CN111892957A

CN111892957A - 可自动调节运行状态的生物质裂解气化装置

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Publication number: CN111892957A
Application number: CN201911341210.6A
Authority: CN
Inventors: 王禹博
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2020-11-06

Abstract

本发明属生物质气化技术领域，尤其涉及一种可自动调节运行状态的生物质裂解气化装置，包括炉体、控制模块、净化模块及储气模块；炉体包括内腔及外套层；净化模块包括外筒、内筒、上管板及下管板；在储气模块的顶部固定设有净化气体出口；在净化气体出口处固定设有压力变送器；压力变送器的信号传输端口经控制模块分别与物料电机及风机电机相接。本生物质染料及进风量可实现自动控制，劳动强度低，操作精度高，热效率指标理想，运行稳定性好，气化气除尘精度高。

Description

可自动调节运行状态的生物质裂解气化装置

技术领域

本发明属生物质气化技术领域，尤其涉及一种可自动调节运行状态的生物质裂解气化装置。

背景技术

生物质是重要的可再生能源,它分布广泛,数量巨大。但由于它能量密度低，又分散，所以难以大规模集中处理，这正是大部分发展中国家生物质利用水平低下的原因。生物质气化发电技术（BGPG）可以在较小的规模下实现较高的利用率，并能提供高品位的能源形式，特别适合于农村、发展中国家和地区，所以是利用生物质的一种重要技术，是一个重要的发展方向。中国由于地域广阔，生物质资源丰富而电力供应相对紧张，生物质气化发电具有较好的生存条件和发展空间，所以在中国大力发展生物质气化发电技术可以最大限度地体现该技术的优越性和经济性。

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。

传统的生物质气化设备中的生物质染料及进风量基本都由人工进行控制，其存在着劳动强度大，操作精度低，热效率低，运行稳定性差，气化气除尘精度不理想等问题。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种生物质染料及进风量可实现自动控制，劳动强度低，操作精度高，热效率指标理想，运行稳定性好，气化气除尘精度高的可自动调节运行状态的生物质裂解气化装置。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种可自动调节运行状态的生物质裂解气化装置，包括炉体、控制模块、净化模块及储气模块；所述炉体顶部设有生物质进料机构；在所述炉体附近设有风机；所述炉体包括内腔及套于所述内腔外的外套层；所述物质进料机构的出料口与内腔相通；在所述炉体上部设有与内腔相通的出气口；在所述内腔的下部横向设有活动式炉排；在所述活动式炉排的下部设有进气腔；所述进气腔及风机的出风口分别与内腔及外套层形成的环形腔体相通；

所述净化模块包括外筒、内筒、上管板及下管板；所述上管板及下管板纵向依次横向固定于外筒的内壁；在所述上管板与下管板之间固定设有陶瓷过滤管；所述内筒的顶部端口与下管板的底部固定封接；在所述外筒顶部固定设有净化出气口；所述出气口与上管板顶部及外筒形成的配气腔相通；在所述外筒的外壁固定设有净化进气口；所述净化进气口与外筒内壁及内筒外壁形成的环形腔体相通；所述出气口与净化进气口相通；

在所述储气模块的顶部固定设有净化气体出口；在所述净化气体出口处固定设有压力变送器；所述压力变送器的信号传输端口经控制模块分别与生物质进料机构中的物料电机及风机中的风机电机相接。

作为一种优选方案，本发明所述控制模块包括压力数字调节仪、物料变频器及风机变频器；所述压力变送器的信号传输端口与压力数字调节仪的信号传输端口相接；所述压力数字调节仪的信号控制端口依次分别与物料变频器及风机变频器的信号控制端口相接；所述物料变频器的信号传输端口接物料电机的信号传输端口；所述风机变频器的信号传输端口接风机电机的信号传输端口。

进一步地，本发明在所述外筒的底部可固定设有除灰室。

本发明能够通过储气模块顶部净化气体出口处设有的压力变送器监测出气压力，自动调节进入炉体内的生物质燃料量及给风量，使炉体的出气量能与储气模块的出气量保持等量同步，从而实现了完全自动控制炉体生物质燃料进料量，提高了设备的稳定性和安全性。本发明风机冷风进入由内腔及外套层形成的环形腔体并快速吸热，随着炉体温度升高，热气流会从炉排底部迅速流入内腔，在缺氧条件下，采用从下至上的裂解气化模式最终实现生物质气化，尚未气化的料层底部与上升气流进行热交换会产生预热干燥效果，从而达到节能目的。本发明采用外筒与内筒相结合的旋风过滤方式，首先可以过滤12μm以上的颗粒，使得经过外筒与内筒净化的气体通过内筒进入陶瓷过滤管，陶瓷过滤管对12μm以下颗粒气体过滤后，净化后的气体经配气腔的出气口进入储气模块，保证了气化气在不损失热量的情况下，实现高效除尘的效果，从而保证了系统的稳定性及安全性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。

窗体底端

图1为本发明整体结构示意图。

图中：1、炉体；101、内腔；102、外套层；103、出气口；104、活动式炉排；105、进气腔；2、净化模块；201、外筒；202、内筒；203、上管板；204、下管板；205、陶瓷过滤管；206、净化出气口；207、配气腔；208、净化进气口；3、储气模块；301、净化气体出口；4、生物质进料机构；401、物料电机；5、风机；501、风机电机；6、压力变送器；7、控制模块；701、压力数字调节仪；702、物料变频器；703、风机变频器；8、除灰室。

具体实施方式

如图所示，可自动调节运行状态的生物质裂解气化装置，包括炉体1、控制模块7、净化模块2及储气模块3；所述炉体1顶部设有生物质进料机构4；在所述炉体1附近设有风机5；所述炉体1包括内腔101及套于所述内腔101外的外套层102；所述物质进料机构4的出料口与内腔101相通；在所述炉体1上部设有与内腔101相通的出气口103；在所述内腔101的下部横向设有活动式炉排104；在所述活动式炉排104的下部设有进气腔105；活动式炉排104可以水平向右移动，并从设置在外筒201上的装配口取出，以便于活动式炉排的维护；所述进气腔105及风机5的出风口分别与内腔101及外套层102形成的环形腔体相通；

所述净化模块2包括外筒201、内筒202、上管板203及下管板204；所述上管板203及下管板204纵向依次横向固定于外筒201的内壁；在所述上管板203与下管板204之间固定设有陶瓷过滤管205；所述内筒202的顶部端口与下管板204的底部固定封接；在所述外筒201顶部固定设有净化出气口206；所述出气口206与上管板203顶部及外筒201形成的配气腔207相通；在所述外筒201的外壁固定设有净化进气口208；所述净化进气口208与外筒201内壁及内筒202外壁形成的环形腔体相通；所述出气口103与净化进气口208相通。本发明采用外筒与内筒相结合的旋风过滤方式，首先可以过滤12μm以上的颗粒，使得经过外筒与内筒净化的气体通过内筒进入陶瓷过滤管，陶瓷过滤管对12μm以下颗粒气体过滤后，净化后的气体经配气腔207的出气口206进入储气模块，保证了气化气在不损失热量的情况下，实现高效除尘的效果，从而保证了系统的稳定性及安全性。本发明陶瓷过滤管可采用高精度陶瓷过滤管，过滤精度可达0.4μm，保证了气化气除尘精度要求。

在所述储气模块3的顶部固定设有净化气体出口301；在所述净化气体出口301处固定设有压力变送器6；所述压力变送器6的信号传输端口经控制模块7分别与生物质进料机构4中的物料电机401及风机5中的风机电机501相接。

当储气模块3的气体压力升高时，压力数字调节仪701输出电流减少，物料变频器702及风机变频器703的输出频率降低，物料电机401及风机电机501转速降低，生物质进料机构4的生物质燃料量及风机5的风量供给减少，从而使炉体1的产气量降低。储气模块3的压力同步降低。反之，当储气模块3的气体压力降低时，压力数字调节仪701输出电流增加，物料变频器702及风机变频器703的输出频率增加，物料电机401及风机电机501转速增加，生物质进料机构4的生物质燃料量及风机5的风量供给增加，从而使炉体1的产气量增加。储气模块3的压力同步增加。压力数字调节仪是一种检测、控制压力参数的数字式二次仪表。它与相应的压力变送器、传感器配套使用，可适用于生产过程中的气态、液态介质压力的集中检测和控制。本发明可选择XMY-40压力数字调节仪，其输出信号为0～20mA，配套一次仪表型号名称：YSH-3（1）霍尔压力（微压）变送器。

当储气模块3的出口压力超过设定阈值，压力数字调节仪701无电流输出，生物质进料机构4及风机5处于停机状态。

本发明所述控制模块7包括压力数字调节仪701、物料变频器702及风机变频器703；所述压力变送器6的信号传输端口与压力数字调节仪701的信号传输端口相接；所述压力数字调节仪701的信号控制端口依次分别与物料变频器702及风机变频器703的信号控制端口相接；所述物料变频器702的信号传输端口接物料电机401的信号传输端口；所述风机变频器703的信号传输端口接风机电机501的信号传输端口。本发明在所述外筒201的底部固定设有除灰室8。

本发明主要适用于410000cal/h或以下的炉体，投料一次可以连续气化燃烧7～8小时。本发明在具体运行时，首先开启生物质进料机构，向炉体送入待气化生物质燃料，风机将冷风吹入炉体的内腔101及外套层102形成的环形腔体，冷风再从活动式炉排104纵向进入炉体的内腔101中，随着内腔101中生物质燃料的升温裂解，内腔101及外套层102形成的环形腔体中的空气被加热，从活动式炉排104进入炉体的内腔101中的热空气对料层底部的生物质燃料进行预热干燥。经裂解气化后的气体从出气口103切向进入净化模块2，在旋风效应下，大颗粒灰尘通过重力作用下落至除灰室8。含有小颗粒的气体通过内筒202内腔进入陶瓷过滤管205中继续进行二级净化，经过陶瓷过滤管205净化后的气体再经过配气腔207后从净化出气口206流出，最终进入储气模块3。在此过程中，通过压力变送器6采集储气模块3中净化气体出口301的压力信号，再结合控制模块7对炉体生物质燃料进料量及风机进风量实施控制，从而完成整个工艺循环。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语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 “设置”、“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，除非另有明确的限定，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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种可自动调节运行状态的生物质裂解气化装置，其特征在于，包括炉体（1）、控制模块（7）、净化模块（2）及储气模块（3）；

所述炉体（1）顶部设有生物质进料机构（4）；在所述炉体（1）附近设有风机（5）；所述炉体（1）包括内腔（101）及套于所述内腔（101）外的外套层（102）；所述物质进料机构（4）的出料口与内腔（101）相通；在所述炉体（1）上部设有与内腔（101）相通的出气口（103）；在所述内腔（101）的下部横向设有活动式炉排（104）；在所述活动式炉排（104）的下部设有进气腔（105）；所述进气腔（105）及风机（5）的出风口分别与内腔（101）及外套层（102）形成的环形腔体相通；

所述净化模块（2）包括外筒（201）、内筒（202）、上管板（203）及下管板（204）；所述上管板（203）及下管板（204）纵向依次横向固定于外筒（201）的内壁；在所述上管板（203）与下管板（204）之间固定设有陶瓷过滤管（205）；所述内筒（202）的顶部端口与下管板（204）的底部固定封接；在所述外筒（201）顶部固定设有净化出气口（206）；所述出气口（206）与上管板（203）顶部及外筒（201）形成的配气腔（207）相通；在所述外筒（201）的外壁固定设有净化进气口（208）；所述净化进气口（208）与外筒（201）内壁及内筒（202）外壁形成的环形腔体相通；所述出气口（103）与净化进气口（208）相通；

在所述储气模块（3）的顶部固定设有净化气体出口（301）；在所述净化气体出口（301）处固定设有压力变送器（6）；所述压力变送器（6）的信号传输端口经控制模块（7）分别与生物质进料机构（4）中的物料电机（401）及风机（5）中的风机电机（501）相接。

2.根据权利要求1所述的可自动调节运行状态的生物质裂解气化装置，其特征在于：所述控制模块（7）包括压力数字调节仪（701）、物料变频器（702）及风机变频器（703）；所述压力变送器（6）的信号传输端口与压力数字调节仪（701）的信号传输端口相接；所述压力数字调节仪（701）的信号控制端口依次分别与物料变频器（702）及风机变频器（703）的信号控制端口相接；所述物料变频器（702）的信号传输端口接物料电机（401）的信号传输端口；所述风机变频器（703）的信号传输端口接风机电机（501）的信号传输端口。

3.根据权利要求2所述的可自动调节运行状态的生物质裂解气化装置，其特征在于：在所述外筒（201）的底部固定设有除灰室（8）。