CN111253982A - 一种生物质气化炉出灰系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质气化炉出灰系统，自上而下依次包括灰渣通道系统、落灰系统、集灰系统和灰渣输出系统，所述灰渣通道系统在炉体内部，落灰系统、集灰系统和灰渣输出系统在炉体底部；所述灰渣通道系统为碟形炉栅；所述落灰系统在灰渣通道系统下侧，并可以转动打开和封堵落灰通道使灰渣降落；所述集灰系统在落灰系统下方，灰渣输出系统与集灰系统连接。碟形炉栅出风均匀、落灰通道增加、落灰截面增加，落灰更均匀，固定炭燃烧层的塌落也更加均匀，栅体被不均匀塌落的灼热炭烧毁的机会降低、热灼减率降低、灰渣理化性能更稳定。可有效提高燃烧速度和RDF的气化速度，进而提高了生物质废弃物的单位消纳量。

Description

一种生物质气化炉出灰系统

技术领域

本发明涉及一种气化炉，具体涉及一种生物质气化炉出灰系统。

背景技术

生物质废弃物气化应用技术在我国已有近三十年的发展历史，一直没有商用有两个原因：热值低、性质杂。针对气化应用技术，就是可燃气热值低、热解气化性能差。

生物质废弃物包括城市生活垃圾、城市污泥、农林废弃物、医疗废弃物、工业有机废弃物等，其所含的当量是全人类所用能源的8倍以上。将上述废弃物经多级破碎-风选-磁选-筛选到1厘米以下的粒级，再添加生物热解除臭剂(该添加剂的核心技术是改善了生物质废弃物的热解性能)，充分搅拌压制成型为生物质衍生燃料RDF(Refuse Derived Fuel的简称)，该RDF具有粒级低、均质化程度高、密度高、不可燃无机物含量少、热值高、热值稳定、热解充分、气化彻底、燃烧稳定、无臭味、气化发电后二噁英类物质排放量超低等特点。

生物质废弃物衍生燃料(RDF)的稳定量产，无疑为生物质废弃物资源化利用带来了生机，成为气化应用领域新的增长点，生物质气化炉关联技术突飞猛进。

生物质气化炉出灰系统一直沿用煤气化炉出灰方案，一直未作较大改进的原因在于炉渣的稳定性，随着生物质废弃物衍生燃料(RDF)的稳定和量产，以及对炉栅系统的改进，灰渣的均质化程度越来越高，出灰系统也跟随改进。

生物质气化炉炉栅一直沿用煤气化炉炉栅即锥形炉栅方案，该方案栅体体积大、栅体高、落灰通道单一、出风口高低落差大；同样，出灰系统一直沿用煤气化炉出灰方案，即湿式出灰法，上述方案存在以下问题：

1.炉栅的落灰通道单一，只有炉栅与炉膛之间的一个圈，且落灰后的出灰口更小(出灰口大会导致炉体强度降低)，导致落灰存在局部快、局部慢的问题，落灰及不均匀。

2.锥形栅体因其高差大及落灰通道单一的特征，导致其出风不均匀，导致固定炭燃烧层燃烧不均匀、塌落不均匀，进而导致灰渣的均质化程度低，容易结块，堵塞出灰通道。

3.落灰不均匀又反过来导致固定炭燃烧层燃烧不均匀，热灼减率居高不下、灰渣理化性能不稳定和重金属含量超标。

4.湿式出灰的实际情况是，湿式出灰不均匀，湿灰掉落地上很难处理，湿灰干燥后的灰尘对人体影响更大。

5.湿式出灰难以被观察，无法从出灰情况判断炉膛燃烧情况。

生物质气化炉炉栅及出灰系统一直沿用煤气化炉方案的另一个原因在于燃料特性，生物质废弃物特别是城市生活垃圾成分复杂，大颗粒无机物含量高，有机物热解气化性能参差不齐，又没有进行精细加工，在炉膛内气化、燃烧不彻底，灰渣容易结块、堵塞，无法出灰，进而导致停炉人工出灰，损失十分巨大。

随着生物质废弃物衍生燃料(RDF)的稳定和量产，解决了细粒及均质化的问题；解决了热解气化、燃烧不彻底的问题，为生物质气化炉炉栅系统、出灰系统精细化设计提供了可能。

发明内容

本发明的目的在于克服背景技术中落灰截面积小、落灰通道单一导致的落灰拥挤，落灰存在局部快、局部慢的缺点；克服背景技术中热灼减率居高不下的缺点；克服背景技术中灰渣重金属含量超标的问题；克服背景技术中出灰难以被观察，无法从出灰情况判断炉膛燃烧情况的问题；克服背景技术中湿灰掉落地上很难被处理、湿灰干燥后的灰尘对人体影响大的缺点，以此提供一种新型的生物质气化炉出灰及炉栅系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种生物质气化炉出灰系统，自上而下依次包括灰渣通道系统、落灰系统、集灰系统和灰渣输出系统，所述灰渣通道系统在炉体内部，落灰系统、集灰系统和灰渣输出系统在炉体底部；所述灰渣通道系统为碟形炉栅；所述碟形炉栅包括进风管、主风管加强管、主风管和支风管以组成的栅体，以及盖栅体上的炉栅；所述栅体固定焊接在炉体内的炉膛底面上；所述进风管、主风管、支风管和主风管加强管之间的扇形间隙为落灰通道；所述落灰系统在灰渣通道系统下侧，并可以转动打开和封堵落灰通道使灰渣降落；所述集灰系统在落灰系统下方，灰渣输出系统与集灰系统连接。

所述进风管竖直穿过炉体底部进入炉体内，所述主风管为六根，围绕进风管上端均匀向外发射，所述支风管与主风管在同一个水平面上，环绕在主风管上并与主风管连通，所述主风管加强管为主风管与支风管交接后的延伸，主风管加强管延伸至炉体的炉膛内壁的炉体水夹套；栅体两侧设有风口，炉栅两侧设有出风口；所述支风管可以为一环、两环或多环；所述进气管上端与6根主风管及一环支风管组成一环扇形落灰通道，主风管与一环及二环支风管组成二环扇形落灰通道，最外环支风管与炉体的炉膛内壁及主风管加强管组成外环扇形落灰通道。

所述落灰系统包括双向电机驱动的可水平转动的灰刀转盘，灰刀转盘外侧设圆盘齿，由双向电机带动；双向电机的另外三个方位设从动定位齿，以定位圆盘齿；灰刀转盘下端设有转动轨道和支架；灰刀转盘转动打开和封堵落灰通道使灰渣降落；所述灰刀转盘上设有多组灰刀，多组灰刀组成灰刀盘；灰刀盘水平设置在灰刀转盘上，并用螺栓与灰刀转盘固定；灰刀对应进风管中段和相邻两根主风管和炉体水夹套外径组成的扇面；灰刀外缘由灰刀卡扣定位固定，所述灰刀上设有灰刀槽，灰刀槽的径向长度与灰渣通道的径向宽度相等，灰刀槽的宽度小于150mm，紧贴灰刀槽内侧设灰刀人孔；所述灰刀转盘的转动角度和灰刀片数分别与主风管夹角和根数相对应。

所述双向电机带动灰刀转盘水平转动60度，所述灰刀为6片，6片灰刀组成灰刀盘；灰刀转盘水平转动60度，灰渣从灰刀的灰刀槽降落完成一次落灰。

所述灰刀转盘下端的支架包括灰刀转盘内支架和灰刀转盘外支架；所述灰刀转盘内径下端是灰刀转盘内支架；灰刀转盘内支架是一个由两个半圆管组成的管，围绕中段进风管转动；两个半圆管与灰刀转盘内端焊接牢固，管的顶端高出灰刀转盘平面一个灰刀厚度以内，以定位灰刀；管的下端为内支架转动轨道；所述灰刀转盘外径下端是灰刀转盘外支架，灰刀转盘外支架顶端与灰刀转盘焊接牢固，灰刀转盘外支架下端为外支架转动轨道。

所述集灰系统包括灰刀转盘内支架下端的集灰盘，以及集灰盘与灰刀转盘外端之间的集灰板，所述集灰板自上而下向内倾斜形成倒椎体形状，集灰板上端嵌入防尘槽，嵌入后高度方向留两个灰刀片厚度间隙，防尘槽内设防尘垫，灰刀转盘与集灰盘保持进人高度；所述防尘槽下端设玻璃窗；所述集灰板上设集灰板人孔，所述集灰板人孔设高低向玻璃窗。

所述内支架转动轨道固定在集灰盘上；外支架转动轨道固定在炉底支座上，灰刀转盘系统延轨道作正、反60度水平转动，完成两次落灰；内、外圆环轨道设降落块，降落高度高于一个灰刀厚度以上，更换刀片和调节灰刀与炉底间隙时，取下降落块，转动灰刀转盘降落。

所述灰渣输出系统包括集灰盘及内部设置的螺旋刮刀，以及设在集灰盘侧面的刮刀检修口、灰渣输送口、出灰槽和布袋软接口，所述螺旋刮刀通过连杆与电机连接，连杆上设置防尘套；所述螺旋刮刀由两瓣合在一起组成，绕进风管转动；刮刀检修口可设玻璃窗。

所述集灰板上设自动控制装置控制电机。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1.如图5所示，与传统的煤气化炉炉栅相比，碟形炉栅的体积缩小5倍，高度降低了近1米，可提高炉膛有效容积约10％。可消纳更多的RDF衍生燃料。

2.炉栅出风均匀、落灰通道由单一通道变为6的倍数通道(本例为18通道)、本例落灰截面增加1m²，落灰更均匀，固定炭燃烧层的塌落也更加均匀，栅体被不均匀塌落的灼热炭烧毁的机会降低、热灼减率降低、灰渣理化性能更稳定。

3.燃烧充分、落灰通道增多、落灰截面增加等因素可有效提高燃烧速度和RDF的气化速度，进而提高了生物质废弃物的单位消纳量。

4.改湿式出灰为干式出灰，灰渣采用布袋软接口接入封闭式灰斗车，避免了湿灰干燥后的扬尘对人体带来的危害。

5.通过集灰板人孔上的玻璃窗，可直观的观察到灰渣量，以确定出灰时间，提高的出灰效率，出灰工作更人性化，还可实现智能办公。

6.通过玻璃窗可直观地观察到炉膛的出灰情况，进而判断炉膛的工作情况，这是以往是做不到的，这对施炉工艺的改进影响深远。在玻璃窗上安装视频设备，即可实现智能办公。

7.炉栅系统、出灰系统采用分体模块化设计，安装、维护更方便快捷。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明栅体俯面剖视图、碟形炉栅局部俯视图；

图3是本发明灰盘剖视图；

图4是本发明灰刀转盘径向放大结构示意图；

图5是传统煤气化炉炉栅及出灰结构示意图。

图中：1.电机、2.连杆、3.螺旋刮刀、4.集灰板、5.防尘槽、6.灰刀卡扣、7.灰刀转盘、8.、灰刀人孔、9.灰刀内支架、10.炉底支架、11.灰刀外支架、12.出灰槽、13.集灰盘、14.集灰板人孔、15.玻璃窗、16.进风管、17.主风管加强管、18.主风管、19.支风管、25.炉体、26.炉体水夹套、27.灰刀槽、28.灰刀、29.炉栅、32.双向电机、33.定位齿、34.检修口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1到图4所示的一种生物质气化炉出灰系统，自上而下依次包括灰渣通道系统、落灰系统、集灰系统和灰渣输出系统，所述灰渣通道系统在炉体25内部，落灰系统、集灰系统和灰渣输出系统在炉体25底部；

所述灰渣通道系统为碟形炉栅；所述碟形炉栅包括进风管16、主风管加强管17、主风管18和支风管19以组成的栅体，以及盖在栅体上的炉栅29；所述栅体固定焊接在炉体25内的炉膛底面上；所述进风管16、主风管18、支风管19和主风管加强管17之间的间隙为落灰通道；所述进风管16竖直穿过炉体25底部进入炉体25内，所述主风管18为六根，围绕进风管16上端均匀向外发射，所述支风管19与主风管18在同一个水平面上，环绕在主风管18上并与主风管18连通，所述主风管加强管17为主风管18与支风管19交接后的延伸，主风管加强管17延伸至炉体25的炉膛内壁上；栅体两侧设有风口，炉栅29两侧设有出风口；所述支风管19可以为一环、两环或多环；所述进气管16上端与6根主风管18及一环支风管19组成一环扇形落灰通道，主风管18与一环及二环支风管19组成二环扇形落灰通道，最外环支风管19与炉体25的炉膛内壁及主风管加强管17组成外环扇形落灰通道。

所述实施例为气化炉栅体主风管最佳实施例为六根，围绕进风管均匀向外发射，可满足均衡出风的需求、承重需求、出灰需求和灰刀人孔的设置需求，所述支风管环绕在主风管上并与主风管联通；炉栅按尖顶设计，切割、导流灰渣进人落灰通道；炉栅上的出风口出风迅速冷却灰渣；本发明的落灰通道最佳实施例为进风管与六幅主风管及第一环支风管组成第一环落灰通道、主风管与第一环及第二环支风管组成第二环落灰通道，随着气化炉炉膛的增加以此类推，外环落灰通道由最外环支风管与炉膛内壁及主风管加强管组成，每环落灰通道由六个扇形落灰截面组成；灰刀盘封住炉膛底部，协助燃烧层燃烧；落灰时，灰刀转盘转动，灰刀槽对应落灰通道转动，完成落灰；灰刀盘中的一片灰刀中，在最大落灰截面，紧贴灰刀槽内侧设灰刀人孔板，检修时，排空炉膛，打开灰刀人孔。

落灰系统由灰刀槽27、灰刀28、灰刀人孔8、灰刀卡扣6、灰刀转盘7、双向电机32、定位齿33、灰刀转盘内支架9、灰刀转盘外支架11及灰刀转盘导轨组成，所述实施例为双向电机带动灰刀转盘水平转动60度完成一次落灰，转动过程中灰渣由灰刀槽27在重力作用下自然落下；所述灰刀28上设有灰刀槽27，灰刀槽27的径向长度与灰渣通道的径向宽度相等，灰刀槽的宽度小于150mm，紧贴灰刀槽27内侧设灰刀人孔8；灰刀槽27、灰刀人孔8设置在灰刀片28上，灰刀片数对应主风管幅数，灰刀片最佳实施例为6片，6片灰刀组成灰刀盘；灰刀盘水平设置在灰刀转盘7上，并用螺栓与灰刀转盘7固定；灰刀片对应进风管中段和相邻两个主风管和水夹套外径组成的扇面；灰刀片外缘由灰刀卡扣6定位、固定；灰刀转盘7内径一端是灰刀转盘内支架座；灰刀转盘内支架座是一个由两个半圆管组成的管，围绕中段进风管16转动；两个半圆管与灰刀转盘内端焊接牢固，管的顶端高出灰刀转盘平面一个灰刀厚度一内，以定位灰刀片；灰刀转盘内支架脚9向下套在内圆环轨道上；内圆环轨道固定在集灰盘13上；内圆环轨道按尖顶(防积灰)、承重设计；灰刀转盘外支架脚向下套在外圆环轨道上；外圆环轨道固定在炉底支座10上，灰刀转盘系统延轨道作正、反60度水平转动，完成两次落灰；灰刀转盘7按正、反转动60度设计，以减少灰刀转盘系统的安装精度要求；内、外圆环轨道设降落块，降落高度高于一个灰刀厚度以上，更换刀片或调整灰刀与炉底间隙时，取下降落块，转动灰刀转盘7落下，打开灰刀卡扣6和螺栓，取出刀片更换或调整灰刀与炉底间隙；灰刀转盘外侧设圆盘齿，由双向电机32带动；双向电机32的另外三个方位设从动定位齿33，以定位圆盘齿。

集灰系统是由灰刀槽27、集灰板4、防尘槽5、集灰盘13、集灰板人孔14、玻璃窗15、集灰板人孔玻璃窗、灰刀转盘及内支架组成的一个倒锥形封闭空间组成，所述实施例为灰渣通过灰刀槽27自然落下，由集灰板4汇集，落入集灰盘13；灰刀转盘7与集灰盘13保持进人高度，同时保证灰渣能自然滑落进集灰盘13内；集灰板玻璃窗均匀设在便于观察的位置，用于观察落灰情况；集灰板上设进人孔，进人孔上设高低向玻璃窗，集灰板进人孔上的玻璃窗用于观察落灰量；集灰系统包括灰刀转盘内支架9下端的集灰盘13，以及集灰盘13与灰刀转盘7外端之间的集灰板4，所述集灰板4自上而下向内倾斜形成倒椎体形状，集灰板4嵌入防尘槽5，嵌入后高度方向留两个灰刀片厚度的间隙，以防止灰刀转盘7降落时顶住集灰板；防尘槽5内设防尘垫，防止灰尘外溢；由集灰板4构成的倒锥体是一个固定体，只承受落灰的重量并固定安装在集灰盘(13)上。

灰渣输出系统所述灰渣输出系统包括集灰盘13及内部设置的螺旋刮刀3，以及设在集灰盘13侧面的刮刀检修口34、灰渣输送口、出灰槽12和布袋软接口，所述螺旋刮刀3通过连杆2与电机1连接，连杆2上设置防尘套；所述实施例为螺旋刮刀3将落入集灰盘13的灰渣延出灰槽12推出，经布袋软接口落入封闭斗车，完成出灰；连杆上设置防尘套；螺旋刮刀由两瓣合在一起组成，绕进风管16转动；刮刀检修口34也可设玻璃窗；集灰板玻璃窗可人工观察灰量情况，也可在集灰板4上设自动控制装置控制电机，当灰渣满到一定程度时，触动开关打开电机，实现自动出灰。

所述气化炉直径3.2米则RDF燃料重量以30吨计算，直径4.2米则按40吨计算，栅体在极限条件下应能承受炉膛燃料的重量，同理，在极限条件下灰刀28、灰刀转盘7、灰刀转盘内支架9、灰刀转盘外支架11、集灰盘13分别应能承受同等重量的压力。

上述实施例仅是较为优选的实施方式，凡是采用本发明方法或进行常规的等同替换、修饰等均属于本发明保护范围。

Claims (9)

1.一种生物质气化炉出灰系统，自上而下依次包括灰渣通道系统、落灰系统、集灰系统和灰渣输出系统，所述灰渣通道系统在炉体(25)内部，落灰系统、集灰系统和灰渣输出系统在炉体(25)底部；其特征在于：所述灰渣通道系统为碟形炉栅；所述碟形炉栅包括进风管(16)、主风管加强管(17)、主风管(18)和支风管(19)组成的栅体，以及盖在栅体上的炉栅(29)；所述栅体固定焊接在炉体(25)内的炉膛底面上；所述进风管(16)、主风管(18)、支风管(19)和主风管加强管(17)之间的扇形间隙为落灰通道；所述落灰系统在灰渣通道系统下侧，并可以转动打开和封堵落灰通道使灰渣降落；所述集灰系统在落灰系统下方，灰渣输出系统与集灰系统连接。

2.根据权利要求1所述的一种生物质气化炉出灰系统，其特征在于：所述进风管(16)竖直穿过炉体(25)底部进入炉体(25)内，所述主风管(18)为六根，围绕进风管(16)上段均匀向外发射，所述支风管(19)与主风管(18)在同一个水平面上，环绕在主风管(18)上并与主风管(18)连通，所述主风管加强管(17)为主风管(18)与支风管(19)交接后的延伸，主风管加强管(17)延伸至炉体(25)的炉膛内壁的炉体水夹套(26)；栅体两侧设有风口，炉栅(29)两侧设有出风口；所述支风管(19)可以为一环、两环或多环；所述进气管(16)上端与六根主风管(18)及一环支风管(19)组成一环扇形落灰通道，主风管(18)与一环及二环支风管(19)组成二环扇形落灰通道，最外环支风管(19)与炉体(25)的炉膛内壁及主风管加强管(17)组成外环扇形落灰通道。

3.根据权利要求2所述的一种生物质气化炉出灰系统，其特征在于：所述落灰系统包括双向电机(32)驱动可水平转动的灰刀转盘(7)，灰刀转盘(7)外侧设圆盘齿，由双向电机(32)带动；双向电机(32)的另外三个方位设从动定位齿(33)，以定位圆盘齿；灰刀转盘(7)下端设有转动轨道和支架；灰刀转盘(7)转动打开和封堵落灰通道使灰渣降落；所述灰刀转盘(7)上设有多组灰刀(28)，多组灰刀组成灰刀盘；灰刀盘水平设置在灰刀转盘(7)上，并用螺栓与灰刀转盘(7)固定；灰刀(28)对应进风管(16)中段和相邻两根主风管(18)和炉体水夹套(26)外径组成的扇面；灰刀(28)外缘由灰刀卡扣(6)定位固定，所述灰刀(28)上设有灰刀槽(27)，灰刀槽(27)的径向长度与灰渣通道的径向宽度相等，灰刀槽的宽度小于150mm；紧贴灰刀槽(27)内侧设灰刀人孔(8)；所述灰刀转盘(7)的转动角度和灰刀(28)片数分别与主风管(18)之间的夹角和根数对应。

4.根据权利要求3所述的一种生物质气化炉出灰系统，其特征在于：所述双向电机(32)带动灰刀转盘(7)水平转动60度；所述灰刀(28)为6片，6片灰刀(28)组成灰刀盘；灰刀转盘(7)水平转动60度，灰渣从灰刀(28)的灰刀槽(27)降落完成一次落灰。

5.根据权利要求4所述的一种生物质气化炉出灰系统，其特征在于：所述灰刀转盘(7)下端的支架包括灰刀转盘内支架(9)和灰刀转盘外支架(11)；所述灰刀转盘(7)内径下端是灰刀转盘内支架(9)；灰刀转盘内支架(9)是一个由两个半圆管组成的管，围绕中段进风管(16)转动；两个半圆管与灰刀转盘(7)内端焊接牢固，管的顶端高出灰刀转盘(7)平面一个灰刀厚度以内，以定位灰刀(28)；管的下端为内支架转动轨道；所述灰刀转盘(7)外径下端是灰刀转盘外支架(11)，灰刀转盘外支架(11)顶端与灰刀转盘(7)焊接牢固，灰刀转盘外支架(11)下端为外支架转动轨道。

6.根据权利要求5所述的一种生物质气化炉出灰系统，其特征在于：所述集灰系统包括灰刀转盘内支架(9)下端的集灰盘(13)，以及集灰盘(13)与灰刀转盘(7)外端之间的集灰板(4)，所述集灰板(4)自上而下向内倾斜形成倒椎体形状，集灰板(4)上端嵌入防尘槽(5)，嵌入后高度方向留两个灰刀片厚度间隙，防尘槽(5)内设防尘垫，灰刀转盘(7)与集灰盘(13)保持进人高度；所述防尘槽(5)下端设玻璃窗(15)；所述集灰板(4)上设集灰板人孔(14)，集灰板人孔(14)设高低向玻璃窗。

7.根据权利要求6所述的一种生物质气化炉出灰系统，其特征在于：所述内支架转动轨道固定在集灰盘(13)上；外支架转动轨道固定在炉底支座(10)上，灰刀转盘系统延轨道作正、反60度水平转动，完成两次落灰；内、外圆环轨道设降落块，降落高度高于一个灰刀厚度以上。

8.根据权利要求6所述的一种生物质气化炉出灰系统，其特征在于：所述灰渣输出系统包括集灰盘(13)及内部设置的螺旋刮刀(3)，以及设在集灰盘(13)侧面的刮刀检修口(34)、灰渣输送口、出灰槽(12)和布袋软接口，所述螺旋刮刀(3)通过连杆(2)与电机(1)连接，连杆(2)上设置防尘套；所述螺旋刮刀(3)由两瓣合在一起组成，绕进风管(16)转动；刮刀检修口(34)可设玻璃窗。

9.根据权利要求6所述的一种生物质气化炉出灰系统，其特征在于：所述集灰板(4)上设自动控制装置控制电机。

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