CN101995836A - 生物质气给料放散自动控制系统以及生物质气化反应系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质气给料放散自动控制系统，其包括：工作仓第一料位计，用于感测工作仓内的低料位，并将该低料位的信号传给阀门控制单元；工作仓第二料位计，用于感测工作仓内的高料位，并将该高料位的信号传给阀门控制单元；阀门控制单元，用于根据接收的信号控制缓冲仓和工作仓阀门的开关；炉温传感器，用于感测流化床气化反应器内的温度，并将该温度信号传给炉前送料装置控制单元；炉压传感器，用于感测流化床气化反应器内的压力，并将该压力信号传给炉前送料装置控制单元；炉前送料装置控制单元，用于根据接收的信号控制炉前送料装置的送料频率；火焰探测器，用于感测放散装置的火焰，并将该火焰有无的信号传给点火控制单元；点火控制单元，用于根据接收的信号控制点火装置的开启。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物质气给料放散自动控制系统，以及使用该控制系统的生物质气化反应系统。
背景技术
生物质气化已有一百多年的历史了。最初的气化反应器产生于1883年，它以木炭为原料，气化后的燃气驱动内燃机。在二次世界大战期间，德国大力发展了用于民用汽车的车载气化器，并形成了与汽车发动机配套的完整技术。当时的生物质气化主要采用固定床气化反应器，其技术水平达到了相当完善的程度。
生物质气化是指将生物质原料加工处理后，送入气化炉中，在缺氧的条件下进行气化裂解，得到可燃气体，有时根据应用需要还要对产出气经行净化处理从而得到优质的产品气。
生物质气化原理是在一定的热力学条件下，借助于气化介质如空气、氧气或水蒸气等的作用，使生物质的高聚物发生热解、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CO、H2和CH4等可燃气体。生物质气化主要包括气化反应、合成气催化变换和气体分离净化过程(直接燃用的不用分离净化)。以空气为气化介质为例，生物质气化化学反应通式可以表示为：
CH1.4O0.6+0.4O2+1.5N2＝0.7CO+0.3CO2+0.6H2+0.1H2O+(1.5N2)
一般而言，生物质由纤维素、半纤维素、木质素、惰性灰等组成，含氧量和挥发份高，焦炭的活化性强，因此生物质与煤相比，具有更高的气化活性，更适合气化。
从所采用的气化炉的角度来看，生物质气化技术可以分为两大类，一类是固定床气化炉技术，一类是流化床气化炉技术。其中，固定床气化炉又可以分为上吸式固定床气化炉、下吸式固定床气化炉、横吸式固定床气化炉、以及开心式固定床气化炉等；流化床气化炉又可以分为流化床气化炉、双流化床气化炉、以及循环流化床气化炉等。
无论采用何种气化炉，其目的都是进行生物质气化反应，进而产生燃气。除了气化反应本身外，给料和放散是生物质气化反应中重要的辅助环节。气化炉中的生物质原料增多，会有更多的生物质原料参与燃烧，进而提高炉温和炉内压力。燃气管道与气化炉相通，若燃气管道相对于气化炉为低压，气化炉产生的燃气就能顺利地通往燃气管道，进而降低气化炉内的压力。因而给料和放散与气化炉内的压力关系密切，而气化炉内的压力与气化反应的顺利进行关系密切。控制好了给料和放散，就能更好地进行生产。然而，现有的生物质气化反应设备，没有针对给料和放散的自动控制系统。
除了上述问题外，目前所使用的气化炉还存在如下问题：
(1)气化炉气化效率低。生物质原料不能很好地被气化，能量利用率低，能源浪费较严重，易使气化炉积灰及结渣较多；
(2)燃气发热量偏低。较低的发热量不仅造成储气成本升高，而且造成每户用气量升高，增加了用户支出，限制了用户用气的积极性；
(3)杂质含量高。焦油和灰尘沉积严重，集中供气系统不能进行长期安全运行。不仅影响了生产的连续性，而且造成厂房内火焰上窜，管道形成负压回火爆炸；
(4)二次污染问题。市场上部分生物质气化机组采用湿式净化技术，这样不可避免地向外界排放洗涤过的冷却水，导致冷却水中含有多种有害物质，如酚、氨等。它们对动植物生长及安全构成危害，从而造成二次污染。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种生物质气给料放散自动控制系统，以实现在生物质气化反应过程中对给料放散进行自动控制；本发明的另一目的是提供一种使用上述控制系统的生物质气化反应系统，以达到实现给料放散自动控制的同时，提高气化效率和燃气发热量，减少焦油和灰尘等杂质的生成，减少二次污染。
一方面，为了实现上述目的，本发明提供了一种生物质气给料放散自动控制系统，用于控制一生物质气化系统以便使其内的生物质原料完全反应，并放散多余的燃气；其中，生物质气化系统包括流化床气化反应器、炉前储料装置、炉前送料装置、放散装置；炉前储料装置包括缓冲仓和工作仓，缓冲仓和工作仓分别包括进料口和出料口，工作仓的进料口与缓冲仓的出料口接合；炉前送料装置将来自工作仓出料口的原料送入流化床气化反应器的进料口；缓冲仓和工作仓的底部出料口处均设有阀门；放散装置包括点火装置；该生物质气给料放散自动控制系统包括：
工作仓第一料位计，其位于工作仓的下部，用于感测工作仓内的料位，当工作仓内的料位处于该料位计高度时，将工作仓内料位的信号传给阀门控制单元；
工作仓第二料位计，其位于工作仓的上部，用于感测工作仓内的料位，当工作仓内的料位处于该料位计高度时，将工作仓内料位的信号传给阀门控制单元；
阀门控制单元，用于根据工作仓第一料位计和工作仓第二料位计传送的信号控制缓冲仓和工作仓阀门的开启和关闭；当工作仓内的料位较低时，开启缓冲仓的阀门，对工作仓进行加料；当工作仓内的料位较高时，关闭缓冲仓的阀门以停止对工作仓的加料。
炉温传感器，用于感测流化床气化反应器内的温度，并将该温度信号传给炉前送料装置控制单元；
炉压传感器，用于感测流化床气化反应器内的压力，并将该压力信号传给炉前送料装置控制单元；
炉前送料装置控制单元，用于根据炉温传感器和炉压传感器传送的信号控制炉前送料装置的送料频率；炉前送料装置可为螺旋输送装置，炉前送料装置控制单元通过控制螺旋输送装置旋转轴的转速来控制其送料频率；
火焰探测器，用于感测放散装置的火焰，并将该火焰有无的信号传给点火控制单元；
点火控制单元，用于根据火焰探测器传送的信号控制点火装置的开启，当火焰消失时，进行自动点火，以保证反应进行过程中，一直有燃气被放散。
缓冲仓内存有生物质原料如生物质颗粒状原料，工作时，缓冲仓内暂存的生物质颗粒先进入工作仓，通过工作仓落入炉前送料装置。这种设计可以防止反应系统如流化床气化反应器中热的反应气体由工作仓外泄。由于反应气体包含CO、H2和CH4等易燃、易爆成分，其外泄的危险性不言而喻。缓冲仓和工作仓的底部出料口处的阀门可为旋转阀、球阀、滚筒阀等，而且这些阀门起到一种锁气装置的作用，例如，当工作仓向流化床气化反应器中供料时，则工作仓的阀门处于打开状态，而缓冲仓的阀门处于闭合状态；而当缓冲仓向工作仓加料时，则工作仓的阀门处于关闭状态，而缓冲仓的阀门处于打开状态。这样的设计可以很好地解决向反应系统中加料时防止反应气体外泄的问题。进一步地，缓冲仓可以是多个，例如，可以有多个平行的缓冲仓，每个都与工作仓直接相连，但其阀门依次打开，这样的设计可以适应连续进料的反应系统；或者，多个缓冲仓是串联连接，其中，只有一个靠近工作仓的缓冲仓与工作仓直接连接，这样的设计是一种多级锁气装置，进一步降低反应气体外泄的可能性；当然，多个缓冲仓的设计方案也可以是既包括平行连接，也包括串联连接。
生物质气化反应系统进一步包括料仓及送料装置，料仓包括顶部进料口和底部出料口，料仓的底部出料口设有阀门；送料装置包括水平输送带和提升机，水平输送带位于料仓的底部出料口下方，提升机的起始端与水平输送带末端相接合，提升机的末端位于缓冲仓的顶部进料口上方，生物质颗粒状原料从料仓顶部的进料口进入料仓，从料仓底部的出料口落到水平输送带上，再由水平输送带转至提升机，由提升机最终完成向缓冲仓加料；控制系统还包括：
缓冲仓第一料位计，其位于缓冲仓的中部，用于感测缓冲仓内的料位，当缓冲仓内的料位处于该料位计高度时，将缓冲仓内料位的信号传给送料控制单元；
缓冲仓第二料位计，其位于缓冲仓的上部，用于感测缓冲仓内的料位，当缓冲仓内的料位处于该料位计高度时，将缓冲仓内料位的信号传给送料控制单元；
送料控制单元，用于根据缓冲仓第一料位计和缓冲仓第二料位计传送的信号控制料仓阀门和送料装置的开启和关闭。当缓冲仓内的料位较低时，开启料仓阀门和送料装置，对缓冲仓进行加料；当缓冲仓内的料位较高时，关闭料仓阀门和送料装置以停止对工作仓的加料。
生物质气化反应系统进一步包括报警装置，用于当缓冲仓内的生物质原料不足时进行报警，控制系统还包括：
缓冲仓第三料位计，其位于缓冲仓的下部，用于感测缓冲仓内的料位，当缓冲仓内的料位处于该料位计高度时，将缓冲仓内料位的信号传给报警控制单元；
报警控制单元，用于根据缓冲仓第三料位计传送的信号控制报警装置的开启。
生物质气化反应系统还包括带有显示屏的控制机柜，控制系统还包括摄像头，用于拍摄所述放散装置火焰燃烧的图像，并将拍摄的图像传送至控制机柜的显示屏。这样，工作人员在控制室内即可实时检测放散装置的火焰燃烧情况。
另一方面，为了实现本发明的目的，本发明还提供了一种使用上述生物质气放散装置的生物质气化反应系统，其包括生物质原料供给系统、流化床气化反应器、气化介质供给系统、以及设置于该流化床气化反应器之外的两级以上的分离装置，该两级以上的分离装置至少包括第一分离装置和第二分离装置。
优选地，流化床气化反应器包括设置于其中部区域的第一进料口和第二进料口、设置于其底部的气化介质入口和废弃物出口、以及设置于其上部区域的物料出口；其中，流化床气化反应器的第一进料口与生物质原料供给系统相接合，流化床气化反应器的气化介质入口与气化介质供给系统相接合；
第一分离装置包括设置于其上部区域的物料入口、设置于其中部区域的物料出口以及设置于其底部的循环出口；其中，第一分离装置的物料入口与流化床气化反应器的物料出口相接合，第一分离装置的循环出口通过第一输送装置与流化床气化反应器的第二进料口相接合；以及
第二分离装置包括设置于其顶部的燃气出口、设置于其上部区域的物料入口、设置于其底部的循环出口；其中，第二分离装置的物料入口与第一分离装置的物料出口相接合，第二分离装置的循环出口通过第二输送装置和第一输送装置与流化床气化反应器的第二进料口相接合。
第二分离装置顶部的燃气出口连接燃气管道。
在本发明的生物质气化反应系统中，生物质原料如颗粒状的生物质原料在流化床气化反应器与气化介质发生反应，生物质的聚合物如纤维素等发生热解、氧化、还原、重整等复杂的系列反应，得到CO、H2和CH4等燃气，其中，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。
流化床气化反应器可以是气化炉，例如可以是塔状的气化塔；气化介质可以空气，也可以是在空气中添加了其它成分的气化介质，或者是对空气中各成分进行了调节的气化介质，例如，根据不同的生物质原料、场合以及目的，可以适当地增加或减少氧气、氮气、水蒸气、以及二氧化碳的含量，以控制转化率、产率以及产物如燃气的组成。
在本发明的生物质气化反应系统中，气化介质供给系统可以包括风送装置，如鼓风机，风送装置通过管道连接于流化床气化反应器底部的气化介质入口，将气化介质从流化床气化反应器的底部吹入。
在本发明的生物质气化反应系统中，可以进一步包括热交换装置，其中，来自第二分离装置燃气出口的燃气和来自气化介质供给系统的气化介质流经该热交换装置，并发生热交换，气化介质被预热，燃气被冷却；之后，被预热的气化介质则经由流化床气化反应器的气化介质入口，送入流化床气化反应器，而被冷却的燃气则送至生物质气化反应系统的下游装置。这种设计一方面可以使离开反应系统的产物如燃气降温，以便其进一步被利用；另一方面，可以利用高温燃气预热气化介质，使得进入流化床气化反应器的气化介质达到一定温度，便于流化床气化反应器中的反应平稳进行，充分回收产物所携带的热量。
为了控制燃气的通和关，第二分离装置的燃气出口设有水封阀，该水封阀位于热交换装置之前。该水封阀包括水容器、外罩、内罩、拉杆。水容器底部开有一个通孔，燃气管道从该通孔穿过，该通孔的形状、尺寸与穿过该通孔的燃气管道相匹配，且二者的接触部焊接。外罩罩于水容器上部，二者的接触部焊接，外罩上设有燃气出口，外罩顶部设有一通孔。燃气管道的自由端位于水容器和外罩包围的空间内，且高于水容器内的水面。内罩罩在燃气管道的自由端上，内罩上设有一拉杆，该拉杆从外罩顶部的一通孔伸出。
本发明的反应系统会产生大量燃气，这些燃气通过燃气管道送到下游用户处。只有燃气管道相对于气化炉为低压，气化炉产生的燃气才能顺利地通往燃气管道。若下游用户需要的燃气较少，而反应系统产生的燃气较多，多余的燃气使燃气管道内产生高压，导致大量燃气积聚于气化炉中，在气化炉这样的高温环境下，会发生爆炸等危重事故。为了避免这种情况的发生，本发明的反应系统的放散装置包括竖直设立的放散管道和设置于该放散管道顶端的点火装置。放散管道可以直接与燃气管道相连；或者，水封阀的外罩上设有一个放散口，该放散口连接放散管道，放散管道的出口端设有点火装置。这样，多余的燃气通过放散装置燃烧掉，避免了燃气回流可能导致的爆炸事故。
优选地，在本发明的生物质气化反应系统中，第一输送装置、第二输送装置和为螺旋输送装置。
由于流化床气化反应器会产生一些固体废弃物，若不及时排除会影响气化反应的正常进行。因而，本发明的生物质反应系统还可以包括排渣装置，该排渣装置可以为一螺旋输送装置，而且该螺旋输送装置的出料端高于其进料端，以防止反应气体经由该排渣装置外泄。由于本发明的气化系统是一微正压系统，这种倾斜设计可以很好地起到锁气作用。进一步地，可以在流化床气化反应器底部的废弃物出口处和排渣装置的出料端均设有阀门，如旋转阀、球阀、滚筒阀等，而且这些旋转阀起到一种锁气装置的作用，例如，当排渣装置向外排渣时，则排渣装置出料端的旋转阀处于打开状态，而流化床气化反应器底部的废弃物出口的旋转阀处于闭合状态；而当流化床气化反应向排渣装置排渣时，则排渣装置出料端的旋转阀处于关闭状态，而流化床气化反应器底部的废弃物出口的旋转阀处于打开状态。
进一步优选地，排渣装置出料端设置有装有水的水容器，以便在排渣装置出料端形成水封。
为了增加生物质颗粒的流化效果，在流化床气化反应器的底部置有多个通风管道，通风管道的进风口与流化床气化反应器的气化介质入口相通，通风管道的出风口上罩有斗笠形的风帽，风帽上置有多个小孔，用于喷出空气同时避免通风管道的出风口被生物质颗粒堵塞。
再一方面，为了实现本发明的发明目的，本发明还提供了一种生物质气化反应系统，其包括生物质原料供给系统、流化床气化反应器、气化介质供给系统、以及设置于该流化床气化反应器之外的两级以上的分离装置，所述的两级以上的分离装置至少包括第一分离装置、第二分离装置和第三分离装置，其中：
流化床气化反应器包括设置于其中部区域的第一进料口和第二进料口、设置于其底部的气化介质入口和废弃物出口、以及设置于其上部区域的物料出口；其中，流化床气化反应器的第一进料口与生物质原料供给系统相接合，流化床气化反应器的气化介质入口与气化介质供给系统相接合；
第一分离装置包括设置于其上部区域的物料入口、设置于其中部区域的物料出口以及设置于其底部的循环出口；其中，第一分离装置的物料入口与流化床气化反应器的物料出口相接合，第一分离装置的循环出口通过第一输送装置与流化床气化反应器的第二进料口相接合；
第二分离装置包括设置于其上部区域的物料入口、设置于其中部区域的物料出口以及设置于其底部的循环出口；其中，第二分离装置的物料入口与第一分离装置的物料出口相接合，第二分离装置的循环出口通过第二输送装置和第一输送装置与流化床气化反应器的第二进料口相接合；以及
第三分离装置包括设置于其顶部的燃气出口、设置于其上部区域的物料入口、设置于其底部的循环出口；其中，第三分离装置的物料入口与第二分离装置的物料出口相接合，第三分离装置的循环出口通过第三输送装置、第二输送装置和第一输送装置与流化床气化反应器的第二进料口相接合。第三分离装置的燃气出口与下游装置相连接。
与现有技术相比，本发明通过设置在缓冲仓和工作仓内的多个料位计、设置在流化床气化反应器内的炉温传感器和炉压传感器以及相应的控制单元，实现了对气化反应给料的自动控制；通过火焰探测器以及相应的点火控制单元，实现了对多余燃气放散的自动控制；通过设置多级分离装置，使生物质颗粒能够充分反应，提高了气化效率，节约了能源，产生了更多燃气，提高了燃气发热量；由于生物质颗粒反应充分，减少了焦油和灰尘的产生，避免了焦油和灰尘在流化床气化反应器内形成的安全隐患，同时减少了处理焦油和灰尘带来的环境污染问题。
以下结合附图和实施例，来进一步说明本发明，但本发明不局限于这些实施例，任何在本发明基本精神上的改进或替代，仍属于本发明权利要求书中所要求保护的范围。
附图说明
图1是本发明生物质气控制系统具体实施例的结构示意图；
图2是本发明生物质气化反应系统具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
本实施例所适用的生物质气化反应系统包括流化床气化反应器、炉前储料装置、炉前送料装置、料仓及送料装置、放散装置；炉前储料装置包括缓冲仓和工作仓，缓冲仓和工作仓分别包括进料口和出料口，工作仓的进料口与缓冲仓的出料口接合；炉前送料装置将来自工作仓出料口的原料送入流化床气化反应器的进料口；缓冲仓和工作仓的底部出料口处均设有阀门；料仓包括顶部进料口和底部出料口，料仓的底部出料口设有阀门；送料装置包括水平输送带和提升机，水平输送带位于料仓的底部出料口下方，提升机的起始端与水平输送带末端相接合，提升机的末端位于缓冲仓的顶部进料口上方，生物质颗粒状原料从料仓顶部的进料口进入料仓，从料仓底部的出料口落到水平输送带上，再由水平输送带转至提升机，由提升机最终完成向缓冲仓加料；放散装置包括点火装置。
如图1所示，本实施例的控制系统包括各种传感器、中央控制器和控制机柜。其中控制机柜用于装置中央控制器以及相应的电源与各类连接线，该控制机柜设有触摸屏，用于显示各传感器的数据信号及进行手动操作。
传感器包括：位于工作仓下部的工作仓第一料位计、位于工作仓上部的工作仓第二料位计、位于缓冲仓中部的缓冲仓第一料位计、位于缓冲仓上部的缓冲仓第二料位计、位于缓冲仓下部的缓冲仓第三料位计、炉温传感器、炉压传感器、火焰探测器。
中央控制器包括阀门控制单元、炉前送料装置控制单元、点火控制单元、送料控制单元、报警控制单元。
其中，阀门控制单元根据工作仓第一料位计和工作仓第二料位计传送的信号控制缓冲仓和工作仓阀门的开启和关闭；当工作仓内的料位较低时，开启缓冲仓的阀门，对工作仓进行加料，同时关闭工作仓的阀门；当工作仓内的料位较高时，关闭缓冲仓的阀门以停止对工作仓的加料，同时开启工作仓的阀门。
炉前送料装置控制单元根据炉温传感器和炉压传感器传送的信号控制炉前送料装置例如螺旋输送装置旋转轴的转速，进而控制送料频率。
点火控制单元根据火焰探测器传送的信号控制点火装置的开启，当火焰消失时，进行自动点火。另外控制系统还包括摄像头，用于拍摄放散装置火焰燃烧的图像，并将拍摄的图像传送至控制机柜的触摸屏。
送料控制单元根据缓冲仓第一料位计和缓冲仓第二料位计传送的信号控制料仓阀门和送料装置的开启和关闭。当缓冲仓内的料位较低时，开启料仓阀门和送料装置，对缓冲仓进行加料；当缓冲仓内的料位较高时，关闭料仓阀门和送料装置以停止对工作仓的加料。
报警控制单元根据缓冲仓第三料位计传送的信号控制报警装置的开启，当缓冲仓内的料位过低时，进行报警以通知工作人员进行处理。
如图2所示，本发明生物质气化反应系统的具体实施例，包括：流化床气化反应器如流化床1、第一分离装置如旋风分离器2、第二分离装置如旋风分离器3、气化介质供给系统、热交换装置5、生物质原料供给系统、料仓8、水平输送带91、大倾角输送带92、废弃物管道101、排渣装置如螺旋输送机102、废弃物存储装置103、放散管道111、点火装置112、水封阀12。
其中，料仓8的顶部具有进料口，底部具有出料口；水平输送带91位于料仓8的底部出料口下方，大倾角输送带92的起始端与水平输送带91的末端相接合，大倾角输送带91的末端位于缓冲仓61的顶部进料口上方。
生物质原料供给系统包括缓冲仓61、工作仓62、炉前送料装置(如螺旋输送机7)。缓冲仓61的顶部具有进料口，底部具有出料口；工作仓62的顶部具有进料口，底部具有出料口；缓冲仓61和工作仓62上下排布，工作仓62的顶部进料口位于缓冲仓61的底部出料口的下方；缓冲仓61的底部出料口处设有旋转阀。炉前送料装置如螺旋输送机7的起始端位于工作仓62的底部出料口下方，其终端通入流化床1的第一进料口。
流化床1中部具有第一进料口和第二进料口；其底部具有气化介质入口和废弃物出口；其上部具有物料出口。废弃物出口连接废弃物管道101，废弃物管道101出口处置有排渣装置如螺旋输送机102。螺旋输送机102向上倾斜，即其出料端高于其进料端。螺旋输送机102的出料端置有废弃物存储装置103。
第一分离装置如旋风分离器2的上部具有物料入口，该物料入口与流化床1的物料出口通过管道相连；其中部具有物料出口；其底部具有循环出口；该循环出口通过管道连接一回收物暂存装置21，回收物暂存装置21的底部出口外具有通向流化床1第二进料口的第一输送装置如螺旋输送机。
第二分离装置如旋风分离器3的上部具有物料入口；其顶部具有燃气出口，燃气出口连接燃气管道；其底部具有循环出口；循环出口外具有通向回收物暂存装置21的第二输送装置如螺旋输送机。
热交换装置5包括燃气入口、燃气出口及空气入口、空气出口；燃气入口和燃气出口分别连接燃气管道；空气入口和空气出口分别连接空气管道。
第二分离装置如旋风分离器3的燃气出口设有水封阀12，水封阀12位于热交换装置5之前。水封阀12上设有一个放散口，该放散口连接放散管道111，放散管道111的出口端设有点火装置112。
本实施方式中，气化介质供给系统为与热交换装置5相连的风送装置(如鼓风机4)及相应的管道；当然，在其它实施方式中完全可以采用其它形式的气化介质供给系统。风送装置如鼓风机4通过空气管道连接于热交换装置5的空气入口，热交换装置5的空气出口连接于流化床1底部的气化介质入口，将空气从流化床1的底部吹入。流化床1的底部置有多个通风管道，通风管道的进风口与流化床1的空气入口相通，通风管道的出风口上罩有斗笠形的风帽，风帽上置有多个小孔。
本实施例的工作过程如下：
生物质颗粒从料仓8经水平输送带91及大倾角输送带92进入缓冲仓61，经缓冲仓61进入工作仓62，然后经螺旋输送机7进入流化床1。鼓风机4向流化床1中送风。在流化床1中生物质颗粒与空气作用生成CO、H2和CH4等燃气和固体废弃物。固体废弃物经废弃物管道101及螺旋输送机102进入废弃物存储装置103。
燃气和未完全反应的生物质颗粒进入旋风分离器2，经分离后燃气和较轻的生物质颗粒进入旋风分离器3，较重的生物质颗粒通过螺旋输送机返回流化床1继续参加反应。
在旋风分离器3内，燃气和较轻的生物质颗粒进一步分离，燃气进入燃气管道，通过热交换装置5加热用于反应的空气，同时燃气被冷却，被冷却的燃气送至生物质气化反应系统的下游装置。多余的燃气进入放散管道111，在放散管道111的端部点燃。
Claims (10)
1.一种生物质气给料放散自动控制系统，用于控制一生物质气化系统以便使其内的生物质原料完全反应，并放散多余的燃气；所述生物质气化系统包括流化床气化反应器、炉前储料装置、炉前送料装置、放散装置；其中，所述炉前储料装置包括缓冲仓和工作仓，所述缓冲仓和所述工作仓分别包括进料口和出料口，所述工作仓的进料口与所述缓冲仓的出料口接合；所述炉前送料装置将来自所述工作仓出料口的原料送入所述流化床气化反应器的进料口；所述缓冲仓和工作仓的底部出料口处均设有阀门；所述放散装置包括点火装置；所述自动控制系统包括：
工作仓第一料位计，其位于所述工作仓的下部，用于感测工作仓内的料位，当工作仓内的料位处于该料位计高度时，将工作仓内料位的信号传给阀门控制单元；
工作仓第二料位计，其位于所述工作仓的上部，用于感测工作仓内的料位，当工作仓内的料位处于该料位计高度时，将工作仓内料位的信号传给阀门控制单元；
阀门控制单元，用于根据工作仓第一料位计和工作仓第二料位计传送的信号控制缓冲仓和工作仓阀门的开启和关闭；
炉温传感器，用于感测流化床气化反应器内的温度，并将该温度信号传给炉前送料装置控制单元；
炉压传感器，用于感测流化床气化反应器内的压力，并将该压力信号传给炉前送料装置控制单元；
炉前送料装置控制单元，用于根据炉温传感器和炉压传感器传送的信号控制炉前送料装置的送料频率；
火焰探测器，用于感测放散装置的火焰，并将该火焰有无的信号传给点火控制单元；以及
点火控制单元，用于根据火焰探测器传送的信号控制点火装置的开启。
2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述缓冲仓的阀门开启时，所述工作仓的阀门关闭；所述缓冲仓的阀门关闭时，所述工作仓的阀门开启。
3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述生物质气化反应系统进一步包括料仓及送料装置，所述料仓包括顶部进料口和底部出料口，所述料仓的底部出料口设有阀门；所述送料装置包括水平输送带和提升机，所述水平输送带位于所述料仓的底部出料口下方，所述提升机的起始端与所述水平输送带末端相接合，所述提升机的末端位于所述缓冲仓的顶部进料口上方；所述控制系统还包括：
缓冲仓第一料位计，其位于所述缓冲仓的中部，用于感测缓冲仓内的料位，当缓冲仓内的料位处于该料位计高度时，将缓冲仓内料位的信号传给送料控制单元；
缓冲仓第二料位计，其位于所述缓冲仓的上部，用于感测缓冲仓内的料位，当缓冲仓内的料位处于该料位计高度时，将缓冲仓内料位的信号传给送料控制单元；
送料控制单元，用于根据缓冲仓第一料位计和缓冲仓第二料位计传送的信号控制料仓阀门和送料装置的开启和关闭。
4.如权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述生物质气化反应系统进一步包括报警装置，所述控制系统还包括：
缓冲仓第三料位计，所述缓冲仓第三料位计位于所述缓冲仓的下部，用于感测缓冲仓内的料位，当缓冲仓内的料位处于该料位计高度时，将缓冲仓内料位的信号传给报警控制单元；
报警控制单元，用于根据缓冲仓第三料位计传送的信号控制报警装置的开启。
5.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述生物质气化反应系统还包括带有显示屏的控制机柜，所述控制系统还包括摄像头，用于拍摄所述放散装置火焰燃烧的图像，并将拍摄的图像传送至控制机柜的显示屏。
6.一种具有权利要求1-5之一所述控制系统的生物质气化反应系统，其进一步包括生物质原料供给系统、流化床气化反应器、气化介质供给系统、以及设置于该流化床气化反应器之外的两级以上的分离装置，所述的两级以上的分离装置至少包括第一分离装置和第二分离装置。
7.如权利要求6所述的生物质气化反应系统，其中，所述的流化床气化反应器包括设置于其中部区域的第一进料口和第二进料口、设置于其底部的气化介质入口和废弃物出口、以及设置于其上部区域的物料出口；其中，所述流化床气化反应器的第一进料口与所述生物质原料供给系统相接合，所述流化床气化反应器的气化介质入口与所述的气化介质供给系统相接合；
所述的第一分离装置包括设置于其上部区域的物料入口、设置于其中部区域的物料出口以及设置于其底部的循环出口；其中，所述第一分离装置的物料入口与所述流化床气化反应器的物料出口相接合，所述第一分离装置的循环出口通过第一输送装置与所述流化床气化反应器的第二进料口相接合；以及
所述的第二分离装置包括设置于其顶部的燃气出口、设置于其上部区域的物料入口、设置于其底部的循环出口；其中，所述第二分离装置的物料入口与所述第一分离装置的物料出口相接合，所述第二分离装置的循环出口通过第二输送装置和第一输送装置与所述流化床气化反应器的第二进料口相接合。
8.如权利要求7所述的生物质气化反应系统，其特征在于，所述的生物质气化反应系统进一步包括热交换装置，其中，来自所述第二分离装置燃气出口的燃气和来自所述气化介质供给系统的气化介质流经该热交换装置，并发生热交换，气化介质被预热，燃气被冷却；之后，被预热的气化介质则经由所述流化床气化反应器的气化介质入口，送入所述流化床气化反应器，被冷却的燃气则送至所述生物质气化反应系统的下游装置。
9.如权利要求7所述的生物质气化反应系统，其特征在于，所述第二分离装置的燃气出口设置有水封阀。
10.如权利要求7所述的生物质气化反应系统，其特征在于，所述的生物质气化反应系统进一步包括排渣装置，该排渣装置为一螺旋输送装置，而且该螺旋输送装置的出料端高于其进料端。
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Date of cancellation: 20211209 Granted publication date: 20120718 Pledgee: Ping An Bank Ltd. Guangzhou branch Pledgor: GUANGZHOU DEVOTION THERMAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: 2017440000019 |
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Denomination of invention: Automatic control system for biomass gas feeding and dispersion and biomass gasification reaction system Effective date of registration: 20220401 Granted publication date: 20120718 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Guangzhou Liuhua sub branch Pledgor: GUANGZHOU DEVOTION THERMAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980003837 |
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Granted publication date: 20120718 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Guangzhou Liuhua sub branch Pledgor: GUANGZHOU DEVOTION THERMAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980003837 |