主动轮49连接的被动轮50、设置在转动轴47底部的压料盘51，设置在压料盘51上方的密度传感器52，密度传感器52与自动报警装置相连，被动轮50与压料盘51连接，主动轮49带动被动轮50转动，被动轮50带动压料盘51旋转，加料口2头部设置有真空密闭阀53，加料口2数量为2个，外降温气仓9下方通过设置有法兰的输气管道54与混合气仓3上方连通，塔式均氧分配盘11、点火孔14、观火孔15的数量均为8个，自动出渣机4数量为4个。
使用本发明时，选取含水率12%以下的生物质压块料备用，打开进料口上端的真空密闭阀，启动加料机，同时启动中心压盘，根据液压轴的标尺慢慢降低压盘的高度，适当加压，加料完成后将点火孔全部打开，将点火器插入孔内5—8分钟，缓缓启动增氧风机，1分钟后发现点火孔内冒出火焰或白烟，证明燃烧室已点着，此时关闭增氧风机，快速逐个把点火器放到安全地带，把点火孔罩上后再次启动增氧风机适当的小风量加氧，提高催化效力，提高着火的温度，气化机运行3—5小时后启动破渣机，破渣20秒—40秒后出渣，出渣时通过雾化喷淋进行湿润，避免出现大量的灰尘，保持了机房的干净卫生，本设备下部侧面设置有一个较大的储存木醋酸的箱体，它与所有排木醋酸的管道全部连通，只有在机房外设有一个排放口会自动排放，用户还可以将排放的木醋酸储存起来，通过酸碱处理，制成上佳的农家肥，本设备下部设置有焦油集聚箱，每隔一个月从排焦油口排放一次，有效收集了焦油，停机前首先打开密闭在净化机的增压风机，渐渐降低增氧风机转速，在一分钟内将增氧风机关闭，如果操作时出现回烟现象，让增压机继续低速运行，看到燃烧机基本没有火焰即可打开排废气烟囱上的真空蝶阀25%，随即关闭增压风机，整个设备停止工作。
上述实施例仅为本发明的优选实施例而已，并不用以限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种多点式催化生物质气化机，包括燃料仓、设置在燃料仓侧面的加料口、设置在燃料仓下部的混合气仓、设置在燃料仓与混合气仓之间的自动出渣机，其特征在于：燃料仓顶部设置有压料系统，加料口下方设置有对流烟囱，对流烟囱上设置有真空蝶阀，燃料仓内壁设置有内保温层，燃料仓中部设置有内降温气仓，燃料仓两侧设置有外降温气仓，燃料仓底部中间设置有梯形燃烧室，燃烧室四周设置有塔式均氧分配盘，塔式均氧分配盘底部设置有进风管道，进风管道上方设置有点火孔，点火孔上方设置有观火孔，内降温气仓底部与混合气仓顶部连通，混合气仓上部侧面设置有出气口，出气口下方设置有排木醋酸口，排木醋酸口下方设置有水层，混合气仓底部中间设置有排污孔，排污孔两侧设置有排焦油孔。
2.根据权利要求1所述的多点式催化生物质气化机，其特征在于：所述的压料系统包括三角形横梁、设置在三角形横梁底部的液压稳定支架、设置在液压稳定支架内侧的上下滑动稳定轴、设置在上下滑动稳定轴内侧的压盘升降轴、设置在压盘升降轴底部的压料器、设置在三角形横梁中间的刻度轴、设置在刻度轴外面的密封机构，其中密封机构包括设置在刻度轴外侧的密封套、与刻度轴底部连接的中心稳定套、设置在中心稳定套外侧的中心稳定套外套、设置在中心稳定套外套上面的刻度轴密封件、设置在刻度轴密封件上部的传动轮、与传动轮通过传动轴连接的传动电机、压料器上方设置在中心稳定套外套上面的高温密封件，其中，密封套底部与刻度轴密封件上部密闭连接，中心稳定套底部与压料器内侧密闭连接，中心稳定套外套与燃料仓内壁密闭连接，传动电机设置在中心稳定套外套的上面。
3.根据权利要求1所述的多点式催化生物质气化机，其特征在于：所述的内降温气仓最外侧设置有保温层，保温层内侧设置有降温层，降温层上设置有循环水管，循环水管一端设置有冷水进口，另一端设置有热水出口，外降温气仓外侧设置有外保温层，外保温层内侧设置有降温水管，降温水管下部设置有进水口，降温水管上部设置有热水排放口，热水排放口下部设置有水温传感器，水温传感器下方设置有气体温度传感器，气体温度传感器下方设置有观察孔，外降温气仓底部设置有水套层。
4.根据权利要求2所述的多点式催化生物质气化机，其特征在于：所述的压料器包括与压盘升降轴底部连接的转动轴，与转动轴连接的转动电机、设置在中心轴上的主动轮、与主动轮连接的被动轮、设置在转动轴底部的压料盘，设置在压料盘上方的密度传感器，被动轮与压料盘连接。
5.根据权利要求2所述的多点式催化生物质气化机，其特征在于：所述的加料口头部设置有真空密闭阀，加料口数量为2个。
6.根据权利要求1所述的多点式催化生物质气化机，其特征在于：所述的外降温气仓下方通过设置有法兰的输气管道与混合气仓上方连通。
7.根据权利要求1所述的多点式催化生物质气化机，其特征在于：所述的塔式均氧分配盘、点火孔、观火孔的数量均为8个，自动出渣机数量为4个。
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