一种新型生物气化蒸汽发生器

申请号 CN201710660683.7 申请日 2017-08-04 公开(公告)号 CN107366892A 公开(公告)日 2017-11-21
申请人 南京林业大学; 溧阳市海佐机械制造有限公司; 发明人 许斌; 宋保其;
摘要 本 发明 是一种新型 生物 质 气化 蒸汽 发生器 ,其结构包括自动进料系统、气化炉、二次 燃烧室 、产汽列管、 水 预热系统、布袋除尘;其中自动进料系统连接气化炉,气化炉连接二次燃烧室,二次燃烧室连接产汽列管,产汽列管连接水预热系统,水预热系统连接布袋除尘。优点:本发明提出一种新型生物质气化 蒸汽发生器 不是 锅炉 ,利用生物质气化后的可燃气燃烧来加热众多列管,产生蒸汽供使用,燃烧后的尾气再将列管进口中的冷水预热,又将尾气降温,热利用率高,再通过布袋脉冲除尘,将尾气中灰尘进一步减低,达到环境排放的要求;该设备克服了企业需要蒸汽的困境。
权利要求

1.一种新型生物气化蒸汽发生器,其特征包括自动进料系统、气化炉、二次燃烧室、产汽列管、预热系统、布袋除尘:其中自动进料系统连接气化炉,气化炉连接二次燃烧室,二次燃烧室连接产汽列管,产汽列管连接水预热系统,水预热系统连接布袋除尘。
2.根据权利要求1所述的一种新型生物质气化蒸汽发生器,其特征是所述的自动进料系统,将碎料先通过筛选网投入到料仓中,然后通过螺旋运输机将碎料送到后续的气化炉中,该螺旋运输机根据后续气化的需要来控制进料量。
3.根据权利要求1所述的一种新型生物质气化蒸汽发生器,其特征是所述的气化炉,气化燃烧炉中先将碎料进行裂解反应,落在气化炉特制炉排上,该炉排由耐火材料与材混合制成,蓄热量大,炉排温度高,炉排上生物质易反应;生物质在炉内的高度要小于30mm;气化炉内中心温度高达1200℃以上,生物质在这样的高温下快速裂解反应,主要产物为CO、CH4 、C2H2、H2及其它类等可燃气体。
4.根据权利要求1所述的一种新型生物质气化蒸汽发生器,其特征是所述的二次燃烧室,可燃气体在作用下进入到二次燃烧室进行充分燃烧产生热量。
5.根据权利要求1所述的一种新型生物质气化蒸汽发生器,其特征是所述的产汽列管,二次燃烧室中的热量对盛水的60-100个列管加热,列管中产生蒸汽供给用户,该列管由高度1000-1100mm无缝钢管构成,直径为70-100mm。
6.根据权利要求1所述的一种新型生物质气化蒸汽发生器,其特征是所述的水预热系统,通过列管室的高温热气流中大部分热量被列管中的水所吸收产生蒸汽,少量余热再次被列管进水口所吸收,这样流出的气流的温度可以降低到100℃以下。
7.根据权利要求1所述的一种新型生物质气化蒸汽发生器,其特征是所述的布袋除尘,采用脉冲除尘原理;将二次燃烧室中热气在加热列管并被列管进水处吸收热量后,通过布袋除尘,降低排出炉气中的粉尘含量。
8.根据权利要求1所述的一种新型生物质气化蒸汽发生器,其特征是燃料可以是木材、竹材、灌木类、芦苇或农作物秸秆以及其它含有木纤维生物质;要求其含水率小于20%。
9.根据权利要求1所述的一种新型生物质气化蒸汽发生器,其特征是当生物质材料含水率大于20%以上时,在自动进料系统前配一滚筒干燥机。

说明书全文

一种新型生物气化蒸汽发生器

技术领域

[0001] 本发明涉及的是一种新型生物质气化蒸汽发生器,属机械加工领域的蒸汽设备。

背景技术

[0002] 在环境保护要求比较严格的省市中,锅炉由于粉尘和有害气体排放高而被禁止使用,为此好多企业不得不采用管道气来燃烧,或采用热电厂提供的蒸汽,这些都给企业增加了生产成本。
[0003] 而木竹材加工企业有大量木屑、刨花和竹碎料等加工剩余物,如采用现有的炉体大多采用正烧,就是燃气直接往上走,这样会使燃料燃烧不充分,会出现冒黑烟并带出大量粉尘,对环境污染严重,威胁到人们的生存环境。目前流行将这些碎料挤成颗粒再燃烧,要将这些碎料先挤压成型,首先要筛选,再将不合格的料粉碎,然后还要将这些碎料烘干到含率16%以下,否则粒子不能成型或粒型为松散状,如要这些加工企业引进一整套挤粒设备并不现实,增加大笔投资,并且挤粒后燃烧后也并不最环保,而且挤粒设备的电功率非常大,一套筛选、烘干、输送、挤压的小型成套设备的最小功率约为100千瓦左右,而对中小企业来说,这是大功率设备,很多企业的备用功率达不到,必需扩容,如果要扩容,则企业又要投资一大笔钱,很多企业没有能承担,选择停产或关闭,再说,燃烧挤压颗粒增添了许多设备、人工和电能的消耗,对企业来说增添了不必要的开支,并不是最经济环保的。
[0004] 为了解决这些问题,并为工厂提供需要的蒸汽,南京林业大学与溧阳市海佐机械制造有限公司合作研发一种适用于中小型竹木加工企业的新型气化燃烧设备,这种新型设备的工作原理将竹木等生物质碎料通过螺旋输送机送入气化燃烧炉中先进行裂解反应,气化炉内中心温度高达1200℃以上,碎料生物质在这样的高温下快速裂解反应,主要产物为CO、CH4、C2H2、H2及其它类,这些高热值的可燃气体在抽力作用下进入到二次燃烧室进行充分燃烧并对盛水的列管加热,然后产生蒸汽供给用户。通过列管室的高温热气流大部分热量被列管中的水所吸收,少量余热再次被进水的列管箱所吸收,随后热气流进入布袋除尘器除尘,然后排入大气中。设备包括:自动进料系统、气化炉、二次燃烧室、产汽列管、水预热系统、布袋除尘,碎料烘干设备可以作为备选。
[0005] 该新型生物质气化蒸汽发生器不是锅炉的解释如下:(1)压力容器要同时满足以下条件:
A、压力大于等于0.1MPa;
B、内直径大于等于15cm,并且容积大于等于0.025立方。工作压力与容积的乘积大于等于2.5MPa·L;
C、介质为气体、液体;
该新型生物质产汽蒸汽发生器内管径最大为10cm,远小于规定15cm;
(2)锅炉的规定:容器(炉筒) 容积大于等于30升;新型生物质气化蒸汽发生器的管子容积只有15升左右,远小于规定值。
[0006] 综上所述,该蒸汽发生器非锅炉设备。
[0007] 首先将含水率小于20%的生物质碎料通过螺旋输送机送入气化燃烧炉中进行裂解反应,气化炉内中心温度高达1200℃以上,碎料生物质在这样的高温下快速裂解反应,主要产物为CO、CH4、C2H2、H2及其它烃类;接着这些高热值的可燃气体在风机抽力作用下进入到二次燃烧室进行充分燃烧。产生大量的热,这些热量进入盛水的列管室中,对列管加热,然后产生蒸汽供给用户。通过列管室的高温热气流大部分热量被列管中的水所吸收,少量余热再次被加热水的列管箱所吸收,随后热气流进入布袋除尘器除尘,然后排入大气中。
[0008] 采用这种工艺技术将生物质气化,并通过列管产生蒸汽,这种燃烧方式燃烧充分,通过众多的小径级列管,产生高温蒸汽,热转换效率高。燃烧后的尾气再通过列管进水处,先将列管中的冷水加热到一定的温度,又将燃烧排放的尾气降温,进一步提高了热的利用率。再通过布袋脉冲除尘,将尾气中灰尘进一步减低,达到环境排放的要求。木材竹的加工剩余物的直接利用,减少了企业的环境污染,同时又为工厂的生产提供了所需的热源,材料来源也是可持续的,也是利国利民的好事。

发明内容

[0009] 本发明提出的是一种新型生物质气化蒸汽发生器,其目的旨在利用生物质气化后加热列管产生蒸汽,燃烧后的尾气再通过列管进水处,先将列管中的冷水加热到一定的温度,又将燃烧排放的尾气降温,进一步提高了热的利用率。再通过布袋脉冲除尘,将尾气中灰尘进一步减低,达到环境排放的要求。克服了企业需要蒸汽,而政府限制锅炉的使用的困境。
[0010] 本发明的技术解决方案:一种新型生物质气化蒸汽发生器,包括如下设备:自动进料系统、气化炉、二次燃烧室、产汽列管、水预热系统和布袋除尘。如生物质是潮湿的,还需有烘干设备。
[0011] 本发明具有优点:(1)燃料范围广,如竹林加工厂的加工剩余物,农作物秸秆等。 (2)碎料先气化,气化燃烧温度高,烟尘远比直接燃烧少,非常环保。(3)设备投资少,运用简单。(4)原材料就地消化,无需压缩成颗粒,节约电能与劳动力。(5)不是锅炉,但可以产生蒸汽供使用。蒸汽的压力范围0.5-1.5MPa。(6)经溧阳市环保局的检测,结果表明该设备比较环保。
[0012] 产汽量与燃烧强度与受热面积有关,列管的受热面积大产汽量会增大。炉排的特殊之处是炉排由耐火材料与材混合制成,蓄热量大,炉排温度高,炉排上生物质易反应,二燃室中有可燃气燃烧;列管中没有燃烧空间,不能正常燃烧。附图说明
[0013] 图1为新型生物质气化蒸汽发生器的结构示意图。
[0014] 图2 为生物质气化并燃烧的结构示意图。
[0015] 图3 为列管布置图。
[0016] 图1中从左到右分别为:自动进料系统、气化炉、二次燃烧室、产汽列管、水预热系统、布袋除尘。

具体实施方式

[0017] 一种新型生物质气化蒸汽发生器,其特征包括自动进料系统、气化炉、二次燃烧室、产汽列管、水预热系统、布袋除尘:其中自动进料系统连接气化炉,气化炉连接二次燃烧室,二次燃烧室连接产汽列管,产汽列管连接水预热系统,水预热系统连接布袋除尘。
[0018] 所述的自动进料系统,将碎料先通过筛选网投入到料仓中,然后通过螺旋运输机将碎料送到后续的气化炉中,该螺旋运输机根据后续气化的需要来控制进料量。
[0019] 所述的气化炉,气化燃烧炉中先将碎料进行裂解反应,落在气化炉特制炉排上,该炉排由耐火材料与钢材混合制成,蓄热量大,炉排温度高,炉排上生物质易反应。生物质在炉内的高度要小于30mm。气化炉内中心温度高达1200℃以上,生物质在这样的高温下快速裂解反应,主要产物为CO、CH4 、C2H2、H2及其它烃类等可燃气体。
[0020] 所述的二次燃烧室,可燃气体在风机抽力作用下进入到二次燃烧室进行充分燃烧产生热量。
[0021] 所述的产汽列管,二次燃烧室中的热量对盛水的60-100个列管加热,列管中产生蒸汽供给用户,该列管由高度1000-1100mm无缝钢管构成,直径为70-100mm。
[0022] 所述的水预热系统,通过列管室的高温热气流中大部分热量被列管中的水所吸收产生蒸汽,少量余热再次被列管进水口所吸收,这样流出的气流的温度可以降低到100℃以下。
[0023] 所述的布袋除尘,采用脉冲除尘原理;将二次燃烧室中热气在加热列管并被列管进水处吸收热量后,通过布袋除尘,降低排出炉气中的粉尘含量。
[0024] 燃料可以是木材、竹材、灌木类、芦苇或农作物秸秆以及其它含有木纤维生物质;要求其含水率小于20%。
[0025] 当生物质材料含水率大于20%以上时,在自动进料系统前配一滚筒干燥机。
[0026] 实施例1,每小时产汽1吨的新型生物质气化蒸汽发生器,主要部分组成:(1)螺旋输送器的直径为200mm,电机的额定功率为1.5kw;
(2)气化炉内部长860mm,宽860mm,高1380mm;
(3)列管直径70mm,长度1000mm,数量77支;
(4)水预热系统水功率为0.75kw;
(5)布袋除尘器长1400mm,宽1000mm,高2900mm。
[0027] 实施例2,每小时产汽2吨的新型生物质气化蒸汽发生器,主要部分组成:(1)螺旋输送器的直径为300mm,电机功率2.2kw;
(2)气化炉内部长400mm,宽1200mm,高1700mm;
(3)列管直径80mm,长1500mm,数量90支;
(4)水预热系统水泵功率为1.1kw;
(5)除尘器长2000mm,宽1600mm,高3000mm。
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