生物质燃料气化灰渣水冷刮板除渣装置制造方法
【专利摘要】一种生物质燃料气化灰渣水冷刮板除渣装置，它包括灰渣收集箱，所述灰渣收集箱由上盖板、下盖板和侧面水冷壁密封围合而成，所述灰渣收集箱的上部和下部分别设置有冷却水进口管座和冷却水排出管座；所述上盖板上设置有与生物质气化炉排渣口相连的液态灰渣入口，所述上盖板上还设置有伸入至灰渣收集箱内的搅拌机；所述下盖板上设置有固态灰渣出口，所述固态灰渣出口处设置有伸出至灰渣收集箱外的刮板除渣机；所述侧面水冷壁由若干并列布置的冷却介质输送管和焊接在相邻冷却介质输送管之间的扁钢组合而成。本设计既能冷却灰渣，又能防止烟气中的灰尘及有毒物质直接进入大气环境；可充分冷却渣料，运行成本低，能源利用率高，符合国家节能减排的要求。
【专利说明】生物质燃料气化灰渣水冷刮板除渣装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及生物质燃料气化设备领域，具体地指一种生物质燃料气化灰渣水冷刮板除渣装置。
【背景技术】
[0002]随着社会对能源需求的日益增长，作为主要能源的石化燃料在迅速减少。因此，寻找一种可再生的替代能源已成为社会普遍关注的焦点，各种可再生能源中的生物质燃料发电，由于其对环境污染较少，得到了广泛的应用。可利用的生物质燃料主要有各种农业废弃物如稻壳、棉杆、稻杆、油菜杆和玉米杆等,也有林业废弃物如枝丫柴、木材边角料、树根等。这些生物质燃料的共同点是:一、其可燃基挥发份很高，大多在80%以上；二、其燃烧所产生的灰渣比重小、熔点低、在高温下具有一定的粘结性，特别是采用农业废弃物作为燃料时，在生物质燃烧系统中易产生结渣和堵灰的现象。
[0003]生物质气化技术是针对上述生物质燃烧系统的缺陷而设计的新型生物质燃烧技术。该技术的核心是将固体燃料转化成为气体燃料的热化学过程，在这个过程中，气化装置里的游离氧或结合氧与燃料中的碳进行热化学反应，合成可燃气体。生物质燃料气化产生的合成气经净化、降温、压缩等工艺处理后可作集中或商业气运输和使用，具体地可供燃气轮机发电、供气直燃、合成生物柴油等。由于生物质燃料在气化炉内气化后产生的合成气温度非常高，特别是当采用高温气化的方式，此时合成气的温度高达1000-1200°C，而生物质燃料中金属、硅等成分在高温下与游离氧产生化学反应，生成金属氧化物和硅酸盐。在气化炉内高温环境下，灰渣融化变成液态，遇水冷却或在空气中冷却后，形成玻璃状固体，不溶于水，硬度高，难以破碎。
[0004]目前，常规生物质气化系统中，一般采用刮板出渣、螺旋出渣或者空气冷却的方式。采用常规的空冷方式，只能起到排渣作用，并不能对灰渣做后续处理，且由于灰渣排出气化炉时，带出大量热量和烟气，空冷后变成玻璃状晶体，难以破碎，对环境和生态带来极大破坏；若采用刮板出渣或螺旋出渣方式，则需要大量冷却水对高温灰渣进行冷却，且灰渣携带的热量无法进行回收，也是对水资源和能源的极大浪费。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的就是要克服现有生物质气化系统排渣方式存在的缺陷，提供一种能够解决生物质气化灰渣对生态环境破坏问题、优化资源与能源利用率、并提高气化效率的的生物质燃料气化灰渣水冷刮板除渣装置。
[0006]为实现上述目的，本实用新型所设计的生物质燃料气化灰渣水冷刮板除渣装置，它包括灰渣收集箱，其特殊之处在于:所述灰渣收集箱由上盖板、下盖板和侧面水冷壁密封围合而成，所述灰渣收集箱的上部和下部分别设置有冷却水进口管座和冷却水排出管座；所述上盖板上设置有与生物质气化炉排渣口相连的液态灰渣入口，所述上盖板上还设置有伸入至灰渣收集箱内的搅拌机；所述下盖板上设置有固态灰渣出口，所述固态灰渣出口处设置有伸出至灰渣收集箱外的刮板除渣机；所述侧面水冷壁由若干并列布置的冷却介质输送管和焊接在相邻冷却介质输送管之间的扁钢组合而成。
[0007]优选地，它还包括设置在灰渣收集箱两边的进口侧集箱和出口侧集箱，所述并列布置的冷却介质输送管的一端通过对应的连接管与进口侧集箱的输出端相连，所述并列布置的冷却介质输送管的另一端通过对应的连接管与出口侧集箱的输入端相连。
[0008]进一步地，所述进口侧集箱的输入端通过冷却介质入口接头与生物质气化炉的冷却介质循环管路低温段相连；所述出口侧集箱的输出端通过冷却介质出口接头与生物质气化炉的冷却介质循环管路高温段相连。这样，提高了能源利用率，节约运行成本，优化整个工艺流程的热效率。
[0009]优选地，所述冷却水进口管座和冷却水排出管座设置在灰渣收集箱的任意一个侧面水冷壁开孔上。这样，可以通过冷却水进口管座和冷却水排出管座的设置位置调整灰渣收集箱内的温度分布状况以满足实际需要。
[0010]优选地，所述灰渣收集箱的内腔底部呈漏斗形结构。这样，可以便于固态灰渣集中到灰渣收集箱底部。
[0011]本实用新型的作用原理如下:生物质气化炉中的渣料以高温液态的形式从液态灰渣出口排出，由灰渣收集箱的液态渣料入口流入；本设计中以两种冷却方式同时对灰渣收集箱中的液态渣料进行冷却:一种是采用冷却水与液态渣料混合的方式降低温度；一种是利用流过灰渣收集箱侧面水冷壁的冷却介质带走箱内液态渣料热量的方式进行换热。为了防止进入灰渣收集箱的液态渣料遇到冷却水急冷变成玻璃状固体不易处理，在灰渣收集箱顶部设置了伸入箱内的搅拌机，在液态渣料进入箱体与冷却水混合的同时不断搅拌箱内渣水混合物；一方面防止结成大块固态渣，另一方面使液态渣料与冷却水充分混合完全换热。而箱内冷却水以及侧面水冷壁内冷却介质携带热量被送至生物质气化炉的冷却介质循环管路中，作为热源利用，再将恢复低温的冷却水和冷却介质输送回灰渣收集箱重复使用，如此循环运行。经过冷却降温、搅拌破碎处理后的渣料由固态灰渣出口排出，经由刮板除渣机输送至料斗集中。
[0012]本实用新型生物质燃料气化灰渣水冷刮板除渣装置具有结构简单，外部环境要求低，可快速投入运行的特点；采用本装置处理气化炉的高温液态渣料，既能起到冷却灰渣的作用，又能防止烟气中的灰尘及有毒物质直接进入大气环境；采用渣水直接混合降温和水冷壁换热降温两种方式同时降温并增加搅拌机辅助换热，可以充分冷却渣料，亦可避免为耐受高温在箱体内浇筑厚重的耐火材料，大大降低了运行难度以及设备成本；运行时冷却壁中的冷却介质和箱内的冷却水可以充分吸收热量，作为热源输送到后续工艺中，提高了整个工艺流程的热效率，节约运行成本，提高能源利用率，符合国家节能减排、绿色环保的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为一种生物质燃料气化灰渣水冷刮板除渣装置的结构示意图。
[0014]图2为图1的俯视结构示意图。
[0015]图3为图1中灰渣收集箱的B-B剖面结构示意图。
[0016]图4为图3中的A部放大图。[0017]图中:灰渣收集箱I(其中:上盖板1.1、下盖板1.2、侧面水冷壁1.3、冷却介质输送管1.31、扁钢1.32、液态灰渣入口 1.4、固态灰渣出口 1.5、冷却水进口管座1.6、冷却水排出管座1.7);生物质气化炉2 ;搅拌机3 ;刮板除渣机4 ;进口侧集箱5 (其中:冷却介质入口接头5.1);出口侧集箱6 (其中:冷却介质出口接头6.1)
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0019]图1?4中所示的生物质燃料气化灰渣水冷刮板除渣装置，它包括灰渣收集箱1，灰渣收集箱I由上盖板1.1、下盖板1.2和侧面水冷壁1.3密封围合而成，灰渣收集箱I的内腔底部呈漏斗形结构，便于灰渣集中到灰渣收集箱I底部。侧面水冷壁1.3的上部和下部分别设置有冷却水进口管座1.6和冷却水排出管座1.7 ;上盖板1.1上设置有与生物质气化炉2排渣口相连的液态灰渣入口 1.4，上盖板1.1上还设置有伸入至灰渣收集箱I内的搅拌机3 ;搅拌机3采用耐高温、耐磨的不锈钢材料，不宜变形，从而提高了设备的使用寿命，并保证了破碎渣块的效率。下盖板1.2上设置有固态灰渣出口 1.5，固态灰渣出口 1.5处设置有伸出至灰渣收集箱I外的刮板除渣机4，刮板除渣机4与下盖板1.2密封焊接；侧面水冷壁1.3由若干并列布置的冷却介质输送管1.31和焊接在相邻冷却介质输送管1.31之间的扁钢1.32组合而成。
[0020]灰渣收集箱I两侧设置有进口侧集箱5和出口侧集箱6，纵向并列布置的冷却介质输送管1.31的一端通过对应的连接管与进口侧集箱5的输出端相连，并列布置的冷却介质输送管1.31的另一端通过对应的连接管与出口侧集箱6的输入端相连。进口侧集箱5的输入端通过冷却介质入口接头5.1与生物质气化炉2的冷却介质循环管路低温段相连；出口侧集箱6的输出端通过冷却介质出口接头6.1与生物质气化炉2的冷却介质循环管路高温段相连。
[0021]冷却水排出管座1.7处还设置有排净水处理装置，用于过滤处理排出的冷却水中夹杂的微小渣块，避免影响后续工艺。冷却水排出管座1.7和冷却水进口管座1.6也分别与冷却介质循环管路的高温段、低温段连接，充分利用由冷却水排出管座1.7排出的冷却水所携带的热量。
[0022]本实用新型的工作过程大致如下:
[0023]生物质燃料在生物质气化炉2内高温环境下，燃料中的碳与气化炉里的游离氧或结合氧进行热化学反应，合成可燃气体；生物质燃料中金属、硅等成分在高温下与游离氧产生化学反应，生成金属氧化物和硅酸盐与气化灰渣混合；在高温环境下灰渣融化变成液态，从液态灰渣出口排出，由灰渣收集箱I的液态灰渣入口 1.4流入；
[0024]冷却水由冷却水进口管座1.6流入灰渣收集箱I与液态灰渣混合使其冷却，同时被搅拌机3搅碎，充分冷却并使液态灰渣不能凝固成大块的固态渣；与此同时冷却介质由进口侧集箱5经由连接管均匀的流入冷却介质输送管1.31在侧面水冷壁1.3中流动，与箱内的渣水混合物换热，辅助降低其温度；
[0025]与灰渣混合后的冷却水在充分换热后，由灰渣收集箱I下部的冷却水排出管座1.7排出箱体，经排净水处理系统滤除其中的碎渣等处理冷却后，再次输送至冷却水进口管座1.6进入灰渣收集箱I与液态灰渣混合；而在侧面水冷壁1.3中流动的冷却介质，也在不断的将箱内热量带走，输送至冷却介质循环管路充分利用所携带的热量，冷却后再回到侧面水冷壁1.3，如此循环，冷却水与冷却介质在上述流动过程中，不断吸收灰渣的热量，液体温度不断上升，灰渣的温度不断降低，从而实现两者的热交换，从而达到冷却灰渣目的。经过冷却粉碎的固态渣由渣料出口离开灰渣收集箱经刮板除渣机4排出输送至料斗集中。
[0026]采用本装置处理气化炉的高温液态渣料，既能起到冷却灰渣的作用，又能防止烟气中的灰尘及有毒物质直接进入大气环境；采用渣水直接混合降温和侧面水冷壁1.3换热降温两种方式同时降温并增加搅拌机3辅助换热，可以充分冷却渣料，亦可避免为耐受高温在箱体内浇筑厚重的耐火材料，大大降低了运行难度以及设备成本；运行时侧面水冷壁
1.3的冷却介质和箱内的冷却水可以充分吸收热量，作为热源输送到后续工艺中，提高了整个工艺流程的热效率，节约运行成本，提高能源利用率，符合国家节能减排、绿色环保的要求。
【权利要求】
1.一种生物质燃料气化灰渣水冷刮板除渣装置，它包括灰渣收集箱(I)，其特征在于:所述灰渣收集箱(I)由上盖板(1.1)、下盖板(1.2)和侧面水冷壁(1.3)密封围合而成，所述灰渣收集箱(I)的上部和下部分别设置有冷却水进口管座(1.6)和冷却水排出管座(1.7)；所述上盖板(1.1)上设置有与生物质气化炉(2)排渣口相连的液态灰渣入口( 1.4)，所述上盖板(1.1)上还设置有伸入至灰渣收集箱(I)内的搅拌机(3);所述下盖板(1.2)上设置有固态灰渣出口(1.5)，所述固态灰渣出口(1.5)处设置有伸出至灰渣收集箱(I)外的刮板除渣机(4);所述侧面水冷壁(1.3)由若干并列布置的冷却介质输送管(1.31)和焊接在相邻冷却介质输送管(1.31)之间的扁钢(1.32)组合而成。
2.根据权利要求1所述的生物质燃料气化灰渣水冷刮板除渣装置，其特征在于:它还包括设置在灰渣收集箱(I)两边的进口侧集箱(5)和出口侧集箱(6)，所述并列布置的冷却介质输送管(1.31)的一端通过对应的连接管与进口侧集箱(5)的输出端相连，所述并列布置的冷却介质输送管(1.31)的另一端通过对应的连接管与出口侧集箱(6)的输入端相连。
3.根据权利要求2所述的生物质燃料气化灰渣水冷刮板除渣装置，其特征在于:所述进口侧集箱(5)的输入端通过冷却介质入口接头(5.1)与生物质气化炉(2)的冷却介质循环管路低温段相连；所述出口侧集箱(6)的输出端通过冷却介质出口接头(6.1)与生物质气化炉(2)的冷却介质循环管路高温段相连。
4.根据权利要求1或2或3所述的生物质燃料气化灰渣水冷刮板除渣装置，其特征在于:所述冷却水进口管座(1.6)和冷却水排出管座(1.7)设置在灰渣收集箱(I)的任意一个侧面水冷壁(1.3)开孔上。
5.根据权利要求1或2或3所述的生物质燃料气化灰渣水冷刮板除渣装置，其特征在于:所述灰渣收集箱(I)的内腔底部呈漏斗形结构。
6.根据权利要求4所述的生物质燃料气化灰渣水冷刮板除渣装置，其特征在于:所述灰渣收集箱(I)的内腔底部呈漏斗形结构。
【文档编号】C10J3/34GK203820728SQ201420078245
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年2月24日 优先权日:2014年2月24日
【发明者】张岩丰, 周峰, 张忠华, 周锦峰 申请人:武汉凯迪工程技术研究总院有限公司