CN108913207B - 生物质气化炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质气化炉，一次风机通过一次风道与点火装置相连，点火装置固定在布风装置上，气化炉膛与给料装置连通，气化炉膛内设置有二次风管，二次风机通过二次风道与二次风管相连；气化炉膛的顶部与气化炉分离器连接，气化炉分离器的底部通过蒸汽返料阀与气化炉膛连接，气化炉分离器的顶部与水冷包墙固定相连；水冷包墙内部设置有过热器与蒸发器，蒸发器通过给水管与给水泵连接，过热器的出口通过蒸汽管道分别与二次风管、蒸汽返料阀、汽轮机组连接，水冷包墙的底部与水冷包墙储存罐连接，水冷包墙与多产物分离器连接，多产物分离器的底部与固体颗粒储存罐连接。本发明实现了生物燃气中固态产物、多种副产物的回收。
Description
技术领域
本发明涉及生物质燃料气化处置技术领域，具体涉及一种多产物生物质气化炉。
背景技术
生物质燃料制气是一种能够清洁高效利用生物质能源的技术。相比固定床和气流床，生物质流化床气化炉床温度分布均匀，焦油含量低，结构简单，具有良好的发展前景。国内生物质燃料来源不稳定，成分复杂，热值及水分季节性变化，现有的生物质流化床气化炉调控能力差，对燃料要求高，无法适应以上特点，单机容量小，一般单机容量小于11MW，限制了生物质流化床气化炉大型化、规模化发展；生物质气化产生的燃气为高温燃气，后续利用困难，设备分散，系统复杂，密封性差；生物质在气化过程中产生很多高价值的固态副产物，如焦炭、氧化硅、富含碱金属的灰，尚无生物质气化设备实现气化设备内回收副产物，增加后续回收设备，会造成系统复杂庞大。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种生物质气化炉。
本发明的技术方案为：一种生物质气化炉，一次风机与点火装置相连，点火装置固定在布风装置上，布风装置位于气化炉膛的底部，气化炉膛与给料装置连通，倾斜设置的给料装置与气化炉膛之间夹角为α，气化炉膛内设置有二次风管，二次风机与二次风管相连；气化炉膛的顶部与气化炉分离器连接，气化炉分离器的底部通过蒸汽返料阀与气化炉膛连接，气化炉分离器的顶部与水冷包墙固定相连；水冷包墙内部从上至下依次设置有过热器与蒸发器，过热器与蒸发器串联，蒸发器通过给水管与给水泵连接；过热器的出口通过蒸汽管道分别与二次风管、蒸汽返料阀、汽轮机组连接，水冷包墙的底部与水冷包墙储存罐连接，水冷包墙与多产物分离器连接，多产物分离器的底部与固体颗粒储存罐连接；所述气化炉膛的内壁上分布有N个测温元件，测温元件通过信号传输电缆和DCS控制系统连接，DCS控制系统通过信号传输电缆分别与一次风机、二次风机连接，DCS控制系统包含自动化CPS模块，并通过自动化CPS模块将温度参数、压力参数、流量参数输出。
进一步地，所述过热器与蒸发器均连接有穿墙管，过热器的穿墙管与蒸发器的穿墙管分别穿过水冷包墙与一级密封箱固定连接，二级密封箱覆盖在一级密封箱的外部，一级密封箱、二级密封箱的同一侧与水冷包墙固定连接，二级密封箱的另一侧面与膨胀节的一端固定连接，膨胀节的另一端与穿墙管的集箱管固定连接。
进一步地，所述一级密封箱和二级密封箱内部填充保温材料。
进一步地，所述水冷包墙由四片膜式壁排组成，水冷包墙的内部介质为饱和汽水混合物。
进一步地，所述夹角α为45°-65°。
进一步地，所述一次风机和二次风机为变频风机。
进一步地，所述气化炉膛与水冷包墙的下部分均为锥形结构，气化炉膛与水冷包墙的上部分的横截面均为正方形。
进一步地，所述气化炉膛为绝热炉膛，气化炉膛由钢板框架制成，气化炉膛由外至内填充有保温材料、耐磨浇筑料。
进一步地，所述生物质气化炉单机规模达到30M。
本发明的有益效果为：本发明通过将气化系统和热量回收系统组合为一体，结构简单紧凑，实现了气化炉燃气产出的同时产出过热蒸汽，解决了二次风管和蒸汽返料阀的蒸汽来源，同时剩余的过热蒸汽送往汽轮机组，可用于发电或供热。
针对生物质来源不稳定，成分复杂，热值及水分季节性变化等特性采取合适的调控手段，单机规模可以达到30MW。
本发明是一种大型、可调控、适应性强的生物质气化炉，将气化炉及热量回收设备组合为一体，不仅实现了生物燃气中固态产物的回收，而且在产生燃气的同时实现多种副产物的回收。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中Ⅰ处的放大图。
图3是图2的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。
如图1所示，一种生物质气化炉，包括一次风机1、一次风道2、点火装置3、布风装置4、给料装置5、二次风机6、二次风道7、二次风管8、气化炉膛9、气化炉分离器10、蒸汽返料阀11、水冷包墙12、过热器13、蒸发器14、给水管15、给水泵16、穿墙管17、一级密封箱18、二级密封箱19、膨胀节20、蒸汽管道21、汽轮机组22、水冷包墙储存罐23、多产物分离器24、固体颗粒储存罐25、测温元件26、信号传输电缆27、DCS控制系统28。
一次风机1通过一次风道2与点火装置3相连，点火装置3固定在布风装置4上，布风装置4位于气化炉膛9的底部。气化炉膛9的下部分为锥形结构，上部分的横截面为正方形。气化炉膛9为绝热炉膛，气化炉膛9由钢板框架制成，气化炉膛9由外至内填充有保温材料、耐磨浇筑料。
给料装置5倾斜设置，给料装置5与气化炉膛9连通，给料装置5与气化炉膛9之间夹角为α，夹角α为45°-65°。气化炉膛9内设置有二次风管8，二次风管8设置在给料装置5的上方，二次风机6通过二次风道7与二次风管8相连。一次风机1和二次风机6为变频风机，一次风机1和二次风机6输送的空气与给料装置5输送的生物质在气化炉膛9控制的温度范围内发生气化反应。
气化炉膛9的顶部与气化炉分离器10焊接相连，气化炉分离器10的底部通过蒸汽返料阀11与气化炉膛9固定相连。
气化炉分离器10的顶部与水冷包墙12固定相连，水冷包墙12上部的横截面为方形，水冷包墙12由四片膜式壁排组成，水冷包墙12的内部介质为饱和汽水混合物，因而水冷包墙12的壁温均匀，使得高温下受热面烟道与换热面一起膨胀，降低了燃气泄漏的风险，保证尾部受热面密封性，提高安全性。
水冷包墙12内部从上至下依次设置有过热器13与蒸发器14，过热器13与蒸发器14串联固定，蒸发器14通过给水管15与给水泵16连接。如图2所示，过热器13与蒸发器14均连接有穿墙管17，过热器13的穿墙管17与蒸发器14的穿墙管17分别穿过水冷包墙12与一级密封箱18焊接固定，一级密封箱18与二级密封箱19设置在水冷包墙12的外部，一级密封箱18与水冷包墙12相接处焊接密封。二级密封箱19覆盖在一级密封箱18的外部，二级密封箱19的左侧面与水冷包墙12焊接固定，二级密封箱19的右侧面与膨胀节20的一端焊接固定，膨胀节20的另一端与穿墙管17的集箱管相焊接，避免了因穿墙管17膨胀导致无法密封的现象。一级密封箱18和二级密封箱19内部填充保温材料，一级密封箱18和二级密封箱19的设置形成两级密封，既能保证气化炉穿墙管处气密性，又能自由膨胀，减少现场焊接工作量及安全隐患，美观实用。
过热器13的出口通过蒸汽管道21分别与二次风管8、蒸汽返料阀11、汽轮机组22相连，将过热器13产生的蒸汽一部分送往二次风管8和蒸汽返料阀11，剩余部分送往汽轮机组22发电。
水冷包墙12的下部为锥形结构，水冷包墙12的底部与水冷包墙储存罐23连接，水冷包墙12与多产物分离器24连接，水冷包墙12与多产物分离器24的连接处设置水冷包墙12的锥形结构的上方。多产物分离器24布置在水冷包墙13尾部受热面后，多产物分离器24的底部与固体颗粒储存罐25连接。多产物分离器24为旋风分离器，气化产物经由水冷包墙12、过热器13、蒸发器14降温后，气化产物中冷却的半焦和灰吸附碱金属及焦油，在经过多产物分离器24进行气固分离，在多产物分离器24上部产出生物质燃气，在多产物分离器19下锥口产出焦炭、富含碱金属的生物质灰、半焦，并收集储存在固体颗粒储存罐25中，有利于减少燃气中碱金属对后续设备影响，保证燃气热量的利用，提高总体热效率，实现气化炉炉内回收副产物。
气化炉膛9的内壁上分布有N个测温元件26, 4≤N≤16。测温元件26通过信号传输电缆27和DCS控制系统28连接，DCS控制系统28通过信号传输电缆27与一次风机1、二次风机6连接。当给料装置5送入气化炉膛9的生物质水分、热值发生变化时，气化炉膛9内温度会相应变化，测温元件26监控气化炉膛9内温度，通过测温元件26测量反馈至DCS控制系统28，DCS控制系统28按照预先设置通调节一次风机1和二次风机6频率，进而调整一次风机1和二次风机6入炉的一次风、二次风风量。通过蒸汽返料阀11的量，调节送入气化炉膛9的返料灰量，来调节炉膛内的气化反应，达到调节气化炉膛9的温度，实现针对生物质特性调节炉膛温度的目的，提高了燃料的适应性，同时有效解决生物质燃料气化过程中的高温结焦问题。
DCS控制系统28包含自动化CPS模块，并通过自动化CPS模块将温度参数、压力参数、流量参数输出
气化炉膛9炉内温度设计值T的正常控制范围是700℃≤T≤850℃。
多产物生物质气化炉的流程为：
燃气流程为：燃气由气化炉膛9 进入气化炉分离器10，再经过热器13、蒸发器14后，进入多产物分离器24。
汽水流程为：水由给水管15 依次进入蒸发器14、过热器13 转化为蒸汽后，蒸汽由蒸汽管道21分别进入二次风管8与蒸汽返料阀11。
空气入炉流程为：一次风空气进入一次风机1后，依次经过一次风道2、点火装置3、布风装置4后送入气化炉膛9与生物质反应；二次风空气进入二次风机6后，依次经过二次风道7、二次风管8后送入气化炉膛9与生物质反应。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种生物质气化炉，其特征在于：一次风机与点火装置相连，点火装置固定在布风装置上，布风装置位于气化炉膛的底部，气化炉膛与给料装置连通，倾斜设置的给料装置与气化炉膛之间夹角为α，气化炉膛内设置有二次风管，二次风机与二次风管相连；气化炉膛的顶部与气化炉分离器连接，气化炉分离器的底部通过蒸汽返料阀与气化炉膛连接，气化炉分离器的顶部与水冷包墙固定相连；水冷包墙内部从上至下依次设置有过热器与蒸发器，过热器与蒸发器串联，蒸发器通过给水管与给水泵连接；过热器的出口通过蒸汽管道分别与二次风管、蒸汽返料阀、汽轮机组连接，水冷包墙的底部与水冷包墙储存罐连接，水冷包墙与多产物分离器连接，多产物分离器的底部与固体颗粒储存罐连接；所述气化炉膛的内壁上分布有N个测温元件，测温元件通过信号传输电缆和DCS控制系统连接，DCS控制系统通过信号传输电缆分别与一次风机、二次风机连接，DCS控制系统包含自动化CPS模块，并通过自动化CPS模块将温度参数、压力参数、流量参数输出；
所述过热器与蒸发器均连接有穿墙管，过热器的穿墙管与蒸发器的穿墙管分别穿过水冷包墙与一级密封箱固定连接，二级密封箱覆盖在一级密封箱的外部，一级密封箱、二级密封箱的同一侧与水冷包墙固定连接，二级密封箱的另一侧面与膨胀节的一端固定连接，膨胀节的另一端与穿墙管的集箱管固定连接；所述水冷包墙由四片膜式壁排组成，水冷包墙的内部介质为饱和汽水混合物。
2.根据权利要求1所述的生物质气化炉，其特征在于：所述一级密封箱和二级密封箱内部填充保温材料。
3.根据权利要求1所述的生物质气化炉，其特征在于：所述夹角α为45°-65°。
4.根据权利要求1所述的生物质气化炉，其特征在于：所述一次风机和二次风机为变频风机。
5.根据权利要求1所述的生物质气化炉，其特征在于：所述气化炉膛与水冷包墙的下部分均为锥形结构，气化炉膛与水冷包墙的上部分的横截面均为正方形。
6.根据权利要求1所述的生物质气化炉，其特征在于：所述气化炉膛为绝热炉膛，气化炉膛由钢板框架制成，气化炉膛由外至内填充有保温材料、耐磨浇筑料。
7.根据权利要求1所述的生物质气化炉，其特征在于：所述生物质气化炉单机规模达到30M。
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| CN208717248U (zh) * | 2018-07-19 | 2019-04-09 | 南通万达锅炉有限公司 | 生物质气化炉 |
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- 2018-07-19 CN CN201810794468.0A patent/CN108913207B/zh active Active
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