移动式秸秆燃烧驱动氢源热机发动机综合利用系统的制作方法

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1.本实用新型属于氢源热机发动机技术领域，特别是涉及一种移动式秸秆燃烧驱动氢源热机发动机综合利用系统。

背景技术：

2.氢源热机发动机是目前我们公司开发的一种新型热源能发动机，只要提供热源(包括生物质燃烧、烟气余热、高温导热油、高温熔盐、石化废气等)发动机就可以做功，产生热水、电力、冷源等三联供发动机。随着我国经济的不断发展，能源的资源和供应问题越来越突出。我国作为一个农业大国，每年农作物产生的生物质秸秆的产量高达9亿吨，对其恰当的利用对缓解能源危机与环境污染具有重要的意义。
3.目前秸秆的利用方式多种多样的，实际利用性能不佳。以前秸秆就地露天焚烧现象严重，带来了严重的大气环境污染，影响道路交通安全和航空安全，引发火灾，破坏土壤结构，使得农田质量下降。政府组织了大量的人力物力宣传秸秆燃烧的危害，同时严查防治燃烧秸秆，但效果有限。没有从根源上解决秸秆问题，本专利就是利用生物质燃烧炉燃烧驱动氢源热机发动机来工作，既可解决秸秆二次利用问题，又能产生热水、电等人民生活需要。生物质颗粒燃料是通过对秸秆、木屑、玉米杆、玉米棒等废弃生物质进行处理再加工成型而成的。来源广泛，低碳环保。生物质燃料炉点火容易、操作简单、火力强度大且易控制、热效率高，通过电机调节燃料的进料速度，从而控制火力的大小，无需其它操作即可使燃烧炉完成工作。由于燃烧充分，燃烧后仅有少量灰烬并且可以自动排灰，加上氢源热机发动机吸热发电，每小时可以产生25kw的电能，6吨70多度的热水。因为科学合理的设计，把传统的生物质燃烧炉与氢源热机相结合，即解决了秸秆焚烧热利用，又能解决供电、供暖。热效率得到了很大提升，避免了不必要的浪费。
4.主要因为传统生物质燃烧炉存在以下缺点：
5.(1)在提倡环保及可持续发展的大趋势下，传统生物质燃烧炉主要是以锅炉为主，主要提供蒸汽和热水。
6.(2)传统生物质燃烧炉在结构及功能上也存在很多问题，例如：传统燃烧炉给料速度不断变化，给料不均匀；燃料燃烧后的灰渣不能及时排出，影响未燃烧燃料的正常燃烧，导致燃烧效率低下；对换热器的结构设计没有循科学理论指导，致使排烟温度过高，换热效率低下，造成能源的浪费。
7.(3)传统生物质燃烧炉在送料、燃烧、换热方面，比较单一，只能固定在一个地方。

技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于提供一种移动式秸秆燃烧驱动氢源热机发动机综合利用系统，通过利用燃烧产生的高温热量带动氢源热机发电，发电后的余热以及发电部分回收的热量再用于预热器锅炉蒸汽，低温余热制热水，解决了现有的生物质燃烧炉给料不均匀、燃烧效率低、浪费能源的问题。
9.为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
10.本实用新型为一种移动式秸秆燃烧驱动氢源热机发动机综合利用系统，包括
11.生物质燃烧炉，所述生物质燃烧炉，用于燃烧被压制成颗粒的生物质秸秆；
12.氢源热机发电系统，所述氢源热机发电系统包括换热室和氢源热机发动机；所述换热室，用于接收生物质燃烧炉燃烧生成的高温烟气，并把热量传给氢源热机发动机的热端；
13.空气预热器，所述空气预热器的输入端输入预热空气，用于向烘干换热器提供烘干热空气；
14.烘干换热器，所述烘干换热器，将于降低烟气的温度；
15.冷却水散热器，所述冷却水散热器，用于降低氢源热机发动机工作产生的温度。
16.作为一种优选的技术方案，所述生物质秸秆通过采集除土绞碎系统将秸秆绞碎压制成颗粒状，并按需决定用于燃烧和制粒的比例。
17.作为一种优选的技术方案，所述氢源热机发动机的输出端安装有发电机；所述换热室将处理后的烟气用于预热助燃空气和加热烘干空气。
18.作为一种优选的技术方案，所述生物质秸秆通过采集除土搅碎子系统进行搅碎处理，并利用制粒子系统制作成秸秆颗粒。
19.作为一种优选的技术方案，所述生物质燃烧炉包括烘干机、除尘器和燃烧炉；所述烘干机设置有两个进气管，其中一进气管用于通入氢源热机发动机中的冷却后的空气，另一进气管用于通入燃烧炉燃烧生物质秸秆产生的烟气；所述除尘器，用于烘干机产生的烟气进行排灰处理，处理后的气体直接排放到大气中；所述燃烧炉，用于对烘干机烘干的秸秆进行焚烧。
20.作为一种优选的技术方案，所述换热室包括包括冷却器、回热器和加热器；所述冷却器设置有进气管和出气管，所述进气管，用于向冷却器内导入冷空气；所述回热器两端分了连接冷却器和加热器，用于将蒸汽进行过冷处理；所述加热器，用于对水进行加热；所述冷却器和加热器均连接有活塞机构；所述活塞机构通过传动装置给发电机进行做功。
21.作为一种优选的技术方案，所述氢源热机发动机的输出端连接有蓄电池；所述蓄电池通过电力调度器向驱动行走子系统、采集除土搅碎子系统、制粒子系统和烘干机进行供电。
22.作为一种优选的技术方案，所述氢源热机发动机发出的电能过剩时，一部分的电能储存在蓄电池中，另一部分发出的电能无法满足能耗时，电力调度器调用蓄电池的电能进行补充。
23.作为一种优选的技术方案，所述系统还设置有旋耕子系统；所述旋耕子系统收集除尘器过滤的灰尘以及燃烧炉排放的烟灰输送到旋耕子系统，并由所述旋耕子系统进行旋耕的同时埋入土壤中。
24.本实用新型具有以下有益效果：
25.(1)本实用新型通过利用燃烧产生的高温热量带动氢源热机发电，发电后的余热以及发电部分回收的热量再用于预热器锅炉蒸汽，低温余热制热水，提高在生物质能的利用率和效率。
26.(2)本实用新型将生物质燃烧炉与氢源热机发动机相结合的技术路线，把清洁燃
烧技术的新型生物质燃烧炉，以秸秆等为燃料，通过合理组织燃烧，把燃料中的潜在能量释放出来，将高温热能传递给氢源热机发动机热头，使热头受热膨胀做功发电，从烟道里面的中温余热给空预器加热，形成蒸汽；低温余热采用水减温，形成热水，这样形成了生物质燃烧发电，蒸汽，热水三联供的形成体系。集装箱式可以移动的电站，提高了能源利用效率。
27.(3)本实用新型露天焚烧秸秆带来的问题，消除对大气环境的污染，同时利用产量丰富的秸秆，缓解能源危机。
28.(4)本实用新型将燃烧炉的排灰以及除尘器过滤的灰尘埋入土壤，承当钾肥，还原农田，实现零排放。
29.当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本实用新型的一种移动式秸秆燃烧驱动氢源热机发动机综合利用系统结构示意图；
32.图2为本实用新型对秸秆进行处理的工作原理图。
具体实施方式
33.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.请参阅图1所示，本实用新型为一种移动式秸秆燃烧驱动氢源热机发动机综合利用系统，包括生物质燃烧炉，生物质燃烧炉，用于燃烧被压制成颗粒的生物质秸秆；氢源热机发电系统，氢源热机发电系统包括换热室和氢源热机发动机；换热室，用于接收生物质燃烧炉燃烧生成的高温烟气，并把热量传给氢源热机发动机的热端；空气预热器，空气预热器的输入端输入预热空气，用于向烘干换热器提供烘干热空气；烘干换热器，烘干换热器，将于降低烟气的温度；冷却水散热器，冷却水散热器，用于降低氢源热机发动机工作产生的温度。
35.生物质秸秆通过采集除土绞碎系统将秸秆绞碎压制成颗粒状，并按需决定用于燃烧和制粒的比例。氢源热机发动机的输出端安装有发电机；换热室将处理后的烟气用于预热助燃空气和加热烘干空气。生物质秸秆通过采集除土搅碎子系统进行搅碎处理，并利用制粒子系统制作成秸秆颗粒。
36.生物质燃烧炉包括烘干机、除尘器和燃烧炉；烘干机设置有两个进气管，其中一进气管用于通入氢源热机发动机中的冷却后的空气，另一进气管用于通入燃烧炉燃烧生物质秸秆产生的烟气；除尘器，用于烘干机产生的烟气进行排灰处理，处理后的气体直接排放到大气中；燃烧炉，用于对烘干机烘干的秸秆进行焚烧。
37.换热室包括包括冷却器、回热器和加热器；冷却器设置有进气管和出气管，进气管，用于向冷却器内导入冷空气；回热器两端分了连接冷却器和加热器，用于将蒸汽进行过冷处理；加热器，用于对水进行加热；冷却器和加热器均连接有活塞机构；活塞机构通过传动装置给发电机进行做功。
38.氢源热机发动机的输出端连接有蓄电池；蓄电池通过电力调度器向驱动行走子系统、采集除土搅碎子系统、制粒子系统和烘干机进行供电。氢源热机发动机发出的电能过剩时，一部分的电能储存在蓄电池中，另一部分发出的电能无法满足能耗时，电力调度器调用蓄电池的电能进行补充。
39.系统还设置有旋耕子系统；旋耕子系统收集除尘器过滤的灰尘以及燃烧炉排放的烟灰输送到旋耕子系统，并由旋耕子系统进行旋耕的同时埋入土壤中，同时蓄电池也通过电力调度器向旋耕子系统进行供电。
40.本实施例的一个具体应用为：
41.如图2所示，本实用新型利用系统对秸秆进行处理，具体工作原理如下：
42.先由采集除土绞碎系统将秸秆绞碎压制成颗粒状，按需决定用于燃烧和制粒的比例。物料烘干制粒燃烧系统中包括烘干部分、燃烧部分、除尘部分，依次称之为烘干机、燃烧炉和除尘器。烘干机通入两股热空气：一股来自氢源热机发动机发电系统中的冷却后空气，该股空气流量很大，且较热；另一股空气来自本系统燃烧炉的排烟，该股热空气相对流量较少，但温度相比第一股空气更高。经过这两股热空气烘干，绞碎态的秸秆可燃性更高。若秸秆本身干度较高，则可以快速通过本系统中的烘干机或者取消烘干机。经过烘干机之后的热空气和烟气要再经过除尘器才能排向大气环境，保证排烟达到国家的相应标准。经过烘干机之后的秸秆将被送入到燃烧炉进行燃烧。燃烧炉燃烧所消耗的空气也来自氢源热机发动机发电系统的冷凝后空气，该空气较热，能促进秸秆充分燃烧。
43.燃烧炉燃烧之后的秸秆的排灰和除尘器收集到的灰尘将会被一并送入到旋耕系统中，随着旋耕装置对土地进行旋耕的同时被埋入土壤，防止其飘散到大气中，可以有效杜绝大气污染。燃烧炉将烘干的秸秆燃烧释放的热量传递给氢源热机发动机发电系统中的工质，使活塞运转工作，然后通过传动装置带动发电机发电。而氢源热机发动机发电系统中需要冷却空气带走氢源热机发动机冷却器中的热量，该部分冷却空气的气流量很大，起到冷却作用之后温度升高，一部分为燃烧炉燃烧提供氧气，一部分经过烘干机对烘干机内的秸秆进行烘干。氢源热机发动机发电系统发出的电能，通过蓄电及电力调度系统向采集除土绞碎系统、制粒系统、物料烘干燃烧除尘系统中的烘干机、旋耕系统和驱动行走系统进行分配。
44.蓄电及电力调度系统由蓄电池和电力调度器两部分组成。蓄电池的作用包括两方面：一方面为氢源热机发动机发电系统发出的电能过剩时电力调度器将一部分电能储存在蓄电设备中；另一方面为氢源热机发动机发电系统发出的电能无法满足电力机械装置的能耗时，电力调度器通过调用蓄电设备中的电能弥补电力不足，从而维持系统稳定工作和用电设备正常运行。制粒系统将除去燃烧所用秸秆压制成高密度的块状物，获得生物质能燃料——秸秆颗粒，这样装车运输可以节省大量的运输成本。由蓄电及电力调度系统输送电能驱动的驱动行走系统，带动其余的各个系统移动，实现移动作业。整个秸秆综合利用系统启动的时候，制粒系统不工作，其余系统由蓄电设备释放电能来驱动，对秸秆进行采集全部
送去燃烧，待氢源热机发动机发电系统进入稳定工作状态，系统启动正式完成。通过以上改进的移动式秸秆燃烧驱动氢源热机发动机综合利用系统，可以科学充分地利用秸秆，缓解能源危机，降低污染，真正地将农民手上的秸秆由负担变为财富。
45.经过统计可得：
46.依据我国现有的农作物产量水平以及生物质秸秆，每年大概有450公斤/亩的产能，若以200公斤/小时的处理速度，秸秆的燃烧热值为18532kj/kg计算。完全可以满足氢源热机25kw发动机工作，本移动式秸秆燃烧驱动氢源热机发动机综合利用系统配套动力总和80kw，故需要配套氢源热机发动机发电系统100kw级别，氢源热机发动机发电系统发电效率按0.34计算，考虑实际燃烧炉的热损失及排烟热损失等诸多损失，燃烧秸秆消耗量约为343kg/h，结余可制粒秸秆总量约为1892kg/h。经过绞碎的秸秆，其中约有343kg/h的量被送入烘干机进行烘干处理。烘干机热源为燃烧炉的烟气和氢源热机发动机发电系统中的冷凝后空气。这两部分气体从烘干机出来再经过除尘器进行清洁处理。而经过烘干的秸秆被送入燃烧炉进行燃烧，释放热能，由氢源热机发动机发电系统实现热能到电能的转化。驱动行走系统接收蓄电及电力调度系统提供的电能来牵引整个秸秆综合利用系统，不断前进处理秸秆。旋耕系统为本系统的最后部分，对土壤进行翻耕的同时，将燃烧炉的排灰以及除尘器过滤的灰尘埋入土壤。本系统启动的时候，蓄电池提供电能带动系统启动，此时制粒系统不进行工作，采挖处理后的秸秆全部供给燃烧炉燃烧，待燃烧炉预热完成，氢源热机发动机发电系统工作稳定，此时进入以上正常的工作模式。基于移动式秸秆燃烧驱动氢源热机发动机综合利用系统，在满足系统自身所有设备能耗需求的基础上，还能实现产量约为1892kg/h的高密度秸秆颗粒物。实现自驱动的同时，还能创造一定的经济价值(若以400元/t的售价，每亩小麦田由秸秆的经济利润高达101元)。
47.值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本实用新型的保护范围。
48.另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。
49.以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：

1.一种移动式秸秆燃烧驱动氢源热机发动机综合利用系统，其特征在于，包括生物质燃烧炉，所述生物质燃烧炉，用于燃烧被压制成颗粒的生物质秸秆；氢源热机发电系统，所述氢源热机发电系统包括换热室和氢源热机发动机；所述换热室，用于接收生物质燃烧炉燃烧生成的高温烟气，并把热量传给氢源热机发动机的热端；空气预热器，所述空气预热器的输入端输入预热空气，用于向烘干换热器提供烘干热空气；烘干换热器，所述烘干换热器，将于降低烟气的温度；冷却水散热器，所述冷却水散热器，用于降低氢源热机发动机工作产生的温度。2.根据权利要求1所述的一种移动式秸秆燃烧驱动氢源热机发动机综合利用系统，其特征在于，所述生物质秸秆通过采集除土绞碎系统将秸秆绞碎压制成颗粒状，并按需决定用于燃烧和制粒的比例。3.根据权利要求1所述的一种移动式秸秆燃烧驱动氢源热机发动机综合利用系统，其特征在于，所述氢源热机发动机的输出端安装有发电机；所述换热室将处理后的烟气用于预热助燃空气和加热烘干空气。4.根据权利要求1所述的一种移动式秸秆燃烧驱动氢源热机发动机综合利用系统，其特征在于，所述生物质秸秆通过采集除土搅碎子系统进行搅碎处理，并利用制粒子系统制作成秸秆颗粒。5.根据权利要求1所述的一种移动式秸秆燃烧驱动氢源热机发动机综合利用系统，其特征在于，所述生物质燃烧炉包括烘干机、除尘器和燃烧炉；所述烘干机设置有两个进气管，其中一进气管用于通入氢源热机发动机中的冷却后的空气，另一进气管用于通入燃烧炉燃烧生物质秸秆产生的烟气；所述除尘器，用于烘干机产生的烟气进行排灰处理，处理后的气体直接排放到大气中；所述燃烧炉，用于对烘干机烘干的秸秆进行焚烧。6.根据权利要求1所述的一种移动式秸秆燃烧驱动氢源热机发动机综合利用系统，其特征在于，所述换热室包括冷却器、回热器和加热器；所述冷却器设置有进气管和出气管，所述进气管，用于向冷却器内导入冷空气；所述回热器两端分了连接冷却器和加热器，用于将蒸汽进行过冷处理；所述加热器，用于对水进行加热；所述冷却器和加热器均连接有活塞机构；所述活塞机构通过传动装置给发电机进行做功。7.根据权利要求1所述的一种移动式秸秆燃烧驱动氢源热机发动机综合利用系统，其特征在于，所述氢源热机发动机的输出端连接有蓄电池；所述蓄电池通过电力调度器向驱动行走子系统、采集除土搅碎子系统、制粒子系统和烘干机进行供电。8.根据权利要求7所述的一种移动式秸秆燃烧驱动氢源热机发动机综合利用系统，其特征在于，所述氢源热机发动机发出的电能过剩时，一部分的电能储存在蓄电池中，另一部分发出的电能无法满足能耗时，电力调度器调用蓄电池的电能进行补充。9.根据权利要求1所述的一种移动式秸秆燃烧驱动氢源热机发动机综合利用系统，其特征在于，所述系统还设置有旋耕子系统；所述旋耕子系统收集除尘器过滤的灰尘以及燃烧炉排放的烟灰输送到旋耕子系统，并由所述旋耕子系统进行旋耕的同时埋入土壤中。

技术总结

本实用新型公开了一种移动式秸秆燃烧驱动氢源热机发动机综合利用系统，涉及氢源热机发动机技术领域。本实用新型包括生物质燃烧炉，用于燃烧被压制成颗粒的生物质秸秆；氢源热机发电系统包括换热室和氢源热机发动机；换热室，用于接收生物质燃烧炉燃烧生成的高温烟气，并把热量传给氢源热机发动机的热端；空气预热器的输入端输入预热空气，用于向烘干换热器提供烘干热空气；烘干换热器用于降低烟气的温度；冷却水散热器用于降低氢源热机发动机工作产生的温度。本实用新型通过利用燃烧产生的高温热量带动氢源热机发电，发电后的余热以及发电部分回收的热量再用于预热器锅炉蒸汽，低温余热制热水，提高在生物质能的利用率和效率。率。率。