CN109370650A - 一种低尘排放和更稳定燃气成分的整捆式生物质气化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低尘排放和更稳定燃气成分的整捆式生物质气化装置。目的是利用低成本秸秆作为燃料，仅仅使用拖拉机和上料叉杆实现高性能的上料表现，同时得益于降尘过滤系统使得该气化装置可以在很多地方应用。气化装置通过多单元结构获得大容量气化空间(3)，在气化空间(3)的中部高度通过楔形装置(4)下部的中空空间(5)经烟气吸入通道(6)水平释放烟气(9)，气化空间(3)的底部延伸至含有烟气吸入通道(6)的耐火装置(8)。楔形装置(4)、耐火装置(8)包含同时具备支撑作用的冷却水管(13、14、15、16)。

Description

一种低尘排放和更稳定燃气成分的整捆式生物质气化装置

技术领域

本发明涉及一种低成本，利用拖拉机和装料叉竿上料，利用圆和方形捆的整捆式气化装置。其特征是大容量燃料捆填充，低灰尘排放和更稳定的燃气成分。

背景技术

从WO 2005/040680 A1已知利用拖拉机和装料叉杆从顶部装料的整捆式生物质气化装置，在这里燃料依靠重力从在气化装置中落下，但直接落入中间的燃烧和烟气释放通道，其结果是很多灰尘被吸入燃烧室从而提高了系统的灰尘排放。

因为秸秆捆的热分解是按照干燥、高温分解和气化等分步进行的，所以燃气的化学成分是变化的，特别是在一个时间点只有1-2秸秆捆燃烧的时候。

已知的秸秆捆置于中心点的设计是不适合大容量燃料投入量而又能实现燃料延时气化的。

发明内容

本发明的目的是设计一种低成本、大容量燃料的整捆式秸秆气化装置，同时因为燃烧气体中低灰尘含量，使得很多应用场景下不需要除尘装置，其特征是通过成分更加一致的燃烧气体使(气化系统)更适合于吸纳更大容量的燃料，这样可以保证在低密度气化时携带更少的灰尘和减少结焦的可能。

根据本发明，气化空间内的秸秆捆运动时可以通过布置于中间两侧的烟气收集通道同时收集烟气，若干个秸秆捆在气化室内由上到下依次排列，大容量燃料在同一个时间点同时参与到到热分解过程中，从而实现本发明的目的。

烟气的释放开始于气化空间内布置在秸秆捆下行通道中间位置的上部。

烟气在秸秆捆和灰分下行时几乎呈水平位置被吸取到两侧的空间内，中空空间是由一个楔形装置形成，这个楔形装置把秸秆捆沿两测推向下行位置。

当上部干燥的秸秆捆开始高温分解时，仅有少量灰尘释放，大量灰尘是在开始气化的时候才出现，一般是出现在气化空间的底部，然后几乎是呈水平方向离开。

从气化空间底部释放的灰尘颗粒必须沿重力反方向跟随从底部上升的烟气进入吸气通道中。

通常气化空间各点位气体流动速度比较低时，生物质灰烬中的尘颗粒是很少被翻动的。保持相同气化强度时，大体量生物质会比小体量产生更大比例的烟气。保持每单位时间产出等量烟气，大体量生物质气化所需要时间也会等比例延长。

所以大体量秸秆在气化空间以低、中速气化有利于烟气携带更少的尘，同时较低气化温度也可以最大限度避免结焦。

由多个气化单元组成的气化室以每千瓦热出力最少0.7公斤秸秆这样一个比例进行大容量秸秆燃料的气化。

根据本发明，整捆式气化更倾向于在同一高度同时并排喂入最少两个秸秆捆，楔形结构把两个秸秆捆推向两边下落，分离后两个捆之间没有燃料，这样烟气离开秸秆捆运动路线后，沿水平方向流动通过吸入通道进入旋风燃烧室。

所以即便在气化系统顶部只有一个秸秆捆，横向烟气释放的情况同样也会发生，即烟气从一侧流向烟气吸入通道。

气化空间的固定更多是由耐火陶块构筑或者由低成本陶瓷材料灌注，所需强度则由钢制冷却水管或者由陶瓷构筑通道承担。

冷却水管几乎呈水平的平行排放，彼此以垂直管连接从而提高强度和使水依靠重力流动。

这些水平布置的水管或者两个气化单元的通道在彼此的侧面用螺栓固定后，可以采用机械或者焊接的方式连接到一起。

释放灰烬的最多的气化过程是在气化系统的低位区，这些灰烬汇集后在底部由机械或者人工移出。

本发明的气化系统也含有设于上部或侧面的的耐火吹风系统，该系统在气化空间吸入燃烧气体后在短通道吹向秸秆捆，由此延伸至热风通道不仅把位于上部的秸秆捆内部点火燃烧，同时也将可燃热气直接带入气化空间的低位区，借助压力与给风交替进行。

附图说明

图1是本发明企划系统正面剖面图。

图2是本发明企划系统侧面剖面图。

图3是本发明企划系统正面左半部分剖面图。。

图中：1-秸秆捆，2-填料门，3-气化空间，4-楔形装置，5-中空空间，6-燃气吸入通道，7-旋风燃烧室，8-耐火装置，9-烟气，10-压缩空气导管，11-冷却罩，12-隔热陶瓷层，13-水平冷却水管，14-水平冷却水管，15-垂直冷却水管，16-垂直冷却水管，17-气化单元1，18-气化单元2，19-燃烧给风通道，20-燃烧给风通道，21-出渣槽，22-废气排出通道，23-开口翼板，24-出灰螺杆。

具体实施方式

图1是本发明企划系统剖面图。秸秆捆(1)，这里用短线表示的是圆捆，经由填料门(2)用上料叉杆送入气化空间(3)，在这里秸秆捆(1)首先经过位于中间的楔形装置(4)后分别进入两侧的燃烧和下行通道。在楔形装置(4)下面产生一个中空空间(5)，烟气第一时间几乎呈水平方向被吸入，流入几乎呈垂直方向的烟气吸入通道(6)后下行进入旋风燃烧室(7)。

烟气吸入通道(6)位于具有耐火功能的耐火装置(8)内，耐火装置(8)通过吸收秸秆捆(1)向下方向的动能减缓其移动速度，同时还因为其大比例的耐火砖或者耐火陶瓷使其具有储热功能，低温时放热、高温时吸热。

已经开始部分燃烧或者分解的秸秆捆(1)经过耐火装置(8)进入气化空间(3)的低位区。

在气化空间(3)的上部秸秆捆(1)开始干燥、生物质开始气化，但这个时候因为纤维素的碳链成三维结构锁定了灰分，所以灰烬释放量非常少。只有碳链破坏后灰烬才会大量释放，而这时候秸秆捆已经位于中空空间(5)以下高度，灰烬由于受重力影响已经不会再升空。

气化空间(3)填入大容量秸秆后由于受火力影响，使得气化过程仅以中速或低速进行，即便是在截面积很大的中空空间(5)两侧烟气(9)注入烟气吸入通道(6)时也不会有涡流现象产生。

为把秸秆余烬烧透，可以通过图3底部的压缩空气导管(10)引入压缩空气，但这个空气量仅为燃烧所需全部空气量的20％以下，主要空气量是来自位于气化室上部的耐火吹风口并随热风一起送入。这里有来自气化空间(3)上部吹向秸秆捆(1)的热风，同样还有来自低位区压缩空气导管(10)的压缩空气共同完成秸秆余烬和碳颗粒的燃烧。

图1所示整捆式秸秆气化室配有水冷却罩(11)钢板结构，图中黑色所示是水冷套内侧的隔热陶瓷层(12)。

气化室外部钢板成微圆形有助于提高陶瓷涂层的强度和寿命，气化室前部和后部也有水导引，但采用平面形状。

气化空间(3)内的陶瓷装置(4、8)所需承压能力通过几乎成水平的冷却水管(13、14)获得，而几乎成垂直的冷却水管(15、16)支持较重水量的分配并提供结构性支撑。

图2中这些水管的位置可以进一步说明，在这个示例中，秸秆汽化室由两个沿中线组合、由螺栓连接的气化单元(17、18)组成。为避免产生张力，而几乎水平布置的冷却水管(13、14)会略短几毫米，这样在用螺栓连接气化单元时水管和壳体互相之间不会接触上，如果用焊点连接效果会更好一些，空隙用陶瓷材料填充。

燃烧一次风是从上部燃烧给风通道(19、20)吸入，必需的二次风经由可以拉出的、覆有陶瓷层的出渣槽(21)下部送入。

根据图1、图2的整捆式气化器是设计燃烧直径1.3米、1.2米长的圆捆，每排3捆、每次填充6捆，气化空间最多可以容纳22捆。每捆重量约190公斤，气化空间内可容纳4吨以上的燃料。如果系统热出力3.3MW，每1KW的热出力则对应1Kg以上的燃料。这样燃料的气化强度变化不大，始终可以保持低温、几乎没有结焦和携带很少的灰烬。

废气排出通道(22)布置在气化器上部的外边，经由填料门(2)溢出的烟气被吸入后燃烧器，开口翼板(23)是由填料门(2)操控。

秸秆气化装置可以建造成不同大小规格，也可以如图3简单建造为从上到下的单侧秸秆捆(1)叠放，烟气在通道中线附近位置侧向释放，烟气在气化空间内从上到下流动。

在秸秆捆燃烧过程不佳时，燃烧和气化过程可以通过已经广为熟知的耐火吹风器将热风从气化空间(3)吹向秸秆捆从而得到加速和推动。

在本发明中，来自吹风器的热风可以通过覆有隔热陶瓷层(12)的通道到达压缩空气导管(10)的位点，该位点的压缩空气导管(10)可以导入来自外部的的压缩空气完成配风。

当气化空间(3)里燃烧所需空气仅仅来自外部的时候，气化空间(3)里的压力是可以自我调节的，即导入的压缩空气量可以根据气化空间(3)内的压力来进行调节。

本发明气化器的特征是可以获得高燃烧力、低灰分和稳定化学成分的烟气、好的性能表现、大比例使用低品质秸秆捆等，通过使用陶瓷材料等可以自动上料系统、燃烧室和其它功能部件等的造价更加合理。

本发明特别适用于那些对使用拖拉机上料敏感度低的应用场景，例如像操作人员始终可以在现场的粮食干燥系统，或者需要连续进行燃料供应的大型供热系统等。

以上原理同样可以用于满足一个或数个房子供暖、人工上料的小型秸秆捆燃烧系统的建造，也可以应用在自动上料的燃烧系统上。

Claims (10)

1.一种低尘排放和更稳定燃气成分的整捆式生物质气化装置，自动上料或者使用带上料装置的拖拉机上料，在气化装置内的燃料依靠重力引导和移动，燃料垂直或倾斜运动，耐火吹风装置将热风吹向秸秆捆，接下来是水平布置的燃烧室和引风机等共同完成能量供应；其特征在于，烟气(9)是秸秆捆(1)在气化空间(3)里垂直或者倾斜运动路径的中部几乎呈水平方向释放后进入中空空间(5)，在秸秆捆(1)的运动路径外，烟气(9)也会在气化空间(3)的顶部和底部流入。

2.根据权利要求1所述的一种低尘排放和更稳定燃气成分的整捆式生物质气化装置，其特征在于，最少两个并排倚靠的秸秆捆(1)同时运动，秸秆捆(1)下行过程中被气化空间里坚固的楔形装置(4)彼此分开。

3.根据权利要求1所述的一种低尘排放和更稳定燃气成分的整捆式生物质气化装置，其特征在于，烟气吸入通道(6)是布置在耐火装置(8)里，与耐火装置(8)外部相邻的是气化空间(3)的底部。

4.根据权利要求1所述的一种低尘排放和更稳定燃气成分的整捆式生物质气化装置，其特征在于，气化空间(3)有如此巨大的空间，使得最少每1kg秸秆就可以产出1kw热力的烟气(9)成为可能。

5.根据权利要求2、3所述的一种低尘排放和更稳定燃气成分的整捆式生物质气化装置，其特征在于，功能性楔形装置(4)和带有烟气吸入通道(6)的耐火装置(8)是由防火砖构筑或者覆有陶瓷层，内有钢结构和起支撑作用的冷却水管(13、14、15、16)。

6.根据权利要求5所述的一种低尘排放和更稳定燃气成分的整捆式生物质气化装置，其特征在于，在不同高度上几乎呈水平方向布置的冷却水管(13、14)被几乎呈垂直方向的冷却水管(15、16)相连。

7.根据权利要求5所述的一种低尘排放和更稳定燃气成分的整捆式生物质气化装置，其特征在于，当气化单元(17、18)之间用螺栓连接固定后，几乎呈水平方向的冷却水管(13、14)可以从外部利用机械方法或者焊接连接固定。

8.根据权利要求1所述的一种低尘排放和更稳定燃气成分的整捆式生物质气化装置，其特征在于，废气排出通道(22)布置在气化室上部外侧，其连接于一个后燃烧室的内部，它的开口翼板(23)是由填料门(2)操控。

9.根据权利要求1所述的一种低尘排放和更稳定燃气成分的整捆式生物质气化装置，其特征在于，经压缩空气导管(10)引入的压缩空气和来自气化空间(3)顶部、经由覆有隔热陶瓷层(12)的通道的热风由防火风机吸入可以交替到达气化空间(3)的底部。

10.根据权利要求1所述的一种低尘排放和更稳定燃气成分的整捆式生物质气化装置，其特征在于，整捆式气化装置内几乎呈水平方向的燃烧室的下部含有可以延长的出渣槽(21)。