本發(fā)明涉及生物質(zhì)燃料燃燒設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種生物質(zhì)成型燃料氣化燃燒一體化裝備。
背景技術(shù):
我國由于屬于農(nóng)業(yè)大國,各種生物質(zhì)廢料在完成農(nóng)業(yè)活動后被隨意丟棄。如何利用這些生物質(zhì)廢料實(shí)現(xiàn)能源再生和利用是緩解能源危機(jī),減少環(huán)境污染的一種有效方式。利用生物質(zhì)燃燒機(jī)對生物質(zhì)進(jìn)行處理已經(jīng)成為本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的技術(shù)手段,申請?zhí)枮?01510290427.4的中國專利公開了一種生物質(zhì)處理系統(tǒng),包括處理裝置,處理裝置包括上下連接的氣化倉及氣化預(yù)壓倉,氣化倉與氣化預(yù)壓倉之間設(shè)有網(wǎng)孔板;氣化倉外壁纏有廢熱回收管,廢熱回收管一端連接至氣化風(fēng)機(jī),廢熱回收管另一端連接至氣化預(yù)壓倉;氣化倉旁側(cè)的出氣口連接可燃?xì)馔ǖ赖囊欢恕?/p>
上述專利公開的生物質(zhì)處理系統(tǒng)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對生物質(zhì)的處理,并產(chǎn)生可燃?xì)庠谌紵粌?nèi)燃燒,但是上述的生物質(zhì)燃燒器存在如下幾點(diǎn)問題:
1)主料倉和氣化倉是通過下料井連通,燃料是通過料倉閥門的啟閉來控制進(jìn)入氣化倉,設(shè)備正常運(yùn)行時(shí),料倉閥門是開啟狀態(tài),燃料氣化過程中會產(chǎn)生熱能,熱量會通過下料井進(jìn)入到主料倉,在下料井處對燃料形成早期衍化膨脹,對下料井產(chǎn)生堵塞;
2)可燃?xì)馔庑骨闆r嚴(yán)重,下料井與氣化倉連通,當(dāng)燃料從主料倉進(jìn)入下料井時(shí),料倉閘門開啟,氣化倉內(nèi)的可燃?xì)饽軌蜻M(jìn)入主料倉,進(jìn)而經(jīng)上料裝置外泄,降低了可燃?xì)饫玫男剩瑫r(shí)增加了設(shè)備燃燒運(yùn)行時(shí)的危險(xiǎn);
3)熱量回收冷卻效率低,上述專利僅利用纏繞的廢熱回收管回收氣化倉外的熱量,將其回收利用再次進(jìn)入氣化倉內(nèi),未能實(shí)現(xiàn)充分回收利用氣化倉產(chǎn)生的熱能,造成能源浪費(fèi)及增加了高溫環(huán)境下對氣化倉等裝置的損耗。
針對現(xiàn)有生物質(zhì)燃燒處理系統(tǒng)存在的種種問題,獲得一種解決生物質(zhì)燃料在設(shè)備內(nèi)氣化后可燃?xì)馔庑辜俺浞只厥绽脽崃康男碌摹⒏咝У?、合理的技術(shù)方案成為本領(lǐng)域技術(shù)人員始終探索和試驗(yàn)的目標(biāo)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為解決現(xiàn)有的生物質(zhì)處理系統(tǒng)存在的缺陷,本發(fā)明提供了一種生物質(zhì)成型燃料氣化燃燒一體化裝備,實(shí)現(xiàn)一體化解決可燃?xì)馔庑辜盁崃砍浞只厥绽玫燃夹g(shù)目的。
為達(dá)到上述目的,本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。
一種生物質(zhì)成型燃料氣化燃燒一體化裝備,該設(shè)備包括上料系統(tǒng)、氣化燃燒系統(tǒng)和殘料收集冷卻系統(tǒng),上料系統(tǒng)、氣化燃燒系統(tǒng)和殘料收集冷卻系統(tǒng)依次密閉連接;氣化燃燒系統(tǒng)包括依次連接的主料倉、下料井、氣化倉、氣化倉清料裝置和氣化預(yù)壓倉,主料倉還連接有增壓供風(fēng)裝置,下料井與氣化倉之間設(shè)置有料倉閘門機(jī)構(gòu),氣化倉一側(cè)通過可燃?xì)馔ǖ琅c爐嘴燃燒裝置連接;氣化倉外還設(shè)置有氣化倉隔熱上腔和氣化倉隔熱下腔,氣化倉隔熱上腔連接有供氧供風(fēng)裝置,氣化倉隔熱下腔連接有氣化供風(fēng)裝置。增壓供風(fēng)裝置使主料倉空氣呈正壓狀態(tài),阻礙氣化倉內(nèi)的可燃?xì)怏w和熱量通過下料井溢出,提供設(shè)備的安全性和工作效率,供氧供風(fēng)裝置利用氣化倉外壁的熱量加熱后用于燃燒的空氣,大大提高燃燒效率,氣化供風(fēng)裝置的空氣經(jīng)過氣化倉隔熱下腔加熱后再通過氣化預(yù)壓倉透過氣化倉清理裝置進(jìn)入氣化倉內(nèi),保持了氣化倉內(nèi)溫度恒定,減少設(shè)備損壞,延長使用壽命。氣化倉內(nèi)位于可燃?xì)馔ǖ揽谔幇惭b擋料裝置,擋料裝置為一豎板,擋料裝置距可燃?xì)馔ǖ蓝丝诘木嚯x根據(jù)生物質(zhì)成型燃料的大小進(jìn)行有效調(diào)整、改變。該擋料裝置將生物質(zhì)顆粒阻擋在氣化倉內(nèi),防止生物質(zhì)顆粒隨可燃?xì)膺M(jìn)入到可燃?xì)馔ǖ乐?,避免生物質(zhì)燃料燃燒不充分的情況發(fā)生。
進(jìn)一步地,增壓供風(fēng)裝置包括增壓風(fēng)機(jī)、第一管道和安裝在第一管道上的增壓啟閉閥門,第一管道的一端與增壓風(fēng)機(jī)連接,另一端與主料倉連通。使主料倉內(nèi)空氣呈正壓狀態(tài),阻隔因氣化風(fēng)機(jī)對從氣化倉底部供風(fēng)造成可燃?xì)怏w和熱量從頂部主料倉溢出的現(xiàn)象,保證下料井處于常溫狀態(tài)。
進(jìn)一步地,供氧供風(fēng)裝置包括供氧風(fēng)機(jī)、第二管道和安裝在第二管道上的供氧啟閉閥門,第二管道的一端與供氧風(fēng)機(jī)連接,另一端與氣化倉隔熱上腔連接。供燃燒的空氣經(jīng)氣化倉隔熱上腔加熱后燃燒,提高了燃燒效率。
進(jìn)一步地,爐嘴燃燒裝置與氣化倉隔熱上腔連通,并位于第二管道與氣化倉隔熱上腔連接處的相對設(shè)置,其包括空氣室、混合腔、燃燒腔和燃燒嘴;燃燒腔為一錐筒,寬口端與空氣室一端密封連接,空氣室為一圓筒,其另一端與氣化倉的可燃?xì)馔ǖ肋B接,混合腔設(shè)置在空氣室內(nèi),呈錐形筒狀,窄口朝向氣化倉內(nèi)。
進(jìn)一步地,氣化供風(fēng)裝置包括氣化風(fēng)機(jī)、第三管道和安裝在第三管道上的氣化啟閉閥門,第三管道的一端與氣化風(fēng)機(jī)連接,另一端與氣化倉隔熱下腔連接。利用氣化倉外輻射的熱量加熱空氣,節(jié)能效果明顯。
進(jìn)一步地,氣化倉隔熱下腔通過預(yù)壓倉導(dǎo)向管與氣化預(yù)壓倉連接。將氣化倉隔熱下腔和氣化預(yù)壓倉連通,氣化供風(fēng)裝置產(chǎn)生的空氣依次經(jīng)過氣化倉隔熱下腔和預(yù)壓倉導(dǎo)向管后進(jìn)入氣化預(yù)壓倉,再透過氣化倉清理裝置從下至上進(jìn)入氣化倉內(nèi)。
進(jìn)一步地,上料裝置包括上料上倉和上料下倉,上料上倉與上料下倉之間設(shè)置有上料上倉閘門機(jī)構(gòu),上料下倉與主料倉連接,上料下倉與主料倉之間設(shè)置有上料下倉閘門機(jī)構(gòu)。多層上料倉結(jié)構(gòu)保證氣化倉內(nèi)可燃?xì)怏w無法直接溢出,安全可靠。
進(jìn)一步地,殘料收集冷卻系統(tǒng)安裝在氣化燃燒系統(tǒng)末端,其包括依次連接的冷卻倉、冷卻倉閘門機(jī)構(gòu)和殘料排出口,冷卻倉與氣化預(yù)壓倉之間設(shè)置有氣化預(yù)壓倉閘門機(jī)構(gòu)。多層密閉、定期清理的殘料收集冷卻系統(tǒng)保證設(shè)備能夠連續(xù)運(yùn)行。
通過采用上述技術(shù)方案,本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的生物質(zhì)成型燃料氣化燃燒一體化裝備中的增壓供風(fēng)裝置能夠保持主料倉的氣壓略微大于氣化倉內(nèi)的氣壓,保證氣化倉的可燃?xì)獠荒芡ㄟ^下料井,解決可燃?xì)馔庑购拖铝暇氯膯栴};供氧供風(fēng)裝置及氣化供風(fēng)裝置既能最大程度利用了氣化過程中的余熱,又大大提高了氣化倉、混合腔和燃燒腔工作的環(huán)境溫度,也延緩了整體裝備的使用壽命。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中,11、上料上倉;111、上料上倉閘門機(jī)構(gòu);112、進(jìn)料位開關(guān);12、上料下倉;121、上料下倉閘門機(jī)構(gòu);21、主料倉;211、料位上限開關(guān);212、料位下限開關(guān);22、下料井;221、料倉閘門機(jī)構(gòu);23、氣化倉;231、可燃?xì)馔ǖ溃?32、氣化倉隔熱上腔;233、氣化倉隔熱下腔;234、預(yù)壓倉導(dǎo)向管;235、高溫澆注保溫層;236、擋料裝置;24、氣化倉清理裝置;25、氣化預(yù)壓倉;26、增壓供風(fēng)裝置;261、增壓風(fēng)機(jī);262、第一管道;263、增壓啟閉閥門;27、爐嘴燃燒裝置;271、空氣室;272、混合腔;273、燃燒腔;274、燃燒嘴;28、供氧供風(fēng)裝置;281、供氧風(fēng)機(jī);282、第二管道;283、供風(fēng)啟閉閥門;29、氣化供風(fēng)裝置;291、氣化風(fēng)機(jī);292、第三管道;293、氣化啟閉閥門;31、冷卻倉;311、氣化預(yù)壓倉閘門機(jī)構(gòu);32、冷卻倉閘門機(jī)構(gòu);33、殘料排出口;4、液壓泵;5、機(jī)架。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明,但不局限于說明書上的內(nèi)容。如圖1所示,生物質(zhì)成型燃料氣化燃燒一體化設(shè)備,它包括上料系統(tǒng)、氣化燃燒系統(tǒng)和殘料收集冷卻系統(tǒng),上料系統(tǒng)、氣化燃燒系統(tǒng)和殘料收集冷卻系統(tǒng)依次密閉連接。
其中,上料系統(tǒng)包括上料上倉11和上料下倉12,在上料上倉11與上料下倉12之間設(shè)置有上料上倉閘門機(jī)構(gòu)111,上料下倉12與氣化燃燒系統(tǒng)的主料倉21連接,在上料下倉12和主料倉21之間設(shè)置有上料下倉閘門機(jī)構(gòu)121。生物質(zhì)顆粒通過外部的上料裝置進(jìn)入上料上倉11時(shí),上料上倉閘門機(jī)構(gòu)111和上料下倉閘門機(jī)構(gòu)121是關(guān)閉狀態(tài)。上料上倉11設(shè)置有進(jìn)料位開關(guān)112,可進(jìn)行料位控制,當(dāng)生物質(zhì)顆粒在上料上倉11進(jìn)料到位時(shí),上料停止,上料上倉閘門機(jī)構(gòu)111打開,待上料上倉11內(nèi)的生物質(zhì)顆粒全部落入上料下倉12內(nèi)后,上料上倉閘門機(jī)構(gòu)111關(guān)閉,上料下倉閘門機(jī)構(gòu)121打開,待上料下倉12內(nèi)的生物質(zhì)顆粒落入主料倉21后關(guān)閉上料下倉閘門機(jī)構(gòu)121。保證設(shè)備在工作狀態(tài)下不了過程中各倉處于密閉狀態(tài)。
氣化燃燒系統(tǒng)包括依次連接的主料倉21、下料井22、氣化倉23、氣化倉清料裝置24和氣化預(yù)壓倉25,主料倉21還連接有增壓供風(fēng)裝置26,在下料井22與氣化倉23之間設(shè)置有料倉閘門機(jī)構(gòu)221,在氣化倉23一側(cè)通過可燃?xì)馔ǖ?31與爐嘴燃燒裝置27連接,氣化倉23外包裹有高溫澆注保溫層235,在高溫澆注保溫層235的外側(cè)設(shè)置有氣化倉隔熱上腔232和氣化倉隔熱下腔233,氣化倉隔熱上腔232連接有供氧供風(fēng)裝置28,氣化倉隔熱下233連接有氣化供風(fēng)裝置29,氣化倉隔熱下腔233通過預(yù)壓倉導(dǎo)向管234與氣化預(yù)壓倉25連接,氣化倉23與氣化預(yù)壓倉25之間安裝有氣化倉清理裝置24,為一活動爐排,將氣化倉23殘料定期排入氣化預(yù)壓倉25內(nèi)進(jìn)而進(jìn)入底部的殘料收集冷卻系統(tǒng)內(nèi),爐排中間留有縫隙,便于透過氣化空氣。氣化倉23內(nèi)位于可燃?xì)馔ǖ?31端口處安裝擋料裝置236,擋料裝置236為一豎板,擋料裝置236距可燃?xì)馔ǖ蓝丝诘木嚯x根據(jù)生物質(zhì)成型燃料的大小進(jìn)行有效調(diào)整、改變。該擋料裝置236將生物質(zhì)顆粒阻擋在氣化倉23內(nèi),防止生物質(zhì)顆粒隨可燃?xì)膺M(jìn)入到可燃?xì)馔ǖ?31中,并允許過濾后的可燃?xì)鈴膿趿涎b置236與氣化倉23之間的縫隙通過,避免了生物質(zhì)成型燃料燃燒不充分的情況發(fā)生。
主料倉21的頂部和底部設(shè)置有料位上限開關(guān)211和料位下限開關(guān)212,檢測和控制主料倉21的生物質(zhì)顆粒料位,保證設(shè)備能夠連續(xù)運(yùn)行。生物質(zhì)顆粒通過上料系統(tǒng)進(jìn)入主料倉21,當(dāng)生物質(zhì)顆粒在主料倉21進(jìn)料到位時(shí),上料系統(tǒng)停止工作;當(dāng)了主料倉21缺料時(shí),上料裝置開始工作給主料倉21進(jìn)行補(bǔ)料。料倉閘門機(jī)構(gòu)221控制生物質(zhì)顆粒通過下料井22進(jìn)入氣化倉23。工作狀態(tài)時(shí),料倉閘門機(jī)構(gòu)221完全打開,其只在開、停機(jī)時(shí)進(jìn)行開啟和閉合動作,此時(shí)主料倉21與氣化倉23是連通的,生物質(zhì)顆??孔陨碇亓饣瘋}23進(jìn)行自動補(bǔ)給,氣化倉23在工作狀態(tài)時(shí)倉內(nèi)完全充盈生物質(zhì)顆粒。
增壓供風(fēng)裝置26包括增壓風(fēng)機(jī)261、第一管道262和安裝在第一管道262上的啟閉閥門263,第一管道262的一端與增壓風(fēng)機(jī)261連接,另一端與主料倉21連通;供氧供風(fēng)裝置28包括供氧風(fēng)機(jī)281、第二管道282和安裝在第二管道282上的啟閉閥門283,第二管道282的一端與供氧風(fēng)機(jī)281連接,另一端與氣化倉隔熱上腔232連接;氣化供風(fēng)裝置29包括氣化風(fēng)機(jī)291、第三管道292和安裝在第三管道292上的啟閉閥門293,第三管道292的一端與氣化風(fēng)機(jī)291連接,另一端與氣化倉隔熱下腔233連接。
當(dāng)機(jī)器啟動時(shí),增壓風(fēng)機(jī)裝置26的啟閉閥門263打開,增壓風(fēng)機(jī)261啟動,保證主料倉21內(nèi)為正壓狀態(tài)。當(dāng)機(jī)器停止時(shí),增壓風(fēng)機(jī)261停止工作,啟閉閥門263關(guān)閉。增壓風(fēng)機(jī)261的風(fēng)量大小是根據(jù)氣化風(fēng)機(jī)291風(fēng)量的大小正比例匹配,保持主料倉21的氣壓略微大于氣化倉23內(nèi)的氣壓,保證氣化倉23內(nèi)的可燃?xì)獠荒苌仙ㄟ^下料井22。
氣化風(fēng)機(jī)291通過第三管道292連接至氣化倉隔熱下腔233,當(dāng)機(jī)器啟動時(shí),啟閉閥門293打開,氣化風(fēng)機(jī)291啟動,保證氣化倉23內(nèi)為正壓狀態(tài)。當(dāng)機(jī)器停止時(shí),氣化風(fēng)機(jī)291停止工作,啟閉閥門293關(guān)閉。氣化倉隔熱下腔233通過預(yù)壓倉導(dǎo)向管234與氣化預(yù)壓倉25連通,空氣通過氣化倉隔熱下腔233變成熱空氣后進(jìn)入氣化預(yù)熱倉25再向上運(yùn)動,透過氣化倉清料裝置24進(jìn)入氣化倉23,使生物質(zhì)燃料在氣化倉23內(nèi)底部劇烈氧化反應(yīng)產(chǎn)生可燃?xì)?,可燃?xì)庀蛏线\(yùn)動進(jìn)入可燃?xì)馔ǖ?31。氣化風(fēng)機(jī)291風(fēng)量的大小與可燃?xì)鉂舛却笮〕烧?。氣化供風(fēng)裝置29產(chǎn)生的空氣依次經(jīng)過氣化倉隔熱下腔233和預(yù)壓倉導(dǎo)向管234后進(jìn)入氣化預(yù)壓倉25,再透過氣化倉清理裝置24從下至上進(jìn)入氣化倉23內(nèi)。
爐嘴燃燒裝置27還與氣化倉隔熱上腔232連通,并位于第二管道282與氣化倉隔熱上腔233連接處的相對設(shè)置,其包括空氣室271、混合腔272、燃燒腔273和燃燒嘴274;燃燒腔273為一錐筒,寬口端與空氣室271一端密封連接,空氣室271與燃燒腔273之間設(shè)置有帶網(wǎng)孔的環(huán)形板,空氣室271為一圓筒,其另一端與氣化倉23的可燃?xì)馔ǖ?31連接,混合腔272設(shè)置在空氣室271內(nèi),為一呈錐形筒狀的網(wǎng)筒,窄口朝向氣化倉23內(nèi)。
空氣經(jīng)供氧供風(fēng)裝置28的供氧風(fēng)機(jī)281通過第二管道282連接至氣化倉隔熱上腔232,吸收氣化倉23外壁預(yù)熱后變成熱空氣進(jìn)入空氣室271,當(dāng)設(shè)備啟動時(shí),啟閉閥門283打開,供氧風(fēng)機(jī)281啟動,保證空氣室271內(nèi)在正壓狀態(tài);當(dāng)設(shè)備停止時(shí),供氧風(fēng)機(jī)281待燃燒冷卻后停止工作,啟閉閥門283關(guān)閉。隨后熱空氣一部分空氣通過混合腔272的錐形網(wǎng)筒上的網(wǎng)孔在混合腔272內(nèi)為可燃?xì)馓峁┭鯕?,形成混合氣體進(jìn)行燃燒,一部分空氣通過空氣室271與燃燒腔273之間的環(huán)形板上的網(wǎng)孔二次補(bǔ)充入燃燒腔273里實(shí)現(xiàn)充分燃燒。因混合腔272嵌套在空氣室271內(nèi)部并為圓錐狀,同時(shí)燃燒腔273也是圓錐狀,兩者的底部及圓錐狀的底部相互連通,形成一個(gè)中間大兩頭小的腔體形狀,該形狀的主要作用是,增強(qiáng)內(nèi)部混合和燃燒的空間,延長氧氣與燃燒氣體的混合時(shí)間,實(shí)現(xiàn)充分混合作用,同時(shí)還減少了回火現(xiàn)象,避免燃燒時(shí)火焰進(jìn)入燃?xì)夤艿纼?nèi)引起爆燃現(xiàn)象。其中,供氧供風(fēng)裝置28回收氣化倉23外熱量,熱空氣為生物質(zhì)可燃?xì)馓峁└谎醐h(huán)境進(jìn)行充分燃燒。
本發(fā)明的設(shè)備燃燒三個(gè)階段,由PLC智能控制,分步梯級完成步驟如下:
第一階段為控氧燃燒,在氣化倉23內(nèi)進(jìn)行,溫度達(dá)600-1000℃;
第二階段為富氧燃燒,在混合腔272及燃燒腔273內(nèi)進(jìn)行,溫度達(dá)1000-1200℃;
第三階段為完全燃燒,在燃燒嘴外進(jìn)行,溫度達(dá)1200-1500℃。
整個(gè)燃燒過程無煙、無塵、無味,清潔環(huán)保。
燃燒后的生物質(zhì)顆粒經(jīng)殘料冷卻收集系統(tǒng)處理,殘料收集冷卻系統(tǒng)安裝在氣化燃燒系統(tǒng)末端,其包括依次連接的冷卻倉31、冷卻倉閘門機(jī)構(gòu)32和殘料排出口33,冷卻倉31與氣化預(yù)壓倉25之間設(shè)置有氣化預(yù)壓倉閘門機(jī)構(gòu)311,并密封連接。當(dāng)氣化預(yù)壓倉25內(nèi)生物質(zhì)燃料氧化反應(yīng)后的殘?jiān)头蹓m積余到一定數(shù)量后,打開氣化預(yù)壓倉閘門機(jī)構(gòu)311,讓殘?jiān)头蹓m進(jìn)入冷卻倉31內(nèi)。當(dāng)殘?jiān)头蹓m冷卻到常溫狀態(tài)后,打開冷卻倉閘門機(jī)構(gòu)32,通過殘料排出口33排出。確保氣化倉23、氣化預(yù)壓倉25和主料倉21在工作狀態(tài)時(shí)處于正壓密閉狀態(tài),及整體設(shè)備能滿足全天候連續(xù)作業(yè)的需求。
本發(fā)明的生物質(zhì)燃料氣化燃燒設(shè)備中的上料上倉閘門機(jī)構(gòu)111、上料下倉閘門機(jī)構(gòu)121、料倉閘門機(jī)構(gòu)221、氣化預(yù)壓倉閘門機(jī)構(gòu)311和冷卻倉閘門機(jī)構(gòu)32均為液壓元件,分別與液壓泵4連接,由液壓泵4提供動力。氣化風(fēng)機(jī)291和供氧風(fēng)機(jī)281所供的空氣經(jīng)過氣化倉23外的氣化倉隔熱上腔232和氣化倉隔熱下腔233預(yù)熱的熱空氣,既能最大程度利用了氣化過程中的余熱,又大大提高了氣化倉23、混合腔272和燃燒腔273工作的環(huán)境溫度,也延緩了整體設(shè)備的使用壽命。如圖1所示,本發(fā)明的大部分裝置固定在機(jī)架5上,方便各零部件的安裝和分布。
顯然,本發(fā)明的上述實(shí)施方式僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例,而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。