CN104245898B - 用于优化气体发生器的操作的方法以及气体发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于优化气体发生器的操作的方法以及一种气体发生器。所述气体发生器具有外壳部件(30)，处于其上端为用于向所述外壳部件内的燃料舱(14)供应燃料的器件(12,20‑22,20'‑22')。所述燃料通过重力下降到炉排(1,2)上，在所述炉排上方的点形成燃烧区，用于向其供应气化气体的器件(4,5)与之相结合地进行布置。在所述方法中使用包括两个同中心地布置的第一(1)炉排部分和第二(2)炉排部分的炉排(1,2)，上述炉排部分中的至少一个炉排部分(2)能够围绕穿过联合中心的旋转轴线转动。所述炉排部分(1,2)能够在所述旋转轴线的方向上朝向彼此移动到它们的彼此互锁位置，并且彼此远离到部分或完全脱离所述互锁位置的位置。所述炉排部分(1,2)关于彼此和/或联合地移动以对通过炉排的气体流动进行调节和/或从炉排除灰和/或防止尚未完全烧完的燃料通过炉排进入。

Description

用于优化气体发生器的操作的方法以及气体发生器
技术领域
本发明涉及一种用于优化气体发生器的操作的方法，其中所述气体生成器具有外壳部分，在其上端为用于供应燃料的器件，所述燃料通过重力下降到炉排上，在所述炉排上方的点形成燃烧区，用于向其供应气化气体的器件与之相结合地进行布置。本发明进一步涉及一种气体发生器，包括外壳部分，在其上端为用于供应燃料的器件，所述燃料通过重力下降到炉排上，在所述炉排上方的点形成燃烧区，用于向其供应气化气体的器件与之相结合地布置。就此而言，气化气体是指包含氧气的气体。
背景技术
在气体发生器中，燃料通常通过重力从发生器的上部下降到炉排。形成在炉排上方的碳层形成还原区，并且气化气体被供应于其中的实际的燃烧区位于所述还原区之上。在燃烧区上方形成高温分解区，在那里进行燃料的干馏。所形成的产品气体通过炉排传输至排放管中。
各种因素对气体发生器的优化操作有所影响，例如，包括向燃烧区进行的气化气体供应、所形成产品气体的通流、燃料供应、炉排除灰、防止未完全烧完的燃料通过炉排进入、例如，当使用不同燃料颗粒大小时防止/最小化炉排的堵塞以及修复可能的堵塞情形。本发明的目标是提供一种解决方案，利用所述解决方案，能够通过调节影响这些不同因素的发生器属性而对气体发生器的操作进行优化。
发明内容
为了实现这一目标，根据本发明的方法的特征在于所述方法使用包括两个同中心地布置的第一炉排部分和第二炉排部分的炉排，上述炉排部分中的至少一个炉排部分能够围绕穿过联合中心的旋转轴线进行转动，并且所述炉排部分能够在所述旋转轴线的方向上朝向彼此移动到它们的彼此互锁位置，并且彼此远离到部分或完全脱离所述互锁位置的位置，并且在所述方法中，所述炉排部分关于彼此和/或联合地进行移动以对通过炉排的气体流动进行调节和/或从炉排除灰和/或防止尚未完全烧完的燃料通过炉排进入。本发明的优选实施例在从属权利要求2至7中公开。
根据本发明的气体发生器的特征进一步在于，所述气体发生器的炉排包括两个同中心地布置的第一炉排部分和第二炉排部分，上述炉排部分中的至少一个炉排部分能够围绕穿过联合中心的旋转轴线转动，并且所述炉排部分能够在所述旋转轴线的方向上朝向彼此移动到它们的彼此互锁位置，并且彼此远离到部分或完全脱离所述互锁位置的位置。根据本发明的气体发生器的优选实施例在从属权利要求8至11中公开。
附图说明
下文中参考附图对本发明进行更为详细地描述，其中：
图1以横截面图示出了根据本发明的气体发生器的实施例的示意性原理图；和
图2A、2B以处于炉排的互锁位置以及类似地处于其分离位置的横截面图示出了根据本发明的气体发生器中所使用的炉排的实施例。
具体实施方式
根据图1的气体发生器的实施例包括外壳部分30，其内部为燃料舱14，其优选地具有直的壁部或者向下稍有加宽。燃料供应装置处于外壳上端并且其包括用于诸如木片或其它生物燃料之类的燃料的馈送管道12，上部封闭装置20、21、22以及下部封闭装置20'、21'、22'结合所述管道进行布置。封闭装置包括管道封闭部分21、21'，封闭设备的旋转电机22、22'以及滑片器件20、20'。所述封闭装置在它们之间限定了可封闭的燃料供应空间24，其中布置有惰性气体供应器件。气化炉喜神自身通过过压进行操作，这是在打开下部封闭装置并且允许燃料进入外壳内部的燃料舱14之前要利用惰性气体对燃料供应空间24进行加压的原因。惰性气体被用来防止随燃料所携带的空气对燃烧过程的影响。
封闭部分21、21'优选地被配置为沿关于其旋转轴线23成360°的圆形轨道移动，以将封闭部分从完全封闭供应空间24的位置移动到释放出燃料到燃料舱14中的通道的位置，并且返回封闭供应空间的位置。如此通过360°进行转动保持封闭部分的清洁，因为其在转动移动的期间得以被清理。然而，能够想到的是，例如通过从0到180°的角度范围内往复转动而使得封闭部分绕其旋转轴线进行转动。
在燃料舱下端处为包括上部炉排1和下部炉排2的炉排。当气化材料包含固体碳时，气化炉的炉排在所述过程的工作中具有重要作用。与气化效率成正比的处理和碳转化的效率的调节能够实质性地被炉排的几何形状和移动所影响。适于在根据本发明的解决方案中使用的炉排的优选实施例在图2A和2B中更为详细地示出。所述炉排优选地由环形炉栅31、32所制成，它们具有相同的中心但是直径不同。炉排环优选地以它们中的一些(例如，每隔一个或两个炉排环)被固定至上部炉排1而其它炉排环则被固定至下部炉排1的方式进行固定。炉排环通过连接件33结合在一起，其在炉排表面的方向上穿过炉排。每一侧上可以由一个或多个连接件。在图2A中上部炉排1和下部炉排2在旋转轴线的方向上朝向彼此进行移动，由此炉排环31、32变为互相锁定，并且在图2B中，它们互相分开。下部炉排2被布置为借助于电机7进行旋转。如箭头9所示，整个炉排1、2优选地被布置为在下部炉排的旋转轴线的方向上移动。在所述解决方案中，例如通过调节炉排上方的还原区中的碳层的厚度，处理效率能够通过在燃料行进方向上移动炉排1、2而进行调节。
通过将下部炉排2绕其旋转轴线进行旋转，在上部炉排保持定位的同时，实现了更好的除灰，防止了形成不利于气体通过的堵塞，并且防止了未完全烧完的燃料通过炉排进入。通过依据箭头8而改变炉排环31、32之间的距离，所述处理的效率能够得到提高并且气体通过炉排的流动能够得以调节。此外，炉排环的几何形状被设计为对处理是有利的。炉排环的横截面例如可以是三角形、方形、平行四边形、梯形或圆形。所述环的横截面的几何形状还可以根据炉排侧面(上部/下部炉排)而变化或者甚至按相同炉排中的环来变化。炉排部分相互移动可能使用不同颗粒大小的燃料以及对燃烧过程进行优化。
在图1所示的气体发生器的实施例中，向燃烧区进行的供氧被布置为通过外壳外围的边缘喷嘴4以及中心管道6的气化气体喷嘴5来进行。气化气体利用鼓风机11通过边缘喷嘴4以及利用鼓风机15通过中心管道6的气化气体喷嘴5而被送入燃烧室。借助于所述气化气体馈送装置，实现了燃烧区的表面积的增加以及到气化燃烧区中的稳定供氧，这在生物质的气化中特别重要，因为由于燃料的属性，必须在燃烧室内保持某个温度范围以实现成功气化。通过改变中心管道6的喷嘴头部的几何形状，可能对气化气体向反应器中的流动进行控制，同时可能对反应器中的燃料流动进行控制。中心管道6的喷嘴头部被配置为在其纵向方向和/或横向方向上移动和/或绕其纵向中心轴线旋转，由此燃烧区中的燃料的表面积以及燃烧区中的状况能够通过移动和/或旋转中心管道6而进行调节。以这种方式能够提高处理效率。移动中心管道防止了穹拱效应(arching)，并且在发生穹拱效应的情况下，还能够借助于其打开穹拱。中心管道6的旋转和/或致动电机由附图标记13所标记。在同向流动的过程中，产品气体的排放从气化炉下部通过出口10进行，并且在逆向流动过程中则从气化炉的上部通过出口3进行。
在采用根据本发明的气体发生器的方法中，通过利用惰性气体加压的空间进行燃料供应，在这种情况下，燃料供应将不会通过压力变化和过度氧气输入而在燃烧过程中导致扰动。加压还防止了产品气体通过供应空间而逸出气化炉。通过将炉排部分1、2关于彼此和/或联合地进行移动，气体通过炉排的流动和/或从炉排进行除灰能够被优化和/或能够防止尚未完全烧完的燃料通过炉排进入。

Claims (13)

1.一种用于优化气体发生器的操作的方法，其中所述气体发生器具有外壳部件(30)，处于所述外壳部件(30)上端为用于向所述外壳部件内的燃料舱(14)供应燃料的器件(12，20-22，20'-22')，所述燃料由重力下降到炉排(1，2)上，在所述炉排上方的点形成燃烧区，用于向其供应气化气体的器件(4，5)与之相结合地进行布置，其特征在于，所述方法中使用包括两个同中心布置的第一炉排部分(1)和第二炉排部分(2)的炉排(1，2)，上述炉排部分中的至少一个炉排部分能够围绕穿过联合中心的旋转轴线进行转动，并且所述炉排部分(1，2)能够在所述旋转轴线的方向上朝向彼此移动到它们的彼此互锁位置，并且彼此远离，到部分或完全脱离所述互锁位置的位置，并且在所述方法中，所述炉排部分(1，2)关于彼此和/或联合地进行移动以对通过所述炉排的气体流动进行调整和/或从所述炉排除灰和/或防止尚未完全烧完的燃料通过所述炉排进入。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述方法中，通过将所述第一炉排部分(1)和所述第二炉排部分(2)绕所述旋转轴线关于彼此转动而增进了除灰和/或防止堵塞形成。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述方法中，通过将所述炉排(1，2)作为整体在所述旋转轴线的方向上朝向所述燃烧区或远离所述燃烧区移动而对所述炉排上方的减缩区中的碳层的厚度进行调节。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述方法中，通过将所述炉排部分(1，2)在所述旋转轴线的方向上朝向彼此或远离彼此移动而改变它们之间的距离而对通过所述炉排的气体流动进行调节。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述方法中，位于反应器外围的喷嘴(4)和/或位于所述燃烧室中心的中心喷嘴(5) 被用于向所述燃烧区供应气化气体。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述中心喷嘴(5)位于在所述外壳的纵向方向上从上向下延伸的所述中心管道(6)的下端处，所述中心管道的喷嘴头部被布置为在其纵向方向上和/或横向方向上移动和/或绕其纵向中心轴线旋转，并且在所述方法中，所述燃烧区中的所述燃料的表面积以及所述燃烧区中的状况能够通过移动和/或旋转所述中心管道(6)而进行调节。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃料供应器件包括布置在所述气体发生器的上部之中的上部封闭装置(20-22)和下部封闭装置(20'-22')，在它们之间形成了可封闭的燃料供应空间(24)，由此当所述下部封闭装置被封闭时，燃料通过打开的上部封闭装置供应到所述空间之中，并且随后所述上部封闭装置被封闭并且惰性气体在打开所述下部封闭装置之前被送入所述空间中以对所述空间进行加压而允许所述燃料朝所述燃烧区下降。
8.一种气体发生器，包括外壳部件(30)，处于其上端为用于向所述外壳部件内的燃料舱(14)供应燃料的器件(12，20-22，20'-22')，所述燃料通过重力下降到炉排上，在所述炉排上方的点形成燃烧区，用于向其供应气化气体的器件与之相结合地进行布置，其特征在于，所述气体发生器的所述炉排(1，2)包括两个同中心地布置的第一(1)炉排部分和第二(2)炉排部分，炉排部分中的至少一个炉排部分(2)能够围绕穿过联合中心的旋转轴线转动，并且所述炉排部分(1，2)能够在所述旋转轴线的方向上朝向彼此移动，到它们的彼此互锁位置，并且彼此远离到部分或完全脱离所述互锁位置的位置。
9.根据权利要求8所述的气体发生器，其特征在于，所述炉排被布置为作为整体在所述旋转轴线的方向上朝向所述燃烧区或远离所述燃烧区移动以对所述炉排上方的减缩区中的碳层的厚度进行调节从而对其进行优化。
10.根据权利要求8或9所述的气体发生器，其特征在于，向燃 烧室中进行的气化气体供应被布置为在位于反应器的外围的喷嘴(4)中和/或位于所述燃烧室的所述中心的中心喷嘴(5)中进行。
11.根据权利要求8所述的气体发生器，其特征在于，所述燃料供应器件包括布置在所述发生器的上部之中的上部封闭装置(20-22)和下部封闭装置(20'-22')，在它们之间形成了封闭的燃料供应空间(24)，在所述封闭的燃料供应空间(24)中布置有用于在允许所述燃料朝所述燃烧区下降之前对所述空间进行加压的惰性气体供应器件。
12.根据权利要求11所述的气体发生器，其特征在于，封闭装置(20-22；20'-22')包括封闭所述燃料供应空间(24)的封闭部分(21，21')，所述封闭部分(21，21')被配置为绕其旋转轴线(23)转动360°以释放从所述供应空间(24)到所述燃料舱(14)中的所述燃料的通路并且再次封闭所述供应空间。
13.根据权利要求8所述的气体发生器，其特征在于，所述外壳部件内部的所述燃料舱(14)具有直的壁部或者向下稍有加宽。
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