CN1970687A - 循环固定床整体式生物质气化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物质气化领域，其包括：风机、供风管、二次风管、阀门、炉盖、导气管、燃气灶、烟囱、净化器、挡板、炉体、保温材料、内胆、底座、炉箅、上座、灰室、回收管，其特征是炉体和净化器焊接在一起，净化器中凝结的热水和焦油通过回收管和二次风管直接返回到炉膛的底部，其中，底座、炉箅、内胆、上座依次从炉体底部向上摆放，内胆与炉体之间的间隙里填充保温材料，炉体的上部是可以密封的炉盖；导气管通过二次风管与供风管相连，导气管上设有烟囱，烟囱和二次风管各设有一阀门，净化器通过其底部的回收管与二次风管相连，回收管中间有一个U型可液封的结构，其优点是结构简单，造价低廉，彻底解决焦油问题、产气量高，节能效果显著。

Description

循环固定床整体式生物质气化装置

技术领域

本发明涉及生物质气化领域，特指是一种循环固定床整体式生物质气化装置。

背景技术

鼓励清洁、高效地开发利用生物燃料，鼓励发展能源作物已成为我国的基本国策，***多次在文件中明确要大力推进节约能源，充分开发利用可再生能源，特别是大力加强农村能源建设步伐，发展适合农村特点的清洁能源。而生物质气化技术是将生物质原料加热，在缺氧燃烧的条件下，使较高分子量的有机碳氢化合物链断裂，变成低的烃类、CO和氢等。这种方法改变了生物质原料的形态，使用更方便，而且可将低品位生物质能源转化为高品位能源，能量转换效率比固态生物质的直接燃烧有较大提高，生物质能在作为能源被利用的同时可实现二氧化碳的“零排放”，有利于净化空气，保持生态平衡，所以生物质气化技术受到世界各国政府与科学家的关注。许多国家都制定了相应开发研究计划，如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等，其中生物质能源的开发利用占有相当的比重。

我国是一个“资源短缺、人口众多”的农业大国，生物质资源十分丰富。随着市场经济的蓬勃发展，能源消耗与日俱增，现在我国的国情是：一边是“电慌”、“煤慌”、“油慌”等能源恐慌，全国上下燃料告急，价格飞涨；一边是广大农村不要钱的柴草秸秆、谷壳树叶等可再生植物资源年复一年，堆积如山，患难成灾，能否将我国这一丰富的再生植物资源转化成清洁高效的再生能源，服务千家万户，走出一条生态环保，适合我国国情，有利减轻农民负担，促进社会稳定的可持续发展的“生物再生能源”之路，早就成了我国科研战线上的一大课题。

近些年来，出现了一些家用或小型的生物质气化炉装置，如：中国专利ZL02277000.3“制气炉”、ZL02277525.0“手摇式落料制气炉”、ZL01244199.6“家用秸秆气化炉”、ZL200520050979.X“生物质气化炉”、ZL200520050980.2“生物质气化炉点火及气化装置”，其结构基本都包括炉体、进风装置和冷却净化装置。然而该项技术尚不够成熟，其中有两个关键的问题都没有得到有效的解决，一个是焦油含量高，用户在使用一段时间之后就无法在继续使用了，目前常用的除焦方式有：水洗除焦、高温裂解除焦、催化除焦，小型生物质气化设备由于运行成本低的缘故无法采用水洗除焦和催化除焦，而高温裂解除焦，小型生物质气化设备无法达到高温裂解除焦的温度；再一个就是气体热值不高、CO含量高，个别采用水蒸气作为气化剂的，气化剂的供应控制困难，所以有些产品就只用空气作为气化剂，这样就降低了气体中氢气的含量。

发明内容

为了避免和克服上述不足，本发明的目的在于针对现有技术之不足而创新设计出一种整体式设计，一体化组装，焦油问题可彻底解决，气化剂自动控制，可燃气中氢气含量高的一种循环固定床整体式生物质气化装置。

实现本发明的技术方案为：

循环固定床整体式生物质气化装置主要包括：风机、供风管、二次风管、阀门、环形集气室、炉堂、炉盖、导气管、燃气灶、烟囱、净化器、挡板、炉体、保温材料、内胆、环形气化剂预热室、底座、炉箅、上座、灰室、排灰口、回收管，其特征是炉体和净化器焊接在一起，净化器中凝结的热水和焦油通过回收管和二次风管直接返回到炉膛的底部，其中，炉体是用钢板做成的直桶状，底座、炉箅、内胆、上座依次从炉体底部向上摆放，内胆与炉体之间的间隙里填充保温材料，炉体的上部是可以密封的炉盖，底座与炉体之间形成环形气化剂预热室，上座与炉体之间形成环形集气室，风机通过供风管与炉膛底部的环形气化剂预热室相通，环形气化剂预热室内侧面的底部设有风眼，炉箅的下面是灰室，灰室设有排灰口；环形集气室经依次过净化器、导气管与燃气灶相连，净化器内正对环形集气室的出口是一块挡板，导气管通过二次风管与供风管相连，导气管上设有烟囱，烟囱和二次风管各设有一阀门，净化器通过其底部的回收管与二次风管相连，回收管中间有一个U型可液封的结构。

所述炉箅可以和底座铸成一体。

所述二次风管与导气管连接处最好有一个与可燃气体流动方向相一致的倾斜。

所述导气管与净化器的连接处以及供风管与炉体的连接处最好各有一个向上的倾斜。

为了避免污染、堵塞阀门，回收管与二次风管的连接处最好设置在二次风管的阀门下面。

本发明与现有技术相比具有以下突出的优点：

(1)净化器中凝结的焦油通过回收管和二次风管直接返回到炉膛的底部进行再次热解气化，彻底解决了小型气化装置焦油的问题，避免了再次污染，此外，焦油一般占有10％～18％的能量，通过再次热解气化，提高了气化装置的能量转换效率。

(2)净化器中凝结的热水作为气化剂之一通过回收管和二次风管直接返回到炉膛的底部，一个是提高了可燃气中氢气的含量，另一个是通过气化过程中冷凝的水作为气化剂，实现了水蒸气的自动供应，而无须再额外添加水。

(3)炉内设有环形气化剂预热室，空气和水在进入炉膛内先得到加热，水本来就是净化器中冷凝的热水，这样解决了水不能完全转化为蒸气而进入炉膛并降低炉温的问题，气化剂得到预热和分配，进入炉膛后能与生物质充分反应，提高转化率，产气变的更加容易。

(4)采用整体式设计，即：净化器和炉体焊直接接在一起，使得结构简单美观，控制操作也简单；采用一体化组装，即：气化装置中各种部件是直接放入一个桶状的炉体内的，这样就解决了气化装置密封的问题，此外拼装、维修也变的方便。

(5)整个产气过程，简单方便，物料选择性大、耗用量小、产气量高，节能效果显著，炉内灰、渣、气可实现有效分离，人工出渣间隔时间短，燃气卫生清洁，热值高，同时用户或经销商无须经过严格培训，只需按产品说明书进行简单操作，即可实现正常使用。

(6)生物质气使用安全可靠，在使用过程中可将气化炉放于室外，所产气体可用较长的导气管引导至室内使用，不存在象煤气、液化气等在储存、运输、使用条件下易爆、易泄漏等危险，气体在燃烧过程中清洁卫生、无烟雾灰尘、无毒无污染，无负压，无高温，使用安全符合国家环保标准，并且炉子的使用寿命长达10年以上。

(7)制造成本低，各项性能均优于沼气，克服了沼气冬季不产气、夏季产气过多等诸多缺点，并且没有大型工业化制气炉的原料收集困难、运输压力大、储气困难、初期投资大等问题，此发明可广泛应用在农村、城郊、小城镇、小型食堂、小型餐馆、大棚的加温、禽舍的保暖、木工厂、家具厂等场所，完全可以取代传统柴煤灶，替代液化气，既解决了生物质有效利用，又可改善生态环境，提高居民的生活质量，有助于解决农村能源问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

如图所示，图中标号分别代表：1.环形气化剂预热室2.底座3.炉体4.保温材料5.内胆6.炉堂7.环形集气室8.上座9.炉盖10.挡板11.净化器12.烟囱13.阀门14.导气管15.燃气灶16.二次风管17.回收管18.阀门19.风机20.供风管21.灰室22.排灰口23.炉箅24.风眼。

具体实施方式

如图1所示，炉体(3)是用钢板做成的直桶状，底座(2)、炉箅(23)、内胆(5)、上座(8)依次从炉体(3)底部向上摆放，内胆(5)与炉体(3)之间的间隙里填充保温材料(4)，炉体(3)的上部是可以密封的炉盖(9)，底座(2)与炉体(3)之间形成环形气化剂预热室(1)，上座(8)与炉体(3)之间形成环形集气室(7)，风机(19)通过供风管(20)与炉膛(6)底部的环形气化剂预热室(1)相通，环形气化剂预热室(1)内侧面的底部设有风眼(24)，炉箅(23)的下面是灰室(21)，灰室(21)设有排灰口(22)，炉箅(23)和底座(2)铸成一体；环形集气室(7)依次经过净化器(11)、导气管(14)与燃气灶(15)相连，净化器(11)内正对环形集气室(7)的出口是一块挡板(10)，导气管(14)通过二次风管(16)与供风管(20)相连，二次风管(16)与导气管(14)连接处有一个与可燃气体流动方向相一致的倾斜，导气管(14)上设有烟囱(12)，烟囱(12)和二次风管(16)各设有一阀门(13)、(18)，净化器(11)通过其底部的回收管(17)与二次风管(16)相连，回收管(17)中间有一个U型可液封的结构，回收管(17)与二次风管(16)的连接处设置在二次风管(16)的阀门(18)下面；导气管(14)与净化器(11)的连接处以及供风管(20)与炉体(3)的连接处各有一个向上的倾斜。

使用时，打开炉盖(9)，将引火物放入炉膛(6)置于炉箅(23)上点燃，再将生物质原料放入炉膛(6)内，盖上炉盖(9)和排灰口(22)，开启风机(19)，空气通过环形气化剂预热室(1)上的风眼(24)进入炉膛(6)中，几分钟后，燃料通过干馏、热解、气化、还原等反应后产生可燃气体，这时关闭烟囱(12)上的阀门(13)，所产气体在环形集气室(7)汇集后进入净化器(11)，净化后送到燃气灶(15)中点燃即可使用。生物质在缺氧燃烧气化的过程中，可燃气中的水和焦油就在净化器(11)中冷凝下来，再通过回收管(17)进入环形气化剂预热室(1)，水作为气化剂参与气化反应，同时焦油在炉膛内被高温热解。

使用过程中，根据所需的燃气量，只要相应的调节风机(19)的转速即可。

炊事完成后，停掉风机(19)，关闭燃气灶，打开烟囱(12)上的阀门(13)。

炉膛(6)内所产生的灰渣由排灰口(22)定期排出。

Claims (5)

1、循环固定床整体式生物质气化装置，它包括：环形气化剂预热室(1)、底座(2)、炉体(3)、保温材料(4)、内胆(5)、炉堂(6)、环形集气室(7)、上座(8)、炉盖(9)、挡板(10)、净化器(11)、烟囱(12)、阀门、导气管(14)、燃气灶(15)、二次风管(16)、回收管(17)、风机(19)、供风管(20)、灰室(21)、排灰口(22)、炉箅(23)、风眼(24)，其特征是炉体(3)和净化器(11)焊接在一起，净化器(11)中凝结的热水和焦油通过回收管(17)和二次风管(16)直接返回到炉膛(6)的底部，其中，炉体(3)是用钢板做成的直桶状，底座(2)、炉箅(23)、内胆(5)、上座(8)依次从炉体(3)的底部向上摆放，内胆(5)与炉体(3)之间的间隙里填充保温材料(4)，炉体(3)的上部是可以密封的炉盖(9)，底座(2)与炉体(3)之间形成环形气化剂预热室(1)，上座(8)与炉体(3)之间形成环形集气室(7)，风机(19)通过供风管(20)与炉膛(6)底部的环形气化剂预热室(1)相通，环形气化剂预热室(1)内侧面的底部设有风眼(24)，炉箅(23)的下面是灰室(21)，灰室(21)设有排灰口(22)；环形集气室(7)经依次过净化器(11)、导气管(14)与燃气灶(15)相连，净化器(11)内正对环形集气室(7)的出口是一块挡板(10)，导气管(14)通过二次风管(16)与供风管(20)相连，导气管(14)上设有烟囱(12)，烟囱(12)和二次风管(16)各设有一阀门(13)、(18)，净化器(11)通过其底部的回收管(17)与二次风管(16)相连，回收管(17)中间有一个U型可液封的结构。

2、根据权利要求1所述的循环固定床整体式生物质气化装置，其特征在于：炉箅(23)和底座(2)铸成一体。

3、根据权利要求1所述的循环固定床整体式生物质气化装置，其特征在于：二次风管(16)与导气管(14)连接处有一个与可燃气体流动方向相一致的倾斜。

4、根据权利要求1所述的循环固定床整体式生物质气化装置，其特征在于：导气管(14)与净化器(11)的连接处以及供风管(20)与炉体(3)的连接处各有一个向上的倾斜。

5、根据权利要求1所述的循环固定床整体式生物质气化装置，其特征在于：回收管(17)与二次风管(16)的连接处设置在二次风管(16)的阀门(18)下面。

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