CN201354358Y - 生物质无压力气化锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生物质无压力气化锅炉，它包括锅炉箱体，在锅炉箱体内设有气化炉体，特征是在气化炉体外侧设有内填装有白云石的废水与焦油高温裂解反应装置，主气管道将燃烧室与废水与焦油高温裂解反应装置相连，次纯净燃气输出管将产气碰撞反应装置与废水与焦油高温裂解反应装置相连，产气碰撞反应装置的底端高于废水与焦油高温裂解反应装置的底端。在产气碰撞反应装置内安装有将产气碰撞反应装置一分为二的竖向隔板。本实用新型是利用废水与焦油与白云石的高温化学反应原理对废水与焦油进行二次裂解的新型气化装置，它以白云石为介质通过高温对废水与焦油进行裂解，从而真正达到生物质制气技术零排放、实现无二次污染、绿色环保的目的。

Description

生物质无压力气化锅炉

技术领域

本实用新型涉及燃烧设备，尤其是涉及一种使用低品质的固态生物质作原料的生物质无压力气化锅炉。

背景技术

生物质气化技术是指在不完全燃烧的条件下，利用空气中的氧气或含氧物质作气化剂，将生物质转化为含H₂、CO、CH₄等可燃气体的过程。目前气化技术中生物质热化学转化技术是最具实用性的一种，它是将低品质的固态生物质转化为高品质的可燃气体，它可广泛用于驱动内燃机、热气机发电及农用灌溉设备，或直接用于炊事、采暖、农作物烘干和工业产品烘干等。而低品质的固态生物质就是粮食和农林作物的废弃物(如谷壳、木屑、秸秆)、各类可燃烧的生活、医药垃圾以及各类工业产品衍生的可燃烧废弃物等，它们是一种取之不尽的替代能源，是一种宝贵的再生资源，而我国对生物质能源的利用技术滞后，利用率不足10％，其余大都被废弃或付之一炬，十分可惜。

生物质气化技术大都是通过空气燃烧直接气化，所产生的燃气均是低热值气体，一般发热量为5MJ/m³左右。也有采用外部供热的生物质间接气化技术，由于其燃气成份中不含N₂，因而热值可达10-15MJ/m³。特别是在水蒸汽作气化介质时，可得到H₂含量达50％左右的燃气。目前，所有的生物质气化装置都存在气化装置内热化学反应的温度与有效产品燃气(H₂、CO、CH₄)转换率的匹配问题，而这就直接导致了产气过程中部分有效产品燃气转化为二氧化碳、废水和焦油，使得有效产品燃气的产率下降并形成对环境的二次污染，同时气化装置在使用一段时期后，焦油与废水将会堵塞燃气输出管道，致使无法正常燃烧。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种以白云石做介质通过高温对燃气中的焦油与废水进行二次裂解使其再次转化为有效产品燃气、气化效率高、启动快、运行稳定、实现无二次污染、真正达到零排放、绿色环保的生物质无压力气化锅炉。

本实用新型的目的是这样实现的：本实用新型包括锅炉箱体，在锅炉箱体内设有上方为圆筒形、下方为锥形的气化炉体，气化炉体由炉栅分隔为上方的燃烧室和下方的点火室两部分，在点火室内安装设有点火器和旋转除灰装置，在锅炉箱体外的左侧安装有用于进风助氧的鼓风机和连续加料斗，鼓风机送风管经鼓风机开关后进入锅炉箱体与气化炉体下方的燃烧室相通，连续加料斗的下端固定在进料管左端的进料口处，在进料管中安装有向燃烧室挤压物料的螺旋送料涡轮，进料管右端的出料口伸入锅炉箱体内与气化炉体中下部的燃烧室相通，在锅炉箱体顶端的左边安装有带排粗气阀门且与燃烧室连通的粗气出气管，在锅炉箱体的外壁安装有带进水阀门的进水管、环绕气化炉体外壁的循环供热水管和带循环热水输出阀的热水出水管，在锅炉箱体的朝外面安装有用于显示燃烧室温度和压力的温度表和压力表，在锅炉箱体朝外面的下方设有出灰口，特征是在锅炉箱体内、下方为锥形的气化炉体外侧设有环状筒形的废水与焦油高温裂解反应装置，在废水与焦油高温裂解反应装置内填装有白云石，带燃气输出开关的主气管道的进气端安装在锅炉箱体顶端的右边，且与燃烧室连通，主气管道的出气端安装在废水与焦油高温裂解反应装置的顶端侧壁处，在锅炉箱体内的废水与焦油高温裂解反应装置的外侧安装有环状筒形的产气碰撞反应装置，产气碰撞反应装置的底端高于废水与焦油高温裂解反应装置的底端，且产气碰撞反应装置的底端与废水与焦油高温裂解反应装置的底端通过次纯净燃气输出管相连，在产气碰撞反应装置的侧壁上安装有呈上下交错排列的焦油冷却碰撞块，纯净燃气输出管的进气端设在产气碰撞反应装置顶端，纯净燃气输出管的出气端的向外穿过锅炉箱体经纯净燃气输出阀门与外接设备相连。

在产气碰撞反应装置内安装有将产气碰撞反应装置一分为二的竖向隔板，使得经废水与焦油高温裂解反应装置后得到的次纯净燃气进入产气碰撞反应装置后，必须在产气碰撞反应装置内绕一圈充分反应变成纯净燃气后才从纯净燃气输出管输出。

粗气出气管的上端安装有设在粗气循环管上端可水平转动的喇叭形罩，粗气循环管的下端通过三通与鼓风机送风管相连。

在锅炉箱体的顶部中央安装有两个压料传动支架，在两个压料传动支架之间安装有通过电机或手摇柄来传动的滚动杆，在燃烧室内设有压板，铁链的下端与压板中间的吊耳固定在一起，铁链的上端固定在滚动杆的中间。

在燃烧室的下方、炉栅的上方安装有与鼓风机送风管相通的进风助氧圆盘，在进风助氧圆盘上均匀加工有呈圆形排列的出风口。

生物质中的碳元素质量分数约为40％，其次为氢、氮、氧、镁、硅、磷、钾、钙等元素。生物质的有机成分以纤维素、半纤维素为主，质量分数为50％。生物质原料在缺氧条件下加热，使之发生复杂的热化学反应的能量转化过程。此过程实质是生物质中的碳、氢、氧等元素的原子，在反应条件下按照化学键的成键原理，变成一氧化碳、甲烷、氢气等可燃性气体的分子。这样，生物质中的大部分能量就转移到这些气体中。上述生物质的气化过程的实现是通过气化反应装置(即气化锅炉)完成的。

本实用新型的生物质无压力气化锅炉是利用下压式厌氧气化锅炉所产生的燃气进入环状筒体内填装了白云石(碳酸盐矿物，成分为CaMg(CO3)₂)的废水与焦油高温裂解反应装置与产气碰撞反应装置获取纯净有效产品燃气的生物质气化锅炉，它具有制造燃气、净化燃气、自动分离燃气的功能。本实用新型的燃气进出管道均采取低进气高出气的安装方法，保证了气体在用于二次裂解的废水与焦油高温裂解反应装置内充***解。本实用新型利用气体的碰撞物体而凝结水分子物理原理而制作的产气碰撞反应装置，它连接废水与焦油高温裂解反应装置，能保证未裂解的废水与焦油经过碰撞还原成水分子回流到废水与焦油高温裂解反应装置重新裂解并保证高端出口输出纯净燃气。

本实用新型还可在锅炉箱体内安装二套以上、并联或串联的气化炉体和废水与焦油高温裂解反应装置，在锅炉箱体外设有二套以上与气化炉体配套的连续加料斗，每套废水与焦油高温裂解反应装置底端的次纯净燃气输出管依次串联或并联后与产气碰撞反应装置的底端相连，这样就可以使多套气化炉体同时工作，达到大规模产气的目的。

本实用新型利用废弃的再生晶体生物质原料在5-6分钟之内立即转化为纯净可燃的气体，燃烧的气体质量可与煤气、液化气、柴油同等的效果，某种程度上优于其它产品，并且它以白云石为介质通过高温对废水与焦油进行二次裂解，克服了以前的气化装置只能进行一次裂解、裂解不充分、仍有焦油和废水排放的缺点，从而真正达到生物质制气技术零排放、实现无二次污染、所有伴生粗气及焦油能实现二次裂解、气化效率高、启动快、运行稳定、绿色环保的目的。本实用新型的燃烧室内无压力，不会产生***的危险，安全可靠。本实用新型可广泛用于驱动内燃机、热气机发电及农用灌溉设备，或直接用于炊事、采暖、农作物烘干和工业产品烘干等处。

附图说明

图1为本发明的外形结构示意图；

图2为本发明的锅炉箱体内只有一套产气反应装置的内部结构示意图；

图3为废水与焦油高温裂解反应装置和产气碰撞反应装置的横截面示意图；

图4为废水与焦油高温裂解反应装置的俯视示意图；

图5为助氧燃烧装置的俯视示意图；

图6中A-A处的右视示意图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型包括锅炉箱体1，在锅炉箱体1内设有上方为圆筒形、下方为锥形的气化炉体30，气化炉体30由炉栅33分隔为上方的燃烧室29和下方的点火室34两部分，在点火室34内安装设有点火器2和旋转除灰装置3，在锅炉箱体1外的左侧安装有用于进风助氧的鼓风机23和连续加料斗18，鼓风机送风管25经鼓风机开关24后进入锅炉箱体1与气化炉体30下方的燃烧室29相通，连续加料斗18的下端固定在进料管19左端的进料口处，在进料管19中安装有向燃烧室29挤压物料的螺旋送料涡轮20，进料管19右端的出料口伸入锅炉箱体1内与气化炉体30中下部的燃烧室29相通，在锅炉箱体1顶端的左边安装有带排粗气阀门14且与燃烧室29连通的粗气出气管15，在锅炉箱体1的外壁安装有带进水阀门21的进水管22、环绕气化炉体30外壁的循环供热水管39和带循环热水输出阀8的热水出水管9，在锅炉箱体1的朝外面安装有用于显示燃烧室29温度和压力的温度表4和压力表5，在锅炉箱体1朝外面的下方设有出灰口26，在锅炉箱体1内、下方为锥形的气化炉体30外侧设有环状筒形的废水与焦油高温裂解反应装置31，在废水与焦油高温裂解反应装置31内填装有白云石37，带燃气输出开关27的主气管道10的进气端安装在锅炉箱体1顶端的右边，且与燃烧室29连通，主气管道10的出气端安装在废水与焦油高温裂解反应装置31的顶端侧壁处，在锅炉箱体1内的废水与焦油高温裂解反应装置31的外侧安装有环状筒形的产气碰撞反应装置35，产气碰撞反应装置35的底端高于废水与焦油高温裂解反应装置31的底端，且产气碰撞反应装置35的底端与废水与焦油高温裂解反应装置31的底端通过次纯净燃气输出管38相连，在产气碰撞反应装置35的侧壁上安装有呈上下交错排列的焦油冷却碰撞块36，纯净燃气输出管7的进气端设在产气碰撞反应装置35顶端，纯净燃气输出管7的出气端的向外穿过锅炉箱体1经纯净燃气输出阀门6与外接设备相连。

在废水与焦油高温裂解反应装置31内安装有将产气碰撞反应装置35一分为二的裂解反应竖向隔板39，使得经废水与焦油高温裂解反应装置后得到的粗气进入废水与焦油高温裂解反应装置31后，必须在废水与焦油高温裂解反应装置31内绕一圈充分反应变成次纯净燃气后才进入产气碰撞反应装置35内。

在粗气出气管15的上端均安装有设在粗气循环管17上端可水平转动的喇叭形罩16，粗气循环管17的下端通过三通与鼓风机送风管25相连。

在每套产气反应装置上均设有由压料传动支架11、压板28、铁链13和滚动杆12构成的压料传动装置，两个压料传动支架11安装在气化炉体的顶部中央，在两个压料传动支架11之间安装有通过电机或手摇柄来传动的滚动杆12，在燃烧室内设有压板28，铁链13的下端与压板28中间的吊耳固定在一起，铁链13的上端固定在滚动杆12的中间。

在燃烧室29的下方、炉栅33的上方安装有与鼓风机送风管25相通的进风助氧圆盘32，在进风助氧圆盘32上均匀加工有两对以上的呈圆形排列、呈45°角的风管40，风管40均匀向上鼓风，从而保证燃烧室29呈扇面工作。

工作原理：

生物质首先通过连续加料斗18由连续加料装置挤入气化炉体30的燃烧室29内，经点火器3点燃后产生的气体、废水与焦油通过主气管道10进入废水与焦油高温裂解反应装置31，与废水与焦油高温裂解反应装置31内的白云石37发生反应，进行初步烈解，使焦油烈解变为永久性的纯净燃气，得到含有纯净燃气、废水与焦油的次纯净燃气，这样一方面解决了气体含焦油量多的问题，另一方面提高了燃气热值。次纯净燃气再进入产气碰撞反应装置35内，在产气碰撞反应装置35内绕一圈充分反应后变成纯净燃气，纯净燃气才从纯净燃气输出管7输出。废水与焦油在产气碰撞反应装置35内运行过程中碰到上下交错排列的焦油冷却碰撞块36后冷凝成油滴，滴到产气碰撞反应装置35底部，由于产气碰撞反应装置35的底端高于废水与焦油高温裂解反应装置31的底端，冷凝的废水与焦油通过次纯净燃气输出管38回流到废水与焦油在产气碰撞反应装置35内，与白云石37再次发生反应进行二次裂解，产生纯净燃气最后通过纯净燃气输出阀门6输出。在点火器3点燃后的最初反应的5分钟内会产生的粗气，粗气经粗气出气管15、粗气循环管17又重新经鼓风机送风管25进入燃烧室29内，5分钟后关闭排粗气阀门14，气化炉体30开始产气工作。在最初燃烧过程中，燃烧室29内生物质是满载的，压板28在自重下保证生物质压实并随着生物质的消耗自动下降，从而保证气化炉体30工作时不会烧穿、搭桥。在鼓风机23的作用下，风管40呈45°角均匀向上鼓风，从而保证燃烧室29呈扇面工作，并使燃烧室29的工作温度达到800度以上。

在锅炉正常工作进行中，锅炉通过螺旋送料涡轮20与压板28的工作，保证了锅炉连续供气工作。同时通过常压自来水从进水阀门21进入锅炉箱体1后利用产气反应的余热达到加热水的目的后从循环热水输出阀8输出。气化炉在反应过程中容易烧结成块，不易出灰，通过旋转除灰装置2来解决此问题，从而保证达到连续工作的目的。

使用方法：

1、将生物质通过连续加料斗18由连续加料装置挤入气化炉体30的燃烧室29内，并填满燃烧室29；

2、通过电机或手摇柄来转动滚动杆12，向上拉起压板28，再突然放下压板，压紧燃烧室29内的生物质；

3、点火器点燃燃烧室29底层的生物质，并打开排粗气阀门14，产生的粗气从粗气出气管15排出，并通过粗气循环管17又重新经鼓风机送风管25进入燃烧室29内，5分钟后关闭排粗气阀门14，气化炉体30开始产气工作；

4、打开纯净燃气输出阀门6，即可得到纯净燃气。

Claims (5)

1、一种生物质无压力气化锅炉，包括锅炉箱体(1)，在锅炉箱体(1)内设有上方为圆筒形、下方为锥形的气化炉体(30)，气化炉体(30)由炉栅(33)分隔为上方的燃烧室(29)和下方的点火室(34)两部分，在点火室(34)内安装设有点火器(2)和旋转除灰装置(3)，在锅炉箱体(1)外的左侧安装有用于进风助氧的鼓风机(23)和连续加料斗(18)，鼓风机送风管(25)经鼓风机开关(24)后进入锅炉箱体(1)与气化炉体(30下方的燃烧室(29)相通，连续加料斗(18)的下端固定在进料管(19)左端的进料口处，在进料管(19)中安装有向燃烧室(29)挤压物料的螺旋送料涡轮(20)，进料管(19)右端的出料口伸入锅炉箱体(1)内与气化炉体(30中下部的燃烧室(29)相通，在锅炉箱体(1)顶端的左边安装有带排粗气阀门(14)且与燃烧室(29)连通的粗气出气管(15)，在锅炉箱体(1)的外壁安装有带进水阀门(21)的进水管(22)、环绕气化炉体(30外壁的循环供热水管(39)和带循环热水输出阀(8)的热水出水管(9)，在锅炉箱体(1)的朝外面安装有用于显示燃烧室(29)温度和压力的温度表(4)和压力表(5)，在锅炉箱体(1)朝外面的下方设有出灰口(26)，其特征在于：在锅炉箱体(1)内、下方为锥形的气化炉体(30)外侧设有环状筒形的废水与焦油高温裂解反应装置(31)，在废水与焦油高温裂解反应装置(31)内填装有白云石(37)，带燃气输出开关(27)的主气管道(10)的进气端安装在锅炉箱体(1)顶端的右边，且与燃烧室(2)(9)连通，主气管道(10)的出气端安装在废水与焦油高温裂解反应装置(31)的顶端侧壁处，在锅炉箱体(1)内的废水与焦油高温裂解反应装置(31)的外侧安装有环状筒形的产气碰撞反应装置(35)，产气碰撞反应装置(35)的底端高于废水与焦油高温裂解反应装置(31)的底端，且产气碰撞反应装置(35)的底端与废水与焦油高温裂解反应装置(31)的底端通过次纯净燃气输出管(38)相连，在产气碰撞反应装置(35)的侧壁上安装有呈上下交错排列的焦油冷却碰撞块(36)，纯净燃气输出管(7)的进气端设在产气碰撞反应装置(35)顶端，纯净燃气输出管(7)的出气端的向外穿过锅炉箱体(1)经纯净燃气输出阀门(6)与外接设备相连。

2、如权利要求1所述的生物质无压力气化锅炉，其特征在于：在废水与焦油高温裂解反应装置(31)内安装有将产气碰撞反应装置(35)一分为二的裂解反应竖向隔板(39)。

3、如权利要求1或2所述的生物质无压力气化锅炉，其特征在于：在粗气出气管(15)的上端均安装有设在粗气循环管(17)上端可水平转动的喇叭形罩(16)，粗气循环管(17)的下端通过三通与鼓风机送风管(25)相连。

4、如权利要求3所述的生物质无压力气化锅炉，其特征在于：在每套产气反应装置上均设有由压料传动支架(11)、压板(28)、铁链(13)和滚动杆(12)构成的压料传动装置，两个压料传动支架(11)安装在气化炉体(30)的顶部中央，在两个压料传动支架(11)之间安装有通过电机或手摇柄来传动的滚动杆(12)，在燃烧室内设有压板(28)，铁链(13)的下端与压板(28)中间的吊耳固定在一起，铁链(13)的上端固定在滚动杆(12)的中间。

5、如权利要求4所述的生物质无压力气化锅炉，其特征在于：在燃烧室(29)的下方、炉栅(33)的上方安装有与鼓风机送风管(25)相通的进风助氧圆盘(32)，在进风助氧圆盘(32)上均匀加工有两对以上的呈圆形排列、呈45°角的风管((40)，风管(40)均匀向上鼓风，从而保证燃烧室(29)呈扇面工作。

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