CN104896468B - 一种生物质处理系统及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质处理系统，包括上料装置、处理装置及冷却装置；还公开了一种处理方法，包括如下步骤，上料装置将生物质燃料送入气化仓，气化仓内的引燃装置点燃生物质燃料，生物质燃料在气化仓内进行控氧燃烧，产生的可燃气通过可燃气通道进入燃烧腔进行二次高温燃烧，燃烧后的生物质残渣、废料进入强制冷却装置对其冷却。本发明的生物质处理系统及其处理方法，能够保证生物质燃烧器连续工作、不停机；而且本发明的生物质处理系统产生的残余炉渣少；本发明可充分利用生物质的能量，将化学能最大化地转化为热能，热强度高。

Description

一种生物质处理系统及其处理方法

技术领域

本发明涉及生物质燃烧器，更为具体来说，是一种生物质处理系统及其处理方法。

背景技术

使用生物质燃烧器对生物质进行处理已经成为本领域技术人员常用的技术手段。

申请号为200910064444.0的中国专利公开了一种生物质燃烧器，包括气化室和燃烧腔，在气化室外侧设有进料器与气化室的下部连通，在进料器的设有螺旋叶片的轴上设有链轮与减速机输出轴上的链轮相对，在进料器壳体的上部设有进料口与上方的料仓出料口连通，在进料器出料段的壳体上部开有点火孔，其孔口配有盖板；燃烧腔与其侧面的气化室邻接且连通，在燃烧腔的壁上设有出火口、配风孔，在燃烧腔壳体下部设有破碎出渣器，此破碎出渣器的螺旋叶片为多个相互断开不连续的螺旋叶片，该不连续螺旋叶片内伸于燃烧腔炉排的下方，在破碎出渣器壳体的外端头的下部开有出渣口，在此破碎出渣器的轴上设有链轮与另一个减速机输出轴上的链轮相对。

上述专利公开的生物质燃烧器虽然能够实现对生物质的处理，并产生可燃气，在燃烧腔内燃烧，但是，上述的生物质燃烧器存在如下几点问题：

1)可燃气燃烧不充分：虽然现有的生物质燃烧器能够产生可燃气，但是由于生物质燃烧器的结构和燃烧方法的限制，导致可燃气部分燃烧，燃烧温度低，产生热量少，而且未燃尽的可燃气会污染环境；

2)生物质气化不充分：从上述专利可看出，目前的生物质燃烧器燃烧腔下端还设有专门的破碎除渣器，可见其燃烧后产生的焦油并没有被利用，而是与废料、残渣混合形成块状，不仅浪费了生物质燃料，而且产生的炉渣较多，对于废料、残渣的处理也很困难；

3)生物质燃烧器无法实现连续工作：由于现有生物质燃烧器在完成气化、燃烧后，需要对废料、残渣进行清理，此时气化室、燃烧腔必须停止工作，而再次工作需要重新启动气化室、燃烧腔及相关的装置，这就导致了现有生物质燃烧器工作效率低等问题。

针对现有生物质燃烧器存在的种种问题，获得一种新的可充分利用生物质并能连续工作的生物质燃烧器或者处理生物质的方法成为了本领域技术人员始终努力的方向和追求的目标。

发明内容

为解决现有生物质燃烧器存在的缺陷，本发明公开了一种生物质处理系统，实现了充分燃烧生物质燃料、连续工作不停机等技术目的。

为达到上述技术目的，本发明公开了一种生物质处理系统，包括处理装置，处理装置包括上下连接的气化仓及气化预压仓，气化仓与气化预压仓之间设有网孔板；气化仓外壁缠有废热回收管，废热回收管一端连接至气化风机，废热回收管另一端连接至气化预压仓；气化仓旁侧的出气口连接可燃气通道的一端。

本发明的生物质处理系统采用废热回收管降低气化仓的温度，提高气化仓的工作寿命；而且，废热回收管将回收的热量用于生物质燃烧产生的可燃气上，充分地利用了生物质燃料的化学能，将其完全地转化为可用热能。

进一步地，气化仓内、出气口旁设有挡料除尘器，挡料除尘器上端固接气化仓内壁。

挡料除尘器将生物质颗粒阻挡在气化仓内，防止生物质颗粒随可燃气进入到可燃气通道中，避免生物质燃料不充分燃烧情况的发生。

进一步地，可燃气通道的另一端连接燃烧装置的空气室，空气室密封连接燃烧腔一端，燃烧腔另一端连接燃烧嘴；空气室为一圆筒，圆筒的一侧端面开有连接燃烧腔的混合气出口，圆筒的另一侧端面的中央开设燃气入口，燃气入口连接可燃气通道末端；圆筒的侧面开设两个以上的关于圆筒轴心对称设置的氧气入口，氧气入口密封连接供氧管一端，供氧管的另一端连接带有供氧阀门的供氧风机。

通过上述结构，可燃气从可燃气通道、圆筒端面中央流入，空气或氧气从圆筒侧面压入，可燃气和氧气在空气室内充分混合，为混合气在燃烧腔和燃烧嘴内燃烧提供了较好的准备，实现在可燃气的充分燃烧。

进一步地，空气室内设有混合腔，混合腔为一锥形网筒，混合腔窄端连接燃气入口、宽端连接混合气出口；混合气出口包括混合腔宽端出口和氧气入孔，氧气入孔设置在空气室与燃烧腔之间的环形板上；混合腔的窄端直径大于可燃气通道直径；供氧管出口方向与混合腔外表面相切。

通过设置混合腔，空气或氧气只能穿过网孔后与可燃气混合，这样提高了氧气的压力，促进了氧气与可燃气的混合效果，使其混合更均匀，为充分燃烧做准备；从供氧管输入的空气或氧气通过环形板上的氧气入孔流入燃烧腔中，具有将燃烧腔内的火苗向外推的作用，所以燃烧腔内的火苗只会向外燃烧，而不会产生向内燃烧，而且从氧气入孔向外的空气进一步促进了燃烧腔内可燃气的燃烧；设置混合腔的窄端直径大于可燃气通道直径的目的在于：可燃气从可燃气通道流出后，会迅速的向四周散开，更有利于可燃气与氧气的混合；由于供氧管出口与混合腔外表面成相切的关系，空气或氧气切向进入空气室内，在空气室内形成旋转风，其运动速度更快，切向地进入混合腔内与可燃气混合，混合的效果更为优越，为充分燃烧做了更好的准备。

进一步地，还包括冷却装置，冷却装置包括均匀缠绕在冷却仓外表面的冷却管，冷却管具有入口和出口；冷却仓下侧安装有冷却仓闸门机构，冷却仓闸门机构包括驱动装置、牵引装置及冷却仓闸板，牵引装置一端连接驱动装置，另一端连接冷却仓闸板；冷却仓与气化预压仓之间安装有预压仓闸门机构，气化预压仓与气化仓之间安装有气化仓闸门机构；所有的闸门机构与液压站连接。

通过在冷却仓外壁紧密地缠绕冷却管，将冷却仓外壁紧密包围，实现对冷却仓的强制冷却，冷却效率高、冷却效果好。通过设置冷却仓闸门机构，可将被强制冷却后残渣和废料全部倾泻而出，为下一次待冷却的残渣和废料提供存储空间。

进一步地，冷却仓下端设有残料排出口，残料排出口下端正对残料输送带一端，残料输送带另一端安装有残料分类装置，残料分类装置内安装有震动分拣筛选处理器，残料分类装置上设有残渣排出口、炭化料排出口及灰尘排出口，灰尘排出口通过除尘管道连接袋式除尘装置，袋式除尘装置上设有灰分排出口，袋式除尘装置通过除尘管道连接除尘引风装置，除尘引风装置上设有排气口。

通过上述残料处理等相关装置和冷却装置，可实现生物质燃烧器连续工作、持久运行、不停机等技术目的。

本发明的另一个发明目的在于公开了一种利用上述的生物质处理系统处理生物质的方法，包括如下步骤：

S1：通过上料装置将生物质燃料送入气化仓内；通过设置各级的闸门机构，落料下仓、料仓、气化仓、气化预压仓及冷却仓分别处于密闭正压状态；生物质燃料或者残渣靠自身重力下落；

S2：通过气化仓内的引燃装置点燃气化仓内的生物质燃料，生物质燃料在气化仓内控氧燃烧，产生的可燃气通过可燃气通道进入燃烧腔富氧燃烧，燃烧嘴向外的可燃气在自然环境中自然燃烧；

S3：燃烧后的生物质残渣、废料进入强制冷却装置。

密封正压的各个仓，保证可燃气不会从处理装置中跑出；通过三段燃烧，将生物质燃料内的几乎全部化学能转化为热能，不产生焦油，因此，燃烧后的生物质残渣也比较容易处理。

进一步地，S2步骤中，使用废热回收管内的空气吸收气化仓的热量，并将废热回收管内的热空气导入气化预压仓，热空气向上通过网孔板，使生物质燃料下部剧烈氧化反应产生的可燃气向上运动，气化仓内上部尚未燃烧的生物质燃料可过滤掉可燃气中的颗粒；气化仓出气口旁的挡料除尘器用于阻挡生物质颗粒通过，允许过滤后的可燃气从挡料除尘器与气化仓之间形成的缝隙通过。

进一步地，S2步骤中，供氧管提供切向风，空气旋转进入混合腔后与可燃气混合。

进一步地，S3步骤中，残渣、废料经过强制冷却后，对残渣、废料进行分类、除尘处理。

本发明的有益效果为：本发明的生物质处理系统及其处理方法，所有仓都是密闭仓，防止可燃气从处理装置中跑出；冷却装置、残料处理装置保证了本发明的生物质处理系统连续工作、不停机；而且本发明的生物质处理系统产生的残余炉渣少，燃烧时无烟、无尘、无味；本发明可充分利用生物质的能量，将化学能最大化地转化为热能，热强度高，特别地，本发明的炉体内部800至1200摄氏度、喷嘴处1200至1400摄氏度、喷嘴外1500至1600摄氏度。

附图说明

图1为生物质处理系统结构组成图；

图2为图1中的气化仓的俯视图；

图3为图1中燃烧结构组成图；

图4为图1中冷却装置结构组成图。

图中，

10、上料电机；11、上料井；12、落料管道；13、落料上仓；14、落料上仓闸门机构；15、落料下仓；16、落料下仓闸门机构；17、料仓；18、料仓闸门机构；19、下料井；20、气化仓；21、气化预压仓；22、气化风机；23、液压站；24、气化仓闸门机构；25、预压仓闸门机构；26、冷却仓闸门机构；30、供氧管；31、燃烧腔；32、燃烧嘴；33、混合腔；34、可燃气通道；35、空气室；36、挡料除尘器；40、冷却管；41、冷却仓；42、残料排出口；50、残料输送带；51、除尘管道；52、残料分类装置；53、震动分拣筛选处理器；54、袋式除尘装置；55、除尘引风装置；56、排气口；60、主体支架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构进行详细解释说明。

如图1、图2所示，本发明公开了一种生物质处理系统，包括上料装置、处理装置及冷却装置，上料装置与处理装置连接，处理装置与冷却装置连接，冷却装置下端设有残渣、废料分类处理装置。

处理装置包括上下连接的气化仓20及气化预压仓21，气化仓20内设有用于生物质燃料燃烧的引燃装置，气化仓20与气化预压仓21之间设有网孔板；气化仓20外壁缠有废热回收管，废热回收管的一端连接至气化风机22，废热回收管的另一端连接至气化预压仓21；气化仓20旁侧的出气口连接可燃气通道34的一端，如图1、2所示，气化仓20内部、出气口旁设有弧形的挡料除尘器36，挡料除尘器36上、下端固接气化仓20内壁，挡料除尘器36与气化仓20之间形成空隙，该空隙包括弧形的挡料除尘器36两侧的空隙及下侧的空隙。

如图1、图3所示，可燃气通道34的另一端连接空气室35，空气室35密封连接燃烧腔31，燃烧腔31连接燃烧嘴32；空气室35为一圆筒，圆筒的一侧端面开有连接燃烧腔31的混合气出口，圆筒的另一侧端面的中央开设燃气入口，燃气入口连接可燃气通道34末端；圆筒的侧面开设两个以上的关于圆筒轴心对称设置的氧气入口，氧气入口密封连接供氧管30一端，供氧管30的另一端连接带有供氧阀门的供氧风机；空气室35内设有混合腔33，混合腔33为一锥形网筒，制成锥形圆筒的混合腔33便于可燃气迅速散开，与氧气充分混合，燃烧效果更好；混合腔33窄端连接燃气入口、宽端连接混合气出口；混合气出口包括混合腔33宽端出口和氧气入孔，氧气入孔设置在空气室35与燃烧腔31之间的环形板上；混合腔33的窄端直径大于可燃气通道34直径；供氧管30出口方向与混合腔33外表面相切。从供氧管30出来的气体切向通过网孔后进入混合腔33内，在混合腔33内形成旋转风，由于从供氧管30出来的气体压力较大，气体旋转的转速较快，与可燃气混合充分，在燃烧腔31及燃烧嘴32处更充分地燃烧。而且，因为供氧管30出来的气体压力大于可燃气的压力，所以可燃气被限制在混合腔33内，可燃气与氧气也是在混合腔33内混合，混合后的混合气体从混合气出口排出，然后在燃烧腔31、燃烧嘴32甚至燃烧嘴32外燃烧。

如图1、4所示，还包括冷却装置，冷却装置包括均匀缠绕在冷却仓41外表面的冷却管40，与冷却仓41紧密接触，冷却管40具有入口和出口；冷却仓41下侧安装有冷却仓41闸门机构26，冷却仓41闸门机构26包括驱动装置、牵引装置及冷却仓41闸板，牵引装置一端连接驱动装置，另一端连接冷却仓41闸板；冷却仓41与气化预压仓21之间安装有预压仓闸门机构25，气化预压仓21与气化仓20之间安装有气化仓闸门机构24；所有的闸门机构与液压站23连接。

需要说明的是，所有闸门机构都带有相应的闸板，而本发明的气化仓闸门机构24的闸板是网孔板。

如图1所示，上料装置包括上料电机10、上料井11、落料管道12、落料上仓13、落料下仓15及料仓17，料仓17与其下端的气化仓20之间通过下料井19连接，下料井19上安装有料仓闸门机构18，料仓17与其上端连接的落料下仓15之间安装有落料下仓闸门机构16；落料下仓15与其上端连接的落料上仓13之间安装有落料上仓闸门机构14；落料上仓13通过落料管道12与上料井11顶端连接，上料井11底端安装有上料电机10；气化预压仓21上开有气化预压仓21清理口，气化仓20上开有气化仓20清理口，料仓17上安装有料仓料位检测开关。

另外，冷却仓41下端设有残料排出口42，残料排出口42下端正对残料输送带50一端，残料输送带50另一端安装有残料分类装置52，残料分类装置52内安装有震动分拣筛选处理器53，残料分类装置52上设有残渣排出口、炭化料排出口及灰尘排出口，灰尘排出口通过除尘管道51连接袋式除尘装置54，袋式除尘装置54上设有灰分排出口，袋式除尘装置54通过除尘管道51连接除尘引风装置55，除尘引风装置55上设有排气口56。

本发明的生物质处理系统可通过PLC灯控制系统控制，包括通过料位检测开关检测料仓17内生物质燃料是否充足，是否需要控制上料装置进行补给；对燃烧腔31供氧量的控制，甚至于对所有风机供风大小的控制；对相应闸门机构打开或者关闭的控制；对废料是否处理的控制等等。

另外，如图1所示，本发明的大部分结构固定在主体支架60上，以方便各零部件的安装和分布。

本发明利用上述的生物质处理系统处理生物质的方法，包括如下步骤：

S1：由上料电机10提供动力，通过上料井11、落料管道12、落料上仓13、落料下仓15、料仓17等装置，上料装置将生物质燃料送入气化仓20内；通过设置各级的闸门机构，落料下仓15、料仓17、气化仓20、气化预压仓21及冷却仓41分别处于密闭正压状态；生物质燃料或者残渣靠自身重力下落；

S2：通过气化仓20内的引燃装置点燃气化仓20内的生物质燃料，生物质燃料在气化仓内进行控氧燃烧，产生的可燃气通过可燃气通道34进入燃烧腔31进行富氧燃烧，燃烧嘴32向外的可燃气在自然环境中自然燃烧；使用废热回收管内的空气吸收气化仓20的热量，并将废热回收管内的热空气导入气化预压仓21，热空气向上通过网孔板，使生物质燃料在气化仓内下部剧烈氧化反应产生的可燃气向上运动，上部尚未燃烧的生物质燃料可过滤掉可燃气中的颗粒；气化仓20出气口旁的挡料除尘器用于阻挡生物质颗粒通过，允许过滤后的可燃气从挡料除尘器36与气化仓20之间形成的缝隙通过。供氧管30提供切向风，空气旋转进入混合腔33后与可燃气混合。

S3：燃烧后的生物质残渣、废料进入强制冷却装置。残渣、废料经过强制冷却后，对残渣、废料进行分类、除尘处理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种生物质处理系统，包括处理装置，其特征在于：处理装置包括上下连接的气化仓(20)及气化预压仓(21)，气化仓与气化预压仓之间设有网孔板；气化仓外壁缠有废热回收管，废热回收管一端连接至气化风机(22)，废热回收管另一端连接至气化预压仓；气化仓旁侧的出气口连接可燃气通道(34)的一端,可燃气通道的另一端连接空气室(35)，空气室密封连接燃烧腔(31)一端，燃烧腔另一端连接燃烧嘴(32)；空气室为一圆筒，圆筒的一侧端面开有连接燃烧腔的混合气出口，圆筒的另一侧端面的中央开设燃气入口，燃气入口连接可燃气通道末端；圆筒的侧面开设两个以上的关于圆筒轴心对称设置的氧气入口，氧气入口密封连接供氧管(30)一端，供氧管的另一端连接带有供氧阀门的供氧风机。

2.根据权利要求1所述的生物质处理系统，其特征在于：气化仓内、出气口旁设有挡料除尘器(36)，挡料除尘器上端固接气化仓内壁。

3.根据权利要求2所述的生物质处理系统，其特征在于：空气室内设有混合腔(33)，混合腔为一锥形网筒，混合腔窄端连接燃气入口、宽端连接混合气出口；混合气出口包括混合腔宽端出口和氧气入孔，氧气入孔设置在空气室与燃烧腔之间的环形板上；混合腔的窄端直径大于可燃气通道直径；供氧管出口方向与混合腔外表面相切。

4.根据权利要求1、2或3所述的生物质处理系统，其特征在于：还包括冷却装置，冷却装置包括均匀缠绕在冷却仓(41)外表面的冷却管(40)，冷却管具有入口和出口；冷却仓下侧安装有冷却仓闸门机构(26)，冷却仓闸门机构包括驱动装置、牵引装置及冷却仓闸板，牵引装置一端连接驱动装置，另一端连接冷却仓闸板；冷却仓与气化预压仓之间安装有预压仓闸门机构(25)，气化预压仓与气化仓之间安装有气化仓闸门机构(24)；所有的闸门机构与液压站(23)连接。

5.根据权利要求4所述的生物质处理系统，其特征在于：冷却仓下端设有残料排出口(42)，残料排出口下端正对残料输送带(50)一端，残料输送带另一端安装有残料分类装置(52)，残料分类装置内安装有震动分拣筛选处理器(53)，残料分类装置上设有残渣排出口、炭化料排出口及灰尘排出口，灰尘排出口通过除尘管道(51)连接袋式除尘装置(54)，袋式除尘装置上设有灰分排出口，袋式除尘装置通过除尘管道连接除尘引风装置(55)，除尘引风装置上设有排气口(56)。

6.利用权利要求1至5中任一权利要求所述的生物质处理系统处理生物质的方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：通过上料装置将生物质燃料送入气化仓内；通过设置各级的闸门机构，落料下仓、料仓、气化仓、气化预压仓及冷却仓分别处于密闭正压状态；生物质燃料或者残渣靠自身重力下落；

S2：通过气化仓内的引燃装置点燃气化仓内的生物质燃料，生物质燃料在气化仓内进行控氧燃烧，产生的可燃气通过可燃气通道进入燃烧腔进行富氧燃烧，燃烧嘴向外的可燃气在自然环境中自然燃烧；

S3：燃烧后的生物质残渣、废料进入强制冷却装置。

7.根据权利要求6所述的处理生物质的方法，其特征在于：S2步骤中，使用废热回收管内的空气吸收气化仓的热量，并将废热回收管内的热空气导入气化预压仓，热空气向上通过网孔板，使生物质燃料在气化仓内下部剧烈氧化反应产生的可燃气向上运动，气化仓内上部尚未燃烧的生物质燃料可过滤掉可燃气中的颗粒；气化仓出气口旁的挡料除尘器用于阻挡生物质颗粒通过，允许过滤后的可燃气从挡料除尘器与气化仓之间形成的缝隙通过。

8.根据权利要求6所述的处理生物质的方法，其特征在于：S2步骤中，供氧管提供切向风，空气旋转进入混合腔后与可燃气混合。

9.根据权利要求6、7或8所述的处理生物质的方法，其特征在于：S3步骤中，残渣、废料经过强制冷却后，对残渣、废料进行分类、除尘处理。