CN111394132A - 一种新型高得炭率的块状农林生物质气化炉 - Google Patents

Abstract

本发明提出的是一种新型高得炭率的块状农林生物质气化炉，其结构包括进料装置、反应腔、塔式炉排、破桥装置、炉排传动齿轮、炉排轴承、炉排托锥桶、空气阀、进气腔、鼓风机、炉排主动装置；其中进料装置设于反应腔的顶部，破桥装置和塔式炉排自上而下依次设于反应腔的底部内侧中心，并通过底部的炉排轴承相对固定；炉排托锥桶设于塔式炉排的正下方，进气腔设于炉排托锥桶的正下方，并通过空气阀连接鼓风机；塔式炉排的底部边缘通过炉排传动齿轮连接炉排主动装置。本发明装置设有全密闭进料系统和利用炉排动力的无额外动力破桥装置，实现了均匀可控干式出炭，最终可以得到可燃气、生物质干炭两项产品，有效提高经济效益，且产物得碳量大幅提高。

Description

一种新型高得炭率的块状农林生物质气化炉

技术领域

本发明涉及的是一种新型高得炭率的块状农林生物质气化炉，属于生物质能源技术领域。

背景技术

当前生物质资源化利用气化技术中，上吸式固定床和下吸式固定床应用比较普遍，现有下吸式气化炉结构普遍存在着炉体稳定性不好，原料适应性较低的问题，上吸式气化炉结构普遍存在着出炭不均匀、品质低、得率低的问题。对于像稻壳、果壳等颗粒均匀，果壳密度较大的生物质，可以采用下吸式气化装置，而对于如木片、竹片等形状分布不均匀的块状生物质原料，只能采用上吸式气化装置。传统的生物质上吸式气化装置通常由煤气化炉改造而来，大部分不产炭只出湿渣，有些即使产炭，其得炭率也很低（通常小于18%）、品质差（含碳量小于70%，灰分含量大于20%），相对于下吸式气化装置20%-25%的得炭率低很多。同时，块状农林生物质气化的主要产品生物质炭应用途径广，主要用于活性炭、工业用炭、机制烧烤炭、炭基肥料等行业，需求量十分巨大，因此行业内急需大型的块状农林生物质气化联产炭的设备技术，以推进生物质炭的有效推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有块状农林生物质气化装置结构和技术存在的上述缺陷，提出一种新型高得炭率的块状农林生物质气化炉适用于块状生物质，适应性广同时得炭率大幅度提高（生物质得炭率大于25%），品质提高（碳含量大于75%，灰分含量小于8%），同时使用了炭气联产技术大大提高了经济效益，使得生产更安全化、环保化。

本发明的技术解决方案：一种新型高得炭率的块状农林生物质气化炉，其结构包括进料装置、反应腔、塔式炉排、破桥装置、炉排传动齿轮、炉排轴承、炉排托锥桶、空气阀、进气腔、鼓风机、炉排主动装置；其中进料装置设于反应腔的顶部，包括料斗、上气动阀、A料位计、过渡料仓、下气动阀、进料筒和B料位计；其中料斗通过上气动阀与过渡料仓的顶部相连接，过渡料仓的底部通过下气动阀连接进料筒的顶部；A料位计设于过渡料仓的侧边上部，B料位计设于进料筒的侧边上部；反应腔的顶部与进料筒的底部相连接，反应腔的上部侧面设置有燃气出口，燃气出口的下方的反应腔外侧表面设置有B热电偶，反应腔的底部外侧表面自上而下依次设有A热电偶、C热电偶、D热电偶；反应腔的底部四周均匀设有4个出炭口，每个出炭口分别与塔式炉排中的4个出炭孔相对应设置，同时每个出炭口分别与1个出炭螺旋相连，4个出炭螺旋与塔式炉排同步运动。

进一步的，所述的破桥装置和塔式炉排自上而下依次设于反应腔的底部内侧中心，并通过底部的炉排轴承相对固定，破桥装置包括主杆、A支杆和B支杆；其中A支杆焊接于主杆的中部，B支杆焊接于主杆的顶部，A支杆为B支杆长度的2倍；塔式炉排包括刮板、出炭孔、主炉排、炉排传动齿轮；其中主炉排整体呈圆柱塔型，主炉排的底部外侧设有一圈炉排传动齿轮，4个刮板均匀焊接在主炉排的四周，每个刮板的表面设有1个扇形的出炭孔。炉排托锥桶设于塔式炉排的正下方，进气腔设于炉排托锥桶的正下方，并通过空气阀连接鼓风机；塔式炉排的底部边缘通过炉排传动齿轮连接炉排主动装置，炉排主动装置包括动力齿轮、电机、减速机，其中电机的转轴通过减速机连接动力齿轮，动力齿轮与塔式炉排的炉排传动齿轮相互啮合，控制塔式炉排的匀速旋转。

该气化炉的操作方法具体包括如下步骤：

1）进料时，上气动阀打开，下气动阀关闭，稻壳原料通过料斗进入过渡料仓，过渡料仓通过A料位计的反馈信息控制加料过程，当A料位计反馈过渡料仓已满时停止加料，关闭上气动阀，打开下气动阀，原料进入进料筒，此时料斗可以同时进料，当进料筒上的B料位计反馈进料筒已满时停止进料，根据系统反映情况实时设置和调整进料间隔；，整个过程由程序自动控制，其密闭进料系统实现气化炉定量进气，保证了气化炉的安全性；

2）反应腔通过人孔点火后，气化剂通过下部的进气腔、炉排托锥桶送入塔式炉排，由塔式炉排均匀布入反应腔，气化反应进行过程中，通过炉体上的各个热电偶的反应温度指示，制定出炭时间；

3）出炭时，炉排主动装置中的电机通过减速机和动力齿轮带动炉排传动齿轮，炉排传动齿轮带动塔式炉排旋转，同时带动破桥装置的旋转实现定期破桥；塔式炉排旋转后启动四个出炭口的出炭螺旋转动出炭，塔式炉排上的刮板同时动作，将堆积死角的生物质炭刮入出炭口，从而实现均匀、干式、高得率出炭。

本发明的优点：

1）本发明装置设有全密闭进料系统，保证了气化系统微正压运行，进料不泄漏燃气，同时燃气的氧含量很低。

2）本发明装置设有利用炉排动力的无额外动力破桥装置，解决了块状生物质容易架桥的问题；

3）本发明装置底部四周均匀设置有四个出炭口，实现了均匀可控干式出炭。

4）本发明装置最终可以得到可燃气、生物质干炭两项产品，有效提高经济效益，且产物得碳量大幅提高。

附图说明

附图1是本发明新型高得炭率的块状农林生物质气化炉的整体结构示意图。

附图2是本发明新型高得炭率的块状农林生物质气化炉的进料装置结构示意图。

附图3是本发明新型高得炭率的块状农林生物质气化炉的破桥装置结构示意图。

附图4是本发明新型高得炭率的块状农林生物质气化炉的塔式炉排结构俯视图。

附图中中1是料斗、2是上气动阀、3是下气动阀、4是A料位计、5是反应腔、6是进料筒、7是燃气出口、8是A热电偶、9是B热电偶、10是C热电偶、11是D热电偶、12是塔式炉排、12-1是刮板、12-2是出炭孔、12-3是主炉排；13是破桥装置、13-1是主杆、13-2是A支杆、13-3是B支杆；14是炉排传动齿轮、15是炉排轴承、16是炉排托锥桶、17是出炭口、18是出炭螺旋、19是空气阀、20是进气腔、21是鼓风机、22是炉排主动装置、22-1是动力齿轮、22-2是电机、22-3是减速机；23是B料位计、24是过渡料筒。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。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，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”“纵向”“横向”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”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。

在本发明中，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中的具体含义。

对照附图1，一种新型高得炭率的块状农林生物质气化炉，其结构包括进料装置、反应腔5、塔式炉排12、破桥装置13、炉排传动齿轮14、炉排轴承15、炉排托锥桶16、空气阀19、进气腔20、鼓风机21、炉排主动装置22；其中进料装置设于反应腔5的顶部，破桥装置13和塔式炉排12自上而下依次设于反应腔5的底部内侧中心，并通过底部的炉排轴承15相对固定；炉排托锥桶16设于塔式炉排12的正下方，进气腔20设于炉排托锥桶16的正下方，并通过空气阀19连接鼓风机21；塔式炉排12的底部边缘通过炉排传动齿轮14连接炉排主动装置22。

对照附图2，所述的进料装置包括料斗1、上气动阀2、A料位计3、过渡料仓24、下气动阀5、进料筒6和B料位计23；其中料斗1通过上气动阀2与过渡料仓24的顶部相连接，过渡料仓24的底部通过下气动阀5连接进料筒6的顶部；A料位计3设于过渡料仓24的侧边上部，B料位计23设于进料筒6的侧边上部。

所述的反应腔5的顶部与进料筒6的底部相连接，反应腔5的上部侧面设置有燃气出口7，燃气出口7的下方的反应腔5外侧表面设置有B热电偶9，反应腔5的底部外侧表面自上而下依次设有A热电偶8、C热电偶10、D热电偶11。

对照附图3，所述的破桥装置13包括主杆13-1、A支杆13-3和B支杆13-2；其中A支杆13-2焊接于主杆13-1的中部，B支杆13-3焊接于主杆13-1的顶部，A支杆13-2为B支杆13-3长度的2倍；主、支杆的具体长度根据反应腔5的处理能力来设定。主杆13-1的底部通过螺纹与塔式炉排12旋接，利用炉排动力实现无外加动力破桥。

对照附图4，所述的塔式炉排12包括刮板12-1、出炭孔12-2、主炉排12-3、炉排传动齿轮14；其中主炉排12-3整体呈圆柱塔型，主炉排12-3的底部外侧设有一圈炉排传动齿轮14，4个刮板12-1均匀焊接在主炉排12-3的四周，每个刮板12-1的表面设有1个扇形的出炭孔12-2。

所述的炉排主动装置22包括动力齿轮22-1、电机22-2、减速机22-3，其中电机22-2的转轴通过减速机22-3连接动力齿轮22-1，动力齿轮22-1与塔式炉排12的炉排传动齿轮14相互啮合，控制塔式炉排12的匀速旋转，从而实现利用塔式炉排以及出炭孔的旋转实现均匀、高质、高得率出料。

所述的反应腔5的底部四周均匀设有4个出炭口17，每个出炭口17分别与塔式炉排12中的4个出炭孔12-2相对应设置，同时每个出炭口17分别与1个出炭螺旋18相连，4个出炭螺旋18与塔式炉排12同步运动。

实际使用时，该装置具体包括如下操作步骤：

1）进料时，上气动阀2打开，下气动阀5关闭，稻壳原料通过料斗1进入过渡料仓24，过渡料仓24通过A料位计3的反馈信息控制加料过程，当A料位计3反馈过渡料仓24已满时停止加料，关闭上气动阀2，打开下气动阀5，原料进入进料筒6，此时料斗1可以同时进料，当进料筒6上的B料位计23反馈进料筒6已满时停止进料，根据系统反映情况实时设置和调整进料间隔；，整个过程由程序自动控制，其密闭进料系统实现气化炉定量进气，保证了气化炉的安全性；

2）反应腔通过人孔点火后，气化剂通过下部的进气腔20、炉排托锥桶16送入塔式炉排12，由塔式炉排12均匀布入反应腔5，气化反应进行过程中，通过炉体上的各个热电偶的反应温度指示，制定出炭时间；

3）出炭时，炉排主动装置中的电机22-2通过减速机22-3和动力齿轮22-1带动炉排传动齿轮14，炉排传动齿轮14带动塔式炉排12旋转，同时带动破桥装置13的旋转实现定期破桥；塔式炉排12旋转后启动四个出炭口17的出炭螺旋18转动出炭，塔式炉排12上的刮板12-1同时动作，将堆积死角的生物质炭刮入出炭口，从而实现均匀、干式、高得率出炭。

本发明所提出的新型高得炭率的块状农林生物质气化炉最终可以得到可燃气、高品质生物质炭，可燃气可以来烧锅炉，生物质炭根据原料不同用途也不同（工业炭、炭基肥以及活性炭等）。本气化炉解决传统气化炉主要以可燃气为主，生物质炭得率低、品质差、利用价值低和利用途径少，整体经济效益差的问题，本装置得炭率高（得炭率20%-25%）、品质可控，气化产品质量好、经济效益高，操作方便，运行安全、稳定。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种新型高得炭率的块状农林生物质气化炉，其特征是包括进料装置、反应腔（5）、塔式炉排（12）、破桥装置（13）、炉排传动齿轮（14）、炉排轴承（15）、炉排托锥桶（16）、空气阀（19）、进气腔（20）、鼓风机（21）、炉排主动装置（22）；其中进料装置设于反应腔（5）的顶部，破桥装置（13）和塔式炉排（12）自上而下依次设于反应腔（5）的底部内侧中心，并通过底部的炉排轴承（15）相对固定；炉排托锥桶（16）设于塔式炉排（12）的正下方，进气腔（20）设于炉排托锥桶（16）的正下方，并通过空气阀（19）连接鼓风机（21）；塔式炉排（12）的底部边缘通过炉排传动齿轮（14）连接炉排主动装置（22）。

2.根据权利要求1所述的一种新型高得炭率的块状农林生物质气化炉，其特征是所述的进料装置包括料斗（1）、上气动阀（2）、A料位计（3）、过渡料仓（24）、下气动阀（5）、进料筒（6）和B料位计（23）；其中料斗（1）通过上气动阀（2）与过渡料仓（24）的顶部相连接，过渡料仓（24）的底部通过下气动阀（5）连接进料筒（6）的顶部；A料位计（3）设于过渡料仓（24）的侧边上部，B料位计（23）设于进料筒（6）的侧边上部。

3.根据权利要求1或2所述的一种新型高得炭率的块状农林生物质气化炉，其特征是所述的反应腔（5）的顶部与进料筒（6）的底部相连接，反应腔（5）的上部侧面设置有燃气出口（7），燃气出口（7）的下方的反应腔（5）外侧表面设置有B热电偶（9），反应腔（5）的底部外侧表面自上而下依次设有A热电偶（8）、C热电偶（10）、D热电偶（11）。

4.根据权利要求1所述的一种新型高得炭率的块状农林生物质气化炉，其特征是所述的破桥装置（13）包括主杆（13-1）、A支杆（13-3）和B支杆（13-2）；其中A支杆（13-2）焊接于主杆（13-1）的中部，B支杆（13-3）焊接于主杆（13-1）的顶部，A支杆（13-2）为B支杆（13-3）长度的2倍。

5.根据权利要求1所述的一种新型高得炭率的块状农林生物质气化炉，其特征是所述的塔式炉排（12）包括刮板（12-1）、出炭孔（12-2）、主炉排（12-3）、炉排传动齿轮（14）；其中主炉排（12-3）整体呈圆柱塔型，主炉排（12-3）的底部外侧设有一圈炉排传动齿轮（14），4个刮板（12-1）均匀焊接在主炉排（12-3）的四周，每个刮板（12-1）的表面设有1个扇形的出炭孔（12-2）。

6.根据权利要求1或5所述的一种新型高得炭率的块状农林生物质气化炉，其特征是所述的炉排主动装置（22）包括动力齿轮（22-1）、电机（22-2）、减速机（22-3），其中电机（22-2）的转轴通过减速机（22-3）连接动力齿轮（22-1），动力齿轮（22-1）与塔式炉排（12）的炉排传动齿轮（14）相互啮合，控制塔式炉排（12）的匀速旋转。

7.根据权利要求1或5所述的一种新型高得炭率的块状农林生物质气化炉，其特征是所述的反应腔（5）的底部四周均匀设有4个出炭口（17），每个出炭口（17）分别与塔式炉排（12）中的4个出炭孔（12-2）相对应设置，同时每个出炭口（17）分别与1个出炭螺旋（18）相连，4个出炭螺旋（18）与塔式炉排（12）同步运动。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种新型高得炭率的块状农林生物质气化炉，其特征在于，该气化炉的操作方法具体包括如下步骤：

1）进料时，上气动阀（2）打开，下气动阀（5）关闭，稻壳原料通过料斗（1）进入过渡料仓（24），过渡料仓（24）通过A料位计（3）的反馈信息控制加料过程，当A料位计（3）反馈过渡料仓（24）已满时停止加料，关闭上气动阀（2），打开下气动阀（5），原料进入进料筒（6），此时料斗（1）可以同时进料，当进料筒（6）上的B料位计（23）反馈进料筒（6）已满时停止进料，根据系统反映情况实时设置和调整进料间隔；，整个过程由程序自动控制，其密闭进料系统实现气化炉定量进气，保证了气化炉的安全性；

2）反应腔通过人孔点火后，气化剂通过下部的进气腔（20）、炉排托锥桶（16）送入塔式炉排（12），由塔式炉排（12）均匀布入反应腔（5），气化反应进行过程中，通过炉体上的各个热电偶的反应温度指示，制定出炭时间；

3）出炭时，炉排主动装置中的电机（22-2）通过减速机（22-3）和动力齿轮（22-1）带动炉排传动齿轮（14），炉排传动齿轮（14）带动塔式炉排（12）旋转，同时带动破桥装置（13）的旋转实现定期破桥；塔式炉排（12）旋转后启动四个出炭口（17）的出炭螺旋（18）转动出炭，塔式炉排（12）上的刮板（12-1）同时动作，将堆积死角的生物质炭刮入出炭口，从而实现均匀、干式、高得率出炭。

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