一种集成化下吸式生物质气化发电系统及方法
专利汇可以提供一种集成化下吸式生物质气化发电系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种集成化下吸式 生物 质 气化 发电系统，属于生物质气化发电技术领域，具体说是一种集成化下吸式生物质气化发电系统及方法，其系统包括：料斗、反应器、渣桶、旋 风 除尘器 、 空气预热器 、 活性炭 吸附 器、燃气风机、火炬、空气风机、燃气发 电机 组、管路、爬梯、底座，其特点是：料斗、空气预热器、旋风除尘器、渣桶以及反应器耦合为一个紧凑的整体，极大地提高了整个系统的热效率，该系统适用于将秸秆颗粒、木片、 粉碎 的椰壳等含 碳 的生物质材料气化产生可燃气体，并将可燃气体送入燃气 发动机 燃烧推动发动机，带动发电机产生 电能 。该系统结构紧凑、通用性强、 能量 利用率高；可靠、便捷、易操作。，下面是一种集成化下吸式生物质气化发电系统及方法专利的具体信息内容。
1.一种集成化下吸式生物质气化发电系统，包括集合成为一个整体的料斗、反应器、除尘装置、空气预热器、活性炭吸附器、燃气风机、火炬、空气风机燃气发电机组和底座，所述料斗包括干燥室和输送装置，所述干燥室的器壁由两层壳体构成，在两层壳体之间构成一个夹套腔体，所述输送装置将干燥室内的物料输送至反应器，所述反应器的燃气出口与除尘装置的燃气入口连接，其特征在于所述除尘装置的燃气出口与料斗的干燥室燃气入口连接，所述空气预热器的燃气入口与干燥室的燃气出口连接，空气预热器的燃气出口与活性炭吸附器的燃气入口连接，空气预热器的空气出口与反应器的空气入口连接，所述活性炭吸附器的燃气出口连接燃气风机的进口，所述燃气风机的出口连接燃气发电机组和火炬，所述空气风机出口连接火炬，上述设备集成到底座上。
2.根据权利要求1所述的一种集成化下吸式生物质气化发电系统，其特征在于反应器包括裂解室、燃烧室、还原室、渣筐、刮渣器、振动器、螺旋除渣器、空气盘管、多个焦油气燃烧喷嘴和保温壳体，所述裂解室、燃烧室、还原室为由上往下依次连接，裂解室的入口连连接干燥室的出口，裂解室的出口连接燃烧室的入口，燃烧室的出口连接还原室的入口，还原室的出口插入到渣筐中，渣筐与从侧面插入的振动器耦合在一起，刮渣器位于渣筐的下方与渣筐相连，并与从侧面插入的螺旋除渣器耦合在一起，述螺旋除渣器与刮渣器耦合在一起，除渣器的转动为刮渣器提供动力，所述反应器保温壳体与反应器燃烧室之间的腔室里设有空气盘管，空气盘管一端与空气预热器的空气出口连接，空气盘管另一端与焦油燃烧喷嘴相连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种集成化下吸式生物质气化发电系统，其特征在于所述干燥室夹腔壳体的内壁上开有多个小孔与干燥室相通。
4.根据权利要求3所述的一种集成化下吸式生物质气化发电系统，其特征在于沿着生物质颗粒的运动方向，所述小孔的孔径和/或数量逐渐增加。
5.根据权利要求4所述的一种集成化下吸式生物质气化发电系统，其特征在于沿着生物质颗粒的运动方向，所述小孔的孔径和/或数量逐渐增加的幅度不断增加。
6.根据权利要求2所述的一种集成化下吸式生物质气化发电系统，其特征在于所述裂解室的器壁由两层壳体构成，在两层壳体之间形成一个夹套腔体，裂解室夹套腔体与发电机组的排烟口通过管路相连接。
7.根据权利要求2所述的一种集成化下吸式生物质气化发电系统，其特征在于燃烧室为双锥体结构，渣筐上沿高于还原室的出口。
8.根据权利要求2所述的一种集成化下吸式生物质气化发电系统，其特征在于所述焦油气燃烧喷嘴出口方向沿燃烧室的切线方向，所述焦油气燃烧喷嘴为奇数个，并且逆时针等距排裂在燃烧室上。
9.根据权利要求2所述的一种集成化下吸式生物质气化发电系统，其特征在当反应器压力超出设定范围时振动器自动启动，振动器推动渣筐摆动，使得渣筐中的细颗粒向下移动排出，从而使反应器压力恢复到设定范围内。
10.一种集成化下吸式生物质气化发电系统的生物质气化发电方法，其特征在于包括如下主要流程：
（1）秸秆颗粒、木片、粉碎的椰壳等生物质颗粒由人工或输送机械投入料斗，在干燥室内生物质颗粒与来自旋风除尘器的可燃气体直接接触，生物质颗粒被加热去除部分水分，生物质颗粒由干燥室内的螺旋输送器送入反应器；
（2）反应器接收来自料斗干燥室的生物质颗粒，生物质颗粒在反应器中流经裂解室、燃烧室、还原室，依次发生裂解反应、氧化反应、还原反应，最后反应完成的炭颗粒进入还原室下方的渣筐中，渣筐中的炭颗粒在振动器的作用下，通过渣筐底板及侧壁上的孔及顶部敞口排出，排出的炭颗粒由渣筐下方的刮渣器收集后，通过螺旋除渣器送到与反应器相连接的渣桶中，渣桶3中的颗粒要定期进行清理；
（3）生物质颗粒在反应器的裂解室的无氧气氛下被加热到350—400℃发生裂解反应，产生炭颗粒及焦油气，大部分焦油气在焦油燃烧喷嘴23的抽力作用下进入喷嘴与喷嘴中的空气混合燃烧，使得燃烧室19温度达到900—1000℃；炭颗粒在重力作用下进入燃烧室19，炭颗粒及焦油气在燃烧室19的高温作用下继续发生分解产生小分子可燃气；还原室20中的温度控制在800—900℃，由燃烧室19产生的CO2和H2O与残留的炭发生还原反应产生CO、H2及CH4等可燃气；反应完成的高温可燃气由渣筐21顶部敞口逸出；
（4）高温的可燃气由反应器燃气出口进入旋风除尘器，并沿切线方向在旋风分离器内由上往下内发生高速的涡流旋转运动；在离心力的作用下可燃气中超过50%大于3μm的粉尘被分离出去；分离出的粉尘在重力作用下向下进入旋风分离器底部的灰桶；洁净的气体向上运动出旋风分离器；灰桶2需要定期清理；
（5）由旋风除尘器4流出的可燃气进入干燥室的夹套腔体中，通过夹套腔体内层壳体上的均匀布置的小孔进入干燥室；可燃气在干燥室内与生物质颗粒直接接触，可燃气在干燥室内约停留1—2S，可燃气与生物质颗粒发生热交换，生物质颗粒被加热至100—150℃，可燃气被冷却至200—250℃，可燃气在生物质颗粒间隙之间流动过程中，约30%大于3μm的粉尘被拦截下来，过滤过的可燃气由料斗下方的燃气出口流出，该流程中燃气中的废热被回收，提高了整个系统的热效率，同时被拦截下来的焦油及粉尘随生物质颗粒重新进入反应器参与反应，提高了燃料的利用率；
（6）由料斗流出的可燃气通过管路进入空气预热器，可燃气由空气预热器的顶部燃气入口进入上管箱，在上管箱中燃气平均分配到多根换热管中，沿换热管向下流动进入下管箱，在这个过程中与由空气预热器壳体下部空气入口进入的空气间接进行热交换，可燃气被冷却至80—100℃，可燃气中水分和少量的焦油气被冷凝成液体留在下管箱30中，可燃气由下管箱30上部的燃气出口流出，通过管路进入活性炭吸附器6，空气被加热到60—80℃，由空气预热器壳体上部的空气出口流出进入反应器；
（7）可燃气由活性炭吸附器上部的燃气入口沿切线方向进入，在活性炭吸附器6的两层壳体之间的密封腔体内向下做高速旋转运动，约10%大于3μm的粉尘及部分液滴在离心力的作用下被分离出来，可燃气通过活性炭吸附器6内筒底板的小孔进入放置在内筒中的活性炭间隙中，90%小于3μm的粉尘及微量的液滴被活性炭吸附，剩余的杂质被设置于活性炭层上部的过滤海绵吸附，经过多层过滤后，可燃气中的杂质含量降到10mg/Nm3,洁净的可燃气从活性炭吸附器顶部的燃气出口由管路通过燃气风机送入燃气发电机组产生电能；该流程中活性炭吸附器6活性炭填料来自流程（2）的炭颗粒,使用过的活性炭填料按一定比例添加到生物质原料中去，重新进入反应器2参与反应；
（8）在系统启动初期，因为反应器的温度不够高，产生的可燃气品质比较低，燃气风机会把低品质的可燃气送入火炬8点燃，当反应器温度超过600℃时，才可将可燃气送入燃气发电机组10，当燃气发电机组发生短暂的故障时，燃气风机也会把产生的可燃气送入火炬点燃排空，这两种情况空气风机都会启动为火炬助燃以使产生的燃气充分燃烧；
（9）燃气发电机组排烟温度500—550℃，烟气通过管路进入反应器裂解室的夹套腔体内，与裂解室内的生物质颗粒进行间接换热，将流程（4）裂解室内的生物质颗粒被加热到
350—400℃；
（10）流程（2）产生的炭颗粒经筛分后填充到活性炭吸附器中作为吸附用填料；上述流程（3）中，燃烧室、还原室为微负压状态，压力控制在-5—-0.5KPa，温度控制在800—900℃，可燃气从渣筐顶部敞口溢出时的温度为700—800℃，可燃气从渣筐顶部逸出后在反应器壳体与反应器燃烧室之间的腔室里流动，该腔室内设有螺旋结构的空气盘管，在该空气盘管的作用下可燃气做湍流流动，加强了可燃气与空气盘管中空气的热交换，可燃气做湍流流动也加强了其夹带粉尘的沉降，空气盘管中的空气来自于流程（6）中的空气预热器，其经过可燃气加热温度达到500—600℃，高温可燃气到达燃气出口时被冷却到300—400℃，裂解室中的产生的焦油气与空气在焦油气燃烧喷嘴中混合后一起喷出并燃烧，混合气体的喷出速度为25—50m/S，焦油气燃烧喷嘴出口方向沿燃烧室的切线方向，高速的混合气流在燃烧室内形成漩涡流动，加强了燃烧的燃烧强度，使得燃烧室19的温度高达1000℃。
一种集成化下吸式生物质气化发电系统及方法
技术领域
背景技术
发明内容
（2）反应器接收来自料斗干燥室的生物质颗粒。生物质颗粒在反应器中流经裂解室、燃烧室、还原室，依次发生裂解反应、氧化反应、还原反应，最后反应完成的炭颗粒进入还原室下方的渣筐中，渣筐中的炭颗粒在振动器的作用下，通过渣筐底板及侧壁上的孔及顶部敞口排出，排出的炭颗粒由渣筐下方的刮渣器收集后，通过螺旋除渣器送到与反应器相连接的渣桶中，渣桶3中的颗粒要定期进行清理；
（3）生物质颗粒在反应器的裂解室的无氧气氛下被加热到350—400℃发生裂解反应，产生炭颗粒及焦油气，大部分焦油气在焦油燃烧喷嘴的抽力作用下进入喷嘴与喷嘴中的空气混合燃烧，使得燃烧室温度达到900—1000℃；炭颗粒在重力作用下进入燃烧室，炭颗粒及焦油气在燃烧室的高温作用下继续发生分解产生小分子可燃气；还原室中的温度控制在
800—900℃，由燃烧室19产生的CO2和H2O与残留的炭发生还原反应产生CO、H2及CH4等可燃气；反应完成的高温可燃气由渣筐顶部敞口逸出；
（4）高温的可燃气由反应器燃气出口进入旋风除尘器，并沿切线方向在旋风分离器内由上往下内发生高速的涡流旋转运动；在离心力的作用下可燃气中超过50%大于3μm的粉尘被分离出去；分离出的粉尘在重力作用下向下进入旋风分离器底部的灰桶；洁净的气体向上运动出旋风分离器；灰桶2需要定期清理；
（5）由旋风除尘器4流出的可燃气进入干燥室的夹套腔体中，通过夹套腔体内层壳体上的均匀布置的小孔进入干燥室；可燃气在干燥室内与生物质颗粒直接接触，可燃气在干燥室内约停留1—2S，可燃气与生物质颗粒发生热交换，生物质颗粒被加热至100—150℃，可燃气被冷却至200—250℃，可燃气在生物质颗粒间隙之间流动过程中，约30%大于3μm的粉尘被拦截下来，过滤过的可燃气由料斗下方的燃气出口流出，该流程中燃气中的废热被回收，提高了整个系统的热效率，同时被拦截下来的焦油及粉尘随生物质颗粒重新进入反应器参与反应，提高了燃料的利用率；
（6）由料斗流出的可燃气通过管路进入空气预热器，可燃气由空气预热器的顶部燃气入口进入上管箱，在上管箱中燃气平均分配到多根换热管中，沿换热管向下流动进入下管箱，在这个过程中与由空气预热器壳体下部空气入口进入的空气间接进行热交换，可燃气被冷却至80—100℃，可燃气中水分和少量的焦油气被冷凝成液体留在下管箱30中，可燃气由下管箱30上部的燃气出口流出，通过管路进入活性炭吸附器6，空气被加热到60—80℃，由空气预热器壳体上部的空气出口流出进入反应器；
（7）可燃气由活性炭吸附器上部的燃气入口沿切线方向进入，在活性炭吸附器6的两层壳体之间的密封腔体内向下做高速旋转运动，约10%大于3μm的粉尘及部分液滴在离心力的作用下被分离出来，可燃气通过活性炭吸附器6内筒底板的小孔进入放置在内筒中的活性炭间隙中，90%小于3μm的粉尘及微量的液滴被活性炭吸附，剩余的杂质被设置于活性炭层上部的过滤海绵吸附，经过多层过滤后，可燃气中的杂质含量降到10mg/Nm3。洁净的可燃气从活性炭吸附器顶部的燃气出口由管路通过燃气风机送入燃气发电机组产生电能；该流程中活性炭吸附器6活性炭填料来自流程（2）的炭颗粒。使用过的活性炭填料按一定比例添加到生物质原料中去，重新进入反应器2参与反应；
（8）在系统启动初期，因为反应器的温度不够高，产生的可燃气品质比较低，燃气风机会把低品质的可燃气送入火炬8点燃，当反应器温度超过600℃时，才可将可燃气送入燃气发电机组10，当燃气发电机组发生短暂的故障时，燃气风机也会把产生的可燃气送入火炬点燃排空，这两种情况空气风机都会启动为火炬助燃以使产生的燃气充分燃烧；
（9）燃气发电机组排烟温度500—550℃。烟气通过管路进入反应器裂解室的夹套腔体内，与裂解室内的生物质颗粒进行间接换热，将流程（4）裂解室内的生物质颗粒被加热到
350—400℃；
（10）流程（2）产生的炭颗粒经筛分后填充到活性炭吸附器中作为吸附用填料；
上述流程（3）中，燃烧室、还原室为微负压状态，压力控制在-5—-0.5KPa，温度控制在
800—900℃，可燃气从渣筐顶部敞口溢出时的温度为700—800℃。可燃气从渣筐顶部逸出后在反应器壳体与反应器燃烧室之间的腔室里流动。该腔室内设有螺旋结构的空气盘管，在该空气盘管的作用下可燃气做湍流流动，加强了可燃气与空气盘管中空气的热交换。可燃气做湍流流动也加强了其夹带粉尘的沉降。空气盘管中的空气来自于流程（6）中的空气预热器，其经过可燃气加热温度达到500—600℃，高温可燃气到达燃气出口时被冷却到
300—400℃，裂解室中的产生的焦油气与空气在焦油气燃烧喷嘴中混合后一起喷出并燃烧，混合气体的喷出速度为25—50m/S，焦油气燃烧喷嘴出口方向沿燃烧室的切线方向，高速的混合气流在燃烧室内形成漩涡流动，加强了燃烧的燃烧强度，使得燃烧室19的温度高达1000℃。
图3为图1的俯视图；
图4为本发明一种集成化下吸式生物质气化发电系统的料斗与反应器耦合示意图；
图5为图4的左视图；
图6为图4的剖视图；
图7为本发明一种集成化下吸式生物质气化发电系统的焦油燃烧喷嘴布置示意图；
图8为本发明一种集成化下吸式生物质气化发电系统的振动器与渣筐耦合示意图；
图9为一种集成化下吸式生物质气化发电系统的焦油燃烧喷嘴示意图；
图10为一种集成化下吸式生物质气化发电系统的螺旋除渣器与刮渣器耦合示意图；
图11为一种集成化下吸式生物质气化发电系统的活性炭吸附器示意图；附图标记如下：
料斗1、反应器2、渣桶3、旋风除尘器4、空气预热器5、活性炭吸附器6、燃气风机7、火炬
8、空气风机9、燃气发电机组10、排气筒11、爬梯12、底座13、螺旋输送器14、振动器15、螺旋除渣器16、干燥室17、裂解室18、燃烧室19、还原室20、渣筐21、刮渣器22、焦油气燃烧喷嘴
23、空气盘管24、保温壳体25、灰桶26、活性炭27、海绵28、球阀29、填料压板30、空气管31、喷嘴32、油气管33。
具体实施方式
Rratio=Pc/Pr*ed/m*(Tc-Tr)
该方程式中“/”代表除，“*”代表乘，“-”代表减；
Rratio—反应器反应完成度指示参数；
Pc—燃烧室压力，单位Pa；优选-5000≤Pc≤-500；
Pr—还原室压力，单位Pa；优选-5000≤Pr≤-500；
e—自然常数，取e=2.718；
d—物料平均粒径，单位m,优选0.01≤d≤0.04；
m—物料干基含水率，优选5%≤m≤30%；
Tc—燃烧室温度，单位℃; 优选900≤Tc≤1000；
Tr—还原室温度，单位℃; 优选800≤Tr≤900；
当Tc≥900℃时开始工作。
（2）当Rratio<20或Rratio>80时，振动器每5分钟连续振动3分钟。
17内生物质颗粒与来自旋风除尘器4的可燃气体直接接触，生物质颗粒被加热去除部分水分，生物质颗粒由干燥室17内的螺旋输送器14送入反应器2，该流程中的用可燃气加热生物质颗粒，回收可燃气中的预热，提高了整个系统的热效率；干燥室17内燃气与生物质颗粒直接接触，燃气中的焦油及粉尘被吸附下来，提高燃气的洁净度。
30%大于3μm的粉尘被拦截下来，过滤过的可燃气由料斗下方的燃气出口流出，该流程中燃气中的废热被回收，提高了整个系统的热效率，同时被拦截下来的焦油及粉尘随生物质颗粒重新进入反应器2参与反应，提高了燃料的利用率。
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