CN114591762A

CN114591762A - 一种可以产蒸汽的生物质气化炉

Info

Publication number: CN114591762A
Application number: CN202210236617.8A
Authority: CN
Inventors: 刘同保; 易诚; 黄卓明; 李奕福; 余林富
Original assignee: Ganzhou Yichen Hongyan Energy Technology Co ltd
Current assignee: Ganzhou Yichen Hongyan Energy Technology Co ltd
Priority date: 2022-03-11
Filing date: 2022-03-11
Publication date: 2022-06-07
Anticipated expiration: 2042-03-11
Also published as: CN114591762B

Abstract

本发明涉及生物质气化炉技术领域，且公开了一种可以产蒸汽的生物质气化炉，包括主体构架，所述主体构架的内部固定安装有气化炉主体，所述气化炉主体一侧的顶部设有连通至其内部的燃气出口，且气化炉主体另一侧的底部设有连通至其内部的燃料进口，所述气化炉主体的顶端设有人孔，所述人孔的顶端固定安装有应急扩散管，所述气化炉主体内腔的底部设有蒸汽发生器。该可以产蒸汽的生物质气化炉，对于传动机构的设置，并在其上传动缸体的作用下利用多级泵组所产生的水流而冲击偏心传动轴架而带动其发生旋转动作，进而带动炉排结构上的炉排片或链条发生移动以推送其上的生物质原料，使得该生物质气化炉在使用过程中的能耗较低。

Description

一种可以产蒸汽的生物质气化炉

技术领域

本发明涉及生物质气化炉技术领域，具体为一种可以产蒸汽的生物质气化炉。

背景技术

气化技术是生物质热化学转换的一种技术，即生物质燃料在不完全燃烧的条件下，其中较高分子量的有机碳氢化合物链发生裂解，变成较低分子量的CO、H₂、CH₄等可燃性气体，进而为锅炉、熔铝炉等终端设备提供有效地生物质燃气。

并且，生物质燃气以农林废弃物为原料，在缺氧的热力学条件下将其中的碳元素通过氧化、还原、热解而转化的可燃气体，其中，气化过程分为生物质原料的氧化反应、还原反应、裂解和干燥等四个过程，其中：

氧化反应：气化剂（空气）由底部进入气化炉，与生物质原料发生氧化反应，生成CO₂、CO、H₂O等，同时放出热量；

还原反应：在原区内来自空气中的氧气被耗尽，由于供氧不足而导致生物质原料的燃烧不充分，产生CO并放出热量，同时，来自氧化层的CO₂与生物质原料中的碳元素发生还原反应，生成CO、CH₄、H₂、H₂O等，在此过程中，被加热的生物质原料也发生裂解，其中的可燃气体即挥发份从原料中析出成为燃气的一部分，而还原区中的原料因重力作用下落入氧化区；

生物质原料裂解：在裂解区中的生物质原料被还原区上来的热气体加热，发生裂解反应，在此反应中，生物质中的大部分挥发分得以挥发，裂解过程的产物有炭、焦油、H₂、CO、CO₂、CH₄和水蒸气等，该过程需要吸热，而裂解区产生的残留物因重力作用进入还原区，而产生的热气体进入干燥区；

生物质的干燥：气化炉最上层为干燥层，加入的生物质原料被来自下方热解区的热气体加热，其中的水分蒸发为水蒸气得以干燥，而干燥后的物料因重力作用进入裂解区，而热气体成为燃气被引出气化炉使用。

而目前在现有技术中，对于生物质原料的气化技术主要分为低温气化炉和高温气化炉两种形式：

其中，低温气化炉中的焦油会以液态形式随产出的燃气而流出，并附着在燃气管道上，在粘上灰尘后慢慢将管道堵塞，为此需要不定期的进行停炉烤管作业，操作较为繁琐，并且还会出现部分焦油外泄而造成环境污染的现象，并且送给锅炉的燃气温度没有高温气化炉的高，致使其对于热能利用率较较低下；

而高温气化炉虽可有效避免上述的情况，但，高温气化炉的出气温度可达450～550℃，致使造成大量热能的浪费，并且对于炉墙极易造成的结焦或烧坏的现象而需要对其进行冷却措施，但因冷却措施而又降低了其对于生物质原料的气化率。

故，亟需一种生物质气化炉，在避免上述现有高温气化炉所存在的缺陷的同时，可有效解决上述现有低温气化炉中所产生的液态焦油外泄的问题。

发明内容

（一）解决的技术问题

本发明提供了一种可以产蒸汽的生物质气化炉，具备可避免低温气化炉中所产生的焦油外泄、并有效利用炉内的出气温度以将冷却水转化成水蒸气而加以利用、在减低炉内温度保护炉墙的同时提高了其对于生物质原料的气化率、可同时避免现有气化炉中所存在的缺陷、稳定性及可靠性较高的优点，解决了现有的低温气化炉中的焦油会以液态形式随产出的燃气而流出，并附着在燃气管道上，在粘上灰尘后慢慢将管道堵塞，为此需要不定期的进行停炉烤管作业，操作较为繁琐，并且还会出现部分焦油外泄而造成环境污染的现象，并且送给锅炉的燃气温度没有高温气化炉的高，致使其对于热能利用率较较低下，而高温气化炉虽可有效避免上述的情况，但，高温气化炉的出气温度可达450～550℃，致使造成大量热能的浪费，并且对于炉墙极易造成的结焦或烧坏的现象而需要对其进行冷却措施，但因冷却措施而又降低了其对于生物质原料的气化率的问题。

（二）技术方案

本发明提供如下技术方案：一种可以产蒸汽的生物质气化炉，包括主体构架，所述主体构架的内部固定安装有气化炉主体，所述气化炉主体一侧的顶部设有连通至其内部的燃气出口，且气化炉主体另一侧的底部设有连通至其内部的燃料进口，所述气化炉主体的顶端设有人孔，所述人孔的顶端固定安装有应急扩散管，所述气化炉主体内腔的底部设有蒸汽发生器，所述主体构架的内腔中设有位于气化炉主体上蒸汽发生器下方的炉排结构，所述炉排结构与固定安装在主体构架外侧的传动机构之间形成传动连接，所述主体构架外侧的顶部固定安装有多级泵组，且主体构架内腔一侧的顶部分别固定有一组汽水分离器Ⅰ和汽水分离器Ⅱ，所述多级泵组、汽水分离器Ⅰ、传动机构、蒸汽发生器以及汽水分离器Ⅱ、鼓风机之间通过管路系统形成连通。

优选的，所述炉排结构可设为呈倾斜结构布置的往复炉排，所述往复炉排的内部设有炉排片所述往复炉排上的炉排片分为固定排片和活动排片两部分组成，且活动排片与固定安装在主体构架外侧的传动机构之间形成传动连接，而固定排片固定安装在往复炉排的内部。

优选的，所述炉排结构可设为呈水平结构布置的链式炉排，所述链式炉排包括固定安装在主体构架内腔底部一侧的固定底座，所述固定底座的内部设有链条以与固定安装在其内部一侧的主动轮之间形成传动连接，且主动轮与传动机构之间形成传动连接，所述固定底座的内部的另一侧且低于链条的顶端设有出灰口。

优选的，所述传动机构包括传动缸体，所述传动缸体的外表面通过支架与主体构架的外侧固定连接，所述传动缸体的内部活动套接有延伸至其外部的偏心传动轴架，且偏心传动轴架的外部设有转动盘以与炉排片上的活动排片之间形成传动连接，所述偏心传动轴架的外部设有环形阵列排布的且在其内部开设有流通槽孔Ⅰ的扇叶，所述偏心传动轴架上扇叶的内部活动套接有延伸至其内腔中的封隔挡片并与活动套接在其内腔中的调节轴芯之间相互卡接。

优选的，所述调节轴芯包括第一轴芯、第二轴芯和锥形凹槽，所述第一轴芯和第二轴芯的外表面分别与偏心传动轴架的内壁之间螺纹连接，且在第二轴芯的一端开设有锥形凹槽，所述第一轴芯与第二轴芯之间固定连接。

优选的，所述封隔挡片的中部开设有流通槽孔Ⅱ，且在其一侧的底部开设有与第二轴芯上的锥形凹槽相适配的联动卡槽。

（三）有益效果

本发明具备以下有益效果：

1、该可以产蒸汽的生物质气化炉，对于气化炉主体内腔中蒸汽发生器的冷却水环路系统的设置，可将冷却水变成水蒸气，一方面可对炉排片上的生物质原料进行加热处理，并使得其中的水分子与生物质原料中的碳元素之间发生化学反应，而有效提高其对于生物质原料的气化率，另一方面可对炉壁以及气化炉主体上的炉排片进行冷却处理，而防止其中的炉壁因温度过高而发生结焦、烧坏的现象，可靠性较高且使用寿命较长。

2、该可以产蒸汽的生物质气化炉，对于传动机构的设置，并在其上传动缸体的作用下利用多级泵组所产生的水流而冲击偏心传动轴架而带动其发生旋转动作，进而带动炉排结构上的炉排片或链条发生移动以推送其上的生物质原料，而不再需要其它的动力输出机构，使得该生物质气化炉在使用过程中的能耗较低。

3、该可以产蒸汽的生物质气化炉，对于传动机构上调节轴芯以及封隔挡片的设置，在其所受离心力的作用下，利用调节轴芯相对于封隔挡片的位置关系而调整偏心传动轴架上流通槽孔Ⅰ与封隔挡片上流通槽孔Ⅱ之间的重合程度以改变其对于水流的流通量，从而通过改变多级泵组对于偏心传动轴架所产生的水流冲击压力，以调整活动排片与固定排片之间的相对位移的频率，进而可根据其上生物质原料的品质而调整其在该生物气化炉中的停留时间，可控性较高且有效地提高了该生物质气化炉的适用范围。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明往复炉排上炉排片的结构示意图；

图3为本发明链式炉排的结构示意图；

图4为本发明传动机构及其上的结构示意图；

图5为本发明调节轴芯的结构示意图；

图6为本发明封隔挡片的结构示意图；

图7为本发明工作流程的系统简图。

图中：1、气化炉主体；2、燃气出口；3、燃料进口；4、人孔；5、应急扩散管；6、蒸汽发生器；7、往复炉排；8、鼓风机；9、链式炉排；10、炉排片；11、主体构架；12、多级泵组；13、传动机构；14、汽水分离器Ⅰ；15、汽水分离器Ⅱ；16、固定排片；17、活动排片；18、固定底座；19、链条；20、主动轮；21、出灰口；22、传动缸体；23、偏心传动轴架；24、流通槽孔Ⅰ；25、调节轴芯；26、封隔挡片；27、限位挡环；28、第一轴芯；29、第二轴芯；30、锥形凹槽；31、流通槽孔Ⅱ；32、联动卡槽。

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。

请参阅图1，一种可以产蒸汽的生物质气化炉，包括主体构架11，主体构架11的内部固定安装有圆形结构的气化炉主体1，气化炉主体1一侧的顶部设有连通至其内部的燃气出口2，且气化炉主体1另一侧的底部设有连通至其内部的燃料进口3，气化炉主体1的顶端设有人孔4，人孔4的顶端固定安装有人工或自动控制的应急扩散管5；

气化炉主体1内腔的底部悬空设有呈圆锥形盘式结构的蒸汽发生器6，蒸汽发生器6作为炉墙的一部分位于炉膛的最底部，炉膛这个部位是氧化反应的位置，温度能够达到1200℃以上而为生物质裂解及还原反应提供热能的，而对于蒸汽发生器6悬空布置的设置，使得空气中的氧在此消耗了大部分，而使其避开了温度最高位置，进而降低其对应位置上炉壁的温度，并且使得空气与水蒸气混合物可以从蒸汽发生器6内外双向进入炉膛中以充分发挥了风冷的效果；

气化炉主体1内腔的底部设有蒸汽发生器6，主体构架11的内腔中设有位于气化炉主体1上蒸汽发生器6下方的炉排结构，炉排结构与固定安装在主体构架11外侧的传动机构13之间形成传动连接，主体构架11外侧的顶部固定安装有多级泵组12，且主体构架11内腔一侧的顶部分别固定有一组汽水分离器Ⅰ14和汽水分离器Ⅱ15，多级泵组12、汽水分离器Ⅰ14、传动机构13、蒸汽发生器6以及汽水分离器Ⅱ15、鼓风机8之间通过管路系统形成连通；

如图7所示，其中，冷却水通过多级泵组12而进入到汽水分离器Ⅰ14，并在传动机构13的作用下而带动往复炉排7上的炉排片10发生相应的移动，之后经由蒸汽发生器6的进水口而送入至其内部，经过生物质原料的反应放热而加热成水蒸汽后从其出口输出至汽水分离器Ⅱ15中，并在鼓风机8的作用下而将高温水蒸气输送至气化炉主体1的内腔中。

而将高温水蒸气输送至气化炉主体1的内腔中具有以下两个作用：

其一，一部分水蒸气从炉排片10的顶部进入而对其上的生物质原料进行加热处理，在其在达到800℃以上的水分子与生物质原料中的碳元素之间产生化学反应并生成CO和H₂气体，（H₂O+C高温下=H₂+CO），进而有效地进而提高了其对于生物质原料的气化率；

其二，可对炉壁形成冷却作用，并配合对于蒸汽发生器6圆锥形盘式结构的设置，在其下小上大的作用下而使得空气从较小的底部进入后，由于截面积的增大空气流速降低，且沿内壁的空气量也会随之减少，进而在蒸汽发生器6的内壁上不会发生高温燃烧以有效避免其发生结焦的现象，同时，蒸汽发生器6中的冷却水也可以炉墙进行冷却措施，进一步避免了炉墙因温度过高而发生结焦或烧坏的现象；

其三，另一部分水蒸气从炉排片10的底部进入，因水蒸气的比热容比空气小，使其比空气更容易与炉排片10之间发生热交换以对其进行降温处理，进而有效防止其发生温度过高的现象。

如图2所示，本技术方案中，炉排结构可设为呈倾斜结构布置的往复炉排7，往复炉排7的内部设有炉排片10往复炉排7上的炉排片10分为固定排片16和活动排片17两部分组成，且活动排片17与固定安装在主体构架11外侧的传动机构13之间形成传动连接，而固定排片16固定安装在往复炉排7的内部；

一方面可对炉排片10上的生物质原料进行翻转而使其充分的被气化；另一方面可彻底有效地清理其上的生物质原料灰渣。

如图3所示，本技术方案中，炉排结构可设为呈水平结构布置的链式炉排9，链式炉排9包括固定安装在主体构架11内腔底部一侧的固定底座18，固定底座18的内部设有链条19以与固定安装在其内部一侧的主动轮20之间形成传动连接，且主动轮20与传动机构13之间形成传动连接，固定底座18的内部的另一侧且低于链条19的顶端设有出灰口21，并带动链条19随传动机构13而发生循环移动以清理其上的生物质燃料灰渣。

如图4所示，本技术方案中，传动机构13包括传动缸体22，传动缸体22的外表面通过支架与主体构架11的外侧固定连接，传动缸体22的内部活动套接有延伸至其外部的偏心传动轴架23，且偏心传动轴架23的外部设有转动盘以与炉排片10上的活动排片17之间形成传动连接，偏心传动轴架23的外部设有环形阵列排布的且在其内部开设有流通槽孔Ⅰ24的扇叶，偏心传动轴架23上扇叶的内部活动套接有延伸至其内腔中的封隔挡片26并与活动套接在其内腔中的调节轴芯25之间相互卡接。

对于传动机构13的设置，并在其上传动缸体22的作用下，利用多级泵组12所产生的水流而冲击偏心传动轴架23并带动其发生旋转动作，进而带动炉排片10上的活动排片17相对于固定排片16发生移动以推送其上的生物质原料，而不再需要其它的动力输出机构，使得该生物质气化炉在使用过程中的能耗较低。

其中，在偏心传动轴架23内腔的左右两侧分别螺纹连接有一组限位挡环27，以防止其上的调节轴芯25在前后调整的过程中发生脱离的现象。

如图5所示，本技术方案中，调节轴芯25包括第一轴芯28、第二轴芯29和锥形凹槽30，第一轴芯28和第二轴芯29的外表面分别与偏心传动轴架23的内壁之间螺纹连接，且在第二轴芯29的一端开设有锥形凹槽30，第一轴芯28与第二轴芯29之间固定连接。

如图6所示，本技术方案中，封隔挡片26的中部开设有流通槽孔Ⅱ31，且在其一侧的底部开设有与第二轴芯29上的锥形凹槽30相适配的联动卡槽32。

对于调节轴芯25以及封隔挡片26的设置，在其所受离心力的作用下，利用调节轴芯25相对于封隔挡片26的位置关系而调整偏心传动轴架23上流通槽孔Ⅰ24与封隔挡片26上流通槽孔Ⅱ31之间的重合程度以改变其对于水流的流通量，从而通过改变多级泵组12对于偏心传动轴架23所产生的水流冲击压力，调整活动排片17与固定排片16之间的相对位移的频率，以根据其上生物质原料的品质而调整其在该生物气化炉中的停留时间，进而有效地提高了该生物质气化炉的适用范围。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

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

1.一种可以产蒸汽的生物质气化炉，包括主体构架（11），所述主体构架（11）的内部固定安装有气化炉主体（1），所述气化炉主体（1）一侧的顶部设有连通至其内部的燃气出口（2），且气化炉主体（1）另一侧的底部设有连通至其内部的燃料进口（3），所述气化炉主体（1）的顶端设有人孔（4），所述人孔（4）的顶端固定安装有应急扩散管（5），其特征在于：

所述气化炉主体（1）内腔的底部设有蒸汽发生器（6），所述主体构架（11）的内腔中设有位于气化炉主体（1）上蒸汽发生器（6）下方的炉排结构，所述炉排结构与固定安装在主体构架（11）外侧的传动机构（13）之间形成传动连接，所述主体构架（11）外侧的顶部固定安装有多级泵组（12），且主体构架（11）内腔一侧的顶部分别固定有一组汽水分离器Ⅰ（14）和汽水分离器Ⅱ（15），所述多级泵组（12）、汽水分离器Ⅰ（14）、传动机构（13）、蒸汽发生器（6）以及汽水分离器Ⅱ（15）、鼓风机（8）之间通过管路系统形成连通。

2.根据权利要求1所述的一种可以产蒸汽的生物质气化炉，其特征在于：所述炉排结构可设为呈倾斜结构布置的往复炉排（7），所述往复炉排（7）的内部设有炉排片（10）所述往复炉排（7）上的炉排片（10）分为固定排片（16）和活动排片（17）两部分组成，且活动排片（17）与固定安装在主体构架（11）外侧的传动机构（13）之间形成传动连接，而固定排片（16）固定安装在往复炉排（7）的内部。

3.根据权利要求1所述的一种可以产蒸汽的生物质气化炉，其特征在于：所述炉排结构可设为呈水平结构布置的链式炉排（9），所述链式炉排（9）包括固定安装在主体构架（11）内腔底部一侧的固定底座（18），所述固定底座（18）的内部设有链条（19）以与固定安装在其内部一侧的主动轮（20）之间形成传动连接，且主动轮（20）与传动机构（13）之间形成传动连接，所述固定底座（18）的内部的另一侧且低于链条（19）的顶端设有出灰口（21）。

4.根据权利要求1所述的一种可以产蒸汽的生物质气化炉，其特征在于：所述传动机构（13）包括传动缸体（22），所述传动缸体（22）的外表面通过支架与主体构架（11）的外侧固定连接，所述传动缸体（22）的内部活动套接有延伸至其外部的偏心传动轴架（23），且偏心传动轴架（23）的外部设有转动盘以与炉排片（10）上的活动排片（17）之间形成传动连接，所述偏心传动轴架（23）的外部设有环形阵列排布的且在其内部开设有流通槽孔Ⅰ（24）的扇叶，所述偏心传动轴架（23）上扇叶的内部活动套接有延伸至其内腔中的封隔挡片（26）并与活动套接在其内腔中的调节轴芯（25）之间相互卡接。

5.根据权利要求4所述的一种可以产蒸汽的生物质气化炉，其特征在于：所述调节轴芯（25）包括第一轴芯（28）、第二轴芯（29）和锥形凹槽（30），所述第一轴芯（28）和第二轴芯（29）的外表面分别与偏心传动轴架（23）的内壁之间螺纹连接，且在第二轴芯（29）的一端开设有锥形凹槽（30），所述第一轴芯（28）与第二轴芯（29）之间固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种可以产蒸汽的生物质气化炉，其特征在于：所述封隔挡片（26）的中部开设有流通槽孔Ⅱ（31），且在其一侧的底部开设有与第二轴芯（29）上的锥形凹槽（30）相适配的联动卡槽（32）。