CN105066184B - 生物质颗粒气化炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物质颗粒气化炉，包括气化炉本体和取暖炉具，其特征在于：制气室对应进风口内侧位置固定有布风板，布风板内侧形成一次风室且布风板板面上均匀布置一次进风孔，制气室对应燃气喷嘴进气口位置固定排气板，排气板板面上均匀布置排气孔，气化炉本体对应燃气喷嘴外侧位置固定二次风室，进风口外侧的进风管路上另设二次进风分支管路，二次进风分支管路穿过气化炉本体后引入二次风室中，燃气喷嘴外周设有对应二次风室的二次进风孔，燃气喷嘴直接切向连接到取暖炉具的燃烧室的圆周侧壁上并与燃烧室连通，燃气喷嘴末端外壁上另设有三次进风管。其结构设计合理、使用安全可靠、容易点火、高效、节能、环保。

Description

生物质颗粒气化炉

技术领域

本发明涉及采用生物质颗粒燃料的民用气化燃烧炉具，特别是一种新型生物质颗粒气化炉。

背景技术

传统意义的“生物质气化炉”早在二十世纪就有产品问世，该炉具由料仓和气化室组成，通过管道与灶具连接，使用时采用强制通风的方式，在缺氧的情况下产生可燃气体，可以一次性加料，连续燃烧。但由于存在焦油和燃烧过程中产生的烟气有害成分和异味无法处理，一般三十分钟到一个小时添加一次燃料，由于频繁开启气化炉封盖，使异味大量散发在房间内，同时柴草燃料容易散落、污染周围环境、点火困难，这些缺陷使之没有得到普及推广。

进入二十一世纪，世界经济发展与能源匮乏矛盾日益突出，控制温室气体排放、低碳绿色发展已成为世界共识，各国不同程度加大可再生能源、生物能源开发利用力度。我国本世纪初就已经将林业废弃物枝叶、农作物秸秆等生物质燃料加工成各种形状的颗粒燃料，经挤压成型的颗粒燃料密度达到每立方米800-1200公斤，比成型前农作物秸秆、林业枝叶密度提高3-5倍，从而增加一次性投入燃料数量，减少装填次数。生物质成型燃料可以取代煤炭等化石燃料用于发电、生产、生活领域，对于缓解能源短缺、减少温室气体排放、保护环境起到了重要作用。纵观我国生物质颗粒燃料使用现状，由于生物质颗粒燃料资源丰富，覆盖面广阔，而且该燃料热值高，排放清洁，是燃料结构调整的方向性产品，因此可广泛应用于发电、工业生产等用热行业。现有的生物质气化炉主要有层燃炉排机械燃烧锅炉、活动炉排直燃锅炉和固定炉排直燃锅炉，我国城镇中小型洗浴、供暖热水锅炉为了提高锅炉自动化程度，全部采用机械给料方式，即层燃炉排机械燃烧锅炉型，但由于燃烧机机械化程度高、操作复杂、制作成本高，很难普及到广大乡镇居民家庭，而当前的直燃锅炉普遍存在燃料燃烧不充分、结焦严重、灰渣含碳量高、燃料浪费严重、污染物排放浓度过高、冒烟等现象，环境污染问题较为严重，仍不适于使用。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种以广大乡镇居民家庭炉具改革升级需求为依托的结构设计更为合理、使用安全可靠的新型生物质颗粒气化炉，容易点火、高效、节能、环保。

本发明的技术方案是：

一种新型生物质颗粒气化炉，包括气化炉本体和取暖炉具，所述气化炉本体顶部投料口上方设有压盖，气化炉本体内下部设有活动炉排，所述活动炉排上部为制气室，下部为排灰室，所述制气室一侧设有进风口且进风口外侧连接有鼓风机，所述制气室在进风口的相对侧设有燃气喷嘴，其特征在于：所述制气室对应进风口内侧位置固定有布风板，所述布风板内侧形成一次风室且布风板板面上均匀布置一次进风孔，所述制气室对应燃气喷嘴进气口位置固定有排气板，所述排气板板面上均匀布置排气孔，所述气化炉本体对应燃气喷嘴外侧位置固定有二次风室，所述进风口外侧的进风管路上另设有二次进风分支管路，所述二次进风分支管路穿过气化炉本体后引入二次风室中，所述燃气喷嘴外周设有对应二次风室的二次进风孔，所述燃气喷嘴直接切向连接到取暖炉具的燃烧室的圆周侧壁上并与燃烧室连通，所述燃气喷嘴末端外壁上另设有三次进风管，所述制气室对应活动炉排上方和燃气喷嘴进气口处位置分别设有相通的水冷壁管板Ⅰ和水冷壁管板Ⅱ。

上述的新型生物质颗粒气化炉，所述气化炉本体顶部投料口外周设有水封槽，所述压盖下端插入水封槽内液面下方，以实现水封，防止制气室处于微压状态时有气体泄出。

上述的新型生物质颗粒气化炉，所述活动炉排由两根或多根平行支撑于气化炉本体内的炉排转轴、设于炉排转轴上的炉排焊翅、铰接于气化炉本体外侧的摆动手柄、及连接于摆动手柄和炉排转轴之间的联动机构组成。

上述的新型生物质颗粒气化炉，所述联动机构由同时与摆动手柄和各炉排转轴端部铰接的连杆、一端铰接于气化炉本体外侧、另一端与炉排转轴端部铰接的曲柄组成，所述摆动手柄、连杆、曲柄和气化炉本体之间组成平行四边形连杆机构。

上述的新型生物质颗粒气化炉，所述制气室的进风口与进风管路的连接处设有抽拉式调风门。

上述的新型生物质颗粒气化炉，所述炉排焊翅与水冷壁管板Ⅰ的管路交错排列，以防止活动炉排翻转时发生干涉。

上述的新型生物质颗粒气化炉，所述排灰室外侧设有清灰门。

上述的新型生物质颗粒气化炉，所述气化炉本体内壁设有耐火材料制成的内衬层，以实现隔热、耐高温，防止钢制炉体受热变形，影响使用寿命。

上述的新型生物质颗粒气化炉，所述取暖炉具的燃烧室上部呈圆筒状，下部呈圆锥状且底部为排污口。

本发明的有益效果是：

1、生物质气化是以生物质颗粒为原料，以氧气、氢气以及水蒸气等作为汽化剂，在高温条件下通过热化学反应将生物质中可燃的部分转化为可燃气的过程。生物质气化时产生的气体，主要有效成分为一氧化碳(CO)、氢气(H2)和甲烷(CH4)等，称为生物质燃气。气化和燃烧过程是密不可分的，燃烧是气化的基础，气化是部分燃烧或缺氧燃烧。本申请中生物质燃料在气化炉密闭缺氧的造气室内利用干馏裂解原理，通过化学氧化反应产生可燃气体，在需要供热燃烧时，通过鼓风机将经过净化的优质可燃气体压送到与之相连的锅灶、热水锅炉(取暖炉具)等的燃烧室内充分燃烧，实现对所需加热载体的供热。本申请为使生物质颗粒充分气化，设计了三次进风结构，即一次风直接吹在已引燃的燃料层上，保证造气所需氧气和作为动力将已气化的可燃气体吹向燃烧室；二次风加到可燃气体出口前部位置，供给气体燃烧足够的氧气，使之充分燃烧；此外为了补充燃烧所需氧气不足，在强制给风基础上，补充三次风，三次风风量通过气化气经过喷咀流速和机体外风量调节阀控制。三次进风结构的设计保证了燃料燃烧更充分，高效节能，方便适用，因有二次风加入，燃气在燃烧前与空气充分混合，使燃烧进行的剧烈而充分，达到兰火苗无焰燃烧效果，而且炉面温度高，与液化气使用一样方便可靠，长期使用不会熏黑锅底，可以说无烟、无味、无积碳、无废气产生；同时在空气入口一侧和排气侧分别设置了布风板和排气板，使鼓风机吹入炉内空气能够均匀进入料层，可燃气体能够顺畅从料层中排出，不造成堵塞和短路，使空气、燃气流通顺畅，利用空气水蒸气使燃料气化充分，有效地减少了焦油产生。

2、由于制气室对应活动炉排上方设有水冷壁管板Ⅰ，对应燃气喷嘴进气口处位置设有水冷壁管板Ⅱ，在控制进入制气室空气流量的同时，利用装设的水冷壁管板控制制气室温度，实现长时间存料，保留火种，间歇用气，在制气室停止供气待燃状态下不产生自燃，流经水冷壁管板的冷却水吸收热量后可以用作取暖或其它用途；同时水冷壁管板保持制气室处于较低温度状态，避免烫伤或爆炸事故的发生。

3、由于植物秸秆盛含碳水化合物，当焦油含量偏高而鼓风不足情况下，易于结焦，采用活动炉排能够及时有效的排出焦渣和积灰，而且活动炉排上方的水冷壁管板Ⅰ的降温作用能够从根本上解决结焦问题。

4、可燃气体沿燃烧室外壁切线方向进入，喷入燃烧室燃气沿圆周高速旋转，使可燃气体中夹带的灰分、固体颗粒、焦油和冷凝物等沉降，燃气得到了净化，使一些灰分、固体颗粒、水蒸气等比重较大不可燃成分有效分离，使燃气更加清洁。

5、结构紧凑，适应性强，可根据炉具功能和使用现场条件采用不同结构形式，将制气室和炉具组装在一起，可燃气体不需管路连接输送，占地面积小，气化炉与之匹配炉具可以是灶台，也可以是其它形式热水锅炉，因此它适应性强，应用范围广泛。

6、点火容易，未装料前可将木削植物枝叶等易燃物点燃放在炉排上，陆续加入颗粒燃料，即可点燃燃料；也可装入燃料后，打开清灰门点火，可即时点火，随用随点，大小可调，易于操作；燃料投放后点燃燃料就可保持造气状态，需要使用可燃气只需启动鼓风机即可，相反关闭鼓风机就可停止可燃气体输出，制气室保持待造气状态，由于关闭鼓风机，也没有空气从其它途径进入制气室，而且燃料仓内颗粒燃料相互挤压比较密实，因此燃料在制气室不可能自燃制造多余气体。

7、燃气清洁，环保安全，气化炉工作时，炉体密封，烟气不会排放到空气中。

8、经久耐用，炉内容积大，一次投料量可达20-50公斤，对于普通家庭煮饭取暖可以使用五至七天，七至十天出一次灰，节能、经济、方便、环保。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的气化炉本体的内部结构示意图；

图3是本发明的活动炉排在气化炉本体内的结构布置示意图；

图4是图3中A向视图；

图5是图3的左视图；

图6是燃气喷嘴与燃烧室的连接示意图；

图7是图6的俯视图。

图中：1气化炉本体、2调风门、3进风管路、4鼓风机、5二次进风分支管路、6摆动手柄、7取暖炉具、8清灰门、9压盖、10水封槽、11进风孔、12一次风室、13布风板、14二次风室、15水冷壁管板Ⅱ、16二次进风孔、17燃气喷嘴、18三次进风管、19排气板、20排气孔、21炉排转轴、22炉排焊翅、23水冷壁管板Ⅰ、24连杆、25曲柄、26燃烧室。

具体实施方式

如图所示，该新型生物质颗粒气化炉，包括气化炉本体1和取暖炉具7，所述气化炉本体1顶部投料口上方设有压盖9，所述气化炉本体1顶部投料口外周设有水封槽10，所述压盖9下端插入水封槽10内液面下方，以实现水封。气化炉本体1内下部设有活动炉排，所述活动炉排上部为制气室，下部为排灰室，所述制气室一侧设有进风口且进风口外侧连接有鼓风机4，所述制气室在进风口的相对侧设有燃气喷嘴17，所述制气室对应进风口内侧位置固定有布风板13，所述布风板13内侧形成一次风室12且布风板13板面上均匀布置一次进风孔11，所述制气室对应燃气喷嘴17进气口位置固定有排气板19，所述排气板19板面上均匀布置排气孔20，所述气化炉本体1对应燃气喷嘴17外侧位置固定有二次风室14，所述进风口外侧的进风管路3上另设有二次进风分支管路5，所述二次进风分支管路5穿过气化炉本体1后引入二次风室14中，所述燃气喷嘴17外周设有对应二次风室14的二次进风孔16，所述取暖炉具7的燃烧室26上部呈圆筒状，下部呈圆锥状且底部为排污口，所述燃气喷嘴17直接切向连接到取暖炉具7的燃烧室26的圆周侧壁上并与燃烧室26连通，所述燃气喷嘴17末端外壁上另设有三次进风管18。所述制气室对应活动炉排上方和燃气喷嘴17进气口处位置分别设有相通的水冷壁管板Ⅰ23和水冷壁管板Ⅱ15。所述活动炉排由两根或多根平行支撑于气化炉本体1内的炉排转轴21、设于炉排转轴21上的炉排焊翅22、铰接于气化炉本体1外侧的摆动手柄6、及连接于摆动手柄6和炉排转轴21之间的联动机构组成。所述联动机构由同时与摆动手柄6和各炉排转轴21端部铰接的连杆24、一端铰接于气化炉本体1外侧、另一端与炉排转轴21端部铰接的曲柄25组成，所述摆动手柄6、连杆24、曲柄25和气化炉本体1之间组成平行四边形连杆机构。炉排转轴21外露端设置密封结构。所述炉排焊翅22与水冷壁管板Ⅰ23的管路交错排列，以防止活动炉排翻转时发生干涉。所述制气室的进风口与进风管路3的连接处设有抽拉式调风门2，调风门2外沿设有手柄，可利用手柄调节调风门的开启大小。所述排灰室外侧设有清灰门8。所述气化炉本体1内壁设有耐火材料制成的内衬层。

本实施例中，气化炉本体1为一立式方型筒体。颗粒燃料从顶部加入，中部为制气室，在此产生的可燃气体由燃气喷嘴17排向取暖炉具的燃烧室26，底部为排灰室，经气化反应后的灰渣落到炉底，由此处排出，在炉外摇动摆动手柄6能够及时排出焦渣和积灰。

Claims (9)

1.一种生物质颗粒气化炉，包括气化炉本体和取暖炉具，所述气化炉本体顶部投料口上方设有压盖，气化炉本体内下部设有活动炉排，所述活动炉排上部为制气室，下部为排灰室，所述制气室一侧设有进风口且进风口外侧连接有鼓风机，所述制气室在进风口的相对侧设有燃气喷嘴，其特征在于：所述制气室对应进风口内侧位置固定有布风板，所述布风板内侧形成一次风室且布风板板面上均匀布置一次进风孔，所述制气室对应燃气喷嘴进气口位置固定有排气板，所述排气板板面上均匀布置排气孔，所述气化炉本体对应燃气喷嘴外侧位置固定有二次风室，所述进风口外侧的进风管路上另设有二次进风分支管路，所述二次进风分支管路穿过气化炉本体后引入二次风室中，所述燃气喷嘴外周设有对应二次风室的二次进风孔，所述燃气喷嘴直接切向连接到取暖炉具的燃烧室的圆周侧壁上并与燃烧室连通，所述燃气喷嘴末端外壁上另设有三次进风管，所述制气室对应活动炉排上方和燃气喷嘴进气口处位置分别设有相通的水冷壁管板Ⅰ和水冷壁管板Ⅱ。

2.根据权利要求1所述的生物质颗粒气化炉，其特征在于：所述气化炉本体顶部投料口外周设有水封槽，所述压盖下端插入水封槽内液面下方。

3.根据权利要求1所述的生物质颗粒气化炉，其特征在于：所述活动炉排由两根或多根平行支撑于气化炉本体内的炉排转轴、设于炉排转轴上的炉排焊翅、铰接于气化炉本体外侧的摆动手柄、及连接于摆动手柄和炉排转轴之间的联动机构组成。

4.根据权利要求3所述的生物质颗粒气化炉，其特征在于：所述联动机构由同时与摆动手柄和各炉排转轴端部铰接的连杆、一端铰接于气化炉本体外侧、另一端与炉排转轴端部铰接的曲柄组成，所述摆动手柄、连杆、曲柄和气化炉本体之间组成平行四边形连杆机构。

5.根据权利要求1所述的生物质颗粒气化炉，其特征在于：所述制气室的进风口与进风管路的连接处设有抽拉式调风门。

6.根据权利要求3所述的生物质颗粒气化炉，其特征在于：所述炉排焊翅与水冷壁管板Ⅰ的管路交错排列。

7.根据权利要求1所述的生物质颗粒气化炉，其特征在于：所述排灰室外侧设有清灰门。

8.根据权利要求1所述的生物质颗粒气化炉，其特征在于：所述气化炉本体内壁设有耐火材料制成的内衬层。

9.根据权利要求1所述的生物质颗粒气化炉，其特征在于：所述取暖炉具的燃烧室上部呈圆筒状，下部呈圆锥状且底部为排污口。