CN105969425A - 具有金属软管的生物质气化炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有金属软管的生物质气化炉，包括：竖直设置的炉体，其包括气化室、燃烧室和集气室；二次裂解室，其环绕设置在燃烧室的外部；环形通气管，其环绕设置在二次裂解室的外部，且环形通气管的内侧壁为二次裂解室的外侧壁，在环形通气管的内侧壁上开设有多个气孔；多个风扇，设置在所述环形通气管中，且每个风扇的转速均不相同；导气管，其一端连通至集气室，另一端连通二次裂解室；金属软管，金属软管设置在导气管内，且从导气管的一端延伸至另一端，金属软管的外壁与导气管的内壁之间保留有供气体流动的空间；金属软管的外壁形成有多个凹坑，在凹坑内镶嵌有陶瓷载体，在陶瓷载体上涂覆有焦油裂解催化剂。本发明降低了可燃气体的焦油含量。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有金属软管的生物质气化炉。
背景技术
生物质包括自然界的植物、粪便以及城乡有机废物，是一种非化石可再生能源。与生物质直接燃烧的能源利用方式相比，把生物质热解气化后进行利用具有扩展用途、减少污染、清洁高效的优点。但是我国生物质热解气化技术相对落后，目前生物质热解气化处理设备主要采用固定床气化炉和常压流化床气化炉，其中固定床气化炉由于生产过程中会产生大量酚水，焦油含量高，次生污染较严重，单炉产气量小，产出的可燃气热值低，已被限制使用；常压流化床气化炉的炉内温度波动范围大，生产工艺控制困难，运行可靠性差，热损耗大，排渣含炭量高，制取的可燃气体中含氮气量多，热值低，燃气含尘浓度高净化困难等不足，因此至今未能得到广泛使用。并且，由于生物的木质素中含有焦油，生物质燃烧后生成的可燃气体中焦油的含量也较高，导致生成的可燃气体有异味，使用时污染环境，也不利于输送和储存。生物质热解气化技术的落后，阻碍了我国生物质能源的清洁高效利用。
发明内容
本发明设计开发了一种可减低可燃气体中焦油含量的具有金属软管的生物质气化炉。
本发明提供的技术方案为：
一种具有金属软管的生物质气化炉，包括：
竖直设置的炉体，其包括气化室、燃烧室和集气室，所述燃烧室设置在所述气化室的下方，与所述气化室相通，所述集气室设置在所述气化室的上方，与所述气化室相通；
二次裂解室，其环绕设置在所述燃烧室的外部，所述二次裂解室装满焦油裂解催化剂；
环形通气管，其环绕设置在所述二次裂解室的外部，且所述环形通气管的内侧壁为所述二次裂解室的外侧壁，在所述环形通气管的内侧壁上开设有多个气孔，且多个气孔的分布不均匀，相邻两个气孔的孔道方向不相同，从而使相邻两个气孔喷出的气流方向不同，所述环形通气管连通至一个高温空气供给装置；
多个风扇，设置在所述环形通气管中，且每个风扇的转速均不相同；
多个进气管，所述进气管的一端沿所述燃烧室的切线方向伸入至所述燃烧室内部，所述进气管的另一端连通至设置在炉体外部的助燃气体供给装置，且多个进气管相对于所述燃烧室均匀设置，所述进气管的管口为扁口状，且所述进气管的管口的长度方向与所述燃烧室的轴向平行，所述管口的宽度为0.3～0.5cm；
导气管，其设置在所述炉体的外部，一端连通至所述集气室，另一端连通所述二次裂解室；
金属软管，所述金属软管设置在所述导气管内，且从所述导气管的一端延伸至另一端，所述金属软管的外壁与所述导气管的内壁之间保留有供气体流动的空间；所述金属软管的外壁形成有多个凹坑，在所述凹坑内镶嵌有陶瓷载体，在所述陶瓷载体上涂覆有焦油裂解催化剂。
优选的是，所述的具有金属软管的生物质气化炉中，所述焦油裂解催化剂为石灰石和碳酸镁。
优选的是，所述的具有金属软管的生物质气化炉中，所述多个进气管沿着所述燃烧室的轴向分布成多层，每层进气管包括若干个进气管，相邻两层进气管间隔2～3cm。
优选的是，所述的具有金属软管的生物质气化炉中，所述气孔的孔径为0.2～0.5cm。
本发明所述的具有金属软管的生物质气化炉提供了一个二次裂解室，二次裂解室环绕设置在燃烧室的外部，在燃烧室内设置了多个进气管，且进气管的一端是沿着燃烧室的切线方向伸入至燃烧室内部的，且进气管的管口为扁口状，管口的宽度设计为0.3～0.5cm，从而在燃烧室的内壁附近的温度显著高于燃烧室内部，使可燃气体中的焦油在二次裂解室内更充分地发生二次裂解反应。本发明在二次裂解室的外侧设置了环形通气管，通过环形通气管向二次裂解室送入高温空气的多路气流，以扰乱含焦油可燃气体在二次裂解室内的流动路径，提高含焦油可燃气体中的焦油裂解效率。本发明在环形通气管内设置了多个风扇，每个风扇的转速均不相同，从而进入使通过各个气孔进入二次裂解室内的气流流量也不同，增加对含焦油可燃气体的扰动。本发明在导气管内还设置了金属软管，金属软管的凹坑内镶嵌有陶瓷载体，在陶瓷载体上涂覆焦油裂解催化剂，当含焦油可燃气体通过导气管时，部分含焦油可燃气体中的焦油就会被其中的焦油裂解催化剂所催化裂解，从而提高对含焦油可燃气体的催化效率。本发明降低了可燃气体的焦油含量，提高了可燃气体的质量。
附图说明
图1为本发明所述的具有金属软管的生物质气化炉的结构示意图。
图2为本发明所述的导气管和金属软管的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1和图2所示，本发明提供一种具有金属软管的生物质气化炉，包括：竖直设置的炉体1，其包括气化室8、燃烧室3和集气室2，所述燃烧室3设置在所述气化室的下方，与所述气化室相通，所述集气室设置在所述气化室的上方，与所述气化室相通；二次裂解室，其环绕设置在所述燃烧室3的外部，所述二次裂解室5装满焦油裂解催化剂；环形通气管9，其环绕设置在所述二次裂解室的外部，且所述环形通气管的内侧壁为所述二次裂解室的外侧壁，在所述环形通气管的内侧壁上开设有多个气孔10，且多个气孔10的分布不均匀，相邻两个气孔的孔道方向不相同，从而使相邻两个气孔喷出的气流方向不同，所述环形通气管连通至一个高温空气供给装置；多个风扇11，设置在所述环形通气管9中，且每个风扇的转速均不相同；多个进气管6，所述进气管的一端沿所述燃烧室的切线方向伸入至所述燃烧室内部，所述进气管的另一端连通至设置在炉体外部的助燃气体供给装置，且多个进气管相对于所述燃烧室均匀设置，所述进气管的管口7为扁口状，且所述进气管的管口的长度方向与所述燃烧室的轴向平行，所述管口的宽度为0.3～0.5cm；导气管4，其设置在所述炉体的外部，一端连通至所述集气室，另一端连通所述二次裂解室；金属软管12，所述金属软管12设置在所述导气管4内，且从所述导气管的一端延伸至另一端，所述金属软管的外壁与所述导气管的内壁之间保留有供气体流动的空间；所述金属软管的外壁形成有多个凹坑13，在所述凹坑内镶嵌有陶瓷载体14，在所述陶瓷载体上涂覆有焦油裂解催化剂。
本发明中，含焦油可燃气体进入集气室，并通过导气管进入二次裂解室内。二次裂解室环绕设置在燃烧室的外部，其内装满焦油裂解催化剂。含焦油可燃气体在二次裂解室内，受到燃烧室内的热量的加热，在焦油裂解催化剂的催化作用下发生二次裂解反应，从而减少焦油含量。
尤其是为了充分利用燃烧室内的热量，本发明设置了多个进气管，进气管的一端是沿着燃烧室的切线方向伸入至燃烧室内的，进气管的另一端连通到设置在炉体外部的助燃气体供给装置上，这样，进气管将沿着切线方向向燃烧室供给助燃气体。并且由于进气管的管径很小，仅有0.3～0.5cm，会在燃烧室的内壁形成一个助燃气体的气膜。由于气膜的存在，燃烧室的内壁附近的燃烧情况会更好，更充分，进而使燃烧室的内壁附近的温度更高，从而使二次裂解室内的温度也更高，促使二次裂解室内的含焦油可燃气体充分反应。
为了促使在燃烧室的内部形成均匀的助燃气体气膜，将进气管的管口设计成扁口状，且管口的宽度设计为0.3～0.5cm。均匀的助燃气体气膜可以保证在燃烧室内壁附近的燃烧更均匀，即燃烧室内壁附近的温度也更均匀，进而保证二次裂解室内的二次裂解反应也均匀发生。
环形通气管上的气孔分布不均匀，且相邻两个气孔的孔道方向不相同，从而使得相邻两个气孔喷出的气流方向也不相同，这些不同方向的气流会扰动小范围内的含焦油可燃气体的流动路径，使得含焦油可燃气体的内部形成涡流，从而促使含焦油可燃气体中的焦油成分不断与焦油裂解催化剂接触，进而加快焦油的裂解效率。
提高裂解效率在气化炉停车时非常有用。通常，如果气化炉生产结束，燃烧室内也就不再具有可燃烧的物质，则燃烧室的温度会逐渐降低，并最终不能满足二次裂解室对温度的要求。而在气化炉停止生产的一段时间内，仍然会有含焦油可燃气体逐渐从炉体内排出，为了保证这最后一部分含焦油可燃气体中的焦油也能够被脱除，就需要在燃烧室温度降低至不符合要求之前，在二次裂解室内完成对这最后一部分的含焦油可燃气体的处理。本发明提高了含焦油可燃气体中焦油的裂解效率，因此，在燃烧室温度降低至不符合要求之前，即可完成对最后一部分含焦油可燃气体的处理。
环形通气管的个数以及每个环形通气管上的气孔个数可以根据需要进行调整。
环形通气管整体包覆在二次裂解室的外侧，一方面可以起到保温的作用，减少二次裂解室的热量散失，从而提高含焦油可燃气体中焦油的裂解效率；另一方面环形通气管通过气孔向二次裂解室送入高温空气，从而扰动含焦油可燃气体。进一步地，环形通气管内还设置有多个风扇，即风扇可以引起环形通气管内的高温空气的扰动，使高温空气在进入气孔，并从气孔流入二次裂解室时的扰动更加剧烈。尤其是当每个风扇的转速均不相同时，高温空气的扰动会更复杂，呈现出紊流，从而增强对二次裂解室内的含焦油可燃气体的扰动效果，提高对含焦油可燃气体中的焦油的催化效率。
当含焦油可燃气体从炉体的集气室排出时，其温度是最高的，当含焦油可燃气体逐渐沿着导气管流动，并最终进入二次裂解室，其温度会逐渐下降。为了有效利用含焦油可燃气体所携带的热量以及充分利用含焦油可燃气体流动过程中的时间，在导气管内也提供焦油裂解催化剂，使含焦油可燃气体在导气管内也可以被催化。具体来说，为了有效耐高温，将金属软管作为陶瓷载体的支撑体，金属软管可以变形，从导气管的一端延伸到另一端。金属软管的外壁上设计成很多凹坑，陶瓷载体以块状的形式镶嵌在凹坑内。当含焦油可燃气体在导气管内流动时，焦油可以被陶瓷载体上的焦油裂解催化剂所催化裂解，含焦油可燃气体中的部分焦油可被除去，这有助于加快彻底除去含焦油可燃气体中的焦油成分的速度，提高了焦油处理的效率。
本发明充分利用了已有的热源，提高了对能源的利用效率。
优选的是，所述的具有金属软管的生物质气化炉中，所述焦油裂解催化剂为石灰石和碳酸镁。在该实施例中，燃烧室内温度可以选择800～1000℃。
优选的是，所述的具有金属软管的生物质气化炉中，所述多个进气管沿着所述燃烧室的轴向分布成多层，每层进气管包括若干个进气管，相邻两层进气管间隔2～3cm。该实施例更有助于在燃烧室内壁的附近形成助燃气体的均匀气膜，提高气膜的均匀性，从而使在燃烧室内壁附近的燃烧也更均匀，进而使燃烧室内壁附近的温度更均匀，二次裂解室内的受热温度也更均匀。
优选的是，所述的具有金属软管的生物质气化炉中，所述气孔的孔径为0.2～0.5cm。当孔径在该范围内，可以向二次裂解室喷出多股气流，起到扰到含焦油可燃气体的作用。当高温空气的流速或流量过大时，则可能会影响焦油的裂解效率。
本发明含焦油可燃气体的焦油脱除率可以达到99.99％。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (4)
1.一种具有金属软管的生物质气化炉，其特征在于，包括：
竖直设置的炉体，其包括气化室、燃烧室和集气室，所述燃烧室设置在所述气化室的下方，与所述气化室相通，所述集气室设置在所述气化室的上方，与所述气化室相通；
二次裂解室，其环绕设置在所述燃烧室的外部，所述二次裂解室装满焦油裂解催化剂；
环形通气管，其环绕设置在所述二次裂解室的外部，且所述环形通气管的内侧壁为所述二次裂解室的外侧壁，在所述环形通气管的内侧壁上开设有多个气孔，且多个气孔的分布不均匀，相邻两个气孔的孔道方向不相同，从而使相邻两个气孔喷出的气流方向不同，所述环形通气管连通至一个高温空气供给装置；
多个风扇，设置在所述环形通气管中，且每个风扇的转速均不相同；
多个进气管，所述进气管的一端沿所述燃烧室的切线方向伸入至所述燃烧室内部，所述进气管的另一端连通至设置在炉体外部的助燃气体供给装置，且多个进气管相对于所述燃烧室均匀设置，所述进气管的管口为扁口状，且所述进气管的管口的长度方向与所述燃烧室的轴向平行，所述管口的宽度为0.3～0.5cm；
导气管，其设置在所述炉体的外部，一端连通至所述集气室，另一端连通所述二次裂解室；
金属软管，所述金属软管设置在所述导气管内，且从所述导气管的一端延伸至另一端，所述金属软管的外壁与所述导气管的内壁之间保留有供气体流动的空间；所述金属软管的外壁形成有多个凹坑，在所述凹坑内镶嵌有陶瓷载体，在所述陶瓷载体上涂覆有焦油裂解催化剂。
2.如权利要求1所述的具有金属软管的生物质气化炉，其特征在于，所述焦油裂解催化剂为石灰石和碳酸镁。
3.如权利要求1所述的具有金属软管的生物质气化炉，其特征在于，所述多个进气管沿着所述燃烧室的轴向分布成多层，每层进气管包括若干个进气管，相邻两层进气管间隔2～3cm。
4.如权利要求1所述的具有金属软管的生物质气化炉，其特征在于，所述气孔的孔径为0.2～0.5cm。
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