CN104059693B - 一种进料可调的微负压生物质气化炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种进料可调的微负压生物质气化炉，通过进气量与生物质进料量气固进料联动装置实现气化炉速率可调，以解决当前气化炉中生物质进料量受限以及燃烧程度无法调控的问题。本发明提供的气化炉包括：炉具、离心风机、气化炉炉体、进料槽、正压断料阀、生物质进料管、触点真空计、燃烧室、气固进料联动装置、隔板、负压调控阀和六通阀。本发明通过电触点压力真空表和旁路电磁阀联动实现恒定微负压。保证燃气不外泄同时，提高燃料的可燃性；通过进气量与生物质进料量气固进料联动装置实现气化炉速率可调。同时可实现生物质连续进料；通过六通阀，即避免了负压下不宜点燃，又避免了燃气外泄。提高了燃料使用率，实现了节能减排。

Description

一种进料可调的微负压生物质气化炉

技术领域

本发明涉及生物质气化炉，尤其是一种进料可调的微负压生物质气化炉。

背景技术

生物质气化炉是一种重要的生物质能转化利用装置。它能将秸秆、稻壳、树枝、木屑、杂草等农作物废弃物作为原料进行燃烧并获得可燃性气体。生物质气化炉通常包括：生物质进料机构、点火装置、进风装置、排渣机构、除尘结构等。在气化炉内，生物质与进入炉体内的空气发生部分氧化反应，产生CO、CH₄、H₂等可燃性气体，同时伴有焦油及固体残渣。

目前生物质气化炉面临的几个问题是：(1)生物质炉体体积限制了生物质的燃烧时间，产气时间短；(2)通风加料时燃气的泄露；(3)燃烧过程为一次性，无法控制燃气量的大小。

采用连续进料可解决一次进料所带来的弊端，突破生物质炉体体积对生物质的燃烧时间的限制。CN102121715A公开了一种加料不停灶的椎体式厌氧气化炉，气化炉上安装连续进料装置，进料筒下端固定在炉膛上口，通过半圆形开口槽及活动密封面进行间断性连续进料。该方法需要鼓风将料夯实，进而排灰，不能避免加料时燃气的泄露。CN103614165A公开了一种阶梯链条式生物质气化炉。该气化炉分成干燥、热解、还原及氧化四个气化段，气化段由装有链条驱动电机的链条炉排，可控制各气化炉停留时间及使用温度。然而，该气化炉结构较为复杂、成本高昂，只能用于大型气化炉的使用。CN102899092A公开了一种生物质气化炉进料斗。储料都下端滑料板穿过气化炉炉壁深入气化炉内。在两者接触处配有楔形插板导向盒，插板上端有手柄，该方式仍需人工加料，同时不能避免烟气泄露。CN10220282A公开了一种推进式给料生物质气化炉热筒装置。该方法可部分解决螺旋式加料方式中生物质缠绕及生物质受热不均问题。但该方法没有对助燃气进气方式进行限定，因而不能解决燃气泄露和燃气量控制问题。

采用引风式生物质气化炉能有效减少烟气的排放。众所周知，生物质气化炉通常包括鼓风和引风两种方式引入助燃空气，当采用鼓风方式时，由于炉体内处于正压，在生物质燃烧及加料等过程不可避免造成燃气泄露，不但污染环境，还造成能源浪费，降低了热效率。而采用引风方式时，生物质气化炉体内处于负压状态，烟气不会从炉盖等处向外泄露，避免了烟气对环境的污染，提高燃气生物质利用率，因而受到越来越多的发明者和广大用户的青睐。然而，现有引风式负压生物质气化炉式通常靠引风机风量来调节燃烧情况，并不能对负压进行有效调控。而引风机功率过大会导致炉体内负压过高，由于空气量不足及压力低，会使产生的烟气中可燃组分过低，无法形成足够的CO、CH₄、H₂等可燃性气体，严重会导致炉内生物质燃烧熄灭。而当引风风力过低时，无法避免可燃气体从气化炉加料口等处的泄露。CN201488023A公开了一种多功能植物气化炉，该气化炉通过引风形成负压。节能环保，避免了燃气泄露。气化炉采用弹簧压料，可提高单位料仓的储料量。但该类引风式气化炉在使用过程中通常一次性完成加料过程。在燃烧过程中，生物质被逐渐消耗，无法对生物质燃烧过程中空气和生物质料比例进行控制。同时也不能实现生物质连续进料燃烧。

如果能控制生物质气化炉的负压，避免烟气外泄下同时保障燃气的生成，将有利于节能减排。如果能在负压气化炉中实现连续进料及进料可调，将会大大提高气化炉的使用空间和使用范围，节能意义重大。

发明内容

本发明提供了一种进料可调的微负压生物质气化炉，通过进气量与生物质进料量气固进料联动装置实现气化炉速率可调，以解决当前气化炉中生物质进料量受限以及燃烧程度无法调控的问题。

本发明提供的一种进料可调的微负压生物质气化炉包括：炉具、离心风机、气化炉炉体、进料槽、正压断料阀、生物质进料管、触点真空计、燃烧室、气固进料联动装置、隔板、负压调控阀和六通阀，所述六通阀共有六个外接接口，分为三组对位连接，分别为上下对位、左上和右下对位以及左下和右上对位，六通阀上下对位分别与气化炉顶端气体出口和气化炉下端进气管相连；六通阀左上和右下对位分别与离心风机的抽气口和离心风机的排气口相连；六通阀的右上位置和炉具相连；六通阀的左下位置直接与大气相连；六通阀包括两个阀位，六通阀处于点火鼓风阀位时，空气与离心风机的抽气口相连，离心风机的排气口与气化炉下端进气管相连，气化炉顶端气体出口和炉具相连；当六通阀处于负压燃烧阀位时，离心风机的排气口与炉具相连，离心风机的抽气口和气化炉体顶端气体出口相连，气化炉下端进气管和空气相连。所述的正压断料阀为与侧壁相连的一个阀或挡板，当在鼓风点火阶段，由于炉体内压力高于外部压力，开关及挡板左移，切断进料。所述燃烧室连接中间带孔的隔板，再连接气固进料联动装置，气固进料联动装置顶端设气体出口；所述触点真空计、负压调控阀相连组成控制回路，当气化炉内部真空度在一定范围内时，负压调控阀处于常闭状态。当真空度过高时，触点真空计接通，负压调控阀开启，大气补充进入气化炉内，使真空度降低。真空度达到一定范围内，触点真空计信号断，负压调控阀重新进入常闭状态。

所述的进料槽为敞口式或顶部开合式，进料槽形状包括长方体型、倒置棱台、楔形长方体和圆筒型。

所述的气固进料联动装置包括外部套筒、内部联动设备以及隔离板，其中的外部套筒是一端封闭的圆筒或上下粗细一致的直筒，外部套筒底端固体进料处与生物质进料管相连，二者相交处的形状包括圆型、椭圆、方形、长方形，外部套筒顶端封闭处开有气体出口，所述的内部联动设备包括气路部分和固体进料部分，其中的气路部分包括安装于外部套筒内的一端封闭的浮子，其形状与外部套筒一致，能够在外部套筒内沿重力方向移动；其中的固体进料部分为一底端开口的倒置套筒，内部联动设备能够在外部套筒内沿重力方向上下自由移动。

所述的内部联动设备的气路部分和固体进料部分采用连接杆连接。

所述的隔离板焊接于外部套筒内部，内部中空部分放入内部联动设备中间连接杆部分，并保证内部联动设备在外部套筒内沿重力方向上下移动密封。所述的内部联动设备的固体进料部分的倒置套筒侧壁开有一孔，其孔大小与外部套筒和生物质进料口接触处的开口相同。

本发明与现有同类技术相比，其显著的有益效果体现在：

1.通过电触点压力真空表和旁路电磁阀联动实现恒定微负压。保证燃气不外泄同时，提高燃料的可燃性。

2.通过进气量与生物质进料量气固进料联动装置实现气化炉速率可调。同时可实现生物质连续进料。

3.通过六通阀，利用同一离心风机实现点火时鼓风，燃烧时引风，即避免了负压下不宜点燃，又避免了燃气外泄。同以往生物质燃烧过程无法调控火候相比，本气化炉可自如选择大火烧水、小火炖汤等多项功能，提高了燃料使用率，实现了节能减排。

附图说明

图1是一种进料可调的微负压生物质气化炉结构示意图。

图2是一种进料可调的微负压生物质气化炉点火鼓风状态下气体流向示意图

图3是一种进料可调的微负压生物质气化炉燃气、进料气固进料联动装置结构示意图。

图4是一种进料可调的微负压生物质气化炉装置中生物质气固进料联动装置燃气量大是侧面示意图。

图5是一种进料可调的微负压生物质气化炉装置中生物质气固进料联动装置分体效果示意图。

图6是一种进料可调的微负压生物质气化炉装置中生物质气固进料联动装置燃气量小时正面示意图。

具体实施方式

下面结合附图用实施例对本发明做进一步说明。

如图1、图2所示，一种进料可调的微负压生物质气化炉由炉具1、离心风机4、气化炉炉体8、进料槽11、正压断料阀12、生物质进料管13、触点真空计14、燃烧室31、气固进料联动装置21、隔板20、负压调控阀19和六通阀2构成，

当本发明提供的气化炉点火时，六通阀2的接口25与离心风机4的抽气口5相连，离心风机4的排气口3经六通阀2、接口26和接口27与气化炉体8下端进气管7相连，助燃气体被引入燃烧室31，在外界点火装置辅助下，点燃生物质，被点燃的生物质预先通过燃烧室31底端开门放入。在整个燃烧过程中处于封闭状态。燃烧室31连接气固进料联动装置21的气体管路，气固进料联动装置21顶端气体出口10连接六通阀2的接口29，六通阀2的接口25与炉具1相连。由于气化炉内部压力略大于大气压，正压断料阀12在正压推动下向左偏移，此时生物质进料通道被阻断。

如图3所示，在离心风机4作用下，系统处于微负压。空气6通过六通阀2接口27与气化炉体8下端进气管7相连，在负压驱动下，空气进入燃烧室31。当产生的可燃性气体从燃烧室31离开后，在负压吸引下，透过隔板20进入气固进料联动装置21气体管路底部。可燃气体从气固进料联动装置21顶部上端出口10流出后，进入六通阀2接口29。六通阀2接口28与离心风机4抽气口5相连。可燃气体被离心风机4抽取后，从离心风机4排气口3流出，经六通阀接口25进入炉具1进行燃烧。

在离心风机4作用下，气化炉体8内为微负压。此时，在大气作用下，正压断料阀12被吸引至右端。挡板中部开口，生物质进料管13保持畅通。并通过负压调控阀19通断来调节气化炉体8压力，并采用触点真空计14监测。当引风功率过大时，真空度低于触电真空压力计14下限时，通过信号线15输出指示，负压调控阀19打开。空气从外部补充进入，真空度降低，阀门关闭。如此反复，保障真空度在一定范围内调控。

生物质燃气量大小是通过保持稳定的风量/生物质进料实现的。通过气体生物质气固进料联动装置21来进行调节。

如图4、图5和图6所示，内部联动设备16在外部套管30内，外部套管30下端开口、上端封闭、中间利用隔离板17隔断的直筒，上端封闭处通过气管引出气化炉体8外，等同于气化炉体8上端排气(或抽气)管(10)。中间隔离板17起到阻断顶端气路与底端进料的作用，在保证密封条件下允许联动杆通过。在外部套管30底部有一圆孔18，用于生物质固体进料进入气固进料联动装置。

气固进料联动装置内部联动设备16上端气路部分为两个限位圆筒状浮子23，下端固体进料部分为顶端封闭、底端开口的圆柱套筒22。内部联动设备依靠重力，使得气固进料联动部分在无气体流动时自动复位。在固体进料部分圆柱套筒22上开有和外部套筒底部圆孔18同样大小的圆孔24，内部联动设备16在外部套筒2内上下移动时，进料圆孔18和内部圆孔24部分重叠，改变固体进料面积，完成生物质进料量的调节。

本发明提供的生物质气化炉处于负压燃烧状态时，在离心风机4作用下，产生的可燃性气体从生物质炉内通过气固进料联动装置21气路部分从底部抽气上移，从而导致内部联动设备16圆筒状浮子23的浮动。当提高离心风机4功率，气量增加导致圆筒状浮子23上浮，带动内部联动设备16固体进料圆柱套筒22上移。套筒内圆孔24逐渐与外部套管30圆孔18重合，生物质进料量逐渐增大。当降低离心风机4功率，气量减少，带动内部联动设备16底端生物质进料控制圆柱套筒22下移。圆柱套筒22内圆孔24与生物质进料外部套筒30圆孔18错位并最终完全封闭，生物质进料量逐渐减少。

由于气化炉体8内处于微负压状态，大气压与气化炉体8内的压差及向下的重力成为生物质进料的驱动力。生物质进料在负压下被抽入气固进料联动装置底部套筒后，在重力作用下会落至燃烧室31，并被进一步部分燃烧制成燃气。当进料槽11中生物质进料减少到最低阀位时，可及时打开仓门9补充生物质料。保障燃烧时间不受进料槽11体积限制。

因为本发明提供的气化炉燃烧在几乎恒定的微负压下进行，一方面避免了燃气和烟气的外泄；另一方面保障了燃烧过程中足够的空气。同时，可调式气体-生物质气固进料联动装置，使得气体与生物质进料保持在一定的比例，即保障了燃烧的最优化、又实现了燃烧过程的可调性，节能、减排、环保。

Claims (4)

1.一种进料可调的微负压生物质气化炉，其特征是该气化炉包括：炉具、离心风机、气化炉炉体、进料槽、正压断料阀、生物质进料管、触点真空计、燃烧室、气固进料联动装置、隔板、负压调控阀和六通阀，所述六通阀共有六个外接接口，分为三组对位连接，分别为上下对位、左上和右下对位以及左下和右上对位，六通阀上下对位分别与气化炉顶端气体出口和气化炉下端进气管相连；六通阀左上和右下对位分别与离心风机的抽气口和离心风机的排气口相连；六通阀的右上位置和炉具相连；六通阀的左下位置直接与大气相连；六通阀包括两个阀位，六通阀处于点火鼓风阀位时，空气与离心风机的抽气口相连，离心风机的排气口与气化炉下端进气管相连，气化炉顶端气体出口和炉具相连；当六通阀处于负压燃烧阀位时，离心风机的排气口与炉具相连，离心风机的抽气口和气化炉体顶端气体出口相连，气化炉下端进气管和空气相连；所述的正压断料阀为与侧壁相连的一个阀或挡板，当在鼓风点火阶段，开关及挡板左移，切断进料；所述燃烧室连接中间带孔的隔板，再连接气固进料联动装置；所述的气固进料联动装置包括外部套筒、内部联动设备以及隔离板，其中的外部套筒是一端封闭的圆筒或上下粗细一致的直筒，外部套筒底端固体进料处与生物质进料管相连，二者相交处的形状包括圆型、椭圆、方形、长方形，外部套筒顶端封闭处开有气体出口，其中的内部联动设备包括气路部分和固体进料部分，其中的气路部分包括安装于外部套筒内的一端封闭的浮子，其形状与外部套筒一致，能够在外部套筒内沿重力方向移动，其中的固体进料部分为一底端开口的倒置套筒，内部联动设备能够在外部套筒内沿重力方向上下自由移动，气固进料联动装置顶端设气体出口；所述触点真空计、负压调控阀相连组成控制回路。

2.根据权利要求1所述的一种进料可调的微负压生物质气化炉，其特征是所说的进料槽为敞口式或顶部开合式，进料槽形状包括长方体型、倒置棱台、楔形长方体和圆筒型。

3.根据权利要求1所述的一种进料可调的微负压生物质气化炉，其特征是所述的内部联动设备的气路部分和固体进料部分采用连接杆连接。

4.根据权利要求1所述的一种进料可调的微负压生物质气化炉，其特征是所述的隔离板焊接于外部套筒内部，内部中空部分放入内部联动设备中间连接杆部分，内部联动设备在外部套筒内沿重力方向上下移动，所述的内部联动设备的固体进料部分的倒置套筒侧壁开有一孔，其孔大小与外部套筒和生物质进料口接触处的开口相同。