CN102517055B - 多功能生物质转化炉 - Google Patents

Abstract

多功能生物质转化炉，炉体内料仓的下部为热解室，热解室与炉体底部的燃烧室之间设有炉篦，料仓与炉体内壁之间设有热交换室，热交换室上部设有气流缓冲室，热交换室底部与燃烧室之间设有进气通道，热解室室壁上分布有与进气通道连通的气孔，炉体壁上的进气口与进气通道连通，出炭口通过导管与热解室连通，热交换室内的热交换管一端与气流缓冲室连通，另一端穿过进气通道与燃烧室连通，气流缓冲室顶部设有烟筒，热交换室侧壁上设有进水口和出水口。可作为生物质废弃资源热解气化或热解碳气化综合利用系统的配套设备，将农业废弃物转化为生物燃气、热水用于村民炊事、洗浴、采暖；生物炭粉、生物焦油、用于制肥、杀虫（菌）剂和饲料添加剂。

Description

多功能生物质转化炉

技术领域

本发明涉及一种燃烧炉，具体的说是一种以农作物秸秆为主的生物质为燃料的多功能生物质转化炉。

背景技术

我国是一个农业大国，在农业生产和农产品加工中产生了大量的农作物秸秆、糠渣等生物质资源。传统的利用方式主要用作家庭能源、饲料、肥料、工业原料和建筑材料。随着农业技术现代化和农业经济的快速发展，农村生活水平大幅的提高和生活生产方式的突变，农村家庭选择商品能源的比例在不断提高，将农作物秸秆用作能源的数量不断下降，商品能源（如煤、液化气等）已成为主要炊事用能。养殖所用以生物质秸秆，野草饲料被商品饲料替代，农业生产所需的生物质有机肥料被无机化肥替代，农民生活和农业生产所用秸秆急剧下降。同时，农作物秸秆产量随农作物，特别是粮食作物产量的增加而急速增加。农作物秸秆的供过于求导致秸秆被弃于田间地头、房屋院落，甚至在田间被直接焚烧。遗弃在房屋院落和田间的秸秆会影响环境和引发火灾，导致水源污染。在露天焚烧秸秆会污染空气，危害人民健康，特别在机场、公路附近燃烧会影响交通安全，造成飞机停飞，高速公路汽车追尾相撞，行道树被烧毁等不良后果。目前，尽管各地政府都出台了禁止秸秆露天焚烧的法规，但是露天焚烧农作物秸秆仍然屡禁不止，环境造成严重污染，给社会造成巨大经济损失。

在秸秆等生物质资源被浪费的同时，我国工农业生产中使用的燃气、燃油、热能、煤炭、石油等目前的主要石化能源正在日益减少，严重缺乏，能源危机已经成为社会发展的瓶颈问题，是目前迫切需要解决的问题。

我国人多地少、特别是农业的可耕地已接近红线。在农业生产中由于大量的农药、无机化肥被长期使用，以达到防治病虫害、提高粮食产量之目的。由于农药、无机化肥的长期使用，利用率低，导致在土壤和农作物中的残留。造成土壤、水源、粮食、蔬菜、水果污染。粮食、蔬菜、水果中的农药残留已经危害到了人身健康安全，影响着农村生活水平和质量的提高。

随着社会的快速发展，人们对于节能减排和生态环境保护越来越加重视，不断寻求使用新的能源，治理大气污染，节能减排，减少温室效应。以农作物秸秆、粪便、糠渣等生物质废弃资源综合转化为可利用资源的技术已引起政府各级部门的高度关注。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是将多种单一功能生物质转化设备的功能集于一体，产生一种多功能生物质转化炉，采用反式燃烧、热解气化、热解炭化等转化技术，在富氧或欠氧条件下燃烧或炭气化热裂解，转化成热水或者生物可燃气体、生物焦油、生物醋酸和热水或者生物可燃气体、生物炭粉、生物焦油、生物醋酸和热水，并实现自动补料，既可作为热水炉、暖气炉，又可作为生物质气化炉或炭气化炉。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：多功能生物质转化炉，在炉体内设有一个竖直的料仓，料仓的顶部设有料仓盖，料仓的下部为热解室，热解室与炉体底部的燃烧室之间设有炉篦，在料仓与炉体的内壁之间设有热交换室，热交换室上部设有气流缓冲室，热交换室的底部与燃烧室之间设有进气通道，热解室的室壁上分布有与进气通道连通的气孔，在热交换室与燃烧室之间的炉体壁上设有进气口和出炭口，进气口与进气通道连通，出炭口通过导管与热解室连通，在热交换室内设有热交换管，热交换管的一端与气流缓冲室连通，另一端穿过进气通道与燃烧室连通，气流缓冲室的顶部设有烟筒，在热交换室侧壁上分别设有进水口和出水口。

所述的进水口设置在热交换室的侧壁下部，出水口设置在热交换室的侧壁上部。

所述的进气口设有三个，三个进气口间隔90°或均匀分布在炉体的周围。

所述的炉体下部设有与燃烧室连通的出灰口。

新创设的多功能生物质转化炉是将生物质废弃物（包括各种农作物秸秆锯木、木柴、野草、松针树叶、粪便、食用菌渣等）采用反式燃烧、热解气化、热解炭气化形式的转化、在富氧或欠氧的条件下燃烧或炭气化热裂解，转化成热水或者生物可燃气体、生物焦油、生物醋酸和热水或者生物可燃气体、生物炭粉、生物焦油、生物醋酸和热水，用于解决上述问题，改善生态环境，改变农民生活质量。

本发明的有益效果是：多功能生物质转化设备可作为生物质废弃资源热解气化或热解炭气化综合利用系统的配套设备，利用多功能生物质转化设备，将农业废弃物转化为生物可燃气体、生物炭粉、生物焦油、生物醋酸和热水。生物可燃气体和热水用于居民炊事、洗浴、采暖；生物炭粉、生物醋酸用于制生物有机肥料、生物饲料添加剂、生物杀虫（菌）剂；生物焦油用于制生物杀虫（菌）剂或生物气（柴）油。用于农村居民生活和生产。解决秸秆焚烧、化肥长期使用、集约化养殖的粪便导致的污染问题，改善农业生态环境；解决农村居民生活用能改变生活方式；减少农业生产化肥使用量改良土壤结构，提高农产品品质。多功能生物质转化设备在燃烧过程中燃料逐渐减少形成空穴，料仓内的燃料在自身重力作用下向下移动，自动填补空穴，实施自动补料减少劳动强度。多功能生物质转化设备既可作为反式燃烧热水炉、反式燃烧采暖炉进行供热水或供暖，又可作为生物质气化炉或炭气化炉，实现生物质的气化或炭气化转化，方便于推广应用。结构简单、功能齐全、设备维护费用和制造成本低，从而可以大幅降低运行成本，提高经济效益，在使用的实用性及成本效益上，符合当今农业结构和农村经济发展所需，相当具有产业发展和推广应用价值。

附图说明

    图1是本发明的结构示意图。

    图2是料仓和热交换室的位置关系示意图。

    图中标记：1、炉体，2、料仓，201、料仓盖，202、热解室，3、燃烧室，4、炉篦，5、热交换室，501、热交换管，502、进水口，503、出水口，6、进气通道，601、进气口，7、出炭口，8、出灰口，9、气流缓冲室，901、烟筒。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的技术方案进行详细说明。

多功能生物质转化炉的炉体1内设有一个料仓2，料仓2竖直设置，其下部的一部分作为热解室202，室壁周围分布有气孔。料仓2顶部的仓口处设有料仓盖201。在炉体1内的底部设有燃烧室3，燃烧室3与热解室202之间通过设置的炉篦4隔开。在料仓2与炉体1的内壁之间设有热交换室5，热交换室5的上部设有气流缓冲室9，热交换室5的底部与燃烧室3之间设有进气通道6，热解室202室壁分布的气孔与进气通道6连通。在热交换室5与燃烧室3之间的炉体1壁上设有进气口601和出炭口7，进气口601与进气通道6连通，出炭口7通过导管与热解室202连通。在热交换室5内设有热交换管501，热交换管501呈蛇形设置或螺旋形设置在热交换室5内，热交换管501的一端与气流缓冲室9连通，另一端穿过进气通道6与燃烧室3连通，气流缓冲室9的顶部设有烟筒901，在热交换室5侧壁上分别设有进水口502和出水口503。

将所述的进水口502设置在热交换室5侧壁的下部，出水口503设置在热交换室5侧壁的上部，能够始终保持热交换室5内充满换热用水，提高换热效率，并防止热交换管501外部及热交换室5内部接触空气而被腐蚀。

所述的进气口601设有三个，三个进气口601间隔90°分布在炉体1的热交换室和燃烧室之间的周围。三个进气口601也可以均匀分布在炉体1的周围。

所述的炉体1下部设有与燃烧室3连通的出灰口8，通过出灰口8清理燃烧后的灰烬。

     本发明的多功能生物质转化炉作为反式燃烧热水炉使用时，打开料仓盖201，将料仓2加满生物质燃料(原料)，盖上料仓盖201；通过进水口502给热交换室5加满水；封闭出炭口7和出灰口8；从进气口601点燃热解室202内的燃料，含氧空气在烟筒901抽提下从进气口601进入，通过热解室202和燃烧室3使燃料燃烧、热解，形成高温气体；高温气体经过热交换管501，并与热交换室5内的水实施热交换，水温升高、高温气体降温；气体通过气流缓冲室9的烟筒901排出；出水口503流出的热水可以供用户使用；热解室202和燃烧室3内的燃料在热解、燃烧过程中燃料逐渐减少形成空穴，料仓2内的燃料在自身重力作用下向下移动，自动填补空穴，实施自动补料。

多功能生物质转化炉作为反式燃烧采暖炉使用时，将多功能生物质转化炉的出水口503与供暖设备的供水口连接；进水口502通过管道泵与供暖设备的出水口连接；热交换室5内的热水在管道泵作用下，从出水口503依次通过供暖设备、管道泵、进水口502流回热交换室5形成水循环；供暖设备内的水降温，其周围空气升温，实施供暖。

多功能生物质转化炉作为生物质热解气化采暖炉使用时：将多功能生物质转化炉的烟筒901与生物质燃气净化设备连接；出水口503与供暖设备的供水口连接；进水口502通过管道泵与供暖设备的水出口连接；打开料仓盖201，将料仓2加满生物质燃料(原料)，然后盖上料仓盖201；通过进水口502给热交换室5加满水；封闭出炭口7和出灰口8；从进气口601放入引火燃料并点燃，含氧空气在生物质燃气净化设备的气动力作用下从进气口601进入热解室202和燃烧室3引燃室内燃料；然后打开料仓盖201，封闭进气口601，含氧空气在生物质燃气净化设备的气动力作用下从料仓口进入，通过料仓2进入热解室202和燃烧室3，室内部分燃料氧化，释放热量形成高温，室内其余燃料在高温状态下，进行热解气化反应形成高温混合气体；高温混合气体经过热交换管501，并与热交换室5内的水实施热交换，水温升高、高温气体降温；混合气体通过气流缓冲室9的烟筒901进入生物质燃气净化设备获得生物可燃气、生物醋酸和生物焦油；热解室202和燃烧室3内燃料在热解、燃烧过程中燃料逐渐减少形成空穴，料仓2内的燃料在自身重力作用下向下移动，自动填补空穴，实施自动补料。热交换室5内的热水在管道泵作用下，从出水口503依次通过供暖设备、管道泵、进水口502流回热交换室5形成水循环；供暖设备内的水降温，其周围空气升温，实施供暖；生物可燃气体和热水用于居民炊事、洗浴；生物醋酸用于制生物有机肥料、生物饲料添加剂、生物杀虫（菌）剂；生物焦油用于制生物杀虫（菌）剂或生物气（柴）油，用于农村居民生活和生产。

多功能生物质转化炉作为生物质热解炭气化采暖炉使用时：将多功能生物质转化炉的烟筒901与生物质燃气净化设备连接；出水口503与供暖设备的供水口连接；进水口502通过管道泵与供暖设备的水出口连接；打开料仓盖201，将料仓2的2/3加入生物质燃料(原料)；通过进水口502给热交换室5加满水；封闭进气口601、出炭口7和出灰口8；启动生物质燃气净化设备，从料仓2上端口放入引火燃料并点燃，含氧空气在生物质燃气净化设备的气动力作用下通过料仓2上端口进入料仓2、热解室202和燃烧室3引燃上层燃料；上层燃料完全点燃后，从料仓2上端口迅速加料至料仓2上端口一定距离，含氧空气在生物质燃气净化设备的气动力作用下从料仓口进入料仓2内的燃烧层，部分燃料氧化，释放热量、形成高温区，料仓2内其余燃料在高温状态下，进行热解炭化反应形成高温混合气体及高温生物炭；高温混合气体经过热交换管501，并与热交换室5内的水实施热交换，水温升高、高温气体降温；混合气体通过气流缓冲室9的烟筒901 进入生物质燃气净化设备获得生物燃气、生物醋酸和生物焦油；生物炭从出炭口排出。热交换室5内的热水在管道泵作用下，从出水口503依次通过供暖设备、管道泵、进水口502流回热交换室5形成水循环；供暖设备内的水降温，其周围空气升温，实施供暖；生物可燃气体和热水用于居民炊事、洗浴；生物炭粉、生物醋酸用于制生物有机肥料、生物饲料添加剂、生物杀虫（菌）剂；生物焦油用于制生物杀虫（菌）剂或生物气（柴）油。用于农村居民生活和生产。

多功能生物质转化炉在作为生物质热解气化炉或生物质热解炭气化炉使用时，热交换室5流出的热水既可作为热水供应，又可以通入供暖设备进行供暖。

以上所述为本发明的最优实施方式，但本发明的技术方案不限于上述实施例描述的特定形式，任何对本发明技术特征的等效变换，均属于本发明技术方案的范围之内。

Claims (4)

1.多功能生物质转化炉，其特征在于：在炉体（1）内设有一个竖直的料仓（2），料仓（2）的顶部设有料仓盖（201），料仓（2）的下部为热解室（202），热解室（202）与炉体（1）底部的燃烧室（3）之间设有炉篦（4），在料仓（2）与炉体（1）的内壁之间设有热交换室（5），热交换室（5）上部设有气流缓冲室（9），热交换室（5）的底部与燃烧室（3）之间设有进气通道（6），热解室（202）周围的室壁上分布有与进气通道（6）连通的气孔，在热交换室（5）与燃烧室（3）之间的炉体（1）壁上设有进气口（601）和出炭口（7），进气口（601）与进气通道（6）连通，出炭口（7）通过导管与热解室（202）连通，在热交换室（5）内设有热交换管（501），所有热交换管（501）的一端均与气流缓冲室（9）连通，另一端均穿过进气通道（6）与燃烧室（3）连通，气流缓冲室（9）的顶部设有烟筒（901），在热交换室（5）侧壁上分别设有进水口（502）和出水口（503）；当进行反式燃烧时，料仓盖封闭，进气口通气；当进行热解气化或热解炭气化时，料仓盖开启通气，进气口封闭。

2.如权利要求1所述的多功能生物质转化炉，其特征在于：所述的进水口（502）设置在热交换室（5）的侧壁下部，出水口（503）设置在热交换室（5）的侧壁上部。

3.如权利要求1所述的多功能生物质转化炉，其特征在于：所述的进气口（601）设有三个，三个进气口（601）间隔90°或均匀分布在炉体（1）的周围。

4.如权利要求1所述的多功能生物质转化炉，其特征在于：所述的炉体（1）下部设有与燃烧室（3）连通的出灰口（8）。