一种生物质气化装置的制作方法

1.本发明涉及能源设备技术领域，特别涉及一种生物质气化装置。


背景技术：

2.锅炉是一种能量转换设备，主要用于利用燃料燃烧释放的热能或其他热能将工质水或其他流体进行加热。
3.锅炉的输入原料主要是各种形式的燃料，比如生物能、化学能、电能等，锅炉的输出主要是具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅炉输出的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。
4.目前，考虑到锅炉的耗能普遍较大，从经济性、环保、可持续发展要求出发，利用生物质气化燃气给锅炉供热是眼下重要的发展模式。其中，生物质气化燃气主要利用生物质颗粒或生物质压块等作为生物质原料，在气化炉中通过高温环境与气化剂进行热化学反应产生co、h2、ch4等燃气。使用生物质颗粒或生物质压块作为气化炉的反应原料能够使气化炉稳定、高效地工作，并且环保性较高，但是，成品生物质原料造价较高，若直接使用成品生物质原料作为气化炉原料为锅炉提供燃气，则成本太高，经济性不佳，因此通常采用农林废弃物如秸秆、废木料、油茶壳等作为生物质原料，从而能够大幅降低成本，实现废物利用，促进能量循环。然而，农林废弃物的含水量通常较高，可达30％以上，干燥度严重不足，此种生物质原料难以在气化炉内与气化剂进行热化学反应，导致气化炉的气化效率较低，燃气产率也较低。
5.在现有技术中，一般通过在气化炉上额外配置专用的预热装置对生物质原料进行加热烘干，以使生物质原料脱水后再送入到气化炉内进行反应。此种方式要求对气化炉进行改装，导致生产成本较高、能耗增大，且气化炉的结构更为复杂，不利于生产维护，另外占地面积较大，不利于厂区规划。
6.因此，如何降低对生物质原料的脱水处理成本和能耗，提高气化反应效率和燃气产率，是本领域技术人员面临的技术问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种生物质气化装置，能够利用锅炉燃烧产生的烟气热量对生物质原料进行加热烘干，降低对生物质原料的脱水处理成本和能耗，提高气化反应效率和燃气产率。
8.为解决上述技术问题，本发明提供一种生物质气化装置，包括气化炉、与所述气化炉的进料口连通并用于为其提供生物质原料的上料机构、与所述气化炉内部导通并用于将其产生的燃气抽出至锅炉的风机、与所述锅炉的排烟口连通并用于将其产生的烟气导入所述上料机构中以对生物质原料进行预热的回烟管道。
9.优选地，所述气化炉包括互相导通的上炉体与下炉体，所述进料口开设于所述上
炉体的顶部表面，且所述下炉体的底面开设有气化剂入口。
10.优选地，所述下炉体的直径大于所述上炉体的直径，且所述下炉体的顶部区域开设有燃气出口，所述风机与所述燃气出口连通。
11.优选地，所述下炉体的底部设置有用于将气化反应后的灰渣排出至外界的排渣机构。
12.优选地，还包括用于储存生物质原料的料仓，所述上料机构的首端设置于所述料仓内，且所述上料机构的末端延伸至所述进料口处。
13.优选地，所述上料机构包括可旋转的送料筒、用于驱动所述送料筒旋转的驱动组件，以及设置于所述送料筒内并与其同步旋转、用于卷动生物质原料进行轴向输送的螺旋叶片。
14.优选地，所述上料机构还包括连接于所述气化炉的外壁上、用于支承所述送料筒的轴承。
15.优选地，还包括与所述锅炉的排烟口连通、用于将其产生的烟气排出至外界的烟囱，以及设置于所述回烟管道内、用于控制回烟气量的控制阀。
16.本发明所提供的生物质气化装置，主要包括气化炉、上料机构、风机、回烟管道。其中，气化炉为本气化装置的主体部件，主要用于使生物质原料进行热化学反应气化生成燃气。上料机构与气化炉的进料口连通，主要用于对气化炉提供生物质原料，将生物质原料不断送入到进料口中，确保气化炉能够持续作业。风机的一端与气化炉的内部导通，另一端与锅炉连通，主要用于将气化炉内部反应产生的燃气抽出并输送至锅炉内，以作为锅炉的气体燃料进行燃烧。回烟管道的一端与锅炉的排烟口连通，另一端与上料机构连通，主要用于将锅炉燃烧燃气后产生的烟气导入到上料机构中，以利用高温烟气所携带的热量对上料机构中等待上料的生物质原料进行预热，从而在上料机构的上料过程中完成生物质原料的加热烘干作业，保证生物质原料的干燥度(或湿润度)在送入到气化炉的进料口之前达到预期水平。如此，本发明所提供的生物质气化装置，通过上料机构对气化炉进行持续送料，再通过风机将气化炉内产生的燃气输送至锅炉内，同时通过回烟管道将锅炉燃烧产生的烟气送回到上料机构中，利用烟气的热量对生物质原料进行加热烘干，相比于现有技术，无需对气化炉进行额外改装，不增加额外能耗环节，降低了对生物质原料的脱水处理成本和能耗，提高了气化反应效率和燃气产率。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
18.图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。
19.其中，图1中：
20.气化炉—1，上料机构—2，锅炉—3，风机—4，回烟管道—5，料仓—6，烟囱—7，控制阀—8；
21.进料口—101，气化剂入口—102，燃气出口—103；
22.上炉体—11，下炉体—12，排渣机构—13，送料筒—21，驱动组件—22，螺旋叶片—23，轴承—24。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。
25.在本发明所提供的一种具体实施方式中，生物质气化装置主要包括气化炉1、上料机构2、风机4、回烟管道5。
26.其中，气化炉1为本气化装置的主体部件，主要用于使生物质原料进行热化学反应气化生成燃气。
27.上料机构2与气化炉1的进料口101连通，主要用于对气化炉1提供生物质原料，将生物质原料不断送入到进料口101中，确保气化炉1持续作业。
28.风机4的一端与气化炉1的内部导通，另一端与锅炉3连通，主要用于将气化炉1内部反应产生的燃气抽出并输送至锅炉3内，以作为锅炉3的气体燃料进行燃烧。
29.回烟管道5的一端与锅炉3的排烟口连通，另一端与上料机构2连通，主要用于将锅炉3燃烧燃气后产生的烟气导入到上料机构2中，以利用高温烟气所携带的热量对上料机构2中等待上料的生物质原料进行预热，从而在上料机构2的上料过程中完成生物质原料的加热烘干作业，保证生物质原料的干燥度在送入到气化炉1的进料口101之前达到预期水平。
30.如此，本实施例所提供的生物质气化装置，通过上料机构2对气化炉1进行持续送料，再通过风机4将气化炉1内产生的燃气输送至锅炉3内，同时通过回烟管道5将锅炉3燃烧产生的烟气送回到上料机构2中，利用烟气的热量对生物质原料进行加热烘干，相比于现有技术，无需对气化炉1进行额外改装，不增加额外能耗环节，降低了对生物质原料的脱水处理成本和能耗，提高了气化反应效率和燃气产率。
31.在关于气化炉1的一种优选实施例中，该气化炉1主要包括上炉体11与下炉体12，其中，上炉体11与下炉体12的内部互相导通，并且上炉体11设置于下炉体12的顶部。同时，进料口101具体开设在上炉体11的顶部，而下炉体12的底面开设有气化剂入口102，如此设置，上料机构2即可将生物质原料输送至进料口101处，并从气化炉1上方进行送料，同时气化剂从气化炉1底部吹入，整个气化炉1形成上吸式结构，从而保证了传统的上吸式气化炉1产能大、热效率高的优点。
32.进一步的，考虑到传统的上吸式气化炉1，其产生的燃气需要通过还原层、热分解层、干燥层从炉顶的进料口101附近排出，如此上料机构2不能对进料口101进行持续送料，必须安装密封门以防止燃气外泄，待反应产生的燃气排出一部分后再次进行送料，导致气化炉1的加料不方便，不方便进行连续作业。针对此，本实施例将气化炉1具体设计为上小下大的结构，即下炉体12的直径大于上炉体11的直径，且上炉体11插设进下炉体12一定深度。同时，本实施例还在下炉体12的侧壁顶部区域开设了燃气出口103，并使风机4的一端与该燃气出口103连通。如此设置，生物质原料从进料口101处落入到气化炉1内时，将在重力的
作用下自然堆积形成塔状或圆锥状，从而在下炉体12的顶部区域边缘形成一定大小的空白区域，生物质原料反应生成的燃气自然聚集在该区域内，而燃气出口103就开设在该空白区域对应的下炉体12的顶部区域侧壁上，从而方便风机4将燃气快速、高效地抽出至锅炉3，同时避免将生物质原料抽出。
33.此外，考虑到气化炉1内的反应效率较快，上料机构2源源不断地对进料口101进行送料的同时，气化炉1内也不断地产生反应废弃物，即灰渣或料灰，为将灰渣及时排出，本实施例还在下炉体12的底部设置有排渣机构13。具体的，该排渣机构13可为灰槽旋转式排灰组件，同时在灰槽内利用水等液体对下炉体12的底部进行液封。
34.在关于气化剂的一种优选实施例中，该气化剂具体可为空气、氧气、水蒸汽或其中两者或三者按一定比例混合而成的混合物。同时，气化剂的进气流量可调，以与风机4流量进行协同调节，从而控制气化炉1内的燃气压力，使得燃气压力处于微正压或负压，进而保证燃气不从进料口101处泄漏。
35.为保证气化炉1的稳定运行，本实施例在进料口101附近设置有料位检测装置，保证上炉体11内填充满生物质原料。该料位检测装置可为与控制室连接的摄像头(或称视频监控仪)，控制室操作人员通过视频监控一旦发现进料口101的料位不足即启动上料机构2将物料加满。在气化炉1的作业过程中，上炉体11内填充满生物质原料，使进料口101始终处于动态密封的状态。
36.另外，为保证上料机构2能够持续运行较长时间，延长气化炉1的持续作业周期，本实施例中增设有料仓6。具体的，该料仓6可设置在气化炉1的旁侧，主要用于储存一定量的生物质原料(未经脱水处理)。相应的，上料机构2的首端设置在该料仓6内，而上料机构2的末端延伸至气化炉1的进料口101处。如此设置，上料机构2即可从料仓6内将存储的生物质原料持续不断地运输至进料口101中。
37.在关于上料机构2的一种优选实施例中，该上料机构2主要包括送料筒21、驱动组件22和螺旋叶片23，整体为螺旋式输送结构。
38.其中，送料筒21为上料机构2的主体结构，一般为圆筒状，可进行周向旋转运动，主要用于暂存一定量的生物质原料，作为生物质原料的运输场所。
39.驱动组件22设置在送料筒21外，其输出端与送料筒21相连，主要用于驱动送料筒21进行定向旋转。一般的，驱动组件22可为驱动电机等，并可同时搭配减速组件。
40.螺旋叶片23设置在送料筒21内，并呈螺旋状附着在送料筒21的内壁上，可随送料筒21进行同步旋转运动。同时，螺旋叶片23的首端伸入到料仓6内，当其旋转时产生沿轴向的升力，并利用该升力卷动生物质原料在送料筒21内进行轴向运动，从而将生物质原料从送料筒21的首端持续输送到送料筒21的末端，并在重力作用下掉落到气化炉1的进料口101中。
41.进一步的，为保证送料筒21的旋转运动稳定、顺畅，本实施例中还增设了轴承24。具体的，该轴承24可架设在地面或连接在气化炉1的外壁上，主要用于支承送料筒21，使得送料筒21在轴承24上进行旋转运动。
42.当然，上料机构2的具体结构并不仅限于上述螺旋式输送结构，其余比如刮板式输送机、带式运输机构等也同样可以采用。
43.在关于生物质气化装置的另一种具体实施方式中，除了包括气化炉1、上料机构2、
风机4、回烟管道5、料仓6之外，还包括烟囱7和控制阀8。其中，烟囱7与锅炉3的排烟口连通，主要用于将其产生的烟气排出至外界，由于回烟管道5也同时与锅炉3的排烟口连通，因此回烟管道5与烟囱7分别排出一定比例的烟气。同时，控制阀8设置在回烟管道5内，主要用于通过阀门的开度调节控制进入到回烟管道5内的回烟气量，进而控制进入到送料筒21中的回烟气量。
44.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。