[發明專利]一種用于生物質燃氣的冷卻系統及冷卻方法

有效

• 申請號: 201810429473.1
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108485720B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 樊強;許世森;陶繼業;劉沅;王鵬杰;李小宇;任永強
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: C10J3/72
• 分類號: C10J3/72;C10J3/30;C10J3/50;C10J3/84;C10K1/04
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種用于生物質燃氣的冷卻系統，其特征在于：包括生物質干燥器（16），與生物質干燥器（16）相連的螺旋給料機（17），與螺旋給料機（17）相連的氣化爐（18），與氣化爐（18）相連的旋風分離器（19），與旋風分離器（19）相連的燃氣冷卻器（20），與燃氣冷卻器（20）相連的燃氣增壓風機（21）以及為氣化爐（18）輸送空氣的送風機（22）；

所述燃氣冷卻器（20）包括加熱器殼體（1），與加熱器殼體（1）相連并密封的封頭（2），加熱器殼體（1）頂部設置有生物質燃氣進口（9）和若干個蒸汽吹掃頭（13），加熱器殼體（1）底部設置有聚油槽（8）和生物質燃氣出口（10）；加熱器殼體（1）內部設有換熱管（4），加熱器殼體（1）內沿換熱管（4）豎直方向相間隔設有若干上折流擋板（5）和下折流擋板（6），下折流擋板（6）底部設有導油槽（7）；封頭（2）的頂部和底部分別設有冷空氣進口（11）和熱空氣出口（12），封頭（2）內部設有冷空氣和熱空氣分程隔板（3），熱空氣出口（12）上設有壓力測點（15）以及檢測管程介質中的CO和H₂含量的組分測點（14）；所述冷空氣進口（11）與換熱管（4）進口連通，熱空氣出口（12）與換熱管（4）出口連通；所述的燃氣冷卻器（20）的管程介質為冷空氣；殼程介質為熱生物質燃氣；

所述的燃氣冷卻器（20）形式為U型管換熱器，殼程介質比管程介質的工作壓力高0.1~0.5MPa；

所述的加熱器殼體（1）底部為中心點低，四周高且帶坡度的曲面；

所述的加熱器殼體（1）頂部設置有不少于一個的蒸汽吹掃頭（13），蒸汽吹掃頭（13）的位置設置在上折流擋板（5）和下折流擋板（6）的間距中心，吹掃用的蒸汽溫度不低于150℃；

在所述燃氣冷卻器（20）中，生物質燃氣從生物質燃氣進口（9）進入燃氣冷卻器（20）的殼程，經上折流擋板（5）和下折流擋板（6）折流，與從冷空氣進口（11）進入換熱管（4）管程的冷空氣進行換熱，被加熱后的空氣沿熱空氣出口（12）流出，冷卻后的生物質燃氣沿生物質燃氣出口（10）流出；整個燃氣冷卻器（20）形式為U型管換熱器，工作時，生物質燃氣側壓力比空氣側的壓力高0.1~0.5MPa，并在熱空氣出口（12）的管道設置組分測點（14），檢測CO和H2的濃度，如果組分測點（14）檢測結果顯示CO和H2增加，就能判斷換熱管（4）有漏點，則關閉生物質燃氣進口（9）的閥門，進行后續的維修，系統安全可靠；由于生物質燃氣含焦油和灰，在設備運行一段時間后會在換熱管（4）和上折流擋板（5）和下折流擋板（6）的壁面粘黏沉積，影響換熱效果，甚至發生堵塞，在加熱器殼體（1）頂部設置有若干蒸汽吹掃頭（13），高溫蒸汽將焦油和灰豎直向下吹掃至燃氣冷卻器（20）的底部，沿底部曲面進過導油槽（7）流入聚油槽（8）中再外排；無論是在加熱器運行過程中還是停車后都能夠進行蒸汽吹掃清洗，操作簡便。

2.根據權利要求1所述的一種用于生物質燃氣的冷卻系統，其特征在于：所述的換熱管（4）沿豎直方向設有不少于2個等數量的上折流擋板（5）和下折流擋板（6），上折流擋板（5）和下折流擋板（6）等間距交錯排列。

3.根據權利要求1所述的一種用于生物質燃氣的冷卻系統，其特征在于：所述的導油槽（7）的形狀為矩形，其作用是在蒸汽吹掃時能使焦油等雜質通過并進入聚油槽（8）。

4.權利要求1至3任一項所述的用于生物質燃氣的冷卻系統的冷卻方法，其特征在于：

經過破碎的生物質原料進入生物質干燥器（16）干燥后被螺旋給料機（17）送入氣化爐（18），與來自送風機（22）并經過燃氣冷卻器（20）加熱的空氣發生氣化反應，產生的高溫燃氣經過旋風分離器除灰后進入燃氣冷卻器（20）降溫，再由燃氣增壓風機（21）送入后續鍋爐燃燒發電；

在所述燃氣冷卻器（20）中，生物質燃氣從生物質燃氣進口（9）進入燃氣冷卻器（20）的殼程，經上折流擋板（5）和下折流擋板（6）折流，與從冷空氣進口（11）進入換熱管（4）管程的冷空氣進行換熱，被加熱后的空氣沿熱空氣出口（12）流出，冷卻后的生物質燃氣沿生物質燃氣出口（10）流出；整個燃氣冷卻器（20）形式為U型管換熱器，工作時，生物質燃氣側壓力比空氣側的壓力高0.1~0.5MPa，并在熱空氣出口（12）的管道設置組分測點（14），檢測CO和H2的濃度，如果組分測點（14）檢測結果顯示CO和H2增加，就能判斷換熱管（4）有漏點，則關閉生物質燃氣進口（9）的閥門，進行后續的維修，系統安全可靠；由于生物質燃氣含焦油和灰，在設備運行一段時間后會在換熱管（4）和上折流擋板（5）和下折流擋板（6）的壁面粘黏沉積，影響換熱效果，甚至發生堵塞，在加熱器殼體（1）頂部設置有若干蒸汽吹掃頭（13），高溫蒸汽將焦油和灰豎直向下吹掃至燃氣冷卻器（20）的底部，沿底部曲面進過導油槽（7）流入聚油槽（8）中再外排；無論是在加熱器運行過程中還是停車后都能夠進行蒸汽吹掃清洗，操作簡便。