CN110229700A - 多元混合生物质气化正压给料系统 - Google Patents

多元混合生物质气化正压给料系统 Download PDF

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胡晓炜
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Abstract

本发明涉及一种多元混合生物质气化正压给料系统,包括由上往下依次连接的主皮带机、炉前料仓、中心取料机、仓底计量螺旋输送机、密封旋转给料机以及加压水冷双螺旋输送机;中心取料机位于炉前料仓底部,中心取料机中心转盘、旋转弹簧拨片和驱动电机;所述旋转弹簧拨片固定在中心转盘上,电机驱动中心转盘继而带动旋转弹簧拨片周转,实现柔性推动生物质料;所述密封旋转给料机包括电动机和旋转阀,所述旋转阀阀体上设有切刀。本发明多元混合生物质气化正压给料系统可以克服气化炉正压,同时可适用于掺混50%以下比例的秸秆类原料,密封性好,可靠性高,对于推动生物质正压气化耦合燃煤锅炉发电产业具有重要意义。本发明原料适应性强,系统可靠性高。

Description

多元混合生物质气化正压给料系统
技术领域
本发明涉及电力及化工领域,更具体地说,涉及一种多元混合生物质气化正压给料系统。
背景技术
生物质气化是指固体生物质在一定的热力学条件下,通常有气化剂(水蒸汽、氧气和空气等)参与,反应得到一氧化碳、氢气等小分子可燃气体的过程。所用气化剂不同(如氧气、空气、水蒸汽、水煤气、煤气等),气化得到的气体燃料组成成份也有所差异,产生的气体主要包含CO、H2、CO2、N2、CH4以及CmHn等碳氢化合物。气化过程与常见的燃烧过程不同,燃烧过程中供给充足的氧气,使原料充分燃烧,目的是直接获取热量,而气化过程中只供给少量的氧气作为气化剂,目的是为了获得小分子可燃气体。
目前,现有生物质技术主要采用固定床,其规模小,燃气转化率低,焦油含量高;而采用流化床的气化技术效率较高,但目前仅适宜于采用单一原料稻壳,且为负压技术,负压气化效率低,产生的合成气需采用热合成气增压风机送至锅炉燃烧。而稻壳是良好的饲料,在大部分地区供不应求,作为生物质气化原料时常常存在原料供应不足的问题。负避免合成气中焦油冷凝,堵塞管道,其输送温度不能低于400℃,采用400℃的热合成气增压风机不仅成本较高,其安全性也较低。采用正压气化技术效率高,可直接利用气化炉内压将合成气送至锅炉,省去了热合成气增压风机设备。正压气化的主要难点在于生物质给料系统需要克服炉内正压,同时防止气化炉内合成气外漏,特别是秸秆类原料,不易破碎的较细且极易缠绕。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,提供一种多元混合生物质气化正压给料系统,可适用于稻壳、秸秆、枝丫柴、污泥等多种生物质原料,同时维持气化炉内正压,合成气输送不需要采用引风机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造多元混合生物质气化正压给料系统,包括由上往下依次连接的主皮带机、炉前料仓、中心取料机、仓底计量螺旋输送机、两级密封旋转给料机以及加压水冷双螺旋输送机;
所述中心取料机位于炉前料仓底部,中心取料机中心转盘、旋转弹簧拨片和驱动电机;所述旋转弹簧拨片固定在中心转盘上,电机驱动中心转盘继而带动旋转弹簧拨片周转,实现柔性推动生物质料;所述密封旋转给料机包括电动机和旋转阀,所述旋转阀阀体上设有切刀。
上述方案中,所述炉前料仓为圆筒仓,圆筒仓壁面设有下楔形挡板。
上述方案中,所述密封旋转给料机阀体端面设有压缩空气密封。
上述方案中,所述旋转阀轴承端面上设有气孔。
上述方案中,所述旋转叶片相邻夹角处采用弧面过度。
上述方案中,所述仓底计量螺旋输送机为无轴输送螺旋,通过称重计量给料量,并接收气化炉内温度信号及合成气的流量信号,以控制给料量;当气化炉超温时,计量螺旋输送机减少甚至停止给料,同时将信号传输至主皮带机,主皮带机动作,减少或停止给料;当气化炉温度过低时,计量螺旋给料量增加,同时将信号传输至主皮带机,主皮带机动作,相应调整给料量。
上述方案中,所述加压双螺旋输送机为变频水冷无轴双螺旋输送机。
实施本发明的多元混合生物质气化正压给料系统,具有以下有益效果:
1、本发明为正压给料系统,维持生物质正压气化,气化效率高,生物质气化产生的合成气输送不需要采用高温引风机,系统可靠性高;
2、本发明采用中心取料机实现筒仓出料,生物质在旋转弹簧拨片柔性驱动下不易堵塞和卡死,而筒仓壁面设置下楔形挡板,可进一步减轻物料对中心取料机的载荷,防止中心取料机过载;
3、仓底计量螺旋输送机为无轴输送螺旋输送机,不易堵塞,同时带有计量功能,可接收来自气化炉的温度和流量信号,控制给料量,易于实现气化炉负荷调节;密封旋转给料机可以维持正压给料,阀体上设置切刀,与旋转叶片配合可将尺寸过大的物料切断,防止堵塞阀体,同时,密封旋转给料机端面采用压缩空气密封,可防止危险气体泄露;
4、加压水冷双螺旋输送机与气化炉直接连接,设水冷壁以克服气化炉高温,双螺旋可靠性高,将生物质料顺利送入气化炉;整套系统可实现多元生物质正压给料,维持气化炉内正压,可靠性高,实用性强。
5、本发明多元混合生物质气化正压给料系统可以克服气化炉正压,同时可适用于掺混50%以下比例的秸秆类原料,密封性好,可靠性高,对于推动生物质正压气化耦合燃煤锅炉发电产业具有重要意义。本发明原料适应性强,系统可靠性高。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明多元混合生物质气化正压给料系统的结构示意图;
图2是前料仓的结构示意图;
图3是图2的俯视图;
图4是密封旋转给料机的结构示意图;
图5是图4的剖视图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1-5所示,本发明多元混合生物质气化正压给料系统,包括依次由上往下连接的主皮带机1、炉前料仓2、中心取料机3、仓底计量螺旋输送机4、第一级密封旋转给料机5、第二级密封旋转给料机6和加压水冷双螺旋输送机7。
主皮带机1为生物质皮带输送机,主要负责向炉前料仓2给料。炉前料仓2为圆筒仓,仓底部设置中心取料机3。圆筒仓可容纳气化炉24h生物质耗量,圆筒仓的壁面设置下楔形挡板2a。中心取料机3位于圆筒仓底部,由旋转弹簧拨片3a、中心转盘3b和驱动电机3c组成,旋转弹簧拨片3a固定于中心转盘3b上,电机3c驱动中心转盘3b继而带动旋转弹簧拨片3a周转,圆筒仓内生物质在旋转弹簧拨片3a的柔性驱动下,实现仓底连续出料。
圆筒仓壁面设有下楔形挡板2a,下楔形挡板2a对其上方的生物质原料起到一定的支撑作用,防止生物质原料对中心取料机3造成过大载荷,导致电机3c卡死,同时下楔形挡板2a的设置不会导致燃料架桥。
仓底计量螺旋输送机4为无轴输送螺旋,通过称重计量给料量,并接收气化炉内温度信号及合成气的流量信号,以控制给料量;当气化炉超温时,计量螺旋输送机4减少甚至停止给料,同时将信号传输至主皮带机1,主皮带机1动作,减少或停止给料;当气化炉温度过低时,计量螺旋给料量增加,同时将信号传输至主皮带机1,主皮带机1动作,相应调整给料量。
第一级密封旋转给料机5和第二级密封旋转给料机6由电动机和旋转阀组成,电动机带动旋转叶片5a旋转实现连续给料,旋转阀体上固定切刀5b,当物料过长,卡在旋转叶片5a和阀体之间时,可被切刀5b切断,刀片长时间磨损后可以更换。旋转阀轴承端面上设有密封气进气口5c,用于充入压缩空气密封,防止可燃气体泄漏。旋转叶片5b相邻夹角处采用弧面过度,防止物料堵塞堆积在夹角处。
加压水冷双螺旋输送机7为变频水冷无轴双螺旋输送机,保证气化炉内正压条件下将物料送入炉内,由于加压水冷双螺旋输送机7与气化炉直接连接,因此设置水冷壁可降低设备温度,提升设备的使用寿命和可靠性,同时防止因回火导致物料燃烧、爆炸。
本发明多元混合生物质气化正压给料系统的工作过程包括以下步骤:
生物质原料为秸秆、枝丫柴、稻壳混合原料,其中秸秆的质量掺混比不大于50%。
(1)生物质原料经破碎机破碎至5-50mm粒径,由主皮带机1输送至炉前料仓2内,炉前料仓2可暂存24h的生物质消耗量;位于炉前料仓2底部的中心取料机3由电机3c驱动中心转盘3b继而带动旋转弹簧拨片3a周转拨动物料,使物料由炉前料仓2仓底出料口掉入仓底计量螺旋输送机4内;炉前料仓2的壁面上设有下楔形挡板2a,对其上方的生物质燃料起到一定的支撑作用,防止生物质燃料对下方中心取料机3形成过大压力,造成电机负载过大,卡死堵料,同时由于下楔形的设置,不会造成仓内燃料架桥。
(2)位于炉前料仓2正下方的仓底计量螺旋输送机4接收来料,通过称重计量给料量,并接收来自气化炉内的温度及合成气流量信号,当气化炉内超温,合成气流量过大时,降低转速已减少给料量;当气化炉内温度过低,合成气流量减少时,提高转速已增加给料量。仓底计量螺旋输送机4的转速信号同样传输至主皮带机1,同步控制给料量。
(3)仓底计量螺旋输送机4将生物质燃料给入下方的第一级密封旋转给料机5和第二级密封旋转给料机6,由电机驱动的旋转叶片5a旋转,相邻两个旋转叶片构成一个微型燃料仓,物料落入仓内,电机驱动旋转叶片转动继而带动生物质落入下方给料口,由两级密封旋转给料机维持20~50kpa的给料压力;第一级密封旋转给料机5和第二级密封旋转给料机6的端面以及两级给料阀的中间立管充入压缩空气密封,以防止合成气泄露和回火;由于秸秆不易破碎,且极易缠绕,进入第一级密封旋转给料机5和第二级密封旋转给料机6的生物质原料还存在许多尺寸过大的情况,物料进入第一级密封旋转给料机后,尺寸过大的原料经过切刀5b时被切断落入相邻两个旋转叶片构成的微型燃料仓间,相邻两旋转叶片夹角处采用弧面过度,防止燃料堆积在夹角。
(4)生物质经第二级密封旋转给料机6后给入下方的加压水冷双螺旋输送机7,双螺旋的设置防止物料缠绕堵塞,加压水冷双螺旋输送机7与气化炉连接,因此设置水冷壁,通过循环冷却水为其降温,一方面可以提升加压水冷双螺旋输送机7的使用寿命和安全性,一方面防止气化炉回火,发生爆炸。
(5)生物质原料经加压水冷双螺旋输送机7给入气化炉,经过一系列的干燥、氧化、还原等一系列反应最终产出小分子可燃气体,行业上称之为合成气;产生的合成气具有一定20-50kPa的压力,如送至燃煤锅炉耦合燃烧,可克服管道和燃烧器压力,不需要采用合成气引风机。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种多元混合生物质气化正压给料系统,其特征在于,包括由上往下依次连接的主皮带机、炉前料仓、中心取料机、仓底计量螺旋输送机、密封旋转给料机以及加压水冷双螺旋输送机;
所述中心取料机位于炉前料仓底部,中心取料机中心转盘、旋转弹簧拨片和驱动电机;所述旋转弹簧拨片固定在中心转盘上,电机驱动中心转盘继而带动旋转弹簧拨片周转,实现柔性推动生物质料;所述密封旋转给料机包括电动机和旋转阀,所述旋转阀阀体上设有切刀。
2.根据权利要求1所述多元混合生物质气化正压给料系统,其特征在于,所述炉前料仓为圆筒仓,圆筒仓壁面设有下楔形挡板。
3.根据权利要求1所述多元混合生物质气化正压给料系统,其特征在于,所述密封旋转给料机阀体端面设有密封气进气口。
4.根据权利要求1所述多元混合生物质气化正压给料系统,其特征在于,所述旋转叶片相邻夹角处采用弧面过度。
5.根据权利要求1所述多元混合生物质气化正压给料系统,其特征在于,所述仓底计量螺旋输送机为无轴输送螺旋,通过称重计量给料量,并接收气化炉内温度信号及合成气的流量信号,以控制给料量;当气化炉超温时,计量螺旋输送机减少甚至停止给料,同时将信号传输至主皮带机,主皮带机动作,减少或停止给料;当气化炉温度过低时,计量螺旋给料量增加,同时将信号传输至主皮带机,主皮带机动作,相应调整给料量。
6.根据权利要求1所述多元混合生物质气化正压给料系统,其特征在于,所述加压双螺旋输送机为变频水冷无轴双螺旋输送机。
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