CN107043639A - 轴向逆流式秸秆铡料耦合净化富氢气化炉灶 - Google Patents

Abstract

轴向逆流式秸秆铡料耦合净化富氢气化炉灶，它包括炉架(2)、炉体(3)、风机(4)、催化重整反应器、催化剂投料装置、冷水炉排、一组气化剂左旋喷嘴(14)、倒圆台形空气夹套(15)、圆台形气化剂夹套(18)、透气孔板(20)、电子脉冲点火器(21)和水封箱(25)，本发明优点是：将生物质的热解、高温贫氧裂解、预热预混气流引射、高温水蒸气重整催化富氢以及以轴向逆流式旋分离器中内外旋风气流场五个子系统有机的耦合，兼容于一炉，扩大生物质气化气富氢化的使用范围，大幅度降低生物质气化设备的造价、占地面积和运行管理成本。

Description

轴向逆流式秸秆铡料耦合净化富氢气化炉灶

技术领域

本发明涉及生物质再利用技术领域，具体涉及轴向逆流式秸秆铡料耦合净化富氢气化炉灶。

背景技术

目前，中国林业科学院、林业化学工业研究所李安娜在2009年«林业化学与工业»杂志上刊登的“生物质热化学法制备富氢燃气的研究进展”中指出“生物质挥发值高、灰尘少、硫氮含量低，有绿色煤碳之称”，同时它自身还是氢的载体，其中氢元素的质量分数为6%，占生物质总量的40%以上（氢气热值高143Mj/kg，是汽油的三倍），以生物质为原料制氢具有清洁、节能和不消耗矿物质源，突出优点在反应过程中生成Co2等生物质生长过程中吸收的Co2在总量上实现平衡，不会造成温室效应，可以达到真正意义的零排放。世界各国都倾入巨资研发，也有报道和发表了很多论文等发明专利以及成功案例，如丹麦技术大学（DTU）的二步法气化发电系统，可燃气低位燃值5.6Mj/㎥，山东科学院能源所的二步法气化发电系统，可燃气低位热值值5.0Mj/㎥。但是各个步骤都是独立反应，在不同的反应器中完成，占地面积大，热能消耗多，转化率低。

发明内容

本发明的目的就是针对上诉现有方法中各个步骤都是独立反应，在不同的反应器中完成，占地面积大，热能消耗多，转化率低之不足，而提供轴向逆流式秸秆铡料耦合净化富氢气化炉灶。

本发明包括包括炉架、炉体、风机、催化重整反应器、催化剂投料装置、冷水炉排、一组气化剂左旋喷嘴、倒圆台形空气夹套、圆台形气化剂夹套、透气孔板、电子脉冲点火器和水封箱，炉体的炉壁上开有进水口、出水口和一对进气口，炉体安装在炉架上，催化重整反应器包括催化筒和旋风分离混流筒，催化筒和旋风分离混流筒上下两端分别为敞口，催化筒内设有圆柱形蜂窝陶瓷蓄热体，旋风分离混流筒上开有一组降噪孔，旋风分离混流筒安装在催化筒底部，且旋风分离混流筒顶部敞口与催化筒底部敞口相通，催化筒顶部一端通过支撑架安装在炉体内；催化剂投料装置包括双翻板阀和集气罩，集气罩底部为敞口，集气罩上分别开有下料口和出气口，集气罩底部敞口与催化筒顶部敞口相通，双翻板阀的出料口和集气罩下料口相通；所述集气罩上设有空气夹套，空气夹套上分别开有进气口和一对出气口，风机安装在空气夹套上，且风机的出气口和空气夹套的进气口相通，空气夹套的一对出气口分别通过管道与炉体的一对进气口相通；冷水炉排包括导流叶片、一组水管和环形管道，导流叶片上开有一组孔，一组水管上分别开有蒸汽出口，且在蒸汽出口上设有蒸汽喷嘴，一组水管分别安装在导流叶片相对应叶片的一侧，环形管道上分别开有一组水流通过孔，一组水管的一端分别与环形管道的一组水流通过孔相通，所述催化筒上设有与环形管道配合使用的裙座，催化筒另一端通过裙座放置在环形管道上，所述一组水管的其中两根水管两端均为敞口，其余水管一端开口，另一端封闭，其中两端均为敞口的两根水管分别与炉体的进水口和出水口相通；所述炉体和倒圆台形空气夹套上下两端分别为敞口，倒圆台形空气夹套顶部敞口和炉体底部敞口相通，水封箱上开有进水口、出水口和蒸汽排放口，水封箱安装在倒圆台形空气夹套底部，且水封箱的蒸汽排放口与倒圆台形空气夹套底部敞口相通；所述倒圆台形空气夹套上分别开有进气口、一组出气口、进水口和点火器安装孔，圆台形气化剂夹套上下两端分别为敞口，圆台形气化剂夹套上分别开有一组进气口和一组出气口，圆台形气化剂夹套的一组进气口分别通过管道与倒圆台形空气夹套的一组出气口相通，一组气化剂左旋喷嘴由低到高呈螺旋形排列，且一组气化剂左旋喷嘴的进气口分别与圆台形气化剂夹套的一组出气口相通，一组气化剂左旋喷嘴其中一根的出气口位于旋风分离混流筒内，倒圆台形空气夹套的进气口通过管道与集气罩空气夹套的出气口相通，所述倒圆台形空气夹套的进气口上设有风量调节阀；透气孔板通过支架安装在倒圆台形空气夹套内，并位于圆台形气化剂夹套下方，电子脉冲点火器安装在倒圆台形空气夹套的安装孔上，炉体的出水口分别通过管道与倒圆台形空气夹套和水封箱的进水口相通。

它还有过滤装置，过滤装置包括一组陶瓷过滤片和一组过滤管，一组过滤管的进气口分别通过管道与集气罩的出气口相通，一组陶瓷过滤片分别安装在一组过滤管内，过滤管上设有一对阀门，且一对阀门分别位于陶瓷过滤片两端，所述集气罩上设有负压表。

它还有燃烧装置，燃烧装置包括灶具、一组平衡火孔内芯和排烟管道，灶具上分别开有富氢气体进气口、一组空气进气口、一组辅助进气口和排烟孔，一组平衡火孔内芯分别位于灶具内，且一组平衡火孔内芯的进气口分别与灶具的一组辅助进气口相通，灶具的富氢气体进气口和集气罩的出气口相通，排烟管道的进气口和灶具的排烟孔相通。

它还有一对蜗壳形导气管，所述蜗壳形导气管和炉体上分别开有一组搅流孔，且蜗壳形导气管的搅流孔和炉体的搅流孔相通，所述集气罩上空气夹套的一对出气口分别通过蜗壳形导气管与炉体的一对进气口相通。

所述一组气化剂左旋喷嘴由低到高以26°左上螺旋角依次排列，所述导流叶片的叶片分别以水管为轴向下旋转26°。

它还有防爆窗和观察窗，所述倒圆台形空气夹套上分别开有防爆窗和观察窗安装孔，防爆窗和观察窗分别安装在对应的孔上；所述水封箱内底部设有冲洗管道，所述水封箱上设有液位计；所述倒圆台形空气夹套的进水口和水封箱的进水口上分别设有滴水阀和流量阀；所述炉体的出水口处设有限流板。

所述炉体上设有石棉保温层。

所述催化筒与环形管道之间设有间隙，间隙为1-2MM。

本发明优点是：将生物质的热解、高温贫氧裂解、预热预混气流引射、高温水蒸气重整催化富氢以及以轴向逆流式旋分离器中内外旋风气流场五个子系统中复杂而有序的化学反应、物理变化的有形载体与移动输送工具有机的耦合，兼容于一炉，顺利、安全、平稳、长周期的完成秸秆铡料富氢气化全过程，扩大生物质气化气富氢化的使用范围，大幅度降低生物质气化设备的造价、占地面积和运行管理成本，极具商业投资开发价值。

附 图 说 明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明另一实施方案结构示意图。

图3是图1的A-A截面示意图。

图4是本发明冷水炉排立体结构示意图。

具体实施方式

如图1、2、3、4所示，本发明包括包括炉架2、炉体3、风机4、催化重整反应器、催化剂投料装置、冷水炉排、一组气化剂左旋喷嘴14、倒圆台形空气夹套15、圆台形气化剂夹套18、透气孔板20、电子脉冲点火器21和水封箱25，炉体3的炉壁上开有进水口、出水口和一对进气口，炉体3安装在炉架2上，催化重整反应器包括催化筒5和旋风分离混流筒12，催化筒5和旋风分离混流筒12上下两端分别为敞口，催化筒5内设有圆柱形蜂窝陶瓷蓄热体11，旋风分离混流筒12上开有一组降噪孔，旋风分离混流筒12安装在催化筒5底部，且旋风分离混流筒12顶部敞口与催化筒5底部敞口相通，催化筒5顶部一端通过支撑架安装在炉体3内；催化剂投料装置包括双翻板阀36和集气罩37，集气罩37底部为敞口，集气罩37上分别开有下料口和出气口，集气罩37底部敞口与催化筒5顶部敞口相通，双翻板阀36的出料口和集气罩37下料口相通；所述集气罩37上设有空气夹套，空气夹套上分别开有进气口和一对出气口，风机4安装在空气夹套上，且风机4的出气口和空气夹套的进气口相通，空气夹套的一对出气口分别通过管道与炉体3的一对进气口相通；冷水炉排包括导流叶片9、一组水管10和环形管道13，导流叶片9上开有一组孔，一组水管10上分别开有蒸汽出口，且在蒸汽出口上设有蒸汽喷嘴10-1，一组水管10分别安装在导流叶片9相对应叶片的一侧，环形管道13上分别开有一组水流通过孔，一组水管10的一端分别与环形管道13的一组水流通过孔相通，所述催化筒5上设有与环形管道13配合使用的裙座，催化筒5另一端通过裙座放置在环形管道13上，所述一组水管10的其中两根水管两端均为敞口，其余水管一端开口，另一端封闭，其中两端均为敞口的两根水管分别与炉体3的进水口和出水口相通；所述炉体3和倒圆台形空气夹套15上下两端分别为敞口，倒圆台形空气夹套15顶部敞口和炉体3底部敞口相通，水封箱25上开有进水口、出水口和蒸汽排放口，水封箱25安装在倒圆台形空气夹套15底部，且水封箱25的蒸汽排放口与倒圆台形空气夹套15底部敞口相通；所述倒圆台形空气夹套15上分别开有进气口、一组出气口、进水口和点火器安装孔，圆台形气化剂夹套18上下两端分别为敞口，圆台形气化剂夹套18上分别开有一组进气口和一组出气口，圆台形气化剂夹套18的一组进气口分别通过管道与倒圆台形空气夹套15的一组出气口相通，一组气化剂左旋喷嘴14由低到高呈螺旋形排列，且一组气化剂左旋喷嘴14的进气口分别与圆台形气化剂夹套18的一组出气口相通，一组气化剂左旋喷嘴14其中一根的出气口位于旋风分离混流筒12内，倒圆台形空气夹套15的进气口通过管道与集气罩37空气夹套的出气口相通，所述倒圆台形空气夹套15的进气口上设有风量调节阀；透气孔板20通过支架安装在倒圆台形空气夹套15内，并位于圆台形气化剂夹套18下方，电子脉冲点火器21安装在倒圆台形空气夹套15的安装孔上，炉体3的出水口分别通过管道与倒圆台形空气夹套15和水封箱25的进水口相通。

它还有过滤装置，过滤装置包括一组陶瓷过滤片35和一组过滤管38，一组过滤管38的进气口分别通过管道与集气罩37的出气口相通，一组陶瓷过滤片35分别安装在一组过滤管38内，过滤管38上设有一对阀门，且一对阀门分别位于陶瓷过滤片35两端，所述集气罩37上设有负压表44。

它还有燃烧装置，燃烧装置包括灶具40、一组平衡火孔内芯42和排烟管道41，灶具40上分别开有富氢气体进气口、一组空气进气口、一组辅助进气口和排烟孔，一组平衡火孔内芯42分别位于灶具40内，且一组平衡火孔内芯42的进气口分别与灶具40的一组辅助进气口相通，灶具40的富氢气体进气口和集气罩37的出气口相通，排烟管道41的进气口和灶具40的排烟孔相通。

它还有一对蜗壳形导气管4-1，所述蜗壳形导气管4-1和炉体3上分别开有一组搅流孔，且蜗壳形导气管4-1的搅流孔和炉体3的搅流孔相通，所述集气罩37上空气夹套的一对出气口分别通过蜗壳形导气管4-1与炉体3的一对进气口相通。

所述一组气化剂左旋喷嘴14由低到高以26°左上螺旋角依次排列，所述导流叶片9的叶片分别以水管10为轴向下旋转26°。

它还有防爆窗16和观察窗17，所述倒圆台形空气夹套15上分别开有防爆窗和观察窗安装孔，防爆窗16和观察窗17分别安装在对应的孔上；所述水封箱25内底部设有冲洗管道27，所述水封箱25上设有液位计28；所述倒圆台形空气夹套15的进水口和水封箱25的进水口上分别设有滴水阀31和流量阀29；所述炉体3的出水口处设有限流板。

所述炉体3上设有石棉保温层3-2。

所述催化筒5与环形管道13之间设有间隙，间隙为1-2MM。

工作方式和原理：将秸秆从炉体3顶部的敞口投入到炉体3内，同时风机4把空气吹入到集气罩37的空气夹套内，风机4用变频风机最佳；空气在集气罩37的空气夹套内加热后一部分通过蜗壳形导气管4-1进入到炉体3内，另一部分通过管道进入到倒圆台形空气夹套15的夹层内；蜗壳形导气管4-1和炉体3上分别开有一组搅流孔，部分空气从一组搅流孔进入到炉体3内，增加空气在炉体3内的均匀性。在第一次使用的时候，先把秸秆铡料从炉体3顶部的敞口投入到炉体3内，通过明火点燃，使炉体3内温度升高，作为后序所有物理化学反应的热能基础；然后不断向炉体3内投放秸秆铡料，进行连续反应。

水进入到冷水炉排内，并在冷水炉排的水管10内加热产生蒸汽，蒸汽从蒸汽喷嘴10-1排放到炉体3内，蒸汽喷嘴10-1最佳的排列方式为，蒸汽喷嘴10-1在一组水管(10)上平面呈螺纹形排列，形成螺旋气流对导流叶片9进行冲刷，以及熔渣残炭崩解；热空气、秸秆和蒸汽一起在冷水炉排上方的炉体3内由上至下依次进行干燥、热解、氧化和还原反应进行初级焦油热裂解，产生粗燃气、焦油、残炭和灰分（此时还原反应的温度在700-750℃），粗燃气、焦油、残炭和灰分经过非对称冷水炉排的导流叶片9后，因导流叶片9的每个叶片分别以水管10为轴向下旋转26°，形成一个风扇叶片状，粗燃气、焦油、残炭和灰分进入到旋风分离混流筒12、倒圆台形空气夹套15和圆台形气化剂夹套18之间的腔体内形成第一次轴向逆流左下旋夹角26°气流，圆台形气化剂夹套18底部一圈和倒圆台形空气夹套15之间以及透气孔板20和倒圆台形空气夹套15之间分别有环形缝隙，残炭从环形缝隙落入到水封箱25内，并被水封箱25内的高温热水气化，第一次轴向逆流左下旋夹角26°气流分成三部分，一部分从环形缝隙进入到水封箱25内，与水封箱25内的蒸汽一起经过透气孔板20后进入到圆台形气化剂夹套18内产生预热预混（400℃）的内左上旋夹角26°的气流，气流再从圆台形气化剂夹套18顶部敞口喷出；另一部分直接卷吸到旋风分离混流筒12内，还有一部分经过圆台形气化剂夹套18和倒圆台形空气夹套15之间的环形缝隙进入到圆台形气化剂夹套18内，再从圆台形气化剂夹套18顶部敞口喷出；旋风分离混流筒12上的一组孔可以把残炭和灰分排除在外，实现气体和固体分离。

同时进入到倒圆台形空气夹套15的夹层空间内的空气进行二次预热，进入到倒圆台形空气夹套15夹层空间内的水被气化，热空气和水蒸气一起再进入到圆台形气化剂夹套18的夹层空间内，混合气体从一组气化剂左旋喷嘴14喷出，并通过电子脉冲点火器21点火，混合气体、粗燃气、焦油以及残炭一起点燃，一组气化剂左旋喷嘴14由低到高以26°左上螺旋角依次排列，最低一个被点燃的气化剂左旋喷嘴14依次点燃后面的一个，一组气化剂左旋喷嘴14的出气口呈26°螺旋排列，使上方燃烧形成26°左上螺旋气流，使燃烧集中在一组气化剂左旋喷嘴14的范围内，螺旋燃烧能够减少粗可燃气体的烧损量，避免整个倒圆台形空气夹套15内的混合气化剂被整个点燃，倒圆台形空气夹套15内其他没点燃的气体跟随26°左上螺旋气流卷吸到催化重整反应器内，被圆柱形蜂窝陶瓷蓄热体(11)上的催化剂催化，形成富氢气体；富氢气体经过集气罩37并从过滤管38排放收集，在经过过滤管38内的陶瓷过滤片35时气体中含有的微量焦油和微颗进行末段拦截，提高富氢气体的燃烧值；可以在炉体3的进气口上和炉体3的氧化反应区域以及还原反应区域分别设有热电偶，用于检测炉体3内各个层次的温度，方便工作人员进行及时的调整。

另一实施方式：如果该工艺过程用于轴向逆流秸秆铡料耦合净化富氢气化灶制造及运行，则直接利用自然室内通风气流和高烟囱（高度≥4m），空气动力学产生的抽力（微负压=30-40Pa），节约风机的电能消耗，完成轴向逆流式秸秆耦合净化富氢气化灶使用的全过程，富氢气体经过集气罩37内的富氢气体直接进入到灶具40内，室外空气经过灶具40上的一组空气进气口进入到灶具40内参与燃烧，一组平衡火孔内芯42把室外空气通过一组辅助进气口引入到灶具40内，使灶具40内中部也能进行充分燃烧，提高富氢气体燃烧值和平衡度，燃烧的烟气从排烟管道41排放，作为家用做饭炉灶使用。

在一组气化剂左旋喷嘴14的范围内贫氧（氧气占6%-10%）高温富燃料燃烧（800℃），残炭气化、焦油第二次热裂解，其催化反应区域被强制限定在以消耗能量的左上旋夹角26°内旋流内；故外旋气流中焦油、粗燃气、残炭根本得不到气化剂的预混、预热，是无氧区域，摘录孙立2013年化学工业出版«生物质热解气化原理与技术»中所述的“气体燃料必须在氧化剂（即空气）混合之后才能发生燃烧”，左上旋夹角26°的预热预混气引入一组气化剂左旋喷嘴14处，被内上旋气流充分预混的高温混合气体（包括可燃气体、水蒸气和氧气），此时高温混合气体温度在600℃，被预混燃烧发生一定程度扩散式射流燃烧，此时温度在800-850℃，高速喷入左内上、下旋流夹角26°旋风分离混流筒12时，被第二次内上旋风气流使气、固进行二次分离；此处的可燃气体被左上旋夹角26°的其中一根气化剂左旋喷嘴14喷到圆柱形蜂窝陶瓷储热体11上的催化剂上（催化剂为木炭或木块），此段位置设计在隔壁热解区氧化层同一标高范围，使催化筒5内外两侧分别进行氧化反应、水蒸气重整催化反应和干式层整反应，是温度、气流、炉内气压的自然耦合和自动协调炉内各要素，（包括全系统反应时间≥12分钟）一定程度上的空气热动力学平衡，气化反应的化学平衡，其耦合的全系统的放热反应和吸热反应温度的叠加，叠加后温度可达到950-1000℃，将有利各自的化学反应和物理变化，共同完成生物质铡料的干燥、热解、氧化还原、残炭气化、蒸汽气化、木炭催化剂的高温水蒸气重整富氢催化反应，至此催化筒(5)上部焦油成分被高温催化裂解殆尽（成为无氧区），而且缩聚反应形成的少量积炭也大量减少，是由于高温水蒸气和积炭反应生成氢气和一氧化碳可燃气体的结果之一。

由于在左内上、下旋风夹角26°的旋风分离混流筒12处，为了成功实现残炭和灰分的第二次气、固相旋风分离，而提高了高温预混完全的燃烧混合气体在催化筒(5)内上旋风流速和总压降为代价，这是空气动力学动态平衡的自然耦合结果，也就是说旋风分离混流筒12的入口处，可高线速保证细颗粒（直径在10μm-20μm）的流态化，同时催化筒(5)上部的低线速则可以抑制直径在5μm-10μm颗粒从催化筒(5)顶部出气口掦析出外，减少粉尘率。旋风分离混流筒12内流体和颗粒、残炭、二级焦油的剧烈湍流，可以使流体在催化筒(5)内均匀分布，在低线速下，较长时间内可获得良好的流态化催化反应工况，完成可燃气体的富氢化。

至此，基本净化的可燃富氢气体进入蜂窝体陶瓷过滤片35处后（此时气体温度在300-500℃），其自身携带的微量焦油（5-10mg/㎥）灰粉被末段拦截，此时催化筒(5)内出去的可燃富氢气体经过热交换器或不经过热交换器都可供给燃气轮机发电，社区生物质燃气站或直接供热锅炉燃烧以及供应灶具40民用或者用于流动车载式生物质气发电设备，而不腐蚀相关设备。

一组过滤管38上的阀门组的功能是保证整个轴向逆流式秸秆铡料耦合净化富氢气化炉长期连续安全平稳运行，为正常维护和更换蜂窝体陶瓷过滤片35提供空间和时间，因为其并联输送，关闭和开启其中任何一组阀门进行更换陶瓷过滤片35，本系统依然正常运行。

双翻板阀36处的功能是保证整个轴向逆流式秸秆铡料耦合净化富氢气化炉内的圆柱形蜂窝陶瓷储热体11长期连续运行提供木炭或木块等催化剂，投催化剂前打开双翻板阀36上层的阀门，催化剂放入到双翻板阀36上层空腔内，关闭上层的阀门，再打开下层的阀门，催化剂落入到圆柱形蜂窝陶瓷储热体11上，实现在投放催化剂的时候炉内的气流，温度以及气压波动幅度较小。

炉内残炭和灰粉被夹角26°左下旋气流强制送入倒圆台形空气夹套15和圆台形气化剂夹套18之间的环形缝隙后，落入到有限的高温热水的水封箱25内（高温热水温度≤100℃），被炉内辐射热再次加热成≥100℃的水蒸气气化，其通过透气孔板20后，被左向夹角26°内上旋气流预混合后提高了内左旋气流中粗可燃气和水蒸气的预混浓度和温度，至此第一批被预热、预混的气流层形成，经过圆台形气化剂夹套18后，为首次实现少部分贫氧富燃料燃烧，炉内电子脉冲点火器21点火提供了物质基础。

操作人员只要通过观察窗17看见蓝绿色火焰（蓝绿色火焰温度为≥800℃），少部分贫氧燃烧现象（贫氧氧气浓度在6%-10%），便可以确定炉内气化反应运行正常，平稳安全，不会发生回火、熄火的情况，进而实现了少部分氧气的贫氧富燃料再燃烧条件，便于氮氧化物还原反应和少产生热力型氮氧化物，最终达到超低氮氧化物排放成为现实。

防爆窗16是该炉平稳运行安全作业的第一道屏障。

必须严格控制流量阀29和滴水阀31防止炉温下降太多，影响水蒸气重整催化反应正常进行（正常水蒸气量不超过S/B=水蒸气：生物质质量≈0.3-0.7）；炉体3的出水口处设有限流板，限制环形管道13内的水位，防止水位过高，水从蒸汽喷嘴10-1喷出，当环形管道13内的水位高出限流板时，会自动从限流板上方流出。

由于蜗壳形导气管4-1上有搅流孔，其穿孔轨迹分别按正弦曲线开；导流叶片9上的孔同轴环形弧形线、不等距、不等径布置，热解区将不会发生秸秆铡料“搭桥”和 “烧穿孔”现象，有助于气化炉平稳和低噪声，非同基频声音运行。

从风机4吹进空气集气罩37的空气夹套内的空气被预热到150-200℃，空气的体积受热膨胀，减少了进入气化炉的空气质量和流量，也就是相应的减少了进入气化炉内的氧、氮气量，并最终减少了产出气中氮气含量，从而增加了产出气的热值，减少了氮氧化物的排放量。

在空气左外下旋入口7处，≤200℃的左外下旋气流与轴向截面角为23-30°，优选26°，与径向截面角夹角60-67°，优选64°，此时下旋气流将在炉内热解氧化层，以扁射流基本段扩散角方向（速度、温度、浓度均保持其原有特性）与炉内假想圆柱体外圆相切（秸秆氧化层内）进行剧烈的氧化反应，由于氧化反应层内的假想圆柱体与炉内壁保持一定距离。炉体3内一般都会设有耐火防腐耐磨层，可保证炉内耐火防腐耐磨层不受或少受高温生物质颗粒、残炭和气流的冲刷，磨损而延长其使用寿命，同理，催化重整反应器外壁远离强左下旋气流的内侧，亦可延长催化重整反应器使用寿命的工况。

现阶段所有秸秆气化炉内只要存在无焰贫氧不完全燃烧反应过程，他们都将以PM2.5排放91.8g/kg数量级，污染蓝天白云，现摘录北京大学“农作物秸秆燃烧排放PM2.5特征的研究”博士论文如下：

本发明轴向逆流式秸秆铡料耦合、净化、富氢气化炉中将发生一次无焰闷烧贫氧燃烧，一次有焰（蓝绿色火焰）贫氧燃烧，实验证明:

该炉内的Pm2.5的排放量将大幅度的降低，并且从上表中可看出炉内第一次无焰焖烧可减少对非对称冷水炉排和其他金属构件的高温腐蚀的金属和非金属水溶性离子，Ce-、F-、No3、 So4- 、NH4及K+（摘录：“秸秆燃料锅炉受热面腐蚀机制及防护方法”2012张小辉）。

本发明气化系统的能量平衡为正结余多，商业利润是大的，首先将生物质气化产生焦油所占能量5%-15%有价值释放；其二轴向逆流秸秆耦合、净化、富氢气化炉产气，热值大幅提高，其三，大部分残炭被气化。

左内上旋夹角26°的旋风分离混流筒12内某个位置，是按张殿印2003年由化学工业出版社环境科学与工程出版中心出版发行的«除尘工程设计手册 » P66页“吹吸式集气吸尘罩”，P113页“旋风除尘器集尘箱和空心隔离锥”，创新设计的，实践也证明携带一定能量的气流以一定初速度在向上方向的催化筒5内作喷射扩散式有焰贫氧富燃料燃烧所产生的气压、气流速度、流量与炉外的大气压力。密度，流速之差是正值，气流是向上的，更何况，本发明轴向逆流式秸秆耦合、净化富氢气化炉后序工程设备中必不可少的罗茨鼓风机（h≥4m的烟囱也行）所产生的负压值有机耦合，完全可以胜任其旋风分离器职责，负担起五个子系统的复杂而有序的化学反应，物理变化的有形载体与移动输送工具，有机的耦合，兼容于一炉，顺利安全平稳长周期的完成秸秆铡料耦合净化富氢气化全过程。

圆柱状集气罩37的出气方向是呈左旋切线方向水平输出。

Claims (8)

1.轴向逆流式秸秆铡料耦合净化富氢气化炉灶，其特征在于它包括炉架(2)、炉体(3)、风机(4)、催化重整反应器、催化剂投料装置、冷水炉排、一组气化剂左旋喷嘴(14)、倒圆台形空气夹套(15)、圆台形气化剂夹套(18)、透气孔板(20)、电子脉冲点火器(21)和水封箱(25)，炉体(3)的炉壁上开有进水口、出水口和一对进气口，炉体(3)安装在炉架(2)上，催化重整反应器包括催化筒(5)和旋风分离混流筒(12)，催化筒(5)和旋风分离混流筒(12)上下两端分别为敞口，催化筒(5)内设有圆柱形蜂窝陶瓷蓄热体(11)，旋风分离混流筒(12)上开有一组降噪孔，旋风分离混流筒(12)安装在催化筒(5)底部，且旋风分离混流筒(12)顶部敞口与催化筒(5)底部敞口相通，催化筒(5)顶部一端通过支撑架安装在炉体(3)内；催化剂投料装置包括双翻板阀(36)和集气罩(37)，集气罩(37)底部为敞口，集气罩(37)上分别开有下料口和出气口，集气罩(37)底部敞口与催化筒(5)顶部敞口相通，双翻板阀(36)的出料口和集气罩(37)下料口相通；所述集气罩(37)上设有空气夹套，空气夹套上分别开有进气口和一对出气口，风机(4)安装在空气夹套上，且风机(4)的出气口和空气夹套的进气口相通，空气夹套的一对出气口分别通过管道与炉体(3)的一对进气口相通；冷水炉排包括导流叶片(9)、一组水管(10)和环形管道(13)，导流叶片(9)上开有一组孔，一组水管(10)上分别开有蒸汽出口，且在蒸汽出口上设有蒸汽喷嘴(10-1)，一组水管(10)分别安装在导流叶片(9)相对应叶片的一侧，环形管道(13)上分别开有一组水流通过孔，一组水管(10)的一端分别与环形管道(13)的一组水流通过孔相通，所述催化筒(5)上设有与环形管道(13)配合使用的裙座，催化筒(5)另一端通过裙座放置在环形管道(13)上，所述一组水管(10)的其中两根水管两端均为敞口，其余水管一端开口，另一端封闭，其中两端均为敞口的两根水管分别与炉体(3)的进水口和出水口相通；所述炉体(3)和倒圆台形空气夹套(15)上下两端分别为敞口，倒圆台形空气夹套(15)顶部敞口和炉体(3)底部敞口相通，水封箱(25)上开有进水口、出水口和蒸汽排放口，水封箱(25)安装在倒圆台形空气夹套(15)底部，且水封箱(25)的蒸汽排放口与倒圆台形空气夹套(15)底部敞口相通；所述倒圆台形空气夹套(15)上分别开有进气口、一组出气口、进水口和点火器安装孔，圆台形气化剂夹套(18)上下两端分别为敞口，圆台形气化剂夹套(18)上分别开有一组进气口和一组出气口，圆台形气化剂夹套(18)的一组进气口分别通过管道与倒圆台形空气夹套(15)的一组出气口相通，一组气化剂左旋喷嘴(14)由低到高呈螺旋形排列，且一组气化剂左旋喷嘴(14)的进气口分别与圆台形气化剂夹套(18)的一组出气口相通，一组气化剂左旋喷嘴(14)其中一根的出气口位于旋风分离混流筒(12)内，倒圆台形空气夹套(15)的进气口通过管道与集气罩(37)空气夹套的出气口相通，所述倒圆台形空气夹套(15)的进气口上设有风量调节阀；透气孔板(20)通过支架安装在倒圆台形空气夹套(15)内，并位于圆台形气化剂夹套(18)下方，电子脉冲点火器(21)安装在倒圆台形空气夹套(15)的安装孔上，炉体(3)的出水口分别通过管道与倒圆台形空气夹套(15)和水封箱(25)的进水口相通。

2.根据权利要求1所述的轴向逆流式秸秆铡料耦合净化富氢气化炉灶，其特征在于它还有过滤装置，过滤装置包括一组陶瓷过滤片(35)和一组过滤管(38)，一组过滤管(38)的进气口分别通过管道与集气罩(37)的出气口相通，一组陶瓷过滤片(35)分别安装在一组过滤管(38)内，过滤管(38)上设有一对阀门，且一对阀门分别位于陶瓷过滤片(35)两端，所述集气罩(37)上设有负压表(44)。

3.根据权利要求1所述的轴向逆流式秸秆铡料耦合净化富氢气化炉灶，其特征在于它还有燃烧装置，燃烧装置包括灶具(40)、一组平衡火孔内芯(42)和排烟管道(41)，灶具(40)上分别开有富氢气体进气口、一组空气进气口、一组辅助进气口和排烟孔，一组平衡火孔内芯(42)分别位于灶具(40)内，且一组平衡火孔内芯(42)的进气口分别与灶具(40)的一组辅助进气口相通，灶具(40)的富氢气体进气口和集气罩(37)的出气口相通，排烟管道(41)的进气口和灶具(40)的排烟孔相通。

4.根据权利要求1所述的轴向逆流式秸秆铡料耦合净化富氢气化炉灶，其特征在于它还有一对蜗壳形导气管(4-1)，所述蜗壳形导气管(4-1)和炉体(3)上分别开有一组搅流孔，且蜗壳形导气管(4-1)的搅流孔和炉体(3)的搅流孔相通，所述集气罩(37)上空气夹套的一对出气口分别通过蜗壳形导气管(4-1)与炉体(3)的一对进气口相通。

5.根据权利要求1所述的轴向逆流式秸秆铡料耦合净化富氢气化炉灶，其特征在于所述一组气化剂左旋喷嘴(14)由低到高以26°左上螺旋角依次排列，所述导流叶片(9)的叶片分别以水管(10)为轴向下旋转26°。

6.根据权利要求1所述的轴向逆流式秸秆铡料耦合净化富氢气化炉灶，其特征在于它还有防爆窗(16)和观察窗(17)，所述倒圆台形空气夹套(15)上分别开有防爆窗和观察窗安装孔，防爆窗(16)和观察窗(17)分别安装在对应的孔上；所述水封箱(25)内底部设有冲洗管道(27)，所述水封箱(25)上设有液位计(28)；所述倒圆台形空气夹套(15)的进水口和水封箱(25)的进水口上分别设有滴水阀(31)和流量阀(29)；所述炉体(3)的出水口处设有限流板。

7.根据权利要求1所述的轴向逆流式秸秆铡料耦合净化富氢气化炉灶，其特征在于所述炉体(3)上设有石棉保温层(3-2)。

8.根据权利要求1所述的轴向逆流式秸秆铡料耦合净化富氢气化炉灶，其特征在于所述催化筒(5)与环形管道(13)之间设有间隙，间隙为1-2MM。