CN218989180U - 一种固态燃料气化发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固态燃料气化发电装置，其特征在于，包括依次连通的破碎机（100）、螺旋输送机（200）、气化炉（300）以及燃气轮机（400），破碎机（100）的颗粒输出端通过倾斜式的螺旋输送机（200连通气化炉（300的颗粒输入端；其中，燃气轮机（400）包括压气机（410）、燃烧室（420）以及燃气涡轮（430），气化炉（300）的燃气排出端连通燃烧室（420），压气机（410）与发电机（500）轴传动连接。本实用新型的固态燃料气化发电装置，固态燃料经过气化炉后制得可燃气，可燃气进入燃气轮机中燃烧发电，气化炉制可燃气的成分比较复杂，并且会有焦油等组分，燃气轮机具有较为宽泛的燃料适应性，所以可以更好地利用这些复杂组分的可燃气。

Description

一种固态燃料气化发电装置

技术领域

本实用新型涉及固态燃料气化与燃气轮机联合发电技术领域，特别涉及一种固态燃料气化发电装置。

背景技术

秸秆、木材、废纸、果壳等固态燃料气化发电技术的基本原理就是通过固态燃料气化技术，将固态燃料转化为可燃气体，通过可燃气体的不同利用方式完成发电。

固态燃料气化发电原料需求较低，收集半径较小，供应更加容易保障，在我国固态燃料分散的条件下更加贴合实际。另外气化反应的产物主要成分为CO和H₂，在燃烧过程中不会产生污染性气体，利用起来更加清洁。结合燃气轮机使用的话又很好利用其结构紧凑、占地空间小的特点。

但是，目前仍然缺乏针对固态燃料气化设计的燃气轮机，大多是针对燃用天然气的机型进行改造以控制成本。这样的话一方面气化气净化不完全就难以满足燃气轮机的要求，一些杂质的存在造成机组磨损严重。另外燃气轮机价格高昂，且改造的燃气轮机发电效率也难以达到最佳，要实现大型固态燃料气化发电系统依旧存在困难。

实用新型内容

本实用新型采用以下技术方案：

一种固态燃料气化发电装置，包括依次连通的破碎机、螺旋输送机、气化炉以及燃气轮机，破碎机的颗粒输出端通过倾斜式的螺旋输送机连通气化炉的颗粒输入端；

其中，燃气轮机包括压气机、燃烧室以及燃气涡轮，气化炉的燃气排出端连通燃烧室，压气机与发电机轴传动连接。

优选的，气化炉的燃气排出端与燃烧室的燃气进气端之间还设置有燃气净化装置以及增压泵。

优选的，所述破碎机包括机架，以及安装在机架上的进料斗、压碎机械、切碎机械与出料斗，进料斗、压碎机械、切碎机械与出料斗依次连接；

其中，进料斗用于使固态燃料进入压碎机械；压碎机械用于将大块的固态燃料压散压软，使固态燃料分散为长条状；切碎机械用于将固态燃料切割为小块的颗粒。

优选的，压碎机械包括壳体和安装在壳体内的压碎辊一、压碎辊二，压碎辊一和压碎辊二的转动方向相反；

其中，压碎辊一和压碎辊二均包括辊本体和设置在辊本体表面的若干圆柱齿，且相邻的圆柱齿交错设置。

优选的，壳体上设置有开口以及压碎机械出料漏斗，开口连接进料斗，压碎机械出料漏斗连接切碎机械。

优选的，切碎机械包括壳体总装以及安装于壳体总装内的旋转刀组件；

壳体总装包括一对壳体侧板，旋转刀组件可转动地安装于一对所述壳体侧板之间；

所述壳体总装上开设有出料口，经切碎机械处理完的小块颗粒通过出料口进入出料斗；

其中，旋转刀组件包括刀轴、转子架、销轴以及刀片，刀轴两端贯穿壳体侧板并通过支座式轴承安装在机架上，转子架固定安装在刀轴上，销轴贯穿并固定在转子架上，刀片固定套接在销轴上。

优选的，气化炉包括外炉体以及固定设置于外炉体内的气化反应炉和中炉体；

中炉体设置在气化反应炉的外侧，且二者间隔布置，气化反应炉和中炉体之间密封设置有隔环；

其中，隔环上方为燃气排出腔，隔环下方为安装腔；

安装腔内设置有若干条输送管道，且每条输送管道均呈竖直状阵列设置于气化反应炉的外周侧，每条输送管道的首尾两端分别连通气化反应炉及燃气排出腔；

外炉体的上端面开设有燃气排出口，且与燃气排出腔相连通。

优选的，外炉体的侧面开设有气化剂入口端，外炉体和中炉体之间形成有气化剂通过腔；

其中，安装腔内还设置有若干条横向管道，且每条横向管道均阵列设置于气化反应炉的外周侧，每条横向管道的首尾两端分别连通气化剂通过腔及气化反应炉。

优选的，气化炉还包括位于外炉体一侧的气化剂罐和鼓风机，气化剂罐内盛放有气化剂，且气化剂罐具有空气入口以及气化剂出口，气化剂出口与气化剂入口端连接；空气入口与鼓风机连接。

优选的，气化反应炉的下方还设置有炉箅子，且炉箅子安装于外炉体的底壁；

其中，所述炉箅子的一端通过支架铰接安装于外炉体的底壁，炉箅子的另一端设置有驱动机构。

本实用新型采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

固态燃料经过气化炉后制得可燃气，可燃气进入燃气轮机中燃烧发电，气化炉制可燃气的成分比较复杂，并且会有焦油等组分，燃气轮机具有较为宽泛的燃料适应性，所以可以更好地利用这些复杂组分的可燃气。

压碎机械用于将大块的固态燃料压散压软，使固态燃料分散为长条状，从而避免切碎机械直接作用于大块的固态燃料，降低切碎机械的负荷，提高切碎机械的工作效率，从而使固态燃料气化发电装置不仅适用于果皮等小块固态燃料，还适用于木材等大块固态燃料。

压碎辊一和压碎辊二均包括辊本体和设置在辊本体表面的若干圆柱齿，且相邻的圆柱齿交错设置。通过交错设置的圆柱齿，提高了压碎机械的压碎效果。

多个输送管道将气化反应炉内产生的可燃气输送至燃气排出腔，以便在炉体的中部区域排出燃气，从而降低了对炉体下部区域的燃烧，最终提高了气化炉的使用寿命。

附图说明

图1为固态燃料气化发电装置示意图；

图2为燃气轮机前端整体结构图；

图3为压碎机械结构图；

图4为压碎机械爆炸视图；

图5为切碎机构图；

图6为气化炉整体图；

图7为气化炉剖视图；

图8为中炉体内部图；

图9为图7中A处局部放大图；

图10为图7中B处局部放大图；

图11为炉箅子安装图。

其中，100-破碎机，200-螺旋输送机，300-气化炉，400-燃气轮机，410-压气机，420-燃烧室，430-燃气涡轮，500-发电机，600-压力控制阀，110-机架，120-进料斗，130-压碎机械，140-切碎机械，150-出料斗，131-壳体，132-压碎辊一，133-压碎辊二，134-开口，135-压碎机械出料漏斗，136-辊轴一，137-辊轴二，138-主动齿轮，139-被动齿轮，160-辊本体，161-圆柱齿，141-壳体总装，142-旋转刀组件，143-壳体侧板，144-出料口，145-刀轴，146-转子架，147-销轴，148-刀片，149-支座式轴承，301-外炉体，320-气化反应炉，302-中炉体，303-隔环，304-燃气排出腔，305-安装腔，330-输送管道，306-燃气排出口，331-第一开口，332-第二开口，307-气化剂入口端，308-气化剂通过腔，340-横向管道，341-第三开口，342-第四开口，350-气化剂罐，309-鼓风机，351-空气入口，352-气化剂出口，310-固态燃料入口，311-炉箅子，312-炭仓，313-出料口，314-支架，360-驱动机构，361-支座，362-转轴，363-下连杆，364-上连杆，365-挂环，315-开口，316-炉门。

具体实施方式

以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-11所示，本实施方式提供一种固态燃料气化发电装置，包括依次连通的破碎机100、螺旋输送机200、气化炉300以及燃气轮机400，其中，破碎机100用于将秸秆、木材、废纸、果壳等固态燃料粉碎为颗粒状，破碎机100的颗粒输出端通过倾斜式的螺旋输送机200连通气化炉300的颗粒输入端，固态燃料经过气化炉300后制得可燃气，可燃气进入燃气轮机400中燃烧发电，气化炉制可燃气的成分比较复杂，并且会有焦油等组分，燃气轮机具有较为宽泛的燃料适应性，所以可以更好地利用这些复杂组分的可燃气。

进一步的，燃气轮机400包括压气机410、燃烧室420以及燃气涡轮430，气化炉300的燃气排出端连通燃烧室420，压气机410与发电机500轴传动连接。

燃气轮机400采用现有技术即可，具体的，压气机410经过启动产生动力源，当燃气涡轮430发出的机械功大于压气机410消耗的机械功时，燃气与压气机410增压后的空气在燃烧室420混合点火燃烧，产生高温、高压燃气，驱动燃气涡轮430做功，燃气涡轮430带动压气机410和发电机500转子一起高速旋转。

显然，气化炉300的燃气排出端与燃烧室420之间为间接连通，气化炉300的燃气排出端与燃烧室420之间还设置有其他机构，例如，气化炉300的燃气排出端与燃烧室420的燃气进气端之间可以设置燃气净化装置以及增压泵等，燃气净化装置用以排除燃气中对燃气轮机300不利的物质，增压泵用以增压气化炉300制得的可燃气。

进一步的，气化炉300与燃烧室420之间还设置有压力控制阀600，以调节从增压泵进入燃烧室420的燃气的压力，从而避免增压泵排出的燃气的气压与燃烧室420不匹配。

进一步的，燃烧室420设置有两个燃气入口，分别为第一燃气入口和第二燃气入口，第一燃气入口与气化炉300的燃气排出端连通，第二燃气入口连通市政燃气。由此，燃气轮机400在没有固态燃料气化燃气供给时也能工作。

进一步的，所述破碎机100包括机架110，以及安装在机架110上的进料斗120、压碎机械130、切碎机械140与出料斗150，进料斗120、压碎机械130、切碎机械140与出料斗150依次连接；

其中，进料斗120用于使固态燃料进入压碎机械130；压碎机械130用于将大块的固态燃料压散压软，使固态燃料分散为长条状，从而避免切碎机械140直接作用于大块的固态燃料，降低切碎机械140的负荷，提高切碎机械140的工作效率；切碎机械140用于将固态燃料切割为小块的颗粒。

进一步的，压碎机械130包括壳体131和安装在壳体131内的压碎辊一132、压碎辊二133，压碎辊一132和压碎辊二133的转动方向相反，将经过压碎辊一132和压碎辊二133的间隙的固态燃料压散；其中，壳体131上设置有开口134以及压碎机械出料漏斗135，开口134连接进料斗120，压碎机械出料漏斗135连接切碎机械140。

进一步的，压碎辊一132、压碎辊二133分别固定安装在辊轴一136、辊轴二137上，辊轴一136的一端与动力源传动连接，另一端安装有主动齿轮138，辊轴二137的一端安装有被动齿轮139，且主动齿轮138与被动齿轮139啮合。

通过动力源驱动辊轴一136，通过主动齿轮138与被动齿轮139辊轴一136带动辊轴二137转动，从而实现压碎辊一132和压碎辊二133的转动方向相反。

进一步的，压碎辊一132和压碎辊二133均包括辊本体160和设置在辊本体160表面的若干圆柱齿161，且相邻的圆柱齿161交错设置。通过交错设置的圆柱齿161，提高了压碎机械130的压碎效果。

进一步的，切碎机械140包括壳体总装141以及安装于壳体总装141内的旋转刀组件142，压散后的固态燃料通过旋转刀组件142将长条状大块固态燃料切割为小块颗粒。

进一步的，壳体总装141包括一对壳体侧板143，旋转刀组件142可转动地安装于一对所述壳体侧板143之间；所述壳体总装141上开设有出料口144，经切碎机械140处理完的小块颗粒通过出料口144进入出料斗150。

进一步的，旋转刀组件142包括刀轴145、转子架146、销轴147以及刀片148，刀轴145两端贯穿壳体侧板143并通过支座式轴承149安装在机架110上，转子架146固定安装在刀轴145上，销轴147贯穿并固定在转子架146上，刀片148固定套接在销轴147上。由此，刀轴145转动带动刀片148对于条状固态燃料进行切割。

进一步的，气化炉300包括外炉体301以及固定设置于外炉体301内的气化反应炉320和中炉体302，气化反应炉320内部从上至下依次形成为干燥区、热解区、氧化区和还原区。

其中，中炉体302设置在气化反应炉320的外侧，且二者间隔布置；气化反应炉320和中炉体302之间密封设置有隔环303，将气化反应炉320和中炉体302之间形成的空间分隔为位于隔环303上方的燃气排出腔304以及位于隔环303下方的安装腔305；

安装腔305内设置有若干条输送管道330，且每条输送管道330均呈竖直状阵列设置于气化反应炉320的外周侧，每条输送管道330的首尾两端分别连通气化反应炉320及燃气排出腔304；外炉体301的上端面开设有燃气排出口306，且与燃气排出腔304相连通。

通过以上设置，固态燃料与气化剂在气化反应炉320内发生反应生成可燃气，多个输送管道330将气化反应炉320内产生的可燃气输送至燃气排出腔304，以便在炉体的中部区域排出燃气，从而降低了对炉体下部区域的燃烧，最终提高了气化炉300的使用寿命。

具体的，所述输送管道330包括第一开口331和第二开口332，第一开口331设置于输送管道330的尾端并伸入燃气排出腔304内，第二开口332设置于输送管道330的首端并伸入气化反应炉320内。

进一步的，外炉体301的侧面开设有气化剂入口端307，气源通过气化剂入口端307为气化反应炉320内提供含氧的气化剂。

其中，外炉体301和中炉体302之间形成有气化剂通过腔308；安装腔305内还设置有若干条横向管道340，且每条横向管道340均阵列设置于气化反应炉320的外周侧，每条横向管道340的首尾两端分别连通气化剂通过腔308及气化反应炉320。从而气化剂经过气化剂入口端307进入气化剂通过腔308，接着由横向管道340进入气化反应炉320内。

具体的，所述横向管道340包括第三开口341和第四开口342，第三开口341设置于横向管道340的首端并伸入气化剂通过腔308内，第四开口342设置于横向管道340的尾端并伸入气化反应炉320内。

进一步的，气化炉300还包括位于外炉体301一侧的气化剂罐350和鼓风机309，气化剂罐350内盛放有气化剂，且气化剂罐350具有空气入口351以及气化剂出口352，气化剂出口352与气化剂入口端307连接；空气入口351与鼓风机309连接。

进一步的，气化反应炉320的上方设置有固态燃料入口310，其与螺旋输送机200的出口相连通。固态燃料颗粒从固态燃料入口310进入气化反应炉320内，与气化反应炉320内的气化剂发生反应生成可燃气。

进一步的，气化反应炉320的下方还设置有炉箅子311，且炉箅子311安装于外炉体301的底壁，炉箅子311上开设有若干小孔。外炉体301的炉箅子311下方的区域为炭仓312，炭仓312的底部设置有出料口313。

其中，所述炉箅子311的一端通过支架314铰接安装于外炉体301的底壁，炉箅子311的另一端设置有驱动机构360，以使得炉箅子311可以摆动。通过驱动机构360带动炉箅子311摆动，能够将气化炉300中反应后的炭及没有完全反应的颗粒经过炉箅子311落入炭仓312，从而排除炭及颗粒在炉箅子311上堆积。

进一步的，所述驱动机构360包括支座361、转轴362、下连杆363、上连杆364以及挂环365，支座361固定安装于外炉体301的底壁上，转轴362贯穿支座361并可以相对支座361转动，下连杆363的下端铰接于转轴362的一端，下连杆363的上端铰接于上连杆364的下端，挂环365固定安装于炉箅子311的下端面，且上连杆364的上端与挂环365铰接。

由此，通过转轴362带动下连杆363及上连杆364摆动，使得炉箅子311绕支架314摆动。

进一步的，转轴362的另一端贯穿而出外炉体301的侧壁，且端部固定安装有驱动轮366，以便于驱动转轴362转动，从而带动炉箅子311摆动。

进一步的，所述外炉体301的一侧开设有开口315，且开口315处通过螺纹紧固件可拆卸地安装有炉门316，以使得需要清理炭仓312时可以打开炉门316。

进一步的，所述外炉体301的底部还设置有支撑装置317，为气化炉300提供支撑。

以上所述为本实用新型最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种固态燃料气化发电装置，其特征在于，包括依次连通的破碎机(100)、螺旋输送机(200)、气化炉(300)以及燃气轮机(400)，破碎机(100)的颗粒输出端通过倾斜式的螺旋输送机(200)连通气化炉(300)的颗粒输入端；

其中，燃气轮机(400)包括压气机(410)、燃烧室(420)以及燃气涡轮(430)，气化炉(300)的燃气排出端连通燃烧室(420)，压气机(410)与发电机(500)轴传动连接。

2.如权利要求1所述的固态燃料气化发电装置，其特征在于，气化炉(300)的燃气排出端与燃烧室(420)的燃气进气端之间还设置有燃气净化装置以及增压泵。

3.如权利要求1所述的固态燃料气化发电装置，其特征在于，所述破碎机(100)包括机架(110)，以及安装在机架(110)上的进料斗(120)、压碎机械(130)、切碎机械(140)与出料斗(150)，进料斗(120)、压碎机械(130)、切碎机械(140)与出料斗(150)依次连接；

其中，进料斗(120)用于使固态燃料进入压碎机械(130)；压碎机械(130)用于将大块的固态燃料压散压软，使固态燃料分散为长条状；切碎机械(140)用于将固态燃料切割为小块的颗粒。

4.如权利要求3所述的固态燃料气化发电装置，其特征在于，压碎机械(130)包括壳体(131)和安装在壳体(131)内的压碎辊一(132)、压碎辊二(133)，压碎辊一(132)和压碎辊二(133)的转动方向相反；

其中，压碎辊一(132)和压碎辊二(133)均包括辊本体(160)和设置在辊本体(160)表面的若干圆柱齿(161)，且相邻的圆柱齿(161)交错设置。

5.如权利要求4所述的固态燃料气化发电装置，其特征在于，壳体(131)上设置有开口(134)以及压碎机械出料漏斗(135)，开口134连接进料斗(120)，压碎机械出料漏斗(135)连接切碎机械(140)。

6.如权利要求5所述的固态燃料气化发电装置，其特征在于，切碎机械(140)包括壳体总装(141)以及安装于壳体总装(141)内的旋转刀组件(142)；

壳体总装(141)包括一对壳体侧板(143)，旋转刀组件(142)可转动地安装于一对所述壳体侧板(143)之间；

所述壳体总装(141)上开设有出料口(144)，经切碎机械(140)处理完的小块颗粒通过出料口(144)进入出料斗(150)；

其中，旋转刀组件(142)包括刀轴(145)、转子架(146)、销轴(147)以及刀片(148)，刀轴(145)两端贯穿壳体侧板(143)并通过支座式轴承(149)安装在机架(110)上，转子架(146)固定安装在刀轴(145)上，销轴(147)贯穿并固定在转子架(146)上，刀片(148)固定套接在销轴(147)上。

7.如权利要求1～6任意一项所述的固态燃料气化发电装置，其特征在于，气化炉(300)包括外炉体(301)以及固定设置于外炉体(301)内的气化反应炉(320)和中炉体(302)；

中炉体(302)设置在气化反应炉(320)的外侧，且二者间隔布置，气化反应炉(320)和中炉体(302)之间密封设置有隔环(303)；

其中，隔环(303)上方为燃气排出腔(304)，隔环(303)下方为安装腔(305)；

安装腔(305)内设置有若干条输送管道(330)，且每条输送管道(330)均呈竖直状阵列设置于气化反应炉(320)的外周侧，每条输送管道(330)的首尾两端分别连通气化反应炉(320)及燃气排出腔(304)；

外炉体(301)的上端面开设有燃气排出口(306)，且与燃气排出腔(304)相连通。

8.如权利要求7所述的固态燃料气化发电装置，其特征在于，外炉体(301)的侧面开设有气化剂入口端(307)，外炉体(301)和中炉体(302)之间形成有气化剂通过腔(308)；

其中，安装腔(305)内还设置有若干条横向管道(340)，且每条横向管道(340)均阵列设置于气化反应炉(320)的外周侧，每条横向管道(340)的首尾两端分别连通气化剂通过腔(308)及气化反应炉(320)。

9.如权利要求8所述的固态燃料气化发电装置，其特征在于，气化炉(300)还包括位于外炉体(301)一侧的气化剂罐(350)和鼓风机(309)，气化剂罐(350)内盛放有气化剂，且气化剂罐(350)具有空气入口(351)以及气化剂出口(352)，气化剂出口(352)与气化剂入口端(307)连接；空气入口(351)与鼓风机(309)连接。

10.如权利要求9所述的固态燃料气化发电装置，其特征在于，气化反应炉(320)的下方还设置有炉箅子(311)，且炉箅子(311)安装于外炉体(301)的底壁；

其中，所述炉箅子(311)的一端通过支架(314)铰接安装于外炉体(301)的底壁，炉箅子(311)的另一端设置有驱动机构(360)。

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