一種氣炭聯產生物質氣化燃燒系統的製作方法

2023-04-30 14:07:01

本實用新型用於生物質氣化設備技術領域，特別是涉及一種氣炭聯產生物質氣化燃燒系統。

背景技術：

根據現在市場的要求，炭的綜合利用非常廣泛，如：製造蚊香、燒烤機制炭等等。大部分生物質氣化爐氣化後的副產品炭渣含炭量極低，一般在60-70%之間，綜合利用價值不高，並且炭和渣的分選難度又較大，分選成本較高，所以無法滿足市場上的大量需求，並且大部分炭渣無法處理，一般就地掩埋，這樣就造成環境的二次汙染。

技術實現要素：

為解決上述問題，本實用新型提供一種氣炭聯產生物質氣化燃燒系統，其既可滿足市場上的需求，又能緩解環保壓力，造福社會。

本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是：一種氣炭聯產生物質氣化燃燒系統，包括氣化爐、鍋爐和軟水箱，所述氣化爐的頂部設有入料口和生物質燃氣出口，氣化爐的底部設有排料口，氣化爐底部於排料口的上方設有轉動爐排，所述轉動爐排包括若干並排設置的轉動輥筒，相鄰轉動輥筒之間留有下料間隔，所述轉動輥筒內具有通過第一循環水管與所述軟水箱相連的冷卻水腔，所述鍋爐具有爐腔、燃燒器和鍋爐水箱，所述鍋爐水箱具有蒸汽出口和與軟水箱相連的軟水進口，所述生物質燃氣出口與燃燒器連接，所述生物質燃氣出口與燃燒器之間設有油水分離裝置。

進一步作為本實用新型技術方案的改進，還包括餘熱利用系統，所述餘熱利用系統包括設在第一循環水管上的換熱器、可產生流經換熱器的氣流的冷風機、將流經換熱器後的氣流送入氣化爐內的氣化風機和將流經換熱器後的氣流送入鍋爐內的燃燒風機。

進一步作為本實用新型技術方案的改進，所述鍋爐上設有排煙通道，沿所述排煙通道依次設有省煤器、布袋除塵器、引風機和煙囪，所述鍋爐水箱通過設有鍋爐給水泵並流經省煤器的鍋爐水管與軟水箱相連。

進一步作為本實用新型技術方案的改進，各所述轉動輥筒均傾斜設置並排成一排，各所述轉動輥筒的筒壁上均設有撥料齒，還包括可驅動所述轉動輥筒轉動的動力機構，所述動力機構包括電機和同軸設在各所述轉動輥筒端部的齒輪，相鄰兩轉動輥筒通過齒輪嚙合傳動，所述電機可驅動任一轉動輥筒轉動。

進一步作為本實用新型技術方案的改進，還包括鬥式提升上料機，所述鬥式提升上料機的底部設有上料機進料口，鬥式提升上料機的頂部設有與所述入料口連接的上料機出料口。

進一步作為本實用新型技術方案的改進，還包括螺旋給料機，所述螺旋給料機的進料端與所述上料機出料口對接，所述螺旋給料機的出料端與入料口對接，所述螺旋給料機的出料端與入料口之間設有第一密封卸料閥。

進一步作為本實用新型技術方案的改進，還包括螺旋出料機和螺旋冷卻出料機，所述螺旋出料機的進料端與排料口對接，所述螺旋冷卻出料機的進料端與螺旋出料機的出料端對接，螺旋冷卻出料機的進料端與螺旋出料機的出料端之間設有第二密封卸料閥，所述螺旋出料機和螺旋冷卻出料機沿輸送方向均設有與所述軟水箱相連的水套，所述螺旋冷卻出料機的出料端設有出料管，出料管上設有第三密封卸料閥，出料管的底部管口處設有皮帶輸送機。

進一步作為本實用新型技術方案的改進，所述生物質燃氣出口與燃燒器之間設有油水分離裝置，所述油水分離裝置包括油水分離器外層和油水分離器內層，所述油水分離器外層內部形成頂部封閉的一級燃氣腔，油水分離器外層在一級燃氣腔的底部形成油水出口，所述油水分離器內層由油水分離器外層的頂部插入所述一級燃氣腔，油水分離器內層內部形成上下貫通的二級燃氣腔，油水分離器內層的頂端形成伸出一級燃氣腔外並與燃燒器連接的淨化生物質燃氣出口，油水分離器內層的底端於油水出口的上方形成淨化生物質燃氣進口，所述油水分離器外層上於淨化生物質燃氣進口的上方位置設有與生物質燃氣出口連接的生物質燃氣進口，所述油水分離器外層外部設有冷卻水套，所述第一循環水管在冷卻水腔和換熱器之間串聯所述冷卻水套。

進一步作為本實用新型技術方案的改進，所述油水分離器外層的底部具有呈錐形的縮口段，所述冷卻水套包括設在所述縮口段外側的錐形水套和設在所述油水分離器外層外側的敞口水箱，所述油水分離器外層上設有至少一根放散管，所述放散管的一端與所述一級燃氣腔導通，另一端向下彎曲並插入所述敞口水箱內。

進一步作為本實用新型技術方案的改進，所述油水出口連接儲油罐，儲油罐通過供油管與鍋爐的燃燒器連接，所述供油管上設有油泵。

本實用新型的有益效果：本實用新型通過調整生物質氣化系統的流程，可通過轉動爐排控制排渣速度及通過冷卻水腔調整爐底溫度在400度左右，使生物質料在通過氣化爐的氣化時間進行縮短，使生物質料在未完全氣化的情況下產生有機炭輸送出來，同時產生的部分生物質低熱值燃氣(熱值約在1200-1300kcal/m³)，又可通過燃燒器輸送到鍋爐內進行燃燒，生產出蒸汽用於工業生產。本實用新型既可滿足市場上的需求，又能緩解環保壓力，造福社會。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明：

圖1是本實用新型工藝流程圖；

圖2是本實用新型餘熱利用系統結構示意圖；

圖3是本實用新型氣化爐結構主視圖；

圖4是本實用新型氣化爐結構側視圖；

圖5是本實用新型油水分離裝置結構示意圖；

圖6是本實用新型儲油罐、鍋爐結構示意圖。

具體實施方式

參照圖1至圖6，其顯示出了本實用新型之較佳實施例的具體結構。以下將詳細說明本實用新型各部件的結構特點。

參見圖1，本實用新型提供了一種氣炭聯產生物質氣化燃燒系統，包括氣化爐1、鍋爐2和軟水箱3，所述氣化爐1的頂部設有入料口11和生物質燃氣出口12，經過削片、破碎及烘乾處理後的塊狀生物質原料可通過入料口11進入氣化爐1中，氣化爐1的底部設有排料口10，生物質料在未完全氣化後通過排料口10排出，氣化爐1底部於排料口10的上方設有轉動爐排，所述轉動爐排包括若干並排設置的轉動輥筒13，相鄰轉動輥筒13之間留有下料間隔，下料間隔供生物質料穿過，所述轉動輥筒13內具有通過第一循環水管與所述軟水箱3相連的冷卻水腔，所述鍋爐2具有爐腔21、燃燒器22和鍋爐水箱，所述鍋爐水箱具有蒸汽出口23和與軟水箱3相連的軟水進口，所述生物質燃氣出口12與燃燒器22連接。本實用新型通過調整生物質氣化系統的流程，可通過轉動爐排控制排渣速度及通過冷卻水腔調整爐底溫度在400度左右，使生物質料在通過氣化爐1的氣化時間進行縮短，使生物質料在未完全氣化的情況下產生有機炭輸送出來，同時產生的部分生物質低熱值燃氣(熱值約在1200-1300kcal/m³)，又可通過燃燒器輸送到鍋爐2內進行燃燒，生產出蒸汽用於工業生產。本實用新型既可滿足市場上的需求，又能緩解環保壓力，造福社會。

參見圖2，還包括餘熱利用系統，所述餘熱利用系統包括設在第一循環水管上的換熱器41、可產生流經換熱器41的氣流的冷風機42、將流經換熱器41後的氣流送入氣化爐1內的氣化風機43和將流經換熱器41後的氣流送入鍋爐2內的燃燒風機44。所述換熱器41為水/氣換熱器，本實用新型利用一種換熱器代替冷卻塔，利用原來在冷卻塔被帶走的熱量加熱空氣，一分部熱空氣送回氣化爐1進行氣化反應，提高反應溫度，提高氣化爐1運行穩定性。另一部分熱空氣送去燃燒器參與燃燒，提高燃燒溫度及燃燒效率。既能充分利用餘熱，多方面提高系統的熱效率，又可以使生物質氣化燃燒系統穩定高效運行。

參見圖1，所述鍋爐2上設有排煙通道，沿所述排煙通道依次設有省煤器24、布袋除塵器25、引風機26和煙囪27，所述鍋爐水箱通過設有鍋爐給水泵28並流經省煤器24的鍋爐水管與軟水箱3相連，鍋爐2產生的煙氣通過省煤器24後經布袋除塵器25除塵達標後經引風機26、煙囪27排出。軟水箱3內的水通過鍋爐給水泵28流經省煤器24，在於流經省煤器24的煙氣換熱後形成預熱軟水，其間回收煙氣中的熱量，預熱軟水進入鍋爐水箱進行氣化蒸發。

參見圖3、圖4，各所述轉動輥筒13均傾斜設置並排成一排，各所述轉動輥筒13的筒壁上均設有撥料齒，撥料齒為焊接在轉動輥筒外壁上的鋼片或鋼齒，撥料齒一方面增加翻滾和下料的效果，另一方面也提高了轉動輥筒13的強度。還包括可驅動所述轉動輥筒13轉動的動力機構，所述動力機構包括電機14和同軸設在各所述轉動輥筒13端部的齒輪15，相鄰兩轉動輥筒13通過齒輪15嚙合傳動，所述電機14可驅動任一轉動輥筒13轉動。而且相鄰兩轉動輥筒13通過齒輪15嚙合傳動，可實現反向轉動，提高翻滾和下料效果。

還包括鬥式提升上料機51，所述鬥式提升上料機51的底部設有上料機進料口52，鬥式提升上料機51的頂部設有與所述入料口11連接的上料機出料口53。還包括螺旋給料機54，所述螺旋給料機54的進料端與所述上料機出料口53對接，所述螺旋給料機54的出料端與入料口11對接，所述螺旋給料機54的出料端與入料口11之間設有第一密封卸料閥55。經過削片、破碎及烘乾處理後的塊狀生物質原料（含水率要求低於30%）通過鬥式提升上料機51、螺旋給料機53和第一密封卸料閥55先送入到上吸式氣化爐內進行氣化，氣化後的燃氣經過管道輸送到燃燒器供燃氣鍋爐生產飽和蒸汽。

還包括螺旋出料機56和螺旋冷卻出料機57，所述螺旋出料機56的進料端與排料口對接，所述螺旋冷卻出料機57的進料端與螺旋出料機56的出料端對接，螺旋冷卻出料機57的進料端與螺旋出料機56的出料端之間設有第二密封卸料閥58，所述螺旋出料機56和螺旋冷卻出料機57沿輸送方向均設有與所述軟水箱3相連的水套，所述螺旋冷卻出料機57的出料端設有出料管，出料管上設有第三密封卸料閥59，出料管的底部管口處設有皮帶輸送機50。生物質料在未完全氣化後所排出的碳渣經過螺旋出料機56、螺旋冷卻出料機57、第二密封卸料閥58及第三密封卸料閥59，最終輸送到皮帶輸送機50上進行收集包裝。螺旋冷卻出料機57在氣化爐1出料尾部形成排渣冷卻裝置，使生物質炭在通過排渣裝置過程降溫，達到可裝袋的溫度，提高生產效率。

所述生物質燃氣出口12與燃燒器22之間設有油水分離裝置6，參見圖5，所述油水分離裝置6包括油水分離器外層61和油水分離器內層62，所述油水分離器外層61內部形成頂部封閉的一級燃氣腔，油水分離器外層61在一級燃氣腔的底部形成油水出口63，所述油水分離器內層62由油水分離器外層61的頂部插入所述一級燃氣腔，油水分離器內層62內部形成上下貫通的二級燃氣腔，油水分離器內層62的頂端形成伸出一級燃氣腔外並與燃燒器22連接的淨化生物質燃氣出口64，油水分離器內層62的底端於油水出口63的上方形成淨化生物質燃氣進口65，所述油水分離器外層61上於淨化生物質燃氣進口65的上方位置設有與生物質燃氣出口12連接的生物質燃氣進口66，所述油水分離器外層61外部設有冷卻水套，所述第一循環水管在冷卻水腔和換熱器41之間串聯所述冷卻水套。待淨化的生物質燃氣通過生物質燃氣進口66進入一級燃燒腔內，由於一級燃燒腔頂部封閉，其向下流動，在繞後油水分離器內層62的底端後，由淨化生物質燃氣進口65進入二級燃燒腔內，並最終由淨化生物質燃氣出口64排出。由於油水分離器外層61外側設有冷卻水套，生物質燃氣在輸送中再次降溫會析出大量的水和焦油，水和焦油在重力的作用下由油水出口63排出。

為了避免生物質燃氣經底部的油水出口溢出，所述油水分離器外層61的底部具有呈錐形的縮口段，所述冷卻水套包括設在所述縮口段外側的錐形水套67和設在所述油水分離器外層61外側的敞口水箱68，所述油水分離器外層61上設有至少一根放散管69，所述放散管69的一端與所述一級燃氣腔導通，另一端向下彎曲並插入所述敞口水箱68內，放散管69增加洩壓放散裝置起到安全保護作用，避免燃氣內爆現象的發生。

參見圖6，所述油水出口63連接儲油罐7，儲油罐7接收油水出口產生的焦油，然後通過供油管71與鍋爐2的燃燒器22連接，所述供油管71上設有油泵72。通過加壓油泵送到燃燒器22和鍋爐2內生產蒸汽進行充分利用。本實用新型通過上述油水分離裝置使焦油分離效率可達到80%以上，這樣就大大緩解了燃氣在管道輸送中析出焦油的問題，同時，增加放散管結構形式又起到燃氣管道出口壓力不穩的卸放緩衝作用。

經過削片、破碎及烘乾處理後的塊狀生物質原料（含水率要求低於30%）通過水平輸送皮帶機、鬥式提升上料機51、螺旋給料機54送入到氣化爐1內進行氣化，氣化後的燃氣經過油水分離淨化系統，將燃氣中的水和焦油充分分離收集利用，使管道輸送出潔淨和含水率低的生物質燃氣；燃氣再通過燃燒器供燃氣鍋爐產生出飽和蒸汽，用於工業生產需求。

生物質氣化後排出的炭渣經過冷卻輸送系統輸送到皮帶輸送機上進行收集利用，同時將換熱系統部分吸收的熱源再次用於燃燒配風和鍋爐給水等方面的能源利用，大大提高了系統的綜合利用能力。

同時，本實用新型將氣化爐轉動爐排、油水分離裝置等加熱後的軟化水送往換熱器中進行換熱，經過換熱器加熱的空氣作為燃燒器的燃燒配風，大大提高燃燒效率，然後將降溫後的冷卻軟水再回到軟水箱提供給鍋爐、轉動爐排冷卻、炭渣出料冷卻等用水循環系統。大大提高了整個系統的換熱效率及水的利用率，其整個系統的熱效率可達到95%以上，即節能又降耗。

此外，整個系統的操作全部採用信號收集及微機自動控制等進行，降低了整個系統運營的人工成本，通過這種工藝生產出來的炭渣，其碳含量經過檢測在85%以上，完全可以作為加工蚊香、機制炭等含碳產品的原材料的標準要求。

總之，其整個系統工藝運行穩定、綜合熱效率高、產品多樣化、經濟效益好、可規模化生產應用，和以往常規性的生物質上吸式氣化工藝系統相比，具有多功能、高效率的優越性。

當然，本發明創造並不局限於上述實施方式，熟悉本領域的技術人員在不違背本實用新型精神的前提下還可作出等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限定的範圍內。