CN106520211B - 一种高温燃气快速切断和泄压保护装置及生物质气化炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温燃气快速切断和泄压保护装置及生物质气化炉，包括快速切断阀，所述快速切断阀分别与燃气进口管道和燃气出口管道连通，所述燃气进口管道和燃气出口管道分别通过管路与泄压防爆水封装置连通；所述泄压防爆水封装置包括水箱，所述水箱设置多个腔体，其中两个腔体分别独立与燃气进口管道的所述管路和燃气出口管道的所述管路密封连接。通过泄压防爆水封装置的设置，可以避免燃气泄露导致危险事故，且能保证系统安全运行。在炉体运行中出现设备安全联锁保护或系统断电事故时，能快速切断高温燃气供应，且该气化炉具有可靠的、安全的泄压放散和防爆保护功能。

Description

一种高温燃气快速切断和泄压保护装置及生物质气化炉
技术领域
本发明涉及一种高温燃气快速切断和泄压保护装置及生物质气化炉，保证设备安全联锁保护或系统断电能快速切断燃气供应，并保证系统运行。
背景技术
生物质气化是指将生物质原料加工处理后，送入气化炉中，在一定的热力学条件下，借助于气化介质如空气、氧气或水蒸气等的作用，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成为小分子碳氢化合物，得到CO、H2、CH4等可燃混合气体。
从所采用的气化炉的角度来看，生物质气化技术可以分为两大类，一类是固定床气化炉技术，一类是流化床气化炉技术。无论采用何种气化炉，其目的都是进行生物质气化反应，进而产生燃气，这些燃气使用根据需要经净化处理从而得到优质的广品气，也可在高温下通过燃气管道直接输送到下游用气设备，充分利用高温燃气显热并避免净化处理中的二次污染。对于后一种燃气使用形式的生物质气化炉，若出现设备安全联锁保护或系统断电事故，要求系统能快速切断高温燃气供应，并保证气化炉具有可靠的、安全的泄压放散和防爆保护功能。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种高温燃气快速切断和泄压保护装置，通过泄压防爆水封装置的设置，可以避免燃气泄露导致危险事故，且能保证系统安全运行。
本发明还提供一种生物质气化炉，该炉体包括上述保护装置，在炉体运行中出现设备安全联锁保护或系统断电事故时，能快速切断高温燃气供应，且该气化炉具有可靠的、安全的泄压放散和防爆保护功能。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种高温燃气快速切断和泄压保护装置，包括快速切断阀，所述快速切断阀分别与燃气进口管道和燃气出口管道连通，所述燃气进口管道和燃气出口管道分别通过管路与泄压防爆水封装置连通；所述泄压防爆水封装置包括水箱，所述水箱设置多个腔体，其中两个腔体分别独立与燃气进口管道的所述管路和燃气出口管道的所述管路密封连接。快速切断阀的开启和关闭通过设置电磁换向阀来控制气缸动作，在出现设备安全保护联锁或系统突然断电故障时，电磁换向阀失电后依靠弹簧复位(进行压缩空气或液压油换向)，快速切断阀的气缸推动阀芯与阀座紧密接触切断燃气供应；通过泄压防爆水封装置的腔体分别单独与燃气进口管道和燃气出口管道的管路连接，当炉内压力短时间波动超过泄压水封压力值时，燃气经燃气进口管道的管路流至腔体内冷却后由放散管安全排放，起到稳定炉内压力并保护气化炉装置的作用；在系统出现爆炸事故时，气体压力超过防爆水封压力值，瞬间冲破防爆水封而进行泄压保护，保证系统运行的安全性。
优选的，所述水箱至少设置三个腔体，第三个腔体与大气相通。设置与大气相通的第三个腔体，保证对燃气供应通道的泄压保护。第三个腔体与大气相通可以实现泄压，还可以用以观察水位，便于安装和检修浮球阀，方便清理。
进一步的，所述水箱的三个腔体在底部相互连通。保证在炉内压力波动超过范围或者系统压力超过范围时，气体经由前面两个腔体进入腔体后可进入第三个腔体，从而实现防爆泄压。
进一步的，所述燃气进口管道设有泄压口，泄压口处与连通至水箱的第一管路连接。炉内压力短时间波动超过泄压水封压力值时，燃气经由泄压口、第一管路处流至水箱的腔体处。
更进一步的，所述第一管路延伸至水箱的水面下设定深度，水箱在设置第一管路处还连接放散管，放散管位于水面以上，所述放散管延伸至大气中。第一管路延伸至水箱的水面以下，可以对第一管路内的燃气进行冷却，燃气再经由放散管可以安全排放。
优选的，所述第一管路上连接有单向阀。避免防爆泄压时水发生回流，保证系统安全运行。
进一步的，所述燃气出口管道设有防爆口，防爆口处与连通至水箱的第二管路连接。气体压力超过防爆水封压力值时，气体经由防爆口、第二管路瞬间冲破防爆水封而进行泄压保护。
进一步的，所述水箱上部设有溢流口，所述溢流口与溢流管路连接，所述水箱底部设有排污口，所述排污口处设有阀门。在水箱内水量超出范围时，可以经由溢流口流出，保证水箱持续稳定的泄压能力。
进一步的，所述第三个腔体的水面上设置浮球阀，所述浮球阀与补水管路连通。设置浮球阀，可以在水量低于一定量时，经由补水管路自动向水箱内补充水，保证其泄压水封压力值和防爆水封压力值符合要求。
所述快速切断阀包括阀体，所述阀体内的阀杆与气动元件或液压元件连接。由气动元件或液压元件来带动快速切断阀阀杆的动作，从而起到切断燃气供应的作用。
一种生物质气化炉，包括上述的保护装置。
本发明的有益效果为：
本发明设置快速切断阀，在设备安全联锁保护或系统突然断电时，快速切断阀能快速切断高温燃气，使燃气进口通道的燃气不能进入。
本发明设置泄压防爆水封装置，且其分别与燃气进口管道和燃气出口管道连通，在炉内压力超过泄压水封压力值和防爆水封压力值时，可以将气体通过泄压防爆水封装置释放，同时具有泄压放散和防爆保护双重功能，保证系统运行的安全性。
本发明保护装置整体结构紧凑，安全可靠，制作简单。
附图说明
图1为本发明保护装置的结构示意图；
图中，1、气缸，2、气缸座，3、阀杆，4、阀体，5、阀芯，6、阀座，7、防爆口，8、泄压口，9、单向阀，10、放散管，11、溢流口，12、排污口，13、浮球阀，14、补水管路，15、泄压防爆水封装置(其中①、②、③均为腔体)，16、燃气进口管道，17、燃气出口管道，18、第一管路，19、第二管路。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
如图1所示，一种高温燃气快速切断和泄压保护装置，用于生物质气化炉供气管道高温燃气的快速切断，同时具有泄压放散和防爆保护功能。其包括快速切断阀，快速切断阀分别与燃气进口管道16和燃气出口管道17连通，燃气进口管道16和燃气出口管道17分别通过管路与泄压防爆水封装置15连通。快速切断阀包括阀体4，阀体4内的阀杆3与气缸1连接，气缸1支撑在气缸座2上，阀杆3底部与阀芯5连接，阀体4底部有阀座6。由于介质为高温燃气，阀杆3、阀体4、阀芯5和阀座6采用耐高温不锈钢制作，阀体上部和外侧采用绝热材料隔热。气缸1采用单控电磁换向阀控制压缩空气换向来实现气动快速切断阀的通断。
电磁换向阀通电，阀门快速打开而接通燃气，电磁换向阀失电，依靠复位弹簧换向，阀门快速关闭而切断燃气。
泄压防爆水封装置15包括水箱，水箱设置多个腔体，本实施例中设置三个腔体，即腔体①、腔体②、腔体③，水箱的三个腔体在底部相互连通；保证在炉内压力波动超过范围或者系统压力超过范围时，气体经由前面两个腔体进入腔体后可进入第三个腔体，从而实现防爆泄压。腔体③与大气相通，设置与大气相通的腔体③，保证对燃气供应通道的泄压保护。
燃气进口管道16设有泄压口8，泄压口8处与连通至水箱的第一管路18连接，炉内压力短时间波动超过泄压水封压力值时，燃气经由泄压口、第一管路处流至水箱的腔体处；第一管路18延伸至水箱腔体②的水面下设定深度，第一管路18与放散管10同时连接至水箱腔体②，且放散管10不插入水中，放散管10延伸至大气中，腔体②顶部密封设置。第一管路18延伸至水箱的水面以下，可以对第一管路内的燃气进行冷却，燃气再经由放散管可以安全排放。
第一管路18上连接有单向阀9。避免防爆泄压(非安全泄压)时腔体②内的水发生回流而进入切断阀内，保证系统安全运行。
燃气出口管道17设有防爆口7，防爆口7处与连通至水箱的第二管路19连接，第二管路19连通至腔体①，且连接处密封设置，气体压力超过防爆水封压力值时，气体经由防爆口、第二管路瞬间冲破防爆水封而进行泄压保护；第二管路上无需设置单向阀，由于泄压水封压力值远小于防爆水封压力值，因此正常安全泄压(非防爆泄压)时水不会回流入出口管路17内。
水箱上部设有溢流口11，溢流口11与溢流管路连接，水箱底部设有排污口12，排污口12处设有阀门。在水箱内水量超出范围时，可以经由溢流口流出，保证水箱持续稳定的泄压能力。
腔体③的水面上设置浮球阀13，浮球阀13与补水管路14连通。设置浮球阀，可以在水量低于一定量时，经由补水管路自动向水箱内补充水，保证其泄压水封压力值和防爆水封压力值符合要求。
快速切断通过压缩空气或液压油和单控电磁换向阀控制，系统启动时电磁换向阀通电，气缸1的阀杆3带动阀芯5快速上移而打开阀门，高温燃气由燃气进口管道16进入阀体4，再经燃气出口管道17输送至用气设备。如出现设备安全保护联锁或系统突然断电故障，电磁换向阀失电后依靠弹簧复位使气缸快速换向，阀芯5快速下移与阀座6紧密接触起到切断燃气供应。
防爆口7与腔体①连接，相互连通的腔体①、腔体③的水封高度之和为设计防爆水封压力值，泄压口8设置单向阀9并与腔体②连接并插入水面下一定深度，插入深度值和单向阀9开启压力之和为设计泄压水封压力值。其中泄压水封压力值远小于防爆水封压力值。
生物质气化炉运行时，当炉内压力短时间波动超过泄压水封压力值，燃气经单向阀9、泄压口8、水封过滤，冷却后由放散管10安全排放，起到稳定炉内压力并保护气化炉装置的作用。在系统出现爆炸事故时，气体压力超过防爆水封压力值，瞬间冲破防爆水封而进行泄压保护，同时由于单向阀9的作用，防爆泄压时水不会倒流入燃气管道内而造成二次事故。
实施例2：
一种生物质气化炉，包括实施例1的保护装置。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种高温燃气快速切断和泄压保护装置，其特征是，包括快速切断阀，所述快速切断阀分别与燃气进口管道和燃气出口管道连通，所述燃气进口管道和燃气出口管道分别通过管路与泄压防爆水封装置连通；所述泄压防爆水封装置包括水箱，所述水箱设置多个腔体，其中两个腔体分别独立与燃气进口管道的所述管路和燃气出口管道的所述管路密封连接；
所述水箱至少设置三个腔体，第三个腔体与大气相通；
所述水箱的三个腔体在底部相互连通。
2.如权利要求1所述的保护装置，其特征是，所述燃气进口管道设有泄压口，泄压口处与连通至水箱的第一管路连接。
3.如权利要求2所述的保护装置，其特征是，所述第一管路延伸至水箱的水面下设定深度，水箱在设置第一管路处还连接放散管，放散管位于水面以上，所述放散管延伸至大气中。
4.如权利要求3所述的保护装置，其特征是，所述第一管路上连接有单向阀。
5.如权利要求1所述的保护装置，其特征是，所述燃气出口管道设有防爆口，防爆口处与连通至水箱的第二管路连接。
6.如权利要求1所述的保护装置，其特征是，所述水箱上部设有溢流口，所述溢流口与溢流管路连接，所述水箱底部设有排污口，所述排污口处设有阀门。
7.如权利要求1所述的保护装置，其特征是，所述第三个腔体的水面上设置浮球阀，所述浮球阀与补水管路连通。
8.如权利要求1所述的保护装置，其特征是，所述快速切断阀包括阀体，所述阀体内的阀杆与气动元件或液压元件连接。
9.一种生物质气化炉，其特征是，包括权利要求1-8任一项所述的保护装置。
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