CN101597505A - 隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电*** - Google Patents

Abstract

隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电***，系利用秸杆等原料，在隧道、环保、超导、自动化的炭化、焖炭***内生产木炭、燃气、蒸汽。燃气、蒸汽联合循环供给燃气、蒸汽发电***发电。燃机所排废气经分离***分离，返回炭化***；蒸汽发电***所排出的废汽，经处理后，再次进入蒸汽发电***；炭化所产生的木焦油、木醋酸等物质实施高温下的催化裂解技术，使燃气质优、高产；该***与相关设备所组成的供气(汽)发电***，摒弃锅炉、除尘、除焦、排烟、治污设备。延长、循环利用原料，投入产出比高。该***具有容积大(＞500m³)、耗秸杆量大(＞10万吨/年)、产气(汽)量大(＞2000万m³/年)、功率大(＞2万kW/h)、秸杆炭产量高(＞3万吨/年)的特点。

Description

隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电***

所属技术领域：

本发明系利用电脑控制，自动化的使秸杆等生物质炭化、干馏，生产木炭的同时，连续不断的生产燃气、蒸汽，供给发电***发电的隧道卧式的、炭化和焖炭熔为一体的、联合循环利用的设备结构体系。

背景技术：

公知的：

一、国外的秸杆产气供发电的通用设备是：一种方式：直接将秸杆输送到立式焚烧产气炉内焚烧，所产生的燃气，在蒸汽锅炉内燃烧来加热冷水，进而生成高温蒸汽，经加压送入蒸汽轮机内，推动发电机发电。另一种方式：将秸杆直接输送到立式焚烧产气炉内焚烧，所产生的燃气，加压进入燃气轮机内燃烧，带动发电机发电。本种方式较少。秸杆直接焚烧并产生燃气、蒸汽，供给燃机和蒸机联合循环发电的设备方式更少。

二、国内的秸杆产气供发电通用的设备是：一种方式：采用流化床式结构，将稻壳等废料送入设备内，经焚烧所产生的燃气供给蒸汽锅炉，加热冷水，生成高温蒸汽，加压后送入蒸机内，推动发电机发电。另一种方式：将秸杆直接输送到流化床产气炉内焚烧，所产燃气，加压进入内燃机内燃烧，带动发电机发电，这种方式则较少。而采用流化床产气炉生产燃气、蒸汽，同时供给秸杆燃气内燃机(或燃气轮机)和蒸机联合循环发电的尚未实施。

国外的秸杆发电，存在如下不足：

1、设备腐蚀、水污染：立式秸杆焚烧产气炉，焚烧中，由于其炉内温度不太高，将有7g/m3～15g/m3的木醋酸、木焦油产生。其在相应的温度下，致使发电设备内部腐蚀严重。为解决木醋酸的腐蚀问题，就增加：用水分离燃气中的木醋酸、木焦油的设备。这样，即浪费大量的水、木醋酸、木焦油资源，又可能污染水资源和周围环境。

2、灰份、残渣：秸杆产气供发电的通用设备，在焚烧过程中，将产生4％~5％的灰、残渣。在烟塔的排气作用下，部份灰份、废气被排入到大气中，造成对大气的二次污染。落入炉内底部的灰分、残渣，当温度超过850℃时，便会发生熔融结渣现象，堵住炉内排渣口或粘结在转动的链条上，造成秸杆的输送***损坏。

3、产品单一：秸杆产气供发电的通用设备，只能生产一种燃气，进而再用燃气通过锅炉***将水转化成为蒸气，实施单一的蒸汽发电功能。加之未实施联合循环利用燃气、蒸汽的热量，致使秸杆资源的利用率较低，效益一般，投资过大，回收期较长。椐：青岛日报http://www.newenergy.com.cn  2008-1-189:22:00初磊报导了：山东高唐生物质能等七个采用国外设备的发电厂：“绿色模式绿灯少山东生物发电步履维艰：成本高收入低”为题的情况综述，就是明证。

4、原料：仅用棉柴、树枝等灰色原料。且收集、运输困难，原料成本渐渐升。

5、设备造价：丹麦等西欧国家的进口秸杆发电设备，其单位造价一般为1.3万元/KW/h左右。对中国的一般投资企业来说，购置比较困难。

国内的发电设备除具有国外的发电设备第1、2、3、4条不足之外，尚有：

1、发电规模：从气化发电的成本分析可知，影响成本最大的因素是发电规模。目前，国内还没有制造出大型的秸杆产气设备(＞6000K W/h)，最大的单机供气功率在2000～3000KW/h之间，而且是在试生产中。这样，小规模的发电企业，就很难解决发电成本问题。同样的，这种设备，从根本上，也解决不了中国每年产生近10亿吨的、以秸杆为主的、废旧生物质转化为生物新能源的问题。

2、投入产出比问题：高发电总效率是减少原料开支的有效办法。降低发电成本的主要方向是提高发电规模和发电效率。国产小规模发电设备，投入相当大的资金、人力、物力，而发电量却不大、发电效率较低，消耗的稻壳(用秸杆生产燃气的设备更少)量不多(按2000kwh/台计算，年耗稻壳不足2万吨)。同样的，由于产品只有燃气，进而再转化成蒸汽发电，除了浪费大量的资源外，普遍存在着原料利用率低，效益偏低，甚至亏本经营，即使不亏本，投入回收期较长。江苏兴化中科生物质能发电公司，并联的、国产的、5MW供气的发电***，因规模小，产品单一，原料上涨，税收无优惠，政策未兑现等因素，造成近日停产和检修。就是例证。{根椐：中国企业新闻网：2007-8-279:11:26池墨的报导：(责任编辑：陈志红)标题：痛定思痛：反思首家纯生物发电厂，其主要内容是说：“江苏省兴化中科生物质能发电有限公司正式运营不到一年，因为巨额亏损，被迫于近日停产和检修。”}

3、污染问题：国内的秸杆直燃硫化床设备，比国外的供气设备有更多的灰份、残渣(稻壳的灰份残渣高达15％以上)产生。所排出的黑烟、废气，对大气、环境的污染问题没有解决。成为推广秸杆气化发电技术的主要障碍，解决灰及废水问题是发展生物质气化发电技术的一个关键。{根椐：中国企业新闻网：2007-8-279:11:26池墨的报导：(责任编辑：陈志红)标题：痛定思痛：反思首家纯生物发电厂，为题的报导的另一个主要内容是：“一是一家一户耕作的模式使得秸秆收集相当困难，而且仓储也不容易；二是秸秆灰还没有得到充分完全利用，可能给环境带来二次污染。”}

国内、外秸杆发电现状详见后辅助说明：生物质气化发电技术的发展和商业化摘要。

张希良  陈荣  何建坤

清华大学现代管理研究中心\清华大学能源环境经济研究院

来源：中美清洁能源技术论坛时间：2003年11月25日

发明内容：

鉴于上述不足，开发大功率的气化发电***，是现在中国秸杆发电的科技界，研究的主要目标之一。为此，我们研发出“隧道超导高温多效秸杆供气发电***”。

研发的方向、原理：

一、解决产气量低，规模小，消耗秸杆量少问题：可改变立式或硫化床式的封闭产气***结构，设计成为开放式的、规模宏大的、隧道式的、连续化的、炭化、焖炭为一体化的秸杆产气(汽)设备***。

二、解决产品单一问题：在特定条件下，可设计成：在秸杆炭化、产气、焖炭设备***内，同时生产木炭、燃气、蒸气三种产品的设备结构体系。

三、解决木醋酸、木焦油对设备腐蚀和再转化其资源为可燃气体的问题：可在本***内，设计制造出相应的设备体系，按照生物质的物理、化学特性，实施缺氧条件下的、高温催化裂解技术和工艺，将生物质干馏炭化中所产生的木醋酸、木焦油等物质，直接转化为高温可燃气体，降温后，送入燃气轮机内来发电。

四、解决木炭生产中的降温和生产出高温蒸汽的问题：在炭化、焖炭***内，设计一套对高温木炭喷水降温的***。所产生的高温蒸汽，可以再和；炭化***产生的高温燃气用冷水降温，进行热交换所产生的蒸汽；燃机余热用水降温所产生的蒸汽；蒸汽轮机所排出后的、又经化学处理的蒸汽，一起被引入到高温超导加热设备中，实施再加热。所产蒸汽，用高压泵将其加压，喷入蒸汽轮机内，带动发电机发电。

五、解决燃机所排废气再利用的问题：在燃机排气的后面，设置两套对废气的分离***。所分离出的CO2气体，循环喷入炭化***相应部位：实施对CO2气体回收再利用；所分离出的氮气，循环喷入喷氮隔氧***，保证高温木炭的生产。

技术实施方案：

按上述解决问题的方向、实施的原理，经我们多年的研究：在理念上予以突破，改变传统炭化炉的两密封门结构，为两端无门的敞开结构。用现代科学技术，设计出秸杆的炭化、焖炭为一体的供气(汽)***。

其基本结构为：

1、统一体结构：炭化和焖化***设计成统一体的隧道式结构，从结构上，大大加长了设备的整体长度(150m)，为规模化的秸杆炭化、焖炭供气(汽)***创造了条件。

2、炭化焖化***结构：用高强度钢筋为骨架、再用高温耐火浇铸料浆浇铸成众多块组合片，经螺栓联接，围制成圆型壳体(含底座)为统一体的炭化、焖炭***。

3、加热***：在隧道式、卧式轨道结构内，采用传热效果最好的超导材料制成超导高温加热***，实施对秸杆棒(球)的高温加热、炭化。

4、喷氮隔氧***：在隧道炭化区的前部(270℃≥～≤430℃)，设置喷氮隔氧***，使该区的秸杆棒(球)，处在缺氧环境下，以此工艺生产出高温木炭。

5、高压喷气、汽、粉***：在高温炭化(≥800℃)区域，设置高压喷：木焦油、木醋酸、活化剂、水蒸汽、CO2、催化剂等原料的***。将原料：实施高温下的活化、催化、裂解工艺，以此生产出质优高产燃气、蒸汽。

6、高压喷水降温***：在焖炭***内，设置高压冷水喷淋降温***，向运动在轨道上的、炭化了的秸杆棒(球)上，高压喷水雾，使水与高温木炭在热交换中，生产出大量的高温蒸汽，供蒸汽轮机发电。

生产工艺：

一、将秸杆制成半成品：从农户(公司加农户)那里，收购：由秸杆成型机所制成的秸杆半成品棒或球，装到铸钢所制成的炭化车辆内。

二、牵引电机输送秸杆半成品：在隧道卧式轨道的出口处，安装一台动力为25kw，并由变频调速器控制的、装有减速装置的牵引电动机，徐徐拉动：运动于轻轨上的、装有秸杆半成品的，源源不断地驶入炭化***内的炭车。此时，由电脑所控制的电能超导加热***开始供电，逐步加热所进来的秸杆半成品。

整个产气、汽***共分为A、B、C、D、E五区：

1、炭化车在A区运动：当炭化车运行在A区(常温～270℃)范围内时，电脑所控制的供电超导加热***开始供热。炉内温度升到200～270℃时，开始启动引风机，将炉内含有木焦油、木醋酸的混合汽，抽到喷：木焦油、木醋酸、催化剂、CO2、蒸汽的***内，喷雾泵将上述物质一起雾化成混合汽，喷到C区内。

2、炭车在B区运动：炭车运行在270～430℃的范围时，进入B区。此时的电脑控制***，仍然加大供热的电量，使炉内的温度升温到430℃。此时，秸杆纤维自身开始炭化、释放热量、并生成大量的甲烷、CO为主的燃气混合气。同时也起动喷氮隔氧***，将炭化***入口方向进来的、含有氧气的空气，阻挡在270～320℃范围之内。

3、炭车在C区运动：当炭车运行在430～970℃的范围时，进入C区。电脑控制***继续提高加热供电量。木炭中所含的挥发份，进一步被减少，相应的提高了木炭的含炭量。此处所喷入的木焦油、木醋酸、活化剂、蒸汽、CO2进行分解、化合、裂解，生成高温燃气。设置于本区内的燃气排出***开始排燃气。

4、炭车在D区运动：当炭车进入到温度为970～930℃时，进入了D区，即缓冲区。此区不设置供电、喷入和排出***。仅使木炭内部不规则的分子结构，在此高温下，逐渐地全部转化到平面结构。即达到导电的、活性炭的结构。

5、炭车在E区运动：当炭车进入到温度为930～150℃范围时，即炭车进入了E区，即焖炭***。在此区域，由电脑所控制的水喷淋***开始启动，在水与木炭的热交换中，逐步降低炭车上的木炭温度到150度以下，其所产生的高温蒸汽，经多管联接后，由引风机排入到超导加热罐内。当蒸汽达到一定温度时，增压泵将蒸汽增压后送入蒸汽轮机内，实施蒸汽发电。此时，炭车开始被拖出焖炭的***，完成了第一个炭车上的秸杆转化成为木炭、燃气、蒸汽的工序。

三、燃气的生成、收集、发电：从炭化***所排出的高温燃气，经多管联接后，由罗茨风机将燃气排入到水超导降温热交换器内，多级的、逐步的、将燃气的温度降到燃机能适应的温度。当燃气继续前行到罗茨风机前面的气体净化过滤器内时，将燃气中的杂质予以分离。该气又在罗茨风机的吸力作用下，被压入储气柜内。柜内燃气，在透平压缩机加压作用下，进入燃气轮机，带动发电机发电。

四、燃机废气回收利用：燃机燃烧后所排出的废气，进入到水超导降温热交换器内，多级的、逐步的、将废气的温度，降到变压吸附气体分离机能适应的温度。通过引风机，将废气送到变压吸附二氧化碳分离机内，实现对废气的第一次分离。所产出的CO2气体和木焦油、木醋酸、活化剂、蒸汽一起，被送入到炭化C区内的喷入***，循环利用CO2气体。一次分离后的废气，再次进入变压吸附氮气分离机内，分离出的氮气，通过引风机，送入炭化***的B区，供给喷氮隔氧***之用。当变压吸附气体分离机所产生的CO2、N气，大于炭化设备内所需要的数量时，可将二者分别送入制取液氮(氮气)、干冰(CO2)的设备中。

五、蒸汽生产、回收利用：炭化***内所产生的高温燃气，在罗次风机的作用下，先引入到水与燃气进行热交换的超导降温热交换器中，水变成高温蒸汽，蒸汽通过引风机的作用，再和焖***内所排出的蒸汽一起，过滤后，进入到蒸汽超导加热罐内，蒸汽温度达到一定值时，由增压泵将蒸汽增压后供给蒸汽轮机。

六、蒸汽喷入炭化***再利用：本焖炭***内所产生的高温蒸汽，其中的一部份，将和活化剂、木焦油、木醋酸、CO2等原料一起被喷入到本炭化***的C区内，进一步被活化、分解、化合、裂解，以此实现燃气的高产量、高热值。

七、蒸机废汽回收利用：蒸机所排出的废蒸汽，收集后，引风机将其送入过滤器内，滤除杂质后，再经酸碱平衡处理，被引入到高温超导加热罐中。经高温超导加热后的蒸汽，再次被送入蒸汽轮机内，进行新一轮的蒸汽循环发电。

周而复始的将秸杆半成品送进、排出炭化、焖炭***，被加热炭化的秸杆，变成了木炭；所产生的高温燃气，经降温、过滤、增压、进入燃气轮机内燃烧，带动发电机发电；高温木炭与水热交换所产生的蒸汽，经超导加热***处理，进入蒸汽轮机内，推动蒸汽轮机转动，带动发电机发电。如此这般，各炭车按此模式，长期的、连续不断的循环运行，即可实现秸杆的气、汽联合循环发电和木炭的生产。

附图的说明：先对隧道式、轨道卧式的超导高温多效秸杆供气发电***整体加以说明

本***基本概况：长度150M，高度(含底座)2.98M、壳体内径￠2.18M，壳体外径￠2.78M，壳体容积为560M3，壳体由底座和隧道炭化焖炭***两部份组成。每个壳体圆由4个等分的组合片围制而成。每个壳体圆的纵向长度为1M。每5个(即5M长)壳体圆设为一个节，本***计30节。

按照秸杆的炭化规律、设备制造的原理、工艺要求，将整个***分为五个区域：

A区：温度从常温～270℃，距离35M，计7节，秸杆升温区，见图1；

B区：温度从270～430℃，距离为15M，计3节，秸杆炭化区，见图2；

C区：温度从430～970℃，距离为60M；计12节，高温燃气制气区，见图3；

D区：温度从970～930℃，距离为10M。计2节，木炭结构转化区，图略；

E区：温度从930～150℃，距离为30M。计6节，木炭降温制汽区，见图4；

本***和整个发电***，联合采用微处理器为基础的分散控制***，以CRT及键盘为监视和控制中心，配以必要的常规仪表和控制设备，实现分散、单元机组的炉、机、电集中控制。分散控制***(DCS)含：数据采集和处理***(DAS)、模拟量控制***(MCS)、炉膛安全监视***(FSSS)、***燃气机、汽机本体监控***(TSI)、机组旁路控制***(TBC)。电力***将采用可编程控制器(PLC)进行程序控制；

传感器主要是对热电偶、压力仪器的监控；

变频器主要是对各个电动机的变频监控。

对炭化焖炭***之外的相关设备从略。

对图1的说明：本图所显示的是：隧道式、轨道卧式的超导高温多效秸杆供气发电***A区的炭化***内部、外部结构。

(1)底座，位置、结构见实施方式的说明，下同。

(2)隧道壳体

(3)安装在底部组合片内壁上的翅片超导管

(4)设置在底部组合片内的、起吊组合片的、带内螺纹的内侧起重口

(5)设置在底部组合片内的、设置电缆线的、耐高温绝缘的石英管

(6)设置在底部组合片内的、起吊组合片的、带内螺纹的外侧起重口

(7)设置在底部组合片内壁内的11号铸钢轻轨

(8)安装在两厢组合片内壁上的的翅片超导管

(9)设置在两厢组合片内的内侧、外侧起重口

(10)设置在两厢组合片内的、安装电缆线的、耐高温绝缘的石英管

(11)安装于顶部组合片内壁上的超导翅片管

(12)设置在顶部组合片内的、设置电缆线的、耐高温绝缘的石英管

(13)设置在顶部组合片内的排木焦油、木醋酸的水汽口。

(14)设置在顶部组合片中心前、后的的温度、压力传感器探杆

(15)设置在顶部组合片内的、起吊上部组合片的内侧、外侧起重口

具体实施方式

在A区的图1中，本图所显示的是隧道炭化***的内部结构。在纵向1M长的、并设置支脚的每个组合壳体圆中，底座(1)的下部，设置4个牛腿支脚。每两个相邻的、纵向的牛腿支脚下部，分别向各自内部倾角15度，防止安装时互相抵牛；圆型隧道(2)的内径为￠2.18M，外径￠2.78M。其底部壳体与下部的牛腿一体化设计。每个壳体圆周，由四个组合片(或多个组合片)围制而成。纵向的、每5个壳体圆周设为一个节，(即20个组合片为一节)，A区计有7节，计有140个组合片组成。本壳体采用：高强度的16mnR的钢筋为骨架，高温耐火浇铸料作为基体。施工时，将钢筋骨架放入高精度的单个组合片模具中，之后将高温浇铸耐火料浆压入模具内，经振动机械的振压、自然的冷凝、蒸汽的高温时效、大气的自然时效等工序后，即制成了一个个组合片。组装时，先横向：将可围制成壳体圆周的四个组合片周围，粘贴上，耐火密封橡胶软带。之后，用高强度的紧固螺栓，联接成一个圆周体；后纵向：在众多圆周体的、组合片内部的相应部位上，通过紧固螺栓，经多次的联接后，就组成了纵向的炭化壳体。该壳体：在完成内部、外部的装饰和内部、外部设施的安装后，即组合成了A区的炭化***壳体；(3)安装于炭化***底部组合片内壁上的、可耐270℃以上的、带翅片的超导管，规格：￠50*翅片高25mm*长4960mm。用耐高温的、铸钢膨胀螺栓，将超导管固紧在组合片的内壁上。在每节5M长的底部组合片上，纵向计设置10支超导管。每支超导管上，用适合本区功率的、并能耐高温的电加热器与其相联。相联中，采用耐高温的、绝缘的石英联接件，将壳体外部进来的高温电缆线、与设置在炭化***内部的电加热器、超导管相互联接成一个通电的回路；(4)装于底部组合片内的、用来起吊组合片的、带内螺纹的内侧起重口，规格：M(螺纹直径，下同)75*高60mm；(5)安装于本区每节的、第一组底部组合片内的、横向中心线上的、耐高温的、绝缘的石英管，其规格：￠65*长300mm。底部组合片内壁上，计设置10支。当联接好的高温电缆通过本石英管后，在未拉紧之前，先将陶瓷纤维短丝塞满本管，并用高温浇铸耐火料浆，密封石英管的内、外出口处，之后再拉紧和固定电缆线；(6)设置在每个底部组合片内部的纵、横正中心的、带内螺纹的外侧起重口，规格同(4)；(7)设置在底部组合片内壁内的、轨道间距为1M的、铸钢材料所铸成的、11号轻轨的安装位置槽。施工方式：将钢轨放入本槽内，并与底部组合片内的钢筋骨架焊接成在一起，经校验后，将高强度的、耐高温的浇铸料浆填平安装槽即可；(8)设置在两厢组合片内壁上的的翅片超导管。两厢的组合片上，各纵向设置10支。其要求同(3)；(9)用来起吊两厢组合片的内侧、外侧起重口。要求同(4)；(10)设置在两厢组合片内部的、安装电缆的绝缘石英管。两厢的组合片内，各横向设置10支，要求同(5)；(11)安装于顶部组合片内壁的翅片超导管，纵向计安装8支，要求见(3)；(12)设置在顶部组合片内部的绝缘石英管。横向设置8支，要求见(5)；(13)设置在本区第5～6节的、第二组和第四组上部组合片内部的、纵、横正中心的、抽木焦油、木醋酸水蒸汽的排汽口。其材料为耐高温的钢管，合计设置4处，规格：Φ159*高500mm。并且用Φ270的钢管，纵向将其连接成一个交合的排木焦油、木醋酸水蒸汽钢管***。其***上，安装一台10kw的引风机，将木焦油、木醋酸水蒸汽，引入到喷木焦油、木醋酸、活化剂、蒸汽、二氧化碳气体、催化剂***中；(14)设置在本区每节的、正中间那组的、顶部组合片中心点的前、后面200mm处的、温度、压力传感器探杆，其规格为：￠20*350mm；(15)起吊上部组合片的内侧、外侧起重口，当本起重口与排木焦油、木醋酸汽体的管路相重合时，则将起重口焊接在排木焦油、木醋酸汽体的管路内壁上，要求同(4)。

对图2的说明：

图2所显示的是：隧道超导高温多效秸杆供气发电***B区的炭化***内部、外部结构；温度从270～430℃，距离为15M，3节，60个组合片组成，属秸杆炭化区。

(1)底座，位置、结构见实施方式的说明，下同。

(2)隧道壳体

(3)安装在底部组合片内壁上的翅片超导管

(4)设置在底部组合片内部的、起吊组合片的、带内螺纹的内侧起重口

(5)设置在底部组合片内的、设置高温电缆的、耐高温绝缘的石英管

(6)设置在底部组合片内部的、起吊组合片的、带内螺纹的外侧起重口

(7)设置、安装在底部组合片内壁内的11号铸钢轻轨

(8)设置、安装于底部组合片内的喷N气隔氧管

(9)安装于两厢组合片内壁上的的翅片超导管

(10)设置、安装于两厢组合片内的喷N气隔氧管

(11)设置在两厢组合片内的内侧、外侧起重口

(12)设置在两厢每个组合片内部的、安装高温电缆的、耐高温绝缘石英管

(13)安装于顶部组合片内壁上的翅片超导管

(14)设置安装于顶部组合片内的、设置高温电缆的、耐高温绝缘的石英管

(15)设置在顶部组合片中心点前后的温度、压力传感器探杆

(16)设置安装于顶部组合片内的内侧、外侧起重口

(17)设置安装于顶部组合片内的喷N气隔氧管

具体实施方式

图2所显示的是：

B区的炭化***内部、外部结构：其底座(1)结构，按图1的(1)技术要求、实施方式实施；隧道(2)按图1的(2)中的结构、技术要求、实施方式实施：(3)安装于炭化***底部组合片内壁上的可耐270～430℃、带翅片的超导管，规格为￠50*翅片高25mm*长4960mm。用耐高温的、铸钢膨胀螺栓将超导管固紧在组合片内壁上。在纵向每节距离为5M长的底部组合片上面，纵向计设置10支超导管，每支超导管上，用适合本区功率的、并能耐高温的电加热器与其相联，相联中，采用耐高温的、绝缘的石英联接件，将壳体外部进来的高温电缆线、与设置在炭合***内部的电加热器、超导管相联成为一个通电的回路；(4)设置在每个底部组合片内的、用来起吊组合片的、带内螺纹的内侧起重口，规格为M75*长60mm；(5)安装于本区每节的、第一组底部组合片内的、横向中心线上的、耐高温的、绝缘的石英管，其规格为￠65*长300mm。当联接好的高温电缆线通过本石英管后，在未拉紧之前，先将陶瓷纤维短丝塞满本管，并用高温浇铸耐火料浆密封石英管的内、外出口处，之后再拉紧、固定电缆线；(6)设置在每个底部组合片内的、纵、横正中间的、带内螺纹的外侧起重口，要求同(4)；(7)设置在底部组合片内壁内的、轨道间距1M的、铸钢材料铸造的11号轻轨的安装槽的位置。施工方式同图1中的(7)；(8)安装于底部组合片内的喷N气隔氧管：耐高温不锈钢材质，￠25*管长350mm*喷头￠65；(9)安装于两厢组合片内壁上的电加热的超导翅片管，要求同(3)；(10)安装于两厢组合片内的喷N气隔氧管，要求同(8)；(11)安装于两厢组合片内的内侧、外侧起重口，要求同(4)；(12)安装于两厢组合片内的石英管，要求同(5)；(13)安装于顶部组合片内壁上的翅片超导管；要求同(3)；(14)安装于顶部组合片内的石英管，要求同(5)；(15)设置在本区每节的、正中间那一组的、顶部组合片中心点前、后面0.2M处的、各一支的、温度、压力传感器探杆，其要求规格，同图1中的(14)；(16)安装于顶部组合片内部的内侧、外侧起重口，要求同(4)。(17)安装于顶部组合片内的喷N气隔氧管，要求同(8)。

对图3的说明：

本图所显示的是：隧道超导高温多效秸杆供气发电***C区中的炭化***内部外部结构；温度从430度～970℃，距离60M，12节，240个组合片围制而成，属秸杆炭化制气区。

(1)底座，位置、结构见实施方式的说明，下同。

(2)隧道壳体

(3)安装于底部组合片上的翅片超导管

(4)设置在底部组合片内的、起吊组合片的、带内螺纹的内侧起重口

(5)设置、安装在底部组合片内的、设置高温电缆的、高温绝缘石英管、

(6)设置在底部组合片内的、起吊组合片的、带内螺纹的外侧起重口

(7)设置、安装在底部组合片内壁内的11号铸钢轻轨

(8)设置、安装于底部组合片内的喷汽、气、粉料的管路

(9)设置、安装于底部组合片内的、设置高温电缆的、高温绝缘石英管

(10)安装于两厢组合片内壁上的的翅片超导管

(11)设置、安装于两厢组合片内的喷汽、气、粉料的管路

(12)设置于两厢组合片内的内侧起重口

(13)设置于两厢组合片内的外侧起重口

(14)设置、安装于两厢组合片内的、安装高温电缆的、高温绝缘石英管

(15)安装于顶部组合片内壁上的翅片超导管

(16)设置、安装于顶部组合片内的、安装高温电缆的、高温绝缘石英管

(17)设置于顶部组合片内的内侧起重口

(18)设置、安装于顶部组合片中心前、后的温度、压力传感器探杆

(19)设置于顶部组合片内部的外侧起重口

(20)设置、安装于顶部组合片内的喷汽、气、粉料的管路

(21)设置、安装于顶部组合片内的排燃气管路

具体实施方式：

在C区的图3中，其底座(1)的结构、技术要求，实施方式与图1的(1)相同；隧道(2)的内部结构、技术要求，实施方式与图1的(2)相同；(3)安装于炭化***底部组合片内壁上的可耐1000℃以上的、带翅片的超导管，其规格：￠50*翅片高25mm*长4960mm，用耐高温的、铸钢膨胀螺栓将超导管固紧在组合片内壁上。在每节距离5M长的底部组合片上，纵向计设置10支翅片超导管。在每支超导管上，用适合本区功率的、并能耐高温的电加热器与其相联。相联中，采用耐高温的、绝缘的石英联接件，将壳体外部进来的、耐高温的电缆线与设置在炭合***内的电加热器、翅片超导管相互联成为一个通电的回路；(4)安装于底部组合片内的、用来起吊组合片的、带内螺纹的内侧起重口，其规格：M75*长60mm；(5)设置、安装于本区每节：第一组底部组合片内部的、横向中心线上的、耐高温绝缘石英管，其规格：￠65*长300mm。当联接好的高温电缆，通过本石英管后，在未拉紧之前，将陶瓷纤维短丝塞满本管，并用高温耐火浇铸料浆，密封石英管的内、外出口处，之后再拉紧、固定电缆线；(6)设置在每个底部组合片内部的、纵、横正中间的、带内螺纹的外侧起重口，要同(4)；(7)设置在底部组合片内壁内的、轨道间距1M的、铸钢材料铸造的11号轻轨的、安装槽的位置，实施方式，详见图1中(7)的要求；(8)安装于底部组合片第17～18节内的、横向中心线上的、高温不锈钢管所制成的喷木焦油、木醋酸、蒸汽、活化剂、CO2、催化剂的管路，其规格：喷管￠25*管长350mm*喷头￠65。本管路与两厢、顶部的喷木焦油、木醋酸、蒸汽、活化剂、CO2、催化剂的管路组成一个***。该***上再安装一台15kw的高压喷雾泵，将上述的原料雾化，喷入到本***内部，使其在高温下，分解、化合，生成甲烷、CO等可燃气体。(9)设置、安装于底部组合片内部的高温绝缘石英管，要求同(5)；(10)安装于两厢组合片内壁上的翅片超导管，要求同(3)；(11)安装于两厢组合片内的、喷木焦油、木醋酸、蒸汽、活化剂、CO2、催化剂的管路，要求同(8)；(12)安装于两厢组合片内的内侧起重口，要求见(4)；(13)安装于两厢组合片内的外侧起重口，要求见(4)；(14)设置、安装于两厢组合片内的石英管，要求同(5)；(15)安装于顶部组合片内壁上的电加热翅片超导管；要求同(3)；(16)设置、安装于顶部组合片内的石英管，要求同(5)；(17)为设置在每个顶部组合片内部的、带内螺纹的内侧起重口，当本起重口与排燃气口相重口时，则将起重口焊接在排燃气口的内壁上，要求同(4)；(18)设置在本区每节的、正中间那一组的、顶部组合片中心点前、后面0.2M处的、各一支的、温度、压力传感器探杆，其规格￠20*长350mm；(19)安装于顶部组合片内部的外侧起重口，要求同(4)(17)；(20)安装于顶部组合片内的喷木焦油、木醋酸、蒸汽、活化剂、CO2、催化剂的管路***，要其同(8)。(21)安装于本区第21、22节的、第二组和第四组的、上部组合片正中心的、排燃气口，均采用耐高温的铸钢或高强度的钢管所制成。其规格为Φ159*高0.5M，计四处，并且用Φ270的无缝钢管，将其纵向交合成排燃气***，在其管道上，安装一台20kw的、排燃气的罗茨风机。

对D区的说明：

隧道超导高温多效秸杆供气发电***的D区，为炭化、焖炭两***之间的结合部、缓冲区，其底座的牛腿支脚、壳体结构均与A、B、C、E区相同，D区计有2节，计有40个组合片组成。并且，其内部、外部不设置排气(汽)、喷气(汽)、喷粉等***。仅设温度、压力传感器探杆***，所安装的位置，技术要求均与其他各区相同，故说明从略。

对图4的说明：

本图是对隧道超导高温多效秸杆供气发电***的焖炭***E区的显示；温度从930度～150℃，距离30M，计6节，120个组合片组成，属秸杆木炭降温、制汽区；

E区结构为：

(1)底座，位置、结构见实施方式的说明，下同。

(2)隧道壳体

(3)底部水液收集、排出口

(4)安装在底部组合片内的、起吊组合片的、带内螺纹的内侧起重口

(5)安装在底部组合片内的、起吊组合片的、带内螺纹的外侧起重口

(6)安装在底部组合片内壁内的11号铸钢轻轨

(7)安装于底部组合片内的不锈钢喷水管路

(8)安装于两厢组合片内的不锈钢喷水管路

(9)设置于两厢组合片内的内侧起重口

(10)设置于两厢组合片内的外侧起重口

(11)安装于顶部组合片内的不锈钢喷水管路

(12)安装于顶部组合片内的排汽口

(13)设置于顶部组合片内的内侧起重口

(14)设置在顶部组合片中心前、后的温度、压力传感器探杆

(15)安装于顶部组合片内的外侧起重口

具体实施方式

在E区的图4中，本图所显示的是隧道壳体中的焖炭***内部、外部结构。其底座(1)与A区图1中的(1)结构、技术要求、实施方式相同；隧道壳体(2)的结构、技术要求、实施方式，与A区图1的(2)相同；(3)为安装于每节的、第二组和第四组的底部组合片内的、垂直于水平面的、正中间的、水液收集排出口，均用耐高温的铸钢材料所制成，规格：￠120*350mm。(4)设置在每个底部组合片内部的纵、横正中间的、用来起吊组合片的、带内螺纹的内侧起重口，规格：M75*长60mm，当本起重口与下部排水口相重合时，则将本起重口焊接在排水口的内部；(5)起吊组合片的、带内螺纹的外侧起重口，要求同(4)；(6)设置在底部组合片内壁内的、轨道间距1M的、铸钢材料铸造的11号轻轨的、安装槽的位置，施工方式：将钢轨放入本槽内，并与底部组合片内的钢骨架焊接成一体，经校验后，将耐高温、耐水的浇铸料浆填平安装槽即可；(7)安装于底部组合片内的、横向中心线上的、高温不锈钢管所制成的、喷高压水的管路，规格：管￠25*长350mm*喷头￠65。本管路与两厢、顶部的喷水管路组成一个喷水***，其***上安装一台15kw的高压喷水泵，将水喷到高温的秸杆炭上，使其快速降温，并使水变成高温蒸汽；(8)安装于两厢组合片内的、横向中心线上的、高温不锈钢管所制成的喷水的管路，要求同(7)；(9)设置于两厢组合片内的、内侧的起重口，要求同(4)；(10)设置于两厢组合片内的、外侧起重口，要求同(4)；(11)安装于顶部组合片内的、喷水的管路***，要求同(7)；(12)安装于顶部组合片内的、每节第二和第四组的、上部组合片正中间的、排高温水蒸汽的排汽口，均用耐高温的铸钢或不锈钢材料所制成，规格：Φ159*高0.5M，计12处，并用Φ270的无缝钢管将其纵向交合成排蒸温***。在其管道上，再安装一台15kw排蒸汽的引风机；(13)设置在顶部组合片内部的内侧起重口，本起重口与排蒸汽口相重合时，则将本起重口焊接在排蒸汽口的内部，要求同(4)；(14)设置在本区每节的正中间那一组的、顶部组合片中心点前、后0.2M处的、各一支的、温度、压力传感器探杆，其规格：￠20*350mm；(15)设置在顶部组合片内的、带内螺纹的外侧起重口，当本起重口与排蒸汽口相重合时，则将本起重口焊接在排蒸汽口的内部，要求同(4)。

本发明专利有益成果是：

1、本发明：突破公知的，密封制炭、生产燃气的设备工艺模式，而采用：开放式的、隧道式的、轨道卧式的、连续循环的、高温超导的、炭化、焖炭熔为一体的结构模式，用秸杆来生产木炭、燃气的同时，也生产了蒸汽的设备结构、工艺体系。

2、本发明：所制成的大功率供气装置，在电脑自动化控制下，在秸杆量充足的地方，可实施产气(汽)、供气(汽)功率：2万KW/h到10万KW/h的发电能力，为建造规模化的秸杆发电企业创造条件。

3、本发明；改变国内、国外的直燃秸杆方式生产燃气，燃气轮机(内燃机)燃烧带动发电机发电、或燃气在锅炉内焚烧，制蒸汽再推动蒸汽轮机发电的设备结构模式。而采取的是：用电能超导炭化秸杆棒(球)的方式生产燃气、蒸汽。所产燃气、蒸汽可直接推动燃气轮机、蒸汽轮机联合循环发电的设备结构模式。为此，实施本项目的法人公司，可与农户建立公司加农户的生产、合作模式，由农户将秸杆粉碎、挤压成型，送入发电厂。秸杆棒(球)在本套设备中，经过炭化干馏，在生产燃气的同时，也生产出木炭和蒸汽。本***，实施木醋酸、蒸汽、CO2气体、活性剂、催化剂再喷入炭化***内的催化裂解工艺技术，可生产出质优量足的燃气供发电；实施燃气轮机所排出的废气再分离CO2、氮气的技术，使废气得以循环利用；实施蒸汽轮机所排废汽循环再回收利用的技术。对企业来说，在实施上述方案后，对提高能源循环利用率，降低成本，保护环境，提高投入产出比，非常有利。一般情况下，在三、四年内，就可以收回供气***和发电设备装置***的全部投入。

4、本设备***：采用最具现实意义的超导材料、超导技术，相应制造出高温超导加热、降温***。该***，不但可对炭化***内的木炭、燃气可实施高温炭化、催化、裂解工艺，生产出高燃值的燃气、高温蒸汽，供给燃机、蒸机***的发电，而且还可以用超导降温、加热技术，将高温燃气降温与水进行热交换中所产生的蒸汽、燃机余热与水热交换中所产生的蒸汽，集合成一体，再次实施超导连续循环再加热工艺，就可充分地、反复地利用蒸汽推动蒸汽轮机发电。

5、本设备***：不用锅炉、除尘、除焦、排烟、污染治理等许多大型复杂设备，与国外秸杆发电设备相比，可降低购买同样的功率设备，所花费的资金费用。为本***的大力推广、实施，创造出较好的条件。

6、本设备***：实施收集废烟气、蒸汽的结构、工艺，将废气中的CO2、氮气，进行分离再利用和对蒸汽的超导再加热，周而复始的、利用燃气、蒸汽推动发电***的联产发电、供热，经济效能相对比较高。

7、本***：实施的是：在高温炭化、焖炭***内，用秸杆棒或球，来炭化、裂解、生产木炭、燃气、蒸汽的设备工艺模式，因此，可避免和减少：国内、国外的秸杆发电设备，在焚烧秸杆粉料的过程中，所产生的灰粉，烟气、木醋酸、木焦油对环境的污染问题和对发电设备腐蚀的问题。

8、当采用本设备实施多条的、年耗秸杆10~50万吨的发电生产线时，在电厂的周围，除了降低环境污染外，还将为500~5000人的就业创造条件；也可将为10万～50万个农民，每年平均创收120元作贡献。

废物再利用，制造新能源，利于国家，造福人民！

Claims (7)

1、隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电***，系利用电脑控制的自动化管理手段，在：隧道卧式的、敞开轨道式的、炭化和焖炭结构熔为一体的***、炉内电能超导加热***、炉内喷氮隔氧***、炉内高温催化裂解***、炉内、外水蒸汽生产、收集***、燃机废气回收、分离、再利用等***中，多效的生产：高温秸杆木炭、高温燃气和高温蒸汽；炭化***内所产生的燃气，连续不断的供给燃气轮机燃烧带动发电设备发电；焖炭***内所产生的高温蒸汽，同：高温燃气用水超导降温所产生的蒸汽、燃机所排余热废气用水超导降温所产生的蒸汽、蒸汽轮机所排出的蒸汽一起，引入到连续电能超导循环加热***，该高温蒸汽，经过增压泵的加压，即可循环的、推动蒸汽轮机的联产发电。

2、根据权利要求一，隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电***，其特征在于：隧道卧式的、敞开轨道式的、炭化和焖炭结构熔为一体的***壳体，采用高强度的钢筋作为壳体的骨架，高温耐火浇铸料作为基体、钢模具作为壳体的外型模壳。制造时，将每个壳体圆周体，实施四等(或两等份、三等份、多等份)份的分体制造方案：将钢筋骨架放入每等份的钢模具内，再将高温耐火浇铸料浆压入模壳内，经振动机械的振压，自然的冷凝，各种时效的处理，就制成了一个四分之一圆的梯型组合片。众多分体组合片之间，用高强度的螺栓，先横向：将四个可组合成圆周体的组合片进行联接；之后，再进行纵向：各个圆周体之间的联接。整个炭化、焖炭***的壳体组装后，再对本壳体的内、外壁进行粉饰和对各种设施的安装，就组装成了纵向的、超大型的壳体***。该壳体***改变了传统密封门的、炭化炉、焖炭炉二者分体制造的结构模式，而制造成：炭化炉体、焖炭炉体熔合贯通为一体的、无密封门的结构体系。在本结构体系内，利用秸秆在高温状态下的炭化规律，实施变频电动机，在隧道式卧式轨道上，拽引秸杆炭化车的运行方式，源源不断的将秸杆炭化车，送入炭化、焖炭***内，连续循环的生产出高温木炭、高温燃气和高温蒸汽。

3、根据权利要求一，隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电***，其特征在于：隧道卧式的、敞开轨道式的、炭化和焖炭熔为一体的炭化区内，设置：以电能为热源，高温超导材料所制成的高温(≥1000℃)超导***作为加热载体，实施对炉膛、秸杆半成品，进行高温超导加热。将秸杆半成品炭化成：高温木炭；将秸杆所产生的各种气体，相互之间进行化合、分解，使其转化成高温燃气。又在此高温超导加热***作用下，高温燃气又与炭化***外部所喷进来的：木焦油木醋酸混合汽、蒸汽、二氧化碳气体、活化剂、催化剂等原料相互混合、化合、催化、裂解，生成以甲烷、一氧化碳为主的、低分子的、质优量多的高温燃气。本高温燃气，经降温、过滤***的工艺处理，即可连续不断地供给燃气轮机燃烧，带动发电机发电。

4、根据权利要求一，隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电***，其特征在于：隧道卧式的、敞开轨道式的、炭化和焖炭熔为一体的炭化***内，设置了喷氮隔氧***。本***：将燃机所排出的、废气中的氮气，经氮气分离***所分离，并喷入到炭化***中的前部区域内，造成浓氮的缺氧环境。在此缺氧、高温、炭化客观环境下，使秸杆半成品，不会被烧损成为灰粉物，而是制成了高温木炭。这与传统的秸杆发电结构***：实施喷氧气、直接燃烧秸杆碎料，变成燃气、灰份的方法不同。

5、根据权利要求一，隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电***，其特征在于：隧道卧式的、敞开轨道式的、炭化和焖炭熔为一体的炭化区域内，设置了高压喷气、汽、粉***。本***将：常温～270℃之间所产生的木焦油木醋酸汽体、焖炭***降温所产生的水蒸汽、供料***所制成的活化催化剂、二氧化碳分离机所分离的、燃机所排放废气中的CO2气体一起，高压喷入炭化***中的后部高温区域。在本炭化区域内，其气、汽、活化剂、催化剂等原料，在高温条件下，进行混合、化合、裂解，生成更大量的甲烷、CO等气体。该气经收集后，供给燃气轮机发电。

6、根据权利要求一，隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电***，其特征在于：隧道卧式的、敞开轨道式的、炭化和焖炭熔为一体的焖炭区域内，设置高压喷冷水降温***。本***：将高压冷水，喷在炭化了的高温秸杆木炭上，冷水与高温木炭进行热交换中，生成大量的高温蒸汽。本蒸汽中的一部份，喷入炭化***，另一部份还与：炭化***产生的高温燃气用冷水降温所产生的蒸汽、燃机余热气用冷水降温所产生的蒸汽、蒸汽轮机所排出后的、经化学处理的蒸汽，一起被引入到电能高温超导加热罐内。当罐内蒸汽的温度达预定值时，用透平压缩机***将其喷射在蒸汽轮机叶片上，周尔复始的推动蒸汽轮机运转，进而带动发电机的二次联产发电。

7、根据权利要求一，隧道超导高温多效秸杆炭化供气发电***，其特征在于：隧道卧式的、敞开轨道式的、炭化和焖炭熔为一体的***外部，编制和设置电脑自动化管理、控制***。本***除了与整个发电***联网外，还要实施：对变频电动机拖动炭车运行的速度控制；对炉内的超导电加热***供电量的管理；对外部喷入炭化***内的氮气喷入量的控制；对外部喷入炭化***内的木焦油、木醋酸、水蒸汽、活化剂、催化剂、二氧化碳气体喷入量的控制；对焖炭***内的冷水喷入量的控制；通过温度传感器，对炭化、焖炭***内的各个区段中的温度监控；通过压力传感器，对炉内的压力与排燃气(蒸汽)的罗茨风机(蒸汽引风机)部位的压力，进行相互、相对平衡的控制；对燃气、蒸汽流量***、计量***的管理等。

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