CN2534183Y - 正压式连续干馏掺水燃烧秸秆气化设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种利用农作物秸秆、谷物加工后的皮壳、野草木屑等生物质原料生产可燃气体的设备，特别是原料在炉子底层燃烧，鼓风压力在0.1－0.5MPa、掺入水蒸汽进行气化反应、燃气经过高压静电场净化、燃气经压力容器储罐储存、自动调压后输出的正压式连续干馏掺水燃烧秸秆气化设备。其特征在于：是由气化系统、冷却循环系统、燃气质量自动监控系统、管网压力自动调解系统组成。该设备在供风的同时混入适量的水蒸汽，机械除灰。在气化过程中通过燃气质量自动监控系统检测燃气质量，在炉况恶化时系统自动关停以防劣质燃气进入储罐。燃气经过冷却后用高压静电捕捉焦油，自动减压后送入管网。
Description
技术领域 本实用新型涉及一种利用农作物秸秆、谷物加工后的皮壳、野草木屑等生物质原料生产可燃气体的设备，特别是原料在炉子底层燃烧，鼓风压力在0.1-0.5Mpa、掺入水蒸汽进行气化反应、燃气经过高压静电场净化、燃气经压力容器储罐储存、自动调压后输出的正压式连续干馏掺水燃烧秸秆气化设备。
背景技术 目前，国内现有的秸秆燃气制气设备均是负压反火式制气工艺，净化用添料式过滤器或文氏管喷淋式过滤器，储气用钟罩式湿式气柜。实践证明，采用这种设备及工艺、提高燃气热值有一定难度，储气和输气设备尺寸大投资高、北方地区冬季气柜结冰使用不便。
发明内容 本实用新型的目的是提供一种既适用于南、北方地区冬季使用，具有燃气净化效率高、又具有较高热值并且储气和输气设备尺寸小投资少的秸秆气化设备——正压式连续干馏掺水燃烧秸秆气化设备。
本实用新型正压式连续干馏掺水燃烧秸秆气化设备内容简述：
本实用新型正压式连续干馏掺水燃烧秸秆气化设备，其特征在于：是由气化系统、冷却循环系统、燃气质量自动监控系统、管网压力自动调解系统、防爆检测系统组成。
气化系统是由：有高细比要求的密闭式发生炉体、在炉体设置自动除灰炉栅、在炉体的顶部设置的由控温热电偶、烧嘴、水封器、取气样管构成的燃气质量自动监控系统、具有冷却循环水的多管式冷却器、电捕焦油器、由分气缸、电磁阀、手动阀、电接点压力表构成的自动调压装置和压力容器罐组成；
冷却循环系统是由具有冷却循环水的多管式冷却器的顶部设置进气口、其侧向有出气口、并由底部的进出水管、水泵和水箱组成；
燃气质量自动监控系统是由：由在集气管上小气样管、小烧咀、控温热电偶、空压机的磁力启动器线圈组成，用热电偶反馈的温度信号控制空压机开启与停止，实现燃气质量自动监控；
管网压力自动调解系统是由分气缸、电接点压力表、时间继电器、中间继电器和电磁阀组成，电接点压力表的接点启动中间继电器；中间继电器启动电磁阀，由时间继电器的延时断开接点控制中间继电器和电磁阀的工作时间实现管网压力调节。
密闭式发生炉体直径∮与高度h的比例∮/h＝1/3-1/2，∮＝0.35-1.5m，炉顶有螺旋密封盖；炉体外侧设有冷却水套，冷却水套宽度为40-100mm，冷却水套顶端有蒸汽管连通鼓风进气口，水位计设在距冷却水套上端200-400mm处；
燃气净化用的高压静电捕焦油器为单管式，其中绝缘子室为横向布置，其上设有手孔和高压回气管，绝缘子与绝缘子室端盖用环氧树脂连接密封，防爆检测装置设在燃气质量监控系统的小水封上，用电子点火器和电接点压力表作测定元件；
设置了自动除灰炉栅，自动除灰炉栅的相邻两根炉栅的棘爪平行交错，每根炉栅与另一根炉栅用连杆相连，轴的内端部装有拨叉拨动连杆横向往复摆动；
设置了水封阻火器，水封阻火器的进气管插入水中部分端部呈犬牙型，管壁有若干∮10---15mm的小孔。
本实用新型正压式连续干馏掺水燃烧秸秆气化设备，当物料装入炉内后，炉子处于密闭状态。压缩空气与水蒸汽吹入炉内除作为气化剂维持气化反应外，也提高了炉压(0.1～0.5MPa)，具有了外输动力。同时在炉内也满足了温度、压力的基本条件，为产生更多、热值更高的可燃气体创造了良好的化学反应气氛。炉体直径∮与高度h的比例在1/3-1/2，以保证有足够的料层高度，使上部物料干馏，产生氢气、甲烷。产气过程中，通过炉栅的运动排除灰渣，使物料始终保持稳定的层位。即由底向上依次为灰层、燃烧气化层、干馏层、干燥层、预热层。一定厚度的灰层保护炉栅免受高温减少变形；燃烧气化层进行不完全的氧化反应，产生CO、CO2和维持反应的热量；干馏层受热发生干馏反应产生H2和CH4；干燥层吸热脱去水分；预热层吸热升温脱出部分水分。产出的气体经过冷却器冷却脱水，由高压电场除去焦油后进入压力容器储罐，再经自动减压调压系统减至设定压力后送入管网。该设备在供风的同时混入适量的水蒸汽，机械除灰。在气化过程中通过燃气质量自动监控系统检测燃气质量，在炉况恶化时系统自动关停以防劣质燃气进入储罐。燃气经过冷却后用高压静电捕捉焦油，自动减压后送入管网。
附图说明 图1为正压式连续干馏掺水燃烧秸秆气化设备结构示意图
图2为燃气质量自动监控系统电器接线图
图3为管网压力自动调解系统电器接线图
图4为防爆检测系统电器接线图
具体实施方式 本实用新型正压式连续干馏掺水燃烧秸秆气化设备是这样实现的。见图1，装料前，将炉体(2)外侧的冷却水套(3)上的进水阀(1)打开加水至水位计(4)显示高度后关闭。然后将炉体(2)顶部的手孔(5)打开将物料投入，点燃后将料加满，关上手孔(5)。打开排气管阀(7)，启动空压机(19)3-5分钟将废气排空后关闭排气管阀(7)，同时打开系统管路上的其他阀门。鼓入的空气由炉体底部的进气口(15)进入炉内。冷却水套(3)里的水被加热沸腾产生的水蒸汽通过蒸汽管(14)被引至鼓风进气口(15)随鼓风一起进入炉内。炉内底层物料燃烧产生CO和CO2及燃烧热。
处于干馏层的物料在450-550℃温度下被干馏，物料中的长链分子被裂解为小分子，产生H2等。在炉内压力和温度作用下，一部分H2与C发生碳氢反应，生成一部分CH4等可燃气体，一部分生成CmHn类等。这样，只要鼓风在进行、炉栅在运动，炉内就不断地进行如上的反应。因此，在炉子上部的集气管(6)输出的燃气有如下成分：
CO H2 CH4 CmHn CO2 N2 H2O(汽态)
所产生的具有压力的燃气经集气管(6)进入有冷却循环水的多管式冷却器(23)被冷却，然后进入高压静电捕焦油器电场(24)。在电场力的作用下，气体中的焦油和灰尘荷电后被吸附到电捕焦油器电场(24)的筒壁上自流下落。为保证良好的绝缘状态，经常擦拭绝缘子(30)是必需的。在清洗绝缘子(30)时，打开手孔(29)清洗后将其关闭，再打开清洗回气管阀(28)，洁净燃气经回气管(32)冲洗绝缘子室(27)从而完成清洗过程。
经电捕焦油器电场(24)净化后的燃气再进入水封阻火器(33)，然后被送到承压容器罐(35)内。承压容器罐(35)内燃气经送气阀(36)进入自动调压系统。参照图1、图3，当管网压力不足时，自动调压系统的电接点压力表(40)的接点(45)闭合接通中间继电器(43)。中间继电器(43)的常开接点(47)闭合，启动时间继电器(46)和电磁阀(38)。电磁阀(38)在设定的时间内补充给管网燃气至设定压力。，时间继电器(46)的延时接点(44)断开，则自动调压系统停止工作。
为检测所产燃气的质量，本发明利用温控原理设计了燃气质量自动监控系统作为燃气质量自动监控装置。主要是控制空压机(19)的开启与关闭，实现整个气化系统的质量控制。过程是这样的：见图1，在集气管(6)上设一取气样管(13)引出少量燃气气样。气样在管端的小烧咀(10)处被点燃，类似个点燃的小蜡烛。控温装置的传感热电偶(8)设在小火焰上方。在炉内气化反应正常的情况下燃气质量好，小火焰将传感热电偶(8)加热至设定温度以上，则控温装置(见图2)的常开接点(42)闭合。常开接点(42)控制空压机(19)的磁力启动器线圈(41)。接点(42)闭合时，空压机(19)运转，整个系统正常工作。在炉内气化反应不正常或燃料烧尽的情况下可燃气体含量低，小火焰燃烧温度下降或熄灭，热电偶(8)反馈降温度信号。控温装置的常开接点(42)断开，空压机(19)停止工作，整个系统被关闭，质量差的气体不能往外输出。
燃气冷却后进入高压电捕焦油器电场(24)净化。为防止高压电场(24)或绝缘子(30)放电引起燃气爆炸，本发明利用燃气爆炸时气体急剧膨胀特性设计了防爆检测系统。该系统设在炉况与燃气质量监控系统中的小水封器(12)的上腔。小水封器(12)顶部为开口式的小烧咀(10)，侧壁分别设置一个电点火器(11)和电接点压力表(9)。当燃气中含氧量超过某一数值时(此时这种具有爆炸可能性的燃气尚未到达电捕焦油器(24))，点火器(11)首先将这部分燃气点爆。见图4，爆炸时小水封器(12)内压力急剧升高，电接点压力表(9)的接点(50)断开，高压启动器(49)失电，则高压电关闭。由于炉内压力高和小水封器(12)的阻断作用，爆炸气体由小烧嘴(10)喷出泄压，不会反向传回炉内，系统仍是安全的。
除灰是自动进行的。在炉体(2)下部设有自动除灰炉栅(21)。参照图1，单根炉栅两侧有棘爪使炉栅(21)呈“丰”字形。多根炉栅平行放置各自的支撑槽内，相邻炉栅的棘爪相交错。每根炉栅下面都有一个连杆(20)与另一根炉栅连杆相连。轴(18)的内端部装有拨叉(17)与炉栅连杆接手(16)相连。轴(18)在顺时针与逆时针往复转动时，拨叉(17)通过连杆接手(16)带动连杆(20)横向往复摆动，炉栅(21)也就在槽内同时往复转动一定角度。这些炉栅在未转动时呈‘----’字形，转动后棘爪立起呈‘川’字形，灰渣被棘爪搅动并从炉栅缝隙中落下，从而完成除灰过程。压力容器罐(35)为二类压力容器。
Claims (9)
1、一种正压式连续干馏掺水燃烧秸秆气化设备，其特征在于：是由气化系统、冷却循环系统、燃气质量自动监控系统、管网压力自动调解系统组成。
2、根据权利要求1所述的正压式连续干馏掺水燃烧秸秆气化设备，其特征在于所说的气化系统是由：有高细比要求的密闭式发生炉体(2)、在炉体设置自动除灰炉栅(21)、在炉体的顶部设置的由控温热电偶(8)、烧嘴(10)、水封器(12)、取气样管(13)构成的燃气质量自动监控系统、具有冷却循环水的多管式冷却器(23)、电捕焦油器(24)、由分气缸(37)、电磁阀(38)、手动阀(39)、电接点压力表(40)构成的自动调压装置和压力容器罐(35)组成。
3、根据权利要求1所述的正压式连续干馏掺水燃烧秸秆气化设备，其特征在于所说的冷却循环系统是由：具有冷却循环水的多管式冷却器(23)的顶部设置进气口(26)、其侧向有出气口(25)、并由底部的进出水管(22)、水泵(21)和水箱(20)组成。
4、根据权利要求1所述的正压式连续干馏掺水燃烧秸秆气化设备，其特征在于所说的燃气质量自动监控系统管网压力调解系统是由：在集气管(6)上小气样管(13)、小烧咀(10)、控温热电偶(8)、空压机(19)的磁力启动器线圈(41)组成，用热电偶(8)反馈的温度信号控制空压机(19)开启与停止，实现燃气质量自动监控。
5、根据权利要求1所述的正压式连续干馏掺水燃烧秸秆气化设备，其特征在于所说的管网压力自动调解系统是由：分气缸(37)、电接点压力表(40)、时间继电器(46)、中间继电器(43)和电磁阀(38)组成，电接点压力表(40)的接点(45)启动中间继电器(43)；中间继电器(43)启动电磁阀(38)，由时间继电器(46)的延时断开接点(44)控制中间继电器(43)和电磁阀(38)的工作时间实现管网压力调节。
6、根据权利要求1所述的正压式连续干馏掺水燃烧秸秆气化设备，其特征在于所说的发生炉体(2)为密闭式，其直径∮与高度h的比例∮/h＝1/3-1/2，∮＝0.35-1.5m，炉顶有螺旋密封盖(5)；炉体(2)外侧设有冷却水套(3)，冷却水套(3)宽度为40-100mm，冷却水套(3)顶端有蒸汽管(14)连通鼓风进气口(15)，水位计(4)设在距冷却水套(3)上端200-400mm处。
7、根据权利要求1所述的正压式连续干馏掺水燃烧秸秆气化设备，其特征在于所说的燃气净化用的高压静电捕焦油器(24)为单管式，其中绝缘子室(27)为横向布置，其上设有手孔(29)和高压回气管(32)，绝缘子(27)与绝缘子室(27)端盖(31)用环氧树脂连接密封，防爆检测装置设在燃气质量监控系统的小水封(12)上，用电子点火器(11)和电接点压力表(9)作测定元件。
8、根据权利要求1所述的正压式连续干馏掺水燃烧秸秆气化设备，其特征在于：设置了自动除灰炉栅(21)，自动除灰炉栅(21)的相邻两根炉栅的棘爪平行交错，每根炉栅与另一根炉栅用连杆(20)相连，轴(18)的内端部装有拨叉(17)拨动连杆(20)横向往复摆动。
9、根据权利要求1所述的正压式连续干馏掺水燃烧秸秆气化设备，其特征在于：设置了水封阻火器(33)，水封阻火器(33)的进气管(34)插入水中部分端部呈犬牙型，管壁有若干∮10-15mm的小孔。
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| CN100335593C (zh) * | 2005-08-24 | 2007-09-05 | 王华峰 | 一种生物质热解气化、净化方法 |
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