CN102093915B - 生物质发电系统重整反应釜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物质发电系统重整反应釜，属于重整反应设备技术领域。该反应釜包括具有保温壁的圆筒状主体；圆筒状主体水平安置，一端为呈渐缩圆锥状的端盖，另一端为具有生物质净气出口的釜体段；端盖的中心为初级气体进口；初级气体进口周围的圆锥面上具有沿圆周均布的等离子电极插孔，等离子电极插孔的轴线彼此相交；等离子电极插孔周围的圆锥面上具有沿圆周均布的布风口，布风口的内端出口沿端盖的保温壁切向分布，且出口方向形成预定螺旋角。本发明的旋进空气可以与初级气体均匀混合，稳定电弧火焰，保护保温壁，从而有效使重整反应更加充分完全，有助于提高输出气体的热值。

Description

生物质发电系统重整反应釜

技术领域

本发明涉及一种燃烧换热装置，尤其是一种生物质发电系统重整反应釜，属于重整反应设备技术领域。

背景技术

利用生物质燃烧时的热量进行热交换是变废为宝、有效利用能源的一条重要途径。为了提高生物质热解生成的初级气体热值，并提纯净化，需要对其进行高温重整，使之进一步分解成可燃气体。重整反应釜则是实现上述高温重整反应的关键设备。

检索发现，申请号为CN200710032888.7的中国专利申请公开了一种生物质粗燃气制备合成气的重整反应器和方法；而申请号为CN01129931.2的中国专利申请公开了用等离子体热解气化生物质制取合成气的方法；而申请号为CN200920228323.0的中国专利申请公开了一种双级等离子体高温气化设备。因此，借助等离子发生装置实现重整反应已成为现有技术。然而，申请人发现，现有等离子重整设备均存在的主要缺点是：1)气体电离以及电离气体与初级气体的混合不够充分；2)电弧火焰不够稳定。因此，重整反应效率不够高。此外，高温电离气体对釜壁的侵蚀较为严重，影响其使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的不足，提出一种电离充分、混合效果好、电弧火焰稳定的生物质发电系统重整反应釜，从而显著提高重整反应效率。

为了达到以上目的，本发明的生物质发电系统重整反应釜包括具有保温壁的圆筒状主体；所述圆筒状主体水平安置，一端为呈渐缩圆锥状的端盖，另一端为具有生物质净气出口的釜体段；所述端盖的中心为初级气体进口；所述初级气体进口周围的圆锥面上具有沿圆周均布的等离子电极插孔，所述等离子电极插孔的轴线彼此相交；所述等离子电极插孔周围的圆锥面上具有沿圆周均布的布风口，所述布风口的内端出口沿端盖的保温壁切向分布，且出口方向形成预定螺旋角。

本发明进一步的完善，所述布风口至少具有两圈，各圈布风口之间彼此角向交错分布。

工作时，呈与端盖相反锥向分布的等离子电极通电后，产生圆锥电弧火焰区域，与此同时，周围布风口进入反应釜的空气在电弧作用下电离为高温等离子体，且在切向螺旋角引导下形成螺旋气流，起到如下作用：1)、稳定其中部的电弧火焰，保证气体电离的可靠进行；2)、与初级气体均匀混合，使之充分发生重整反应；3)、将反应釜的保温壁与电弧火焰隔离，避免高温电离气体侵蚀保温壁。结果，从中心进入的初级气体在等离子体作用下发生高温重整反应，进一步分解成氢气和一氧化碳为主的可燃气体，由净气出口输出。

由此可见，本发明的旋进空气可以与初级气体均匀混合，稳定电弧火焰，保护保温壁，从而有效使重整反应更加充分完全，有助于提高输出气体的热值。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一个实施例的结构示意图。

图2为图1的侧视图。

图3为图1的A向视图。

图4为图1布风口的分布结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的生物质发电系统重整反应釜如图1、2所示，具有保温壁的圆筒状主体1支撑在支架上水平安置，其一端为呈渐缩圆锥状的端盖2，另一端朝上延伸出具有侧向生物质净气出口g的釜体段3。由于整体呈L形，因此占地面积小，并且净气输出之前，其中的颗粒物会沉降到主体底部，因此更为洁净。端盖2的中心为初级气体进口b(参见图3)，该初级气体进口周围的圆锥面上具有沿圆周均布的三个等离子电极插孔d，各等离子电极插孔的轴线彼此相交于主体轴线上的一点0。等离子电极插孔周围的圆锥面上具有三圈沿圆周均布的布风口，相对在内的为沿圆周均布的三个头道布风口c，居中的为沿圆周均布的三个二道布风口e，最外圈的沿圆周均布的为三个备用布风口f。各布风口的内端出口沿端盖的保温壁切向分布，且出口方向形成预定螺旋角(参见图4)。各圈布风口之间彼此角向交错分布。为了使反应釜尽快进入工作状态，并有利于节能，初级气体进口b下方还设有预热口a，用于设备启动时输入燃气火焰，使反应釜快速升温至1000℃以上。为了便于清理沉降颗粒物，净气出口g下方具有人孔h。

工作时，预热后等离子电极通电，将产生圆锥电弧火焰区域，与此同时，周围布风口进入反应釜的含氧压缩空气被电离为高温等离子体，其能量密度可达105W/cm²以上，且在切向螺旋角引导下产生的螺旋气流，起到稳定中部电弧火焰、与初级气体均匀混合等多种有益作用，使端盖中心进入的初级气体在大于1200℃的高温下产生活性自由基，发生如下重整反应，进一步分解成氢气和一氧化碳为主的可燃气体：

C_XH_YO_Z+CO₂--CO+H₂

C_XH_YO_Z+H₂O--CO+H₂

C+H₂O--CO+H₂

CO+H₂O--CO+H₂

之后逐渐降温，生成富含CO+H₂的高燃值气体，经颗粒沉降，由净气出口输出。

实验证明，与现有同类技术相比，本实施例中由于气体电离充分、混合效果好、电弧火焰稳定，因此显著提高了重整反应效率，输出的净气具有更高的燃烧效能。且该反应釜工作稳定可靠，使用寿命长。

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 (7)

1.一种生物质发电系统重整反应釜，包括具有保温壁的圆筒状主体；其特征在于：所述圆筒状主体水平安置，一端为呈渐缩圆锥状的端盖，另一端为具有生物质净气出口的釜体段；所述端盖的中心为初级气体进口；所述初级气体进口周围的圆锥面上具有沿圆周均布的等离子电极插孔，所述等离子电极插孔的轴线彼此相交；所述等离子电极插孔周围的圆锥面上具有沿圆周均布的布风口，所述布风口的内端出口沿端盖的保温壁切向分布，且出口方向形成预定螺旋角。 

2.根据权利要求1所述的生物质发电系统重整反应釜，其特征在于：所述布风口至少具有两圈，各圈布风口之间彼此角向交错分布。

3.根据权利要求2所述的生物质发电系统重整反应釜，其特征在于：所述圆锥面上具有三圈沿圆周均布的布风口，在内的为沿圆周均布的头道布风口，居中的为沿圆周均布的二道布风口，最外圈的为沿圆周均布的备用布风口。

4.根据权利要求3所述的生物质发电系统重整反应釜，其特征在于：各等离子电极插孔的轴线彼此相交于主体轴线上的一点。

5.根据权利要求4所述的生物质发电系统重整反应釜，其特征在于：所述主体另一端朝上延伸出具有侧向生物质净气出口的釜体段，整体呈L形。

6.根据权利要求5所述的生物质发电系统重整反应釜，其特征在于：所述初级气体进口下方设有预热口。

7.根据权利要求6所述的生物质发电系统重整反应釜，其特征在于：所述净气出口下方具有人孔。

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