CN205974417U - 一种生物质气化燃气系统及其排灰出渣除尘系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生物质气化燃气系统及其排灰出渣除尘系统，包括进料系统，气化系统，排灰出渣除尘系统，进料系统和协调控制各系统工作的控制系统；进料系统，气化系统和排灰出渣除尘系统由上到下顺序连接。其中，排灰出渣除尘系统包括漏斗形灰筛、并可活动打开的炉排、接灰斗，以及螺旋输送装置。其优点是：结构科学而紧凑，空间充分利用，充分实现各个环节的自动化，自动化水平高，使用方便，产气高效，出气温度低，防气化气内爆，安全可靠；有效地将气化气的灰分和粉尘清除，有效地降低了对环境的污染，提高了相关器具的使用寿命，节能环保；清除积聚的灰分或结焦块方便快捷；对扩大使用可再生的生物质能源的应用有积极推动作用。

Description

一种生物质气化燃气系统及其排灰出渣除尘系统

技术领域

本实用新型涉及一种灶具，特别涉及一种以薪柴和秸秆等生物质原料为燃料的气化燃烧炉灶。

背景技术

我国是农业大国，有充足的薪柴和秸秆等生物质能源，在生物质能源的开发利用中，常用的方式是直燃或气化发电，但是，直燃使用时需要经常向炉灶添加薪柴，使用不方便，气化发电受限于成本，经济效益不佳，而无法大规模推广应用。传统炉灶对薪柴和秸秆利用历史悠久，传统炉灶因使用不便，热值利用率低，一般只有15%到20%，对空气污染大。在广大农村也逐渐弃用，导致生物质能源的开发利用量越来越少，不能对农村中大量可再生的薪柴和秸秆进行有效的利用。

为此，将薪柴和秸秆等生物质进行气化成可燃气的小型排灰除尘系统装置及使用该装置的生物质气化燃气系统应运而生，人们发明了将产生的燃气向上吸的上吸式气化炉灶，但是，上吸式的气化炉灶存在一些缺陷：(1)焦油含量高，导致气化炉灶寿命短，就是增加过滤器，又会出现维护难的问题；(2)产气不稳定，生物质的气化难以控制，大大影响了气化炉灶的推广；(3)产气热值偏低，生物质气化不够充分导致产气热值达不到日常使用要求。

为此，发明人发明了申请日为2011.11.11、专利号为CN201120444716.2、名称为“一种家用生物质节能灶”的气化燃烧炉灶。它包括燃料仓、在燃料仓下方设有与燃料仓连通的气化炉芯、在气化炉芯下且与气化炉芯连通的落灰室，及在落灰室一侧设有通过导管连通的猛火灶头，其中燃料仓包括上下开口的仓体、在仓体上方开口上的料仓盖、在仓体四周的进气管和排烟管，其特征在于所述的气化炉芯包括与燃料仓下方开口连通的喉口、在喉口的最小位置处设有的环绕聚集空气喷嘴，及气化炉芯中部的气化反应室；所述的环绕聚集空气喷嘴为倾斜45度设置在喉口上，所述的环绕聚集空气喷嘴一侧上还设有给环绕聚集空气喷嘴进气的风机，在气化炉芯外围设有利用气化炉芯气化反应的余热的水箱，及在水箱与气化炉芯之间设有螺旋换热片，所述的落灰室包括灰盘；所述的仓体下方开口上设有控制燃料下落且由两个扇形拼合成使燃料与气化反应室阻隔降低了燃料仓的温度的燃料仓门。但在发明人的后续改进过程中，仍发现存在许多缺陷：单风机使炉灶总功率难以达到生活日常使用要求；气化炉芯的结构设计存在一些缺陷，导致气化炉芯保温性能差，抗热胀冷缩性能差，气化不完全，气化炉芯内部温度不够高，焦油不能充分发生裂解反应，焦油未能全部清除等缺陷，造成薪柴和秸秆等生物质燃料产气稳定不理想；使用过程中常有异物，如石块，铁钉，还有灰烬的结焦块，炉篦的小孔根本通过不了，时间一长，气化炉就产气不稳定，甚至完全的失效；实际使用不方便，阻碍了其推广应用。

为此，发明人对技术方案进行了改进，申请号为201510072597.5、名称为“一种生物质气化炉灶”的发明专利申请。其主要技术方案是：燃料仓上部分别为排烟室和料仓口增压室；料仓口增压室中间设有料仓盖；水箱和炉芯之间设有烟气通道，气化炉芯分别与燃料仓和落灰室连通，气化炉芯和落灰室之间设有带抖灰装置和活动栅门的漏斗形炉篦；气化炉芯的内外壁之间设有保温层，气化炉芯中的气化反应室的内壁为可自由伸缩的伸缩管，气化反应室上方侧壁设有空气喷嘴，保温层里设有点火装置。其优点是：结构紧凑，气化反应温度高达1200度，升温启动时间短，点火方便，产气高效；可加热水箱产生热水，还将混在生物质燃气中的焦油清除，节能环保，提高了相关器具的使用寿命；清除积聚的灰烬或结焦块方便快捷。

前述两项专利申请在小型炉灶上能够很好的满足家用和小功率商用场景，技术具有很高的实用价值。但随着气化炉在工业应用方面的拓展，如以气化炉产生的生物质燃气代替天然气锅炉中，现有的技术在工业化使用场景还存在一些缺陷：（1）虽然解决了焦油问题，但进料没有实现自动化，用于工业方面时占用人工多，劳动成本高；（2）炉芯排灰分也不能实现自动化，难以和工业自动化衔接；（3）气化气中灰分、粉尘含量高，燃气不太纯净，不够清洁环保，不能满足燃气的远距离输送和内燃机发电要求，不适合工业上大规模使用；（4）气化反应余热利用不够充分，气化气中的高温热量没有充分利用。

实用新型内容

为解决现有排灰除尘系统装置及使用该装置的生物质气化燃气系统存在上述缺陷，本实用新型提供一种结构合理优良、安全、产气干净、使用和维护方便、自动化程度高的灰出渣除尘装系统及使用该灰出渣除尘装系统的生物质气化燃气系统。

为实现上述目的，本实用新型采取的灰出渣除尘装系统及使用该灰出渣除尘装系统的生物质气化燃气系统方案分别是：

(一)、一种生物质气化燃气系统的排灰出渣除尘系统，其特征在于：排灰出渣除尘系统包括漏斗形灰筛，设于漏斗形灰筛底部并可活动打开的炉排，设于炉排下方的接灰斗，以及将接灰斗中的炉灰排出的螺旋输送装置。螺旋输送装置可方便实用自动化处理炉灰，将其从接灰斗中排出；炉排可以一次性将大块炉灰或其它块状物从漏斗形灰筛中清理出去。

作为上述方案的说明，前述排灰出渣除尘系统还包括驱动漏斗形灰筛作水平筛灰动作的偏心筛灰装置，偏心筛灰装置包括支撑座，偏心轮，传动轴，筛灰电机；传动轴通过轴承设置在支撑座上，传动轴由筛灰电机驱动旋转，偏心轮设在传动轴上端，前述漏斗形灰筛有上边缘周向设有均布3~6个筛灰座，传动轴和偏心轮的数量与筛灰座的数量相同匹配，偏心轮上设有偏离传动轴轴心一定距离的偏心短轴，偏心短轴通过轴承与筛灰座连接。通过偏心抖动，可以将漏斗形灰筛中的灰分自动充分抖下，防止堵塞漏斗形灰筛，影响气化反应。

作为上述方案的改进，前述传动轴上设有链轮，各个链轮间通过链条连接。 可以实用各传动轴同步联动，漏斗形灰筛抖灰更均匀。

作为上述方案的进一步说明，前述炉排设有控制炉排开合的齿轮联动系统，齿轮联动系统主要由与炉排相连的左齿轮和右齿轮、气缸/油缸构成；左齿轮和右齿轮互相啮合联动，右齿轮与气缸/油缸连接。通过控制系统控制气缸/油缸，可以实现自动化一次性将大块炉灰或其它块状物从漏斗形灰筛中清理出去。

作为上述方案的进一步说明，前述螺旋输送装置包括与接灰斗侧边相通的燃气通道，燃气通道下方的设有狭长缝隙的输送管，输送管中间的设有螺旋输送轴，以及排灰电机；螺旋输送轴外周设有输送灰渣的螺旋叶片，排灰电机设于螺旋输送轴的端部。螺旋输送轴在排灰电机驱动下转动，螺旋叶片产生轴向力，可方便实用自动化处理炉灰，将其从接灰斗中排出。

作为上述方案的进一步说明，前述排灰出渣除尘系统还包括除尘降温系统，除尘降温系统包括两个或两个以上的旋风分离器，旋风分离器相连的引风机，以及灰分沉淀水池；旋风分离器下部的出口管伸入到灰分沉淀水池；旋风分离器外围设有降温水套，降温水套底部与灰分沉淀水池相连通，降温水套上方设有和旋风进气口同向的若干水淋喷嘴，水淋喷嘴通过水幕循环水泵与灰分沉淀水池相连。此处自动将系统产生的气化气进行净化、降温。同时起到整个气化燃气系统的防爆作用，当炉体及管道中氧气比例达到一定浓度时，就有可能发生内爆现象，极大的威胁安全生产，当内爆发生时，压力从旋风分离器下方的出口管传递到沉淀水池中，水会随着压力排开，气体泄出，压力泄掉，危险解除。

作为上述方案的进一步说明，前述排灰出渣除尘系统还包括热水系统，热水系统包括炉体水套和热水输送管；炉体水套匹配地围绕生物质气化燃气系统的气化炉芯和漏斗形灰筛设置，热水输送管分别与炉体水套和灰分沉淀水池相连；所述偏心筛灰装置的支撑座设置在炉体水套上，所述传动轴中间为两层管构成，形成两个水路通道，水路通道与支撑座的端部相通，炉体水套中设有供传动轴穿过的轴套管，轴套管上下两端设有轴承；轴套管下部设有冷却水套，冷却水套中间依次设有进水腔和出水腔，进水腔设有设有进水口，出水腔设有出水口；进水腔和出水腔设有与传动轴密封连接分隔的橡胶密封圈。

(二)、一种生物质气化燃气系统，包括进料系统，气化系统，排灰出渣除尘系统，进料系统和协调控制各系统工作的控制系统；进料系统，气化系统和排灰出渣除尘系统由上到下顺序连接；其特征在于：排灰出渣除尘系统为前述方案（一）中任一项方案所述的排灰出渣除尘系统。通过控制系统控制各组成系统的工作，可以实现进料、抖灰、净化气化气体、降温热水的全自动化处理，节省人工，适用工业使用。

作为上述方案的进一步说明，前述气化系统主要由气化炉芯，设于气化炉芯上部的料仓口，以及为气化炉芯提供空气的鼓风机组成。此处产生气化气。

作为上述方案的进一步说明，前述进料系统包括料仓和自动进料装置，自动进料装置为斗式提升进料装置、螺旋进料装置、链斗连续进料装置或皮带连续进料装置。自动进料方式灵活多样，因需要而灵活选择。

由上可知，本实用新型主要有以下优点：结构科学而紧凑，空间充分利用，充分实现各个环节的自动化，自动化水平高，使用方便，产气高效，出气温度低，防气化气内爆，安全可靠；有效地将气化气的灰分和粉尘清除，有效地降低了对环境的污染，提高了相关器具的使用寿命，节能环保；清除积聚的灰分或结焦块方便快捷；对扩大使用可再生的生物质能源的应用有积极推动作用。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构示意图，图中的箭头为气化气或水的流动方向。

图2为图1的气化系统和排灰出渣除尘系统俯视示意图。

图3为图1的漏斗形灰筛及偏心筛灰装置的位置结构示意图。

图4为图3的完整俯视结构示意图。

图5为图1中的漏斗形灰筛及炉排的位置结构示意图。

图6为图3的偏心筛灰装置的结构示意图。

图7为图1的除尘降温系统的结构示意图。

附图标号说明： 1-气化系统，2-进料系统， 3-排灰出渣除尘系统， 4-除尘降温系统， 6-热水系统；11-料仓， 12-气化炉芯， 14-鼓风机；

31-偏心筛灰装置， 32-炉排， 33-接灰斗， 34-螺旋输送装置，35-漏斗形灰筛；311-支撑座， 312-传动轴，313-筛灰电机， 314-链轮，315-偏心轮，316-筛灰座，317-偏心短轴，318-轴承；3161-水路通道，3162-轴套管， 3163-冷却水套， 3164-进水腔， 3165-出水腔，3166-进水口，3167-出水口，3168-橡胶密封圈；321-左齿轮，322-右齿轮， 323-气缸/油缸； 341-燃气通道， 342-输送管， 343-螺旋输送轴，344-螺旋叶片， 345-排灰电机；

41-旋风分离器， 42-引风机， 43-灰分沉淀水池，44-炉体水套，45-热水输送管；411-降温水套，412-旋风进气口， 413-水淋喷嘴, 414-水幕循环水泵。

具体实施方式

下面结合附图和优选的实施方式，对本实用新型及其有益技术效果进行进一步详细说明。

（一）生物质气化燃气系统的排灰出渣除尘系统的具体实施方式：

参见图1 ~图6，生物质气化燃气系统的排灰出渣除尘系统包括漏斗形灰筛35，设于漏斗形灰筛35底部并可活动打开的炉排32，设于炉排32下方的接灰斗33，以及将接灰斗33中的炉灰排出的螺旋输送装置34。

参见图3~图6，其中，排灰出渣除尘系统3还包括驱动漏斗形灰筛35作水平筛灰动作的偏心筛灰装置31，偏心筛灰装置31包括支撑座311，偏心轮315，传动轴312，筛灰电机313；传动轴312通过轴承318设置在支撑座311上，传动轴312由筛灰电机313驱动旋转，偏心轮315设在传动轴312上端，漏斗形灰筛35有上边缘周向设有均布3~6个筛灰座316，传动轴312和偏心轮315的数量与筛灰座316的数量相同匹配，偏心轮315上设有偏离传动轴312轴心一定距离的偏心短轴317，偏心短轴317通过轴承318与筛灰座316连接。传动轴312上设有链轮314，各个链轮314间通过链条连接。

参见图1，优选地，炉排32设有控制炉排32开合的齿轮联动系统，齿轮联动系统主要由与炉排32相连的左齿轮321和右齿轮322、气缸/油缸323构成；左齿轮321和右齿轮322互相啮合联动，右齿轮322与气缸/油缸323连接。

参见图2，优选地，螺旋输送装置34包括与接灰斗33侧边相通的燃气通道341，燃气通道341下方的设有狭长缝隙的输送管342，输送管342中间的设有螺旋输送轴343，以及排灰电机345；螺旋输送轴343外周设有输送灰渣的螺旋叶片344，排灰电机345设于螺旋输送轴343的端部。

参见图7，排灰出渣除尘系统3还包括除尘降温系统4，除尘降温系统4包括两个或两个以上的旋风分离器41，旋风分离器41相连的引风机42，以及灰分沉淀水池43；旋风分离器41下部的出口管伸入到灰分沉淀水池43；旋风分离器41外围设有降温水套411，降温水套411底部与灰分沉淀水池43相连通，降温水套411上方设有和旋风进气口412同向的若干水淋喷嘴413，水淋喷嘴413通过水幕循环水泵414与灰分沉淀水池43相连。

参见图1、图3和图7，排灰出渣除尘系统3还包括热水系统6，热水系统6包括炉体水套44和热水输送管45342；炉体水套44匹配地围绕生物质气化燃气系统的气化炉芯12和漏斗形灰筛35设置，热水输送管45342分别与炉体水套44和灰分沉淀水池43相连；所述偏心筛灰装置31的支撑座311设置在炉体水套44上，所述传动轴312中间为两层管构成，形成两个水路通道3161，水路通道3161与支撑座311的端部相通，炉体水套44中设有供传动轴312穿过的轴套管3162，轴套管3162上下两端设有轴承318；轴套管3162下部设有冷却水套3163，冷却水套3163中间依次设有进水腔3164和出水腔3165，进水腔3164设有设有进水口3166，出水腔3165设有出水口3167；进水腔3164和出水腔3165设有与传动轴312密封连接分隔的橡胶密封圈3168。

通过上述的实施方式，可以方便的实现漏斗形灰筛35的炉灰或其它块状物从漏斗形灰筛35中自动清理出去，实用排灰出渣装的自动化操作。

（二）生物质气化燃气系统的具体实施方式：

参见图1 ~图7，生物质气化燃气系统包括进料系统2，气化系统1，排灰出渣除尘系统3，进料系统2和协调控制各系统工作的控制系统；进料系统2，气化系统1和排灰出渣除尘系统3由上到下顺序连接；排灰出渣除尘系统3为实施方式一所述的排灰出渣除尘系统3。

参见图1，气化系统1主要由气化炉芯12，设于气化炉芯12上部的料仓11口，以及为气化炉芯12提供空气的鼓风机14组成。

参见图1，进料系统2包括料仓11和自动进料装置，自动进料装置为斗式提升进料装置、螺旋进料装置、链斗连续进料装置或皮带连续进料装置。

生物质气化燃气系统的工作过程如下：生物质气化燃气系统通过进料系统2，自动连续地将生物质燃料输送到料仓11中，燃料在料仓11中靠重力自然下落到气化炉芯12中进行燃烧气化，鼓风机14向气化炉芯12中喷射供氧，于是在气化炉芯12中在喷射的高速气流供氧下，气化炉芯12的上部位形成高温的氧化区，同时氧化区在定量供入氧化剂的条件下，氧化剂基本消耗完；反应产生的气体在氧化区下与高温碳层进行还原反应，从而生成生物质可燃气化气。由于高温碳层的吸附和催化作用下，在氧化区和以上的裂解区生成的焦油在氧化区和还原区被分解干净，在此过程中，多种化学反应同时进行，特别是将焦油分解彻底形成气化气。氧化还原反应中不断产生的灰分进入排灰出渣除尘系统3中，小的碳粒和灰分通过过漏斗形灰筛35的小孔，落到接灰斗33中。在特定情况下，灰分和燃料中的不可燃杂质会结块，这时就由炉排32处理，炉排32可以因工况的不同给炉排32设定合适的打开周期，炉排32打开时，大块的杂质和结焦块下落到接灰斗33中 ，整个灰分和粗结焦块由螺旋输送装置34排出炉体外。在燃气经过接灰斗33和燃气通道341时，部分灰分粉尘会随着气化气的气流带到旋风分离器41中，灰分粉尘再次下落，水淋喷嘴413向旋风分离器41内喷水，在旋风分离器41内壁形成水膜，下落的粉尘和积碳被水净化冲刷到灰分沉淀水池43中，最后洁净的气化气燃气经过引风机42引流到外部管道至用气端。

根据上述说明书及具体实施例并不对本实用新型构成任何限制，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变形，也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种生物质气化燃气系统的排灰出渣除尘系统，其特征在于：排灰出渣除尘系统包括漏斗形灰筛，设于漏斗形灰筛底部并可活动打开的炉排，设于炉排下方的接灰斗，以及将接灰斗中的炉灰排出的螺旋输送装置；排灰出渣除尘系统还包括驱动漏斗形灰筛作水平筛灰动作的偏心筛灰装置，偏心筛灰装置包括支撑座，偏心轮，传动轴，筛灰电机；传动轴通过轴承设置在支撑座上，传动轴由筛灰电机驱动旋转，偏心轮设在传动轴上端，所述漏斗形灰筛有上边缘周向设有均布3~6个筛灰座，传动轴和偏心轮的数量与筛灰座的数量相同匹配，偏心轮上设有偏离传动轴轴心一定距离的偏心短轴，偏心短轴通过轴承与筛灰座连接。

2.如权利要求1所述的生物质气化燃气系统的排灰出渣除尘系统，其特征是：所述传动轴上设有链轮，各个链轮间通过链条连接。

3.如权利要求2所述的生物质气化燃气系统的排灰出渣除尘系统，其特征是：所述炉排设有控制炉排开合的齿轮联动系统，齿轮联动系统主要由与炉排相连的左齿轮和右齿轮、气缸/油缸构成；左齿轮和右齿轮互相啮合联动，右齿轮与气缸/油缸连接。

4.如权利要求3所述的生物质气化燃气系统的排灰出渣除尘系统，其特征是：所述螺旋输送装置包括与接灰斗侧边相通的燃气通道，燃气通道下方的设有狭长缝隙的输送管，输送管中间的设有螺旋输送轴，以及排灰电机；螺旋输送轴外周设有输送灰渣的螺旋叶片，排灰电机设于螺旋输送轴的端部。

5.如权利要求4所述的生物质气化燃气系统的排灰出渣除尘系统，其特征是：所述排灰出渣除尘系统还包括除尘降温系统，除尘降温系统包括两个或两个以上的旋风分离器，旋风分离器相连的引风机，以及灰分沉淀水池；旋风分离器下部的出口管伸入到灰分沉淀水池；旋风分离器外围设有降温水套，降温水套底部与灰分沉淀水池相连通，降温水套上方设有和旋风进气口同向的若干水淋喷嘴，水淋喷嘴通过水幕循环水泵与灰分沉淀水池相连。

6.如权利要求5所述的生物质气化燃气系统的排灰出渣除尘系统，其特征是：所述排灰出渣除尘系统还包括热水系统，热水系统包括炉体水套和热水输送管；炉体水套匹配地围绕生物质气化燃气系统的气化炉芯和漏斗形灰筛设置，热水输送管分别与炉体水套和灰分沉淀水池相连；所述偏心筛灰装置的支撑座设置在炉体水套上，所述传动轴中间为两层管构成，形成两个水路通道，水路通道与支撑座的端部相通，炉体水套中设有供传动轴穿过的轴套管，轴套管上下两端设有轴承；轴套管下部设有冷却水套，冷却水套中间依次设有进水腔和出水腔，进水腔设有设有进水口，出水腔设有出水口；进水腔和出水腔设有与传动轴密封连接分隔的橡胶密封圈。

7.一种生物质气化燃气系统，包括进料系统，气化系统，排灰出渣除尘系统，进料系统和协调控制各系统工作的控制系统；进料系统，气化系统和排灰出渣除尘系统由上到下顺序连接；其特征在于：所述排灰出渣除尘系统为权利要求1~6任一项所述的排灰出渣除尘系统。

8.如权利要求7所述的生物质气化燃气系统，其特征是：所述气化系统主要由气化炉芯，设于气化炉芯上部的料仓口，以及为气化炉芯提供空气的鼓风机组成。

9.如权利要求8所述的生物质气化燃气系统，其特征是：所述进料系统包括料仓和自动进料装置，自动进料装置为斗式提升进料装置、螺旋进料装置、链斗连续进料装置或皮带连续进料装置。