CN108395910A - 一种高效流化床生物质气化炉 - Google Patents
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Abstract
本发明属于清洁能源发电领域，提供了一种高效流化床生物质气化炉，所述高效流化床生物质气化炉包括流化床气化室，在所述流化床气化室的侧壁上、运行状态下所述流化床气化室内沸腾状态的床料上沿位置±500mm的高度范围内设置有床上排渣口。本发明提供的高效流化床生物质气化炉可以很好地解决常规流化床气化炉因床料分层导致的流化不畅及生物质灰沉积易结焦的问题，提高了气化效率和运行的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于清洁能源发电领域，特别涉及一种高效流化床生物质气化炉。
背景技术
我国是一个农业大国，生物质资源相当丰富，其中每年农作物秸秆量有6亿多吨，林业剩余物资源1.25亿多吨，且生物质能几乎不含硫、含氮很少，是一种清洁可再生能源。农村大量秸杆被废弃和田间直接燃烧，既造成大量的生物质能的浪费，也给大气带来了严重的污染。
生物质气化后耦合火电机组发电或进入压缩机/燃气轮机做功是一种的高效的生物质能利用方式。流化床气化炉具有易大型化，气化效率高的特点，但生物质灰份密度小且软化温度低，在流化床气化炉运行时容易与床料分层及结焦，不适合作为床料使用，沉积多了影响气化温度提升和床料正常流化，需要及时排出。随着床料中的较小颗粒经磨损破碎细小到无法通过分离器分离下来送回气化室继续参与灰循环，被生物质气化气携带走后，致使剩下的床料平均粒径逐渐变大，床料流化和灰循环状况逐渐变差，降低了气化效率。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种高效流化床生物质气化炉。
本发明提供了一种高效流化床生物质气化炉，包括流化床气化室，在所述流化床气化室的侧壁上、运行状态下所述流化床气化室内沸腾状态的床料上沿位置±500mm的高度范围内设置有床上排渣口。
优选地，所述床上排渣口与床上排渣管相连。
优选地，所述流化床气化室的底部设有布风板；
所述高效流化床生物质气化炉还包括炉外辅助灰循环系统，所述炉外辅助灰循环系统包括床下排渣管、冷渣机、斗提机和床料给入装置；
所述床下排渣管设置在所述布风板的下方，用以收集并排出从所述布风板上方落下的灰渣；所述床下排渣管的另一端与所述冷渣机相连；
所述冷渣机为筒状结构，一端封闭，另一端设置有粗渣出口，并且在靠近所述粗渣出口的附近设置有向下开口的细渣出口；
所述细渣出口与所述斗提机的下端的入口相连；
所述床料给入装置包括位于上端的料斗和位于下端的螺旋给料机；所述斗提机的上端与所述料斗相通；所述螺旋给料机的进料口与所述料斗相通，所述螺旋给料机的出口与所述流化床气化室的侧壁上、位于所述布风板的上方的开口相通。
优选地，所述冷渣机从封闭端到所述粗渣出口向下倾斜设置，以利于渣料的排出。
优选地，所述冷渣机的筒壁上具有滚筒筛，所述滚筒筛用以将渣料筛分成粗渣和细渣。
优选地，所述布风板上设置有多个风帽，所述布风板的下部设置有均压风仓；所述均压风仓的入口处设置有点火燃烧器，送风机通过风道和点火燃烧器与所述均压风仓连接。
优选地，所述高效流化床生物质气化炉还包括进料装置，所述进料装置用于将生物质送入所述流化床气化室；
优选地，所述流化床气化室总体为竖直的筒体结构；
优选地，所述流化床气化室的横截面是圆形、长方形或五边形及以上的多边形形状；
优选地，所述流化床气化室的下部横截面的面积逐步缩小。
优选地，所述流化床气化室的侧壁上设置有进料口，所述进料装置与所述进料口相连，进而使得生物质燃料由所述进料口通过所述进料装置给入所述流化床气化室，并在所述流化床气化室内与空气剧烈反应，进而生成生物质气化气。
优选地，所述流化床气化室的上部侧壁上还设置有出口，所述出口与循环分离器的入口相连；
所述循环分离器的下部设置有落料管，返料装置通过所述落料管与所述循环分离器相连，用以将分离下来的物料回送到所述流化床气化室。
优选地，还设置有与所述落料管相连的落灰管，所述落灰管的另一端与水冷落灰斗相连，从而将部分飞灰收集到所述水冷落灰斗内，以用于选择性排灰，控制所述流化床气化室内的灰分。
本发明提供的高效流化床生物质气化炉可以很好地解决常规流化床气化炉因床料分层导致的流化不畅及生物质灰沉积易结焦的问题，提高了气化效率和运行的稳定性。
本发明的其他特征和优点将在如下的具体实施方式部分详细描述。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的优选实施例提供的高效流化床生物质气化炉的结构示意图。
图中的附图标记说明如下：
1-进料装置、2-流化床气化室、3-床上排渣管、4-风帽、5-布风板、6-均压风仓、7-床下排渣管、8-冷渣机、9-点火燃烧器、10-循环分离器、11-斗提机、12-床料给入装置、13-返料装置、14-水冷落灰斗、81-粗渣出口、82-细渣出口、121-料斗、122-螺旋给料机。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于电和通信领域而言，可以是有线连接，也可以是无线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明的一个优选实施例提供了一种高效流化床生物质气化炉，所述高效流化床生物质气化炉包括流化床气化室2，在流化床气化室2的侧壁上、运行状态下流化床气化室2内沸腾状态的床料上沿位置±500mm的高度范围内设置有床上排渣口。
具体地，本发明的优选实施例提供的高效流化床生物质气化炉的结构详述如下。
本发明在流化床气化室2的侧壁上、运行状态下流化床气化室2内沸腾状态的床料上沿位置±500mm的高度范围内设置有床上排渣口，该床上排渣口与床上排渣管3相连。
本发明通过在流化床气化室2的侧壁上、运行状态下流化床气化室2内沸腾状态的床料上沿位置±500mm的高度范围内设置床上排渣口，并将该床上排渣口与床上排渣管3相连，从而可以将只有底部排渣的常规流化床气化炉难以排出的、浮在床料上方的生物质灰分顺利排出，解决了常规流化床气化炉因床料分层导致的流化不畅及生物质灰沉积易结焦的问题，提高了气化效率和运行的稳定性。
流化床气化室2的底部设有布风板5。布风板5的下部设置有均压风仓6，也即布风板5将流化床气化室2与均压风仓6隔开。布风板5上设置有多个风帽4。均压风仓6内的空气作为气化剂(用来气化生物质的气体)由风帽4进入流化床气化室2，使得床料处于流化状态。
均压风仓6的入口处设置有点火燃烧器9。点火燃烧器9用于为生物质气化炉启动提供热源，送风机(未图示)通过风道和点火燃烧器9与均压风仓6连接。
本发明的优选实施例提供的高效流化床生物质气化炉还包括炉外辅助灰循环系统，该炉外辅助灰循环系统包括床下排渣管7、冷渣机8、斗提机11和床料给入装置12。
床下排渣管7设置在布风板5的下方，用以收集并排出从布风板5上方落下的灰渣。床下排渣管7的另一端与冷渣机8相连。
冷渣机8为筒状结构，一端封闭，另一端设置有粗渣出口81，并且在靠近粗渣出口81的附近设置有向下开口的细渣出口82。优选地，冷渣机8从封闭端到粗渣出口81向下倾斜设置，以利于渣料的排出。冷渣机8的筒壁上具有滚筒筛，可以将渣料筛分成粗渣和细渣。其中，粗渣为粒径大于3mm的渣料，细渣为粒径在3mm以下的渣料。
细渣出口82与斗提机11的下端的入口相连，斗提机11的上端与床料给入装置12的料斗121相通。
床料给入装置12包括位于上端的料斗121和位于下端的螺旋给料机122。螺旋给料机122的进料口与料斗121相通，螺旋给料机122的出口与流化床气化室2的侧壁上、位于布风板5的上方的开口相通。
实际应用中，从布风板5上方落下的灰渣首先进入床下排渣管7，然后进入冷渣机8，并在冷渣机8侧壁上的滚筒筛的作用下筛分成粗渣和细渣，其中粗渣从粗渣出口81排出另行处理，细渣从细渣出口82排出后进入斗提机11，经过斗提机11的提升后进入床料给入装置12的料斗121，进一步通过床料给入装置12的螺旋给料机122进入流化床气化室2内，继续参与生物质的气化过程。细渣的筛选粒径可以通过滚筒筛的孔径大小进行调整，优选选择3mm以下的粒径进行回收利用。此外，同时根据需要，将外来补充的床料(软化温度较高的煤渣及砂粒等惰性物料)通过斗提机11和床料给入装置12送入流化床气化室2内。
进料装置1用于将生物质送入流化床气化室2。进料装置1可以为本领域任何可以使用的进料设备，只要能将生物质送入流化床气化室2内，使得生物质顺利完成气化即可。
流化床气化室2总体为竖直的筒体结构。流化床气化室2的横截面可以是圆形、长方形(包括正方形)或五边形及以上的多边形形状。流化床气化室2的下部横截面的面积逐步缩小，这样可以获得较高的流化风速。
流化床气化室2的侧壁上设置有进料口，进料装置1与该进料口相连，进而使得生物质燃料可以由该进料口通过进料装置1给入流化床气化室2，并在流化床气化室2内与空气剧烈反应，进而生成生物质气化气。
流化床气化室2的上部侧壁上还设置有出口，该出口与循环分离器10的入口相连。循环分离器10的下部设置有落料管，返料装置13通过落料管与循环分离器10相连，用以将分离下来的物料回送到流化床气化室2。
实际应用中，携带飞灰和未燃尽生物质颗粒的生物质气化气从流化床气化室2的上部侧壁上的出口排出，并进入循环分离器10，循环分离器10可以将生物质气化气中大部分的飞灰和生物质颗粒分离下来，并将含有少量飞灰的生物质气化气送入下一步操作流程，分离出来的飞灰和生物质颗粒通过落料管进入返料装置13，进而通过返料装置13回送到流化床气化室2内继续参与生物质的气化过程。
进一步地，为了更好地控制流化床气化室2内的灰分，可以设置与落料管相连的落灰管，落灰管的另一端与水冷落灰斗14相连，从而可以将部分飞灰收集到水冷落灰斗14内，以用于选择性排灰，控制流化床气化室2内的灰分。
本发明通过设置由床下排渣管7，带滚筒筛的冷渣机8，以及斗提机11和床料给入装置12组成的炉外辅助灰循环系统，可以很好地改善由于生物质灰分少而轻且软化温度低，难以作为炉内床料的补充，而且细小床料不断飞走，床料的平均颗粒度趋于变大，风阻增加，流化床难以建立物料循环的问题，有利于提高气化炉的气化效率。
本发明设置的床上排渣口和炉外辅助灰循环系统可以应用在流化床生物质气化炉或循环流化床生物质气化炉上，均有利于流化床生物质气化炉或循环流化床生物质气化炉的稳定运行和提高气化效率。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (11)
1.一种高效流化床生物质气化炉，包括流化床气化室，在所述流化床气化室的侧壁上、运行状态下所述流化床气化室内沸腾状态的床料上沿位置±500mm的高度范围内设置有床上排渣口。
2.根据权利要求1所述的高效流化床生物质气化炉，其特征在于：
所述床上排渣口与床上排渣管相连。
3.一种高效流化床生物质气化炉，包括流化床气化室，所述流化床气化室的底部设有布风板，特征在于：
所述高效流化床生物质气化炉还包括炉外辅助灰循环系统，所述炉外辅助灰循环系统包括床下排渣管、冷渣机、斗提机和床料给入装置；
所述床下排渣管设置在所述布风板的下方，用以收集并排出从所述布风板上方落下的灰渣；所述床下排渣管的另一端与所述冷渣机相连；
所述冷渣机为筒状结构，一端封闭，另一端设置有粗渣出口，并且在靠近所述粗渣出口的附近设置有向下开口的细渣出口；
所述细渣出口与所述斗提机的下端的入口相连；
所述床料给入装置包括位于上端的料斗和位于下端的螺旋给料机；所述斗提机的上端与所述料斗相通；所述螺旋给料机的进料口与所述料斗相通，所述螺旋给料机的出口与所述流化床气化室的侧壁上、位于所述布风板的上方的开口相通。
4.根据权利要求3所述的高效流化床生物质气化炉，其特征在于：
所述冷渣机从封闭端到所述粗渣出口向下倾斜设置，以利于渣料的排出。
5.根据权利要求3所述的高效流化床生物质气化炉，其特征在于：
所述冷渣机的筒壁上具有滚筒筛，所述滚筒筛用以将渣料筛分成粗渣和细渣。
6.根据权利要求3所述的高效流化床生物质气化炉，其特征在于：
所述布风板上设置有多个风帽，所述布风板的下部设置有均压风仓；所述均压风仓的入口处设置有点火燃烧器，送风机通过风道和点火燃烧器与所述均压风仓连接。
7.根据权利要求3所述的高效流化床生物质气化炉，其特征在于：
所述高效流化床生物质气化炉还包括进料装置，所述进料装置用于将生物质送入所述流化床气化室；
优选地，所述流化床气化室总体为竖直的筒体结构；
优选地，所述流化床气化室的横截面是圆形、长方形或五边形及以上的多边形形状；
优选地，所述流化床气化室的下部横截面的面积逐步缩小。
8.根据权利要求7所述的高效流化床生物质气化炉，其特征在于：
所述流化床气化室的侧壁上设置有进料口，所述进料装置与所述进料口相连，进而使得生物质燃料由所述进料口通过所述进料装置给入所述流化床气化室，并在所述流化床气化室内与空气剧烈反应，进而生成生物质气化气。
9.根据权利要求1或3所述的高效流化床生物质气化炉，其特征在于：
所述流化床气化室的上部侧壁上还设置有出口，所述出口与循环分离器的入口相连；
所述循环分离器的下部设置有落料管，返料装置通过所述落料管与所述循环分离器相连，用以将分离下来的物料回送到所述流化床气化室。
10.根据权利要求9所述的高效流化床生物质气化炉，其特征在于：
还设置有与所述落料管相连的落灰管，所述落灰管的另一端与水冷落灰斗相连，从而将部分飞灰收集到所述水冷落灰斗内，以用于选择性排灰，控制所述流化床气化室内的灰分。
11.根据权利要求3所述的高效流化床生物质气化炉，其特征在于：
所述流化床还包括床上排渣口，所述床上排渣口设置于所述流化床气化室的侧壁上、运行状态下所述流化床气化室内沸腾状态的床料上沿位置±500mm的高度范围内。
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