CN103497783A - 三双结构的生物质气化炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种三双结构的生物质气化炉，包括炉体、上隔板、下隔板、上炉桥、下炉桥、上气室、下气室、上燃烧室、下燃烧室、沉灰室、通气管、导气管、搅拌棒、螺旋送料管、点火口和燃气出管。双气室是分别设在炉体上部和下部的两个分气室。双风向是由设在上部的气室和喷射嘴喷射出由上至下的垂直方向的气流和由中心导气管上下数层及四周安装的数十支喷射嘴向四周喷射出的径向气流。双炉桥是设在炉膛内的双层炉桥能使整个炉膛形成三级燃烧的模式。通过上述三双结构，生物质气化率在提升了燃气转换效率的前提下，具有更为简单结构，从而使得本生物质燃气炉的生产成本降低，性能提升。

Description

三双结构的生物质气化炉

技术领域

本发明涉及生物质气化炉技术领域，具体涉及一种三双结构的生物质气化炉。

背景技术

生物质气化炉是将生物质燃料如茎状农作物、花生壳、树皮、锯末以及固体废弃物(糠醛渣、食用菌渣等)进行烘干、热分解裂变、氧化、还原等反应后生产一氧化碳等可燃气体，并供给诸如锅炉等燃气使用设备使用的装置。对于生物质气化炉而言，其燃气转化率是其重要的性能参考指标之一，越高的燃气转化率意味着生物质气化炉的性能越好。因此，尽可能地提升生物质气化炉的燃气转换效率是目前生物质气化炉研发领域所不断追寻的重要目标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、且生物质燃气转化率高的三双结构的生物质气化炉。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

三双结构的生物质气化炉，主要由炉体、上隔板、下隔板、上炉桥、下炉桥、上气室、下气室、上燃烧室、下燃烧室、沉灰室、通气管、导气管、搅拌棒、螺旋送料管、点火口和燃气出管组成；所述炉体呈中空密封状，上隔板、上炉桥、下炉桥和下隔板自上而下水平横置于炉体的内腔中，并将炉体的内腔自上而下分隔为上气室、上燃烧室、下燃烧室、沉灰室和下气室这5个腔体；分隔上气室和上燃烧室的上隔板的下部设有多个朝向上燃烧室的轴向喷嘴；分隔上燃烧室和下燃烧室的上炉桥上开设有多个排灰孔；分隔下燃烧室和沉灰室的下炉桥上开设有多个排气孔；分隔沉灰室和下气室的下隔板为密封板；下气室上设有空气入口，该空气入口通过鼓风机与外部大气相通；通气管的下端与下气室相通，通气管的上端连接上气室相通；导气管的下端与下气室相通，导气管的上端则依次穿过沉灰室和下燃烧室后延伸至上燃烧室内；上述导气管上段部即导气管中处于下燃烧室和上燃烧室内的部分的侧壁上开设有多个径向喷嘴；螺旋送料管的首端连接外部供料口，螺旋送料管的尾端伸入上燃烧室内；搅拌棒横向悬置在上燃烧室内，搅拌棒的一端与螺旋送料管的尾端相连，搅拌棒的另一端为自由端；点火口开设在上燃烧室的侧壁上；燃气出管的一端与沉灰室相通，燃气出管的另一端与外部燃气使用设备的燃料入口相通。

上述方案中，所述炉体的上部设有安全阀。

上述方案中，所述生物质气化炉还进一步包括有排焦油管，该排焦油管的下端伸入上燃烧室内，排焦油管的上端贯穿过上气室后与外部大气相通，排焦油管的出口端设有阀门。

上述方案中，所述下气室上还开设有与外部燃气使用设备的空气入口相通的增氧口。

上述方案中，所述搅拌棒由长条柱状的转轴以及设置在转轴的侧壁上且沿转轴的径向向外延伸的搅拌叶片构成；上述转轴的一端连接在螺旋送料管的尾端，转轴的另一端形成自由端。

上述方案中，多个轴向喷嘴在上隔板的下部呈环状排列。

上述方案中，多个轴向喷嘴垂直向下设置在上隔板的下部。

上述方案中，所述导气管位于炉体的中央，多个径向喷嘴为分多层水平固定在导气管的侧壁上，处于同一层即同一水平面上的多个径向喷嘴以导气管的轴线为中心，并沿导气管的径向延伸呈放射状分布。

上述方案中，所述通气管位于炉体内或炉钵外。

上述方案中，上炉桥上的排灰孔的孔径和排布密度大于下炉桥的排气孔孔径和排布密度。

与现有技术相比，本发明创新的采用了“三双”结构来构造生物质气化炉，其中“双气室”是指分别设在炉体上部和下部的两个分气室。“双风向”是指由设在上部的气室和喷射嘴喷射出由上至下的垂直方向的气流和由中心导气管上下数层及四周安装的数十支喷射嘴向四周喷射出的径向气流。“双炉桥”是指设在炉膛内的双层炉桥能使整个炉膛形成三级燃烧的模式。通过上述“三双”结构的生物质气化率在提升了燃气转换效率的前提下，具有更为简单结构，从而使得本生物质燃气炉的生产成本降低、性能提升，使其能够适用于更多种类和更为大型的燃料使用设备，为燃料使用设备提供更好燃料供给。此外，一体化的螺旋送料管和搅拌棒能够使得本生物质气化炉能够全天候自动化运行。

附图说明

图1为一种三双结构的生物质气化炉的结构示意图。

图中标号：1、炉体；2、上隔板；3、上炉桥；4、下炉桥；5、上气室；6、下气室；7、上燃烧室；8、下燃烧室；9、通气管；10、导气管；11、搅拌棒；12、螺旋送料管；13、点火口；14、燃气出管；15、轴向喷嘴；16、径向喷嘴；17、排灰孔；18、排气孔；19、安全阀；20、排焦油管；21、空气入口；22、增氧口；23、沉灰室；24、下隔板。

具体实施方式

一种三双结构的生物质气化炉如图1所示，主要由炉体1、上隔板2、下隔板24、上炉桥3、下炉桥4、上气室5、下气室6、上燃烧室7、下燃烧室8、沉灰室23、通气管9、导气管10、搅拌棒11、螺旋送料管12、点火口13和燃气出管14组成。所述炉体1呈中空密封状，上隔板2、上炉桥3、下炉桥4和下隔板24自上而下水平横置于炉体1的内腔中，并将炉体1的内腔自上而下分隔为上气室5、上燃烧室7、下燃烧室8、沉灰室23和下气室6这5个腔体。

分隔上气室5和上燃烧室7的上隔板2的下部设有多个朝向上燃烧室7的轴向喷嘴15。这些轴向喷嘴15可以分散朝向上燃烧室7中的不同区域，也可汇聚朝向上燃烧室7的同一区域。由于考虑到原料大部分在上燃烧室7的上炉桥3处进行燃烧，因此在本发明优选实施例中，所述多个轴向喷嘴15垂直向下设置在上隔板2的下部，即从上气室5中的空气通过轴向喷嘴15垂直向下喷射至上燃烧室7内。轴向喷嘴15可以任意排布在上隔板2的下部，也可采用规则的形式排布，如可以采用环形，矩阵型或线性排列。由于本生物质气化炉为柱状结构，因此在本发明优选实施例中，所述多个轴向喷嘴15在上隔板2的下部呈环状排列，即在上隔板2的下部分两周安装的数十支喷射嘴将加热后的空气垂直向下喷射。在将原料烘干、热分解裂变、氧化、还原的同时，轴向喷嘴15能够形成一条至上而下的气流通道，使炉内产生的燃气从炉底顺利的排出。此外，轴向喷嘴15垂直向下喷射空气与导气管10的径向喷射控制还能更好的形成对流。

分隔上燃烧室7和下燃烧室8的上炉桥3上开设有多个排灰孔17。分隔下燃烧室8和沉灰室23的下炉桥4上开设有多个排气孔18。上炉桥3上的排灰孔17的孔径和排布密度和下炉桥4的排气孔18孔径和排布密度相同，但在本发明优选实施例中，上炉桥3上的排灰孔17的孔径和排布密度大于下炉桥4的排气孔18孔径和排布密度。双层炉桥能将整个炉膛形成三级燃烧模式。点火口13开设在上燃烧室7的侧壁。燃气出管14的一端与沉灰室23相通，燃气出管14的另一端与外部燃气使用设备的燃料入口相通。为了提高保温效果，上燃烧室7、下燃烧室8和沉灰室23的外部侧壁上设有保温层。此外，上燃烧室7和下燃烧室8内还设有电热耦用于测量其内部温度。由于本生物质气化炉形成了三级燃烧模式，半干的原料含水率30％就可以进炉燃烧。随原料进入的水份经高温燃烧产生水蒸气和焦油在经过第三级燃烧区时被裂解，氧气助燃，氢气则与燃气一同排出，使输出的可燃气体中氢气的含量增多，焦油的含量减少。

分隔沉灰室23和下气室6的下隔板24为密封板。通气管9的下端连接下气室6，通气管9的上端连接上气室5，下气室6和上气室5经由该通气管9相连通。通气管9的条数可以根据设计需求进行选择，可以为1条、2条、甚至是多条。通气管9的安装方式可以全部设置在炉体1的内部，此时通气管9需要同时穿过下隔板24、下炉桥4和上炉桥3；也可以同时设置在炉体1的外部，直接连通下气室6和上气室5；还可以一部分设置在炉体1的内部一部分设置在炉体1的外部。在本发明优选实施例中，选用1条通气管9，并将该通气管9设置在炉体1内，从而使得通气管9内的空气能够保持在较高的温度上，以确保空气能够顺利地从下气室6进入到上气室5。导气管10的下端与下气室6相通，导气管10的上端则依次穿过沉灰室23和下燃烧室8后延伸至上燃烧室7内。上述导气管10上段部即导气管10中处于下燃烧室8和上燃烧室7内的部分的侧壁上开设有多个径向喷嘴16。为了能够更好的形成喷射作用，提高炉体l内部的空气流动，在本发明优选实施例中，导气管10位于炉体1的中央。多个径向喷嘴16为分多层水平固定在导气管10的侧壁上，处于同一层即同一水平面上的多个径向喷嘴16以导气管10的轴线为中心，并沿导气管10的径向延伸呈放射状分布。位于炉体l中心的导气管10设在炉膛中央，在管壁四周分多层安装的径向喷嘴16，配合上气室5的轴向喷嘴15，能均匀将空气吹到炉膛的各部位，并顺利的将所产生的可燃气体吹出炉底向外输送。

上气室5具有保温和加热空气的作用。下气室6具有保温、隔热、储气、稳压和配气的作用，主要是起加热空气的作用。为了能够将点火产生的烟气由上出口排出或将其点燃，以免烟气中含有的焦油影响燃气出口和管道，所述生物质气化炉的上部还设有排焦油管20，该排焦油管20的下端伸入上燃烧室7内，排焦油管20口的上端贯穿过上气室5后与外部相通，排焦油管(20)的出口端设有阀门来控制其关闭。点火时开启阀门，点火启动后则通过排焦油管20上设有的阀门将其关闭。而为了安全，所述炉体1的上部还设有安全阀19。所述下气室6上开设有与外部空气相通的空气入口21，该空气入口2l通过鼓风机与外部大气相通，通过鼓风机将外部空气送入生物质气化炉内，以提高其燃料的转换率。此外，所述下气室6内还开设有与外部燃气使用设备的空气入口21相通的增氧口22。

螺旋送料管12的首端连接外部供料口，螺旋送料管12的尾端伸入上燃烧室7内。搅拌棒11横向悬置在上燃烧室7内，搅拌棒11的一端与螺旋送料管12的尾端相连，搅拌棒11的另一端为自由端。一体化的螺旋送料管12和搅拌棒11能够使得本生物质气化炉能够全天候自动化运行。

在本发明优选实施例中，搅拌棒1l由长条柱状的转轴以及设置在转轴的侧壁上且沿转轴的径向向外延伸的搅拌叶片构成。上述转轴的一端连接在螺旋送料管12的尾端，转轴的另一端形成自由端。进料采用螺旋杆挤压使原料进入炉膛。由于原料是以较大的密度挤满整个外管内壁的横截面向前推进，能有效的堵塞住炉膛内的低压气体。螺旋推杆延伸至进料口对面的炉壁边，延伸部分对称安装一定数量和长度的搅拌棒11，跟随螺旋杆的转动将炉膛里因干燥燃烧产生的水蒸气和焦油造成的原料板结、拱凸等搅开破碎，落下燃烧区。

当原料经螺旋送料管12进入到已经点火预热的炉膛上方时，由上部的轴向喷嘴15射出的热气烘干并燃烧分解，未烧尽的原料、碳颗粒和小结块落下并留在上炉桥3上面。中心的导气管10上的径向喷嘴16向四周射出的径向空气使其加氧继续燃烧并形成800℃左右的高温区，往下流动的气体中所含的焦油经过此区时会被燃烧分解。由于下炉桥4的排气孔18和间隙很小只有上炉桥3排灰孔17的十分之一，经二次燃烧后，在往下运行的气流作用下而落下的细小碳粒、碳粉留在下炉桥4和上炉桥3底部之间，在数十支中心径向喷嘴16射出的空气增氧作用下再次燃烧，形成高温碳层。流经的气体中焦油和水蒸气再次燃烧裂解，二氧化碳则还原成一氧化碳C+H20=CO+H2C+C02=2C0。生成的灰份和可燃气体通过下炉桥4进入炉底的沉灰室23，并在气流的作用下由燃气出管14排出至除尘器或锅炉、炉头燃烧，火焰呈淡橙黄色，用直径350mm的炉头燃烧，火焰顶尖可到达2米高。由此形成了本生物质气化炉的三级燃烧模式。

Claims (10)

1.三双结构的生物质气化炉，其特征在于：主要由炉体(1)、上隔板(2)、下隔板(24)、上炉桥(3)、下炉桥(4)、上气室(5)、下气室(6)、上燃烧室(7)、下燃烧室(8)、沉灰室(23)、通气管(9)、导气管(10)、搅拌棒(11)、螺旋送料管(12)、点火口(13)和燃气出管(14)组成；所述炉体(1)呈中空密封状，上隔板(2)、上炉桥(3)、下炉桥(4)和下隔板(24)自上而下水平横置于炉体(1)的内腔中，并将炉体(1)的内腔自上而下分隔为上气室(5)、上燃烧室(7)、下燃烧室(8)、沉灰室(23)和下气室(6)这5个腔体；分隔上气室(5)和上燃烧室(7)的上隔板(2)的下部设有多个朝向上燃烧室(7)的轴向喷嘴(15)；分隔上燃烧室(7)和下燃烧室(8)的上炉桥(3)上开设有多个排灰孔(17)；分隔下燃烧室(8)和沉灰室(23)的下炉桥(4)上开设有多个排气孔(18)；分隔沉灰室(23)和下气室(6)的下隔板(24)为密封板；下气室(6)上设有空气入口(21)，该空气入口(21)通过鼓风机与外部大气相通；通气管(9)的下端与下气室(6)相通，通气管(9)的上端连接上气室(5)相通；导气管(10)的下端与下气室(6)相通，导气管(10)的上端则依次穿过沉灰室(23)和下燃烧室(8)后延伸至上燃烧室(7)内；上述导气管(10)上段部即导气管(10)中处于下燃烧室(8)和上燃烧室(7)内的部分的侧壁上开设有多个径向喷嘴(16)；螺旋送料管(12)的首端连接外部供料口，螺旋送料管(12)的尾端伸入上燃烧室(7)内；搅拌棒(11)横向悬置在上燃烧室(7)内，该搅拌棒(11)的一端与螺旋送料管(12)的尾端相连，搅拌棒(11)的另一端为自由端；点火口(13)开设在上燃烧室(7)的侧壁上；燃气出管(14)的一端与沉灰室(23)相通，燃气出管(14)的另一端与外部燃气使用设备的燃料入口相通。

2.根据权利要求1所述的三双结构的生物质气化炉，其特征在于：所述炉体(1)的上部设有安全阀(19)。

3.根据权利要求1所述的三双结构的生物质气化炉，其特征在于：还包括有排焦油管(20)，该排焦油管(20)的下端伸入上燃烧室(7)内，排焦油管(20)的上端贯穿过上气室(5)后与外部大气相通，排焦油管(20)的出口端设有阀门。

4.根据权利要求1所述的三双结构的生物质气化炉，其特征在于：所述下气室(6)上还开设有与外部燃气使用设备的空气入口(21)相通的增氧口(22)。

5.根据权利要求1所述的三双结构的生物质气化炉，其特征在于：所述搅拌棒(11)由长条柱状的转轴以及设置在转轴的侧壁上且沿转轴的径向向外延伸的搅拌叶片构成；上述转轴的一端连接在螺旋送料管(12)的尾端，转轴的另一端形成自由端。

6.根据权利要求1所述的三双结构的生物质气化炉，其特征在于：多个轴向喷嘴(15)在上隔板(2)的下部呈环状排列。

7.根据权利要求6所述的三双结构的生物质气化炉，其特征在于：多个轴向喷嘴(15)垂直向下设置在上隔板(2)的下部。

8.根据权利要求1所述的三双结构的生物质气化炉，其特征在于：所述导气管(10)位于炉体(1)的中央，多个径向喷嘴(16)为分多层水平固定在导气管(10)的侧壁上，处于同一层即同一水平面上的多个径向喷嘴(16)以导气管(10)的轴线为中心，并沿导气管(10)的径向延伸呈放射状分布。

9.根据权利要求1所述的三双结构的生物质气化炉，其特征在于：所述通气管(9)位于炉体(1)内或炉体(1)外。

10.根据权利要求1所述的三双结构的生物质气化炉，其特征在于：上炉桥(3)上的排灰孔(17)的孔径和排布密度大于下炉桥(4)的排气孔(18)孔径和排布密度。