一种生物质颗粒等离子热风炉燃气轮发电机的制作方法

本发明属于发电机技术领域，具体是指一种生物质颗粒等离子热风炉燃气轮发电机。

背景技术：

在石油、化工、天然气等工业领域，它们对机械驱动的动力设备的要求是需移动便捷，能够在易燃易爆的室外场所运行，传统发电机一般不可移动，安装时须开挖机坑，需放置在专用厂房内，而且对石油、天然气开采、煤气加工及钢铁企业生产中产生的废气也不能加以利用，造成了能源的浪费，而且二氧化硫及氮氧化物等有害气体、固体烟尘排放在大气中污染环境。随着国家“西气东输”工程的实施及海上能源的进一步开采，能够满足其需求的电力能源成为急需解决的问题。在已有的技术里都是将生物质焚烧通过余热锅炉产生高温高压蒸汽去推动燃气轮机发电，还没有发现利用生物质、少量煤块、木屑混合协同等离子热风炉产生的三种混合气体燃烧去推动燃气轮发电机组的技术。

技术实现要素：

为解决上述现有难题，本发明提供了一种利用生物质颗粒、少量煤块、木屑混合制成水煤气先进行一次燃烧，当炉内温度达到大于500℃时，将水分解成氢、氧等离子进行二次燃烧，有效降低污染物、节能环保的生物质颗粒等离子热风炉燃气轮发电机。

本发明采取的技术方案如下：本发明生物质颗粒等离子热风炉燃气轮发电机，依次包括气化炉、等离子炉和燃气轮发电机，所述等离子炉设于气化炉和燃气轮发电机之间；所述气化炉包括炉体、上料斗、螺旋进料机、上料电磁阀、水煤气出口管、炉门、炉箅、灰渣槽、混合燃料和吹风机，所述螺旋进料机设于炉体上方，所述上料电磁阀设于螺旋进料机输出端与炉体之间，所述上料斗设于螺旋进料机的输入端，上料电磁阀一方面控制混合燃料的进入，上料电磁阀另一方面是防止气化炉炉体内可燃气体泄漏，确保安全；所述灰渣槽设于炉体下端且与炉体贯通相连，所述炉箅设于灰渣槽与炉体之间，炉箅用于燃烧后的灰渣下落，炉箅另一作用是让灰渣槽产生的水蒸气，通过炉箅进入还原层，从而产生水煤气，所述炉体侧壁设有开口，所述炉门铰接设于炉体侧壁开口处，炉门便于点火引燃混合燃料，所述炉体从上到下依次设有干燥层、热解层、氧化层和还原层，干燥层用于产生干燥原料和水蒸气，热解层用于产生水蒸气h2、ch4、c0、焦油等，氧化层用于燃烧燃料和产生c02，还原层用于产生co、h、ch4等可燃气体组成的水煤气，所述吹风机设于炉体外侧，吹风机的输出端与氧化层相连通，吹风机用于向氧化层内吹入适量空气，保持氧化层热化学反应所需要的一定量氧气，尽可能将能量保留在反应后并到其他反应层上，多制得ch4、co、h2等可燃气体，所述水煤气出口管设于炉体外侧壁上且与还原层贯通相连，水煤气出口管用于输出水煤气。

进一步地，所述等离子炉包括引风机、燃气喷嘴、等离子发生器、热风炉体、真空炉体和法兰盘，所述热风炉体设于气化炉一侧，所述燃气喷嘴设于热风炉体首端内侧壁上，所述引风机的输入端与水煤气出口管贯通相连，所述引风机的输出端与燃气喷嘴连接，引风机通过水煤气出口管收集水煤气并通过燃气喷嘴引出，所述真空炉体设于热风炉体内，所述真空炉体内腔为真空设置，真空炉体便于保温，减少热量的散失；所述等离子发生器设于热风炉体内，热风炉体内设有多组等离子发生器，等离子发生器产生氢、氧等离子，协同水煤气一起燃烧消除污染，燃烧时所产生的高温、高压、热能供燃气轮发电机使其工作发电，所述法兰盘设于热风炉体末端，所述法兰盘与燃气轮发电机连接，法兰盘便于将热风炉体与燃气轮发电机连接。

其中等离子发生器的结构为本发明人专利号为cn106276787b，发明名称为高温热导水等离子产生系统的现有技术和结构，其具体结构不再叙述。

优选地，所述热风炉体内设有六组等离子发生器。

进一步地，所述燃气轮发电机包括压气机、燃气轮机、发电机和余热回收风机，所述燃气轮机设于法兰盘上，燃气轮机通过法兰盘与热风炉体相连，所述发电机输入端与燃气轮机输出端相连，所述压气机设于燃气轮机一侧且与燃气轮机相连，所述压气机用于压缩空气从而设计具有产生高的压缩比，气流协同等离子炉高温高压气一起推动燃气轮机运转工作，燃气轮机运转作后带动发电机旋转发电，将机械能转化成电能，所述燃气轮机末端设有尾气热风出口，所述余热回收风机设于燃气轮机末端尾气热风出口处和等离子炉进口之间，余热回收风机用于回收燃气轮机产生的温度约为400℃-600℃的尾气余热能传递给等离子炉利用，达到节能目的。

进一步地，所述灰渣槽内设有水，灰渣槽内的水用于燃烧后的热灰渣通过炉箅下落到水中产生水蒸气从而通过炉箅进入还原层，以便反应产生水煤气。

进一步地，所述混合燃料为生物质颗粒、煤块、木屑的混合物。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本方案生物质颗粒等离子热风炉燃气轮发电机结构简单，设计合理，通过气化炉利用生物质颗粒、少量煤块、木屑混合制成水煤气先进行一次燃烧，当炉内温度达到大于500℃时，等离子发生器将水分解成氢、氧等离子协同水煤气一起燃烧消除污染，燃烧时所产生的高温、高压、热能供燃气轮发电机使其工作发电，余热回收风机回收燃气轮机产生的温度约为400℃-600℃的尾气余热能传递给等离子炉利用，达到节能目的。

附图说明

图1为本发明生物质颗粒等离子热风炉燃气轮发电机一种实施例的结构示意图。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：1、气化炉，2、等离子炉，3、燃气轮发电机，4、炉体，5、上料斗，6、螺旋进料机，7、上料电磁阀，8、水煤气出口管，9、炉门，10、炉箅，11、灰渣槽，12、吹风机，13、干燥层，14、热解层，15、氧化层，16、还原层，17、引风机，18、燃气喷嘴，19、等离子发生器，20、热风炉体，21、真空炉体，22、法兰盘，23、压气机，24、燃气轮机，25、发电机，26、余热回收风机，27、尾气热风出口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明生物质颗粒等离子热风炉燃气轮发电机，依次包括气化炉1、等离子炉2和燃气轮发电机3，所述等离子炉2设于气化炉1和燃气轮发电机3之间；所述气化炉1包括炉体4、上料斗5、螺旋进料机6、上料电磁阀7、水煤气出口管8、炉门9、炉箅10、灰渣槽11、混合燃料和吹风机12，所述螺旋进料机6设于炉体4上方，所述上料电磁阀7设于螺旋进料机6输出端与炉体4之间，所述上料斗5设于螺旋进料机6的输入端，所述灰渣槽11设于炉体4下端且与炉体4贯通相连，所述炉箅10设于灰渣槽11与炉体4之间，所述炉体4侧壁设有开口，所述炉门9铰接设于炉体4侧壁开口处，所述炉体4从上到下依次设有干燥层13、热解层14、氧化层15和还原层16，所述吹风机12设于炉体4外侧，吹风机12的输出端与氧化层15相连通，所述水煤气出口管8设于炉体4外侧壁上且与还原层16贯通相连。

其中，所述等离子炉2包括引风机17、燃气喷嘴18、等离子发生器19、热风炉体20、真空炉体21和法兰盘22，所述热风炉体20设于气化炉1一侧，所述燃气喷嘴18设于热风炉体20首端内侧壁上，所述引风机17的输入端与水煤气出口管8贯通相连，所述引风机17的输出端与燃气喷嘴18连接，所述真空炉体21设于热风炉体20内，所述真空炉体21内腔为真空设置，所述等离子发生器19设于热风炉体20内，热风炉体20内设有多组等离子发生器19，所述法兰盘22设于热风炉体20末端，所述法兰盘22与燃气轮发电机3连接。

其中等离子发生器19的结构为本发明人专利号为cn106276787b，发明名称为高温热导水等离子产生系统的现有技术和结构，其具体结构不再叙述。

所述热风炉体20内设有六组等离子发生器19；所述燃气轮发电机3包括压气机23、燃气轮机24、发电机25和余热回收风机26，所述燃气轮机24设于法兰盘22上，燃气轮机24通过法兰盘22与热风炉体20相连，所述发电机25输入端与燃气轮机24输出端相连，所述压气机23设于燃气轮机24一侧且与燃气轮机24相连，所述燃气轮机24末端设有尾气热风出口27，所述余热回收风机26设于燃气轮机24末端尾气热风出口27处和等离子炉2进口之间，所述灰渣槽11内设有水，所述混合燃料为生物质颗粒、煤块、木屑的混合物。

具体使用时，将混合燃料放入进上料斗5，依靠自身重力，混合燃料经过上料斗5进入螺旋进料机6内，螺旋进料机6将混合燃料传送到螺旋进料机6末端，打开上料电磁阀7，螺旋进料机6将混合燃料送到炉体4内，打开炉门9，用液化气喷枪将氧化层15内混合燃料点燃，燃成红火碳时关闭炉门9，再不用点火，间断往气化炉1内填入混合燃料即可，混合燃料依次经干燥层13、热解层14、氧化层15和还原层16四个反应区域进行不同的化学反应，吹风机12向氧化层15内吹入适量空气，保持氧化层15热化学反应所需要的一定量氧气，尽可能将能量保留在反应后并到其他反应层上，多制得ch4、co、h2等可燃气体，当混合燃料进入干燥层13区域时，干燥区域温度200℃-300℃，此时混合燃料中的水分蒸发，从而得到干燥的原料和蒸发的水蒸气，当混合燃料下落到热解层14区域时，热解层14的温度保持在500℃-600℃之间，在500℃-600℃时混合燃料内气体挥发大量析出剩残留木炭，热解反应析出气体的挥发成分主要包括:水蒸气、氢气、co、co2、甲烷ch4、焦油和其他碳氢化合物，当混合燃料下落到氧化层15内时，氧化层15反应速率较快，残留的木炭与引入空气中的氧发生剧烈反应，同时释放出大量的热能，以支持其他区域反应的进行，在氧化层15温度可达到1000℃-1200℃时，挥发成分参与燃烧后进一步降解，其反应式:

c+o2=co2

2c+o2=2co

2h2+o2=2h2o

当混合燃料下落到还原层16区域时，还原层16不存在氧气，氧化层15中的燃烧产物及水蒸气与还原层16中的木炭发生还原反应生成氢气、co、ch4等气体，还原层16为吸热反应，温度相应的降到700℃-900℃，所需热量由氧化层15供给，还原层16发生化学反应如下：

c+h2o=co+h2

c+co2=2co

c+2h2=ch4

混合燃料最后沿炉箅10落入灰渣槽11内，燃烧后的热灰渣通过炉箅10下落到水中产生水蒸气从而通过炉箅10进入还原层16，以便反应产生水煤气；还原层16所产生的由c0、h2、ch4等可燃气体组成的水煤气由引风机17引出进入等离子炉2内的燃气喷嘴18去燃烧，等离子发生器19将水热分解呈氢、氧等离子，当热风炉体20内温度升到500℃以上时自动将等离子发生器19产生的氢、氧等离子引燃，氢气燃烧产生的1200c高温火焰将水煤气燃烧产生的污染消除三分之二，压气机23压缩空气从而设计具有产生高的压缩比，压缩机产生的气流协同等离子炉2高温高压气流从热风炉体20喷入进燃气轮机24推动燃气轮机24工作转动，燃气轮机24转动带动发电机25旋转发电，将机械能转换成电能，余热回收风机26回收燃气轮机24产生的温度约为400℃-600℃的尾气余热能传递给等离子炉2利用，达到节能目的。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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