CN115449405B - 一种生物质气化炉炭渣干式收集系统 - Google Patents
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- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
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Abstract
本发明公开了一种生物质气化炉炭渣干式收集系统，包括生物质气化炉、落渣斜板、用于给落渣斜板上炭渣降温的喷淋装置、用于输送炭渣的送料绞龙装置、用于给送料绞龙装置内炭渣间接冷却的炭渣冷却装置、炭渣存放箱和用于除去炭渣中烟尘的除尘装置，落渣斜板的上端设于生物质气化炉出灰口的下方，落渣斜板的下端设于送料绞龙装置的进料端上方，炭渣存放箱与送料绞龙装置出料端连接，喷淋装置设于落渣斜板的对面，送料绞龙装置上设有炭渣冷却装置，炭渣存放箱的上部通过烟尘管道与除尘装置连接。通过本发明处理后收集的炭渣无需进行二次烘干加工处理，降低炭渣收集的生产成本，能够显著提高生物质气化工艺的综合经济效益。
Description
技术领域
本发明属于生物质气化炭渣回收利用的技术领域，具体涉及一种生物质气化炉炭渣干式收集系统。
背景技术
生物质气化技术是生物质能高效利用的主要方式之一，相对生物质直接燃烧具有燃烧稳定、热效率高、污染低等优点。生物质气化通常是以空气、氧气或水蒸汽等作为气化剂，在高温条件下通过热化学反应将生物燃料转化为燃气的过程，并尽可能将能量保留在反应后得到的CO、H2、CH4等可燃气中。其中，固定床气化是目前世界上应用最广、成熟度最高的生物质利用技术，整个过程一般分为干燥、热解(干馏)、还原和氧化。
在生物质以木材或木质材料为原料的气化过程中，一部分生物质燃烬变成灰渣，一部分生物质仅脱除挥发分变成木炭，木炭和灰渣不可避免的混合在一起成为副产物炭渣，炭渣经气化炉排出分选后就能得到木炭。众所周知，木炭含有大量的微孔和过渡孔，多为碱性，具有发达的孔隙和较大的比表面积，且表面存在多种官能团，具有较强的离子交换性能。对炭渣分选出来的木炭进行二次加工，制取活性炭是炭渣高附加值利用途径之一，并能够显著提高生物质气化工艺的综合经济效益。
目前生物质气化炉高温炭渣的处理，普遍使用湿式排炭渣，此法收集得到的炭渣进行二次加工时需要对炭渣额外进行烘干等工艺处理，步骤较为繁琐，生产成本增加。干式排炭渣较湿式排炭渣有诸多优势，如节水、污染低、省投资、运营费用低等，干炭渣便于利用等诸多优势，但热解后的生物质炭在气化炉的底部进行聚集的高温炭渣，需要进行及时的排出，并且需要进行灭火降温处理，以避免生物质炭在排出后与空气接触所产生的复燃现象。因此，业内亟待提供一种针对生物质气化炉产生的炭渣进行干式收集的方案。
发明内容
为解决上述技术问题中的至少之一，本发明提出一种生物质气化炉炭渣干式收集系统。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种生物质气化炉炭渣干式收集系统，包括生物质气化炉、落渣斜板、用于给落渣斜板上炭渣降温的喷淋装置、用于输送炭渣的送料绞龙装置、用于给送料绞龙装置内炭渣冷却的炭渣冷却装置、炭渣存放箱和用于除去炭渣中烟尘的除尘装置，所述落渣斜板的上端设于生物质气化炉出灰口的下方，所述落渣斜板的下端设于送料绞龙装置的进料端上方，所述炭渣存放箱与送料绞龙装置出料端连接，所述喷淋装置设于落渣斜板的对面，所述送料绞龙装置上设有炭渣冷却装置，所述炭渣存放箱的上部通过烟尘管道与除尘装置连接。
作为进一步的改进，所述落渣斜板与送料绞龙装置之间设有双层重锤翻板阀，且落渣斜板的下端设在双层重锤翻板阀的进口处，双层重锤翻板阀的出口设在送料绞龙装置的进料端上方。
作为进一步的改进，所述喷淋装置包括喷淋水管和喷淋喷头，所述喷淋水管的进水端与冷却水源连接，所述喷淋水管的出水端与喷淋喷头连接，且喷淋喷头的喷射方向朝向落渣斜板。
作为进一步的改进，所述喷淋装置包括降温控制器，以及分别与降温控制器连接的降温温度传感器和喷淋控制阀，所述喷淋控制阀设在喷淋水管上，所述降温温度传感器设在落渣斜板上，并将实时检测的落渣斜板上的炭渣温度传输给降温控制器，所述降温控制器根据炭渣温度控制喷淋控制阀的出水量。
作为进一步的改进，所述送料绞龙装置包括绞龙驱动电机、U型夹套绞龙壳体和设于U型夹套绞龙壳体内的螺旋叶片，所述绞龙驱动电机的输出轴与螺旋叶片连接并驱动螺旋叶片旋转，所述U型夹套绞龙壳体上根据螺旋叶片旋转方向分别设有绞龙进料端口和绞龙出料端口。
作为进一步的改进，所述炭渣冷却装置包括冷却进水管和冷却出水管，所述U型夹套绞龙壳体的夹层内可蓄水，所述冷却进水管的进水端与冷却水源连接，所述冷却进水管的出水端连接至U型夹套绞龙壳体一端的夹层内，所述冷却出水管的进水端连接至U型夹套绞龙壳体另一端的夹层内。
作为进一步的改进，所述冷却进水管出水端设置在U型夹套绞龙壳体出料端的夹层内，所述冷却出水管进水端设置在U型夹套绞龙壳体进料端的夹层内，U型夹套绞龙壳体的夹层内设有折流挡板，U型夹套绞龙壳体上端设有密封盖板。
作为进一步的改进，所述炭渣冷却装置包括冷却控制器，以及分别与冷却控制器连接的进水控制阀、出水控制阀和冷却温度传感器，所述进水控制阀设于冷却进水管上，所述出水控制阀设于冷却出水管上，所述冷却温度传感器设于送料绞龙装置的U型夹套绞龙壳体内，并将实时检测的U型夹套绞龙壳体的内部温度传输给冷却控制器，所述冷却控制器根据U型夹套绞龙壳体的内部温度调节进水控制阀的出水量和调节出水控制阀的出水量。
作为进一步的改进，所述除尘装置包括除尘箱、布袋除尘器、引风排烟管道和除尘引风机，所述烟尘管道与除尘箱入口连接，所述除尘箱出口与引风排烟管道连接，所述除尘引风机设于引风排烟管道上，所述布袋除尘器与除尘箱的下部连通。
作为进一步的改进，生物质气化炉为链条式气化炉，所述链条式气化炉的链条末端处设有老鹰铁，所述落渣斜板设于老鹰铁的出口下方。
本发明提供的一种生物质气化炉炭渣干式收集系统，包括生物质气化炉、落渣斜板、用于给落渣斜板上炭渣降温的喷淋装置、用于输送炭渣的送料绞龙装置、用于给送料绞龙装置内炭渣间接冷却的炭渣冷却装置、炭渣存放箱和用于除去炭渣中烟尘的除尘装置，所述落渣斜板的上端设于生物质气化炉出灰口的下方，所述落渣斜板的下端设于送料绞龙装置的进料端上方，所述炭渣存放箱与送料绞龙装置出料端连接，所述喷淋装置设于落渣斜板的对面，所述送料绞龙装置上设有炭渣冷却装置，所述炭渣存放箱的上部通过烟尘管道与除尘装置连接。本发明在使用时，从生物质气化炉出灰口排出的炭渣落至落渣斜板上，通过喷淋装置对在落渣斜板上滑落的炭渣进行喷淋，使炭渣在落渣斜板上降温，首次降温后的炭渣会落入送料绞龙装置中进行输送，在输送的过程中通过炭渣冷却装置间接给炭渣再次降温冷却后，炭渣落入炭渣存放箱，炭渣内的烟尘经烟尘管道通过除尘装置向外排放，通过本发明处理后收集的炭渣无需进行二次烘干加工处理，降低炭渣收集的生产成本，能够显著提高生物质气化工艺的综合经济效益。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明送料绞龙装置的结构示意图；
图3为本发明喷淋装置的控制示意图；
图4为本发明炭渣冷却装置的控制示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
结合图1所示，本发明实施例提供一种生物质气化炉炭渣干式收集系统，包括生物质气化炉1、落渣斜板3、喷淋装置4、送料绞龙装置6、炭渣冷却装置、炭渣存放箱7和除尘装置8，所述落渣斜板3的上端设于生物质气化炉1出灰口的下方，所述落渣斜板3的下端设于送料绞龙装置6的进料端上方，所述炭渣存放箱7与送料绞龙装置6出料端连接，所述喷淋装置4设于落渣斜板3的对面用于给落渣斜板3上的炭渣降温，所述送料绞龙装置6上设有炭渣冷却装置，所述炭渣存放箱7的上部通过烟尘管道9与除尘装置8连接。
本实施例的生物质气化炉1为链条式气化炉，所述链条式气化炉的链条末端处设有老鹰铁2，所述落渣斜板3设于老鹰铁2的出口下方，生物质气化炉1炉内保持封闭负压环境，使炉内火焰及气体锁存在气化炉内，提高气化炉安全性与气化效率。
老鹰铁2可使生物质气化炉1内的炭渣能够顺利进入落渣斜板3上，老鹰铁2采用球墨铸铁，能够有效对抗高温炭渣，保持老鹰铁形状。
落渣斜板3接住从生物质气化炉1出灰口落下的炭渣，具有一定倾斜度，保证炭渣落下的同时拥有足够的停留时间使喷淋装置4进行灭火冷却处理。
所述喷淋装置4用于对给落渣斜板3上的炭渣作灭火降温处理，包括喷淋水管和喷淋喷头43，所述喷淋水管的进水端与冷却水源连接，所述喷淋水管的出水端与喷淋喷头43连接，且喷淋喷头43的喷射方向朝向落渣斜板3，可选的，与喷淋水管出水端连接的喷淋喷头43可以布置多个，多个喷淋喷头的排列方式此处不作限定，根据炭渣灭火降温的需要进行设置。
生物质气化炉1工作排出的炭渣温度高于300℃时可能出现着火的现象，在收集过程中，必须将炭渣温度控制在300℃以下，为保证炭渣在落渣斜板3上落下时温度能够低于着火温度300℃，所述喷淋装置4包括降温控制器41，以及分别与降温控制器41连接的降温温度传感器44和喷淋控制阀42，降温控制器41可选但不仅限于使用单片机或微处理器，所述喷淋控制阀42设在喷淋水管上，所述降温温度传感器44设在落渣斜板3上，并将实时检测的落渣斜板3上的炭渣温度传输给降温控制器41，所述降温控制器41根据炭渣温度控制喷淋控制阀42的出水量来控制喷淋喷头43的喷水量。降温控制器41可选但不仅限于是单片机或微处理器，根据生产需求选择。喷淋喷头43在对落渣斜板3上的高温炭渣进行喷淋时，避免过多降温水流入下方送料绞龙装置6中，当降温温度传感器44检测到落渣斜板3上的炭渣温度高于300℃，降温控制器41控制喷淋控制阀42的出水量加大使喷淋喷头43喷水量加大，对炭渣进行灭火降温处理；当降温温度传感器44检测到落渣斜板3上的炭渣温度低于300℃，降温控制器41控制喷淋控制阀42的出水量减小使喷淋喷头43喷水量减小，保证喷淋喷头43保持适当的喷水量。
所述送料绞龙装置6包括绞龙驱动电机61、U型夹套绞龙壳体62和设于U型夹套绞龙壳体62内的螺旋叶片63，所述绞龙驱动电机61的输出轴与螺旋叶片63连接并驱动螺旋叶片63旋转，所述U型夹套绞龙壳体62上根据螺旋叶片63旋转方向分别设有绞龙进料端口64和绞龙出料端口。U型夹套绞龙壳体62包括U型夹层槽，U型夹层槽上可设盖板，以避免炭渣烟气外泄。绞龙驱动电机61可设在进料端口64也可设在绞龙出料端口，结合图2所示，本实施例中，绞龙驱动电机61设在出料端口，螺旋叶片63为右旋。
为再次降低炭渣温度，U型夹套绞龙壳体62的夹层设置为可用于蓄水的结构，所述炭渣冷却装置包括冷却进水管和冷却出水管，所述冷却进水管的进水端与冷却水源连接，所述冷却进水管的出水端连接至U型夹套绞龙壳体62一端的夹层内，所述冷却出水管的进水端连接至U型夹套绞龙壳体62另一端的夹层内。U型夹套绞龙壳体62内通过冷却进水管的出水端进入冷却水后，冷却水从冷却出水管的进水端排出，使U型夹套绞龙壳体62夹层内的冷却水循环流动，通过螺旋叶片63运输的炭渣能够与绞龙夹套壳体62内冷水进行热量交换，随后通过冷却出水管的进水端排出，螺旋叶片63运输的炭渣无需与绞龙夹套壳体62夹层内的冷却水接触，保持炭渣干燥的同时，完成炭渣与冷却水的热量交换降低炭渣温度。
所述冷却进水管出水端设置在U型夹套绞龙壳体62出料端的夹层内，所述冷却出水管进水端设置在U型夹套绞龙壳体62进料端的夹层内，使U型夹套绞龙壳体62夹层内冷却水的流向相对于螺旋叶片63运输炭渣的方向逆向流动，进一步提高螺旋叶片63运输的炭渣与绞龙夹套壳体62内冷却水之间的热量交换效率，保证炭渣的有效冷却。可选的，U型夹套绞龙壳体62的夹层内设有折流挡板，提高炭渣与绞龙夹套壳体62内冷却水之间的热量交换效率。U型夹套绞龙壳体62上端设有密封盖板，避免螺旋叶片63在输送炭渣过程中，烟尘外泄。
为提高U型夹套绞龙壳体62内冷却水与炭渣的热量交换效率，并实现自动化控制，所述炭渣冷却装置包括冷却控制器10，以及分别与冷却控制器10连接的进水控制阀11、出水控制阀12和冷却温度传感器13，冷却控制器10可选但不仅限于使用单片机或微处理器，所述进水控制阀11设于冷却进水管上，所述出水控制阀12设于冷却出水管上，所述冷却温度传感器13设于送料绞龙装置6的U型夹套绞龙壳体62内，并将实时检测的U型夹套绞龙壳体62的内部温度传输给冷却控制器10，所述冷却控制器根据U型夹套绞龙壳体62的内部温度调节进水控制阀11的出水量和调节出水控制阀12的出水量。冷却控制器10可选但不仅限于是单片机或微处理器，根据生产需求选择。当冷却温度传感器13检测到U型夹套绞龙壳体62中温度高于100℃时，冷却控制器10控制进水控制阀11的出水量和调节出水控制阀12的出水量加大，加速U型夹套绞龙壳体62中冷却水的流速，以便炭渣快速冷却，当冷却温度传感器13检测到U型夹套绞龙壳体62中温度低于100℃时，冷却控制器10控制进水控制阀11的出水量和调节出水控制阀12的出水量减小。需要说明的是，降温控制器41与冷却控制器10可采用同一个单片机或微处理器，以提高自动化控制的效果。
所述除尘装置8包括除尘箱83、布袋除尘器82、引风排烟管道84和除尘引风机85，所述烟尘管道9与除尘箱83入口连接，所述除尘箱83出口与引风排烟管道84连接，所述除尘引风机85设于引风排烟管道84上，所述布袋除尘器82与除尘箱83的下部连通。布袋除尘器82主要是处理炭渣冷却过程中产生的烟尘，利用纤维性滤袋捕捉烟尘，滤袋材料可以是天然纤维、化学合成纤维、玻璃纤维或金属纤维等，适合于温度<180℃的烟气净化，不受烟气量大小的限制，当温度≥180℃时，烟气应冷却降温后使用。可选的，除尘装置8可与降温控制器41和/或冷却控制器10连接，使用时，除尘引风机85使用变频除尘引风机，利用变频除尘引风机的自变功能，适时调节来自动适应负载工况的变化。U型夹套绞龙壳体62上端的密封盖板，确保除尘引风机85将U型夹套绞龙壳体62内炭渣的烟尘经烟尘管道9引入除尘箱83，并经除尘箱83和布袋除尘器82除尘后向外排出，同时利于U型夹套绞龙壳体62内的负压保持在稳定范围，需要注意的是，除尘引风机85在U型夹套绞龙壳体62内造成的负压不得大于生物质气化炉1炉内的负压，避免出现生物质气化炉1内燃气被抽出的危险。
作为进一步优选的实施方式，所述落渣斜板3与送料绞龙装置6之间设有双层重锤翻板阀5，且落渣斜板3的下端设在双层重锤翻板阀5的进口处，双层重锤翻板阀5的出口设在送料绞龙装置6的进料端上方。双层重锤翻板阀5采用机械传动，分为上下两层重锤翻板阀，工作时先由机械传动开启上阀，靠平衡配重自行关闭上阀，接着由机械传动开启下阀，靠平衡配重关闭下阀，这样完成一次卸炭渣周期，双层重锤翻板阀的阀板在物料重力作用下自动开启，物料下落后，配重杠杆系统使阀板自动复位，双层重锤翻板阀能够利用上下两层重锤翻板阀错开打开和关闭，令两个重锤翻板阀之间始终保持一层阀板处于关闭隔断状态，锁存炭渣烟气，同时防止生物质气化炉1内燃气外泄。
上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。
总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种生物质气化炉炭渣干式收集系统，其特征在于，包括生物质气化炉(1)、落渣斜板(3)、用于给落渣斜板(3)上炭渣降温的喷淋装置(4)、用于输送炭渣的送料绞龙装置(6)、用于给送料绞龙装置(6)内炭渣冷却的炭渣冷却装置、炭渣存放箱(7)和用于除去炭渣中烟尘的除尘装置(8)，所述落渣斜板(3)的上端设于生物质气化炉(1)出灰口的下方，所述落渣斜板(3)的下端设于送料绞龙装置(6)的进料端上方，所述炭渣存放箱(7)与送料绞龙装置(6)出料端连接，所述喷淋装置(4)设于落渣斜板(3)的对面，所述送料绞龙装置(6)上设有炭渣冷却装置，所述炭渣存放箱(7)的上部通过烟尘管道(9)与除尘装置(8)连接，
所述送料绞龙装置(6)包括绞龙驱动电机(61)、U型夹套绞龙壳体(62)和设于U型夹套绞龙壳体(62)内的螺旋叶片(63)，所述绞龙驱动电机(61)的输出轴与螺旋叶片(63)连接并驱动螺旋叶片(63)旋转，所述U型夹套绞龙壳体(62)上根据螺旋叶片(63)旋转方向分别设有绞龙进料端口(64)和绞龙出料端口，
所述炭渣冷却装置包括冷却进水管和冷却出水管，所述U型夹套绞龙壳体(62)的夹层内可蓄水，所述冷却进水管的进水端与冷却水源连接，所述冷却进水管出水端设置在U型夹套绞龙壳体(62)出料端的夹层内，所述冷却出水管进水端设置在U型夹套绞龙壳体(62)进料端的夹层内，使U型夹套绞龙壳体(62)夹层内冷却水的流向相对于螺旋叶片(63)运输炭渣的方向逆向流动。
2.如权利要求1所述的一种生物质气化炉炭渣干式收集系统，其特征在于，所述落渣斜板(3)与送料绞龙装置(6)之间设有双层重锤翻板阀(5)，且落渣斜板(3)的下端设在双层重锤翻板阀(5)的进口处，双层重锤翻板阀(5)的出口设在送料绞龙装置(6)的进料端上方。
3.如权利要求1所述的一种生物质气化炉炭渣干式收集系统，其特征在于，所述喷淋装置(4)包括喷淋水管和喷淋喷头(43)，所述喷淋水管的进水端与冷却水源连接，所述喷淋水管的出水端与喷淋喷头(43)连接，且喷淋喷头(43)的喷射方向朝向落渣斜板(3)。
4.如权利要求3所述的一种生物质气化炉炭渣干式收集系统，其特征在于，所述喷淋装置(4)包括降温控制器(41)，以及分别与降温控制器(41)连接的降温温度传感器(44)和喷淋控制阀(42)，所述喷淋控制阀(42)设在喷淋水管上，所述降温温度传感器(44)设在落渣斜板(3)上，并将实时检测的落渣斜板(3)上的炭渣温度传输给降温控制器(41)，所述降温控制器(41)根据炭渣温度控制喷淋控制阀(42)的出水量。
5.如权利要求1所述的一种生物质气化炉炭渣干式收集系统，其特征在于，所述冷却进水管出水端设置在U型夹套绞龙壳体(62)出料端的夹层内，所述冷却出水管进水端设置在U型夹套绞龙壳体(62)进料端的夹层内，U型夹套绞龙壳体(62)的夹层内设有折流挡板，U型夹套绞龙壳体(62)上端设有密封盖板。
6.如权利要求1或5所述的一种生物质气化炉炭渣干式收集系统，其特征在于，所述炭渣冷却装置包括冷却控制器(10)，以及分别与冷却控制器(10)连接的进水控制阀(11)、出水控制阀(12)和冷却温度传感器(13)，所述进水控制阀(11)设于冷却进水管上，所述出水控制阀(12)设于冷却出水管上，所述冷却温度传感器(13)设于送料绞龙装置(6)的U型夹套绞龙壳体(62)内，并将实时检测的U型夹套绞龙壳体(62)的内部温度传输给冷却控制器(10)，所述冷却控制器根据U型夹套绞龙壳体(62)的内部温度调节进水控制阀(11)的出水量和调节出水控制阀(12)的出水量。
7.如权利要求1所述的一种生物质气化炉炭渣干式收集系统，其特征在于，所述除尘装置(8)包括除尘箱(83)、布袋除尘器(82)、引风排烟管道(84)和除尘引风机(85)，所述烟尘管道(9)与除尘箱(83)入口连接，所述除尘箱(83)出口与引风排烟管道(84)连接，所述除尘引风机(85)设于引风排烟管道(84)上，所述布袋除尘器(82)与除尘箱(83)的下部连通。
8.如权利要求1所述的一种生物质气化炉炭渣干式收集系统，其特征在于，生物质气化炉(1)为链条式气化炉，所述链条式气化炉的链条末端处设有老鹰铁(2)，所述落渣斜板(3)设于老鹰铁(2)的出口下方。
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