本发明专利技术涉及一种整捆式秸秆气化装置的设计与构造方法，该模块适于公路运输并做为秸秆能源化利用的模块化系统的一部分，在建设供热站和小型发电厂的安装现场仅需很少的安装工作量。水平布置的燃烧室耐火砖内衬拱顶被设计为可变，通过连接多个气化模块可以提高模块化系统的热出力。整捆式秸秆气化模块包含一个整捆秸秆气化室1和一个后气化室2，整捆秸秆气化室和后气化室由可转动炉排3隔开，可转动炉排的间隙宽度可以从外部调整，可转动炉排的运动可以随时破坏掉炉排之间的炭灰桥，通过控制后气化室2的给风可以产出含高比例生物炭的灰烬。气化模块的冷却水套7由相同的弯曲金属板等距离交错焊接制成以简化制造过程和实现足够的抗压强度。够的抗压强度。够的抗压强度。
【技术实现步骤摘要】
一种整捆式秸秆气化装置的设计与构造方法
[0001]本专利技术涉及一种整捆式秸秆气化装置的设计与构造方法，该整捆式秸秆气化装置采用模块化结构，可以通过公路运输。该整捆式秸秆气化装置即可独立使用，也可与其它整捆式秸秆气化装置相互连接以实现高燃烧功率输出。该整捆式秸秆气化装置的气化过程分两个步骤进行，气化过程的完整性得以改善，烟气中粉尘含量得以降低。
技术介绍
[0002]根据专利WO2005/040680A1，整捆秸秆捆包气化时是位于布置在中央位置的抽气口上，气化产生的可燃烟气在抽气口周边被向下以加速度吸走。尽管这有利于烟气中碳残留物的燃烧，但灰分也会同时与烟气一起被吸出，因此灰分与烟气的分离可能会是不充分的。
[0003]根据专利CN201811060698.0，可燃烟气被向上吸出可实现更好的灰分分离。但是此处存在气化室下部残留有更多碳残留物的风险。这些碳残留物的燃烧需要通过气化室的底板添加空气。但是由于没有布置传感器因此很难准确控制给风量，如果给风量过大会降低燃料气体的质量并推动炉渣的形成。
[0004]已知的整捆秸秆捆包气化系统一般仅具有一个气化室，即一步气化实现多个功能过程，这些功能过程包括热解、气化、碳残留物燃烧和除灰等，但这些功能过程只有在单独的、彼此差异非常大的参数条件下才能得到最佳的实现。
[0005]许多农田需要肥料来改善土壤品质，除了草木灰里的矿物质外有时还需要较大比例的生物炭，目前还未见有用整捆气化燃烧系统来生产不同比例的生物炭的装置。
[0006]已知的整捆式秸秆气化系统因受到道路运输最大允许尺寸和最大重量等的限制，因此无法通过靠增加整捆秸秆气化系统的数量来提高燃烧功率输出，并且已知的整捆秸秆气化系统会因含有大量的平板或弯板，因此就制造工艺而言这些平板或弯板会使整捆式秸秆气化系统的制造优化设计变得复杂。
技术实现思路
[0007]本专利技术的整捆式秸秆气化装置包括已在工厂加工完毕、可在公路上运输的模块单元，整捆式秸秆气化装置可以构成秸秆能源化利用的标准模块化系统的一部分。还可以通过在侧面相互连接的整捆式秸秆气化装置实现更大的燃烧功率输出和可变热出力。灰渣分离和残炭燃烧可以比以前更加完全彻底，也可以根据需要产出更高比例的生物炭和灰分混合物。
[0008]含冷却水套的炉体的制造也将通过结构工艺优化措施实现简化。
[0009]根据本专利技术，其目的主要是通过将整捆秸秆捆包气化过程分为两个空间和两个步骤来实现。整捆秸秆捆包在第一个空间，即整捆秸秆气化室里进行热裂解和气化，但会残余部分秸秆纤维和炭等。
[0010]在整捆秸秆气化室的底部布置有一个后气化室，该后气化室可作为一个独立单元
单独制造单独运输。在这个后气化室里较小块、段的残余秸秆和残留炭会通过二次给风而被气化或者燃烧，这里的气化和燃烧的一部分会在烟气的低流速移动过程中完成，另一部分则会在位于后气化室中下部的灰烬层中完成。
[0011]本专利技术在这两个气化空间之间布置了数个双管结构的可转动炉排，每个炉排包含一个内管和一个内管，内外管均可围绕可转动炉排的纵轴线旋转。冷却剂从内管流过，而外管则由耐火不锈钢和耐火陶瓷材料等制成，外管的横截面呈大致椭圆形，这种结构可通过从外部旋转双管来设定可转动炉排之间的间隙宽度。
[0012]通过改变这些可转动炉排的双管的位置，气化燃烧形成的炭灰桥就会不断被破坏，在这个操作过程中两个嵌套管的温度差异会较大，不锈钢外管宽松地置于冷却的内管之上并可纵向伸展。
[0013]可转动炉排的缝隙宽度可在10-30厘米之间变化，这个缝隙宽度可以让整包秸秆在气化过程中尽量长时间的保持捆包形态不变。秸秆茎秆和秸秆碳纤维彼此紧密交织从而让秸秆始终以较低的强度进行气化，而可转动炉排间隙又可以同时保持较大空间而更便于较小块、段的秸秆和残留炭通过。
[0014]较大的炉排间隙宽度会使烟气低速流动从而优化灰分分离，较小的炉排间隙宽度能够减少后气化室中的小燃料颗粒数量但会使烟气流动速度提高。很小的、已经与烟气分离的燃烧和未燃烧的小秸秆颗粒和炭残留物穿过可转动炉排并与灰烬等一起进入后气化室的下部。
[0015]在位于后气化室底部的排灰装置上方设有给风口，通过给风口可以吸入空气以燃烧或气化灰烬层中的残余小秸秆颗粒或炭残留物。
[0016]能够到达此处的残余小秸秆燃料颗粒和未燃烧炭等仅占气化总燃料量的一小部分，因此仅需将少量燃烧空气添加到后气化室中的灰烬层中就足够了，该燃烧空气是通过负压被吸入。经验表明几乎恒定的少量给风量就可以使后气化室中的残余小秸秆燃料颗粒和炭燃烧或完成气化，一般不需要其它特殊的控制调节措施。
[0017]如果阻止或者减少燃烧空气的添加，还可以通过形成更多的灰烬和生物炭等的混合物并从气化装置中移出直接用做土壤改良剂或者复合肥的原料。
[0018]来自整捆秸秆气化室的可燃烟气约呈对角线向下通过可转动炉排进入后气化室，并再沿相反的方向从后气化室约呈对角线向上折返被吸入烟气排放通道。由于这种结构设计可燃烟气以近乎U字形路径流动，通过重力和离心力可以促进灰分和小燃料颗粒等向下移动并与可燃烟气分离。
[0019]根据所需的整捆秸秆捆包的气化表现，后气化室的尺寸可以设计为使可燃烟气在此停留时间超过一秒。整捆秸秆气化室和后气化室的所有内壁均可设计成为与水平面最小约成55
°
角，这样可以让小秸秆燃料颗粒和灰烬等沿内壁自动自由向下滑落。
[0020]此整捆秸秆气化模块即可以单独使用，也可以将模块相邻组合在一起使用。呈水平布置的燃烧室的陶瓷等耐火材料构成的内衬被设计为可变结构，这些内衬是由几个由拱形耐火砖构成的互相嵌套的拱顶组成，当去除燃烧室拱顶的最内层时燃烧室的内部横截面就会增大并获得更大的烟气流量，这样可以实现更多的整捆秸秆气化模块彼此相邻组合在一起。
[0021]呈水平布置的燃烧室是被设计成一个带槽钢制管状结构，带槽钢制燃烧室管与支
撑石桥接，燃烧室拱顶的耐火砖构架在支撑石上，来自整捆秸秆气化室的可燃烟气通过支撑石之间的自由空间流入呈水平布置的燃烧室。
[0022]整捆秸秆气化模块的生产由于以下事实而得以简化和降低制造成本：整捆秸秆气化模块的前壁和后壁仅选用金属板材，制造时在水平方向上将尺寸相同、呈拱形的板材定位后焊接，这样可以节省壁体内板和外板的连接作业时间。有一定弯曲度的板材可以获得足够抗压强度以保证冷却剂可以在内外板之间自由流动，同时还可以抵御由于气化室内部爆燃引起的壁体压力变化而提高整个整捆秸秆气化模块的安全性。
附图说明
[0023]图1示出了整捆秸秆气化模块，其横截面带有后气化室(2)。
[0024]图2示出了可转动炉排(3)的布置截面。
[0025]图3示出了可转动炉排(3)的双管等的结构布置。
[0026]图4示出了可转动炉排(3)带有轴承套的双管纵向切面单元。
[0027]图5示出了呈水平布置的燃烧室(10)的横切面。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种整捆式秸秆气化装置的设计与构造方法，包括一个水冷且内部为陶瓷隔热衬里的整捆秸秆气化室，整捆秸秆气化室的底板呈斜角，整捆式秸秆气化装置包含有从上方输送整捆秸秆捆包的自动化整捆秸秆上料装置，一个用于指示整捆秸秆气化室内秸秆投入量的秸秆捆包填充量指示钮和位于整捆秸秆气化室顶部的燃烧空气给风口；其特征在于，在整捆秸秆气化室(1)后向下布置了一个后气化室(2)，并且在整捆秸秆气化室(1)和后气化室(2)之间布置了可转动炉排(3)。2.根据权利要求1所述的一种整捆式秸秆气化装置的设计与构造方法，其特征在于，所述可转动炉排(3)包含可围绕可转动炉排(3)纵轴旋转的水平布置的炉排内管(18)和炉排外管(19)两个管。3.根据权利要求2所述的一种整捆式秸秆气化装置的设计与构造方法，其特征在于，可转动炉排(3)的炉排内管(18)和炉排外管(19)双管彼此套在一起，冷却剂(27)在炉排内管(18)中流动，炉排外管(19)的外侧布置有硬质陶瓷层(23)。4.根据权利要求3所述的一种整捆式秸秆气化装置的设计与构造方法，其特征在于，所述炉排外管(19)外侧上的硬质陶瓷层(23)的横截面为近椭圆形，硬质陶瓷层(23)可以通过不锈钢制成的耐高温钢支撑杆(20)加强稳固性。5.根据权利要求1所述的一种整捆式秸秆气化装置的设计与构造方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安，
申请(专利权)人：黑龙江赫尔特生物质能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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