CN105505476A - 一种全自动无焦油气化炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种全自动无焦油气化炉，包括炉体以及多个隔板，多个隔板将炉体内部分隔成依次连通的主燃烧室、冷凝室、副燃烧室以及裂解室，在炉体上下两端分别安装有磁铁，位于上端的磁铁下部的南极正对位于下端的磁铁上部的北极，在裂解室的底部设置有带孔的盒体，盒体内盛有催化剂。炉体内形成的磁场可对混合燃气进行一定的导流作用，并且副燃烧室内的混合燃气集中靠近在其上部区域燃烧，在磁力场的导流作用下，部分位于副燃烧室下部区域的混合燃气逐渐移至其上部区域，进而增加副燃烧室内的燃烧效率，增加副燃烧室内的产热量，同时减少随焦油一起流入裂解室内的气体流量，也提高裂解室内焦油的裂解效率。

Description

一种全自动无焦油气化炉
技术领域
本发明涉及一种气化炉，具体是指一种全自动无焦油气化炉。
背景技术
作为农业大国，我国农村每年有数百亿吨的生物质燃料，诸如花生壳、树枝、棉花秆、麦秆、玉米秆、玉米棒等，这些废弃的生物质燃料大都只是被焚烧甚至直接废弃，有效利用率很低，不仅给环境造成很大污染，而且是对生物资源的极大浪费。
随着我国经济的快速发展，石油、天然气、煤气等一次性资源供需缺口逐年增大，人们迫切需要一种低价、节能、安全、洁净的新型燃料进入市场。如何将低热量的生物质资源转换成高效、洁净的生物质燃气，造福人类，是当今世界上各国，尤其是我国非常重视的一项具有潜力大的研究开发项目，前景十分广泛。目前市场上气化炉存在很多问题，如公知的燃气中产生的焦油问题；焦油、水汽及烟尘堵塞燃气管道造成无法使用，致使很多已推广的气化炉不得不停止运转。但是现有技术中，水洗方法产生的废水会对环境进行污染；活性炭过滤方法当中过滤材料会逐渐堵塞，需要定期停机进行清理；冷凝、旋风除尘及多级过滤净化方法，可以部分除去部分焦油和灰分，但是仍有相当数量的焦油无法除去，时间长就造成管道堵塞，从而影响装置运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全自动无焦油气化炉，在利用燃烧产生的热能的同时彻底清除气化炉内的焦油，防止部分焦油与粉灰堵塞装置。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种全自动无焦油气化炉，包括炉体以及置于炉体内的多个隔板，多个所述隔板将炉体内部分隔成依次连通的主燃烧室、冷凝室、副燃烧室以及裂解室，在所述炉体上下两端分别安装有磁铁，且位于上端的磁铁下部的南极正对位于下端的磁铁上部的北极，在所述裂解室的底部设置有带孔的盒体，盒体内盛有催化剂。本发明工作时，秸秆在主燃烧室内燃烧产热，通过热能回收系统将产生的热量进行利用，而主燃烧室内产生的烟气则进入冷凝室中，烟气中的气体逐渐冷却降温，同时雾状的焦油开始凝聚成液体，而因燃烧不充分而产生的混合燃气则随焦油进入到副燃烧室内，混合燃气主要包括一氧化碳等，在副燃烧室内混合燃气快速进行燃烧，而焦油则汇聚在副燃烧室内进行二次燃烧，且产生的热量同样被热能回收系统利用，由于气体与液体的重力差异，混合燃气持续在副燃烧室内燃烧，并且副燃烧室内的燃烧结构与主燃烧室内的燃烧结构相同，均采用现有技术中的点火装置以及进气、排气装置；而焦油则流通至裂解室内盒体内的催化剂接触，裂解室内持续保持高温进而保证焦油在催化剂的催化作用下持续进行裂解反应，生产大量的碳氢化合物，使得秸秆燃烧产生的焦油被完全处理，进而避免了气化炉在进行秸秆处理时其排料管道被堵塞。其中，安装在炉体上下两端的磁铁可在炉体内部形成一个磁场，且磁感线的方向为由下往上，当焦油与混合燃气在由冷凝室内排出至副燃烧室时，混合燃气可沿磁感线的方向进行移动，即形成的磁场可对混合燃气进行一定的导流作用，并且副燃烧室内的混合燃气集中靠近在其上部区域燃烧，在磁力场的导流作用下，部分位于副燃烧室下部区域的混合燃气逐渐移至其上部区域，进而增加副燃烧室内的燃烧效率，增加副燃烧室内的产热量，同时减少随焦油一起流入裂解室内的气体流量，也提高裂解室内焦油的裂解效率。
在所述副燃烧室以及裂解室的内壁上安装有多个温度传感器。由于混合气体燃烧以及焦油裂解时需要的温度环境不同，副燃烧室内的温度在300~400摄氏度，而裂解反应需要的环境温度为800~1000摄氏度，因此在副燃烧室以及裂解室的内壁上安装多个温度传感器，可对混合燃气的燃烧发生区域以及焦油的裂解反应区域进行精确的局部温度控制，保证副燃烧室以及裂解室中的反应正常进行。
在所述副燃烧室上端的侧壁上设有排气管，且在所述排气管安装有三通阀，副燃烧室下端的侧壁上设置有出渣管。副燃烧室内进行混合燃气的燃烧，以方便进行二次热能回收，且在副燃烧室内的温度过高或是压强过大时，可通过其上端侧壁上的排气管进行降温或是降压，而加设的三通阀则能在副燃烧室内的氧气量不足时，及时补充供气量以保证混合燃气的正常燃烧；当燃烧室内的混合气体燃烧结束后，焦油完全进入到裂解室，将副燃烧室至裂解室之间的通道封闭，则能够在焦油进行裂解的同时对副燃烧室内的残渣通过出渣管排出，避免在副燃烧室内造成堵塞。
在所述裂解室上端的侧壁上设置有出气管，裂解室下端的侧壁上设置有排渣管。裂解室内进行焦油的裂解反应，焦油与催化剂接触后，开始裂解生成一氧化碳、氢气等混合气体，而当裂解室内压强过大时，可通过开启出气管将裂解室内的可燃气体进行有效回收利用，而当裂解反应结束后，可通过出渣管对裂解室内的残渣进行清理外排。
所述催化剂为白云石、橄榄石、木炭或是Rh/CeO2/SiO2中的任意一种。白云石、橄榄石为天然矿石催化剂，最大特点是取材方便、成本低；而以木炭为催化剂，在950℃的温度条件下焦油能够100%被裂解为低热值的燃气；Rh/CeO2/SiO2为一种复合式催化剂，该催化剂具有较好的稳定性和抗积碳性能，可有效防止焦油在裂解过程中因积碳覆盖而降低催化剂的催化效率。
所述主燃烧室的中部通过开关阀与冷凝室连通，所述冷凝室的底部通过另一个开关阀与副燃烧室连通。主燃烧室与冷凝室、冷凝室与副燃烧室之间的流通均通过开关阀来实现其开闭的大小，即操作人员可根据具体反应情况，来及时调节各腔室之间的流通的气体或是液体流量大小，增加气化炉的操作灵活性。
所述副燃烧室的底部通过连通管与裂解室连通。主燃烧室内产生的焦油通过冷凝工序，最终通过连通管流动至裂解室内，方便焦油与催化剂的接触；进一步地，根据催化剂与焦油之间的反应进度，可在连通管上增加流量阀，以保证焦油的连续供给量与其反应进度相匹配，即达到焦油裂解效率最大化的目的。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明当焦油与混合燃气在由冷凝室内排出至副燃烧室时，混合燃气可沿磁感线的方向进行移动，即形成的磁场可对混合燃气进行一定的导流作用，并且副燃烧室内的混合燃气集中靠近在其上部区域燃烧，在磁力场的导流作用下，部分位于副燃烧室下部区域的混合燃气逐渐移至其上部区域，进而增加副燃烧室内的燃烧效率，增加副燃烧室内的产热量，同时减少随焦油一起流入裂解室内的气体流量，也提高裂解室内焦油的裂解效率；
2、本发明中的白云石、橄榄石为天然矿石催化剂，最大特点是取材方便、成本低；而以木炭为催化剂，在950℃的温度条件下焦油能够100%被裂解为低热值的燃气；Rh/CeO2/SiO2为一种复合式催化剂，该催化剂具有较好的稳定性和抗积碳性能，可有效防止焦油在裂解过程中因积碳覆盖而降低催化剂的催化效率；
3、本发明中主燃烧室内产生的焦油通过冷凝工序，最终通过连通管流动至裂解室内，方便焦油与催化剂的接触；进一步地，根据催化剂与焦油之间的反应进度，可在连通管上增加流量阀，以保证焦油的连续供给量与其反应进度相匹配，即达到焦油裂解效率最大化的目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图；
图2为图1的横向截面图；
附图中标记及相应的零部件名称：
1-排气管、2-出气管、3-三通阀、4-温度传感器、5-出渣管、6-隔板、7-连通管、8-盒体、9-催化剂、10-排渣管、11-炉体、12-开关阀、13-主燃烧室、14-冷凝室、15-副燃烧室、16-裂解室。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例包括炉体11以及置于炉体11内的多个隔板6，多个所述隔板6将炉体11内部分隔成依次连通的主燃烧室13、冷凝室14、副燃烧室15以及裂解室16，在所述炉体11上下两端分别安装有磁铁，且位于上端的磁铁下部的南极正对位于下端的磁铁上部的北极，在所述裂解室16的底部设置有带孔的盒体8，盒体8内盛有催化剂9。
工作时，秸秆在主燃烧室13内燃烧产热，通过热能回收系统将产生的热量进行利用，而主燃烧室13内产生的烟气则进入冷凝室14中，烟气中的气体逐渐冷却降温，同时雾状的焦油开始凝聚成液体，而因燃烧不充分而产生的混合燃气则随焦油进入到副燃烧室15内，混合燃气主要包括一氧化碳等，在副燃烧室15内混合燃气快速进行燃烧，而焦油则汇聚在副燃烧室15内进行二次燃烧，且产生的热量同样被热能回收系统利用，由于气体与液体的重力差异，混合燃气持续在副燃烧室15内燃烧，并且副燃烧室15内的燃烧结构与主燃烧室13内的燃烧结构相同，均采用现有技术中的点火装置以及进气、排气装置；而焦油则流通至裂解室16内盒体8内的催化剂9接触，裂解室16内持续保持高温进而保证焦油在催化剂9的催化作用下持续进行裂解反应，生产大量的碳氢化合物，使得秸秆燃烧产生的焦油被完全处理，进而避免了气化炉在进行秸秆处理时其排料管道被堵塞。其中，安装在炉体11上下两端的磁铁可在炉体11内部形成一个磁场，且磁感线的方向为由下往上，当焦油与混合燃气在由冷凝室14内排出至副燃烧室15时，混合燃气可沿磁感线的方向进行移动，即形成的磁场可对混合燃气进行一定的导流作用，并且副燃烧室15内的混合燃气集中靠近在其上部区域燃烧，在磁力场的导流作用下，部分位于副燃烧室15下部区域的混合燃气逐渐移至其上部区域，进而增加副燃烧室15内的燃烧效率，增加副燃烧室15内的产热量，同时减少随焦油一起流入裂解室16内的气体流量，也提高裂解室16内焦油的裂解效率。
在所述副燃烧室15上端的侧壁上设有排气管1，且在所述排气管1安装有三通阀3，副燃烧室15下端的侧壁上设置有出渣管5；在所述裂解室16上端的侧壁上设置有出气管2，裂解室16下端的侧壁上设置有排渣管10。副燃烧室15内进行混合燃气的燃烧，以方便进行二次热能回收，且在副燃烧室15内的温度过高或是压强过大时，可通过其上端侧壁上的排气管1进行降温或是降压，而加设的三通阀3则能在副燃烧室15内的氧气量不足时，及时补充供气量以保证混合燃气的正常燃烧；当燃烧室内的混合气体燃烧结束后，焦油完全进入到裂解室16，将副燃烧室15至裂解室16之间的通道封闭，则能够在焦油进行裂解的同时对副燃烧室15内的残渣通过出渣管5排出，避免在副燃烧室15内造成堵塞。裂解室16内进行焦油的裂解反应，焦油与催化剂9接触后，开始裂解生成一氧化碳、氢气等混合气体，而当裂解室16内压强过大时，可通过开启出气管2将裂解室16内的可燃气体进行有效回收利用，而当裂解反应结束后，可通过出渣管5对裂解室16内的残渣进行清理外排。
主燃烧室13与冷凝室14、冷凝室14与副燃烧室15之间的流通均通过开关阀12来实现其开闭的大小，即操作人员可根据具体反应情况，来及时调节各腔室之间的流通的气体或是液体流量大小，增加气化炉的操作灵活性。主燃烧室13内产生的焦油通过冷凝工序，最终通过连通管7流动至裂解室16内，方便焦油与催化剂9的接触；进一步地，根据催化剂9与焦油之间的反应进度，可在连通管7上增加流量阀，以保证焦油的连续供给量与其反应进度相匹配，即达到焦油裂解效率最大化的目的。
作为优选，在所述副燃烧室15以及裂解室16的内壁上安装有多个温度传感器4。由于混合气体燃烧以及焦油裂解时需要的温度环境不同，副燃烧室15内的温度在300~400摄氏度，而裂解反应需要的环境温度为800~1000摄氏度，因此在副燃烧室15以及裂解室16的内壁上安装多个温度传感器4，可对混合燃气的燃烧发生区域以及焦油的裂解反应区域进行精确的局部温度控制，保证副燃烧室15以及裂解室16中的反应正常进行。
作为优选，所述催化剂9为白云石、橄榄石、木炭或是Rh/CeO2/SiO2中的任意一种。白云石、橄榄石为天然矿石催化剂9，最大特点是取材方便、成本低；而以木炭为催化剂9，在950℃的温度条件下焦油能够100%被裂解为低热值的燃气；Rh/CeO2/SiO2为一种复合式催化剂9，该催化剂9具有较好的稳定性和抗积碳性能，可有效防止焦油在裂解过程中因积碳覆盖而降低催化剂9的催化效率。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种全自动无焦油气化炉，包括炉体（11）以及置于炉体（11）内的多个隔板（6），其特征在于：多个所述隔板（6）将炉体（11）内部分隔成依次连通的主燃烧室（13）、冷凝室（14）、副燃烧室（15）以及裂解室（16），在所述炉体（11）上下两端分别安装有磁铁，且位于上端的磁铁下部的南极正对位于下端的磁铁上部的北极，在所述裂解室（16）的底部设置有带孔的盒体（8），盒体（8）内盛有催化剂（9）。
2.根据权利要求1所述的一种全自动无焦油气化炉，其特征在于：在所述副燃烧室（15）以及裂解室（16）的内壁上安装有多个温度传感器（15）。
3.根据权利要求1或2所述的一种全自动无焦油气化炉，其特征在于：在所述副燃烧室（15）上端的侧壁上设有排气管（1），且在所述排气管（1）安装有三通阀（3），副燃烧室（15）下端的侧壁上设置有出渣管（5）。
4.根据权利要求1所述的一种全自动无焦油气化炉，其特征在于：在所述裂解室（16）上端的侧壁上设置有出气管（2），裂解室（16）下端的侧壁上设置有排渣管（10）。
5.根据权利要求1所述的一种全自动无焦油气化炉，其特征在于：所述催化剂（9）为白云石、橄榄石、木炭或是Rh/CeO2/SiO2中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种全自动无焦油气化炉，其特征在于：所述主燃烧室（13）的中部通过开关阀（12）与冷凝室（14）连通，所述冷凝室（14）的底部通过另一个开关阀（12）与副燃烧室（15）连通。
7.根据权利要求1所述的一种全自动无焦油气化炉，其特征在于：所述副燃烧室（15）的底部通过连通管（7）与裂解室（16）连通。
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