專利名稱：正壓式連續干餾摻水燃燒秸稈氣化設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種利用農作物秸稈、谷物加工后的皮殼、野草木屑等生物質原料生產可燃氣體的設備，特別是原料在爐子底層燃燒，鼓風壓力在0.1-0.5Mpa、摻入水蒸汽進行氣化反應、燃氣經過高壓靜電場凈化、燃氣經壓力容器儲罐儲存、自動調壓后輸出的正壓式連續干餾摻水燃燒秸稈氣化設備。
背景技術：
目前，國內現有的秸稈燃氣制氣設備均是負壓反火式制氣工藝，凈化用添料式過濾器或文氏管噴淋式過濾器，儲氣用鐘罩式濕式氣柜。實踐證明，采用這種設備及工藝、提高燃氣熱值有一定難度，儲氣和輸氣設備尺寸大投資高、北方地區冬季氣柜結冰使用不便。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種既適用于南、北方地區冬季使用，具有燃氣凈化效率高、又具有較高熱值并且儲氣和輸氣設備尺寸小投資少的秸稈氣化設備——正壓式連續干餾摻水燃燒秸稈氣化設備。
本實用新型正壓式連續干餾摻水燃燒秸稈氣化設備內容簡述本實用新型正壓式連續干餾摻水燃燒秸稈氣化設備，其特征在于是由氣化系統、冷卻循環系統、燃氣質量自動監控系統、管網壓力自動調解系統、防爆檢測系統組成。
氣化系統是由有高細比要求的密閉式發生爐體、在爐體設置自動除灰爐柵、在爐體的頂部設置的由控溫熱電偶、燒嘴、水封器、取氣樣管構成的燃氣質量自動監控系統、具有冷卻循環水的多管式冷卻器、電捕焦油器、由分氣缸、電磁閥、手動閥、電接點壓力表構成的自動調壓裝置和壓力容器罐組成；冷卻循環系統是由具有冷卻循環水的多管式冷卻器的頂部設置進氣口、其側向有出氣口、并由底部的進出水管、水泵和水箱組成；燃氣質量自動監控系統是由由在集氣管上小氣樣管、小燒咀、控溫熱電偶、空壓機的磁力啟動器線圈組成，用熱電偶反饋的溫度信號控制空壓機開啟與停止，實現燃氣質量自動監控；管網壓力自動調解系統是由分氣缸、電接點壓力表、時間繼電器、中間繼電器和電磁閥組成，電接點壓力表的接點啟動中間繼電器；中間繼電器啟動電磁閥，由時間繼電器的延時斷開接點控制中間繼電器和電磁閥的工作時間實現管網壓力調節。
密閉式發生爐體直徑∮與高度h的比例∮/h＝1/3-1/2，∮＝0.35-1.5m，爐頂有螺旋密封蓋；爐體外側設有冷卻水套，冷卻水套寬度為40-100mm，冷卻水套頂端有蒸汽管連通鼓風進氣口，水位計設在距冷卻水套上端200-400mm處；燃氣凈化用的高壓靜電捕焦油器為單管式，其中絕緣子室為橫向布置，其上設有手孔和高壓回氣管，絕緣子與絕緣子室端蓋用環氧樹脂連接密封，防爆檢測裝置設在燃氣質量監控系統的小水封上，用電子點火器和電接點壓力表作測定元件；設置了自動除灰爐柵，自動除灰爐柵的相鄰兩根爐柵的棘爪平行交錯，每根爐柵與另一根爐柵用連桿相連，軸的內端部裝有撥叉撥動連桿橫向往復擺動；設置了水封阻火器，水封阻火器的進氣管插入水中部分端部呈犬牙型，管壁有若干∮10---15mm的小孔。
本實用新型正壓式連續干餾摻水燃燒秸稈氣化設備，當物料裝入爐內后，爐子處于密閉狀態。壓縮空氣與水蒸汽吹入爐內除作為氣化劑維持氣化反應外，也提高了爐壓(0.1～0.5MPa)，具有了外輸動力。同時在爐內也滿足了溫度、壓力的基本條件，為產生更多、熱值更高的可燃氣體創造了良好的化學反應氣氛。爐體直徑∮與高度h的比例在1/3-1/2，以保證有足夠的料層高度，使上部物料干餾，產生氫氣、甲烷。產氣過程中，通過爐柵的運動排除灰渣，使物料始終保持穩定的層位。即由底向上依次為灰層、燃燒氣化層、干餾層、干燥層、預熱層。一定厚度的灰層保護爐柵免受高溫減少變形；燃燒氣化層進行不完全的氧化反應，產生CO、CO2和維持反應的熱量；干餾層受熱發生干餾反應產生H2和CH4；干燥層吸熱脫去水分；預熱層吸熱升溫脫出部分水分。產出的氣體經過冷卻器冷卻脫水，由高壓電場除去焦油后進入壓力容器儲罐，再經自動減壓調壓系統減至設定壓力后送入管網。該設備在供風的同時混入適量的水蒸汽，機械除灰。在氣化過程中通過燃氣質量自動監控系統檢測燃氣質量，在爐況惡化時系統自動關停以防劣質燃氣進入儲罐。燃氣經過冷卻后用高壓靜電捕捉焦油，自動減壓后送入管網。
圖1為正壓式連續干餾摻水燃燒秸稈氣化設備結構示意圖圖2為燃氣質量自動監控系統電器接線圖圖3為管網壓力自動調解系統電器接線圖圖4為防爆檢測系統電器接線圖具體實施方式
本實用新型正壓式連續干餾摻水燃燒秸稈氣化設備是這樣實現的。見圖1，裝料前，將爐體(2)外側的冷卻水套(3)上的進水閥(1)打開加水至水位計(4)顯示高度后關閉。然后將爐體(2)頂部的手孔(5)打開將物料投入，點燃后將料加滿，關上手孔(5)。打開排氣管閥(7)，啟動空壓機(19)3-5分鐘將廢氣排空后關閉排氣管閥(7)，同時打開系統管路上的其他閥門。鼓入的空氣由爐體底部的進氣口(15)進入爐內。冷卻水套(3)里的水被加熱沸騰產生的水蒸汽通過蒸汽管(14)被引至鼓風進氣口(15)隨鼓風一起進入爐內。爐內底層物料燃燒產生CO和CO2及燃燒熱。
處于干餾層的物料在450-550℃溫度下被干餾，物料中的長鏈分子被裂解為小分子，產生H2等。在爐內壓力和溫度作用下，一部分H2與C發生碳氫反應，生成一部分CH4等可燃氣體，一部分生成CmHn類等。這樣，只要鼓風在進行、爐柵在運動，爐內就不斷地進行如上的反應。因此，在爐子上部的集氣管(6)輸出的燃氣有如下成分CO H2CH4CmHn CO2N2 H2O(汽態)所產生的具有壓力的燃氣經集氣管(6)進入有冷卻循環水的多管式冷卻器(23)被冷卻，然后進入高壓靜電捕焦油器電場(24)。在電場力的作用下，氣體中的焦油和灰塵荷電后被吸附到電捕焦油器電場(24)的筒壁上自流下落。為保證良好的絕緣狀態，經常擦拭絕緣子(30)是必需的。在清洗絕緣子(30)時，打開手孔(29)清洗后將其關閉，再打開清洗回氣管閥(28)，潔凈燃氣經回氣管(32)沖洗絕緣子室(27)從而完成清洗過程。
經電捕焦油器電場(24)凈化后的燃氣再進入水封阻火器(33)，然后被送到承壓容器罐(35)內。承壓容器罐(35)內燃氣經送氣閥(36)進入自動調壓系統。參照圖1、圖3，當管網壓力不足時，自動調壓系統的電接點壓力表(40)的接點(45)閉合接通中間繼電器(43)。中間繼電器(43)的常開接點(47)閉合，啟動時間繼電器(46)和電磁閥(38)。電磁閥(38)在設定的時間內補充給管網燃氣至設定壓力。，時間繼電器(46)的延時接點(44)斷開，則自動調壓系統停止工作。
為檢測所產燃氣的質量，本發明利用溫控原理設計了燃氣質量自動監控系統作為燃氣質量自動監控裝置。主要是控制空壓機(19)的開啟與關閉，實現整個氣化系統的質量控制。過程是這樣的見圖1，在集氣管(6)上設一取氣樣管(13)引出少量燃氣氣樣。氣樣在管端的小燒咀(10)處被點燃，類似個點燃的小蠟燭。控溫裝置的傳感熱電偶(8)設在小火焰上方。在爐內氣化反應正常的情況下燃氣質量好，小火焰將傳感熱電偶(8)加熱至設定溫度以上，則控溫裝置(見圖2)的常開接點(42)閉合。常開接點(42)控制空壓機(19)的磁力啟動器線圈(41)。接點(42)閉合時，空壓機(19)運轉，整個系統正常工作。在爐內氣化反應不正常或燃料燒盡的情況下可燃氣體含量低，小火焰燃燒溫度下降或熄滅，熱電偶(8)反饋降溫度信號。控溫裝置的常開接點(42)斷開，空壓機(19)停止工作，整個系統被關閉，質量差的氣體不能往外輸出。
燃氣冷卻后進入高壓電捕焦油器電場(24)凈化。為防止高壓電場(24)或絕緣子(30)放電引起燃氣爆炸，本發明利用燃氣爆炸時氣體急劇膨脹特性設計了防爆檢測系統。該系統設在爐況與燃氣質量監控系統中的小水封器(12)的上腔。小水封器(12)頂部為開口式的小燒咀(10)，側壁分別設置一個電點火器(11)和電接點壓力表(9)。當燃氣中含氧量超過某一數值時(此時這種具有爆炸可能性的燃氣尚未到達電捕焦油器(24))，點火器(11)首先將這部分燃氣點爆。見圖4，爆炸時小水封器(12)內壓力急劇升高，電接點壓力表(9)的接點(50)斷開，高壓啟動器(49)失電，則高壓電關閉。由于爐內壓力高和小水封器(12)的阻斷作用，爆炸氣體由小燒嘴(10)噴出泄壓，不會反向傳回爐內，系統仍是安全的。
除灰是自動進行的。在爐體(2)下部設有自動除灰爐柵(21)。參照圖1，單根爐柵兩側有棘爪使爐柵(21)呈“豐”字形。多根爐柵平行放置各自的支撐槽內，相鄰爐柵的棘爪相交錯。每根爐柵下面都有一個連桿(20)與另一根爐柵連桿相連。軸(18)的內端部裝有撥叉(17)與爐柵連桿接手(16)相連。軸(18)在順時針與逆時針往復轉動時，撥叉(17)通過連桿接手(16)帶動連桿(20)橫向往復擺動，爐柵(21)也就在槽內同時往復轉動一定角度。這些爐柵在未轉動時呈‘----’字形，轉動后棘爪立起呈‘川’字形，灰渣被棘爪攪動并從爐柵縫隙中落下，從而完成除灰過程。壓力容器罐(35)為二類壓力容器。
權利要求1.一種正壓式連續干餾摻水燃燒秸稈氣化設備，其特征在于是由氣化系統、冷卻循環系統、燃氣質量自動監控系統、管網壓力自動調解系統組成。
2.根據權利要求1所述的正壓式連續干餾摻水燃燒秸稈氣化設備，其特征在于所說的氣化系統是由有高細比要求的密閉式發生爐體(2)、在爐體設置自動除灰爐柵(21)、在爐體的頂部設置的由控溫熱電偶(8)、燒嘴(10)、水封器(12)、取氣樣管(13)構成的燃氣質量自動監控系統、具有冷卻循環水的多管式冷卻器(23)、電捕焦油器(24)、由分氣缸(37)、電磁閥(38)、手動閥(39)、電接點壓力表(40)構成的自動調壓裝置和壓力容器罐(35)組成。
3.根據權利要求1所述的正壓式連續干餾摻水燃燒秸稈氣化設備，其特征在于所說的冷卻循環系統是由具有冷卻循環水的多管式冷卻器(23)的頂部設置進氣口(26)、其側向有出氣口(25)、并由底部的進出水管(22)、水泵(21)和水箱(20)組成。
4.根據權利要求1所述的正壓式連續干餾摻水燃燒秸稈氣化設備，其特征在于所說的燃氣質量自動監控系統管網壓力調解系統是由在集氣管(6)上小氣樣管(13)、小燒咀(10)、控溫熱電偶(8)、空壓機(19)的磁力啟動器線圈(41)組成，用熱電偶(8)反饋的溫度信號控制空壓機(19)開啟與停止，實現燃氣質量自動監控。
5.根據權利要求1所述的正壓式連續干餾摻水燃燒秸稈氣化設備，其特征在于所說的管網壓力自動調解系統是由分氣缸(37)、電接點壓力表(40)、時間繼電器(46)、中間繼電器(43)和電磁閥(38)組成，電接點壓力表(40)的接點(45)啟動中間繼電器(43)；中間繼電器(43)啟動電磁閥(38)，由時間繼電器(46)的延時斷開接點(44)控制中間繼電器(43)和電磁閥(38)的工作時間實現管網壓力調節。
6.根據權利要求1所述的正壓式連續干餾摻水燃燒秸稈氣化設備，其特征在于所說的發生爐體(2)為密閉式，其直徑∮與高度h的比例∮/h＝1/3-1/2，∮＝0.35-1.5m，爐頂有螺旋密封蓋(5)；爐體(2)外側設有冷卻水套(3)，冷卻水套(3)寬度為40-100mm，冷卻水套(3)頂端有蒸汽管(14)連通鼓風進氣口(15)，水位計(4)設在距冷卻水套(3)上端200-400mm處。
7.根據權利要求1所述的正壓式連續干餾摻水燃燒秸稈氣化設備，其特征在于所說的燃氣凈化用的高壓靜電捕焦油器(24)為單管式，其中絕緣子室(27)為橫向布置，其上設有手孔(29)和高壓回氣管(32)，絕緣子(27)與絕緣子室(27)端蓋(31)用環氧樹脂連接密封，防爆檢測裝置設在燃氣質量監控系統的小水封(12)上，用電子點火器(11)和電接點壓力表(9)作測定元件。
8.根據權利要求1所述的正壓式連續干餾摻水燃燒秸稈氣化設備，其特征在于設置了自動除灰爐柵(21)，自動除灰爐柵(21)的相鄰兩根爐柵的棘爪平行交錯，每根爐柵與另一根爐柵用連桿(20)相連，軸(18)的內端部裝有撥叉(17)撥動連桿(20)橫向往復擺動。
9.根據權利要求1所述的正壓式連續干餾摻水燃燒秸稈氣化設備，其特征在于設置了水封阻火器(33)，水封阻火器(33)的進氣管(34)插入水中部分端部呈犬牙型，管壁有若干∮10-15mm的小孔。
專利摘要本實用新型涉及一種利用農作物秸稈、谷物加工后的皮殼、野草木屑等生物質原料生產可燃氣體的設備，特別是原料在爐子底層燃燒，鼓風壓力在0.1－0.5MPa、摻入水蒸汽進行氣化反應、燃氣經過高壓靜電場凈化、燃氣經壓力容器儲罐儲存、自動調壓后輸出的正壓式連續干餾摻水燃燒秸稈氣化設備。其特征在于是由氣化系統、冷卻循環系統、燃氣質量自動監控系統、管網壓力自動調解系統組成。該設備在供風的同時混入適量的水蒸汽，機械除灰。在氣化過程中通過燃氣質量自動監控系統檢測燃氣質量，在爐況惡化時系統自動關停以防劣質燃氣進入儲罐。燃氣經過冷卻后用高壓靜電捕捉焦油，自動減壓后送入管網。
文檔編號C10B53/02GK2534183SQ0221087
公開日2003年2月5日 申請日期2002年3月27日 優先權日2002年3月27日
發明者夏長嶺 申請人:夏長嶺