生物质燃烧生成高品位热能--高温高压燃气的方法技术

发明专利技术名称：生物质燃烧生成高品位热能

【技术实现步骤摘要】
生物质燃烧生成高品位热能
‑‑
高温高压燃气的方法
[0001]
：生物质燃烧生成高品位热能
‑‑
高温高压燃气的方法从属于能源与动力工程


技术介绍
：
[0002]一、热力机械多是以石化燃料作为能源的，在寻觅替代石化能源的新能源的视野里，人们似乎没有办法将生物质通过直接燃烧转化为高温高压燃气继而转化为电力或驱动机车的动力。
[0003]生物质能属于品位较低的能源，先要完善一个在生物质的利用方面的概念，有一项称作为生物质直接燃烧转化为电力的技术，其实质是生物质燃烧，通过形成高温高压水蒸汽再转化为电力的，并不是直接燃烧产生高温高压燃气才转化为电力的，而生物质直接燃烧转化为高温高压燃气，成为高品位热能，直接转化为动力才能称之为真正的生物质直接燃烧转化为动力或电力的技术。
[0004]二、要使生物质能转化为动力须通过蒸汽或气化成木煤气的中间过程来实现，用于气电炭联产等综合用途，用作蒸汽轮机、燃气轮机的动力源，或者是木煤气发动机带动的拖拉机等；
[0005]三、生物质多应用于工业锅炉燃烧的生物质固体成型的生物质压块、棒状、颗粒状燃料。棒状燃料的制作压力较小，一般为10MPa，密度通常为0.9
×
103Kg/m3。
[0006]生物质颗粒技术分为两种，一种是饲料颗粒，密度较低，习惯上称之为软颗粒，用做饲料；另一种是工业燃烧用的生物质颗粒技术，将散碎蓬松没有一定形状的生物质，经干燥粉碎后，用平模、环模生物质颗粒加工方法，以及冲压式生物质颗粒加工方法，在温度达到200℃以上，生物质的木质素软化并有黏度，30
‑
120MPa的压力下条件挤压聚合成型，热值为14000
‑
23000J/Kg，密度为1.2
×
103Kg/m3，直径6
‑
20mm的生物质颗粒，习惯上称之为硬颗粒，用做工业燃料，生物质颗粒制作时压力大，有高耗能的缺点。
[0007]其中柱塞颗粒技术如图1
‑
a，一个柱塞在一个相对应的缸筒模具冲压生物质颗粒；活塞冲压颗粒或制棒技术图2
‑
a是一个活塞冲压在缸筒内将生物质通过一个或多个比较集中的模孔中冲压成固体燃料，有的将冲压活塞称作冲压锤头。

技术实现思路
：
[0008]将高温高压燃气通过压气机，燃气清洁器、膨胀机组成的最终转化为动能的热力学方案称做生物质热力系统，因此本专利技术目的在于实现生物质热力系统，生物质用最好的燃烧方法直接燃烧生成高温高压燃气就是生物质热力系统的核心技术，用生物质泵向高压燃烧室注入生物质燃料，将生物质燃烧生成高温高压燃气，解决如下技术问题：
[0009]一是简化的生物质泵
[0010]解决并实现向高压燃烧室匀速的注入生物质燃料。在多种生物质颗粒加工技术中筛选一种适合于生物质热力系统的加工技术，并改进成具有柴油机油泵的功能生物质泵，将生物质用生物质泵注入高压燃烧室。生物质泵与高压燃烧室要一体化封闭连接，并且同
步工作；
[0011]二是生物质泵中被压缩过程中的生物质颗粒有致密性，将模孔堵塞住或者卡住；高压燃烧室内的高压气体不能从生物质颗粒的间隙中泄露出去，形成致密的燃烧颗粒；对致密颗粒的加工消耗的能量越小越好，实现节能降耗。
[0012]三是保证高压燃烧室密封作业的情况下实现安全而简单的方法排灰；
[0013]解决如上几个技术瓶颈，在加之现有热力学技术，就能使生物质直接燃烧生成高温高压燃气。
[0014]本专利技术技术方案是，将活塞冲压或柱塞冲压的生物质颗粒机械，改进成生物质泵，加工的致密颗粒注入高压燃烧室，直接燃烧生成的高温高压燃气，如下：
[0015]一、燃料
[0016]生物质粉碎后用动物饲料软颗粒的制作技术加工成软颗粒，软颗粒能够定型、方便搬运、保证满足储运及使用时不会散碎，并且晾晒干燥，作为进入能够应用于农林业发动机的生物质热力系统的原料燃料。并对燃料按成分及灰分的原则分类，1级为以木质成分特别是硬杂木的0.5％以下灰分的生物质；2级为0.5％以上灰分并且燃烧后灰分不结焦秸秆成分的生物质。
[0017]棒状生物质燃料的制作压力是10MPa，因为密度低可能存在潜在的透气的风险，生物质颗粒是在30
‑
120MPa的压力下条件成型的，相对于高压燃烧室一般为1.2
‑
1.8MPa的设计压力属于超标准压缩，耗能过高。
[0018]降低生物质颗粒的制作压力，制作出介于棒状与颗粒状之间的密度0.9
×
103Kg/m3‑
1.0
×
103Kg/m3、强度的颗粒状生物质固体成型燃料。形成致密的生物质燃料(以下简称为致密颗粒，区别于软颗粒，硬颗粒)，注入高压燃烧室是要通过生物质泵的生物质制颗粒机械来完成的。降低设计密度的另一个原因是，密度大的生物质颗粒过于耐烧，燃烧时间长，同样的热值的燃料短时间内燃烧完毕，对于热力系统的建立更加有利。
[0019]二、活塞式或柱塞式生物质泵
[0020]满足生物质热力系统的进入高压燃烧室的固体燃料的要求，一是干燥的生物质，含水率为0
‑
14％之间越低越好，提高热值；二是采用颗粒出口集中的活塞或柱塞的颗粒技术，能较好的与高压燃烧室密闭连接；三是生物质颗粒的制作压力与高压燃烧室的设计压力匹配，形成的颗粒有致密性与堵塞性满足高压燃烧室的需求，不超标准压缩，并且易于燃烧；四、生物质泵的工艺流程与高压燃烧室燃烧同步，体积较小，能依附高压燃烧室成为一体。
[0021]生物质泵由外部压力机件带动活塞(或冲压锤)(6)或柱塞(4)在模具缸筒(5)(3)(以下统称模具，模具内孔形成生物质颗粒的部位统称模孔)内往复冲压成为活塞或柱塞式生物质颗粒机。通过如下两种方式使生物质颗粒模具具有高压泵的功能：
[0022]一是堵塞模孔型。活塞或柱塞的往复冲压，在笔直的模孔图1
‑
a、图2
‑
a中生物质被压缩成致密颗粒并注入高压燃烧室的过程中，如高压燃烧室设计压力不大，同时正在形成的生物质颗粒表面比较粗糙，活塞或柱塞返程时，正在形成的生物质颗粒堵塞模孔，能起到木塞的作用，正在成型的致密颗粒与模孔壁的静摩擦阻力的最大值F
MAX
，能够略大于或等于高压燃烧室内高压气体施加的反作用力，不能使致密颗粒逆向反推，同时颗粒的致密程度能阻止高压燃气从颗粒中间泄露，这种情况下的模具与模孔就具备了泵的功能。
[0023]二是反宝塔型。生物质被压缩成致密颗粒并连续注入高压燃烧室的过程中，高压燃烧室设计压力较大，或者生物质颗粒原料的本身带有某种油脂，表面特别光滑，或者生物质原料硬度高难于压缩，又由于致密颗粒的制粒成型时压力小，起不到硬木塞的作用，与模孔内壁摩擦阻力小，无法有效的防止高压燃气对致密颗粒的反推，将模孔改进成一道或多道反宝塔凹槽型(2)，生物质在模孔中由上至下塑性变形形成颗粒，但是刚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质直接燃烧生成高温高压燃气的方法，特征是，以干燥的生物质为燃料原料，通过生物质泵，生物质泵与高压燃烧室密封连接(9)，以高于高压燃烧室设计压力的正压力，冲压生成致密颗粒，致密颗粒的致密性是在成型的过程中具有密封燃烧室的功能。致密颗粒注入高压燃烧室，折断变得碎小，下落到高压燃烧室能够聚拢成堆，通入高压空气(11)，引燃后，生物质泵按照高压燃烧室的需求量与高压燃烧室同步工作，生物质燃烧生成品位好的高温高压燃气(15)，用于进一步能量转化。灰分经打灰器下落到灰仓。2.根据权利要求1所述的生物质泵，特征是活塞(6)或柱塞(4)冲压式生物质燃料泵，颗粒燃料出口集中，根据高压燃烧室的消耗量匹配相同生产效率的生物质泵，泵的功能体现在在模具的模孔(1)设置反宝塔型凹槽(2)，当活塞或柱塞向正方向冲压时将干燥的生物质原料加工成致密的不透气的颗粒状的燃料并注入高压燃烧室，当活塞或柱塞向反方向返程时，靠生物质的膨胀弹性卡在模孔的反宝塔状凹槽处。3.根据权利要求1与权利要求2，一种用致密颗粒堵塞模孔型的生物质泵，特征是活塞或柱塞的冲压将燃料通过模孔形成致密颗粒注入高压燃烧室，在笔直的模孔中形成的致密颗粒表面比较粗糙，活塞或柱塞返程时，正在形成的生物质颗粒堵塞模孔，正在成型的致密颗粒与模孔壁的静摩擦...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵红日，
申请(专利权)人：赵红日，
类型：发明
国别省市：