生物质气化设备的制作的过程docx

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  本发明涉及一种对生物质或其废弃物做处理的设备，具体说是一种将生物质 或其废弃物气化、碳化，并对气化生成的可燃气体净化处理及其副产品分离、收集、利 用的生物质气化设备。

  传统农作物秸杆等生物质常采用焚烧处理，极度影响农村和周边城市的空气环 境和防火安全。现有生物质的处理方法有两种一种是将生物质原料制成燃料块代替煤 炭作为一种新型燃料，能有效利用生物质解决煤炭资源匮乏等问题，但与传统农村直接 使用生物质作为燃料相比，燃料块的制备无形中提高了生物质燃烧使用成本，无法在农 村普及使用；另一种是将生物质原料气化生成可燃气体代替传统的天然气，用于农村居 民的炊事、热水、供暖等，同时可对其副产品焦油、醋酸等进行收集再利用，在能源紧 张的今天，燃煤、液化气的价格一路上涨，秸秆气化炉只需少量植物秸秆就能产生可燃 性气体，火力和液化气相当，甚至燃烧温度超过液化气，生物质利用率高，能针对性解 决农村生物质处理难、天然气普及难等问题，具有节约天然气能源、副产品收益高、无 大气污染等优点。目前国内将生物质原料气化生成可燃气的使用大致分为小型气化炉家庭使用 和大型集中气化范围供气。我国研制小型气化炉家庭使用已有十余年，小型气化炉采 用气化室通过管道与灶具连接直接用，采取强制通风的方式，在厌氧的情况下气化室 产生可燃气，可以一次性加料，连续燃烧使用，其不足之处在于一般家庭均无两套炊 具，在气化炉通风风机停电或损坏后，极易给家庭正常生活带来烦恼；在向气化室加料 时，气化室内有害化学气体大量排放，影响人体健康；另外小型气化炉没办法使用粗桔杆类生 物质原料，局限性较大。大型集中气化范围供气采用的气化设备就能很好解决以上问题。该类气化设备 通常具有气化炉、净化装置和收集装置，气化炉将生物质集中气化生成燃气，燃气由净 化装置净化后经收集装置收集对外供气。 气化炉净化系统，其气化炉气化燃气依次流经催化器、储气柜和过滤器，对燃气进行三 次净化，其气化炉结构较为复杂，制作成本高，安装维护不便，净化过程为催化裂解焦油后 经储气柜沉淀部分未裂解焦油，最后再经过滤器吸附焦油，但在气化炉大量产气时，进 入净化系统的燃气速率较大，绝大部分焦油不能得到一定效果的裂解、沉淀和吸附，净化效 果不理想，对外供气的燃气质量差。另外，，由气化 炉、初冷器、除尘器、真空泵、净化器、水封器组成，气化炉采用螺旋进料器进料，螺 旋进料器对生物质原料要求比较高，一些较粗的桔杆、树枝将无法由螺旋进料器进料，如 强行进料易造成螺旋进料器损坏或堵塞，极度影响气化炉工作效率；初冷器、除尘器和 净化器均采用独立的供水系统，在机组长期工作时，耗水耗电，严重浪费资源，且除尘器和净化器喷淋后的喷淋水中醋酸和焦油浓度低，不利于副产品的提取和利用。还有，，气化炉的中下部设置有水冷排 结构，作为气化炉的燃烧炉排，秸杆燃烧后的碳由水冷排排至下炉体内，水冷排能确保 其在气化室内秸杆燃烧的高温下不变形，单其不足之处在于秸杆在气化炉内燃烧时， 炉排上方的秸杆并不是一次性完全燃烧掉的，而是由下至上逐渐燃烧，在气化炉内直接 设置单一的水冷排容易将水冷排上方未完全燃烧的秸杆排出，造成秸杆资源严重浪费及 气化炉燃烧副产品纯度低、产率低；该气化炉出碳由出碳口和快开出碳口实现，在气化 炉不工作时，出碳口可正常出碳，但在气化炉工作时，如果打开出碳口排碳或打开快开 出碳口快速出碳，出碳口和快开出碳口向气化炉内漏气使气化炉内秸杆充分燃烧产生二 氧化碳，易导致气化燃气可燃性差，甚至不可燃。

  为了解决现存技术中生物质气化炉结构较为复杂，制作、使用成本高，气化炉进料 能力弱，生物质气化效率低，气化燃气纯度低、可燃性差，焦油净化效果差，副产品利 用率低等不足，本发明的目的是提供一种结构相对比较简单、紧凑，生物质进料能力强，气化效 率高，气化燃气纯度高、可燃性高，燃气净化效果好，对焦油、醋酸、碳等生物质气化 副产品利用率高的生物质气化设备。本发明采用的技术方案是一种生物质气化设备，最重要的包含气化炉、净化室、 分液池和储气池，其技术特点是所述气化炉最重要的包含料斗、带压料机构的压料仓、燃烧 室和出碳口，料斗设置于压料仓上方，压料仓下方设置燃烧室，燃烧室底部设有炉排和 出气口，出气口设置于炉排下方燃烧室侧壁上，燃烧室下方设有出碳口，出碳口出口上 设有出碳间门；所述净化室包括喷洗室、冷凝室和过滤室，所述喷洗室内设有多层迷宫 式水洗室，多层迷宫式水洗室分别连通喷洗室顶部的进气口和喷洗室底部侧壁冷凝口， 进气口与出气口连通，多层迷宫式水洗室的底部连通U型排水管，U型排水管连接至分 液池；所述冷凝室内竖直设置设有冷凝管道，冷凝管道连通喷洗室底部侧壁冷凝口和过 滤室顶部的过滤口，冷凝室底部设有冷却水进口，冷凝室顶部设有冷却水出口；所述过 滤室内设有位于过滤口下方的上、下过滤网，冷凝室经过滤口连通过滤室，上、下过滤 网间设有滤芯，过滤室的底部设有供气口，供气口连接至储气池。在气化设备工作时， 由料斗向气化炉内进料，生物质原料由压料机构经压料仓压入燃烧室气化，生物质原料 的大小、粗细对进料无影响，气化炉取材范围广，适应能力强；生物质原料气化后的副产 品碳由炉排进入出碳口由出碳闸门及时排出，生物质原料气化的燃气由出气口排至净化 室流经喷洗室，在喷洗室内经多层迷宫式水洗室喷淋水洗将燃气中大部分焦油和醋酸水 洗除去，含有焦油和醋酸的水洗液经U型排水管排至分液池分离焦油和醋酸，水洗后的 燃气流经冷凝室冷凝管道与冷凝室内冷却水换热冷凝，冷凝后的燃气流经过滤室依次经 上过滤网、滤芯和下过滤网过滤，进一步过滤和吸附燃气中的焦油，过滤后的燃气由供 气口向储气池供气储存。所述压料机构包括带有传动电机的左、右压料丝杠，两压料丝杠分别竖直设置 于压料仓内部的两边，左、右压料丝杠上均水平设有支撑平台，传动电机传动左、右压 料丝杠使支撑平台上下活动升降，左、右压料丝杠上的支撑平台上下活动升降方向相同或相反，支撑平台上水平均布有一只以上的压料爪，一只以上的压料爪由传动电机经传 动链条带动在支撑平台上呈同时伸出支撑平台或同时收进支撑平台。在料斗向气化炉内 进料时，传动电机带动左压料丝杠传动左压料丝杠的支撑平台上升，左压料丝杠的支撑 平台上升至设定高度，传动电机经传动链条带动左压料丝杠的支撑平台上的压料爪使压 料爪伸出并插入进入压料仓的生物质原料中，压料爪插入至设定深度，传动电机带动左 压料丝杠传动左压料丝杠的支撑平台下降，压料爪将生物质原料压入燃烧室中，压料爪 将生物质原料压至燃烧室设定位置，传动电机经传动链条带动左压料丝杠的支撑平台上 的压料爪收进支撑平台，传动电机带动左压料丝杠传动左压料丝杠的支撑平台上升完成 压料仓左边部分的压料，压料仓右边部分压料过程与左边部分相反，始终确保燃烧室内 持续压进生物质原料。所述炉排包括传动电机和上、下水冷排，上、下水冷排上下设置，上水冷排由 传动电机带动在下水冷排上沿垂直于下水冷排出碳间隙方向往复运动使上、下水冷排的 出碳间隙呈交错或重叠状态。炉排上燃烧室内生物质燃烧完全后，炉排将燃烧生成的碳 排至出碳口内，传动电机带动上水冷排沿垂直于下水冷排出碳间隙方向往复运动使上、 下水冷排的出碳间隙呈交错或重叠状态，当上、下水冷排的出碳间隙呈交错状态时，上 水冷排上的碳没办法进入出碳口，当上、下水冷排的出碳间隙呈重叠状态时，上水冷排上 的碳由上、下水冷排的出碳间隙进入出碳口。所述出碳闸门包括传动电机和上、下闸门，上闸门与出碳口出口连接，上、下 闸门间设有存碳空间，上、下闸门分别由传动电机带动启闭，上、下闸门不同时打开。 当出碳口内堆积的碳须清理时，电机控制上闸门打开，下闸门不打开，出碳口内的存碳 落入上、下闸门间的存碳空间，传动电机再控制上闸门关闭，上闸门完全关闭后传动电 机控制下闸门打开，存碳空间内的存碳由下闸门排出。所述冷却水出口连接至喷洗室的多层迷宫式水洗室；所述多层迷宫式水洗室包 括喷水板和一组以上的迷宫隔板，喷水板设置于冷却水出口下方，一组以上的迷宫隔板 设置于喷水板下方；所述喷水板上设有多个喷水孔，一组以上的迷宫隔板上设有多只过 水孔，多只喷水孔和过水孔相互交错设置。气化炉燃气由进气口进入多层迷宫式水洗 室，燃气依次流经喷水板和一组以上的迷宫隔板，冷却水出口向喷水板供水，喷洗水由 喷水板上的喷水孔向下喷洗燃气，由喷水板下落的喷洗水再由一组以上迷宫隔板上的多 只过水孔喷洗流经一组以上的迷宫隔板的燃气。所述滤芯采用生物质原料，将生物质原料作为过滤剂对燃气进行过滤，定期将 生物质原料过滤剂更换并将其投入气化炉中再利用。所述分液池包括醋酸池和沉淀池，醋酸池和沉淀池间竖直设有分液板，分液板 中上部设有分液孔。由U型排水管将含有醋酸和焦油的喷洗室喷洗水排至分液池的沉淀 池中，喷洗水中的焦油沉淀在沉淀池中，沉淀池中上部为喷洗水中的醋酸，醋酸经分液 板中上部的分液孔流入醋酸池，便于分类收集焦油和醋酸。所述储气池由隔板分成密闭储气室和敞口储水室，密闭室的一端接进气管，另 一端接出气管，所述密闭储气室底部开有低于密闭储气室底部的存水槽，调压管贯穿隔 板，调压管上口设于敞口储水室内，调压管下口设于存水槽内，调压管上设有调节密闭 储气室内储气压力的调压阀；存水槽内设有一调压泵，调压泵的进口低于调压管的下口，调压泵的出口连接至敞口储水室。生物质气化产生的燃气经罗氏风机压送至进气管 进入密闭储气室，气体进入密闭储气室将密闭储气室内液体经存水槽由调压管压入敞口 储水室内，当密闭储气室内压力逐渐增大至设定压力时，调压阀关闭，燃气储存于密闭 储气室内。采用以上技术方案，本发明的有益效果是1、压料仓两边设有带支撑平台的压料丝杠，支撑平台上设有多只压料爪，在 压料仓进料时，传动电机驱动两压料丝杠和各自支撑平台上的压料爪工作过程相反，将 压料仓内原料分为左、右两个过程压入燃烧室，保证燃烧室内持续进料，持续工作性能 好；多只压料爪水平伸进原料中，由压料丝杠带动压料爪将原料压入燃烧室，原料不受 生物质大小、粗细影响，适合各种生物质原料的进料，向燃烧室进料速率平稳，燃烧室 气化效果好，产气均勻，对外供气稳定；2、燃烧室底部设有上、下水冷排，传动电机带动上水冷排可在下水冷排上往 复运动使上、下水冷排的出碳间隙呈交错或重叠状态，当上、下水冷排的出碳间隙交错 时，燃烧室内原料堆积在上水冷排上燃烧时；当上水冷排的积碳在上、下水冷排出碳间 隙重叠时，上水冷排上完全燃烧的原料从重叠的上、下水冷排间隙排出，解决了传统气 化炉内原料未完全燃烧时即被排出、原料利用率低等问题，同时上、下水冷排中可通冷 却水即时冷却炉排，炉排高温环境下不变形，常规使用的寿命长；3、出碳口底部出碳闸门包括由传动电机带动启闭的上、下闸门，上、下闸门间 设有存碳空间，清理出碳口内积碳时，传动电机控制上、下闸门不同时打开，利用存碳 空间作为出碳中转空间，分两步清理积碳，上、下闸门由传动电机控制，无须人工清理 出碳，降低劳动强度，提升工作效率，且上、下闸门不同时打开，确保了气化炉底部始 终不向内漏气，避免气化炉内氧气含量过高使生物质与氧气充分燃烧生成不可燃的二氧 化碳，有利于提高气化燃气的可燃气体纯度；4、喷洗室内设有多层迷宫式水洗室，燃气经多层迷宫式水洗室的一组以上的迷 宫隔板阻挠，在多层迷宫式水洗室内走迷宫路线，由喷水板的喷水孔向下喷淋配合迷宫 隔板的过水孔向下喷淋，将在多层迷宫式水洗室内走迷宫路线的燃气接触水洗时间长， 水洗充分，能有效去除燃气中焦油和醋酸；5、由冷凝室的冷却水出口对多层迷宫式水洗室供水喷淋，合理规划利用水资源，减 少资源浪费；过滤室滤芯采用生物质原料，无须使用过滤剂，生物质原料吸附燃气中少 量的焦油后可重新投入气化炉燃烧，降低使用成本；分液池的沉淀池可对喷洗水进行沉 淀，将喷洗水中的焦油和醋酸分离，便于对焦油和醋酸的收集、利用，当醋酸池内醋酸 浓度低于可利用浓度时，将醋酸池内含醋酸的喷洗水作为冷却水供给冷凝室，经喷洗室 重复喷洗燃气再次由分液池回到醋酸池，直至醋酸池内醋酸浓度达到可利用浓度时，将 醋酸池内达到可利用浓度醋酸喷洗水取出，对冷凝室供给新水，进一步节约水资源，减 少副产品加工成本；6、储气池由隔板分成密闭储气室和敞口储水室，密闭储气室和敞口储水室分别 储存燃气和调压水，储气池结构相对比较简单，制造成本低，免维护，安全性能高，无须重复加 水，人工劳动强度低，由调压阀自动无级调节密闭储气室的燃气和敞口储水室内调压水 的压力差，确保密闭储气室压力恒定，储气安全，不易泄露，有利于储气池输出燃气稳定。本发明生物质气化设备结构相对比较简单、紧凑，制造、使用成本低，采用喷淋、水 洗、冷凝、过滤一体式设备对气化炉气化燃气进行净化处理，配合气化炉内压料机构稳 定、持续地压料、上、下水冷排和上下出碳间门及时排碳、喷洗室多层迷宫式水洗有效 去处燃气中焦油、生物质滤芯过滤燃气，最终由分液池收集副产品、储气池储存燃气， 可持续、稳定供气，供气纯度高，且可将各种生物质资源有效利用，生物质气化燃气和 副产品得率高，资源利用率高，适合生物质资源充足的区域范围内集中供气使用。

  图1为本发明结构示意图；图2为本发明压料机构俯视示意图；图3为本发明炉排结构示意图；图4为本发明出碳闸门结构示意图；图5为本发明分液池结构示意图；图6为本发明储气池结构示意图。图中气化炉1，料斗11，压料仓12，燃烧室13，出碳口 14，出碳闸门15，上 闸门151，下闸门152，存碳空间153，出气管道16，出气口 161，压料机构17，左压料 丝杠171，右压料丝杠172，支撑平台173、174，压料爪174、175，温度传感器18，炉 排19，上水冷排191，下水冷排192，出碳间隙193、194，喷洗室2，进气口 21，喷水板 22，喷水孔221，迷宫隔板23，过水孔231，冷凝口 24，U型排水管25，冷凝室3，冷却 水进口 31，冷却水出口 32，冷却管道33，过滤口 34，过滤室4，上过滤网41，下过滤网 42，滤芯43，供气口 44，分液池5，沉淀池51，醋酸池52，分液板53，分液孔54，储气 池6，密闭储气室61，敞口储水室62，隔板63，存水槽64，调压管65，调压阀66，进气 管67，出气管68，调压泵69，冷却水供水管7，传动电机8、81、82、83。

  具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1所示，生物质气化设备最重要的包含气化炉1、净化室、分液池5和储气池6。 气化炉1最重要的包含料斗11、带压料机构的压料仓12、燃烧室13和出碳口 14，料斗1设置 于压料仓12上方，压料仓12下方设置燃烧室13，燃烧室13底部设有炉排19和出气管道 16，炉排19上部的燃烧室13侧壁上设有温度传感器18，出气管道16设置于炉排19下方 燃烧室13侧壁上，出气管道16下部连通燃烧室13下方的出气口 161，燃烧室13下方设 有出碳口 14，出碳口 14出口上设有出碳闸门15 ；净化室包括喷洗室2、冷凝室3和过滤 室4，气化炉1出气口 161与喷洗室2进气口 21经出气管道16连通，喷洗室2内设有多 层迷宫式水洗室，多层迷宫式水洗室包括喷水板22和一组以上的迷宫隔板23，喷水板22 设置于喷洗室2顶部进气口 21和冷却水出口