一種具備截料機構(gòu)的列管式生物質(zhì)氣化爐反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于可再生清潔能源裝置領(lǐng)域，更具體地，涉及一種具備截料機構(gòu)的列管式生物質(zhì)氣化爐反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]生物質(zhì)燃料是指將農(nóng)林廢棄物如秸桿、鋸末、甘蔗渣、稻糠等，經(jīng)過粉碎、混合、擠壓、烘干等工藝，制成各種成型燃料后直接執(zhí)行燃燒的一種新型清潔燃料。開發(fā)生物質(zhì)燃料不僅能合理利用農(nóng)林廢棄物，防止能源浪費，而且能夠減少如C02、S02、N0x和煙塵等排放，避免霧霾現(xiàn)象的產(chǎn)生，因而在國內(nèi)外具備廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]在眾多的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用技術(shù)中，氣化是一種非常重要的技術(shù)。所謂生物質(zhì)氣化，是指在一定的熱力學(xué)條件下，借助于氧氣和水蒸氣的作用，使得生物質(zhì)中的高聚物發(fā)生熱解、氧化、還原重整反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化CO、!12和低分子烴類可燃氣體的過程。例如，CN201210584976.9提出了一種兩段式富氧蒸汽生物質(zhì)氣化反應(yīng)器，其中通過將氣化爐劃分為上下兩段，并在上段中部設(shè)有魚型結(jié)構(gòu)的分料器，由此提高氣體熱值且產(chǎn)出氣體中的焦油含量少。又如，CN201110173927.1提出了一種內(nèi)循環(huán)外熱式氣化裝置，其中通過設(shè)有主動攪動機構(gòu)，使得氣化原料在爐內(nèi)處于循環(huán)流動狀態(tài)，由此提高了傳熱效率和氣化率。
[0004]然而，進一步的研究表明，上述現(xiàn)有技術(shù)仍然具有以下的不足或缺陷:首先，雖然針對生物質(zhì)原料本身能夠有效延長其氣化反應(yīng)過程，但就反應(yīng)產(chǎn)物中的殘留碳而言，其往往直接會落入到爐體底部，未能與水蒸氣充分發(fā)生水煤氣反應(yīng)，并導(dǎo)致管道中易于結(jié)焦，輸送不暢，在腐蝕管道的同時還會降低熱效率;其次，現(xiàn)有設(shè)備中雖然也相應(yīng)采取了一些攪拌或回流裝置，但其結(jié)構(gòu)和組成往往較復(fù)雜，未能針對殘留碳本身的結(jié)構(gòu)及運動特點來進行設(shè)計，而且在實際使用中存在操作不便、對氣化效率提高有限等局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種具備截料機構(gòu)的列管式生物質(zhì)氣化爐反應(yīng)器，其中通過結(jié)合生物質(zhì)氣化過程中所產(chǎn)生的各類具體產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)及運動特性來針對性設(shè)計截料機構(gòu)，并對配套的其他關(guān)鍵組件如氣化列管、截料偏心運動單元等的特定結(jié)構(gòu)及其設(shè)置方式進行改進，相應(yīng)能夠有效延長反應(yīng)產(chǎn)物中的碳顆粒與水蒸氣之間的接觸時間，顯著降低碳在氣化反應(yīng)后的最終殘留量，與現(xiàn)有生物質(zhì)氣化反應(yīng)器相比基本無焦油、無殘留碳和灰分，同時具備結(jié)構(gòu)緊湊、便于操控和后期修護等特點。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種具備截料機構(gòu)的列管式生物質(zhì)氣化爐反應(yīng)器，該列管式生物質(zhì)氣化爐反應(yīng)器沿著豎直方向從上到下依次包括上部匯料室、中部殼體和下部氣固分離室，其特征在于:
[0007]所述上部匯料室呈正置的錐形結(jié)構(gòu)，它的側(cè)面開有氣化原料入口，其底面與所述中部殼體的上頂板密封連接且設(shè)置有分料器;所述中部殼體的上、下兩端分別開有加熱煙氣出口和加熱煙氣入口，它的內(nèi)部沿著豎直方向設(shè)置有多個氣化列管，這些氣化列管彼此平行，并且其上端經(jīng)由所述分料器共同密封連通至所述上部匯料室，其下端則共同密封連接至所述下部氣固分離室;所述下部氣固分離室呈倒置的錐形結(jié)構(gòu)，它的側(cè)面開有粗燃氣出口，其底部則開有氣化殘留產(chǎn)物出口；相應(yīng)地，高溫加熱煙氣從所述煙氣出口輸入，并通過從下到上的流動對各個氣化列管執(zhí)行加熱，然后經(jīng)由所述煙氣出口排出；生物質(zhì)氣化原料則經(jīng)由所述分料器的分配后分別進入到各個所述氣化列管，并在自由落體過程中從管外獲得熱能來實現(xiàn)氣化；
[0008]此外，在各個氣化列管的內(nèi)部，各自配置有用于對生物質(zhì)氣化反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的碳顆粒執(zhí)行攔截功能的截料機構(gòu)，該截料機構(gòu)包括豎直設(shè)置在所述氣化列管中的支撐桿、水平貫穿安裝在此支撐桿上且沿著豎直方向間隔分布的多個截料小孔板、使所有支撐桿予以固定的支架，以及與所述支架相連用于使得所述截料小孔板發(fā)生偏心運動的驅(qū)動單元；以此方式，氣化過程中所產(chǎn)生的碳顆粒會停留在各個所述截料小孔板上，延長與所輸入水蒸氣之間的反應(yīng)時間；氣化產(chǎn)生的燃氣和焦油氣在各個所述氣化列管內(nèi)下部集中，并經(jīng)由所述粗燃氣出口排出繼續(xù)處理;反應(yīng)產(chǎn)生的其余無機物和最終殘留的碳顆粒則在各個所述氣化列管下部流出，沉積在所述下部氣固分離室底部，并經(jīng)由所述氣化殘留產(chǎn)物出口排出繼續(xù)處理。
[0009]作為進一步優(yōu)選地，所述分料器由攪拌葉片和分配孔板共同組成，并且分配孔板上的多個孔與所述氣化列管的上端管口在垂直方向上一一對應(yīng)。
[0010]作為進一步優(yōu)選地，各個所述氣化列管由耐熱材料制成，并且其長度優(yōu)選設(shè)計為2米?6米，其內(nèi)徑優(yōu)選設(shè)計為20mm?100mm。
[0011 ]作為進一步優(yōu)選地，對于所述截料小孔板而言，其關(guān)鍵規(guī)格參數(shù)設(shè)計如下:各個截料小孔板的孔徑優(yōu)選為2mm?6mm，相鄰截料小孔板在豎直方向上的間距優(yōu)選為15cm?50cmo
[0012]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點:
[0013]1、通過采用密閉列管式生物質(zhì)反應(yīng)體系，同時對其他相關(guān)部件如上部匯料室、下部氣固分離室和煙氣進出口進行配套的結(jié)構(gòu)和設(shè)置方式設(shè)計，相應(yīng)能夠在充分利用生物質(zhì)氣化原料自由落體執(zhí)行輸送的同時，實現(xiàn)高溫?zé)煔鈱饣细鼮槌浞值臒崮芙粨Q，延長反應(yīng)路徑并提高反應(yīng)效率；
[0014]2、特別是，在以上列管式反應(yīng)系統(tǒng)的構(gòu)造基礎(chǔ)上，通過對氣化過程中的各類產(chǎn)物類型及其特性進行針對性研究，并在各個氣化列管內(nèi)部額外設(shè)置有截料結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有設(shè)備能夠顯著延長反應(yīng)產(chǎn)物中的碳顆粒與水蒸氣之間的反應(yīng)時間，最終產(chǎn)物中基本無殘留碳和灰分；
[0015]3、本發(fā)明中還對截料結(jié)構(gòu)自身的具體組成結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵性能參數(shù)進行了研究設(shè)計，較多的測試表明，其能夠更好地執(zhí)行對碳顆粒的截留和延長反應(yīng)功能，同時即便當(dāng)管內(nèi)攔截的殘留碳在長期使用后形成氣流阻塞時，也可以通過驅(qū)動單元來執(zhí)行各截留小孔板的偏心運動，方便快捷地打通堵塞部位；
[0016]4、按照本發(fā)明的上述列管式生物質(zhì)氣化爐反應(yīng)器整體結(jié)構(gòu)緊湊、便于操控和后期維護，基本上無殘留碳，同時反應(yīng)后的其他產(chǎn)物能夠按照類型互不干擾地排出，因而適用于各類生物質(zhì)氣化應(yīng)用環(huán)境下的清潔和高效要求。
【附圖說明】
[0017]圖1是按照本發(fā)明優(yōu)選實施方式的具備截料機構(gòu)的列管式生物質(zhì)氣化爐反應(yīng)器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:
[0019]1-上部匯料室2-中部殼體3-下部氣固分離室11-氣化原料入口 12-分料器21-氣化列管22-截料機構(gòu)23-加熱煙氣出口 24-加熱煙氣入口 31-粗燃氣出口 32-氣化殘留出口 221-驅(qū)動單元
【具體實施方式】
[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0021]圖1是按照本發(fā)明優(yōu)選實施方式的具備截料機構(gòu)的列管式生物質(zhì)氣化爐反應(yīng)器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1中所示，該列管式生物質(zhì)氣化爐反應(yīng)器主要包括沿著豎直方向從