隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电系统的制作方法

专利名称：隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电系统的制作方法
技术领域：
本发明系利用电脑控制，自动化的使秸杆等生物质炭化、干馏，生产木 炭的同时，连续不断的生产燃气、蒸汽，供给发电系统发电的隧道卧式的、炭化和焖炭熔为 一体的、联合循环利用的设备结构体系。
背景技术：
公知的
一、国外的秸杆产气供发电的通用设备是 一种方式直接将秸杆输送到立式焚烧产 气炉内焚烧，所产生的燃气，在蒸汽锅炉内燃烧来加热冷水，进而生成高温蒸汽，经加压送 入蒸汽轮机内，推动发电机发电。另一种方式将秸杆直接输送到立式焚烧产气炉内焚烧， 所产生的燃气，加压进入燃气轮机内燃烧，带动发电机发电。本种方式较少。秸杆直接焚烧 并产生燃气、蒸汽，供给燃机和蒸机联合循环发电的设备方式更少。
二、国内的秸杆产气供发电通用的设备是 一种方式采用流化床式结构，将稻壳等废 料送入设备内，经焚烧所产生的燃气供给蒸汽锅炉，加热冷水，生成高温蒸汽，加压后送入 蒸机内，推动发电机发电。另一种方式将秸杆直接输送到流化床产气炉内焚烧，所产燃气， 加压进入内燃机内燃烧，带动发电机发电，这种方式则较少。而采用流化床产气炉生产燃气、 蒸汽，同时供给秸杆燃气内燃机(或燃气轮机)和蒸机联合循环发电的尚未实施。
国外的秸杆发电，存在如下不足-
1、 设备腐蚀、水污染立式秸杆焚烧产气炉，焚烧中，由于其炉内温度不太高，将有 7g/m3 15g/迈3的木醋酸、木焦油产生。其在相应的温度下，致使发电设备内部腐蚀严重。 为解决木醋酸的腐蚀问题，就增加用水分离燃气中的木醋酸、木焦油的设备。这样，即浪 费大量的水、木醋酸、木焦油资源，又可能污染水资源和周围环境。
2、 灰份、残渣秸杆产气供发电的通用设备，在焚烧过程中，将产生4%~5%的灰、残渣。 在烟塔的排气作用下，部份灰份、废气被排入到大气中，造成对大气的二次污染。落入炉内 底部的灰分、残渣，当温度超过850'C时，便会发生熔融结渣现象，堵住炉内排渣口或粘结 在转动的链条上，造成秸杆的输送系统损坏。
3、 产品单一秸杆产气供发电的通用设备，只能生产一种燃气，进而再用燃气通过锅 炉系统将水转化成为蒸气，实施单一的蒸汽发电功能。加之未实施联合循环利用燃气、蒸汽 的热量，致使秸杆资源的利用率较低，效益一般，投资过大，回收期较长。椐青岛日报 http:〃ww. newenergy.com.cn 2008-1-18 9:22:00 初磊报导了山东高唐生物质能等 七个采用国外设备的发电厂"绿色模式绿灯少山东生物发电步履维艰成本高收入低"
为题的情况综述，就是明证。
4、 原料仅用棉柴、树枝等灰色原料。且收集、运输困难，原料成本渐渐升。
5、 设备造价丹麦等西欧国家的进口秸杆发电设备，其单位造价一般为1.3万元/KW/
h左右。对中国的一般投资企业来说，购置比较困难。
国内的发电设备除具有国外的发电设备第l、 2、 3、 4条不足之外，尚有
1、 发电规模从气化发电的成本分析可知，影响成本最大的因素是发电规模。目前， 国内还没有制造出大型的秸杆产气设备(>6000K W/h)，最大的单机供气功率在2000 3000 KW/ h之间，而且是在试生产中。这样，小规模的发电企业，就很难解决发电成本问题。 同样的，这种设备，从根本上，也解决不了中国每年产生近10亿吨的、以秸杆为主的、废旧 生物质转化为生物新能源的问题。
2、 投入产出比问题高发电总效率是减少原料开支的有效办法。降低发电成本的主要 方向是提高发电规模和发电效率。国产小规模发电设备，投入相当大的资金、人力、物力， 而发电量却不大、发电效率较低，消耗的稻壳(用秸杆生产燃气的设备更少)量不多(按2000kwh/台计算，年耗稻壳不足2万吨)。同样的，由于产品只有燃气，进而再转化成蒸汽发 电，除了浪费大量的资源外，普遍存在着原料利用率低，效益偏低，甚至亏本经营，即使不 亏本，投入回收期较长。江苏兴化中科生物质能发电公司，并联的、国产的、5MW供气的发 电系统，因规模小，产品单一，原料上涨，税收无优惠，政策未兑现等因素，造成近日停产 和检修。就是例证。{根椐中国企业新闻网2007-8-27 9:11:26池墨的报导(责任编 辑陈志红)标题痛定思痛反思首家纯生物发电厂，其主要内容是说"江苏省兴化中 科生物质能发电有限公司正式运营不到一年，因为巨额亏损，被迫于近日停产和检修。"}
3、污染问题国内的秸杆直燃硫化床设备，比国外的供气设备有更多的灰份、残渣(稻 壳的灰份残渣高达15%以上)产生。所排出的黑烟、废气，对大气、环境的污染问题没有解 决。成为推广秸杆气化发电技术的主要障碍，解决灰及废水问题是发展生物质气化发电技术 的一个关键。{根椐中国企业新闻网2007-8-27 9:11:26池墨的报导(责任编辑陈 志红)标题痛定思痛反思首家纯生物发电厂，为题的报导的另一个主要内容是"一 是一家一户耕作的模式使得秸秆收集相当困难，而且仓储也不容易；二是秸秆灰还没有得到 充分完全利用，可能给环境带来二次污染。"}
国内、外秸杆发电现状详见后辅助说明生物质气化发电技术的发展和商业化摘要。
张希良陈荣何建坤 清华大学现代管理研究中心\清华大学能源环境经济研究院 来源中美清洁能源技术论坛时间2003年11月25日

发明内容
鉴于上述不足，开发大功率的气化发电系统，是现在中国秸杆发电的科技界，研究的主 要目标之一。为此，我们研发出"隧道超导高温多效秸杆供气发电系统"。 研发的方向、原理
一、 解决产气量低，规模小，消耗秸杆量少问题可改变立式或硫化床式的封闭产气系 统结构，设计成为开放式的、规模宏大的、隧道式的、连续化的、炭化、焖炭为一体化的秸 杆产气(汽)设备系统。
二、 解决产品单一问题在特定条件下，可设计成在秸杆炭化、产气、焖炭设备系统 内，同时生产木炭、燃气、蒸气三种产品的设备结构体系。
三、 解决木醋酸、木焦油对设备腐蚀和再转化其资源为可燃气体的问题可在本系统内， 设计制造出相应的设备体系，按照生物质的物理、化学特性，实施缺氧条件下的、高温催化 裂解技术和工艺，将生物质干馏炭化中所产生的木醋酸、木焦油等物质，直接转化为高温可 燃气体，降温后，送入燃气轮机内来发电。
四、 解决木炭生产中的降温和生产出高温蒸汽的问题在炭化、焖炭系统内，设计一套 对高温木炭喷水降温的系统。所产生的高温蒸汽，可以再和；炭化系统产生的高温燃气用冷 水降温，进行热交换所产生的蒸汽；燃机余热用水降温所产生的蒸汽；蒸汽轮机所排出后的、 又经化学处理的蒸汽， 一起被引入到高温超导加热设备中，实施再加热。所产蒸汽，用高压 泵将其加压，喷入蒸汽轮机内，带动发电机发电。
五、 解决燃机所排废气再利用的问题在燃机排气的后面，设置两套对废气的分离系统。 所分离出的C02气体，循环喷入炭化系统相应部位实施对C02气体回收再利用；所分离 出的氮气，循环喷入喷氮隔氧系统，保证高温木炭的生产。
技术实施方案
按上述解决问题的方向、实施的原理，经我们多年的研究在理念上予以突破，改变传 统炭化炉的两密封门结构，为两端无门的敞开结构。用现代科学技术，设计出秸杆的炭化、 焖炭为一体的供气(汽)系统。其基本结构为
1、 统一体结构炭化和焖化系统设计成统一体的隧道式结构，从结构上，大大加长了 设备的整体长度(150m)，为规模化的秸杆炭化、焖炭供气(汽)系统创造了条件。
2、 炭化焖化系统结构用高强度钢筋为骨架、再用高温耐火浇铸料浆浇铸成众多块组 合片，经螺栓联接，围制成圆型壳体(含底座)为统一体的炭化、焖炭系统。
3、 加热系统在隧道式、卧式轨道结构内，采用传热效果最好的超导材料制成超导高 温加热系统，实施对秸杆棒(球)的高温加热、炭化。
4、 喷氮隔氧系统在隧道炭化区的前部(270O 《430°C),设置喷氮隔氧系统，使
该区的秸杆棒(球)，处在缺氧环境下，以此工艺生产出高温木炭。
5、 高压喷气、汽、粉系统在高温炭化(》80CTC)区域，设置高压喷木焦油、木醋 酸、活化剂、水蒸汽、C0 2、催化剂等原料的系统。将原料实施高温下的活化、催化、 裂解工艺，以此生产出质优高产燃气、蒸汽。
6、 高压喷水降温系统在焖炭系统内，设置高压冷水喷淋降温系统，向运动在轨道上 的、炭化了的秸杆棒(球)上，高压喷水雾，使水与高温木炭在热交换中，生产出大量的高 温蒸汽，供蒸汽轮机发电。
生产工艺
一、 将秸杆制成半成品从农户(公司加农户)那里，收购由秸杆成型机所制成的秸 杆半成品棒或球，装到铸钢所制成的炭化车辆内。
二、 牵引电机输送秸杆半成品在隧道卧式轨道的出口处，安装一台动力为25kw，并由 变频调速器控制的、装有减速装置的牵引电动机，徐徐拉动运动于轻轨上的、装有秸杆半 成品的，源源不断地驶入炭化系统内的炭车。此时，由电脑所控制的电能超导加热系统开始 供电，逐步加热所进来的秸杆半成品。
整个产气、汽系统共分为A、 B、 C、 D、 E五区
1、 炭化车在A区运动当炭化车运行在A区(常温 27(TC)范围内时，电脑所控制的 供电超导加热系统开始供热。炉内温度升到200 27(TC时，开始启动引风机，将炉内含有木 焦油、木醋酸的混合汽，抽到喷木焦油、木醋酸、催化剂、CO 2、蒸汽的系统内，喷雾 泵将上述物质一起雾化成混合汽，喷到C区内。
2、 炭车在B区运动炭车运行在270 430。C的范围时，进入B区。此时的电脑控制系 统，仍然加大供热的电量，使炉内的温度升温到43(TC。此时，秸杆纤维自身开始炭化、释 放热量、并生成大量的甲烷、CO为主的燃气混合气。同时也起动喷氮隔氧系统，将炭化系 统入口方向进来的、含有氧气的空气，阻挡在270 32(TC范围之内。
3、 炭车在C区运动当炭车运行在430 97(TC的范围时，进入C区。电脑控制系统继 续提高加热供电量。木炭中所含的挥发份，进一步被减少，相应的提高了木炭的含炭量。此 处所喷入的木焦油、木醋酸、活化剂、蒸汽、C O 2进行分解、化合、裂解，生成高温燃气。 设置于本区内的燃气排出系统开始排燃气。
4、 炭车在D区运动当炭车进入到温度为970 930'C时，进入了D区，即缓冲区。此区 不设置供电、喷入和排出系统。仅使木炭内部不规则的分子结构，在此高温下，逐渐地全部 转化到平面结构。即达到导电的、活性炭的结构。
5、 炭车在E区运动当炭车进入到温度为930 150TC范围时，即炭车进入了E区，即 炯炭系统。在此区域，由电脑所控制的水喷淋系统开始启动，在水与木炭的热交换中，逐步 降低炭车上的木炭温度到150度以下，其所产生的高温蒸汽，经多管联接后，由引风机排入 到超导加热罐内。当蒸汽达到一定温度时，增压泵将蒸汽增压后送入蒸汽轮机内，实施蒸汽
6发电。此时，炭车开始被拖出焖炭的系统，完成了第一个炭车上的秸杆转化成为木炭、燃气、 蒸汽的工序。
三、 燃气的生成、收集、发电从炭化系统所排出的高温燃气，经多管联接后，由罗茨 风机将燃气排入到水超导降温热交换器内，多级的、逐步的、将燃气的温度降到燃机能适应 的温度。当燃气继续前行到罗茨风机前面的气体净化过滤器内时,将燃气中的杂质予以分离。 该气又在罗茨风机的吸力作用下，被压入储气柜内。柜内燃气，在透平压縮机加压作用下， 进入燃气轮机，带动发电机发电。
四、 燃机废气回收利用燃机燃烧后所排出的废气，进入到水超导降温热交换器内，多 级的、逐步的、将废气的温度，降到变压吸附气体分离机能适应的温度。通过引风机，将废 气送到变压吸附二氧化碳分离机内，实现对废气的第一次分离。所产出的C02气体和木焦 油、木醋酸、活化剂、蒸汽一起，被送入到炭化C区内的喷入系统，循环利用C02气体。 一次分离后的废气，再次进入变压吸附氮气分离机内，分离出的氮气，通过引风机，送入炭 化系统的B区，供给喷氮隔氧系统之用。当变压吸附气体分离机所产生的C02、 N气，大 于炭化设备内所需要的数量时，可将二者分别送入制取液氮(氮气)、干冰(C02)的设备中。
五、 蒸汽生产、回收利用炭化系统内所产生的高温燃气，在罗次风机的作用下，先引 入到水与燃气进行热交换的超导降温热交换器中，水变成高温蒸汽,蒸汽通过引风机的作用， 再和炯系统内所排出的蒸汽一起，过滤后，进入到蒸汽超导加热罐内，蒸汽温度达到一定值 时，由增压泵将蒸汽增压后供给蒸汽轮机。
六、 蒸汽喷入炭化系统再利用本炯炭系统内所产生的高温蒸汽，其中的一部份，将和 活化剂、木焦油、木醋酸、C0 2等原料一起被喷入到本炭化系统的C区内，进一步被活化、 分解、化合、裂解，以此实现燃气的高产量、高热值。
七、 蒸机废汽回收利用蒸机所排出的废蒸汽，收集后，引风机将其送入过滤器内，滤 除杂质后，再经酸碱平衡处理，被引入到高温超导加热罐中。经高温超导加热后的蒸汽，再 次被送入蒸汽轮机内，进行新一轮的蒸汽循环发电。
周而复始的将秸杆半成品送进、排出炭化、焖炭系统，被加热炭化的秸杆，变成了木炭；所 产生的高温燃气，经降温、过滤、增压、进入燃气轮机内燃烧，带动发电机发电；高温木炭 与水热交换所产生的蒸汽，经超导加热系统处理，进入蒸汽轮机内，推动蒸汽轮机转动，带 动发电机发电。如此这般，各炭车按此模式，长期的、连续不断的循环运行，即可实现秸杆 的气、汽联合循环发电和木炭的生产。
附图的说明先对隧道式、轨道卧式的超导高温多效秸杆供气发电系统整体加以说明 本系统基本概况长度150M，高度(含底座)2.98M、壳体内径C2.18M,壳体外径C 2.78M，壳体容积为560M3，壳体由底座和隧道炭化炳炭系统两部份组成。每个壳体圆由4 个等分的组合片围制而成。每个壳体圆的纵向长度为1M。每5个(即5M长)壳体圆设为一 个节，本系统计30节。
按照秸杆的炭化规律、设备制造的原理、工艺要求，将整个系统分为五个区域 A区温度从常温 270'C，距离35M,计7节，秸杆升温区，见图l; B区温度从270 430'C，距离为15M，计3节，秸杆炭化区，见图2; C区温度从430 970'C，距离为60M:计12节，高温燃气制气区，见图3; D区温度从970 93(TC，距离为10M。计2节，木炭结构转化区，图略； E区温度从930 150。C，距离为30M。计6节，木炭降温制汽区，见图4; 本系统和整个发电系统，联合采用微处理器为基础的分散控制系统，以CRT及键盘为监 视和控制中心，配以必要的常规仪表和控制设备，实现分散、单元机组的炉、机、电集中控 制。分散控制系统(DCS)含数据釆集和处理系统(DAS)、模拟量控制系统(MCS)、炉膛安全监视系统(FSSS)、系统燃气机、汽机本体监控系统(TSI)、机组旁路控制系统(TBC)。 电力系统将采用可编程控制器(PLC)进行程序控制；
传感器主要是对热电偶、压力仪器的监控；
变频器主要是对各个电动机的变频监控。
对炭化焖炭系统之外的相关设备从略。
对图l的说明本图所显示的是隧道式、轨道卧式的超导高温多效秸杆供气发电 系统A区的炭化系统内部、外部结构。
(1) 底座，位置、结构见实施方式的说明，下同。
(2) 隧道壳体
(3) 安装在底部组合片内壁上的翅片超导管
(4) 设置在底部组合片内的、起吊组合片的、带内螺纹的内侧起重口
(5) 设置在底部组合片内的、设置电缆线的、耐高温绝缘的石英管
(6) 设置在底部组合片内的、起吊组合片的、带内螺纹的外侧起重口
(7) 设置在底部组合片内壁内的ll号铸钢轻轨
(8) 安装在两厢组合片内壁上的的翅片超导管
(9) 设置在两厢组合片内的内侧、外侧起重口
(10) 设置在两厢组合片内的、安装电缆线的、耐高温绝缘的石英管
(11) 安装于顶部组合片内壁上的超导翅片管
(12) 设置在顶部组合片内的、设置电缆线的、耐高温绝缘的石英管
(13) 设置在顶部组合片内的排木焦油、木醋酸的水汽口。
(14) 设置在顶部组合片中心前、后的的温度、压力传感器探杆
(15) 设置在顶部组合片内的、起吊上部组合片的内侧、外侧起重口
具体实施例方式
在A区的

图1中，本图所显示的是隧道炭化系统的内部结构。在纵向1 M长的、并设置支 脚的每个组合壳体圆中，底座(1)的下部，设置4个牛腿支脚。每两个相邻的、纵向的牛 腿支脚下部，分别向各自内部倾角l 5度，防止安装时互相抵牛；圆型隧道(2)的内径为(？ 2.18M,外径(J2.78M。其底部壳体与下部的牛腿一体化设计。每个壳体圆周，由四个组合 片(或多个组合片)围制而成。纵向的、每5个壳体圆周设为一个节，(即20个组合片为一 节)，A区计有7节，计有140个组合片组成。本壳体采用高强度的16mnR的钢筋为骨架，高 温耐火浇铸料作为基体。施工时，将钢筋骨架放入高精度的单个组合片模具中，之后将高温 浇铸耐火料浆压入模具内，经振动机械的振压、自然的冷凝、蒸汽的高温时效、大气的自然 时效等工序后，即制成了一个个组合片。组装时，先横向将可围制成壳体圆周的四个组合
片周围，粘贴上，耐火密封橡胶软带。之后，用高强度的紧固螺栓，联接成一个圆周体；后 纵向在众多圆周体的、组合片内部的相应部位上，通过紧固螺栓，经多次的联接后，就组 成了纵向的炭化壳体。该壳体在完成内部、外部的装饰和内部、外部设施的安装后，即组 合成了A区的炭化系统壳体；(3)安装于炭化系统底部组合片内壁上的、可耐270'C以上的、 带翅片的超导管，规格(？50+翅片高25mm+长4960mm。用耐高温的、铸钢膨胀螺栓，将超 导管固紧在组合片的内壁上。在每节5M长的底部组合片上，纵向计设置10支超导管。每支 超导管上，用适合本区功率的、并能耐高温的电加热器与其相联。相联中，采用耐高温的、 绝缘的石英联接件，将壳体外部进来的高温电缆线、与设置在炭化系统内部的电加热器、超 导管相互联接成一个通电的回路；(4)装于底部组合片内的、用来起吊组合片的、带内螺纹 的内侧起重口，规格M (螺纹直径，下同)75+高60mm; (5)安装于本区每节的、第一组 底部组合片内的、横向中心线上的、耐高温的、绝缘的石英管,其规格《65*长300咖。底
8部组合片内壁上，计设置10支。当联接好的高温电缆通过本石英管后，在未拉紧之前，先将 陶瓷纤维短丝塞满本管，并用高温浇铸耐火料浆，密封石英管的内、外出口处，之后再拉紧 和固定电缆线；(6)设置在每个底部组合片内部的纵、横正中心的、带内螺纹的外侧起重口， 规格同(4); (7)设置在底部组合片内壁内的、轨道间距为1M的、铸钢材料所铸成的、11 号轻轨的安装位置槽。施工方式将钢轨放入本槽内，并与底部组合片内的钢筋骨架焊接成 在一起，经校验后，将高强度的、耐高温的浇铸料浆填平安装槽即可；(8)设置在两厢组合 片内壁上的的翅片超导管。两厢的组合片上，各纵向设置10支。其要求同(3); (9)用来起 吊两厢组合片的内侧、外侧起重口。要求同(4); (10)设置在两厢组合片内部的、安装电 缆的绝缘石英管。两厢的组合片内，各横向设置10支，要求同(5); (11)安装于顶部组合 片内壁的翅片超导管，纵向计安装8支，要求见(3); (12)设置在顶部组合片内部的绝缘石 英管。横向设置8支，要求见(5); (13)设置在本区第5 6节的、第二组和第四组上部组合 片内部的、纵、横正中心的、抽木焦油、木醋酸水蒸汽的排汽口。其材料为耐高温的钢管， 合计设置4处，规格《>159*高500咖。并且用O270的钢管，纵向将其连接成一个交合的排 木焦油、木醋酸水蒸汽钢管系统。其系统上，安装一台10kw的引风机，将木焦油、木醋酸水 蒸汽，弓l入到喷木焦油、木醋酸、活化剂、蒸汽、二氧化碳气体、催化剂系统中；(14〉设 置在本区每节的、正中间那组的、顶部组合片中心点的前、后面200咖处的、温度、压力传 感器探杆，其规格为< 20*350mm; (15)起吊上部组合片的内侧、外侧起重口，当本起重 口与排木焦油、木醋酸汽体的管路相重合时，则将起重口焊接在排木焦油、木醋酸汽体的管 路内壁上，要求同(4)。 对图2的说明
图2所显示的是隧道超导高温多效秸杆供气发电系统B区的炭化系统内部、外部结构； 温度从2 0 430'C,距离为15M, 3节，60个组合片组成，属秸杆炭化区。
(1) 底座，位置、结构见实施方式的说明，下同。
(2) 隧道壳体
(3) 安装在底部组合片内壁上的翅片超导管
(4) 设置在底部组合片内部的、起吊组合片的、带内螺纹的内侧起重口
(5) 设置在底部组合片内的、设置高温电缆的、耐高温绝缘的石英管
(6) 设置在底部组合片内部的、起吊组合片的、带内螺纹的外侧起重口
(7) 设置、安装在底部组合片内壁内的ll号铸钢轻轨
(8) 设置、安装于底部组合片内的喷N气隔氧管
(9) 安装于两厢组合片内壁上的的翅片超导管
(10) 设置、安装于两厢组合片内的喷N气隔氧管
(11) 设置在两厢组合片内的内侧、外侧起重口
(12) 设置在两厢每个组合片内部的、安装高温电缆的、耐高温绝缘石英管
(13) 安装于顶部组合片内壁上的翅片超导管
(14) 设置安装于顶部组合片内的、设置高温电缆的、耐高温绝缘的石英管
(15) 设置在顶部组合片中心点前后的温度、压力传感器探杆
(16) 设置安装于顶部组合片内的内侧、外侧起重口
(17) 设置安装于顶部组合片内的喷N气隔氧管
具体实施例方式
图2所显示的是
B区的炭化系统内部、外部结构其底座(1)结构，按图l的(1)技术要求、实施方 式实施；隧道(2)按图l的(2)中的结构、技术要求、实施方式实施；(3)安装于炭化系统底部组合片内壁上的可耐270 430'C、带翅片的超导管，规格为< 50*翅片高25 mm *长 4960mm。用耐高温的、铸钢膨胀螺栓将超导管固紧在组合片内壁上。在纵向每节距离为5M 长的底部组合片上面，纵向计设置10支超导管，每支超导管上，用适合本区功率的、并能耐 高温的电加热器与其相联，相联中，采用耐高温的、绝缘的石英联接件，将壳体外部进来的 高温电缆线、与设置在炭合系统内部的电加热器、超导管相联成为一个通电的回路；(4)设 置在每个底部组合片内的、用来起吊组合片的、带内螺纹的内侧起重口，规格为M75+长60mm;
(5)安装于本区每节的、第一组底部组合片内的、横向中心线上的、耐高温的、绝缘的石 英管，其规格为< 65*长300咖。当联接好的高温电缆线通过本石英管后，在未拉紧之前，先 将陶瓷纤维短丝塞满本管，并用高温浇铸耐火料浆密封石英管的内、外出口处，之后再拉紧、 固定电缆线；(6)设置在每个底部组合片内的、纵、横正中间的、带内螺纹的外侧起重口， 要求同(4); (7)设置在底部组合片内壁内的、轨道间距1M的、铸钢材料铸造的ll号轻轨 的安装槽的位置。施工方式同图l中的(7); (8)安装于底部组合片内的喷N气隔氧管耐 高温不锈钢材质，C25+管长350mm+喷头(Z:65; (9)安装于两厢组合片内壁上的电加热的超 导翅片管，要求同(3); (10)安装于两厢组合片内的喷N气隔氧管，要求同(8); (11)安 装于两厢组合片内的内侧、外侧起重口，要求同(4); (12)安装于两厢组合片内的石英管，
要求同(5); (13)安装于顶部组合片内壁上的翅片超导管；要求同(3); (14)安装于顶部 组合片内的石英管，要求同(5); (15)设置在本区每节的、正中间那一组的、顶部组合片
中心点前、后面O. 2M处的、各一支的、温度、压力传感器探杆,其要求规格，同图l中的(14); (16)安装于顶部组合片内部的内侧、外侧起重口，要求同(4)。 (17)安装于顶部组合片 内的喷N气隔氧管，要求同(8)。 对图3的说明
本图所显示的是隧道超导高温多效秸杆供气发电系统C区中的炭化系统内部外部结 构；温度从430度 970'C，距离60M， 12节，240个组合片围制而成，属秸杆炭化制气区。
(1) 底座，位置、结构见实施方式的说明，下同。
(2) 隧道壳体
(3) 安装于底部组合片上的翅片超导管
(4) 设置在底部组合片内的、起吊组合片的、带内螺纹的内侧起重口
(5) 设置、安装在底部组合片内的、设置高温电缆的、高温绝缘石英管、
(6) 设置在底部组合片内的、起吊组合片的、带内螺纹的外侧起重口
(7) 设置、安装在底部组合片内壁内的ll号铸钢轻轨
(8) 设置、安装于底部组合片内的喷汽、气、粉料的管路
(9) 设置、安装于底部组合片内的、设置高温电缆的、高温绝缘石英管
(10) 安装于两厢组合片内壁上的的翅片超导管
(11) 设置、安装于两厢组合片内的喷汽、气、粉料的管路
(12) 设置于两厢组合片内的内侧起重口
(13) 设置于两厢组合片内的外侧起重口
(14) 设置、安装于两厢组合片内的、安装高温电缆的、高温绝缘石英管
(15) 安装于顶部组合片内壁上的翅片超导管
(16) 设置、安装于顶部组合片内的、安装高温电缆的、高温绝缘石英管
(17) 设置于顶部组合片内的内侧起重口
(18) 设置、安装于顶部组合片中心前、后的温度、压力传感器探杆
(19) 设置于顶部组合片内部的外侧起重口
(20) 设置、安装于顶部组合片内的喷汽、气、粉料的管路(21)设置、安装于顶部组合片内的排燃气管路
具体实施例方式
在C区的图3中，其底座(1)的结构、技术要求，实施方式与图l的(1)相同；隧道(2) 的内部结构、技术要求，实施方式与图l的(2)相同；(3)安装于炭化系统底部组合片内壁
上的可耐1000。C以上的、带翅片的超导管，其规格0:50*翅片高25咖*长4960咖，用耐高 温的、铸钢膨胀螺栓将超导管固紧在组合片内壁上。在每节距离5M长的底部组合片上，纵向 计设置10支翅片超导管。在每支超导管上，用适合本区功率的、并能耐高温的电加热器与其 相联。相联中，采用耐高温的、绝缘的石英联接件，将壳体外部进来的、耐高温的电缆线与 设置在炭合系统内的电加热器、翅片超导管相互联成为一个通电的回路；(4)安装于底部组 合片内的、用来起吊组合片的、带内螺纹的内侧起重口，其规格M75承长60mm; (5)设置、 安装于本区每节:第一组底部组合片内部的、横向中心线上的、耐高温绝缘石英管，其规格e 65*长300咖。当联接好的高温电缆，通过本石英管后，在未拉紧之前，将陶瓷纤维短丝塞满 本管，并用高温耐火浇铸料浆，密封石英管的内、外出口处，之后再拉紧、固定电缆线；(6) 设置在每个底部组合片内部的、纵、横正中间的、带内螺纹的外侧起重口，要同(4); (7) 设置在底部组合片内壁内的、轨道间距1M的、铸钢材料铸造的ll号轻轨的、安装槽的位置， 实施方式，详见图l中(7)的要求；(8)安装于底部组合片第17 18节内的、横向中心线上 的、高温不锈钢管所制成的喷木焦油、木醋酸、蒸汽、活化剂、C02、催化剂的管路，其规 格喷管《225*管长350咖*喷头0:65。本管路与两厢、顶部的喷木焦油、木醋酸、蒸汽、活化 剂、C0 2、催化剂的管路组成一个系统。该系统上再安装一台15kw的高压喷雾泵，将上述的 原料雾化，喷入到本系统内部，使其在高温下，分解、化合，生成甲烷、CO等可燃气体。(9) 设置、安装于底部组合片内部的高温绝缘石英管，要求同(5); (10)安装于两厢组合片内壁 上的翅片超导管，要求同(3); (11)安装于两厢组合片内的、喷木焦油、木醋酸、蒸汽、活 化剂、C02、催化剂的管路，要求同(8); (12)安装于两厢组合片内的内侧起重口，要求
见(4); (13)安装于两厢组合片内的外侧起重口，要求见(4); (14)设置、安装于两厢组 合片内的石英管，要求同(5); (15)安装于顶部组合片内壁上的电加热翅片超导管；要求同 (3); (16)设置、安装于顶部组合片内的石英管，要求同(5); (17)为设置在每个顶部组
合片内部的、带内螺纹的内侧起重口，当本起重口与排燃气口相重口时，则将起重口焊接在
排燃气口的内壁上，要求同(4); (18)设置在本区每节的、正中间那一组的、顶部组合片中
心点前、后面0.2M处的、各一支的、温度、压力传感器探杆，其规格< 20*长350!皿；(19) 安装于顶部组合片内部的外侧起重口，要求同(4) (17); (20)安装于顶部组合片内的喷木 焦油、木醋酸、蒸汽、活化剂、C02、催化剂的管路系统，要其同(8)。 (21)安装于本区第 21、 22节的、第二组和第四组的、上部组合片正中心的、排燃气口，均采用耐高温的铸钢或 高强度的钢管所制成。其规格为O15W高0.5M,计四处，并且用O270的无缝钢管，将其纵向 交合成排燃气系统，在其管道上，安装一台20kw的、排燃气的罗茨风机。 对D区的说明
隧道超导高温多效秸杆供气发电系统的D区，为炭化、焖炭两系统之间的结合部、缓冲 区，其底座的牛腿支脚、壳体结构均与A、 B、 C、 E区相同，D区计有2节，计有40个组合 片组成。并且，其内部、外部不设置排气(汽)、喷气(汽)、喷粉等系统。仅设温度、压力 传感器探杆系统，所安装的位置，技术要求均与其他各区相同，故说明从略。
对图4的说明
本图是对隧道超导高温多效秸杆供气发电系统的焖炭系统E区的显示；温度从930度 15(TC,距离30M，计6节，120个组合片组成，属秸杆木炭降温、制汽区； E区结构为(1) 底座，位置、结构见实施方式的说明，下同。
(2) 隧道壳体
(3) 底部水液收集、排出口
(4) 安装在底部组合片内的、起吊组合片的、带内螺纹的内侧起重口
(5) 安装在底部组合片内的、起吊组合片的、带内螺纹的外侧起重口
(6) 安装在底部组合片内壁内的ll号铸钢轻轨
(7) 安装于底部组合片内的不锈钢喷水管路
(8) 安装于两厢组合片内的不锈钢喷水管路
(9) 设置于两厢组合片内的内侧起重口
(10) 设置于两厢组合片内的外侧起重口
(11) 安装于顶部组合片内的不锈钢喷水管路
(12) 安装于顶部组合片内的排汽口
(13) 设置于顶部组合片内的内侧起重口
(14) 设置在顶部组合片中心前、后的温度、压力传感器探杆
(15) 安装于顶部组合片内的外侧起重口
具体实施例方式
在E区的图4中，本图所显示的是隧道壳体中的焖炭系统内部、外部结构。其底座 (1)与A区图1中的(1)结构、技术要求、实施方式相同；隧道壳体(2)的结构、技术要 求、实施方式，与A区图1的(2)相同；(3)为安装于每节的、第二组和第四组的底部组合 片内的、垂直于水平面的、正中间的、水液收集排出口，均用耐高温的铸钢材料所制成，规 格<ZU20*350ran。 (4)设置在每个底部组合片内部的纵、横正中间的、用来起吊组合片的、 带内螺纹的内侧起重口，规格M75+长60ran，当本起重口与下部排水口相重合时，则将本起 重口焊接在排水口的内部；(5)起吊组合片的、带内螺纹的外侧起重口，要求同(4); (6) 设置在底部组合片内壁内的、轨道间距1M的、铸钢材料铸造的ll号轻轨的、安装槽的位置， 施工方式将钢轨放入本槽内，并与底部组合片内的钢骨架焊接成一体，经校验后，将耐高 温、耐水的浇铸料浆填平安装槽即可；(7)安装于底部组合片内的、横向中心线上的、高温 不锈钢管所制成的、喷高压水的管路，规格管< 25*长350咖*喷头<2;65。本管路与两厢、 顶部的喷水管路组成一个喷水系统，其系统上安装一台15kw的高压喷水泵，将水喷到高温的 秸杆炭上，使其快速降温，并使水变成高温蒸汽；(8)安装于两厢组合片内的、横向中心 线上的、高温不锈钢管所制成的喷水的管路，要求同(7); (9)设置于两厢组合片内的、内 侧的起重口，要求同(4); (10)设置于两厢组合片内的、外侧起重口，要求同(4); (11)
安装于顶部组合片内的、喷水的管路系统，要求同(7); (12)安装于顶部组合片内的、每
节第二和第四组的、上部组合片正中间的、排高温水蒸汽的排汽口，均用耐高温的铸钢或不
锈钢材料所制成，规格0159*高0.511，计12处，并用①270的无缝钢管将其纵向交合成排 蒸温系统。在其管道上，再安装一台15kw排蒸汽的引风机；(13)设置在顶部组合片内部的 内侧起重口，本起重口与排蒸汽口相重合时，则将本起重口焊接在排蒸汽口的内部，要求同 (4); (14)设置在本区每节的正中间那一组的、顶部组合片中心点前、后0,2M处的、各一 支的、温度、压力传感器探杆，其规格< 20*350咖；(15)设置在顶部组合片内的、带内 螺纹的外侧起重口，当本起重口与排蒸汽口相重合时,则将本起重口焊接在排蒸汽口的内部， 要求同(4)。
本发明专利有益成果是-.
1、本发明突破公知的，密封制炭、生产燃气的设备工艺模式，而采用开放式的、 隧道式的、轨道卧式的、连续循环的、高温超导的、炭化、焖炭熔为一体的结构模式，用秸杆来生产木炭、燃气的同时，也生产了蒸汽的设备结构、工艺体系。
2、 本发明:所制成的大功率供气装置，在电脑自动化控制下，在秸杆量充足的地方， 可实施产气(汽)、供气(汽)功率2万KW/h到10万KW/h的发电能力，为建造规模化的秸杆
发电企业创造条件。
3、 本发明；改变国内、国外的直燃秸杆方式生产燃气，燃气轮机(内燃机)燃烧带动
发电机发电、或燃气在锅炉内焚烧，制蒸汽再推动蒸汽轮机发电的设备结构模式。而采取的
是用电能超导炭化秸杆棒(球)的方式生产燃气、蒸汽。所产燃气、蒸汽可直接推动燃气 轮机、蒸汽轮机联合循环发电的设备结构模式。为此，实施本项目的法人公司，可与农户建 立公司加农户的生产、合作模式，由农户将秸杆粉碎、挤压成型，送入发电厂。秸杆棒(球) 在本套设备中，经过炭化干馏，在生产燃气的同时，也生产出木炭和蒸汽。本系统，实施木 醋酸、蒸汽、C0 2气体、活性剂、催化剂再喷入炭化系统内的催化裂解工艺技术，可生产 出质优量足的燃气供发电；实施燃气轮机所排出的废气再分离C02、氮气的技术，使废气 得以循环利用；实施蒸汽轮机所排废汽循环再回收利用的技术。对企业来说，在实施上述方 案后，对提高能源循环利用率，降低成本，保护环境，提高投入产出比，非常有利。 一般情 况下，在三、四年内，就可以收回供气系统和发电设备装置系统的全部投入。
4、 本设备系统采用最具现实意义的超导材料、超导技术，相应制造出高温超导加热、 降温系统。该系统，不但可对炭化系统内的木炭、燃气可实施高温炭化、催化、裂解工艺， 生产出高燃值的燃气、高温蒸汽，供给燃机、蒸机系统的发电，而且还可以用超导降温、加 热技术，将高温燃气降温与水进行热交换中所产生的蒸汽、燃机余热与水热交换中所产生的 蒸汽，集合成一体，再次实施超导连续循环再加热工艺，就可充分地、反复地利用蒸汽推动 蒸汽轮机发电。
5、 本设备系统不用锅炉、除尘、除焦、排烟、污染治理等许多大型复杂设备，与国
外秸杆发电设备相比，可降低购买同样的功率设备，所花费的资金费用。为本系统的大力推 广、实施，创造出较好的条件。
6、 本设备系统实施收集废烟气、蒸汽的结构、工艺，将废气中的C02、氮气，进行
分离再利用和对蒸汽的超导再加热，周而复始的、利用燃气、蒸汽推动发电系统的联产发电、 供热，经济效能相对比较高。
7、 本系统实施的是在高温炭化、焖炭系统内，用秸杆棒或球，来炭化、裂解、生 产木炭、燃气、蒸汽的设备工艺模式，因此，可避免和减少国内、国外的秸杆发电设备， 在焚烧秸杆粉料的过程中，所产生的灰粉，烟气、木醋酸、木焦油对环境的污染问题和对发 电设备腐蚀的问题。
8、 当采用本设备实施多条的、年耗秸杆10~50万吨的发电生产线时，在电厂的周围，除 了降低环境污染外，还将为50(T5000人的就业创造条件；也可将为10万 50万个农民，每年 平均创收120元作贡献。
废物再利用，制造新能源，利于国家，造福人民！
权利要求
1、隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电系统，系利用电脑控制的自动化管理手段，在隧道卧式的、敞开轨道式的、炭化和焖炭结构熔为一体的系统、炉内电能超导加热系统、炉内喷氮隔氧系统、炉内高温催化裂解系统、炉内、外水蒸汽生产、收集系统、燃机废气回收、分离、再利用等系统中，多效的生产高温秸杆木炭、高温燃气和高温蒸汽；炭化系统内所产生的燃气，连续不断的供给燃气轮机燃烧带动发电设备发电；焖炭系统内所产生的高温蒸汽，同高温燃气用水超导降温所产生的蒸汽、燃机所排余热废气用水超导降温所产生的蒸汽、蒸汽轮机所排出的蒸汽一起，引入到连续电能超导循环加热系统，该高温蒸汽，经过增压泵的加压，即可循环的、推动蒸汽轮机的联产发电。
2、根据权利要求一，隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电系统，其特征在于隧道卧式的、敞开轨道式的、炭化和焖炭结构熔为一体的系统壳体，采用高强度的钢筋作为壳体的骨架，高温耐火浇铸料作为基体、钢模具作为壳体的外型模壳。制造时，将每个壳体圆周体，实施四等(或两等份、三等份、多等份)份的分体制造方案将钢筋骨架放入每等份的钢模具内，再将高温耐火浇铸料浆压入模壳内，经振动机械的振压，自然的冷凝，各种时效的处理，就制成了一个四分之一圆的梯型组合片。众多分体组合片之间，用高强度的螺栓，先横向将四个可组合成圆周体的组合片进行联接；之后，再进行纵向各个圆周体之间的联接。整个炭化、炯炭系统的壳体组装后，再对本壳体的内、外壁进行粉饰和对各种设施的安装，就组装成了纵向的、超大型的壳体系统。该壳体系统改变了传统密封门的、炭化炉、焖炭炉二者分体制造的结构模式，而制造成炭化炉体、焖炭炉体熔合贯通为一体的、无密封门的结构体系。在本结构体系内，利用秸秆在高温状态下的炭化规律，实施变频电动机，在隧道式卧式轨道上，拽引秸杆炭化车的运行方式，源源不断的将秸杆炭化车，送入炭化、焖炭系统内，连续循环的生产出高温木炭、高温燃气和高温蒸汽。
3、 根据权利要求一，隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电系统，其特征在于隧道卧式的、敞丌轨道式的、炭化和焖炭熔为一体的炭化区内，设置以电能为热源，高温超导材料所制成的高温(》1000°C)超导系统作为加热载体，实施对炉膛、秸杆半成品，进行高温超导加热。将秸杆半成品炭化成高温木炭；將秸杆所产生的各种气体，相互之间进行化合、分解，使其转化成高温燃气。又在此高温超导加热系统作用下，高温燃气又与炭化系统外部所喷进来的木焦油木醋酸混合汽、蒸汽、二氧化碳气体、活化剂、催化剂等原料相互混合、化合、催化、裂解，生成以甲烷、 一氧化碳为主的、低分子的、质优量多的高温燃气。本高温燃气，经降温、过滤系统的工艺处理，即可连续不断地供给燃气轮机燃烧，带动发电机发电。
4、 根据权利要求一，隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电系统，其特征在于隧道卧式的、敞开轨道式的、炭化和焖炭熔为一体的炭化系统内，设置了喷氮隔氧系统。本系统将燃机所排出的、废气中的氮气，经氮气分离系统所分离，并喷入到炭化系统中的甜部区域内，造成浓氮的缺氧环境。在此缺氧、高温、炭化客观环境下，使秸杆半成品，不会被烧损成为灰粉物，而是制成了高温木炭。这与传统的秸杆发电结构系统实施喷氧气、直接燃烧秸杆碎料，变成燃气、灰份的方法不同。 -
5、 根据权利要求一，隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电系统，其特征在于隧道卧式的、敞开轨道式的、炭化和焖炭熔为一体的炭化区域内，设置了高压喷气、汽、粉系统。本系统将常温 27(TC之间所产生的木焦油木醋酸汽体、焖炭系统降温所产生的水蒸汽、供料系统所制成的活化催化剂、二氧化碳分离机所分离的、燃机所排放废气中的C02气体一起，高压喷入炭化系统中的后部高温区域。在本炭化区域内，其气、汽、活化剂、催化剂等原料，在高温条件下，进行混合、化合、裂解，生成更大量的甲烷、co等气体。该气经收集后，供给燃气轮机发电。
6、 根据权利要求一，隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电系统，其特征在于隧道卧式的、敞开轨道式的、炭化和焖炭熔为一体的焖炭区域内，设置高压喷冷水降温系统。本系统将高压冷水，喷在炭化了的高温秸杆木炭上，冷水与高温木炭进行热交换中，生成大量的高温蒸汽。本蒸汽中的一部份，喷入炭化系统，另一部份还与炭化系统产生的高温燃气用冷水降温所产生的蒸汽、燃机余热气用冷水降温所产生的蒸汽、蒸汽轮机所排出后的、经化学处理的蒸汽， 一起被引入到电能高温超导加热罐内。当罐内蒸汽的温度达预定值时，用透平压縮机系统将其喷射在蒸汽轮机叶片上，周尔复始的推动蒸汽轮机运转，进而带动发电机的二次联产发电。
7、 根据权利要求一，隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电系统，其特征在于隧道卧式的、敞丌轨道式的、炭化和焖炭熔为一体的系统外部，编制和设置电脑自动化管理、控制系统。本系统除了与整个发电系统联网外，还要实施对变频电动机拖动炭车运行的速度控制；对炉内的超导电加热系统供电量的管理；对外部喷入炭化系统内的氮气喷入量的控制；对外部喷入炭化系统内的木焦油、木醋酸、水蒸汽、活化剂、催化剂、二氧化碳气体喷入量的控制；对焖炭系统内的冷水喷入量的控制；通过温度传感器，对炭化、焖炭系统内的各个区段中的温度监控；通过压力传感器，对炉内的压力与排燃气(蒸汽)的罗茨风机(蒸汽引风机)部位的压力，进行相互、相对平衡的控制；对燃气、蒸汽流量系统、计量系统的管理等。
全文摘要
隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电系统，系利用秸杆等原料，在隧道、环保、超导、自动化的炭化、焖炭系统内生产木炭、燃气、蒸汽。燃气、蒸汽联合循环供给燃气、蒸汽发电系统发电。燃机所排废气经分离系统分离，返回炭化系统；蒸汽发电系统所排出的废汽，经处理后，再次进入蒸汽发电系统；炭化所产生的木焦油、木醋酸等物质实施高温下的催化裂解技术，使燃气质优、高产；该系统与相关设备所组成的供气(汽)发电系统，摒弃锅炉、除尘、除焦、排烟、治污设备。延长、循环利用原料，投入产出比高。该系统具有容积大(＞500m³)、耗秸杆量大(＞10万吨/年)、产气(汽)量大(＞2000万m³/年)、功率大(＞2万kW/h)、秸杆炭产量高(＞3万吨/年)的特点。
文档编号C10B53/02GK101597505SQ20081004986
公开日2009年12月9日 申请日期2008年5月26日 优先权日2008年5月26日
发明者颖 王, 王坤义, 程家魁, 章蔚中 申请人:王坤义;程家魁;章蔚中;王 颖