CN111365707B - 生物质热解气化炉及气化方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于气化炉技术领域，尤其涉及生物质热解气化炉及气化方法，包括炉体、炉排、上料机构、排渣机构和排气管；炉体内部设置有腔体，炉体的顶端设有进料口，上料机构的输出端连接所述进料口；炉排倾斜地设置在腔体内、且将腔体分成燃烧室和风室，炉体的下端设有多个连通风室的风口；排气管设于炉体的上端，且连通燃烧室；排渣机构设置在炉排的底端，用于排除燃尽的灰渣；炉排包括多件炉排辊和驱动电机；多件炉排辊从上到下依次呈倾斜状转动连接在腔体的两侧板之间；驱动电机连接各炉排辊，用于驱动炉排辊旋转。本气化炉在气化能产生大量的一氧化碳、甲烷等可以燃烧的气体。所以本气化炉气化效率高；并且能使得燃料充分燃烧。

Description

生物质热解气化炉及气化方法

技术领域

本发明属于燃烧技术领域，尤其涉及生物质热解气化炉及气化方法。

背景技术

生物质气化是在一定的热力学条件下，借助于空气部分(或者氧气)、水蒸气的作用，使生物质的高聚物发生热解、氧化、还原重整反应，最终转化为一氧化碳，氢气和低分子烃类等可燃气体的过程。

目前我国生物质气化燃烧主要应用在大型工业燃烧获得内能，例如需要大量获得水蒸气的项目中，通过生物质气化后，将可燃气体输送到燃烧炉中充分燃烧获得所需要的热量。生物质气化也应用在生活垃圾燃烧发电项目，将生活垃圾燃烧转化成电能。

中国专利文献中，专利公开号为：CN103194269A，公开了一种用于处置垃圾生物质的等离子体气化炉，其中记载了：气化炉运行时，垃圾或生物质原料由螺旋进料器通过原料输送管送入气化炉的烘干仓，垃圾生物质原料在烘干仓内受热逸出水蒸汽，同时有少量的氢气和甲烷产生，由于氢气和甲烷的比重小水蒸汽，将会上升进入气罐，然后通过连接管道进入合成气输送管。排渣口通过水封连接到渣池；在气化炉膛的前方设置螺旋推料器，通过螺旋推料器不断将烘干仓内的燃料推入到环形分气室内燃烧，燃烧完后从出渣口排出。然而该技术方案中，存在以下不足，如果通过螺旋推料器将燃料填满环形分气室时，会造成内部空气含量小，导致燃料在推出后任然没有被完全燃尽；造成燃料浪费，如果环形分气室内的燃料只有少部分时，可能会造成燃料充分的空气接触，从而导致燃料被充分燃烧而导致产生的可燃气体及少，甚至可燃气体之间在环形分气室内燃烧，因此达到不很好的气化效果。

发明内容

本发明的目的在于提供生物质热解气化炉及气化方法，旨在解决现有技术中，气化炉会造成燃料没有被燃尽或者燃料被充分燃烧后气化的效果差的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供的生物质热解气化炉，包括炉体、炉排、上料机构、排渣机构和排气管；所述炉体内部设置有腔体，所述炉体的顶端设有进料口，所述上料机构的输出端连接所述进料口；所述炉排倾斜地设置在所述腔体内、且将所述腔体分成燃烧室和风室，所述炉体的下端设有多个连通所述风室的风口；所述排气管设于所述炉体的上端，且连通所述燃烧室；所述排渣机构设置在所述炉排的底端，用于排除燃尽的灰渣；

所述炉排包括多件炉排辊和驱动电机；多件所述炉排辊从上到下依次呈倾斜状转动连接在所述腔体的两侧板之间；所述驱动电机连接各所述炉排辊，用于驱动所述炉排辊旋转。

进一步，相邻所述炉排辊之间还设有调节辊，所述调节辊的两端可上下滑动的与所述炉体的两侧板连接；所述调节辊上、下滑动调节所述调节辊与所述炉排辊之间的间隙。

进一步，所述炉排辊包括转轴、两件端板、多件隔板、垫板和耐火填料；所述转轴转动连接在所述炉体的两侧板之间、且与对应的驱动电机连接；两所述端板固定在所述转轴的两端；多件所述隔板均匀地设置在所述转轴的外周，相邻所述隔板之间设置有所述垫板，两相邻的所述隔板和设置之间的所述垫板与两所述端板形成一梯形的腔体，各所述腔体内均设置有所述耐火填料；所述隔板和所述垫板与所述耐火填料之间还设有耐高温缓冲层。

进一步，所述隔板数量为六件，六所述隔板均匀分布在所述转轴的外周，使所述炉排辊正六棱柱型。

进一步，相邻所述隔板之间还固定连接有加强杆，所述垫板上还固设有弯钩。

进一步，所述炉排包括燃烧段和排灰段；所述燃烧段的水平夹角大于所述排灰段的水平夹角。

进一步，所述排灰段的上方还设有碎渣辊轴，所述碎渣辊轴的两端与所述炉体的两侧板转动连接；所述碎渣辊轴与电机的主轴连接。

进一步，所述排渣机构包括多件刮板、排灰槽和除渣机；多件所述刮板设于所述风室内，所述刮板的上端延伸到所述炉排的底部，多件所述刮板使所述风室分成多个独立的风腔；各所述风腔设于一所述风口；所述炉体的底部设有排灰口，所述排灰口位于所述炉排最低端的下方；所述排灰槽设于所述排灰口的底部，所述除渣机设有所述排灰槽的底部。

进一步，所述燃烧室靠近所述炉排低端的内侧壁还设有燃料导向板，所述燃料导向板包括燃料导向段和燃料挤压段；所述燃料导向段与所述燃烧室的内侧壁夹角大于120°，所述燃料挤压段与所述炉排的夹角为锐角。

焚烧气化炉气化方法，所述上料机构输送燃料从所述进料口进入到所述燃烧室内，燃料填满所述燃烧室后，底部的燃料燃烧，所述驱动电机驱动对应所述炉排辊旋转，使所述炉排将燃烧的燃料逐步往所述排渣机构的出口输送；不充分燃烧产生的气体从所述排气管输送到燃烧炉内；所述燃烧室内的燃烧再不断减少时，所述上料机构不断向所述燃烧室补充燃料，使所述燃烧室处于完全填满状态。

本发明实施例提供的生物质热解气化炉及气化方法中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果：

1、通过上料机构将燃料从进料口输入到燃烧室内，并填满整个燃烧室，位于底部的燃料在炉排上燃烧，炉排上的燃料不充分燃烧产生的气体和热量穿过燃料，并从排气管输送到其他燃气炉内燃烧；燃烧室底部的燃料在燃烧时，热量会传递给上面的燃料，从而会使得上面的燃料达到燃烧点燃烧，由于其是不充分燃烧，因此会产生大量的可燃气体，并通过排气管排出。在驱动电机带动炉排辊旋转时，可将底部的燃料逐渐往炉排的最底端输送，进入排出燃烧室，而在将燃料往下输送的过程中，其与风室内的空气充分接触，因此在排出炉体前被充分燃烧，因此不会造成燃料未燃尽的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的生物质热解气化炉的内部结构图。

图2为本发明实施例提供的生物质热解气化炉的剖视图。

图3为本发明实施例提供的生物质热解气化炉所述燃烧室内部结构图。

图4为本发明实施例提供的生物质热解气化炉所述炉体的俯视图。

图5为本发明实施例提供的生物质热解气化炉所述炉排辊结构图。

图6为本发明实施例提供的生物质热解气化炉所述炉排辊的横截面试题

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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实施例和简化描述，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明的一个实施例中，如图1～5所示，生物质热解气化炉，包括炉体100、炉排200、上料机构300、排渣机构400和排气管500。所述炉体100内部设置有腔体，所述炉体100的顶端设有进料口101，所述上料机构300的输出端连接所述进料口101。所述炉排200倾斜地设置在所述腔体内、且将所述腔体分成燃烧室102和风室103。所述炉体100的下端设有多个连通所述风室103的风口104。所述排气管500设于所述炉体100的上端，且连通所述燃烧室102；所述排渣机构400设置在所述炉排200的底端，用于排除燃尽的灰渣。本实施例中，通过上料机构300将燃料输入到燃烧室102内，并填满整个燃烧室102；通过点燃烧室102底部的燃料，也就是点燃炉排200上的燃料，炉排200上的燃料在燃烧时，会产生可燃气体和大量的热量，气体和热量往上排放，通过排气管500排出；而底层燃烧产生的热量会导致燃烧室102内整体的温度上升，当炉排200以上的燃料达到燃点时，也会被燃烧，由于内部的空气含量少，从而内部的燃料不充分燃烧，进而产生大量的一氧化碳、甲烷等可以燃烧的气体。所以本气化炉气化效率高。进一步，所述上料机构300包括链板提升机和螺杆挤出机，具体通过链板提升机将燃料提升到螺杆挤出机的料斗内，并通过螺杆挤出机将燃料挤出到燃烧室内。

参照图3和图4，所述炉排200包括多件炉排辊210和驱动电机220。多件所述炉排辊210从上到下依次呈倾斜状转动连接在所述腔体的两侧板之间。所述驱动电机220连接各所述炉排辊210，用于驱动所述炉排辊210旋转。炉排200上的燃料在燃烧的过程中，通过驱动电机220驱动炉排辊210旋转，从热达到达到带动底层的燃料逐渐往炉排200的最底端输送，进而排出炉体100。然而底部的燃料是与风室103内的空气接触，进而会得到充分燃烧，并产生大量的热传递给上层的燃料，给其他燃料提供热量，使得其他燃料能不断燃烧。因此本气化炉在气化过程中，能产生大量的气体，并且能达到燃料充分燃烧。

进一步，参照图3，相邻所述炉排辊210之间还设有调节辊230，所述调节辊230的两端可上下滑动的与所述炉体100的两侧板连接；所述调节辊230上、下滑动调节所述调节辊230与所述炉排辊210之间的间隙。本实施例中，在燃烧的过程中，炉排辊210的温度会升高，根据热学原理可知，炉排辊210在收到高温时，炉排辊210发生形变，因此会改变相邻炉排辊210之间的间隙，如果相邻的炉排辊210之间的间隙过小，则会造成相邻的炉排辊210相互干涉，在旋转的过程中存在相互撞击的可能性；如果两者之间的间隙设置过大，会造成燃料从间隙中排出，因此本实施例，通过在两相邻的炉排辊210之间设置调节辊230，从而可调节与炉排辊210之间的间隙，能有效避免炉排辊210转动时造成干涉，以及又能有效放置燃料掉落的问题。

进一步，参照图5和图6，所述炉排辊210包括转轴211、两件端板212、多件隔板213、垫板214和耐火填料215。所述转轴211转动连接在所述炉体100的两侧板之间、且与对应的驱动电机220连接。两所述端板212固定在所述转轴211的两端；多件所述隔板213均匀地设置在所述转轴211的外周，相邻所述隔板213之间设置有所述垫板214，两相邻的所述隔板213和设置之间的所述垫板214与两所述端板212形成一梯形的腔体，各所述腔体内均设置有所述耐火填料215。所述隔板213和所述垫板214与所述耐火填料215之间还设有耐高温缓冲层216。本实施例中，在炉排辊210旋转的过程中，能保证燃料是与耐火填料215接触，有效避免转轴211、隔板213和垫板214温度过高而变形严重。并且由于耐火填料215与隔板213、垫板214以及端板212的热膨胀系数不同，所以受热后膨胀量也不同，通过在隔板213和所述垫板214与所述耐火填料215之间还设有耐高温缓冲层216，避免热涨后，对耐火填料215挤压过量而碎裂，达到对耐火填料215起到保护作用。进一步的，耐火填料215为混泥土结构。所述耐高温缓冲层216为硅酸铝纤维层。

进一步，所述隔板213数量为六件，六所述隔板213均匀分布在所述转轴211的外周，使所述炉排辊210正六棱柱型。本实施例中，炉排辊210为六棱柱结构，因此在炉排辊210旋转时，通过炉排辊210的棱边刮着底层的燃料往一侧输送。

进一步，参照图6，相邻所述隔板213之间还固定连接有加强杆217，所述垫板214上还固设有弯钩218。通过加强杆217和垫板214增加耐火填料215的强度，并且还可通过加强杆217加强相邻之间隔板213的稳固性。

进一步，所述炉排200包括燃烧段201和排灰段202；所述燃烧段201的水平夹角大于所述排灰段202的水平夹角。具体地，本实施例中，由于燃料在燃烧时，是逐渐往排灰段202输送，因此输送到排灰段202的燃料基本被燃烧了，因此其变成颗粒或者粉末状，因此通过将排灰段202设置成更为平缓，能增加燃料的输送长度和输送的时间，进一步的使得燃料能充分燃烧。

进一步，所述排灰段202的上方还设有碎渣辊轴203，所述碎渣辊轴203的两端与所述炉体100的两侧板转动连接；所述碎渣辊轴203与电机204的主轴连接。本实施例中，通过电机204带动碎渣辊轴203旋转，在排灰段202出的炉排辊210作用下，从而将将燃料产生的块状的灰渣压碎，进而便于灰渣排出炉体100。

进一步，参照图1和图3，所述排渣机构400包括多件刮板401、排灰槽402和除渣机(附图未示)。多件所述刮板401设于所述风室104内，所述刮板401的上端延伸到所述炉排200的底部，多件所述刮板401使所述风室104分成多个独立的风腔；各所述风腔设于一所述风口104；所述炉体100的底部设有排灰口105，所述排灰口105位于所述炉排200最低端的下方；所述排灰槽402设于所述排灰口105的底部，所述除渣机设有所述排灰槽402的底部。本实施例中，炉排200将燃料的灰渣逐渐往下输送，通过排灰槽402将灰渣排出；并且在炉排辊210旋转时，与刮板401接触的炉排辊210会由刮板401的上端将炉排辊210上的灰渣和结焦刮落。更进一步的，通过刮板401将风室104分割成多个独立的风腔，因此可根据燃料的燃烧比，向不同的风腔提供不同比例的空气，从而使得燃料达到最后一个风腔时，能保证燃料充分燃烧，并全部燃尽。

进一步，参照图1，所述燃烧室102靠近所述炉排200低端的内侧壁还设有燃料导向板600，所述燃料导向板600包括燃料导向段601和燃料挤压段602；所述燃料导向段601与所述燃烧室102的内侧壁夹角大于120°，所述燃料挤压段602与所述炉排200的夹角为锐角。本实施例中，在炉排200输送燃料时，炉排200与燃料挤压段602之间的间隙不断减小，因此在燃料往出口方向排排送时，会对燃料进行挤压，燃料及灰渣被挤压时，灰渣容易压碎掉落，因此使得燃料尽量与空气接触，实现燃料能完全被燃烧。

焚烧气化炉气化方法，所述上料机构500输送燃料从所述进料口101进入到所述燃烧室102内，燃料填满所述燃烧室102后，底部的燃料燃烧，所述驱动电机220驱动对应所述炉排辊210旋转，使所述炉排200将燃烧的燃料逐步往所述排渣机构400的出口输送；不充分燃烧产生的气体从所述排气管300输送到燃烧炉内；所述燃烧室内的燃烧再不断减少时，所述上料机构不断向所述燃烧室补充燃料，使所述燃烧室处于完全填满状态。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.生物质热解气化炉，其特征在于，包括炉体、炉排、上料机构、排渣机构和排气管；所述炉体内部设置有腔体，所述炉体的顶端设有进料口，所述上料机构的输出端连接所述进料口；所述炉排倾斜地设置在所述腔体内、且将所述腔体分成燃烧室和风室，所述炉体的下端设有多个连通所述风室的风口；所述排气管设于所述炉体的上端，且连通所述燃烧室；所述排渣机构设置在所述炉排的底端，用于排除燃尽的灰渣；

所述炉排包括多件炉排辊和驱动电机；多件所述炉排辊从上到下依次呈倾斜状转动连接在所述腔体的两侧板之间；所述驱动电机连接各所述炉排辊，用于驱动所述炉排辊旋转；

相邻所述炉排辊之间还设有调节辊，所述调节辊的两端可上下滑动的与所述炉体的两侧板连接；所述调节辊上、下滑动调节所述调节辊与所述炉排辊之间的间隙；

所述炉排辊包括转轴、两件端板、多件隔板、垫板和耐火填料；所述转轴转动连接在所述炉体的两侧板之间、且与对应的驱动电机连接；两所述端板固定在所述转轴的两端；多件所述隔板均匀地设置在所述转轴的外周，相邻所述隔板之间设置有所述垫板，两相邻的所述隔板和设置在两相邻所述隔板之间的所述垫板与两所述端板形成一梯形的腔体，各所述腔体内均设置有所述耐火填料；所述隔板和所述垫板与所述耐火填料之间还设有耐高温缓冲层。

2.根据权利要求1所述的生物质热解气化炉，其特征在于：所述隔板数量为六件，六所述隔板均匀分布在所述转轴的外周，使所述炉排辊正六棱柱型。

3.根据权利要求1所述的生物质热解气化炉，其特征在于：相邻所述隔板之间还固定连接有加强杆，所述垫板上还固设有弯钩。

4.根据权利要求1所述的生物质热解气化炉，其特征在于：所述炉排包括燃烧段和排灰段；所述燃烧段的水平夹角大于所述排灰段的水平夹角。

5.根据权利要求4所述的生物质热解气化炉，其特征在于：所述排灰段的上方还设有碎渣辊轴，所述碎渣辊轴的两端与所述炉体的两侧板转动连接；所述碎渣辊轴与电机的主轴连接。

6.根据权利要求1所述的生物质热解气化炉，其特征在于：所述排渣机构包括多件刮板、排灰槽和除渣机；多件所述刮板设于所述风室内，所述刮板的上端延伸到所述炉排的底部，多件所述刮板使所述风室分成多个独立的风腔；各所述风腔均设有一所述风口；所述炉体的底部设有排灰口，所述排灰口位于所述炉排最低端的下方；所述排灰槽设于所述排灰口的底部，所述除渣机设有所述排灰槽的底部。

7.根据权利要求1所述的生物质热解气化炉，其特征在于：所述燃烧室靠近所述炉排低端的内侧壁还设有燃料导向板，所述燃料导向板包括燃料导向段和燃料挤压段；所述燃料导向段与所述燃烧室的内侧壁夹角大于120°，所述燃料挤压段与所述炉排的夹角为锐角。

8.权利要求1至7任一项生物质热解气化炉的气化方法，其特征在于：所述上料机构输送燃料从所述进料口进入到所述燃烧室内，燃料填满所述燃烧室后，底部的燃料燃烧，所述驱动电机驱动对应所述炉排辊旋转，使所述炉排将燃烧的燃料逐步往所述排渣机构的出口输送；不充分燃烧产生的气体从所述排气管输送到燃烧炉内；所述燃烧室内的燃烧在不断减少时，所述上料机构不断向所述燃烧室补充燃料，使所述燃烧室处于完全填满状态。