CN112920851A - —种基于生物质微米燃料外热式高传热效率的垃圾制氢炉 - Google Patents

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郭振福
杨振兴
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Abstract

本发明公开了—种基于生物质微米燃料外热式高传热效率的垃圾制氢炉，属于制氢炉领域，—种基于生物质微米燃料外热式高传热效率的垃圾制氢炉，包括炉体，炉体内固定连接有燃烧室，燃烧室内固定连接有热解室和催化重整室，催化重整室位于热解室正上方，并与热解室相接通，炉体右端安装有进料组件，可以通过将热解室和催化重整室均设置在燃烧室内，使燃烧室内的生物质微粒燃料燃烧时，燃烧室能够对热解室和催化重整室进行同步加热，有效提高热能的利用率，提高催化重整室内的氢气转化率，有效降低能量损耗，提高制备氢燃料的效率，并且通过采用生物质微粒燃料作为加热原料，有效提高原料的燃烧效率，提高热能的输出率。

Description

—种基于生物质微米燃料外热式高传热效率的垃圾制氢炉
技术领域
本发明涉及制氢炉领域，更具体地说，涉及—种基于生物质微米燃料外热式高传热效率的垃圾制氢炉。
背景技术
目前化石能源的枯竭和市场供应的匮乏，寻求新能源成为人类当前共同努力的任务之一。氢能是公认的清洁能源，它最有希望成为21世纪人类所企求的清洁能源，人们对氢能的开发应用寄于极大的热忱和希望。氢具有燃烧热值高，其燃烧产物为水，不会带来环境污染；氢通过燃料电池把化学能直接转换为电能；氢的资源极其丰富，取之不尽、用之不竭。但是要把期望变成现实，人们还要解决许多难题：如何制取大量、廉价的氢气是最主要的一个难题。
而随着城市化进程的加快，“垃圾围城”的问题日趋突出，如何实现垃圾的资源化无害化处置成为亟待解决的问题。城市生活垃圾有机组分含有大量的碳氧化合物，因而可以看作是一种可再生资源，利用水蒸气气化技术处理城市生活垃圾不仅能对垃圾进行减量化，而且还能生产富氢合成气，回收氢能源。然而水蒸气气化过程需要吸收大量的热量，实现稳定可持续的运作需要与燃烧供热系统进行充分耦合。
使得“垃圾制氢”的想法会被提了出来，人们想通过一定的转化技术将垃圾中带有的氢提取出来，并用于氢能源使用，既能够实现对垃圾的处理，又能够有效的获取廉价的富氢燃料，这使得各方都投入大量的人力和物力对这一技术进行不断的研究和完善。现如今的垃圾制氢炉被易被大量使用，采用带有氢元素的垃圾作为原料，采用燃烧转化技术制得富氢燃料。
随着科技技术的不断发展，生物质微米技术被有效提出，将垃圾进行粉碎，制成微米颗粒，再使其进入垃圾制氢炉内进行燃烧，有效提高了垃圾的转化效率，提高了制备氢气的量，但是现有的垃圾制氢炉热传导效率较低，不能够有效对燃料燃烧的热能进行利用，增加了能量的损耗，降低了制备富氢燃料的效率。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供—种基于生物质微米燃料外热式高传热效率的垃圾制氢炉，可以通过将热解室和催化重整室均设置在燃烧室内，使燃烧室内的生物质微粒燃料燃烧时，燃烧室能够对热解室和催化重整室进行同步加热，有效提高热能的利用率，提高催化重整室内的氢气转化率，有效降低能量损耗，提高制备氢燃料的效率，并且通过采用生物质微粒燃料作为加热原料，有效提高原料的燃烧效率，提高热能的输出率。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
—种基于生物质微米燃料外热式高传热效率的垃圾制氢炉，包括炉体，所述炉体内固定连接有燃烧室，所述燃烧室内固定连接有热解室和催化重整室，所述催化重整室位于热解室正上方，并与热解室相接通，所述炉体右端安装有进料组件，所述进料组件与热解室相匹配，所述炉体左端连接有位于进料组件上端的拌料箱，所述炉体左端设置有位于进料组件下侧的水蒸气组件，所述水蒸气组件与热解室相匹配，所述炉体左端固定连接有位于水蒸气组件下侧的燃料管，所述燃料管左端贯穿炉体，并与燃烧室相接通。通过将热解室和催化重整室均设置在燃烧室内，使燃烧室内的生物质微粒燃料燃烧时，燃烧室能够对热解室和催化重整室进行同步加热，有效提高热能的利用率，提高催化重整室内的氢气转化率，有效降低能量损耗，提高制备氢燃料的效率，并且通过采用生物质微粒燃料作为加热原料，有效提高原料的燃烧效率，提高热能的输出率。
进一步的，所述进料组件包括有推料腔，所述炉体左端固定连接有推料腔，所述推料腔左端固定连接有推料管，所述推料管左端依次贯穿炉体和燃烧室，并与热解室相接通，所述推料管外端安装有单向阀，所述推料腔右端滑动连接有推杆，所述推料腔后端固定安装有液压杆，所述液压杆右端通过连块与推杆右端固定连接。通过液压杆带动推杆移动，有效实现在热解室进行工作时，对热解室进行自动上料补料，有效提高热解室工作的连续性，提高垃圾制氢的效率，提高垃圾制氢炉的工作效率。
进一步的，所述拌料箱下端固定连接有与其相接通的进料管，所述进料管下端于推料管相接通，且单向阀位于进料管左侧。通过推杆不断在推料腔内移动，使得拌料箱内的原料能够通过推料管进入热解室内，有效提高上料效率，有效防止热解室产生断料情况。
进一步的，所述拌料箱内设置有生物质微米原料和催化剂混合物，所述生物质微米原料为含氢垃圾的破碎物，所述催化剂为白玉石粉末。通过采用催化剂与生物质微米原料混合，有效促进垃圾内的氢转化，提高出氢率，有效提高制备富氢燃料的量，提高制氢的经济效益。
进一步的，所述催化剂的混合质量百分比为15％-25％。
进一步的，所述水蒸气组件包括有水蒸气发生器，所述炉体左侧设置有水蒸气发生器，所述水蒸气发生器上端固定连接有与其相接通的连接管，所述连接管左端固定连接有水蒸气管道，所述连接管外端安装有水蒸气流量计，所述水蒸气管道左端依次贯穿炉体和燃烧室，并与热解室相接通。通过水蒸气发生器不断向热解室内输送水蒸气，使得热解室内充水蒸气，使得生物质微粒原料能够在水蒸气的环境下产生热解，提高热解效率和转化率，并且有效促进热解室内的固气脱离，提高转化效率。
进一步的，所述炉体内固定连接有真空隔板，且真空隔板位于燃烧室外侧，所述炉体内通过真空隔板设置有双层真空腔。双层的真空腔有效对燃烧室产生的热能进行保温，降低燃烧室内热能收外部环境的影响而产生损耗，提高热能的利用率。
进一步的，所述燃烧室左端固定连接有与其相接通的燃料管，所述燃料管右端延伸至炉体外侧，并分别与燃料输送机构和鼓风机连接，所述燃料管上端连接有点火器，所述燃烧室上端固定连接有与其相接通的尾气管，所述尾气管上端延伸至炉体的外侧。通过燃料管向燃烧室内输送燃料和空气，有效促进燃烧室内的燃料的完全燃烧，提高燃料的利用率，有效提高燃烧室的升温效率，缩短准备时间。
进一步的，所述热解室下端固定连接有与其相接通的出灰管，所述出灰管下端延伸至热解室的外侧，并接通有集灰斗。热解室内热解后的灰渣进过出会管进入集灰斗内，及时对其进行收集，有效避免对工作环境的污染，便于集中式处理。
进一步的，所述催化重整室上端固定连接有与其相接通的出气管，所述出气管上端延伸至催化重整室外侧，并连接有气体处理机构。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案通过将热解室和催化重整室均设置在燃烧室内，使燃烧室内的生物质微粒燃料燃烧时，燃烧室能够对热解室和催化重整室进行同步加热，有效提高热能的利用率，提高催化重整室内的氢气转化率，有效降低能量损耗，提高制备氢燃料的效率，并且通过采用生物质微粒燃料作为加热原料，有效提高原料的燃烧效率，提高热能的输出率。
(2)通过液压杆带动推杆移动，有效实现在热解室进行工作时，对热解室进行自动上料补料，有效提高热解室工作的连续性，提高垃圾制氢的效率，提高垃圾制氢炉的工作效率。
(3)通过推杆不断在推料腔内移动，使得拌料箱内的原料能够通过推料管进入热解室内，有效提高上料效率，有效防止热解室产生断料情况。
(4)通过采用催化剂与生物质微米原料混合，有效促进垃圾内的氢转化，提高出氢率，有效提高制备富氢燃料的量，提高制氢的经济效益。
(5)通过水蒸气发生器不断向热解室内输送水蒸气，使得热解室内充水蒸气，使得生物质微粒原料能够在水蒸气的环境下产生热解，提高热解效率和转化率，并且有效促进热解室内的固气脱离，提高转化效率。
(6)双层的真空腔有效对燃烧室产生的热能进行保温，降低燃烧室内热能收外部环境的影响而产生损耗，提高热能的利用率。
(7)通过燃料管向燃烧室内输送燃料和空气，有效促进燃烧室内的燃料的完全燃烧，提高燃料的利用率，有效提高燃烧室的升温效率，缩短准备时间。
(8)热解室内热解后的灰渣进过出会管进入集灰斗内，及时对其进行收集，有效避免对工作环境的污染，便于集中式处理。
附图说明
图1为本发明的主视剖面结构示意图；
图2为本发明的拌料箱主视结构示意图；
图3为本发明的进料组件轴测结构示意图；
图4为本发明的推料腔剖视轴测结构示意图；
图5为本发明的水蒸气组件主视结构示意图；
图6为本发明的工作流程结构示意图。
图中标号说明：
1炉体、101真空腔、102真空隔板、2燃烧室、201尾气管、3热解室、4催化重整室、401出气管、5进料组件、501推料腔、502推杆、503推料管、504单向阀、505液压杆、6拌料箱、601进料管、7水蒸气组件、701水蒸气发生器、702水蒸气流量计、703水蒸气管道、8燃料管、9集灰斗。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1-6，—种基于生物质微米燃料外热式高传热效率的垃圾制氢炉，包括炉体1，所述炉体1内固定连接有燃烧室2，所述燃烧室2内固定连接有热解室3和催化重整室4，所述催化重整室4位于热解室3正上方，并与热解室3相接通，所述炉体1右端安装有进料组件5，所述进料组件5与热解室3相匹配，所述炉体1左端连接有位于进料组件5上端的拌料箱6，所述炉体1左端设置有位于进料组件5下侧的水蒸气组件7，所述水蒸气组件7与热解室3相匹配，所述炉体1左端固定连接有位于水蒸气组件7下侧的燃料管8，所述燃料管8左端贯穿炉体1，并与燃烧室2相接通。通过将热解室3和催化重整室4均设置在燃烧室2内，使燃烧室2内的生物质微粒燃料燃烧时，燃烧室2能够对热解室3和催化重整室4进行同步加热，有效提高热能的利用率，提高催化重整室4内的氢气转化率，有效降低能量损耗，提高制备氢燃料的效率，并且通过采用生物质微粒燃料作为加热原料，有效提高原料的燃烧效率，提高热能的输出率。
请参阅图3和图4，所述进料组件5包括有推料腔501，所述炉体1左端固定连接有推料腔501，所述推料腔501左端固定连接有推料管503，所述推料管503左端依次贯穿炉体1和燃烧室2，并与热解室3相接通，所述推料管503外端安装有单向阀504，所述推料腔501右端滑动连接有推杆502，所述推料腔501后端固定安装有液压杆505，所述液压杆505右端通过连块与推杆502右端固定连接。通过液压杆505带动推杆502移动，有效实现在热解室3进行工作时，对热解室3进行自动上料补料，有效提高热解室3工作的连续性，提高垃圾制氢的效率，提高垃圾制氢炉的工作效率。
请参阅图2，所述拌料箱6下端固定连接有与其相接通的进料管601，所述进料管601下端于推料管503相接通，且单向阀504位于进料管601左侧。通过推杆502不断在推料腔501内移动，使得拌料箱6内的原料能够通过推料管503进入热解室3内，有效提高上料效率，有效防止热解室3产生断料情况。
请参阅图2，所述拌料箱6内设置有生物质微米原料和催化剂混合物，所述生物质微米原料为含氢垃圾的破碎物，所述催化剂为白玉石粉末。通过采用催化剂与生物质微米原料混合，有效促进垃圾内的氢转化，提高出氢率，有效提高制备富氢燃料的量，提高制氢的经济效益。
请参阅图1，所述催化剂的混合质量百分比为15％-25％。
请参阅图5，所述水蒸气组件7包括有水蒸气发生器701，所述炉体1左侧设置有水蒸气发生器701，所述水蒸气发生器701上端固定连接有与其相接通的连接管，所述连接管左端固定连接有水蒸气管道703，所述连接管外端安装有水蒸气流量计702，所述水蒸气管道703左端依次贯穿炉体1和燃烧室2，并与热解室3相接通。通过水蒸气发生器701不断向热解室3内输送水蒸气，使得热解室3内充水蒸气，使得生物质微粒原料能够在水蒸气的环境下产生热解，提高热解效率和转化率，并且有效促进热解室3内的固气脱离，提高转化效率。
请参阅图1，所述炉体1内固定连接有真空隔板102，且真空隔板102位于燃烧室2外侧，所述炉体1内通过真空隔板102设置有双层真空腔101。双层的真空腔101有效对燃烧室2产生的热能进行保温，降低燃烧室2内热能收外部环境的影响而产生损耗，提高热能的利用率。
请参阅图1，所述燃烧室2左端固定连接有与其相接通的燃料管8，所述燃料管8右端延伸至炉体1外侧，并分别与燃料输送机构和鼓风机连接，所述燃料管8上端连接有点火器，所述燃烧室2上端固定连接有与其相接通的尾气管201，所述尾气管201上端延伸至炉体1的外侧。通过燃料管8向燃烧室2内输送燃料和空气，有效促进燃烧室2内的燃料的完全燃烧，提高燃料的利用率，有效提高燃烧室2的升温效率，缩短准备时间。
请参阅图1，所述热解室3下端固定连接有与其相接通的出灰管，所述出灰管下端延伸至热解室3的外侧，并接通有集灰斗9。热解室3内热解后的灰渣进过出会管进入集灰斗9内，及时对其进行收集，有效避免对工作环境的污染，便于集中式处理。
请参阅图1，所述催化重整室4上端固定连接有与其相接通的出气管401，所述出气管401上端延伸至催化重整室4外侧，并连接有气体处理机构。
请参阅图1-6，使用方法：通过燃料管8向燃烧室2内输送含氢垃圾制得的生物质微粒燃料，并通过点火器进行点燃，鼓风机不断向燃烧室2内通入空气，促进生物质微粒燃料的燃烧，在燃烧室2内的温度上升至700-900℃后，启动水蒸气发生器701，打开水蒸气流量计702，使水蒸气通过水蒸气管道703进入热解室3内，并通过水蒸气流量计702控制水蒸气的流量，使水蒸气充满热解室3和催化重整室4，并排出其内部的原有空气；启动液压杆505，使液压杆505带动推杆502不断在推料腔501内左右滑动，从而将拌料箱6内的生物质微米原料和催化剂混合物通过进料管601、推料管503输送至热解室3内；生物质微米原料在催化剂和高温的情况下产生热解转化，分化为固体灰渣和含氢气体，固体灰渣经过出灰管被集灰斗9收集，含氢气体上升至催化重整室4内，在催化重整室4内经过催化重整，重整后的气体经过出气管401输送至气体处理机构，气体处理机构对其进行降温、分离、吸附和收集，从而获得富氢燃料。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于生物质微米燃料外热式高传热效率的垃圾制氢炉，包括炉体(1)，其特征在于：所述炉体(1)内固定连接有燃烧室(2)，所述燃烧室(2)内固定连接有热解室(3)和催化重整室(4)，所述催化重整室(4)位于热解室(3)正上方，并与热解室(3)相接通，所述炉体(1)右端安装有进料组件(5)，所述进料组件(5)与热解室(3)相匹配，所述炉体(1)左端连接有位于进料组件(5)上端的拌料箱(6)，所述炉体(1)左端设置有位于进料组件(5)下侧的水蒸气组件(7)，所述水蒸气组件(7)与热解室(3)相匹配，所述炉体(1)左端固定连接有位于水蒸气组件(7)下侧的燃料管(8)，所述燃料管(8)左端贯穿炉体(1)，并与燃烧室(2)相接通。
2.根据权利要求1所述的—种基于生物质微米燃料外热式高传热效率的垃圾制氢炉，其特征在于：所述进料组件(5)包括有推料腔(501)，所述炉体(1)左端固定连接有推料腔(501)，所述推料腔(501)左端固定连接有推料管(503)，所述推料管(503)左端依次贯穿炉体(1)和燃烧室(2)，并与热解室(3)相接通，所述推料管(503)外端安装有单向阀(504)，所述推料腔(501)右端滑动连接有推杆(502)，所述推料腔(501)后端固定安装有液压杆(505)，所述液压杆(505)右端通过连块与推杆(502)右端固定连接。
3.根据权利要求2所述的—种基于生物质微米燃料外热式高传热效率的垃圾制氢炉，其特征在于：所述拌料箱(6)下端固定连接有与其相接通的进料管(601)，所述进料管(601)下端于推料管(503)相接通，且单向阀(504)位于进料管(601)左侧。
4.根据权利要求3所述的—种基于生物质微米燃料外热式高传热效率的垃圾制氢炉，其特征在于：所述拌料箱(6)内设置有生物质微米原料和催化剂混合物，所述生物质微米原料为含氢垃圾的破碎物，所述催化剂为白玉石粉末。
5.根据权利要求4所述的—种基于生物质微米燃料外热式高传热效率的垃圾制氢炉，其特征在于：所述催化剂的混合质量百分比为15％-25％。
6.根据权利要求1所述的—种基于生物质微米燃料外热式高传热效率的垃圾制氢炉，其特征在于：所述水蒸气组件(7)包括有水蒸气发生器(701)，所述炉体(1)左侧设置有水蒸气发生器(701)，所述水蒸气发生器(701)上端固定连接有与其相接通的连接管，所述连接管左端固定连接有水蒸气管道(703)，所述连接管外端安装有水蒸气流量计(702)，所述水蒸气管道(703)左端依次贯穿炉体(1)和燃烧室(2)，并与热解室(3)相接通。
7.根据权利要求1所述的—种基于生物质微米燃料外热式高传热效率的垃圾制氢炉，其特征在于：所述炉体(1)内固定连接有真空隔板(102)，且真空隔板(102)位于燃烧室(2)外侧，所述炉体(1)内通过真空隔板(102)设置有双层真空腔(101)。
8.根据权利要求1所述的—种基于生物质微米燃料外热式高传热效率的垃圾制氢炉，其特征在于：所述燃烧室(2)左端固定连接有与其相接通的燃料管(8)，所述燃料管(8)右端延伸至炉体(1)外侧，并分别与燃料输送机构和鼓风机连接，所述燃料管(8)上端连接有点火器，所述燃烧室(2)上端固定连接有与其相接通的尾气管(201)，所述尾气管(201)上端延伸至炉体(1)的外侧。
9.根据权利要求1所述的—种基于生物质微米燃料外热式高传热效率的垃圾制氢炉，其特征在于：所述热解室(3)下端固定连接有与其相接通的出灰管，所述出灰管下端延伸至热解室(3)的外侧，并接通有集灰斗(9)。
10.根据权利要求1所述的—种基于生物质微米燃料外热式高传热效率的垃圾制氢炉，其特征在于：所述催化重整室(4)上端固定连接有与其相接通的出气管(401)，所述出气管(401)上端延伸至催化重整室(4)外侧，并连接有气体处理机构。
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