CN102268299B - 多腔式催化裂解气化炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多腔式催化裂解气化炉，包括壳体，倒锥形的炉内胆，炉盖，落料杆，隔板，电热丝和固定在底板上的风机，壳体内侧有一层保温材料，保温层与倒锥形内胆之间组成一个空腔，被上下隔板分割成可燃气储存室，催化反应室和焦油收集室，催化反应室被竖直隔板分隔成四个催化区，里面紧贴锥形炉内胆侧填充镍基催化剂，炉盖与炉体之间采用复合式密封，落料杆与炉盖采用两半圆形密封块紧固密封。本发明能将一次气化气中易冷凝的焦油及大分子气体进一步裂解为小分子可燃气，提高了炉子的效率；解决了气化炉密封难题，结构紧凑，清洁卫生，操作方便，特别适合农村户用。

Description

多腔式催化裂解气化炉

技术领域

本发明涉及农村家庭采用的固体燃料家用炉，特别涉及一种多腔式催化裂解气化炉。

背景技术

目前，农村大部分用户仍采用秸秆、木屑、树枝等作为燃料燃烧，来支持日常的生活，这种方式烟熏火燎，既不卫生也不方便，利用效率也低。秸秆、木屑、树枝等一切农林可燃植物都是生物质。生物质是重要的可再生能源，它分布广泛，数量巨大。但由于它能量密度低、分散，所以难以大规模集中处理，而生物质气化技术可以在较小的规模下实现较高的利用率，它是指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。生物质气化炉是以农业废弃物和木材废物为主要燃料的一种气化炉，生物质气化炉的发展引起了广泛的关注，被视为能高效清洁的利用可再生生物质能源的一种极好工具，前景良好。

现有技术中，存在的不足主要有：

（1）中国专利申请CN200910014783公开的一种单腔式气化炉，其气化炉壁的右侧固定连接有气体过滤箱，气体过滤箱的侧壁下方安装有焦油清理口，只能进行简单的焦油过滤或冷凝，未能更好的利用焦油，且冷凝的焦油处理困难，会造成污染；

（2）中国专利申请CN201020594861公开的一种镍基催化剂生物质气化炉，虽将催化剂引入气化炉中以裂解大分子气体和焦油，但其催化剂放置在灶室下部，与气体接触时间太短，受催化剂使用温度的影响，裂解效率不高；

（3）密封性能不好，目前气化炉炉盖与炉体之间密封一般为水封或橡胶垫圈密封，水封简单，但密封效果不好，且易产生含大量焦油的污水，不清洁卫生；橡胶垫圈易受焦油污染黏粘，使用不方便，且易老化，使用寿命短；

（4）炉子运行时原料中间部分烧空后周围部分的原料很难被利用；落料杆与顶盖密封也没能解决；

（5）使用不方便，生物质利用率低，现有的气化炉中一般都有多个控制阀门，且分布散乱不集中，操作复杂。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术存在的缺点与不足，提供一种多腔式催化裂解气化炉，该气化炉采用多腔式对一次气化气进一步裂解，燃烧效率高，密封完全，炉体结构紧凑合理，操作简单，方便实用。      

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：多腔式催化裂解气化炉包括炉体、炉盖11，炉体包括壳体4、上小下大的锥形炉内胆6、上隔板17、下隔板20、竖直隔板30；所述壳体4内侧有一层保温材料5，所述上隔板17和下隔板20将所述保温材料5与锥形内胆6外侧构成的空腔隔成上、中、下三个室，其中中间的室被2、4、6或8块竖直隔板30分隔成2、4、6或8个反应区。所述的上、中、下三个室依次是可燃气储存室16、催化反应室19、焦油收集室21。中间的室被四块竖直隔板30分隔成4个反应区。本发明的多腔式气化炉可以使得各个反应区的裂解反应更加完全；更好的利用焦油，且冷凝的焦油易于处理。

所述焦油收集室21下部外侧设有焦油排出口24；所述4个反应区顺次为第一反应区、第二反应区、第三反应区、第四反应区，第一反应区与第二反应区之间的竖直隔板30的下部设有通气口，第二反应区与第三反应区之间的竖直隔板30的上部设有通气口，第三反应区与第四反应区之间的竖直隔板30的下部设有通气口，所述第一反应区的锥形炉内胆6上设有催化室进气口18，催化室进气口18装有过滤网，所述第四反应区的上隔板17上设有催化室出气口8，所述4个反应区的下隔板20上分别开有小孔，所述可燃气储存室16上设有可燃气出炉口9。本发明焦油收集室21下部外侧设有焦油排出口24可以更好的清理气化炉内的焦油；各个反应区间的竖直隔板30上交替出现的通气孔可以延长各个反应室中的气体与镍基催化剂7接触反应时间；可燃气储存室16上设有可燃气出炉口9，以便可燃气收集。

所述炉体下部外侧设有排灰口25，所述炉体底部外侧设有进风口27、风机28、二次配风管3、底板29，风机28端设有气体回止阀26，风机28固定在底板29上，所述炉体底部内侧设有连接二次配风管3的配风盘23，配风盘23上设有电热丝22。

所述炉盖11与炉体之间采用锁紧装置10、水封15、密封环14配合密封。本发明炉盖11与炉体间密封保证气化炉具有良好的气密性，且提高了气化炉的安全性能。

所述的密封环14由橡胶包覆一层石棉构成。

此多腔式催化裂解气化炉还包括落料杆13，落料杆13悬挂在炉盖11上，炉盖11与落料杆13之间采用两个半圆形密封块12和锁紧装置10进行密封。

所述炉体外侧设有控制面板1，控制面板1上设有三档风量调节旋钮、点火控制按钮、二次配风量调节阀2。本发明炉体外侧设置的控制面板1，使气化炉操作更简单方便。

所述催化反应室19靠近锥形炉内胆6侧放置镍基催化剂7。

本发明的工作过程：生物质在气化炉内加热后产生的气化气从开在锥形炉内胆6一侧的装有过滤网的催化室进气口18进入催化反应室19；利用锥形内胆6的温度加热催化反应室19的镍基催化剂7，依次流经四个由竖直隔板30隔成的催化剂反应区后，从开在上隔板17上的催化室出气口8进入可燃气储存室16，催化剂反应区内冷凝的焦油从开在下隔板20上的小孔流入焦油收集室21，焦油收集室21接近炉子下部，温度较高，焦油在此区会再次气化进入催化反应室19，其一侧设有焦油排出口24，壳体下侧开有排灰口25。

本发明相对于现有技术具有如下优点及效果：

（1）多腔式气化炉可以更好的利用焦油，易于处理冷凝的焦油。

（2）镍基催化剂放置在催化反应室的锥形炉内胆侧，可将大分子气体和焦油催化裂解成易燃小分子气体，且气体与催化剂接触反应时间足够长，使得裂解反应的效率提高，可燃气产率增加。

（3）复合式密封解决了气化炉的密封难题，既可达到良好的密封效果，又避免了污染，复合式密封中的紧固装置配合密封环保证了密封的完全；密封环的构造为橡胶包覆一层石棉，既保证密封环有弹性，又可耐高温，可提高密封环密封性能和使用寿命；水封起着隔绝焦油，保护密封环不受污染的作用，因为水封槽里只需要很少的水，且气体不会溢出水封，所以由水封带来的污染极小。

（4）锁紧装置配合半圆形密封块保证了落料杆和炉盖的密封效果，锁紧装置锁紧时使密封块的橡胶发生变形，变形的橡胶能紧紧贴压在炉盖上的突起和落料杆上，使得密封可靠，完全。

（5）锥形内胆结构配合落料杆使得生物质利用率最大化，物料集中在炉子中下部，减少了炉子由于中下部的锥形烧空而上部物料未反应带来的物料损失，炉子运行时可以打开顶盖与落料杆之间的密封装置，用落料杆压实物料，进一步提高了物料的利用率。

（6）所有调节器件都集中在控制面板上，结构紧凑，操作简单，便于控制，火力调节容易。

附图说明

图1是本发明结构示意图，

图2是图1的A-A剖视结构示意图，

图3是图1的B-B剖视结构示意图，

图4是图1的I 的局部放大视图，

图5是图1的向视图C的局部示意图。

图1-5：1--控制面板，2--二次配风量调节阀，3--二次配风管，4--壳体；5--保温材料，6--上小下大的锥形炉内胆，7--镍基催化剂，8--催化室出气口，9--可燃气出炉口，10--锁紧装置，11--炉盖，12--半圆形密封块，13--落料杆，14--密封环，15--水封，16--可燃气储存室，17--上隔板，18--催化室进气口，19--催化反应室，20--下隔板，21--焦油收集室，22--电热丝，23--配风盘，24--焦油排出口，25--排灰口，26--气体回止阀，27--进风口，28--风机，29--底板，30--竖直隔板。

具体实施方式

结合附图，对本发明做进一步的说明，多腔式催化裂解气化炉包括炉体、炉盖11，炉体包括壳体4、锥形炉内胆6、上隔板17、下隔板20、竖直隔板30；壳体4内侧有一层保温材料5，上隔板17和下隔板20将所述保温材料5与锥形内胆6外侧构成的空腔隔成上、中、下三个室，其中中间的室被2、4、6或8块竖直隔板30分隔成2、4、6或8个反应区。

上、中、下三个室依次是可燃气储存室16、催化反应室19、焦油收集室21。

中间的室被四块竖直隔板30分隔成4个反应区，焦油收集室21下部外侧设有焦油排出口24； 4个反应区顺次为第一反应区、第二反应区、第三反应区、第四反应区，第一反应区与第二反应区之间的竖直隔板30的下部设有通气口，第二反应区与第三反应区之间的竖直隔板30的上部设有通气口，第三反应区与第四反应区之间的竖直隔板30的下部设有通气口，第一反应区的锥形炉内胆6上设有催化室进气口18，催化室进气口18装有过滤网，第四反应区的上隔板17上设有催化室出气口8， 4个反应区的下隔板20上分别开有小孔，可燃气储存室16上设有可燃气出炉口9。

    炉体下部外侧设有排灰口25，炉体底部外侧设有风机28、二次配风管3、底板29，风机28端设有气体回止阀26，风机28固定在底板29上，炉体底部内侧设有连接二次配风管3的配风盘23，配风盘23上设有电热丝22。

    炉盖11与炉体之间采用锁紧装置10、水封15、密封环14配合密封。密封环14由橡胶包覆一层石棉构成。

此多腔式催化裂解气化炉还包括落料杆13，落料杆13悬挂在炉盖11上，炉盖11与落料杆13之间采用两个半圆形密封块12和锁紧装置10进行密封。

炉体外侧设有控制面板1，控制面板1上设有三档风量调节旋钮、点火控制按钮、二次配风量调节阀2。

催化反应室19靠近锥形炉内胆6侧放置镍基催化剂7。

气化炉工作时空气从进风口27进入风机28，气化气从开在锥形炉内胆6一侧的装有过滤网的催化室进气口18进入催化反应室19；利用锥形内胆6的温度加热催化反应室19的镍基催化剂7，依次流经4个催化区反应后从开在上隔板17上的催化室出气口8进入可燃气储存室16，下隔板20上有小孔，催化反应区内冷凝的焦油经此流入焦油收集室21，焦油收集室21接近炉子下部温度较高，焦油在此区会再次气化进入催化反应室19，其一侧设有焦油排出口24，壳体下侧开有排灰口25。

风机28固定在气化炉的底部，风机28端部有气体回止阀26，防止气化炉停止运行时炉内高温可燃气体回流，风机28鼓进的风，分别流经配风盘23作为气化剂，和流经二次配风管2来支持燃烧，风机28的转速可通过设在控制面板1上的三档风量调节旋钮来控制，控制面板1上还有点火控制按钮和二次配风量调节阀5，分别用来控制电热丝22的工作和灶头燃烧情况。

更具体地说：加入燃料秸秆，用落料杆13压实秸秆，落料杆13与炉盖11间采用两个半圆形密封块12和锁紧装置10进行密封，炉盖11与炉体通过锁紧装置10、水封15、密封环14配合密封。关闭二次配风量调节阀2，接通气化炉电源，将控制面板1上的点火控制按钮按到开的一端，打开风机28，风机28固定在底板29上，空气从进风口27进入风机28，电热丝22和风机28开始工作，1~2分钟后电热丝22将已在气化炉内底部的秸秆点燃，将点火控制按钮按到关的一端；风机28鼓进的风，一部分进入气化炉内作为气化剂，另外一部分通过二次配风管3流到灶头作为助燃剂，6~8分钟即可打开二次配风量调节阀2，同时灶头点火使用，根据使用要求，需要大火时可将控制风机28的风量控制旋钮调到较高档同时调节二次配风量调节阀2，加大二次配风量。 

秸秆被加热时，从105℃开始，就不断有挥发分（裂解气、焦油、水分）产生，随着温度的升高和时间的积累，产生的挥发分越来越多，组成成分复杂的气化气，气化气经催化室进气口18进入到催化反应室19，催化反应室19被竖直隔板30隔成4个反应区，在各个反应区的镍基催化剂7的催化作用下发生裂解反应，大分子气体和焦油裂解成小分子可燃气，催化反应室19内一部分焦油冷凝，经下隔板20的小孔流入焦油收集室21，此处位于气化炉底部温度较高，部分冷凝焦油再次气化后经下隔板20的小孔进入催化反应室19继续发生裂解反应，最终气体依次经过催化反应室19的各个反应区后从催化室出气口8进入可燃气储存室16，缓冲后平稳地从可燃气出炉口9流向灶头，部分冷凝焦油从焦油排出口24流出。

该气化炉可燃气产率高，焦油分解彻底，密封可靠污染小，结构紧凑占地小，所有的控制按钮和阀门都在控制面板上，易操作，好控制，克服了现阶段气化炉存在的一些不足，是具有较大应用前景的新型炉具。

Claims (5)

1.多腔式催化裂解气化炉，其特征在于包括炉体、炉盖（11），炉体包括壳体（4）、上小下大的锥形炉内胆（6）、上隔板（17）、下隔板（20）、竖直隔板（30）；所述壳体（4）内侧有一层保温材料（5），所述上隔板（17）和下隔板（20）将所述保温材料（5）与锥形炉内胆（6）外侧构成的空腔隔成上、中、下三个室； 

所述的上、中、下三个室依次是可燃气储存室（16）、催化反应室（19）、焦油收集室（21）； 

所述中间的室被四块竖直隔板（30）分隔成4 个反应区； 

所述焦油收集室（21）下部外侧设有焦油排出口（24）；所述4 个反应区顺次为第一反应区、第二反应区、第三反应区、第四反应区，第一反应区与第二反应区之间的竖直隔板（30）的下部设有通气口，第二反应区与第三反应区之间的竖直隔板（30）的上部设有通气口，第三反应区与第四反应区之间的竖直隔板（30）的下部设有通气口，所述第一反应区的锥形炉内胆（6）上设有催化室进气口（18）， 催化室进气口（18）装有过滤网，所述第四反应区的上隔板 （17）上设有催化室出气口（8），所述 4 个反应区的下隔板（20）上分别开有小孔，

所述可燃气储存室（16）上设有可燃气出炉口（9）； 

炉盖（11）与炉体之间采用锁紧装置（10）、水封（15）、密封环（14）配合密封； 

炉体下部外侧设有排灰口（25），所述炉体底部外侧设有进风口（27）、风机（28）、二次配风管（3）、底板（29），风机（28）端设有气体回止阀（26），风机（28）固定在底板（29）上，所述炉体底部内侧设有连接二次配风管（3）的配风盘（23），配风盘（23）上设有电热丝（22）。

2.根据权利要求1 所述的多腔式催化裂解气化炉，其特征在于所述的密封环（14）由橡胶包覆一层石棉构成。

3.根据权利要求1 所述的多腔式催化裂解气化炉，其特征在于还包括落料杆（13），落料杆（13）悬挂在炉盖（11）上，炉盖（11）与落料杆（13）之间采用两个半圆形密封块（12）和锁紧装置（10）进行密封。

4.根据权利要求2 所述的多腔式催化裂解气化炉，其特征在于所述炉体外侧设有控制面板（1），控制面板（1）上设有三档风量调节旋钮、点火控制按钮、二次配风量调节阀（2）。

5.根据权利要求3所述的多腔式催化裂解气化炉，其特征在于所述催化反应室（19）靠近锥形炉内胆（6）侧放置镍基催化剂（7）。

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