CN102703124A - 窑炉用生物质颗粒气化发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种窑炉用生物质颗粒气化发生器，一种窑炉用生物质颗粒气化发生器，包括有炉膛、炉篦、灰仓、炉膛进风口、进气匀压室构成的炉体和净化器，所述炉体的进料口处安装有连接料斗电动进料阀，电动进料阀的下方设置电动闸阀；灰仓内置有螺旋杆，灰仓的底部设有用于水密封的排渣口，点火口开设于所述水密封范围内；炉体和净化器之间通过连接管连通有喷淋旋风室，净化器的出气管连接有旋风室，旋风室通过连接管连接有分离器；在所述炉膛的外壁、各所述连接管和各所述出气管均设置有温度传感器。本发明与现有技术相比，其加料方便，燃烧条件稳定，出气和产量均匀，产气量大，燃气洁净度高。
Description
技术领域
本发明涉及生物质物料气化制取燃气设备技术领域，尤其是一种将生物质固态物料经过碳化或者焦化的气化工艺制取燃气，并对气化生成的可燃气体经行净化处理的设备。
背景技术
生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，生物质资源丰富和世界各地对新能源的迫胁需求，使生物质资源的开发成为近年来新能源建设的一个热门课题。为了使可再生的生物质资源得到充分利用，并减少环境污染，对生物质资源的利用主要是将生物质原料气化生成可燃气体来替代传统的天然气，以获得清洁能源，生物质气化技术对建立可持续的能源系统，促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。生物质气化技术是将生物质在缺氧状态下加热裂解气化，使碳、氢、氧等元素转变成一氧化碳、甲烷、氢气等可燃性气体，除去灰分、焦油、液体等杂质后获得使用方便、清洁的燃气。现有的生物质气化设备如“柴草桔杆气化炉”（专利公告号为CN2591040Y，公告日为2003年12月10日），该炉包括有炉膛、炉篦、灰仓、炉膛进风口、进气匀压室、燃气的集气室构成的炉体和净化器，炉膛与外界之间的隔热层为夹层结构的气室，净化器由套管冷凝器和排管冷凝器串联后装在水箱内构成；套管冷凝器由一下端开口的小管装在大管内构成，小管的上部设有伸出大管外的进气口，大管设有出气口和排液口；排管冷凝器由上气室和下气室及连通该上气室和下气室的多根冷凝管构成，上气室设有进气口，下气室设有出气口和排液口。这类气化炉经过本申请人的长期使用，发现它们在投料、鼓风、排渣、净化等环节上处理的手段都比较粗糙，结构设置仍不够合理，存在燃烧条件不稳定、加料不方便、出气和产量不均匀、产气量小的问题，无法进行工业应用，尤其是难以满足窑炉等需要稳定的、足量的洁净能源的工业化设备的生产需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种窑炉用生物质颗粒气化发生器，这种窑炉用生物质颗粒气化发生器可以解决燃烧条件不稳定、加料不方便、出气和产量不均匀，难以满足窑炉生产需求的问题。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：这种窑炉用生物质颗粒气化发生器包括有炉膛、炉篦、灰仓、炉膛进风口、进气匀压室构成的炉体和净化器，所述炉体的上部设置有出气口，所述净化器设置有进气口和出气口，所述净化器内部设置有气室，所述炉体的顶部设置有进料口，所述进料口处安装有电动进料阀，所述电动进料阀连接有料斗，所述电动进料阀的下方设置有电动闸阀；所述灰仓内置有螺旋杆，所述螺栓杆与设置于所述炉体外部的动力机相连接，所述灰仓的底部设有排渣口，所述灰仓的壁体上开设有与外部相连通的点火口；所述炉体的出气口和所述净化器的进气口之间通过连接管连通有喷淋旋风室，所述喷淋旋风室的上部设有冷却液的喷头，所述喷淋旋风室外围设有水冷室，所述喷淋旋风室底部设有排液口；所述净化器的出气口通过连接管连接有旋风室，所述旋风室底部设有排液口；所述旋风室通过连接管连接有由金属网和制冷管装在封闭的外壳内构成的分离器，所述制冷管与置于所述分离器外的压缩机相连通，所述外壳设置有出气口和排液口，该出气口连接有燃气输出管；所述炉膛的外壁和所述炉体的出气口设置有温度传感器，所述温度传感器与控制进料和控制进风的控制器的控制信号端相连接；所述排渣口、所述点火口和各所述排液口均置于水封池内。
上述窑炉用生物质颗粒气化发生器中，更具体的技术方案还可以是：所述炉膛的上部为圆筒状，所述炉膛的下部为倒锥形的筒体，所述筒体的高度与所述炉膛的高度的比例为1.25～3：10，所述筒体的筒底内径与所述炉膛上部内径的比例为3.75～6.65：10；所述炉膛进风口为开设于所述筒体上的孔径为1～3厘米的圆孔，所述筒体上开设有8个以上的所述圆孔，所述炉膛进风口高于所述炉篦的高度H为10～20厘米。所述净化器的气室具有上气室和下气室，所述上气室和所述下气室之间连接有多根倾斜的冷凝管。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
1、炉体的进料口设置电动进料阀，可以自动控制生物质颗粒料按窑炉用气量大小而确定物料的加入量和加入的间隔时间，从而达到加料方便、出气产量稳定的目的；在进料口处于电动进料阀的下方设置电动闸阀，向炉内加料完成后，可通过电动闸阀关闭进料口，使炉内呈封闭状态，避免气化生成的燃气外漏，使燃烧条件稳定，出气压力均匀，出气量增大；灰仓内的灰分有粘度，在灰仓内设置螺旋杆，通过动力机驱动螺旋杆转动，转动的螺旋杆将灰仓内的灰分输送至排渣口，自动排出炉体外，无须人工排渣，排渣操作简单、方便，以利于提高工作效率；炉体出气口处的混合燃气温度高达350～550℃，设置喷淋旋风室，用喷头喷洒进入室内的燃气，以快速降低温度，可有效避免结焦现象，而水冷室则可以加速降温；设置分离器，可进一步净化燃气，出气更为均匀；
2、设置筒体的高度与炉膛的高度的比例为1.25～3：10，筒体的筒底内径与炉膛上部内径的比例为3.75～6.65：10；筒体上开设有8个以上的孔径为1～3厘米的炉膛进风口，炉膛进风口高于炉篦的高度H为10～20厘米，可进一步改善炉内的燃烧条件，使生物质燃料得到充分热化裂解，气化转换率高，灰渣量少，低焦油含量，可生产出洁净、热值高的燃气。本炉使用时，燃烧几吨的生物质颗粒仅会产生几十千克灰渣，焦油的产生量为原料的0.05～1%；
3、在净化器内设置多根斜排管，排管长度增加，可增大燃气与排管的接触面积，有利于进一步吸出焦油，提高净化程度。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图实施例对本发明作进一步详述：
图1所示的窑炉用生物质颗粒气化发生器由炉体，喷淋旋风室20，净化器，旋风室32和分离器五大部分组成。
实施例1
炉体的炉壳11由隔热材料制成，炉壳11固定安装于底座1上，炉壳11内设有中间装有炉篦7的隔板6，隔板6的下方为灰仓4，灰仓4的底部设置有排渣口，排渣口置于水封池52内，灰仓4内置有螺旋杆3，螺旋杆3与炉体外的动力机相连接，实施例中的动力机采用由电动执行器2驱动的发动机；灰仓4的壁体上开设有与外部相连通的处于水封池52的水密封范围内的点火口51；隔板6的上方有一个倒锥形的筒体9连接在隔板6与炉壳11之间，筒体9与隔板6、炉壳11之间围成进气匀压室47，该室的炉壳11上的装有鼓风管5；炉壳11的顶部封闭，炉壳11、筒体9和炉篦7围成炉膛12，炉体的上部设有连通炉膛12的出气口，炉膛12的上部为圆筒状，炉膛12的高度为2米，炉膛12上部的内径为0.8米，筒体9的高度为0.6米，筒底的内径为0.3米，在筒体9上于炉篦7上方高度H为10厘米处开设有炉膛进风口8，炉膛进风口8为均匀设置在筒体9上的10个孔径为1厘米的圆孔；炉体的炉壳11顶部设置有进料口13，该进料口13处安装有电动进料阀16，电动进料阀16上端连接有料斗17，料斗17的出料口与电动进料阀16的阀口相连通，在电动进料阀16的下方设置有由阀门电动执行器14控制的闸阀15，本实施例的电动闸阀采用DZW闸阀，其它实施例可以采用其它型号的电动闸阀；在筒体9下部的外壁上设置有测量燃烧温度的温度传感器50，在炉壳11上于靠近筒体9上方的位置处设置有用于测量炉膛12内原料温度的温度传感器10；炉膛12的上部的出气口通过出气管19与喷淋旋风室20相连通，在出气管19上安装有测量炉体出气温度的温度传感器18。
喷淋旋风室20的上部开设有进气口，炉体的出气管19连接至该进气口，喷淋旋风室20的上部设置有冷却液的喷头21，喷头21的喷嘴位于所述进气口的上方，喷淋旋风室20的底部设有排液口，排液口置于水封池47内，喷淋旋风室20的腔室朝排液口方向逐渐缩小；为加快降温速度，在喷淋旋风室20外围设有水冷室48；在喷淋旋风室20的顶部设有出气口，该出气口通过连接管23与净化器的进气口相连通，连接管23上安装有温度传感器22。
净化器由两级套管冷凝器和排管冷凝器装在水箱44内构成，水箱44上设有进水口29和出水口46。第一级套管冷凝器的大管24的顶部封闭，其底部设有排液口，排液口置于水封池42内，连接管23经净化器的进气口伸入大管24内，大管24的顶部设有出气口，该口与连接管25连接；该连接管25伸入第二级套管冷凝器的大管26内，大管26的顶部封闭，其底部设有排液口，排液口置于水封池45内，连接管25伸入大管26内，大管26的顶部设有出气口，该口与连接管27连接；连接管27与排管冷凝器上气室28的进气口连通，该室通过多根倾斜的冷凝管42与下气室43连通，下气室43设有出气口与连接管30连接，连接管30经净化器的出气口伸出水箱44的外部，下气室43的下端设有排液口，该排液口置于水封池45内。其它实施例中，可根据需要设计多级套管冷凝器。
旋风室32为倒锥形结构，旋风室32的顶部封闭，其底部开设有排液口，排液口置于水封池41内，连接管30与设于旋风室32上部的进气口相连接，在该进气口处的连接管30上安装有温度传感器31；旋风室32的顶部设有出气口，连接管33的一端从该出气口伸入旋风室32内，另一端连接至分离器的进气口。
分离器具有设置于外壳34内的金属网37和若干制冷管39，制冷管39与置于分离器外的压缩机38相连通，该外壳34的下部设有排液口，排液口置于水封池40内，外壳34的顶部设有出气口，该出气口与燃气输出管36连接，燃气输出管36伸出外壳34外部，燃气输出管36上安装有测量输出燃气的温度传感器35。
本发生器中的进料电动阀16、电动闸阀、各温度传感器等电控部件均由控制器电连接控制，其中，炉膛12的外壁和炉体的出气口设置的温度传感器10、50与控制进料和控制进风的控制器的控制信号端相连接。
实施例2
本实施例与实施例1的结构相同，仅炉体尺寸不同，本实施例中炉膛12的高度为8米，炉膛12上部的内径为2米，筒体9的高度为1米，筒底的内径为1米，在筒体9上于炉篦7上方高度H为15厘米处开设有炉膛进风口8，炉膛进风口8为均匀设置在筒体9上的16个孔径为2厘米的圆孔。
实施例3
本实施例与实施例1的结构相同，仅炉体尺寸不同，本实施例中炉膛12的高度为12米，炉膛12上部的内径为3米，筒体9的高度为2米，筒底的内径为2米，在筒体9上于炉篦7上方高度H为20厘米处开设有炉膛进风口8，炉膛进风口8为均匀设置在筒体9上的20个孔径为3厘米的圆孔。
本窑炉用生物质颗粒气化发生器在使用前，将生物质颗粒放入料斗17内，鼓风管5与配套的鼓风机相接，水箱44的出水口46上连接放水龙头，燃气输出管36与窑炉连接。使用时，关闭出水口46上的放水龙头，从进水口29加入冷却水，使冷却水浸过大管24、26和冷凝管42外，启动阀门电动执行器14打开闸阀15，打开电动进料阀16，生物质颗粒进入炉膛12内，关闭闸阀15，从点火口51向上点火引燃，将水封池52充满水，水密封灰仓4的排渣口和点火口51，启动鼓风机，即开始工作，生物质颗粒在炉膛12下部燃烧裂解，产生带有雾状焦油和水蒸气等灰分的混合燃气上升至炉膛12上部，从出气管19进入喷淋旋风室20内，喷头21对进入的燃气进行连续喷洒，混合燃气在腔室内螺旋向下进行初步分离和降温，一部分焦油吸出由排液口排到水封池47内，燃气则上升从出气口经连接管23进入净化器内，经过两级套管冷凝器和排管冷凝器继续吸出部分焦油和水，焦油从排液口排到水封池45内，净化分离的燃气从连接管30进入旋风室32内，气体在旋风室32内螺旋转动，达到第再次分离焦油等灰分的目的，分离出的焦油从排液口排到水封池41内，分离后的气体经连接管33进入分离器内，燃气内含有的少量焦油和水气被冷却液化形成液体从排液口排到水封池40内，而经过多次净化的燃气则从燃气输出管36输出供窑炉使用。在上述生产过程中，通过温度传感器50、10、18、22、31、35测量观察相应的炉内温度或者出气口温度，分别对鼓风量、加料间隔时间、喷淋强度、冷却水流动速度、制冷程度进行相应调节，以获得出气稳定、气量复合所需要求的燃气，以获得满足使用要求的燃气；本发生器能充分热化裂解生物质颗粒，经过长时间生产后，可将灰仓4内的灰渣通过转动螺旋杆3排至水封池52内；水封池40、41、45、47、52内的油水可通过抽油机抽出。
Claims (3)
1.一种窑炉用生物质颗粒气化发生器，包括有炉膛、炉篦、灰仓、炉膛进风口、进气匀压室构成的炉体和净化器，所述炉体的上部设置有出气口，所述净化器设置有进气口和出气口，所述净化器内部设置有气室，其特征在于：所述炉体的顶部设置有进料口，所述进料口处安装有电动进料阀，所述电动进料阀连接有料斗，所述电动进料阀的下方设置有电动闸阀；所述灰仓内置有螺旋杆，所述螺栓杆与设置于所述炉体外部的动力机相连接，所述灰仓的底部设有排渣口，所述灰仓的壁体上开设有与外部相连通的点火口；所述炉体的出气口和所述净化器的进气口之间通过连接管连通有喷淋旋风室，所述喷淋旋风室的上部设有冷却液的喷头，所述喷淋旋风室外围设有水冷室，所述喷淋旋风室底部设有排液口；所述净化器的出气口通过连接管连接有旋风室，所述旋风室底部设有排液口；所述旋风室通过连接管连接有由金属网和制冷管装在封闭的外壳内构成的分离器，所述制冷管与置于所述分离器外的压缩机相连通，所述外壳设置有出气口和排液口，该出气口连接有燃气输出管；所述炉膛的外壁和所述炉体的出气口设置有温度传感器，所述温度传感器与控制进料和控制进风的控制器的控制信号端相连接；所述排渣口、所述点火口和各所述排液口均置于水封池内。
2.根据权利要求1所述的窑炉用生物质颗粒气化发生器，其特征在于：所述炉膛的上部为圆筒状，所述炉膛的下部为倒锥形的筒体，所述筒体的高度与所述炉膛的高度的比例为1.25～3：10，所述筒体的筒底内径与所述炉膛上部内径的比例为3.75～6.65：10；所述炉膛进风口为开设于所述筒体上的孔径为1～3厘米的圆孔，所述筒体上开设有8个以上的所述圆孔，所述炉膛进风口高于所述炉篦的高度H为10～20厘米。
3.根据权利要求1或2所述的窑炉用生物质颗粒气化发生器，其特征在于：所述净化器的气室具有上气室和下气室，所述上气室和所述下气室之间连接有多根倾斜的冷凝管。
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