CN105838446A - 一种户用型生物质燃气发生系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及由固态含碳物料通过包含氧气或蒸汽的部分氧化工艺生产含有一氧化碳和氢气的气体，具体涉及一种户用型生物质燃气发生系统，该系统为户用型上吸式固定床生物质燃气发生系统，其特征在于气化炉炉体的顶部设有油水分离室，该油水分离室为冷却盘与集液环之间炉壁内的空间，其中，冷却盘为通入冷却水的夹层结构，其下表面为由中心倾斜向下并与所述气化炉的内壁连成一体的锥面，一出气管由炉体的顶面经该锥面的顶点与油水分离室连通；集液环为喇叭口向下的喇叭状且位于冷却盘的下方，其下部的边缘与炉壁连成一体，形成一环形的集水槽，该集水槽的底部设有一穿越炉壁的排污管。该气化炉产出的可燃气的具有焦油和水蒸气及固体尘粒含量低的优点。

Description

一种户用型生物质燃气发生系统

技术领域

本发明涉及由固态含碳物料通过包含氧气或蒸汽的部分氧化工艺生产含有一氧化碳和氢气的气体，具体涉及固定床气化设备。

背景技术

随着人们生活水平的提高，社会对能源的需求日益增加，能源供应越来越紧张，原本弃之不用的农作物秸秆和木屑等生物能源越来越受到人们的重视。为利用生物质燃料，人们开发出各种生物质气化炉。生物质气化按照使用的气化炉的类型不同分为固定床气化和流化床气化两类，其中，流化床气化炉结构比较复杂,设备投资大,多为大型气化站所采用，而户用型气化炉通常采用固定床气化炉。

按燃气在炉内流动方向，可将固定床气化炉分为下吸式、上吸式、横吸式和开心式四种类型。户用型气化炉多选择上吸式固定床气化炉，这种形式的气化炉在正压下运行,对密封要求高,产出的燃气中焦油含量高。

但是，目前市售的户用型生物质气化炉受限于低成本的要求，无法应用结构复杂、造价高的燃气净化装置，这些气化炉普遍存在输出燃气中的焦油含量高，经常堵塞输送管道和灶具，使用时不能充分燃烧，既不环保又不方便使用的不足。

上述不足已经严重制约了户用型生物质气化炉的推广应用。因此，开发出一种结构简单，输出的燃气的油、水及固体尘粒含量低的户用型生物质气化炉，既可以满足人们的迫切需要，也可以获得很高的社会效益和经济效益。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的技术问题是提供一种户用型生物质燃气发生系统，该系统产出的可燃气的具有焦油和水蒸气含量低的优点。

本发明解决上述技术问题的方案是：

一种户用型生物质燃气发生系统，该系统包括上吸式固定床生物质气化炉，其特征在于，

所述的上吸式固定床生物质气化炉的炉体的顶部设有油水分离室，该油水分离室为冷却盘与集液环之间炉壁内的空间，其中，所述的冷却盘为通入冷却水的夹层结构，其下表面为由中心倾斜向下并与所述气化炉的内壁连成一体的锥面，一出气管由所述上吸式固定床生物质气化炉的炉体的顶面经所述锥面的顶点与所述的油水分离室连通；所述的集液环为喇叭口向下的喇叭状且位于冷却盘的下方，所述喇叭状的集液环下部的边缘与炉壁连成一体，形成一环形的集水槽，该集水槽的底部设有一穿越炉壁的排污管。

为了进一步降低所产生的可燃气中的颗粒物、焦油和水蒸气含量，本发明所述的户用型生物质燃气发生系统还包括与所述上吸式固定床生物质气化炉串联的燃气净化装置，该装置由依次连接的沉降分离器和组合分离器组成，其中，

所述的沉降分离器为一竖直的两头封闭的圆柱管，其上头为与所述生物质气化炉的出气管相连接的进口，下头为排污口，中部为出口，该出口将所述的圆柱管分成上下两段，其中上段为分离段、下段为集液段；所述的进口和出口的直径相等且小于所述圆柱管的直径；

所述的组合分离器由旋风分离器和将该旋风分离器包裹在其内部的水夹套组成，其中，所述的水夹套为圆柱形，其进水管设在所述水夹套的下部并与冷却水源连接，出水口设在所述水夹套的上部；所述旋风分离器的排气管由金属水管紧密螺旋绕制而成，所述的金属水管一头与冷却水源连接，另一头与所述的水夹套连通；所述旋风分离器的进气口与沉降分离器的出口经进气管相连接，排气管经过渡管与输气管道连接；所述的旋风分离器的底部设有排放管，该排放管穿过水夹套的底部。

本发明所述的户用型生物质燃气发生系统，其中，所述喇叭状的集液环与炉壁交线所在的平面与水平面的夹角α为2～10°，所述的排污管由所述集水槽底部的最低位置穿越炉壁。

本发明所述的户用型生物质燃气发生系统，其中，所述的炉体的底部设有进风管，该进风管上设有进气开关；所述进气开关与炉体之间的进风管上设有旁通的风量调节阀门，该风量调节阀门的进口与大气连通；在气化炉封火、进气开关关闭时，可以根据需要打开并调节风量调节阀门，以使气化炉获得少量空气维持燃烧而不至于熄火。

与大气相通的引风管，该引风管上设有风量调节阀门；在气化炉封火、风机停止运转时，可以根据需要打开并调节引风管上的阀门，以使气化炉获得少量空气维持燃烧而不至于熄火。

本发明所述的户用型生物质燃气发生系统，其中，所述的炉体的侧面设有加料口，该加料口位于所述油水分离室的下方，且其进口的端部套设有由耐高温的玻璃制成的密封盖；通过该密封盖可以方便观察炉内剩余燃料的多少及其燃烧状况。

本发明所公开的户用型生物质燃气发生系统相较于现有技术，具有如下所述的有益效果：

1、由于所述气化炉的顶部设置油水分离室，因此生物质气化产生的燃气上升至冷却盘后，其中的焦油和水蒸气则冷凝成液态，液态的焦油和冷凝水夹带部分固体尘粒流至集水槽而排出炉外，显著提高了输出的燃气的质量，既可改善燃烧的稳定性，又干净环保，不堵塞输送管道和灶具。

2、结构简单紧凑，制造、使用成本低。

附图说明

图1为本发明实施例1所公开的户用型生物质燃气发生系统的上吸式固定床生物质气化炉的结构示意图。

图2～图3为本发明实施例2所公开的户用型生物质燃气发生系统的结构示意图，其中图2为主视图，图3为图2的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1

参见图1，本发明所公开的户用型生物质燃气发生系统的上吸式固定床生物质气化炉的炉体1的底面上方设有带出渣孔的挡板9，在挡板9的上方由下至上形成燃烧室、气化室、燃料干燥室和油水分离室；其中，炉体1在燃烧室、气化室和燃料干燥室部位的外壁上包覆有保温层12；在燃烧室、气化室部位的内壁设有耐火材料制成的内衬11，该内衬11使燃烧室和气化室呈上大下小的倒锥形。

在挡板9与炉体1的底面之间形成灰渣室，在灰渣室的侧边炉体1上设有带盖的出渣口10，以方便除渣并可以保证密封。

位于炉体1的顶部的油水分离室为冷却盘2与集液环3之间炉壁内的空间，其中，冷却盘2为通入冷却水的夹层结构，其下表面为由中心倾斜向下并与气化炉的内壁连成一体的锥面；在该夹层结构的上方、即炉体1的顶盖上安装有冷却水的进水管15，夹层结构的侧壁上安装有冷却水循环管16和冷却水放空管17；气化炉的出气管18由炉体1的顶面经所述锥面的顶点与该油水分离室连通；所述的集液环3为喇叭口向下的喇叭状且位于冷却盘2的下方，该集液环3下部的边缘与炉体1的内壁通过焊接连成一体，形成一环形的集水槽；该集液环3与炉壁交线所在的平面与水平面的夹角α为3°；该集水槽底部的最低位置设有一穿越炉壁的排污管13，该排污管13的出口插入盛有水的污物桶14中。

在出气管18上还安装有排烟管19、安全阀20和气压表21。在刚加入燃料或潮湿燃料燃烧导致烟气大时，可以打开排烟管19上的阀门排出烟气。其中，排烟管19和安全阀20的出口可连接管道，将其排出的烟、气引至室外。

在位于内衬11上方的燃料室的炉体1侧面上，设有加料口4，该加料口4的口部设有密封盖23，该密封盖23由耐高温的玻璃制成，以方便观察炉膛内剩余的燃料多少及其燃烧情况。

在炉体1的底部设有进风管22，该进风管22从挡板9的上方接入燃烧室，其位于炉体1外侧的一头安装有进气开关7并与鼓风机6连接，图中所示进气开关7为一阀门；进风管22位于炉膛内的一头向上设有形似花洒、出口在下方的出风口8，该出风口8的结构既可以均匀输出空气又可以方便排除灰渣。

在进气开关7与炉体1之间的进风管22上设有旁通的风量调节阀门24，该风量调节阀门24的进口与大气连通；在气化炉关闭进气开关7封火时，可以根据需要打开并调节风量调节阀门24，以使气化炉获得少量空气维持燃烧而不至于熄火，使气化炉的封火时间在18小时以上，可以避免每次使用时都需要点火。

炉体1在进风管22的上方设有带盖的点火孔5，以供在需要点火时使用。

本实施例所公开的户用型生物质燃气发生系统的上吸式固定床生物质气化炉产生的燃气向上通过喇叭状的集液环3到达油水分离室内，经底面呈锥面的冷却盘2冷却，其中的焦油和水蒸气冷凝成液态，并夹带固体尘粒落入集水槽中，由安装在集水槽底部的排污管13排出炉外，可使输出燃气的焦油显著降低，后续使用时不堵塞管道和灶具，燃烧稳定，既卫生又环保。

本发明还具有燃料适应性广，保温性、密闭性好，气化温度高，焦油生成少，热效率、燃气热值高；设置了排除烟气的排烟管、可以泄压的安全阀，使用方便舒适、安全可靠；结构简单紧凑，制造、使用成本低的优点。

实施例2

参见图2和图3，本实施例与实施例1的不同之处在于：

所述的户用型生物质燃气发生系统还包括与所述上吸式固定床生物质气化炉串联的燃气净化装置，该装置由依次连接的沉降分离器和组合分离器组成，其中，

沉降分离器为一竖直的两头封闭的圆柱管，其上头为与所述气化炉的出气管18相连接的进口，中部为出口，该出口将所述的圆柱管分成上下两段，其中上段为分离段25、下段为装有阀门的集液段26；其中，所述的进口和出口的直径相等，是所述圆柱管直径的1/2；

组合分离器由旋风分离器29和将该旋风分离器29包裹在其内部的水夹套28组成，其中，水夹套28为圆柱形，其进水管30设在水夹套28的下部侧壁上并与冷却水源连接，出水口设在水夹套28的上部侧壁上，该出水口上安装有出水管32，在水夹套28的底部设有排空管31；旋风分离器29的排气管34由金属水管紧密螺旋绕制而成，该金属水管进水的一头穿过旋风分离器29、水夹套28的侧壁与进水管30相连接，其排水的另一头穿过旋风分离器29的侧壁与水夹套28连通；旋风分离器29的排气管34经过渡管33与输气管道36连接；在旋风分离器29的底部出口安装有排放管35，该排放管35穿过水夹套28的底部并装有控制阀门。

为了保证所述由金属水管紧密螺旋绕制而成的排气管34的密封性，防止漏气，可以在相邻两层金属水管的间隙涂布如环氧树脂类粘接剂。

参见图3，沉降分离器的出口安装的进气管27穿过水夹套28以切线方向进入并固定在旋风分离器29的进气口上，使沉降分离器和旋风分离器29相连通。

本实施例所公开的户用型生物质燃气发生系统，其上吸式固定床生物质气化炉产生的高温燃气经过其顶部设置的油水分离室冷凝分离出焦油、水蒸气和固体尘粒后，输出的燃气依次再经过沉降分离器和组合分离器的两次净化，可以获得较纯净的生物质燃气。

本实施例所公开的燃气净化装置，其中，沉降分离器使气化炉输出的较高温度的燃气经过减速、空气冷却，首先分离出其中残留的较难处理的易凝固的焦油和部分水蒸气及固体尘粒；燃气再进入组合分离器，经水夹套28和排气管34内的冷却水的冷却，燃气温度进一步降低，提高了旋风分离器29的分离效果，输出的燃气得到了进一步的净化。特别是，所述的组合分离器通过采用将旋风分离器29包裹在水夹套28内、同时采用将构成旋风分离器29的排气管34的金属水管内接通冷却水源的措施，使旋风分离器29同时取得了旋风分离和冷凝分离的效果，可以同时分离燃气中液态的焦油、水蒸气和固态的尘粒，具有结构简单紧凑、分离效果好和造价低的优点。

Claims (5)

1.一种户用型生物质燃气发生系统，该系统包括上吸式固定床生物质气化炉，其特征在于，

所述的上吸式固定床生物质气化炉的炉体(1)的顶部设有油水分离室，该油水分离室为冷却盘(2)与集液环(3)之间炉壁内的空间，其中，所述的冷却盘(2)为通入冷却水的夹层结构，其下表面为由中心倾斜向下并与所述气化炉的内壁连成一体的锥面，一出气管(18)由所述上吸式固定床生物质气化炉的炉体(1)的顶面经所述锥面的顶点与所述的油水分离室连通；所述的集液环(3)为喇叭口向下的喇叭状且位于冷却盘(2)的下方，所述喇叭状的集液环(3)下部的边缘与炉壁连成一体，形成一环形的集水槽，该集水槽的底部设有一穿越炉壁的排污管(13)。

2.根据权利要求1所述的户用型生物质燃气发生系统，其特征在于，所述的户用型生物质燃气发生系统还包括与所述上吸式固定床生物质气化炉串联的燃气净化装置，该装置由依次连接的沉降分离器和组合分离器组成，其中，

所述的沉降分离器为一竖直的两头封闭的圆柱管，其上头为与所述生物质气化炉的出气管(18)相连接的进口，下头为排污口，中部为出口，该出口将所述的圆柱管分成上下两段，其中上段为分离段(25)、下段为集液段(26)；所述的进口和出口的直径相等且小于所述圆柱管的直径；

所述的组合分离器由旋风分离器(29)和将该旋风分离器(29)包裹在其内部的水夹套(28)组成，其中，所述的水夹套(28)为圆柱形，其进水管(30)设在所述水夹套(28)的下部并与冷却水源连接，出水口设在所述水夹套(28)的上部；所述旋风分离器(29)的排气管(34)由金属水管紧密螺旋绕制而成，所述的金属水管一头与冷却水源连接，另一头与所述的水夹套(28)连通；所述旋风分离器(29)的进气口与沉降分离器的出口经进气管(27)相连接，排气管(34)经过渡管(33)与输气管道(36)连接；所述的旋风分离器(29)的底部设有排放管(35)，该排放管(35)穿过水夹套(28)的底部。

3.根据权利要求1或2所述的户用型生物质燃气发生系统，其特征在于，所述喇叭状的集液环(3)与炉壁交线所在的平面与水平面的夹角α为2～10°，所述的排污管(13)由所述集水槽底部的最低位置穿越炉壁。

4.根据权利要求3所述的户用型生物质燃气发生系统，其特征在于，所述的炉体(1)的底部设有进风管(22)，该进风管(22)上设有进气开关(7)；所述进气开关(7)与炉体(1)之间的进风管(22)上设有旁通的风量调节阀门(24)，该风量调节阀门(24)的进口与大气连通。

5.根据权利要求4所述的户用型生物质燃气发生系统，其特征在于，所述的炉体(1)的侧面设有加料口(4)，该加料口(4)位于所述油水分离室的下方，且其进口的端部套设有由耐高温的玻璃制成的密封盖(23)。