專利名稱：生物質(zhì)氣化反應(yīng)爐及其自動控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物質(zhì)氣化反應(yīng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生物質(zhì)氣化反應(yīng)爐及 其自動控制方法。
背景技術(shù)：
目前市場上應(yīng)用最多的生物質(zhì)氣化爐為下吸式固定反應(yīng)床，此種氣化爐存在以 下問題不能夠連續(xù)進(jìn)行產(chǎn)氣工作，產(chǎn)氣效率低。由于不能連續(xù)工作，所以需要間歇運 行，因此在啟停時造成了大量原料的浪費，同時為滿足集體炊事用氣就必須建設(shè)大容量 的貯氣裝置——貯氣柜，由此造成了大量土地的占用以及建站成本的無謂提高，造成了 巨大的浪費，并且在應(yīng)用上受到了極大的限制，不能用于發(fā)電等諸多領(lǐng)域；可控性差， 難以實現(xiàn)自動化，操作勞動強度高。本申請人申請的專利號為2008200257631，專利名稱為生物質(zhì)氣化燃?xì)獍l(fā) 生爐的中國專利，解決了上述技術(shù)問題，在實際生產(chǎn)過程中實現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)行產(chǎn)氣工作， 產(chǎn)氣效率高，但只適用于直徑小于0.8m，產(chǎn)氣量小于200m3/h的氣化爐，如果要生產(chǎn)直 徑大于0.8m，產(chǎn)氣量大于200m7h的氣化爐，則不太適合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種生物質(zhì)氣化反應(yīng)爐及自 動控制方法，該技術(shù)方案結(jié)構(gòu)簡單，使于生產(chǎn)，制造成本低，連續(xù)產(chǎn)氣量大，滿足不同 的生產(chǎn)要求。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為生物質(zhì)氣化反應(yīng)爐，包括爐頂、 爐腰、爐膛、爐底、爐排、爐排轉(zhuǎn)動傳動裝置、爐底排灰密封裝置，所述爐排為至少兩 個并列排列的爐排組成。通過爐排的轉(zhuǎn)動將灰?guī)С?，通過滾動、擠壓實現(xiàn)破渣功能。本發(fā)明所述的各爐排通過傳動軸用鏈條與電動機(jī)連接。電動機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)，通 過電機(jī)通過鏈條帶動爐排的轉(zhuǎn)動將灰?guī)С觯ㄟ^爐排之間的滾動及爐排與爐腰內(nèi)側(cè)擠壓 實現(xiàn)破渣效果。本發(fā)明所述的爐頂上有爐頂攪拌配風(fēng)裝置，爐頂攪拌配風(fēng)裝置由電動機(jī)、減速 機(jī)、空心傳動軸及攪拌葉片組成，空心傳動軸的上端連接電動機(jī)和減速機(jī)，下端連接攪 拌葉片，空心傳動軸的頂端通過電動閥門與配風(fēng)風(fēng)機(jī)連接，空心傳動軸的底端與配風(fēng)燒 嘴連接，空心傳動軸的中心為配風(fēng)通道。該裝置不僅能夠使進(jìn)入爐膛的生物質(zhì)原料均勻 分布，還能夠向燃燒層緊上方均勻配風(fēng)，并且能夠探測物料層高度。本發(fā)明所述的爐膛上設(shè)置有燃燒層配風(fēng)裝置，所述燃燒層配風(fēng)裝置包括多個配 風(fēng)管道，配風(fēng)管道位于爐膛側(cè)壁上，配風(fēng)管道的一端為燒嘴，位于爐膛內(nèi)部，配風(fēng)管道 的另一端位于爐膛外側(cè)，通過閥門與配風(fēng)風(fēng)機(jī)連接。該裝置可以根據(jù)爐況自動調(diào)節(jié)配風(fēng) 量，提高燃燒層溫度，促進(jìn)生物質(zhì)及焦油的充分裂解。本發(fā)明所述的燒嘴為陶瓷燒嘴。陶瓷燒嘴可以耐高溫。
爐底排灰密封裝置采用電力驅(qū)動的螺旋擠壓的方式排出爐底的灰渣，螺旋密封 前面是一直流端，在螺旋擠壓過程中，灰分填充在這里，實現(xiàn)爐底的密封狀態(tài)。生物質(zhì)氣化反應(yīng)爐自動控制方法，其特征在于其方法包括下列步驟1)、首先檢測物料層溫度Tp燃燒層溫度Tr、還原層溫度Ty、灰層溫度Th、爐 底負(fù)壓PL ；2)、檢測是Tr_TL≤15°C，若檢測結(jié)果為是，則進(jìn)料裝置開始向爐膛內(nèi)進(jìn)料；3)、若步驟2)的檢測結(jié)果為否，則繼續(xù)檢測是Tr-TL≥952°C，若檢測結(jié)果為 是，則停止進(jìn)料裝置向爐膛內(nèi)進(jìn)料；若檢測結(jié)果為否，則返回步驟2)；4)、檢測是否TY-TH≤73°C或PL≥9OOOPa，若檢測結(jié)果為是，則爐排啟動旋轉(zhuǎn)， 轉(zhuǎn)速控制為12.35r/min ；5)、若步驟4)的檢測結(jié)果為否，則繼續(xù)檢測是否73。C ≤Ty-Th≤92。C或 PL≥8000Pa,若檢測結(jié)果為是，則爐排旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速控制為11.32r/min;6)、若步驟5)的檢測結(jié)果為否，則繼續(xù)檢測是否TY-TH≥102°C或P≤200Pa ；若檢測結(jié)果為是，則爐排停止轉(zhuǎn)動，若檢測結(jié)果為否，則返回步驟4);7)、檢測是否900°C<Tl< 1050°C，若檢測結(jié)果為是，則爐膛燃燒層進(jìn)風(fēng)流量 Q = 900m3/h ；8)、若步驟7)檢測結(jié)果為否，則繼續(xù)檢測是否1050°C< Tl< 1200°C，若檢測 結(jié)果為是，則爐膛燃燒層進(jìn)風(fēng)流量Q = 780m3/h ；9)、若步驟8)的檢測結(jié)果為否，則返回步驟7)。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的生物質(zhì)氣化反應(yīng)爐自動控制方法，其特征在于爐頂 配風(fēng)流量為Q1，Q = 3.124Q1,當(dāng)爐膛中的料層高度達(dá)到設(shè)定下限值時，開始向爐膛內(nèi)輸送原料，直到料層高 度達(dá)到設(shè)定上限為止。當(dāng)物料高度，燃燒層、還原層、灰層、出氣口溫度，爐底負(fù)壓等 參數(shù)達(dá)到設(shè)定上限值時，由爐排轉(zhuǎn)動傳動裝置開始工作，直到以上參數(shù)達(dá)到下限為止。 爐底排灰密封裝置根據(jù)中央控制系統(tǒng)采集到的爐底灰層高度數(shù)據(jù)，適時啟動將灰渣及時 排出。以上不同裝置的協(xié)同工作，保證了該氣化爐系統(tǒng)的穩(wěn)定連續(xù)的運行。中央控制系統(tǒng)通過探測器取得物料層溫度(TJ、燃燒層溫度(Tr)、還原層溫度 (Ty)、灰層溫度(Th)，爐底負(fù)壓(PJ等參數(shù)，控制燃燒層高度(H)，確保主動配風(fēng)裝置 準(zhǔn)確直接地向燃燒層配風(fēng)。燃燒層高度邏輯控制關(guān)系1.Tr_Tl≤15°C時，進(jìn)料裝置開始向爐膛內(nèi)進(jìn)料，直到TR-T0952°C時停止。2.Ty-Th≤73°C或pl≥9000pa時，爐排啟動旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速控制為12.35r/min ；3.73°c≤Ty-Th≤92 °C或pl≥8000pa時，爐排旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速控制為 11.32r/min ； TY-TH≥102°C或PL≤200Pa時，爐排停止轉(zhuǎn)動。爐頂配風(fēng)流量為仏，爐膛燃燒層配風(fēng)流量為Q，維持Q = 3.124Q1，本發(fā)明的有益效果是生物質(zhì)氣化反應(yīng)爐，包括爐頂、爐腰、爐膛、爐底、 爐排、爐排轉(zhuǎn)動傳動裝置、爐底排灰密封裝置，所述爐排為至少兩個并列排列的爐排組 成。采用富氧燃燒技術(shù)，利用爐頂與爐膛的主動配風(fēng)裝置向燃燒層配風(fēng)，提高燃燒層溫 度，促進(jìn)生物質(zhì)及焦油的充分裂解，爐排及其爐底相關(guān)機(jī)構(gòu)可以連續(xù)排灰、破渣，從而有效控制了爐排上的灰層厚度，進(jìn)而控制了爐底負(fù)壓。其二，根據(jù)料層高度的監(jiān)測，可 以實現(xiàn)對爐膛內(nèi)的自動喂料。以上兩點，便解決了目前市場上氣化爐運行時間稍長便停 爐需清理的弊病；使其可完全實現(xiàn)自動化，可以做到無人值守，從根本上降低了勞動強 度；使貯氣柜容量降低為原有的10%，大大降低了建站的成本投入；可以不間斷連續(xù)運 行，爐排上方原料層及灰層高度可控，爐排下方的灰層高度及負(fù)壓可控，即爐況可控。 中央控制系統(tǒng)通過監(jiān)測物料高度，燃燒層、還原層、灰層、出氣口溫度，爐底負(fù)壓等參 數(shù)，控制爐排轉(zhuǎn)動來控制燃燒層溫度與高度，確保主動配風(fēng)裝置準(zhǔn)確直接地向燃燒層配 風(fēng)；安裝于爐底的密封排灰系統(tǒng)，可根據(jù)爐底的灰渣數(shù)量，適時啟動，將灰渣排出，同 時確保沒有空氣從其排灰口進(jìn)入，保證爐底密封狀態(tài)。該裝置較常規(guī)固定床氣化裝置氣 化效率提高20%，熱值提高7%，燃?xì)庵薪褂秃肯陆?0%該氣化裝置產(chǎn)氣范圍廣，可 以應(yīng)用于發(fā)電、供暖、工業(yè)應(yīng)用及炊事等諸多領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1中沿A-A向剖視示意圖，圖3為本發(fā)明的爐頂攪拌配風(fēng)裝置的縱向剖視結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為本發(fā)明的燃燒層配風(fēng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為本發(fā)明生物質(zhì)氣化反應(yīng)爐自動控制方框圖，圖6為本發(fā)明生物質(zhì)氣化反應(yīng)爐自動控制方法流程圖，圖中1-爐頂，2-爐膛，3-鏈條，4-爐底，5-傳動軸，6_爐腰，7_爐頂攪 拌配風(fēng)裝置，8-燃燒層配風(fēng)裝置，9-爐排，10-爐底排灰密封裝置，11-爐排電動機(jī)， 12-電動機(jī)，13-配風(fēng)通道，14-配風(fēng)燒嘴，15-電動閥門，16-減速機(jī)，17-空心傳動 軸，18-攪拌葉片，19-配風(fēng)管道，20-燒嘴，21-閥門；101-中央控制系統(tǒng)，102-物料 溫度，103-燃燒層溫度，104-還原層溫度，105-灰層溫度，106-爐底負(fù)壓。下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明
具體實施例方式根據(jù)圖1和圖2所示，生物質(zhì)氣化反應(yīng)爐，包括爐頂1、爐腰6、爐膛2、爐底 4、爐排9、爐排轉(zhuǎn)動傳動裝置、爐底排灰密封裝置10，爐排9為三個并列排列的爐排9 組成，各爐排9通過傳動軸5用鏈條3與爐排電動機(jī)11連接。爐頂1上有爐頂攪拌配風(fēng) 裝置7，爐膛2上設(shè)置有燃燒層配風(fēng)裝置8。根據(jù)圖3所示，爐頂攪拌配風(fēng)裝置7由電動機(jī)12、減速機(jī)16、空心傳動軸17及 攪拌葉片18組成，空心傳動軸17的上端連接電動機(jī)12和減速機(jī)16，下端連接攪拌葉片 18，空心傳動軸17的頂端通過電動閥門15與配風(fēng)風(fēng)機(jī)連接，空心傳動軸17的中心為配 風(fēng)通道19。根據(jù)圖4所示，燃燒層配風(fēng)裝置8包括多個配風(fēng)管道19，配風(fēng)管道19位于爐膛 2側(cè)壁上，配風(fēng)管道19的一端為燒嘴20，位于爐膛2內(nèi)部，配風(fēng)管道19的另一端位于爐 膛2外側(cè)，通過閥門21與配風(fēng)風(fēng)機(jī)連接。根據(jù)圖5所示，中央控制系統(tǒng)通過探測器取得物料層溫度(TJ、燃燒層溫度(Tr)、還原層溫度(Ty)、灰層溫度(Th)，爐底負(fù)壓(PJ參數(shù)，控制燃燒層高度(H)。根據(jù)圖6所示，步驟201、202和203分別檢測物料層溫度Tl、燃燒層溫度Tr、 還原層溫度ty、灰層溫度Th、爐底負(fù)壓&值，在步驟204中，檢測是STr_Tl《15°C，若檢測結(jié)果為是，則在步驟207中進(jìn)料裝 置開始向爐膛內(nèi)進(jìn)料；若檢測結(jié)果為否，則在步驟205中繼續(xù)檢測是STr_T0952°C，若 檢測結(jié)果為是，則在步驟206中停止進(jìn)料裝置向爐膛內(nèi)進(jìn)料；若檢測結(jié)果為否，則在步 驟208中返回步驟204。在步驟209中檢測是否TY-TH《73°C或P09OOOPa，若檢測結(jié)果為是，則在步驟 213中爐排啟動旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速控制為12.35r/min ；若檢測結(jié)果為否，則在步驟210中繼續(xù)檢 測是否73°C<TY-TH《92°C或Pl勸OOOPa，若檢測結(jié)果為是，則在步驟214中爐排旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn) 速控制為11.32r/min;若檢測結(jié)果為否，則在步驟211中繼續(xù)檢測是否TY-TH^102°C或 PL<200Pa,若檢測結(jié)果為是，則在步驟215中爐排停止轉(zhuǎn)動，若檢測結(jié)果為否，則在步驟 212中返回步驟209。在步驟216中檢測是否900°C<Tl< 1050°C，若檢測結(jié)果為是，則在步驟219 中爐膛燃燒層進(jìn)風(fēng)流量Q = 900m7h;若檢測結(jié)果為否，則在步驟217中繼續(xù)檢測是 否1050°C<Tl<120(TC，若檢測結(jié)果為是，則在步驟220中爐膛燃燒層進(jìn)風(fēng)流量Q = 780m3/h,若檢測結(jié)果為否，則在步驟218中返回步驟216。
權(quán)利要求
1.生物質(zhì)氣化反應(yīng)爐，包括爐頂、爐腰、爐膛、爐底、爐排、爐排轉(zhuǎn)動傳動裝置、 爐底排灰密封裝置，其特征在于所述爐排為至少兩根并列排列的爐排組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)氣化反應(yīng)爐，其特征在于所述的各爐排通過傳動 軸用鏈條與電動機(jī)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物質(zhì)氣化反應(yīng)爐，其特征在于所述的爐頂上有爐頂 攪拌配風(fēng)裝置，爐頂攪拌配風(fēng)裝置由電動機(jī)、減速機(jī)、空心傳動軸及攪拌葉片組成，空 心傳動軸的上端連接電動機(jī)和減速機(jī)，下端連接攪拌葉片，空心傳動軸的頂端通過電動 閥門與配風(fēng)風(fēng)機(jī)連接，空心傳動軸的底端與配風(fēng)燒嘴連接，空心傳動軸的中心為配風(fēng)通 道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物質(zhì)氣化反應(yīng)爐，其特征在于所述的爐膛上設(shè)置有 燃燒層配風(fēng)裝置，所述燃燒層配風(fēng)裝置包括多個配風(fēng)管道，配風(fēng)風(fēng)管位于爐膛側(cè)壁上， 配風(fēng)管道的一端為燒嘴，位于爐膛內(nèi)部，配風(fēng)管道的另一端位于爐膛外側(cè)，通過閥門與 配風(fēng)風(fēng)機(jī)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)氣化反應(yīng)爐，其特征在于所述的燒嘴為陶瓷燒嘴。
6.生物質(zhì)氣化反應(yīng)爐自動控制方法，其特征在于其方法包括下列步驟1)、首先檢測物料層溫度I、燃燒層溫度TR、還原層溫度Τγ、灰層溫度ΤΗ、爐底負(fù) 壓PL;2)、檢測是STR-Tdl5°C，若檢測結(jié)果為是，則進(jìn)料裝置開始向爐膛內(nèi)進(jìn)料；3)、若步驟2)的檢測結(jié)果為否，則繼續(xù)檢測是STr_T0952°C，若檢測結(jié)果為是， 則停止進(jìn)料裝置向爐膛內(nèi)進(jìn)料；若檢測結(jié)果為否，則返回步驟2)；4)、檢測是否。-^731或？0900(^&，若檢測結(jié)果為是，則爐排啟動旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速 控制為 12.35r/min ；5)、若步驟4)的檢測結(jié)果為否，則繼續(xù)檢測是否73°C<TY-TH《92°C或Pl勸OOOPa， 若檢測結(jié)果為是，則爐排旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速控制為11.32r/min;6)、若步驟5)的檢測結(jié)果為否，則繼續(xù)檢測是否TY-THM02°C或Pd200Pa;若檢測 結(jié)果為是，則爐排停止轉(zhuǎn)動，若檢測結(jié)果為否，則返回步驟4);7)、檢測是否900°C<Tl<1050°C，若檢測結(jié)果為是，則爐膛燃燒層進(jìn)風(fēng)流量Q = 900mVh ；8)、若步驟7)檢測結(jié)果為否，則繼續(xù)檢測是否1050°C<Tl<1200°C，若檢測結(jié)果 為是，則爐膛燃燒層進(jìn)風(fēng)流量Q = 780m3/h ；9)、若步驟8)的檢測結(jié)果為否，則返回步驟7)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生物質(zhì)氣化反應(yīng)爐自動控制方法，其特征在于爐頂配風(fēng) 流量為 Q1, Q = 3.124Q10
全文摘要
本發(fā)明屬于生物質(zhì)氣化反應(yīng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生物質(zhì)氣化反應(yīng)爐及其控制系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案為生物質(zhì)氣化反應(yīng)爐，包括爐頂、爐腰、爐膛、爐底、爐排、爐排轉(zhuǎn)動傳動裝置、爐底排灰密封裝置，所述爐排為至少兩個并列排列的爐排組成。通過爐排的轉(zhuǎn)動將灰?guī)С觯ㄟ^滾動、擠壓實現(xiàn)破渣功能。該裝置能夠通過中央控制系統(tǒng)監(jiān)測的物料高度，物料層(TL)、燃燒層(TR)、還原層(TY)、灰層(TH)，爐底負(fù)壓(PL)等參數(shù)，控制燃燒層高度(H)，確保主動配風(fēng)裝置準(zhǔn)確直接地向燃燒層配風(fēng)。
文檔編號C10J3/72GK102010753SQ20101053688
公開日2011年4月13日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者劉艷濤, 張兆玲, 張文康, 強寧, 景元琢, 李景東, 董玉平, 董磊 申請人:山東百川同創(chuàng)能源有限公司