CN111690437B - 一种适应易结渣的农林生物质气化装置 - Google Patents

一种适应易结渣的农林生物质气化装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适应易结渣的农林生物质气化装置，包括炉体与冷却系统，炉体内包括有氧化区以及灰渣破碎区，炉体的顶部开设有进料口，炉体的底部设置有炉箅装置，氧化区与灰渣破碎区之间设置有灰渣冷却区；氧化区的外侧壁设置有环形风室，环形风室连接有若干均匀分布于氧化区内侧壁上的环形风嘴；氧化区安装有中心风系统。通过采用上述技术方案，避免了熔融的灰渣直接落在炉箅装置，阻止熔融的灰渣在炉箅装置上形成渣壳；减少停炉清渣状况的发生，提高气化装置运行的稳定性。

Description

一种适应易结渣的农林生物质气化装置
技术领域
本发明涉及属于生物质气化的技术领域，具体涉及一种适应易结渣的农林生物质气化装置。
背景技术
我国作为一个农业大国，每年有农作物秸秆数百亿吨，代表性的如麦秸、玉米秸和稻草等，利用生物质气化技术将固态生物质原料转换为高品位的可燃气体，对解决能源短缺和协调环境发展有着重要意义。
常见的三种秸秆生物质(麦秸、玉米秸和稻草)中碱金属元素(主要是K)含量丰富,是生物质灰的主要成分，碱金属无机盐具有较低的熔点,麦秸等农作物灰的熔融温度为750～1100℃，在燃烧过程中很容易产生结渣，导致炉排进风不畅，破坏了炉内的运行工况，增加了气化装置运行操作的难度，情况严重时甚至要停炉清渣，是目前秸秆生物质气化应用中亟待解决的问题之一。
公开号为CN104178220B的专利文献公开了一种塔式生物质气化炉，该装置包括炉体、进料装置和设于炉体底部的出灰装置，出灰装置内侧支撑有塔型炉排，炉体的内侧顶部设有与炉体轴线平行的若干热管，炉体的底部与出灰装置之间存在间隙，且炉体的底部与出灰装置之间通过液体密封，塔型炉排伸入炉体内且与炉体侧壁存在间隙，空气经过炉排送入炉内，炉渣经出灰装置破碎后排出炉外。
该装置在实际运行过程中如果使用农作物秸秆作原料，在氧化区1000～1200℃的高温环境下其灰分为熔融状态，随着渣层的逐渐下移，熔融的灰渣逐渐被经炉排送入的空气冷却，极易在炉排上方形成一个渣壳，空气无法再进入炉内，迫使气化装置停炉清渣。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种适应易结渣的农林生物质气化装置，具有阻止炉箅装置上渣壳的产生以及提高气化装置运行的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种适应易结渣的农林生物质气化装置，包括炉体与冷却系统，所述炉体内包括有氧化区以及灰渣破碎区，所述炉体的顶部开设有进料口，所述炉体的底部设置有炉箅装置，所述氧化区与所述灰渣破碎区之间设置有灰渣冷却区；所述氧化区的外侧壁设置有环形风室，所述环形风室连接有若干均匀分布于所述氧化区内侧壁上的环形风嘴；所述氧化区安装有中心风系统。
通过采用上述技术方案，氧化区与灰渣破碎区之间设置有灰渣冷却区，使得氧化区所产生的熔融灰渣在灰渣冷却区缓慢冷却，避免了熔融的灰渣直接落在炉箅装置，阻止了熔融的灰渣在炉箅装置上形成渣壳。通过在氧化区安装有中心风系统，且环形风室连接有若干均匀分布于氧化区内侧壁上的环形风嘴，进而替代通过炉箅装置进风在氧化区燃烧的常规方式，避免了由于炉箅装置结渣堵塞结渣造成空气无法进入至氧化区，减少停炉清渣状况的发生，提高了气化装置运行的稳定性。
本发明进一步设置为：所述中心风系统包括中心风管以及连接管，所述连接管的一端与所述中心风管连接，所述连接管的另一端延伸至所述氧化区外侧，所述中心风管的外周面均匀分布有若干中心风嘴。
通过采用上述技术方案，中心风管的外周面均匀分布有若干中心风嘴，进而让中心风嘴喷入的空气与环形风嘴喷入的空气之间形成对流，从而让生物质在氧化区内充分的燃烧。
本发明进一步设置为：所述中心风嘴的出风口与所述环形风嘴的出风口相对设置。
通过采用上述技术方案，中心风嘴的出风口与环形风嘴的出风口相对设置，进而增强氧化区内的空气对流，使生物质燃料与空气充分混合，从而使得生物质燃料避免偏烧现象的发生。
本发明进一步设置为：所述灰渣冷却区的外侧设置有若干均匀分布的破渣孔。
通过采用上述技术方案，当气化装置在运行出现异常时，可及时通过破渣孔检查炉内结渣情况并进行人工破渣，保证了气化装置安全、稳定地运行。
本发明进一步设置为：所述炉箅装置包括有箅体，所述箅体外侧壁的锥角为60°。
通过采用上述技术方案，箅体锥角远大于常规的宝塔炉箅体的锥角，有效避免了灰渣在炉箅装置上的堆积，保证了炉箅装置的破渣效果；同时，炉箅装置为水套结构，与冷却系统相连，冷却水进行强制循环，保证了对炉箅及灰渣的有效冷却，延长了炉箅的使用寿命。
本发明进一步设置为：所述箅体的上方连接有箅帽，所述箅体的下方连接有底座，所述箅帽、所述箅体以及所述底座三者均设置有破渣螺旋刀犁。
通过采用上述技术方案，经过箅帽、箅体及底座的破渣螺旋刀犁的搅拌、破碎作用，进而阻止了大块灰渣的产生，减少了停炉清渣状况的发生。
本发明进一步设置为：所述中心风管、所述连接管、所述箅帽以及所述箅体四者的外侧均设有冷却水管。
通过采用上述技术方案，进而使得炉体和中心风系统两者的冷却水进行强制循环，确保中心风嘴以及环形风嘴不被高温损坏，提高了气化装置运行的可靠性。
本发明进一步设置为：所述炉体、所述中心风系统及所述炉箅装置分别与所述冷却系统相连，冷却水进行强制循环。
通过采用上述技术方案，进而使得炉体和中心风系统两者的冷却水进行强制循环，确保中心风嘴以及环形风嘴不被高温损坏，提高了气化装置运行的可靠性。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.通过氧化区与灰渣破碎区之间设置有灰渣冷却区，使得氧化区所产生的熔融灰渣在灰渣冷却区缓慢冷却，避免了熔融的灰渣直接落在炉箅装置，阻止了熔融的灰渣在炉箅装置上形成渣壳；
2.通过在氧化区安装有中心风系统，且环形风室连接有若干均匀分布于氧化区内侧壁上的环形风嘴，进而替代通过炉箅装置进风在氧化区燃烧的常规方式，避免了由于炉箅装置结渣堵塞结渣造成空气无法进入至氧化区，减少停炉清渣状况的发生，提高了气化装置运行的稳定性。
附图说明
图1为本实施例的生物质气化装置的结构示意图。
附图标记：1、炉体；11、集气区；12、干燥区；13、裂解区；14、还原区；15、氧化区；16、灰渣冷却区；161、破渣孔；17、灰渣破碎区；2、进料口；31、箅帽；32、箅体；33、底座；34、灰盆；4、破渣螺旋刀犁；5、传动装置；61、环形风室；62、环形风嘴；71、连接管；72、中心风管；73、中心风嘴；8、出气口；9、冷却水管。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本实施例公开的一种适应易结渣的农林生物质气化装置，包括炉体1与冷却系统，炉体1内由上至下依次包括有集气区11、干燥区12、裂解区13、还原区14、氧化区15以及灰渣破碎区17，炉体1顶部的中间位置开设有进料口2，炉体1的顶部开设有两组出气口8，两组出气口8位于进料口2的两侧，炉体1的底部安装有水套结构的炉箅装置，氧化区15与灰渣破碎区17之间分隔设置有灰渣冷却区16。
氧化区15的外侧壁固定连接有环形风室61，环形风室61连接有若干均匀分布于氧化区15内侧壁上的环形风嘴62。
氧化区15安装有中心风系统，中心风系统包括水平设置的连接管71以及与连接管71垂直设置的中心风管72，中心风管72位于氧化区15的空间中央位置，连接管71的一端与中心风管72连接；连接管71的另一端延伸至氧化区15外侧并与炉外鼓风机相连，中心风管72的外周面均匀分布有若干与环形风嘴62相对设置的中心风嘴73；炉体1、中心风系统及炉箅装置分别与所述冷却系统相连，冷却水进行强制循环。灰渣冷却区16的外侧开设有若干均匀分布的破渣孔161。
炉箅装置由上至下依次包括有箅帽31、箅体32、底座33以及灰盆34，箅体32外侧壁的锥角为60°，箅帽31、箅体32以及底座33三者沿轴向位置均安装有破渣螺旋刀犁4；中心风管、连接管、箅帽以及箅体四者的外侧均设有冷却水管9；灰渣破碎区17底部设有炉裙，炉裙插入至灰盆34的水封中，灰盆34通过齿轮连接有传动装置5。
本实施例的工况及原理如下：
生物质原料由进料口2送入炉体1内，空气分别通过氧化区15的环形风嘴62及中心风系统进入炉体1内并与生物质原料进行热解气化反应，气化产生的燃气在炉体1内由下向上流动，经出气口8排出。
炉内氧化燃烧反应产生的熔融灰渣在排渣过程中逐渐落入灰渣冷却区16，被灰渣冷却区16水套的冷却水逐渐冷却，在灰渣破碎区17经过箅帽31、箅体32及底座33的破渣螺旋刀犁4的搅拌、破碎，有效阻止了大块灰渣的产生。
当气化装置在运行过程中出现异常时，可及时通过破渣孔161检查炉内结渣情况并进行人工破渣，保证了气化装置安全、稳定地运行。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种适应易结渣的农林生物质气化装置，包括炉体(1)与冷却系统，所述炉体(1)内包括有氧化区(15)以及灰渣破碎区(17)，所述炉体(1)的顶部开设有进料口(2)，所述炉体(1)的底部设置有炉箅装置，其特征是：所述氧化区(15)与所述灰渣破碎区(17)之间设置有灰渣冷却区(16)；所述氧化区(15)的外侧壁设置有环形风室(61)，所述环形风室(61)连接有若干均匀分布于所述氧化区(15)内侧壁上的环形风嘴(62)；所述氧化区(15)安装有中心风系统；所述炉箅装置包括有箅体(32)，所述箅体(32)外侧壁的锥角为60°，所述箅体(32)的上方连接有箅帽(31)，所述箅体(32)的下方连接有底座(33)，所述箅帽(31)、所述箅体(32)以及所述底座(33)三者均设置有破渣螺旋刀犁(4)。
2.根据权利要求1所述的适应易结渣的农林生物质气化装置，其特征是：所述中心风系统包括中心风管(72)以及连接管(71)，所述连接管(71)的一端与所述中心风管(72)连接，所述连接管(71)的另一端延伸至所述氧化区(15)外侧，所述中心风管(72)的外周面均匀分布有若干中心风嘴(73)。
3.根据权利要求2所述的适应易结渣的农林生物质气化装置，其特征是：所述中心风嘴(73)的出风口与所述环形风嘴(62)的出风口相对设置。
4.根据权利要求1所述的适应易结渣的农林生物质气化装置，其特征是：所述灰渣冷却区(16)的外侧设置有若干均匀分布的破渣孔(161)。
5.根据权利要求1所述的适应易结渣的农林生物质气化装置，其特征是：所述中心风管(72)、所述连接管(71)、所述箅帽(31)以及所述箅体(32)四者的外侧均设有冷却水管(9)。
6.根据权利要求1所述的适应易结渣的农林生物质气化装置，其特征是：所述炉体(1)、所述中心风系统及所述炉箅装置分别与所述冷却系统相连，冷却水进行强制循环。
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