CN204644271U - 用于移动式生物质热解的螺旋-脉冲式气力混合进料器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于移动式生物质热解的螺旋-脉冲式气力混合进料器，属于生物质热解技术领域。本进料器，包括螺旋进料器、倾斜输料管、电磁阀和喷嘴等。螺旋进料器的出料口通过过渡接头与上层水平输料管和倾斜输料管相连，再与下层水平输料管和倾斜输料管相连，通过喷嘴将载气瓶中的气体喷入，调节进料量和防止反喷的作用，因此使进料过程可控安全，提高了生产过程的可靠性。本实用新型可以解决进料口提前炭化和堵塞问题，能够满足生物质快速热解的工艺要求，缩短热解设备的生产维修时间，提高热解产油率，有效降低了维修成本，对热解生产大规模化发展起到一定的技术保证作用。

Description

用于移动式生物质热解的螺旋-脉冲式气力混合进料器

技术领域

本实用新型涉及一种用于移动式生物质热解的螺旋-脉冲式气力混合进料器，属于生物质热解技术领域。

背景技术

生物质能源在不断受到重视的新能源中占据了重要的地位，快速热解技术在国内越来越受到重视，是转化生物质能源的一种重要技术之一。

目前，流化床热解技术作为最具发展潜力的热解技术之一，被较广泛地应用于生产热解油和生物质炭颗粒。在流化床热解过程中，需要合理采用输送设备，将生物质原料颗粒(亦称粉料)输送到流化床反应器内。为使粉料能够快速热解或闪速热解，反应器内流化区通常需要加热到400-550℃左右，使得反应器外围加热壁需维持更高的温度。无论是环形流化床反应器还是流化床反应器都需要保证粉料能够顺利通过反应器外壁注射进入流化区域。粉料在通过进料设备进入高温区域时存在一些问题，如使用螺旋式进料装置输送粉料，螺旋式进料装置内粉料进入高温区域容易受热提前变黑，从而提前热解炭化，析出的粘性物质在停机冷却后容易导致炭化粉料块状凝结，容易使得管路堵塞，影响流化效果，乃至增加过程停机维修时间。

公开号为CN 202390371、实用新型名称为“一种用于流化床生物质快速热解的螺旋进料器”的中国专利公开了一种可以用来定量输送的生物质热解进料器，然而，多年实际操作发现，经螺旋式进料器还存在缺陷，落叶松颗粒在螺旋输送高温区内炭化变黑，且在反应器内炭颗粒堆积严重，存在块状凝结炭。生物质快速热解的进料过程客观存在高温区域的问题，生物质粉料高温炭化和结块问题是较普遍存在的难题，具有较高的粘性和含水率的粉料更容易在管路内受热发生炭化、结块和堵塞现象。

此外，采用气力输送装置对粉料进行输送，稀相持续输送存在耗气量大，增加了能源的损耗。采用脉冲式水平气力输送装置，将输料管内粉料分段形成料柱对粉料进行输送，一定程度上降低了耗气量，但存在料柱形成不规则稳定，料柱间距受粉料性能及输送压力的干扰较大，脉冲频率受高温区粉料停留时间的局限。而对于粘性细粉末粉料，即使在输料管高温区内短暂停留也会因受热炭化而粘附管壁，增加了输送所需气压，由于脉冲式气力输送的输送气压通常为设定的，容易造成压力不足而使管内粉料粘结恶化使管路堵塞。相关对比专利

根据生物质热解设备的整体工艺要求，应用于生物质热解的进料器需要具有良好的连续输送性能、防反喷性能、防管路高温炭化堵塞性能，而单一功能进料器难以满足要求，例如螺旋式进料装置出口处粉料流出速度较低，容易导致接近反应器端的生物质在高温作用下提前炭化反应，间隙式气力输送进料装置间隙时间受高温区粉料炭化局限，容易导致管路内堆积性炭化堵塞。考虑到粉料通过高温区进入流化热解反应器内所经过的距离通常不长(在0-2m左右)，且需要提高固气比以降低气体和能源损耗。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种用于移动式生物质热解的螺旋-脉冲式气力混合进料器，以解决目前生物质进料过程中存在高温易炭化堆积引起堵塞的问题，使其适用于距离稳定可调输送且高温不产生炭化堵塞的进料器，有效地解决流化床快速解决进料过程高温炭化问题。

本实用新型提出的用于移动式生物质热解的螺旋-脉冲式气力混合进料器，包括调速电机、料斗、螺旋进料器、第一倾斜输料管、第二倾斜输料管、一级电磁阀、二级电磁阀、一级喷嘴、二级喷嘴和载气瓶；所述的调速电机的输出轴与所述的螺旋进料器的旋转轴相连，所述的料斗的底部与螺旋进料器的进料口相连，螺旋进料器的出料口通过过渡接头与上层输料管相连，上层输料管的一端设有一级喷嘴，一级喷嘴通过第一输气管与所述的载气瓶相连通，第一输气管上设有压力表和一级电磁阀，上层输料管的另一端通过第一倾斜输料管与下层输料管相连，下层输料管的一端设有二级喷嘴，二级喷嘴通过第二输气管与载气瓶相连，第二输气管上设有压力表和二级电磁阀，下层输气管的另一端通过第二倾斜输料管与反应器相连。

本实用新型提出的用于移动式生物质热解的螺旋-脉冲式气力混合进料器，其优点是：

1、本实用新型的气力混合进料器，其中的水平螺旋进料结构起到了调节进料量和防止反喷的作用，因此使进料过程可控安全，提高了生产过程的可靠性。

2、本实用新型的气力混合进料器，其中采用的一级喷嘴，在一级电磁阀的控制下，能够脉冲式喷射，使输料管内的进料更顺畅，与螺旋进料器配合，促进形成密相气力料柱的输送；其中采用的二级喷嘴，在二级电磁阀的控制下，能够对高温区域粉料进行加速，保持高温管路清洁，使输料管路高温区域粉料的流速得到保证，避免一级喷嘴间断时间粉料在高温区的停留，降低载气输送压力及高压能耗损失，避免仅一级喷射时，管路一旦堵塞，所需一级喷嘴压力不足，导致能耗高，甚至无法输送的问题，解决仅一级喷射无法保证局部高温区炭化颗粒堆积堵塞管路的问题，使输料管路高温区域粉料的流速得到保证，避免一级喷嘴间断时间粉料在高温区的停留。在一级喷嘴停止时，给予物料进入输送管的时间，同时二级喷嘴喷射状态，使得由一级脉冲喷射导致的高温区在管路底层短暂停留的物料顺利进入反应器；从而降低一级喷嘴能耗，保证整体输送持续稳定，通过提速及二级气体喷射清洁管路避免高温炭化及堵塞问题。

3、本实用新型的气力混合进料器，本实用新型可以解决进料口提前炭化和堵塞问题，能够满足了生物质快速热解的工艺要求。本实用新型的进料器，通过两级式喷射结构，保证高温区域管内物料不发生停留，较有效避免生产过程的由于高温导致的堵塞及炭化问题；可以实现进料量稳定，使得热解反应原料供应充分，并持续稳定运行；极大避免临时停机疏通管路及反应器内缺乏物料空载运行的情况发生，提高了高温运行稳定性，降低了生产维护费用；避免反应器内高温高压气体反喷进入进料管路，导致粉料无法输送或进料量波动，严重影响热解效果及热解产率；在热解条件下运行，保证热解原料(粉料)供应稳定持续可调，缩短热解设备生产维修时间，提高热解产油率，有效降低了维修成本，对热解生产大规模化发展起到一定的技术保证作用。

附图说明

图1为本实用新型提出的用于移动式生物质热解的螺旋-脉冲式气力混合进料器的结构示意图。

图1中，1是料斗，2是螺旋进料器，3是过渡接头，4是第一倾斜输料管，5是第二倾斜输料管，6是反应器，7是二级喷嘴，8是压力表，9是二级电磁阀，10是一级喷嘴，11是一级电磁阀，12是载气瓶，13是调速电机，14是上层输料管，15是下层输料管，16是第一输气管，17是第二输气管。

具体实施方式

本实用新型提出的用于移动式生物质热解的螺旋-脉冲式气力混合进料器，其结构如图1所示，包括调速电机13、料斗1、螺旋进料器2、第一倾斜输料管4、第二倾斜输料管5、一级电磁阀11、二级电磁阀9、一级喷嘴10、二级喷嘴7和载气瓶12。调速电机13的输出轴与螺旋进料器2的旋转轴相连，料斗1的底部与螺旋进料器2的进料口相连，螺旋进料器2的出料口通过过渡接头3与上层输料管14相连，上层输料管14的一端设有一级喷嘴10，一级喷嘴10通过第一输气管16与载气瓶12相连通，第一输气管16上设有压力表和一级电磁阀11，上层输料管14的另一端通过第一倾斜输料管4与下层输料管15相连，下层输料管15的一端设有二级喷嘴7，二级喷嘴7通过第二输气管17与载气瓶12相连，第二输气管17上设有压力表8和二级电磁阀9，下层输气管15的另一端通过第二倾斜输料管5与反应器6相连。

本实用新型提出的用于移动式生物质热解的螺旋-脉冲式气力混合进料器，其中，料斗下部的锥形壁与水平面斜角大于必须50°。

以下结合附图，详细介绍本实用新型螺旋-脉冲式气力混合进料器的工作原理和工作过程：

如图1所示，螺旋进料部分包括：料斗1、螺旋进料器2以及调速电机13。其中，料斗1竖直放置，料斗1与螺旋进料器2密封连接且连接处可拆卸。调速电机13水平放置，并与螺旋进料器2间接连接，通过控制调速电机的转速改变螺旋进料器的进料速度及进料量；

气力输送部分包括：过渡接头3、倾斜输料管A 4、倾斜输料管B 5、二级喷嘴7、压力表8、二级电磁阀9、一级喷嘴10、一级电磁阀11、载气瓶12；一级电磁阀11与一级喷嘴10连接；过渡接头3的一个水平端口连接一级喷嘴10，另一个水平端口连接倾斜输料管A 4，过渡接头3的垂直端口与螺旋进料器2的粉料出口端连接；二级喷嘴7的一端连接二级电磁阀9，另一端分别连接倾斜输料管A 4以及倾斜输料管B 5，倾斜输料管B 5与反应器6连接；载气瓶12分别与二级电磁阀9和一级电磁阀11连接；压力表8分别安装在一级电磁阀11和一级喷嘴10之间以及二级电磁阀9和二级喷嘴7之间。

当粉料在自身重力作用及螺旋进料器2的推送作用下，从料斗1进入螺旋进料器2，运动至螺旋进料器2的粉料出口端时，开启一级电磁阀11，载气瓶12中的高压气体从一级喷嘴10处喷出，使粉料的流动方向改变，并为粉料提供初始动力，避免过渡时产生堵塞，管内气体一定程度对料槽施加反喷压力，少量气体通过螺旋进料器2将其中粉料夹杂的含氧空气过滤除去；保反应器6正常加热运行，当粉料进入反应器6之前，开启二级电磁阀9，间隔一定时间后关闭一级电磁阀11，载气瓶12中的高压气体从二级喷嘴7处喷出，提高粉料在反应器6进料口处的流动速度，同时保证一级电磁阀11关闭的间隙时间内物料在接近反应器6的倾斜输料管B 5内不停留，避免了粉料在进入反应器6前由于颗粒停留引起颗粒在管路底层堆积，并因高温导致粉末提前炭化热解和堆积结块，从而造成管路堵塞的问题。倾斜输靠近反应器处的温度范围在200℃以下，高于200℃时，需采用冷凝装置降温。实施例2，为保证进料顺畅，避免粉料在料斗1的侧面堆积及架桥，在实施例1的基础上，令料斗1的侧面与水平面之间的夹角需满足粉料顺利下滑，必要时需采用促粉料流动的气体方法保证粉料顺利进入螺旋进料器内。

本实用新型的螺旋-脉冲式气力混合进料器的一个实施例中，为了能够根据工艺需求来控制粉料的进料量，采用调频电机，并通过对调速电机转速的控制，调整进料速率及进料量，设定进料量为10kg/h，螺旋叶片3内径15mm，外径36mm，螺距25mm,料槽2的内径为40mm，调频电机的转速一般设置为10r/min，即可较好实现10kg/h的进料量需求。为了能够使装置不因粉料本身性能堵塞管路，需要保证粉料的性能范围：粉料粒径与输料管路内径的比在(1/40-3/16)之间，且粉料颗粒形状较为规则(偏圆形为佳)，并保证含水率在5％～25％之间。为了保证气力喷射的压力满足进料量的需求，述载气瓶12中的气体可以为增压后的无氧气或者含氧量极低的气体，生物质热解过程参考用过滤并增压后的不可冷凝气体代替，能减少气体使用成本。按照10kg/h进料量的需求，载气耗气流量约为40L/min，载气瓶12与反应器6之间的压力差为100kPa左右。为保证气体和粉料的混合物在管路内流动顺畅，并使二级喷嘴7安装方便，尽量降低弯管损耗的同时充分利用重力惯性，可以调整第二倾斜输料管5与水平面之间的夹角，调整至粉料顺畅通过且进料量最佳。为保证气体和粉料的混合物在管路内流动顺畅，减少管路底部沉积物料的可能性，调整第一倾斜输料管4与水平面之间的夹角，使粉料在底层不产生堆积。为避免粉料在高温区停留时间过长，导致粉料受热炭化堵塞问题，可以使脉冲式喷嘴喷射的周期循环依次为：仅一级喷嘴10喷射、一级喷嘴10和二级喷嘴7同时喷射、仅二级喷嘴7喷射、一级喷嘴10和二级喷嘴7同时喷射一共四个过程。为合理调整进料量，可以增大螺旋轴转速，降低喷射周期，或者提高喷嘴压力都可有效增加进料量。例如，螺旋进料器的螺旋转速10r/min，落叶松粉末颗粒粒度在0.6～1.2mm之间，堆积密度150g/m³，一级喷嘴压力0.05MPa，频率1s,二级喷嘴压力0.05MPa，频率为2s,气力输料管径8mm，此时进料量为20g/min。

Claims (1)

1.一种用于移动式生物质热解的螺旋-脉冲式气力混合进料器，其特征在于该混合进料器包括调速电机、料斗、螺旋进料器、第一倾斜输料管、第二倾斜输料管、一级电磁阀、二级电磁阀、一级喷嘴、二级喷嘴和载气瓶；所述的调速电机的输出轴与所述的螺旋进料器的旋转轴相连，所述的料斗的底部与螺旋进料器的进料口相连，螺旋进料器的出料口通过过渡接头与上层输料管相连，上层输料管的一端设有一级喷嘴，一级喷嘴通过第一输气管与所述的载气瓶相连通，第一输气管上设有压力表和一级电磁阀，上层输料管的另一端通过第一倾斜输料管与下层输料管相连，下层输料管的一端设有二级喷嘴，二级喷嘴通过第二输气管与载气瓶相连，第二输气管上设有压力表和二级电磁阀，下层输气管的另一端通过第二倾斜输料管与反应器相连。