CN101747938A - 生物质炭化燃气连续发生炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物质炭化燃气连续发生炉，属于能源再生利用技术领域。该发生炉包括气化炉和炭化炉；所述气化炉和炭化炉包容在同一保温壳体内，中部被导热壁分隔，形成气化炉膛和炭化炉膛；所述气化炉膛和炭化炉膛的上侧分别设有加料口，上部分别装有平料器，下部分别装有炉排及炉耙，底侧分别设有外接鼓风机的气化剂进口和外接抽风机的燃气出口，底端分别设有排炭口；所述导热壁的上部开有连通气化炉膛和炭化炉膛的集气口。本发明便于通过鼓风与抽风调节，调控气化强度，设备高度显著降低，且构造简单。适合用气量少、用气时间无规律的中、小单位以及家庭使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物质气炭联产发生炉，尤其是一种生物质炭化燃气连续发生炉，属于能源再生利用技术领域。
背景技术
生物质通常包括秸秆、薪柴、稻壳、果壳等农林废弃物。对这些生物质进行合理的处理利用，不仅有利于环境保护，还可以获得宝贵的能源。因此引起了人们的关注。
传统的生物质处理方法是沸腾式燃烧，即将生物质置于发生炉之类的设施内进行不完全燃烧，从而产生可以利用的一氧化碳等可燃气体以及炭化物质。为了克服沸腾式燃烧容易过燃的缺点，出现了可以实现分层燃烧的正火发生炉。这种发生炉的结构特征是含氧气流从生物质底部进入，自下而上经过生物质，其风压低于生物质的总重，因此生物质不会因助燃气流过大、燃烧过旺而沸腾。其缺点是生成的燃气不仅温度较高而且含有较多灰分。
申请号为200510040840.1的中国专利申请公开了一种反火生物质炭化燃气发生炉，其结构特点是助燃气流从生物质上部进入，自上而下经过生物质。由于助燃气流对灰分有抑制作用，因此这种方法产生的燃气通常不用洗净处理，但其气化强度和生成的燃气热值往往不及正火发生法。
申请号为200810196444.1的中国专利公开了一种正反火生物质气炭联产气化炉，其结构特点是气化炉的上部为反火气化炉膛，下部为正火气化炉膛；反火气化炉膛底部透过反火炉排与正火气化炉膛的连通。由于将正火与反火燃烧有机结合，因此得以借助正火燃烧提高反火可燃气体的气化强度和热值，同时借助反火可燃气体抑制正火燃烧的势头，避免出现沸腾燃烧导致的过燃。但其工作原理决定了气流必须“二进一出”，因此气化强度调控困难，难以在保持较小供气状态的连续工作，并且设备结构过于高大，因而只适合连续用气量大的场合使用，无法满足用气量少、用气时间无规律的中、小单位或者家庭使用。
发明内容
本发明的目的在于：在基本保持上述正反火气化炉优点的前提下，提出一种便于调控气化强度、并且设备高度显著降低、构造简单、便于使用的生物质炭化燃气连续发生炉，从而满足用气量少、用气时间无规律的中、小单位以及家庭使用的需求。
为了达到以上目的，本发明的生物质炭化燃气连续发生炉包括气化炉和炭化炉；所述气化炉和炭化炉包容在同一保温壳体内，中部被导热壁分隔，形成气化炉膛和炭化炉膛；所述气化炉膛和炭化炉膛的上侧分别设有加料口，上部分别装有平料器，下部分别装有炉排及炉耙，底侧分别设有外接鼓风机的气化剂进口和外接抽风机的燃气出口，底端分别设有排炭口；所述导热壁的上部开有连通气化炉膛和炭化炉膛的集气口。
使用时，将农林废弃物(薪材、秸秆类、谷壳等)之类的生物质原料分别从加料口加入到气化炉膛和炭化炉膛内，点燃气化炉膛中的生物质原料，启动鼓风机，让气化剂(空气)吹入，与生物质原料进行气化反应，产生具有一定温度的气化可燃气体，气化可燃气体经集气口进入炭化炉膛，经过其中的生物质原料，最终被抽风机从燃气出口抽出。在此过程中，气化炉处于含氧气流从生物质底部进入，自下而上经过点燃的生物质，其风压低于生物质的总重，因此不会燃烧过旺而沸腾，可以有效避免生物质过分燃烧，充分产生气化可燃气体。而在炭化炉膛内，则类似于反火状态，生物质一方面被导热壁传来的热量炭化，另一方面，来自气化炉的气化可燃气体自上而下经过生物质过滤和冷却，并使生物质进一步被炭化。结果，既可以由燃气出口得到了符合要求的高热值洁净可燃气体，又可以获得取代木炭的炭化物质。
采用本发明的结构后，由于气化剂进口和燃气出口“一进一出”，因此便于通过鼓风与抽风调节，调控气化强度，同时通过方便的燃气产量调控，保持气化炉连续工作，从而避免间歇工作的各种弊端。此外，由于气化炉和炭化炉左右排布，因此设备高度显著降低。因此，本发明适合用气量少、用气时间无规律的中、小单位以及家庭使用。
本发明进一步的完善是，所述炭化炉的底部呈锥底状，所述燃气出口位于锥面上部，所述排炭口位于锥底端；所述炭化炉膛的炉排下装有漏斗状集气圈，所述集气圈与炭化炉的锥底之间形成锥环形集气腔。这样，经生物质过滤和冷却的气化可燃气体透过炭化炉膛的炉排后，由集气圈底部的开孔输出，再折返到环形集气腔中，最终由燃气出口输出。这样不仅有利于可燃气体的进一步净化，而且在一定程度上阻挡了气化炉膛至炭化炉膛的直接气流，从而显著减小了鼓风机和抽风机之间的相互干扰，更有利于进行气流调控。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一个优选实施例的结构示意图。图中：1——顶部耐火隔热层，2——炭化炉加料口，3——炭化炉平料器，4——炭化炉体耐火保温壁及水夹套，5——炭化炉人孔，6——炭化炉防爆孔，7——炭化炉膛，8——导热壁，9——炭化炉耙，10——炭化炉排，11——集气圈，12——燃气出口，13——支承架，14——干馏炭排炭口，15——氧化炭排炭口，16——气化剂(空气)进口管，17——气化炉排，18——气化炉耙，19——气化炉膛，20——气化炉防爆孔，21——气化炉人孔，22——气化炉体耐火保温壁及水夹套，23——气化炉平料器，24——气化炉加料口，25——集气口。
具体实施方式
实施例一
本实施例的生物质炭化燃气连续发生炉如图1所示，保温壳体由侧面围拢的气化炉体耐火保温壁及水夹套22和炭化炉体耐火保温壁及水夹套4以及顶部耐火隔热层1构成，支撑在支承架14上。气化炉和炭化炉包容在该保温壳体内。保温壳体的中部被导热壁8分隔，形成气化炉膛19和炭化炉膛7。导热壁8的上部开有连通气化炉膛和炭化炉膛的集气口25。气化炉膛的上侧设有加料口24，上部装有可以绕垂直中轴旋转、下端具有梳齿的平料器23，下部分别装有朝上凸起的气化炉排17，因此有利于在炉排周圈形成氧化炭，炉排17上安置气化炉耙18。气化炉底部呈锥底状，锥面上设有通往炉排17底部中央的气化剂进口管16，锥底端开有外接鼓风机的氧化炭排炭口15。炭化炉膛7的上侧设有加料口2，上部装有平料器3，下部装有平面炭化炉排10，炉排10上安置炉耙9，炭化炉底部也呈锥底状，外接抽风机的燃气出口12位于锥面上部，干馏炭排炭口14位于锥底端。炭化炉排10下装有漏斗状集气圈11，该集气圈与炭化炉的锥底之间形成锥环形集气腔。此外，气化炉和炭化炉分别设有人孔21、5和防爆孔20、6。
使用时，先备料：将农林废弃物(薪材、秸秆类、谷壳等)，水分控制在15％左右，再除去农林废弃物中的土块等杂质备用。
操作过程如下：
1)将生物质原料，分别从气化炉加料口24和炭化炉加料口2加入到气化炉膛19和炭化炉膛7内，并用各自的平料器梳平。
2)用明火在气化炉人孔21将正火气化炉膛中的生物质原料引燃，启动鼓风机，同时关闭气化炉人孔21，让气化剂(空气)从气化剂进口16吹入，与点燃的生物质原料进行气化反应，可产生出显热在400℃--600℃的气化可燃气体。
3)正火气化炉产生的气化可燃气体由集气口25进入反火炭化炉膛7，被抽风机从燃气出口12抽吸，通过炭化炉膛内的生物质，到炭化炉外。在此过程中，炭化炉膛中的生物质原料被导热壁8传递以及气化可燃气体携带的热量干馏炭化，释放出挥发分——可燃气体，同时干馏后的生物质原料成为生物质炭(干馏炭)，从干馏炭排出口14排出，而氧化炭排炭口15则可排出氧化炭，用于加工成传统木质炭的替代品。
实践证明，本实施例的生物质炭化燃气连续发生炉具有以下显著优点：
A、可提高燃气的热值：利用正火气化炉所产生的生物质气化可燃气体400-600℃的显热和氧化炭载热体经导热壁的传导热，炭化并析出反火炭化炉内生物质原料中的挥发分，经混合后可获得热值高达5000-6000kJ/m3可燃气体。
B、可提高产品的品质和附加值：本实施例的气化炉可连续产出氧化炭、干馏炭，同时又能对生产出的可燃气体进行初步的冷却和净化，从而提高了可燃气的使用品质。
C、可提高气化强度：本实施例用正火气化炉气化生物质原料时，采用调节鼓风机的风量(气化剂进入量)从层燃气化可调节到沸腾状态；与此同时，调节反火炭化炉的抽风量，从而使气化强度得到提高；根据生物质原料的气密度、粒度的大小，其气化强度可达到150-350/m2.h.，气化强度调控十分方便。
D、气化强度调节幅度大，可连续工作：本发明的重要设计理念是要使气化强度的调节即灵活、幅度又要大(可在气化强度下限值至其2倍到2.5倍的幅度内调整)，使其适应更宽的用气量变化的需要。本实施例可以依据用气峰谷量，利用控制正火气化炉的气化剂进入量，以及反火炭化炉抽风量，实现燃气产量控制，达到节约燃料的目的；同时通过燃气产量调控，保持气化炉连续工作，从而增加副产品产量提高经济效益，避免间歇生产带来的各种不利因素。
E、构造简单、生产稳定，能很好地解决农村炊事用燃气及中、小企业用气量少、用气时间无规律、成本高等一系列难题，且操作工艺简单，保养方便，既节能，又环保。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种生物质炭化燃气连续发生炉，包括气化炉和炭化炉；其特征在于：所述气化炉和炭化炉包容在同一保温壳体内，中部被导热壁分隔，形成气化炉膛和炭化炉膛；所述气化炉膛和炭化炉膛的上侧分别设有加料口，上部分别装有平料器，下部分别装有炉排及炉耙，底侧分别设有外接鼓风机的气化剂进口和外接抽风机的燃气出口，底端分别设有排炭口；所述导热壁的上部开有连通气化炉膛和炭化炉膛的集气口。
2.根据权利要求1所述生物质炭化燃气连续发生炉，其特征在于：所述炭化炉的底部呈锥底状，所述燃气出口位于锥面上部，所述排炭口位于锥底端；所述炭化炉膛的炉排下装有漏斗状集气圈，所述集气圈与炭化炉的锥底之间形成锥环形集气腔。
3.根据权利要求2所述生物质炭化燃气连续发生炉，其特征在于：所述保温壳体由侧面围拢的气化炉体耐火保温壁及水夹套和炭化炉体耐火保温壁及水夹套，以及顶部耐火隔热层构成。
4.根据权利要求3所述生物质炭化燃气连续发生炉，其特征在于：所述气化炉膛下部分别装有朝上凸起的气化炉排，所述气化炉排上安置气化炉耙；所述炭化炉膛下部装有平面炭化炉排，所述炭化炉排上安置炭化炉耙。
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