生物顆粒氣化燃燒蒸汽發生一體化系統技術方案

本發明專利技術公開一種生物顆粒氣化燃燒蒸汽發生一體化系統，包括：氣化爐、蒸汽發生裝置、汽水分離器及混合器。氣化爐設有生物質燃氣出口、生物顆粒入口及氣化劑入口。蒸汽發生裝置包括燃燒器及水套以利用生物質燃氣燃燒產生的熱量制備水蒸汽。汽水分離器設置有汽水入口、第一蒸汽出口及第二蒸汽出口，汽水入口通過管路與水套相連通以去除來自水套的水蒸汽中的液態水并分離得到純凈的蒸汽，第一蒸汽出口通過管路將占蒸汽總量70％～90％的蒸汽供應至蒸汽用戶處，第二蒸汽出口與混合器相連通將占蒸汽總量10％～30％的蒸汽供應至混合器內。混合器的混合氣體出口通過管路與氣化爐的氣化劑入口相連通以將蒸汽與空氣形成的混合氣體提供至氣化爐中。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種蒸汽發生系統，特別涉及一種氣化燃燒蒸汽發生系統。
技術介紹
眾所周知，煤、石油、天然氣等化石能源都是不可再生資源，在人類大規模的開采下已逐漸枯竭。另外，這些燃料在燃燒時會向空氣中排放大量的有毒有害氣體，造成大氣嚴重污染。為此，能源領域專家正努力尋找可再生的清潔燃料來代替化石能源。生物顆粒氣化是以生物顆粒為原料，在氣化劑作用下，通常以氧氣(空氣、富氧或純氧)、水蒸氣或氫氣等作為氣化劑(也稱為氣化質)，在高溫條件下通過熱化學反應，將生物顆粒中可燃的部分轉化為可燃氣的過程。生物顆粒氣化時產生的氣體成分主要包括H2、CH4和CO等，通常將這種可燃氣體稱為生物質燃氣。生物顆粒的氣化過程主要在氣化爐中進行，由于氣化爐的類型、氣化反應條件、工藝流程、氣化劑的種類、原料的性質和粉碎粒度等條件的不同，其氣化反應過程也不盡相同。但生物顆粒氣化過程在不同條件下的基本包括：C+O2＝CO2；CO2+C＝2CO；H2O+C＝CO+H2等。生物顆粒氣化過程中不僅需要大量作為氣化劑的氧氣及水蒸汽，而且產生的生物質燃氣攜帶較高的熱量，因此，如何解決氣化劑原料來源以及合理利用生物質燃氣熱量成為業內關注的焦點。如中國專利申請201610009608.X號公開的一種生物質全密封控制系統，該系統包括生物質氣發生系統、生物質氣儲存系統、空氣輸送系統、以及蒸汽發生裝置和發電系統，其中，該專利技術的生物質全密封控制系統可以將凈化后的氣體燃料直接送入鍋爐、內燃發電機、燃氣機的燃
燒室中燃燒來發電，提高能源的利用率，實現節能環保。然而，該生物質全密封控制系統存在以下缺點或不足：(1)、無法實現作為氣化劑的蒸汽的自主提供，其需要采用專門熱源來制得蒸汽；(2)、需要生物質氣儲存系統對生物質氣進行后續操作，浪費了生物質氣自身攜帶的大量熱能。又如中國專利申請201510083514.2號公開的一種帶余熱利用的生物質蒸汽空氣聯合氣化裝置及方法，其包括氣化器、空氣預熱器、蒸汽發生器和空氣鼓風機，位于氣化器上部的燃氣出口與空氣預熱器相連，空氣預熱器與空氣鼓風機相連，空氣預熱器的出口通道包括氣化空氣管道和助燃空氣管道，助燃空氣管道連接至蒸汽發生器的爐膛，氣化空氣管道連接至氣化器的氧化區，氧化區通過排渣螺旋與爐膛連接，爐膛內設置有蒸汽盤管，蒸汽盤管的一端通過進水管與進水水泵連接，蒸汽盤管的另一端通過蒸汽管道與氣化器的還原區連接。然而，該帶余熱利用的生物質蒸汽空氣聯合氣化裝置存在以下缺點或不足：(1)、沒有提供氣化器中使用的氣化劑的來源；(2)、沒有充分利用產生的生物質燃氣熱量。因此，提供一種能夠充分利用生物質燃氣熱量以提供蒸汽來源的生物顆粒氣化燃燒蒸汽發生一體化系統成為業內急需解決的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種生物顆粒氣化燃燒蒸汽發生一體化系統，其能夠充分利用生物質燃氣的自身能量及攜帶的熱能，產生的蒸汽不僅可供蒸汽用戶使用，而且還可以作為氣化劑進行循環使用。為了實現上述目的，本專利技術提供了一種生物顆粒氣化燃燒蒸汽發生一體化系統，包括：氣化爐、蒸汽發生裝置、汽水分離器及混合器，其中，氣化爐包括爐體，爐體的爐壁上間隔設有生物質燃氣出口、生物顆粒入口及氣化劑入口；蒸汽發生裝置包括用于供生物質燃氣進行燃燒的燃燒器及沿燃燒器的外壁圍繞設置的水套以利用生物質燃氣燃燒產生的熱量制備水蒸汽，燃燒器的頂壁設有生物質燃氣入口，生物質燃氣入口通過生物質燃氣輸送管路與氣化爐的生物質燃氣出口相連通，燃燒器的側壁上鄰近頂壁設有入風口，燃燒器的側壁上遠離頂壁設有熱煙氣出
口，水套的側壁上設有進水口，水套的頂部設有第一汽水出口；汽水分離器設有汽水入口、第一蒸汽出口及第二蒸汽出口，汽水入口通過管路與水套的第一汽水出口相連通以去除來自水套的水蒸汽中的液態水并分離得到純凈的蒸汽，第一蒸汽出口通過管路將占蒸汽總量70％～90％的蒸汽供應至蒸汽用戶處；混合器設有空氣入口、蒸汽入口及混合氣體出口，蒸汽入口通過管路與汽水分離器的第二蒸汽出口相連通以將占蒸汽總量10％～30％的蒸汽供應至混合器內，混合氣體出口通過管路與氣化爐的氣化劑入口相連通以將水蒸汽與空氣形成的混合氣體作為氣化劑提供至氣化爐中。在本專利技術中，蒸汽用戶可使用蒸汽用于醫療器械消毒、餐具消毒或洗衣熨燙等方面，另外，本專利技術中的汽水分離器為常規汽水分離器，其工作原理為：含水的蒸汽進入汽水分離器，并在其中以離心向下傾斜式運動，夾帶的水份由于速度降低而被分離出來；被分離的液體流經疏水閥排出，干燥清潔的蒸汽從分離器出口排出。可選擇地，蒸汽發生裝置還包括沿生物質燃氣輸送管路的外壁圍繞設置的汽水套以利用生物質燃氣自身攜帶的熱量進一步加熱來自水套的水蒸汽，汽水套的底部端口與水套的第一汽水出口相連通，汽水套的頂部開設有與汽水分離器的汽水入口相連通的第二汽水出口。可選擇地，進一步設有換熱筒以回收利用燃燒器排出的熱煙氣，換熱筒包括殼體及設于殼體內的換熱盤管，殼體的一端口通過管線穿過水套與燃燒器的熱煙氣出口相連通，殼體的另一端口形成煙氣出口，換熱盤管的鄰近煙氣出口的一端與水泵相連接而遠離煙氣出口的另一端與水套的進水口相連通以將換熱盤管中的水與燃燒器排出的熱煙氣進行熱交換形成的熱水輸送至水套內進行水蒸汽的制備。可選擇地，經換熱盤管換熱后的熱水溫度為90～95攝氏度。可選擇地，所述換熱筒的殼體內于換熱盤管的中心部分進一步設有至少二個U型換熱管以延長煙氣在換熱筒內的停留時間，所述至少二個U型換熱管沿所述換熱筒的縱向排布且依次尾首相連，第一個U型換熱管的首端與所述換熱盤管的末端相連接，最后一個U型換熱管的末端與所述水套的進水口相連通。可選擇地，進一步設有空氣預熱器，空氣預熱器具有煙氣流路和空
氣流路，煙氣流路的入口與換熱筒的煙氣出口相連通，煙氣流路的出口與煙囪相連，空氣流路的入口與第一風機相連以向空氣流路中引入空氣，空氣流路的出口通過空氣管線穿過水套與燃燒器的入風口相連通以向燃燒器內提供熱空氣作為助燃氣體。優選地，空氣預熱器包括外殼、將外殼內部空間分隔為逆向平行的煙氣流路及空氣流路的中隔板、以及穿設在中隔板中的若干熱管，其中，熱管的蒸發端延伸于煙氣流路中，熱管的冷凝端延伸于空氣流路中。可選擇地，空氣管線還分支有空氣分管線，空氣分管線與混合器的空氣入口相連通以將換熱后的部分熱空氣提供至混合器中。可選擇地，經空氣預熱器換熱后的空氣總量的40％～50％的空氣通過空氣分管線輸送至混合器中。可選擇地，混合器自其一端壁設有繞著蒸汽入口向混合器的內腔延伸的蒸汽噴管，蒸汽噴管的末端封閉且蒸汽噴管上開設有若干個透氣孔以向內腔中噴入水蒸汽。可選擇地，蒸汽噴管的長度設定為混合器的內腔長度的五分之一至二分之一。可選擇地，混合器的空氣入口處設有均流板，均流板上排布有若干個朝向混合器的內腔延伸的空氣噴嘴以將空氣噴射至混合器的內腔中與水蒸汽實現多點混合。優選地，生物質燃氣出口設于爐體的頂壁，生物顆粒入口設于爐體的一側壁，氣化劑入口設于爐體的另一側壁。優選地，在混合器與氣化爐的氣化劑入口之間的管道上設有第二風機以將混合器中的混合氣體通過氣化劑入口引入氣化爐中。優選地，燃燒器的底壁開設有排渣口，排渣口下方設有螺桿出料器以運輸燃燒器產生的灰渣。可選擇地，燃本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種生物顆粒氣化燃燒蒸汽發生一體化系統，包括：氣化爐，所述氣化爐包括爐體，所述爐體的爐壁上間隔設有生物質燃氣出口、生物顆粒入口及氣化劑入口，其特征在于：所述生物顆粒氣化燃燒蒸汽發生一體化系統還包括蒸汽發生裝置、汽水分離器及混合器，其中，所述蒸汽發生裝置包括用于供生物質燃氣進行燃燒的燃燒器及沿所述燃燒器的外壁圍繞設置的水套以利用生物質燃氣燃燒產生的熱量制備水蒸汽，所述燃燒器的頂壁設有生物質燃氣入口，所述生物質燃氣入口通過生物質燃氣輸送管路與所述氣化爐的生物質燃氣出口相連通，所述燃燒器的側壁上鄰近頂壁設有入風口，所述燃燒器的側壁上遠離頂壁設有熱煙氣出口，所述水套的側壁上設有進水口，所述水套的頂部設有第一汽水出口；所述汽水分離器設有汽水入口、第一蒸汽出口及第二蒸汽出口，所述汽水入口通過管路與所述水套的第一汽水出口相連通以去除來自所述水套的水蒸汽中的液態水并分離得到純凈的蒸汽，所述第一蒸汽出口通過管路將占蒸汽總量70％～90％的蒸汽供應至蒸汽用戶處；所述混合器設有空氣入口、蒸汽入口及混合氣體出口，所述蒸汽入口通過管路與所述汽水分離器的第二蒸汽出口相連通以將占蒸汽總量10％～30％的蒸汽供應至所述混合器內，所述混合氣體出口通過管路與所述氣化爐的氣化劑入口相連通以將水蒸汽與空氣形成的混合氣體作為氣化劑提供至所述氣化爐中。...

【技術特征摘要】
1.一種生物顆粒氣化燃燒蒸汽發生一體化系統，包括：氣化爐，所述氣化爐包括爐體，所述爐體的爐壁上間隔設有生物質燃氣出口、生物顆粒入口及氣化劑入口，其特征在于：所述生物顆粒氣化燃燒蒸汽發生一體化系統還包括蒸汽發生裝置、汽水分離器及混合器，其中，所述蒸汽發生裝置包括用于供生物質燃氣進行燃燒的燃燒器及沿所述燃燒器的外壁圍繞設置的水套以利用生物質燃氣燃燒產生的熱量制備水蒸汽，所述燃燒器的頂壁設有生物質燃氣入口，所述生物質燃氣入口通過生物質燃氣輸送管路與所述氣化爐的生物質燃氣出口相連通，所述燃燒器的側壁上鄰近頂壁設有入風口，所述燃燒器的側壁上遠離頂壁設有熱煙氣出口，所述水套的側壁上設有進水口，所述水套的頂部設有第一汽水出口；所述汽水分離器設有汽水入口、第一蒸汽出口及第二蒸汽出口，所述汽水入口通過管路與所述水套的第一汽水出口相連通以去除來自所述水套的水蒸汽中的液態水并分離得到純凈的蒸汽，所述第一蒸汽出口通過管路將占蒸汽總量70％～90％的蒸汽供應至蒸汽用戶處；所述混合器設有空氣入口、蒸汽入口及混合氣體出口，所述蒸汽入口通過管路與所述汽水分離器的第二蒸汽出口相連通以將占蒸汽總量10％～30％的蒸汽供應至所述混合器內，所述混合氣體出口通過管路與所述氣化爐的氣化劑入口相連通以將水蒸汽與空氣形成的混合氣體作為氣化劑提供至所述氣化爐中。2.如權利要求1所述的生物顆粒氣化燃燒蒸汽發生一體化系統，其特征在于，所述蒸汽發生裝置還包括沿所述生物質燃氣輸送管路的外壁圍繞設置的汽水套以利用生物質燃氣自身攜帶的熱量進一步加熱來自所述水套的水蒸汽，所述汽水套的底部端口與所述水套的第一汽水出口相連通，所述汽水套的頂部開設有與所述汽水分離器的汽水入口相連通的第二汽水出口。3.如權利要求2所述的生物顆粒氣化燃燒蒸汽發生一體化系統，其特征在于，進一步設有換熱筒以回收利用所述燃燒器排出的熱煙氣，所
\t述換熱筒包括殼體及設于所述殼體內的換熱盤管，所述殼體的一端口通過管線穿過所述水套與所述燃燒器的熱煙氣出口相連通，所述殼體的另一端口形成煙氣出口，所述換熱盤管的鄰近所述煙氣出口的一端與水泵相連接而遠離所述煙氣出口...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉效洲，張孝春，裴虎，畢遠東，
申請(專利權)人：廣東工業大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44