阅读说明：本技术 一种生物质气化炉内部压力调控系统及其方法 (Internal pressure regulation and control system and method for biomass gasification furnace ) 是由 王凯 于 2020-06-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种生物质气化炉内部压力调控系统,涉及生物质气化炉技术领域,包括生物质进料装置、气化炉,气化炉设有生物质进料口,生物质进料装置包括料仓、一级进料螺杆、下料管、关风机以及二级进料螺杆,一级进料螺杆与料仓、下料管连通设置,二级进料螺杆与下料管、生物质进料口连通设置,关风机安装于下料管上,一级进料螺杆对应设置有送料速率调节机构,气化炉对应设置有鼓风/引风调节机构,气化炉对应设置有红外测温模块以及控制模块,红外测温模块设置有温度限值以及升温时间限值,控制模块与送料速率调节机构、鼓风/引风调节机构控制连接,通过对气化炉温度的变化进行监测内部压力变化,进而调控压力以及送料量。(The invention discloses an internal pressure regulation and control system of a biomass gasification furnace, which relates to the technical field of biomass gasification furnaces and comprises a biomass feeding device and a gasification furnace, wherein the gasification furnace is provided with a biomass feed inlet, the biomass feeding device comprises a stock bin, a primary feeding screw rod, a blanking pipe, a blowing machine and a secondary feeding screw rod, the primary feeding screw rod is communicated with the stock bin and the blanking pipe, the secondary feeding screw rod is communicated with the blanking pipe and the biomass feed inlet, the blowing machine is arranged on the blanking pipe, the primary feeding screw rod is correspondingly provided with a feeding speed regulating mechanism, the gasification furnace is correspondingly provided with a blowing/induced air regulating mechanism, the gasification furnace is correspondingly provided with an infrared temperature measuring module and a control module, the infrared temperature measuring module is provided with a temperature limit value and a temperature rise time limit value, the control module, the change of the internal pressure is monitored through the change of the temperature of the gasification furnace, and then the pressure and the feeding amount are regulated and controlled.)

一种生物质气化炉内部压力调控系统及其方法

技术领域

本发明涉及生物质气化炉技术领域，更具体地说，它涉及一种生物质气化炉内部压力调控系统。

背景技术

生物质气化是指将生物质原料(柴薪、锯末、麦秆、稻草等)压制成型或简单破碎加工处理后，送入气化炉中，在欠氧的条件下进行气化裂解，从而得到可燃气体。生物质气化原理是在一定的热力学条件下，借助于气化介质(空气、氧气或水蒸气等)的作用，使生物质发生热解、氧化、还原、重整反应，热解伴生的焦油进一步热裂化或催化裂化成为小分子碳氢化合物，获得富含CO、H₂和CH₄等的可燃性气体。

对于连续式生产的生物质气化炉，其进料过程的稳定性至关重要，甚至关乎气化系统运行的安全性。按照生物质进料口处的压力的不同，可将气化炉分为正压式、负压式。在负压式的生物质气化炉中，生物质物料类似于被“吸入”到了气化炉中，相对而言，进料过程更加的稳定，然而，在实际使用过程中，由于炉内压力的波动、炉内流化床结焦导致压力陡增等原因，可能使某一时刻的进料口处于正压，即炉内的可燃气体通过进料口反冲至料仓。此时，即便有关风机对反冲高温气体起到一定的阻拦作用，但如不能及时采取措施，轻则导致进料口结焦、堵塞，重则导致料仓着火，甚至发生重大安全事故，因此，是一个在生物质气化过程中必须解决的难题。

目前，工业上解决该问题的方法主要包括：1)在气化炉内设置压差传感器监控炉内压力变化；2)在生物质进料口外侧加装冷却水套。然而，在气化炉的实际运行中发现这两种解决方案均存在一些问题：首先，无论是监控流化床床层压力变化的压差传感器、还是监控管道压力变化的压力传感器，除了存在一定的检测延时问题外，在流化床类型的气化炉中，当使用一段时间后，传感器均容易发生堵塞，进而影响对压力变化的判断。其次，生物质进料口外侧的冷却水套，仅能够延长生物质进料口发生结焦的时间，但无法阻止结焦的出现，不能从根本上解决该问题，因此，存在待改进之处。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明目的在于提出一种生物质气化炉内部压力调控系统，通过对气化炉温度的变化进行监测来发现气化炉内部压力变化，进而调控压力以及送料量，具体方案如下：

一种生物质气化炉内部压力调控系统，包括生物质进料装置以及气化炉，所述气化炉设有生物质进料口，所述生物质进料装置包括料仓、一级进料螺杆、下料管、关风机以及二级进料螺杆，所述一级进料螺杆的进料端、出料端分别与所述料仓的出料端、所述下料管的进料端连通设置，所述二级进料螺杆的进料端、出料端分别与所述下料管的出料端、所述生物质进料口连通设置，所述关风机安装于所述下料管上；

所述一级进料螺杆对应设置有送料速率调节机构，所述气化炉对应设置有鼓风/引风调节机构，所述气化炉对应设置有红外测温模块以及控制模块，所述红外测温模块用于测定所述生物质进料口处的温度变化，所述红外测温模块设置有温度限值以及升温时间限值，所述控制模块与所述送料速率调节机构、鼓风/引风调节机构控制连接。

进一步的，所述温度限值设置为100℃。

进一步的，所述升温时间限值设置为3s。

进一步的，所述鼓风/引风调节机构包括鼓风机、引风机、鼓风机开度调节件以及引风机开度调节件。

进一步的，所述鼓风机开度调节件、引风机开度调节件设置为变频电机。

进一步的，所述送料速率调节机构设置为变频电机。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)当该红外测温模块测得的温度在升温时间限值内超过温度限值时，代表气化炉位于生物质进料口处的外壁温度异常，意味着生物质进料口出现正压，气化炉中的气化气正在向料仓中反冲，同时，红外测温模块发出电信号，反馈给控制模块，为鼓风/引风调节机构和送料速率调节机构调控提供依据，进而控制气化炉进行引风，维持气化炉内的微负压状态，进而控制一级进料螺杆调节生物质进料量，实现生物质稳定输送，气化炉稳定、安全运行，综上，无需在气化炉内设置压差传感器，避免检测延时以及压力传感器堵塞的问题，也无需再生物质进料口外侧加装冷却水套，避免仅能够延长生物质进料口发生结焦的时间但无法阻止结焦的弊端；

(2)通过设置鼓风机、引风机等，当气化炉内压力异常时，控制鼓风机开度调节件、引风机开度调节件便可实现对鼓风机、引风机的开度进行调控，操作方便，稳定运行。

附图说明

图1为本发明的实施例的整体示意图。

附图标记：1、气化炉；2、料仓；3、一级进料螺杆；4、下料管；5、关风机；6、二级进料螺杆；7、生物质进料口；8、红外测温模块。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

如图1所示，一种生物质气化炉内部压力调控系统，包括生物质进料装置以及气化炉1，气化炉1设有生物质进料口7，生物质进料装置包括料仓2、一级进料螺杆3、下料管4、关风机5以及二级进料螺杆6，一级进料螺杆3的进料端、出料端分别与料仓2的出料端、下料管4的进料端连通设置，二级进料螺杆6的进料端、出料端分别与下料管4的出料端、生物质进料口7连通设置，关风机5安装于下料管4上。

一级进料螺杆3与二级进料螺杆6的结构相同，且安装时一级进料螺杆3所处高度高于二级进料螺杆6的所处高度，进而下料管4在高度方向呈竖直设置。

生物质放置在料仓2中，通过一级进料螺杆3送入到下料管4中，一级进料螺杆3的生物质在重力作用下下落经过光风机，关风机5按照一定转速旋转，使生物质物料进而落到二级进料螺杆6中，二级进料螺杆6高速旋转，使从关风机5中下料的生物质经生物质进料口7快速地进入气化炉1中。

气化炉1对应设置有红外测温模块8以及控制模块，红外测温模块8用于测定生物质进料口7处的温度变化，采用外红线测温仪，且其位置设置在二级进料螺杆6距离气化炉1的生物质进料口7的一定距离，此距离根据实际位置、角度以及多次的测试结果综合确定。

红外测温模块8设置有温度限值以及升温时间限值，长期以来，根据对生物质气化炉1运行的经验总结，发现当气化炉1内出现短暂正压时，生物质进料口7的外壁会在较短时间内(一般小于3s)迅速升温至100℃以上，因此，本实施例中，温度限值设置为100℃，升温时间限值设置为3s，当红外测温模块8监测到生物质进料口7处的外壁温度在3s之内迅速升温至100℃以上，此时，代表气化炉1内压力异常，意味着生物质进料口7出现正压，气化炉1中的气化气正在向料仓2中反冲。

为了便于操作人员调控参数，控制模块与红外测温模块8信号连接，控制模块接收到红外测温模块8发出的电信号进行处理，控制模块可采用PLC控制器，红外测温模块8与控制模块的输入端电连接。一级进料螺杆3对应设置有送料速率调节机构，气化炉1对应设置有鼓风/引风调节机构，控制模块与送料速率调节机构、鼓风/引风调节机构控制连接，当生物质进料口7出现正压时，通过控制送料速率调节机构、鼓风/引风调节机构实现对送料量以及气化炉1内压力的调节。

具体的，鼓风/引风调节机构包括鼓风机、引风机、鼓风机开度调节件以及引风机开度调节件。鼓风机开度调节件、引风机开度调节件设置为变频电机，送料速率调节机构设置为变频电机，上述的控制模块的输出端与变频电机电连接。实际上，当气化炉1内出现正压时，通过变换送料速率调节机构的频率，便可达到对生物质进料量的调控，通过变换鼓风机开度调节件、引风机开度调节件的频率，便可平衡气化炉1中的压力，使其维持在微负压的状态，保证生物质“吸入”到气化炉1中。

具体的，红外测温模块8对气化炉1的鼓风机、引风机和一级进料螺杆3的调控方法如下：

(1)正常运行时，红外测温模块8显示的温度应为略高于大气温度，且低于60℃。当红外测温模块8检测的温度异常时，即高于60℃时，甚至是在3s之内迅速升温至100℃以上，红外测温模块8分别发出电信号至鼓风机、引风机、一级进料螺杆3，接收到电信号后，变频电机工作，鼓风机的开度通过变频调至正常运行值的90％，引风机的开度通过变频调至正常运行值的110％，一级进料螺杆3的开度通过变频调至正常运行值的80％。继续运行等待红外测温模块8检测生物质进料口7处的温度恢复正常，直至低于60℃，并持续10min后，鼓风机、一级进料螺杆3通过变频电机缓慢地恢复至正常运行状态，并持续10min后，引风机再通过变频电机缓慢恢复至正常运行状态。

(2)如果两次红外测温异常的间隔小于24h，则手动调节引风机的开度，将引风机的开度的正常运行值设定为初始设定的105％。

(3)当引风机的开度设定达到最大值后，两次红外测温异常的间隔仍小于24h，表明气化炉1管道发生堵塞，需要停炉检修，清理堵塞点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。