CN1303905A - 热裂解除焦生物质气化炉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及农作物废弃物处理利用及由固态含碳物料生产燃气的设备制造。它包括现有固定床下吸式气化炉的炉体、炉排,上料口、配风口、排渣口、燃气出口等,其特征在于炉排下方设有设置有一个燃气气流迂回流道。也能够在炉底上增设裂解催化床,本发明强迫燃气流在流道中缓行,延长了燃气在高温环境中的停留时间,使燃气中的部分焦油被裂解。在设置催化床的情形下,其裂解反应更为充分,进一步提高了焦油裂解率、气化效率和燃气热值。

Description

热裂解除焦生物质气化炉
本发明涉及农作物的废弃物的处理利用技术，也涉及由固态含碳物料生产燃气的设备制造。
生物质气化是利用气化装置将生物质在缺氧状态下进行燃烧，使大部分可燃烧物质转化为可燃气体，经冷却净化后供发电或炊事用。根据燃烧方式的不同，气化装置有多种形式，现有技术中最为常见的是固定床下吸式气化炉，其具有结构简单、造价低廉、容易操作等特点，很适合我国国情，尤其适合我国农村用以处理农作物废弃物，例如秸杆、稻壳、树枝、杂草等。但由于这种气化炉本身结构上的制约，其气化效率及燃气热值均偏低，而且燃气中的焦油含量偏高。这种燃气不利于储存和输送，从而影响了该技术的进一步利用。
本发明的目的在于，对现有的固定床下吸式气化炉的结构作出改进，提供一种能提高气化效率和燃气热值，并能对产出燃气中的焦油进行裂解的生物质气化炉。
本发明的目的通过以下方式来实现。
本发明的热裂解除焦生物质气化炉，包括现有技术中的固定床下吸式气化炉的炉体、炉排，以及设置在炉壁上的上料口、配风口、排渣口、燃气出口，其特征在于，在炉排下方设置有一个燃气气流迂回流道。该迂回流道能够这样构成：在炉排下方连接有一倒锥管形挡板，其底与炉壁连接，其下端口连接有一段直管，在炉底板上还设置有一个大圆管，该管口低于直管上端口，直管内、直管外壁与大圆管之间、大圆管外壁与炉壁之间三者的截面积相等或相近，在大圆管壁上接装有排渣管并延伸到炉壁外，燃气出口设置在炉体下部。也能够在炉底上设置裂解催化反应床，它由块状或颗粒状催化剂及其盖板构成，所述盖板上表面与大圆管下端口连接，在大圆管外壁与炉壁间的盖板上设有用作燃气流道的通孔，燃气出口设置在催化反应床段的炉壁上，所述催化剂是常用的热裂解催化剂，例如颗粒状的白云石、氧化铁、活性碳等。
本发明的热裂解除焦生物质气化炉，一方面保存了现有技术中的固定床下吸式气化炉的结构简单、造价较低等特点，同时由于增设了燃气气流迂回流道，强迫燃气气流在流道中缓行，延迟了气流在炉内的停留时间，使所产生的燃气在高温环境下产生热裂解反应，燃气中的部分焦油被裂解。在设置催化反应床的情形下，由于催化剂的作用，其裂解反应更为充分，进一步提了焦油裂解率、气化效率和燃气热值。
下面结合实施例及其附图作进一步描述。
图1是现有技术中的固定床下吸式气化炉的整体结构示意图。
图2是本发明所述的热裂解除焦生物质气化炉的一种实施例整体结构示意图。
图3是本发明所述的热裂解除焦生物质气化炉的另一种实施例整体结构示意图。
参见图1，(1)为炉体，(2)为炉排，该炉排将炉膛分为上下两部分，(3)为配风口，(4)为进料口，(5)一次排渣口，(6)为二次排渣口。(7)为燃气出口。从图可看出，农作物废料在上炉膛内不完全燃烧产生的气体直接由设在燃气出口处的抽风机吸出，其流道行程较短，燃气在炉膛内停留的时间较少，来不及发生裂解反应，因此，其焦油含量较高。
参见图2，本实施例在炉排下方设置了燃气气流迂回流道，倒锥形管(8)设置在炉排下方，其锥底角约为45°左右，该管上底与炉壁连接，下端口连接有一段直管(9)，(10)为设在炉底上的大圆管，该管上管口低于直管的上端。倒锥形管(8)及直管(9)的高度分别占下炉膛高度的1/3，直管内、大圆管内壁至直管外壁间距、大圆管外壁至炉内壁间三者的截面积大致相等，以保证燃气流动畅通。燃气出口被设置在炉壁下方，可增加燃气行程。图中箭头表示燃气在炉膛内的流动方向。由此可看出，燃气被迫在下炉膛内沿迂回流动缓行，直至从出口(7)被抽风机抽出送至冷却净化装置。相比现有技术，本实施例的装置延长了燃气在高温环境中的停留时间，能保证发生裂解反应，减少重分子焦油含量，提高了气化效率。
实验表明，使用本结构的气化炉处理农作物废弃物，所产燃气中的焦油能够裂解60％。相比现有技术中的固定床下吸式气化炉，其气化效率提高12％，燃气热值提高15％。
参见图3，本实施例是在炉底上增设了充满催化剂的催化反应床，(11)为颗粒状催化剂，颗粒直径约为1-3cm，如颗粒状白云石。(12)为盖板，大圆管固定在该盖板上，使催化反应床与大圆管内腔分隔开。在大圆管与炉壁间的盖板上均匀分布有通孔，用作燃气流通道。炉底至盖板间的高度约占下炉膛高度的2/5。倒锥形管(8)及直管(9)的高度分别占下炉膛其余高度的1/3，直管及大圆管的径向尺寸与上一实施例相同，以保证燃气流动畅通。从燃气出口接装有一出气管(13)，它伸入在颗粒催化剂中间部分，将与催化剂充分反应后的燃气抽吸出炉体。
本实施例中，不仅增加了合理的气流流道，而且还使已在下炉膛内迂回流动的燃气从大圆管外壁的空间吸入到催化反应床中，在催化剂的作用下，燃气中的焦油充分发生裂解反应后再被抽出，因此输出燃气中焦油含量低，热值高。实验表明，使用本结构的气化炉处理农作物废弃物，所产燃气中焦油能够裂解60％。相比现有技术中的固定床下吸式气化炉，其气化效率能提高15％，燃气热值提高20％。

Claims (3)

1．一种热裂解除焦生物质气化炉，包括现有技术中的固定床下吸式气化炉的炉体、炉排，以及设置在炉壁上的上料口、配风口、排渣口、燃气出口，其特征在于，在炉排下方设置有一个燃气气流迂回流道。
2．如权利要求1所述的热裂解除焦生物质气化炉，其特征在于，所述燃气气流迂回流道能够这样构成：在炉排下方连接有一个倒锥管形挡板，其底与炉壁连接，其下端口连接有一段直管，在炉底板上还设置有一个大圆管，该管口低于直管上端，直管内、直管外壁与大圆管间、大圆管外壁与炉壁间三者的截面积相等或相近，在大圆管壁上接装有排渣管并延伸到炉壁外，燃气出口设置在炉体下部。
3．如权利要求1所述的热裂解除焦生物质气化炉，其特征在于，能够在炉底上设置裂解催化反应床，它由颗粒状催化剂及其盖板构成，所述盖板上表面与大圆管下端口连接，在大圆管与炉壁间的盖板上设有用作燃气流道的通孔，燃气出口设置在催化反应床段的炉壁上，所述催化剂是常用的热裂解催化剂。
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