CN109737429B - 一种稻壳焚烧能量回收利用的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稻壳焚烧能量回收利用的装置。所述装置包括稻壳焚烧装置和能量回收利用装置，其中所述稻壳焚烧装置对加热部件和热交换系进行了改进，将加热部件设为多个加热元件，热交换***中发挥热交换作用的水管设为多弯折输水管；所述能量回收利用装置为蒸汽发电***或者暖气供应***。本发明所述装置将稻壳焚烧装置和能量回收利用装置联合使用，其中稻壳焚烧装置可以长时间的维持稻壳内部温度不超过600℃，且稻壳内部各处的温度较为接近，不会出现局部高温的现象，提高无定型SiO2的生成量；能量回收利用装置可以是多种形式的装置，可以将热量加以很好的利用，降低稻壳焚烧制备无定型SiO2的成本，同时还能节约能量，对环境友好。
Description
技术领域
本发明稻壳焚烧制备无定型SiO2及其焚烧能量回收利用技术领域，更具体地，一种稻壳焚烧能量回收利用的装置。
背景技术
对稻壳等农业废弃物的高质化利用，对社会的可持续发展具有极其重要的意义，是世界的重大科技发展问题。根据***粮食与农业组织提供的最新数据表明，2018 年全世界生产的稻谷大约7.69亿吨，稻壳质量约占20％，由此可见稻壳资源十分丰富。但到目前为止，稻壳仍未找到很好的开发利用途径，大部分地区过去长期将稻壳当作猪或家禽的饲料。事实上，稻壳营养价值极低。不少农村地区，将稻壳灰当做农业废弃物，只能就地焚烧，一方面浪费了资源，另一方面也严重污染空气环境。事实上，数量庞大的农业废弃物稻壳中含有大约20％的无定形SiO2，这是一种宝贵的矿物资源，应当设法加以提取利用。
由于无定形SiO2具有很好的活性，可以作为掺合料制备混凝土，减少水泥的用量，而且稻壳的成本低廉，因此采用焚烧稻壳制备无定形SiO2制备混凝土，不仅能够降低成本，而且能够减少水泥的开采，对环境更加友好。基于此，以稻壳作为原料来焚烧制备无定形SiO2的应用越来越普遍。
但是稻壳在焚烧制备无定形SiO2的过程中，由于稻壳只有在600℃以下进行控温燃烧，才能使得大部分SiO2转化成为无定型SiO2，超过800℃后，就容易转化成活性很低的结晶态SiO2；但是稻壳含有的热量很高，因此在稻壳焚烧过程中，其产生的大量的热量都需要排除，以保证稻壳的温度低于600℃，而目前这些热量还未得到很好的回收和利用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中稻壳焚烧产生的热量无法很好的回收和利用的不足，提供一种稻壳焚烧能量回收利用的装置。本发明所述装置能够很好的吸收稻壳内部焚烧产生的热量，保证稻壳的温度不高于600℃，有利于转化成为更多的无定型 SiO2，而不是结晶态SiO2；同时还能够保证吸收的热量能够尽可能的得到回收和利用，节约能源。
本发明的上述目的是通过以下方案予以实现的：
一种稻壳焚烧能量回收利用的装置，包括稻壳焚烧装置和能量回收利用装置，其中所述稻壳焚烧装置包括焚烧炉体，其上部为进料口，下部为出料部，所述出料部包括锥形底板和出料口，所述锥形底板敞口端与焚烧炉体密封固定连接，另一端和出料口连接，所述锥形底板上均匀的设有孔径小于稻壳的孔；所述焚烧炉体还设有均匀分布于其内部空间的多个加热元件以及热交换***，所述热交换***包括水箱和多弯折输水管，所述水箱设有进水口和出口，所述多弯折输水管的两端均与水箱相连，其多弯折部分均匀分布于焚烧炉体内部空间；所述焚烧炉体侧壁上还设有进气口，所述进气口设于锥形底板与焚烧炉体连接处下端；所述稻壳焚烧装置还设有烟囱，其一端位于焚烧炉体内部，一端位于焚烧炉体顶部上方；
所述能量回收利用装置为蒸汽发电***或者暖气供应***。
本发明所述装置将稻壳焚烧装置和能量回收利用装置联合使用，既能够保证稻壳焚烧装置中的温度控制在无定型SiO2较高生成量的范围，又能够很好的回收利用多余的热量，降低成本，节约能量，对环境友好。
优选地，所述蒸汽发电***包括依次通过输送管连接的分汽装置、增压装置、涡轮和蒸汽发电机；所述输送管的另一端与出口连通；所述蒸汽发电***还设有电能储存器。
所述稻壳焚烧装置中为了控制其稻壳内部温度，会调整多弯折输水管中的水流速度，因此从出口排除的蒸汽速度和气压不稳，当蒸汽进入分汽装置稳压后，再经过增压装置和涡轮进入蒸汽发电机进行发电。
优选地，所述蒸汽发电***还包括控制器，所述涡轮还设有速度传感器；所述控制器一端与增压装置相连，另一端与速度传感器相连。所述控制器用于接收速度传感器的信号，从而根据信号控制增压装置；当速度传感器监测到涡轮的转速过快，则适当的降低增压装置的蒸汽输出压力；当涡轮的转速过慢，则增加增压装置的蒸汽输出压力。
优选地，所述蒸汽发电机还设有出水口，所述出水口通过输送管与进水口相连；所述输送管上还设有单向流通阀。
蒸汽经过蒸汽发电机进行发电之后，可以直接排进水箱中，循环吸收热量利用。
优选地，所述暖气供应***包括蒸汽通道、蒸汽控制阀和暖气片，所述蒸汽通道一端与出口连通，另一端通过蒸汽控制阀与暖气片连通；所述暖气片还设有放气阀和排水口。
优选地，所述暖气供应***还包括温度控制***，其与蒸汽控制阀相连，其包括温度监测仪和蒸汽控制阀控制***。
所述温度监测仪适用于监测室内的温度，蒸汽控制阀控制***可以根据监测到的室内的温度进行调节蒸汽控制阀，控制蒸汽的供应速度。
可对蒸汽控制阀的开通和关闭进行控制，具体开和关的时间根据室内环境温度而定，不仅防止蒸汽浪费，节能减排，并且在供暖时能智能调控室内温度。
优选地，所述暖气片还设有储水桶。
优选地，所述稻壳焚烧装置还设有温控***，所述温控***包括多个温度测试元件和温度显示器，所述温度测试元件均匀的分布于多弯折输水管上，用于监测稻壳内部温度；所述温度测试元件还设于水箱中，用于监测水箱中的水温；所述温度显示器用于分别显示多个温度测试元件的实时监测数据。
优选地，所述多弯折输水管与多个加热元件之间间隔均匀；所述进料口位于焚烧炉体内部的一端位于焚烧炉体水平方向上的中间；所述进水口处设有流量监测计和增压泵；所述水箱还设有备用出水口；所述多个加热元件分别由多个开关单独控制。
为了保证稻壳内部的温度持续性的维持在600℃以下，本发明在多弯折输水管和水箱中均设置了温度测试元件，实时在线监控稻壳内部和水箱中的温度，同时还在水箱的进水口出设有流量监测计和增压泵，一旦稻壳内部的温度较高，接近于600℃时，则开启增压泵，增大水箱和多弯折输水管中的水流速度，加快多弯折输水管和稻壳之间的热交换速度，而当增压泵开启后，水箱中的水经过热交换之后，可能并未全部转换成为蒸汽，则可通过备用出水口排除；当稻壳内部温度下降后，则可关闭增压泵，维持稻壳内部的温度在能够持续正常反应的范围内。
将加热元件设为多个，且均匀的分布于焚烧炉体内部空间，是为了保证稻壳内部的温度较为均匀，而不会出现局部温度过高的现象，在此基础上，本发明还将每一加热元件都单独设有开关，当稻壳内部局部温度过高时，则可以通过关闭该局部区域或其邻近区的加热元件，到该局部区域的温度下降后，则可重新开启加热元件，维持稻壳内部的温度较为均匀，也不会出现温度过高的情况。
优选地，稻壳焚烧装置还设有连续进料装置，其一端位于进料口上方；所述出料部还设有用于支撑锥形底板的支撑架和连续出料装置，其一端位于出料口下方；所述焚烧炉体的侧壁上还设有检修口。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所述装置将稻壳焚烧装置和能量回收利用装置联合使用，既能够保证稻壳焚烧装置中的温度控制在无定型SiO2较高生成量的范围，又能够很好的回收利用多余的热量，降低成本，节约能量，对环境友好。
其中稻壳焚烧装置可以长时间的维持稻壳内部温度不超过600℃，且稻壳内部各处的温度较为接近，不会出现局部高温的现象，提高无定型SiO2的生成量。
能量回收利用装置可以是多种形式的装置，可以将热量加以很好的利用，降低稻壳焚烧制备无定型SiO2的成本，同时还能节约能量，对环境友好。
附图说明
图1为实施例1中稻壳焚烧能量回收利用的装置的结构示意图。
图2为实施例2中稻壳焚烧能量回收利用的装置的结构示意图。
图3为实施例3中利用稻壳焚烧能量回收利用的装置制备的稻壳灰中SiO2的X射线衍射图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出进一步地详细阐述，所述实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。
实施例1
一种稻壳焚烧能量回收利用的装置，包括稻壳焚烧装置和能量回收利用装置，其中所述稻壳焚烧装置包括焚烧炉体1，其上部为进料口2，下部为出料部3，所述出料部3包括锥形底板31和出料口32，所述锥形底板31敞口端与焚烧炉体1密封固定连接，另一端和出料口32连接，所述锥形底板31上均匀的设有孔径小于稻壳的孔；所述焚烧炉体1还设有均匀分布于其内部空间的多个加热元件4以及热交换***，所述热交换***包括水箱51和多弯折输水管52，所述水箱51设有进水口53和出口54，所述多弯折输水管52的两端均与水箱51相连，其多弯折部分均匀分布于焚烧炉体1 内部空间；所述焚烧炉体1侧壁上还设有进气口6，所述进气口6设于锥形底板31与焚烧炉体1连接处下端；所述稻壳焚烧装置还设有烟囱7，其一端位于焚烧炉体1内部，一端位于焚烧炉体1顶部上方；
所述能量回收利用装置为蒸汽发电***。
本实施例所述装置将稻壳焚烧装置和蒸汽发电***联合使用，既能够保证稻壳焚烧装置中的温度控制在无定型SiO2较高生成量的范围，又能够很好的回收利用多余的热量，降低成本，节约能量，对环境友好。
蒸汽发电***包括依次通过输送管10连接的分汽装置11、增压装置12、涡轮13 和蒸汽发电机14输送管10的另一端与出口54连通；蒸汽发电***还设有电能储存器。
稻壳焚烧装置中为了控制其稻壳内部温度，会调整多弯折输水管52中的水流速度，因此从出口54排除的蒸汽速度和气压不稳，当蒸汽进入分汽装置11稳压后，再经过增压装置12和涡轮13进入蒸汽发电机14进行发电。
蒸汽发电***还包括控制器15，涡轮13还设有速度传感器；所述控制器15一端与增压装置12相连，另一端与速度传感器相连。所述控制器15用于接收速度传感器的信号，从而根据信号控制增压装置12；当速度传感器监测到涡轮的转速过快，则适当的降低增压装置的蒸汽输出压力；当涡轮的转速过慢，则增加增压装置的蒸汽输出压力。
蒸汽发电机14还设有出水口141，出水口141通过输送管10与进水口53相连；所述输送管10上还设有单向流通阀16。
蒸汽经过蒸汽发电机14进行发电之后，可以直接排进水箱51中，循环吸收热量利用。
所述稻壳焚烧装置还设有温控***，所述温控***包括多个温度测试元件81和温度显示器，所述温度测试元件81均匀的分布于多弯折输水管52上，用于监测稻壳内部温度；所述温度测试元件81还设于水箱51中，用于监测水箱中的水温；所述温度显示器用于分别显示多个温度测试元件的实时监测数据。
多弯折输水管52与多个加热元件4之间间隔均匀；进料口2位于焚烧炉体1内部的一端位于焚烧炉体1水平方向上的中间；进水口53处设有流量监测计和增压泵；水箱51还设有备用出水口55；多个加热元件4分别由多个开关单独控制。
为了保证稻壳内部的温度持续性的维持在600℃以下，本实施例在多弯折输水管和水箱中均设置了温度测试元件，实时在线监控稻壳内部和水箱中的温度，同时还在水箱的进水口出设有流量监测计和增压泵，一旦稻壳内部的温度较高，接近于600℃时，则开启增压泵，增大水箱和多弯折输水管中的水流速度，加快多弯折输水管和稻壳之间的热交换速度，而当增压泵开启后，水箱中的水经过热交换之后，可能并未全部转换成为蒸汽，则可通过备用出水口排除；当稻壳内部温度下降后，则可关闭增压泵，维持稻壳内部的温度在能够持续正常反应的范围内。
将加热元件设为多个，且均匀的分布于焚烧炉体内部空间，是为了保证稻壳内部的温度较为均匀，而不会出现局部温度过高的现象，在此基础上，本实施例还将每一加热元件都单独设有开关，当稻壳内部局部温度过高时，则可以通过关闭该局部区域或其邻近区的加热元件，到该局部区域的温度下降后，则可重新开启加热元件，维持稻壳内部的温度较为均匀，也不会出现温度过高的情况。
稻壳焚烧装置还设有连续进料装置21，其一端位于进料口2上方；所述出料部3 还设有用于支撑锥形底板31的支撑架33和连续出料装置34，其一端位于出料口32 下方；所述焚烧炉体1的侧壁上还设有检修口9。
本发明所述装置将稻壳焚烧装置和能量回收利用装置联合使用，既能够保证稻壳焚烧装置中的温度控制在无定型SiO2较高生成量的范围，又能够很好的回收利用多余的热量，降低成本，节约能量，对环境友好。
其中稻壳焚烧装置可以长时间的维持稻壳内部温度不超过600℃，且稻壳内部各处的温度较为接近，不会出现局部高温的现象，提高无定型SiO2的生成量。
蒸汽发电***将热量转化成为电能储存，可供应其他的用电器进行使用，降低稻壳焚烧制备无定型SiO2的成本，同时还能节约能量，对环境友好。
实施例2
一种稻壳焚烧能量回收利用的装置，包括稻壳焚烧装置和能量回收利用装置，其中稻壳焚烧装置如实施例1所示，能量回收利用装置为暖气供应***。产生的蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，用于供暖，减轻供暖压力，节约大量燃料，减少碳排放，保护环境。
本实施例所述装置将稻壳焚烧装置和暖气供应***联合使用，既能够保证稻壳焚烧装置中的温度控制在无定型SiO2较高生成量的范围，又能够很好的回收利用多余的热量，降低成本，节约能量，对环境友好。
暖气供应***包括蒸汽通道17、蒸汽控制阀18和暖气片19，所述蒸汽通道17 一端与出口54连通，另一端通过蒸汽控制阀18与暖气片19连通；所述暖气片19还设有放气阀191和排水口192。
暖气供应***还包括温度控制***20，其与蒸汽控制阀18相连，其包括温度监测仪和蒸汽控制阀控制***。
所述温度监测仪适用于监测室内的温度，蒸汽控制阀控制***可以根据监测到的室内的温度进行调节蒸汽控制阀18，控制蒸汽的供应速度。
可对蒸汽控制阀的开通和关闭进行控制，具体开和关的时间根据室内环境温度而定，不仅防止蒸汽浪费，节能减排，并且在供暖时能智能调控室内温度。
暖气片19还设有储水桶193。
本实施例将稻壳焚烧装置和暖气供应***相连接，将稻壳焚烧产生的多余热量转换成为蒸汽，产生的蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，用于供暖，减轻供暖压力，节约大量燃料，减少碳排放，保护环境。
实施例3
采用实施例1的稻壳焚烧能量回收利用的装置，用其焚烧稻壳灰，对得到的稻壳灰进行测定，其化学组成与对比样硅灰(青海省青山机械厂产凝聚硅灰)接近，其中无定形SiO2都占90％左右，无定形SiO2含量比专利CN201220345572.X产出的SiO2含量高约3％。
从稻壳灰和硅灰的XRD图谱(图3)可以看出，制备出的无定型纳米SiO2的X 射线衍射图与硅灰衍射图也几乎完全一致，均无明显的晶态SiO2衍射峰。这表明实施例1稻壳焚烧装置所产出稻壳中的SiO2焚烧后保持无定形状态不变。
将上述制备的SiO2作为掺合料进行应用，具体为将上述制备的SiO2的稻壳灰、硅灰、磨细沸石粉、I级粉煤灰分别与Ca(OH)2按重量比3∶1混合，制成水化样，在不同龄期进行XRD分析，测定
的衍射峰强度，以了解它们的火山灰活性。
结果发现在吸收Ca(OH)2的能力上，实施例1稻壳焚烧装置制备的稻壳灰与粉尘状凝聚硅灰明显归于一类，甚至还强于硅灰，远优于其它火山灰材料。
用N2吸附法测定上述制备的SiO2的比表面积为77.42m2/g，对比硅灰的比表面积为23.30m2/g。
进一步利用SEM、TEM技术对实施例1稻壳焚烧装置焚烧后未粉磨的稻壳灰块状样进行研究，发现它由许多大小在50nm左右的细微米粒状颗粒粘聚而成，颗粒之间存在大量孔隙，因此它具有超高火山灰活性。
活性试验表明，实施例1稻壳焚烧装置制备纳米结构SiO2稻壳灰对普通混凝土和高强混凝土都具有强烈的增强作用，当用其替代水泥量为5～20％时，可提高高强混凝土抗压强度10MPa以上。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明及思路的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种稻壳焚烧能量回收利用的装置，其特征在于，包括稻壳焚烧装置和能量回收利用装置，其中所述稻壳焚烧装置包括焚烧炉体(1)，其上部为进料口(2)，下部为出料部(3)，所述出料部(3)包括锥形底板(31)和出料口(32)，所述锥形底板(31)敞口端与焚烧炉体(1)密封固定连接，另一端和出料口(32)连接，所述锥形底板(31)上均匀的设有孔径小于稻壳的孔；所述焚烧炉体(1)还设有均匀分布于其内部空间的多个加热元件(4)以及热交换***，所述热交换***包括水箱(51)和多弯折输水管(52)，所述水箱(51)设有进水口(53)和出口(54)，所述多弯折输水管(52)的两端均与水箱(51)相连，其多弯折部分均匀分布于焚烧炉体(1)内部空间；所述焚烧炉体(1)侧壁上还设有进气口(6)，所述进气口(6)设于锥形底板(31)与焚烧炉体(1)连接处下端；所述稻壳焚烧装置还设有烟囱(7)，其一端位于焚烧炉体(1)内部，一端位于焚烧炉体(1)顶部上方；
所述能量回收利用装置为蒸汽发电***或者暖气供应***；
所述稻壳焚烧装置还设有温控***，所述温控***包括多个温度测试元件(81)和温度显示器，所述温度测试元件(81)均匀的分布于多弯折输水管(52)上，用于监测稻壳内部温度；
所述多弯折输水管(52)与多个加热元件(4)之间间隔均匀；
所述多个加热元件(4)分别由多个开关单独控制；
所述蒸汽发电***包括依次通过输送管(10)连接的分汽装置(11)、增压装置(12)、涡轮(13)和蒸汽发电机(14)；所述输送管(10)的另一端与出口(54)连通；所述蒸汽发电***还设有电能储存器；
所述蒸汽发电***还包括控制器(15)，所述涡轮(13)还设有速度传感器；所述控制器(15)一端与增压装置(12)相连，另一端与速度传感器相连；
所述蒸汽发电机(14)还设有出水口(141)，所述出水口(141)通过输送管(10)与进水口(53)相连；所述输送管(10)上还设有单向流通阀(16)；
所述暖气供应***包括蒸汽通道(17)、蒸汽控制阀(18)和暖气片(19)，所述蒸汽通道(17)一端与出口(54)连通，另一端通过蒸汽控制阀(18)与暖气片(19)连通；所述暖气片(19)还设有放气阀(191)和排水口(192)；
所述暖气供应***还包括温度控制***(20)，其与蒸汽控制阀(18)相连，其包括温度监测仪和蒸汽控制阀控制***。
2.根据权利要求1所述稻壳焚烧能量回收利用的装置，其特征在于，所述暖气片(19)还设有储水桶(193)。
3.根据权利要求1所述稻壳焚烧能量回收利用的装置，其特征在于，所述温度测试元件(81)还设于水箱(51)中，用于监测水箱中的水温；所述温度显示器用于分别显示多个温度测试元件的实时监测数据。
4.根据权利要求1所述稻壳焚烧能量回收利用的装置，其特征在于，所述进料口(2)位于焚烧炉体(1)内部的一端位于焚烧炉体(1)水平方向上的中间；所述进水口(53)处设有流量监测计和增压泵。
5.根据权利要求1所述稻壳焚烧能量回收利用的装置，其特征在于，稻壳焚烧装置还设有连续进料装置(21)，其一端位于进料口(2)上方；所述出料部(3)还设有用于支撑锥形底板(31)的支撑架(33)和连续出料装置(34)，其一端位于出料口(32)下方；所述焚烧炉体(1)的侧壁上还设有检修口(9)；所述水箱(51)还设有备用出水口(55)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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