CN202030213U - 适应不同堆积角度的生物质料仓及采用其的生物质气化反应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适应不同堆积角度的生物质料仓，包括料仓主体，在该料仓主体的顶部设有进料口，底部设有出料口，其中，在靠近出料口上方的锥形料仓主体内设置一个或多个转轴，转轴上套设有螺旋叶片，部分或者全部转轴的旋向不相同。每种固体物料都有一个自然堆积角度，当料仓的出口锥体角度小于物料的自然堆积角度时很容易出现结拱而落料不畅的现象，本实用新型将套设有螺旋叶片的转轴设置在出料口上方，通过外力扰动来破坏物料的内力平衡，防止大自然堆积角度物料进入料仓时出现结拱现象。这样可是使同一个料仓适应不同堆积角度的物料，扩大了使用该料仓的生物质气化炉的原料适应性。

Description

适应不同堆积角度的生物质料仓及采用其的生物质气化反应系统

技术领域

本实用新型涉及储存和输送粉粒或颗粒物料的装置，尤其涉及一种生物质料仓。 

背景技术

固体料仓是储存固体松散物料的容器，它区别于储存气体、液体的容器。气体和液体在常温的自然状态下是无形的物质，松散的固体物料在自然状态下有堆积形态。松散的固体物料盛装在容器里，对物料面以下的容器壁，产生垂直压力，水平压力，在物料流动的情况下对壁面还产生摩擦力。料仓由于仓壳处物料的滞留或崩塌，使料仓的受力变得复杂。当松散物料放置在平面上时，堆积成母线与水平面成一定角度的圆锥体。当堆积处物料的内聚力达到了相对的平衡时，当出料门打开后，掉下一部分料，而在出料口的上方物料结成一圆孤拱，称之“结拱”，它阻止了其余物料的顺利排出。 

中国专利ZL 03264482.5(CN2036178Y)公开了一种柔性防堵料仓，该料仓由固定料仓段、活动料仓段、柔性吊挂件和在料仓外仓壁安装的振动器等组成。根据料仓的大小，柔性防堵料仓由若干料仓段组成，各段之间由柔性吊挂组联接；其中，活动料仓段由若干个活动仓加弹性条用螺栓联接组把合在一起。生产时，依靠仓壁振动器的振动，使料仓各部分之间产生错动，从而有效地防止和消除料仓的篷仓堵料现象。但是，该料仓使用振动器振动消拱，结构复杂，柔性吊挂组容易损坏，并且振动时噪音巨大，对环境对人体都有损害。 

中国专利ZL 200720089869.3提供了一种生物质裂解的自震动进料仓，包 括料仓和设置在料仓底部的输送螺杆，其特征在于在料仓顶部还设置有一个自动震动装置。所述的自动震动装置包括弹簧杆和弹簧杆上部的星形分布触头，弹簧杆下端搭在螺杆的螺线上，利用螺杆的旋转，螺线向前推动弹簧杆，弹簧杆的长度正好在螺杆转动一个螺距时脱离螺线回到初始接触点，弹簧杆在运行的两个端点时，星形分布触头能够撞击到料仓四壁，对生物质物料起到扰动和搅拌作用。本实用新型克服了生物质悬料和料挂壁的现象，不增加额外的动力消耗，而且可以准确的判断料仓内是否还存有物料。该料仓是利用弹簧杆上的星形分布触头来撞击到料仓四壁扰动和搅拌，克服生物质悬料和料挂壁，判断料仓内是否还存有物料，但未能解决物料的结拱现象，在出料口的上方仍会产生“拱桥”，导致出料不顺。 

中国专利ZL 200820108244.1(CN201269536Y)提供了一种生物质焚烧发电锅炉的大料仓，包括底部含有下料口的料仓，下料口下方连接出料装置，出料装置底部设有出料口，所述料仓分为上下两个部分，上部料仓的周壁由下至上向内倾斜，下部料仓的周壁由上至下向内倾斜；料仓内部沿高度方向至少设置一层拨料辊组，每层拨料辊组均包括沿料仓深度的方向设置的多个拨料辊，每个拨料辊的轴向和径向均分别设有拨料刀，每个拨料辊均由调速电机单独驱动控制。该生物质焚烧发电锅炉的大料仓避免了物料在料仓内部结拱、搭桥及缠绕问题，保证了锅炉进料的可靠性、连续性，并且有效地降低物料对出料装置的压力。生物质焚烧发电锅炉的大料仓的拨料刀结构主要是针对杆状型的生物质物料，利用拨料刀削断杆状物料，解决结拱、搭桥及缠绕问题，但该结构并不适用于粉状和颗粒状生物质原料。 

发明内容

针对现有技术的缺点，本实用新型提供一种适应不同堆积角度的生物质料仓以及采用该生物质料仓的生物质气化反应系统，以解决粉状或颗粒状生物质 燃料由于其附粘性而造成的结拱问题。 

一方面，为了实现上述的发明目的，本实用新型提供了一种适应不同堆积角度的生物质料仓，其包括料仓主体，在该料仓主体的顶部设有进料口，底部设有出料口，其中，料仓主体包括上筒体和下锥体两部分，料仓主体设置有一个或多个转轴，每个转轴上套设有多个螺旋叶片。 

优选地，至少一个的转轴设置在靠近出料口上方的下锥体内。 

本实用新型中，如果料仓主体内设置两个以上的转轴，优选地，这些转轴上螺旋叶片的旋向不完全相同，以便达到更好地扰动效果。其中，上部直筒横截面一般为圆形、方形、矩形等，下部锥体则可是各种几何形式的锥体。 

进一步地，在本实用新型的生物质料仓中，至少一个转轴上的螺旋叶片的旋向不完全相同。例如，某一转轴上的叶片分为两组，其中一组叶片的旋向为正旋，另一组则为反旋，或者一组为顺时针旋向，另一组为反时针旋向。当然，某一转轴上的叶片也可分为多组，其中至少两组叶片的旋向不同。 

优选地，上述的下锥体为斜锥体，其中，设置在斜锥体锥顶的出料口的中心线偏离上筒体的中心线。出料口位置存在不对称性，成拱的可能性就小，另外出料口的尺寸应尽量大些，对圆形出料口的直经应为仓筒直径的1/4，要求在300mm以上，对方形出料口的边长应为料仓边长的1/4，不小于200mm。 

优选地，上述下锥体的仓壁倾斜角大于物料与仓壁的摩擦角14至16度。下锥体两邻边的交线与水平面夹角应足够大，原则上应大于物料止息角(物料与仓壁的摩擦角)15°左右，粒状物的止息角为25°～30°，则其料仓壁板倾斜角一般不小于45°-55°，粉状物料止息角为43°则其倾角应大于60-70°，如方形或矩形料仓，则应验算仓壁焊接棱角的倾角值。 

进一步地，本实用新型的生物质料仓在其下锥体内设置减轻物料对出料口压力的嵌入体。常见的嵌入体有：水平挡板、垂直挡板、倾斜挡板、倒锥体、 双锥体等，可以改善料斗内物料的流动性，有利于消除物料的结拱现象。 

另一方面，为了实现本实用新型的发明目的，本实用新型还提供了一种采用上述生物质料仓的生物质气化反应系统。 

在本实用新型的生物质气化反应系统中，还可进一步包括：用于制备生物质燃气的流化床气化反应器；为流化床气化反应器提供反应原料的生物质原料供给系统；设置于流化床气化反应器之外、并对流化床气化反应器之反应产物进行分离的两级以上的分离装置，该两级以上的分离装置至少包括第一分离装置和第二分离装置；以及为流化床气化反应器提供气化介质的气化介质供给系统；其中，生物质料仓构成了生物质原料供给系统的一部分。 

优选地，在本实用新型的生物质气化反应系统中，流化床气化反应器包括设置于其中部区域的第一进料口和第二进料口、设置于其底部的气化介质入口和废弃物出口、以及设置于其上部区域的物料出口；其中，流化床气化反应器的第一进料口与生物质原料供给系统相接合，流化床气化反应器的气化介质入口与气化介质供给系统相接合。 

进一步地，第一分离装置包括设置于其上部区域的物料入口、设置于其中部区域的物料出口以及设置于其底部的循环出口；其中，第一分离装置的物料入口与流化床气化反应器的物料出口相接合，第一分离装置的循环出口通过第一输送装置与所述流化床气化反应器的第二进料口相接合；以及第二分离装置包括设置于其顶部的燃气出口、设置于其上部区域的物料入口、设置于其底部的循环出口；其中，第二分离装置的物料入口与第一分离装置的物料出口相接合，第二分离装置的循环出口通过第二输送装置和第一输送装置与流化床气化反应器的第二进料口相接合。其中，第一输送装置和/或第二输送装置可以为螺旋输送装置。 

在本实用新型的生物质气化反应系统中，还可进一步包括热交换装置，其 中，来自第二分离装置燃气出口的燃气和来自气化介质供给系统的气化介质流经该热交换装置，并发生热交换，气化介质被预热，燃气被冷却；之后，被预热的气化介质则经由所述流化床气化反应器的气化介质入口，送入所述流化床气化反应器，被冷却的燃气则送至所述生物质气化反应系统的下游装置。 

与现有技术相比，现有的搅动装置常设置在出料口上方易发生结拱现象的地方，用于打散拱桥，但是这种结构同样会影响物料的出料，而本实用新型将套设有不同旋向的螺旋叶片的转轴设置在进料口下方，改变粉状或颗粒状生物质物料的流向，增强料仓内物料的流动性，消除物料的结拱现象。 

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。 

附图说明

图1是本实用新型之生物质料仓的结构示意图。 

图2是采用图1所示之生物质料仓的生物质气化反应系统的结构示意图。 

具体实施方式

请参阅图1，本实施例的适应不同堆积角度的生物质料仓8，包括料仓主体，该料仓主体由上筒体82和下锥体83两部分组成，上筒体82横截面为圆形，下锥体83是斜圆锥体。在上筒体82的顶部设有进料口84，在斜圆锥体的锥顶设有出料口85，出料口85的中心线偏离上筒体82的中心线，出料口85的直经应为上筒体82直径的1/4，斜圆锥体的仓壁倾斜角大于物料与仓壁的摩擦角。在靠近进料口84下方的料仓主体内设置转轴86，转轴86依靠电机带动(图中未示出)，转轴86上套设有多个螺旋叶片87，部分螺旋叶片的旋向不相同，部分螺旋叶片与转轴的夹角不相同。在下部的斜圆锥体内设置减轻物料对出料口压力的倾斜挡板88作为嵌入体。 

请参阅图2，生物质气化反应系统包括流化床气化反应器如流化床1、第一分离装置如旋风分离器2、第二分离装置如旋风分离器3、风送装置如鼓风机4、热交换装置5、缓冲仓61、工作仓62、炉前送料装置如螺旋输送机7、料仓8、水平输送带91、大倾角输送带92、废弃物管道101、排渣装置如螺旋输送机102、废弃物存储装置103、放散管道111、点火装置112、水封阀12。其中，料仓8的顶部具有进料口，底部具有出料口；水平输送带91位于料仓8的底部出料口下方，大倾角输送带92的起始端与水平输送带91的末端相接合，大倾角输送带91的末端位于缓冲仓61的顶部进料口上方。缓冲仓61的顶部具有进料口，底部具有出料口；工作仓62的顶部具有进料口，底部具有出料口；缓冲仓61和工作仓62上下排布，工作仓62的顶部进料口位于缓冲仓61的底部出料口的下方；缓冲仓61的底部出料口处设有旋转阀。炉前送料装置如螺旋输送机7的起始端位于工作仓62的底部出料口下方，其终端通入流化床1的第一进料口。流化床1中部具有第一进料口和第二进料口；其底部具有气化介质入口和废弃物出口；其上部具有物料出口。废弃物出口连接废弃物管道101，废弃物管道101出口处置有排渣装置如螺旋输送机102。螺旋输送机102向上倾斜，即其出料端高于其进料端。螺旋输送机102的出料端置有废弃物存储装置103。第一分离装置如旋风分离器2的上部具有物料入口，该物料入口与流化床1的物料出口通过管道相连；其中部具有物料出口；其底部具有循环出口；该循环出口通过管道连接一回收物暂存装置21，回收物暂存装置21的底部出口外具有通向流化床1第二进料口的第一输送装置如螺旋输送机。第二分离装置如旋风分离器3的上部具有物料入口；其顶部具有燃气出口，燃气出口连接燃气总管；其底部具有循环出口；循环出口外具有通向回收物暂存装置21的第二输送装置如螺旋输送机。热交换装置5包括燃气入口、燃气出口及空气入口、空气出口；燃气入口和燃气出口分别连接燃气管道；空气入口和空气出口分别连接空气管道。第二分离装置如旋风分离器3的燃气出口设有水封阀12，水封阀12位于热交换 装置5之前。放散管道111连接于燃气管道上，放散管道111的出口端设有点火装置112。风送装置如鼓风机4通过空气管道连接于热交换装置5的空气入口，热交换装置5的空气出口连接于流化床1底部的气化介质入口，将空气从流化床1的底部吹入。流化床1的底部置有多个通风管道，通风管道的进风口与流化床1的空气入口相通，通风管道的出风口上罩有斗笠形的风帽，风帽上置有多个小孔。 

本实施例的工作过程如下： 

生物质颗粒从料仓8经水平输送带91及大倾角输送带92进入缓冲仓61，经缓冲仓61进入工作仓62，然后经螺旋输送机7进入流化床1。鼓风机4向流化床1中送风。在流化床1中生物质颗粒与空气作用生成CO、H2和CH4等燃气和固体废弃物。固体废弃物经废弃物管道101及螺旋输送机102进入废弃物存储装置103。 

燃气和未完全反应的生物质颗粒进入旋风分离器2，经分离后燃气和较轻的生物质颗粒进入旋风分离器3，较重的生物质颗粒通过螺旋输送机返回流化床1继续参加反应。 

在旋风分离器3内，燃气和较轻的生物质颗粒进一步分离，燃气进入燃气管道，通过热交换装置5加热用于反应的空气，同时燃气被冷却，被冷却的燃气送至燃气管道供下游装置使用(若有多余的燃气则进入放散管道111，在放散管道111的端部点燃)。 

虽然本实用新型以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本实用新型实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本实用新型所做的同等改进，应为本实用新型的发明范围所涵盖。 

Claims (10)

1.一种适应不同堆积角度的生物质料仓，其包括料仓主体，在该料仓主体的顶部设有进料口，底部设有出料口，其特征在于，所述料仓主体包括上筒体和下锥体两部分，所述料仓主体设置有一个或多个转轴，每个转轴上套设有多个螺旋叶片。

2.如权利要求1所述的生物质料仓，其特征在于，至少一个的所述转轴设置在靠近出料口上方的下锥体内。

3.如权利要求1所述的生物质料仓，其特征在于，所述的料仓主体内设置两个以上的转轴，而且这些转轴上螺旋叶片的旋向不完全相同。

4.如权利要求1所述的生物质料仓，其特征在于，至少一个的所述转轴上的螺旋叶片的旋向不完全相同。

5.如权利要求1所述的生物质料仓，其特征在于，所述下锥体为斜锥体，其中，设置在斜锥体锥顶的出料口的中心线偏离上筒体的中心线。

6.如权利要求1所述的生物质料仓，其特征在于，所述下锥体的仓壁倾斜角大于物料与仓壁的摩擦角14至16度。

7.如权利要求1所述的生物质料仓，其特征在于，在所述下锥体内设置减轻物料对出料口压力的嵌入体。 

8.一种采用如权利要求1-7之一所述生物质料仓的生物质气化反应系统。

9.如权利要求8所述的生物质气化反应系统，其特征在于，该生物质气化反应系统还包括：

用于制备生物质燃气的流化床气化反应器；

为所述流化床气化反应器提供反应原料的生物质原料供给系统；

设置于所述流化床气化反应器之外、并对所述流化床气化反应器之反应产物进行分离的两级以上的分离装置，该两级以上的分离装置至少包括第一分离装置和第二分离装置；以及

为所述流化床气化反应器提供气化介质的气化介质供给系统；

其中，所述的生物质原料供给系统包括所述的生物质料仓。

10.如权利要求9所述的生物质气化反应系统，其特征在于：

所述的流化床气化反应器包括设置于其中部区域的第一进料口和第二进料口、设置于其底部的气化介质入口和废弃物出口、以及设置于其上部区域的物料出口；其中，所述流化床气化反应器的第一进料口与所述生物质原料供给系统相接合，所述流化床气化反应器的气化介质入口与所述的气化介质供给系统相接合；

所述的第一分离装置包括设置于其上部区域的物料入口、设置于其中部区域的物料出口以及设置于其底部的循环出口；其中，所述第一分离装置的物料入口与所述流化床气化反应器的物料出口相接合，所述第一分离装置的循环出口通过第一输送装置与所述流化床气化反应器的第二进料口相接合；以及

所述的第二分离装置包括设置于其顶部的燃气出口、设置于其上部区域的物料入口、设置于其底部的循环出口；其中，所述第二分离装置的物料入口与所述第一分离装置的物料出口相接合，所述第二分离装置的循环出口通过第二 输送装置和第一输送装置与所述流化床气化反应器的第二进料口相接合。 

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