CN105733685B - 生物质气化炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物质气化炉，包括：竖直设置的炉体，其包括气化室、燃烧室和集气室，集气室设置在气化室的上方；二次裂解管，其呈沿竖直方向延伸的螺旋状，二次裂解管包括外层套管和内层芯管，外层套管套设于内层芯管的外部，从而在外层套管与内层芯管之间形成一容纳腔，容纳腔内填充有焦油裂解催化剂；高温空气供给设备，其连接至内层芯管，以向内层芯管的内部供入高温空气；其中，二次裂解管设置于炉体内，从气化室一直延伸至燃烧室的底部，外层套管的上端连接至集气室，以使容纳腔与集气室连通，从而使从气化室排出的含焦油可燃气体进入至容纳腔内。本发明降低了可燃气体的焦油含量，提高了可燃气体的质量。

Description

生物质气化炉
技术领域
本发明涉及一种生物质气化炉。
背景技术
生物质包括自然界的植物、粪便以及城乡有机废物，是一种非化石可再生能源。与生物质直接燃烧的能源利用方式相比，把生物质热解气化后进行利用具有扩展用途、减少污染、清洁高效的优点。但是我国生物质热解气化技术相对落后，目前生物质热解气化处理设备主要采用固定床气化炉和常压流化床气化炉，其中固定床气化炉由于生产过程中会产生大量酚水，焦油含量高，次生污染较严重，单炉产气量小，产出的可燃气热值低，已被限制使用；常压流化床气化炉的炉内温度波动范围大，生产工艺控制困难，运行可靠性差，热损耗大，排渣含炭量高，制取的可燃气体中含氮气量多，热值低，燃气含尘浓度高净化困难等不足，因此至今未能得到广泛使用。并且，由于生物的木质素中含有焦油，生物质燃烧后生成的可燃气体中焦油的含量也较高，导致生成的可燃气体有异味，使用时污染环境，也不利于输送和储存。生物质热解气化技术的落后，阻碍了我国生物质能源的清洁高效利用。
发明内容
本发明设计开发了一种可减低可燃气体中焦油含量的生物质气化炉。
本发明提供的技术方案为：
一种生物质气化炉，包括：
竖直设置的炉体，其包括气化室、燃烧室和集气室，所述燃烧室设置在所述气化室的下方，与所述气化室相通，所述集气室设置在所述气化室的上方，与所述气化室相通；
二次裂解管，其呈沿竖直方向延伸的螺旋状，所述二次裂解管包括外层套管和内层芯管，所述外层套管套设于所述内层芯管的外部，从而在所述外层套管与所述内层芯管之间形成一容纳腔，所述容纳腔内填充有焦油裂解催化剂；
高温空气供给设备，其连接至所述内层芯管，以向所述内层芯管的内部供入高温空气；
其中，所述二次裂解管设置于所述炉体内，从所述气化室一直延伸至所述燃烧室的底部，所述外层套管的上端连接至所述集气室，以使所述容纳腔与所述集气室连通，从而使从气化室排出的含焦油可燃气体进入至所述容纳腔内，所述外层套管的下端部连接于所述炉体的侧壁上，形成一个可燃气体出口。
优选的是，所述的生物质气化炉中，所述焦油裂解催化剂为石灰石和碳酸镁。
优选的是，所述的生物质气化炉中，所述内层芯管的下端由所述炉体的侧壁伸出，并连接至所述高温空气供给设备的进气侧，所述内层芯管的上端由所述炉体的侧壁伸出，连接至所述高温空气供给设备的出气口。
优选的是，所述的生物质气化炉中，所述炉体的内部设置有一隔板，所述隔板将所述炉体的顶部空间分隔成为一个集气室，所述隔板上开设有进气孔。
优选的是，所述的生物质气化炉中，所述内层芯管的管壁上开设有多个喷气孔，所述喷气孔的孔径为0.5～1mm。
优选的是，所述的生物质气化炉中，所述内层芯管上沿竖直方向每间隔2cm规划一个圆周，在每个圆周上均匀开设有3个喷气孔。
本发明所述的生物质气化炉在炉体内设置一螺旋状的二次裂解管，该二次裂解管包括外层套管和内层芯管，高温空气供给设备向内层芯管供入高温空气，经气化形成的含焦油可燃气体进入至二次裂解管，在向下流动过程中，在气化室以及燃烧室的高温以及内层芯管内的高温空气的双重作用下，发生二次裂解。本发明降低了可燃气体的焦油含量，提高了可燃气体的质量。
附图说明
图1为本发明所述的生物质气化炉的结构示意图。
图2为本发明所述的二次裂解管的内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1和图2所示，本发明提供一种生物质气化炉，包括：竖直设置的炉体1，其包括气化室3、燃烧室7和集气室2，所述燃烧室设置在所述气化室的下方，与所述气化室相通，所述集气室设置在所述气化室的上方，与所述气化室相通；二次裂解管6，其呈沿竖直方向延伸的螺旋状，所述二次裂解管包括外层套管9和内层芯管8，所述外层套管套设于所述内层芯管的外部，从而在所述外层套管与所述内层芯管之间形成一容纳腔10，所述容纳腔内填充有焦油裂解催化剂；高温空气供给设备12，其连接至所述内层芯管，以向所述内层芯管的内部供入高温空气；其中，所述二次裂解管6设置于所述炉体内，从所述气化室3一直延伸至所述燃烧室7的底部，所述外层套管的上端连接至所述集气室，以使所述容纳腔10与所述集气室连通，从而使从气化室排出的含焦油可燃气体进入至所述容纳腔内，所述外层套管的下端部连接于所述炉体的侧壁上，形成一个可燃气体出口。
本发明中，含焦油可燃气体进入集气室，并进入二次裂解管的容纳腔内。二次裂解管从气化室一直向下延伸至燃烧室的底部。含焦油可燃气体在向下流动的过程中，受到外层套管外部的热量作用，同时还受到内层芯管中高温气体的加热，在焦油裂解催化剂的催化作用下，发生成分的裂解。
由于在气化过程中，气化室和燃烧室内的温度非常高，本发明充分利用了已有的热源，这样就降低了对外部的高温空气供给设备的要求，高温空气供给设备所提供的高温空气的温度可以相对较低，即能够满足本发明对焦油裂解的需要。
并且由于二次裂解管从气化室一直向下延伸至燃烧室的底部，二次裂解管又是呈螺旋状延伸的，含焦油可燃气体的流动路径相对较长，焦油的裂解效果会更好。
优选的是，所述的生物质气化炉中，所述焦油裂解催化剂为石灰石和碳酸镁。在该实施例中，燃烧室内温度可以选择800～1000℃，高温空气供给设备所提供的高温空气的温度只需要在400～500℃即可以满足要求，并且高温空气的供给量不需要很大。
优选的是，所述的生物质气化炉中，所述内层芯管的下端由所述炉体的侧壁伸出，并连接至所述高温空气供给设备的进气侧，所述内层芯管的上端由所述炉体的侧壁伸出，连接至所述高温空气供给设备的出气口。即高温空气供给设备所提供的高温空气是从内层芯管的上端部供入，再从内层芯管的下端部流出的。由于燃烧室内的温度要比气化室内的温度高一些，因此，高温空气先从内层芯管的上端部进入，即先与刚进入气化室内的含焦油可燃气体换热，有助于提高含焦油可燃气体的温度，促使催化的发生，并且还有助于提高对高温气体的利用效率。
优选的是，所述的生物质气化炉中，所述炉体的内部设置有一隔板4，所述隔板4将所述炉体1的顶部空间分隔成为一个集气室2，所述隔板上开设有进气孔5。
优选的是，所述的生物质气化炉中，所述内层芯管的管壁上开设有多个喷气孔11，所述喷气孔的孔径为0.5～1mm。高温空气可以从喷气孔中喷出，射入到焦油裂解催化剂之间，从而使焦油裂解催化剂颗粒之间的间隙增加，有助于增大含焦油可燃气体与焦油裂解催化剂颗粒之间的接触面积，促进焦油的裂解反应；另外，高温空气直接与含焦油可燃气体接触，可以与含焦油可燃气体进行更充分地换热。为了避免最终生成的可燃气体中空气含量过高，喷出适量的高温气体，喷气孔的孔径仅设计为0.5～1mm。而且该设计可以进一步减少高温空气的用量和温度，高温空气的流量为0.1～0.2m3/h。
优选的是，所述的生物质气化炉中，所述内层芯管上沿竖直方向每间隔2cm规划一个圆周，在每个圆周上均匀开设有3个喷气孔11。经过研究，基于上述设计的喷气孔的分布方式和个数，可以进一步促进裂解反应，充分换热，并控制最终生产的可燃气体中高温空气的含量。
本发明含焦油可燃气体的焦油脱除率可以达到99.8％至99.9％。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种生物质气化炉，包括：竖直设置的炉体，其包括气化室、燃烧室和集气室，所述集气室设置在所述气化室的上方，与所述气化室相通；其特征在于，
包括：
所述燃烧室设置在所述气化室的下方，与所述气化室相通；
二次裂解管，其呈沿竖直方向延伸的螺旋状，所述二次裂解管包括外层套管和内层芯管，所述外层套管套设于所述内层芯管的外部，从而在所述外层套管与所述内层芯管之间形成一容纳腔，所述容纳腔内填充有焦油裂解催化剂；
高温空气供给设备，其连接至所述内层芯管，以向所述内层芯管的内部供入高温空气；
其中，所述二次裂解管设置于所述炉体内，从所述气化室一直延伸至所述燃烧室的底部，所述外层套管的上端连接至所述集气室，以使所述容纳腔与所述集气室连通，从而使从气化室排出的含焦油可燃气体进入至所述容纳腔内，所述外层套管的下端部连接于所述炉体的侧壁上，形成一个可燃气体出口。
2.如权利要求1所述的生物质气化炉，其特征在于，所述焦油裂解催化剂为石灰石和碳酸镁。
3.如权利要求1所述的生物质气化炉，其特征在于，所述内层芯管的下端由所述炉体的侧壁伸出，并连接至所述高温空气供给设备的进气侧，所述内层芯管的上端由所述炉体的侧壁伸出，连接至所述高温空气供给设备的出气口。
4.如权利要求1所述的生物质气化炉，其特征在于，所述炉体的内部设置有一隔板，所述隔板将所述炉体的顶部空间分隔成为一个集气室，所述隔板上开设有进气孔。
5.如权利要求1所述的生物质气化炉，其特征在于，所述内层芯管的管壁上开设有多个喷气孔，所述喷气孔的孔径为0.5~1mm。
6.如权利要求1所述的生物质气化炉，其特征在于，所述内层芯管上沿竖直方向每间隔2cm规划一个圆周，在每个圆周上均匀开设有3个喷气孔。
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