CN113430011A - 一种圆锥形炉排式生物质气化炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物质能技术领域，且公开了一种圆锥形炉排式生物质气化炉，包括炉体，所述炉体的顶端开设有入料口，所述炉体的外部两侧固定安装有入料口，所述炉体的内腔固定安装有干燥层。本发明通过使含有焦油的可燃气体进入回气管的内腔管体，利用干燥层处生物质原料产生的水蒸气，与焦油成分发生热裂解反应，产生生物质可燃气，有效消耗焦油挥发分，促进生物质可燃气体的产生，本发明通过设置排气管，使高温可燃气被分流，加快其流速，且减小其横截面积，有效进行高温散热，加快气体降温程度，利用水蒸气有效降低炉排表面所含温度，避免炉排长期处于高温而发生熔断，而造成生物质原料下漏，进而导致生物质制气的生产反应过程无法正常进行。

Description

一种圆锥形炉排式生物质气化炉

技术领域

本发明涉及生物质能技术领域，具体为一种圆锥形炉排式生物质气化炉。

背景技术

生物质气化炉是一种新型制气设备，其所制造的秸秆燃气，属于绿色新能源，生物质气化炉生产的主要原理，是以农林废弃物为原料，在缺氧热力学条件下将其中碳成分，通过氧化、还原、热裂解而转化成可燃气体，气化过程分为生物质原料的氧化反应，还原反应，热解和干燥等四个过程，所生成的可燃气体即为生物质燃气。

其中，在现有生物质气化炉中，生物质原料在热解过程时，生物质原料发生裂解反应，在反应过程中会产生大量焦油挥发分，焦油挥发分伴随其他可燃气体挥发分一起排出，而在排出过程中，焦油受冷发生液化，形成粘稠油状物，造成排出口以及炉体内部的堵塞污染，且焦油伴随生物质燃气一同排出，会导致外部大气环境遭到污染，此外，因气化炉的氧化层所需温度较高，高达至900°C-1200°C，其底端承接生物质原料的炉排板，虽然耐受高温，但长期之下，炉排持续受高温影响，会存在熔断毁坏的问题，若炉排损坏，则会造成生物质原料下漏，进而导致生物质制气的生产反应过程无法正常进行。

发明内容

针对背景技术中提出的现有生物质气化炉在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种圆锥形炉排式生物质气化炉，具备避免焦油挥发分随生物质燃气一同排出，有效降低炉排处温度，避免其受热过高的优点，解决了上述背景技术中提出的技术问题。

本发明提供如下技术方案：一种圆锥形炉排式生物质气化炉，包括炉体，所述炉体的顶端开设有入料口，所述炉体的外部两侧固定安装有入料口，所述炉体的内腔固定安装有干燥层，所述干燥层的底端固定安装有裂解层，所述裂解层的底端固定安装有还原层，所述还原层的底端固定安装有氧化层，所述氧化层的底端固定安装有炉排，所述裂解层的中部固定安装有回气管，所述回气管的底端固定安装有排气管，所述炉排的底端下方固定安装有第二炉排，所述炉体的底端开设有出渣口，所述炉体的底部一侧固定安装有位于氧化层的一侧的入气口。

优选的，所述入料口的形状呈C字型，其一端接口固定安装在炉体的顶部且位于干燥层的顶端上方，而另一端接口固定安装在炉体的底部且位于炉排和第二炉排之间的区域位置，所述入料口的管体表面涂有保温涂料。

优选的，所述回气管的形状呈圆管状，所述回气管的顶部表面开设有气孔，且气孔所开设的范围长度等于干燥层的高度值，所述回气管的底部表面也开设有孔，且气孔所开设的范围长度等于炉排到第二炉排之间的距离值。

优选的，所述排气管的形状呈圆柱形，其内腔设有四块隔板均匀分布，将排气管的内腔均分隔开。

优选的，所述第二炉排的形状呈圆环形，其表面开孔直径值与炉排表面开孔直径值一致。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过设置回气管，使含有焦油的可燃气体，通过回气管顶部气孔，进入回气管的内腔管体，因含焦油的可燃气体在向下流动时，可一直保持高温状态，因焦油在高温条件下为气体，则焦油在途经裂解层、还原层、氧化层时，始终保持气体状，可避免焦油遇冷液化，变成粘稠油状物，而污染气化炉的内部生物质原料的问题，当含焦油的可燃气体流至炉排和第二炉排之间时，利用干燥层处生物质原料所产生的水蒸气，通过入料口将水蒸气引导至炉排和第二炉排之间，使水蒸气和可燃气体内的焦油成分发生热裂解反应，产生CO和H₂等气体，即为生物质可燃气，从而有效消耗焦油挥发分，促进生物质可燃气体的产生，避免焦油伴随可燃气一同排出，而造成外部大气污染的问题。

2、本发明通过设置排气管，因焦油与水蒸气发生热裂解需要高温环境，则当生物质可燃气体有效去除焦油成分，并输出时，其携带高温，若直接排放使用，存在高温灼伤隐患，而通过在排气管的内腔安置隔板，进而将排气管的内腔分为细窄且甬长的通道，使高温可燃气被分流，加快其流速，且减小其横截面积，从而有效进行高温散热，加快气体降温程度，避免生物质可燃气最终排出时，温度过高，不可正常使用的问题。

3、本发明通过设置入料口的下端接口位于炉排和第二炉排之间，因干燥层内部生物质原料含有水分，经裂解层处热气加热干燥，从而产生水蒸气，但因裂解层处所含温度为300°C-700°C，则水蒸气所含温度会略低于300°C-700°C，而炉排表面所含温度与氧化层所含温度一致，为900°C-1200°C，则水蒸气通过入料口的接口而进入炉排和第二炉排之间时，水蒸气和炉排之间存有温差，经冷热传导，从而有效降低炉排表面所含温度，进而有效避免炉排长期处于高温而发生熔断，而造成生物质原料下漏，进而导致生物质制气的生产反应过程无法正常进行，且经热传导，水蒸气所含温度上升，有效促进水蒸气和焦油发生热裂解的反应效果。

附图说明

图1为本发明结构剖面正视示意图；

图2为本发明结构侧视示意图；

图3为本发明结构剖面俯视示意图。

图中：1、炉体；2、入料口；3、入料口；4、干燥层；5、裂解层；6、还原层；7、氧化层；8、炉排；9、回气管；10、排气管；11、第二炉排；12、出渣口；13、入气口。

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。

请参阅图1-3，一种圆锥形炉排式生物质气化炉，包括炉体1，炉体1的顶端开设有入料口2，炉体1的外部两侧固定安装有入料口3，炉体1的内腔固定安装有干燥层4，干燥层4的底端固定安装有裂解层5，裂解层5的底端固定安装有还原层6，还原层6的底端固定安装有氧化层7，氧化层7的底端固定安装有炉排8，裂解层5的中部固定安装有回气管9，回气管9的底端固定安装有排气管10，炉排8的底端下方固定安装有第二炉排11，炉体1的底端开设有出渣口12，炉体1的底部一侧固定安装有位于氧化层7的一侧的入气口13。

请参阅图1，其中，入料口3的形状呈C字型，其一端接口固定安装在炉体1的顶部且位于干燥层4的顶端上方，而另一端接口固定安装在炉体1的底部且位于炉排8和第二炉排11之间的区域位置，入料口3的管体表面涂有保温涂料，利用保温涂料可保证水蒸气在入料口3的管体流动时，其热量散失较小，避免水蒸气发生液化现象，可始终保证水蒸气的气体形态，再通过设置入料口3的下端接口位于炉排8和第二炉排11之间，因干燥层4内部生物质原料含有水分，经裂解层5处热气加热干燥，从而产生水蒸气，但因裂解层5处所含温度为300°C-700°C，则水蒸气所含温度会略低于300°C-700°C，而炉排8表面所含温度与氧化层7所含温度一致，为900°C-1200°C，则水蒸气通过入料口3的接口而进入炉排8和第二炉排11之间时，水蒸气和炉排8之间存有温差，经冷热传导，从而有效降低炉排8表面所含温度，进而有效避免炉排8长期处于高温而发生熔断，而造成生物质原料下漏，进而导致生物质制气的生产反应过程无法正常进行，且经热传导，水蒸气所含温度上升，有效促进水蒸气和焦油发生热裂解的反应效果。

请参阅图1，其中，回气管9的形状呈圆管状，回气管9的顶部表面开设有气孔，且气孔所开设的范围长度等于干燥层4的高度值，回气管9的底部表面也开设有孔，且气孔所开设的范围长度等于炉排8到第二炉排11之间的距离值，通过设置回气管9，将裂解层5内部生物质裂解所产生的挥发分，即含有焦油的可燃气体，通过回气管9顶部气孔，进入回气管9的内腔管体，含有焦油的可燃气体沿管道向下流动，因裂解层5所在区域的温度为300°C-700°C，还原层6所在区域的温度为900°C-1000°C，而氧化层7所在区域的温度为900°C-1200°C，含焦油的可燃气体在向下流动时，可一直保持高温状态，因焦油在高温条件下为气体，则焦油在途经裂解层5、还原层6、氧化层7时，始终保持气体状，可避免焦油遇冷液化，变成粘稠油状物，而污染气化炉的内部生物质原料的问题，当含焦油的可燃气体流至炉排8和第二炉排11之间时，利用干燥层4处生物质原料受裂解层5的所产生热气作用，而产生的水蒸气，利用入料口3将水蒸气引导至炉排8和第二炉排11之间，因含焦油的可燃气体经还原层6和氧化层7的接连加温，其可具有高温条件，所含温度应为1000°C-1200°C，此时，水蒸气和可燃气体内的焦油成分发生热裂解反应，产生CO和H₂等气体，即为生物质可燃气，从而有效消耗焦油挥发分，促进生物质可燃气体的产生，避免焦油伴随可燃气一同排出，而造成外部大气污染的问题。

请参阅图1，其中，排气管10的形状呈圆柱形，其内腔设有四块隔板均匀分布，将排气管10的内腔均分隔开，因焦油与水蒸气发生热裂解需要高温环境，从而当生物质可燃气体有效去除焦油成分，并输出时，其携带高温，若直接排放使用，存在高温灼伤隐患，而通过设置排气管10的内腔安置隔板，进而将排气管10的内腔分为细窄且甬长的通道，使高温可燃气被分流，加快其流速，且减小其横截面积，从而有效进行高温散热，加快气体降温程度，避免生物质可燃气最终排出时，温度过高，不可正常使用的问题。

请参阅图1，其中，第二炉排11的形状呈圆环形，其表面开孔直径值与炉排8表面开孔直径值一致。

本发明的使用方法工作原理如下：

请参阅图1，其中，a所在箭头所示，表示生物质原料倒入方向，b所在箭头所示，表示水蒸气流动方向，c所在箭头所示，表示含焦油生物质可燃气体流动方向，d所在箭头所示，表示生物质原料残渣落出方向，e所在箭头所示，表示除焦油后生物质可燃气体流动方向，f所在箭头所示，表示气化剂流入方向。

当需要进行生物质制气时，将生物质原料通过入料口2倒入炉体1的内腔，分别填满干燥层4、裂解层5、还原层6、氧化层7所在区域，待生物质原料填满后，将高温气化剂通过入气口13，灌入炉体1的内腔，与氧化层7内部生物质原料发生氧化反应，生成CO₂、、CO、H₂O等，同时放出热量，热量和挥发分气体同时向上流动，进入还原层6的内部，此时因供氧不足，生物质原料的燃烧不充分，产生CO，并放出热量，同时，来自氧化层7的CO₂与生物质原料中的C发生还原反应，生成CO、CH₄、CmHn、H₂、H₂O等。

在此过程中，被加热的生物质原料也发生裂解，可燃气体即挥发份，从原料中析出，成为燃气的一部分，而还原层6中的生物质原料因重力作用下落入氧化层7。

从还原层6传上去的热气体，将裂解层5内部生物质原料加热，发生裂解反应，在反应过程中，生物质中的大部分挥发分得以挥发，裂解过程的产物有炭、焦油、H₂、CO、CO₂、CH₄和水蒸气等，裂解层5产生的残留物因重力作用进入还原层6，而产生的热气体进入干燥层4。

此时，干燥层4处的生物质原料被来自下方裂解层5的热气体加热，其内部水分蒸发为水蒸气，从而得以干燥，干燥后的物料因重力作用进入裂解层5，而水蒸气通过入料口3，被引导返回至炉排8的底端，再次进入炉体1的内腔，此时，裂解层5处所产生的含焦油的可燃气体通过回气管9顶部气孔，进入回气管9的内腔管体，含有焦油的可燃气体沿管道向下流动，当流至炉排8和第二炉排11之间所在位置时，水蒸气和可燃气体内的焦油成分发生热裂解反应，产生CO和H₂等气体，即为生物质可燃气，从而有效消耗焦油挥发分，促进生物质可燃气体的产生。

而可燃气体经过除焦油后，通过排气管10向外排出，并使用即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种圆锥形炉排式生物质气化炉，包括炉体（1），其特征在于：所述炉体（1）的顶端开设有入料口（2），所述炉体（1）的外部两侧固定安装有入料口（3），所述炉体（1）的内腔固定安装有干燥层（4），所述干燥层（4）的底端固定安装有裂解层（5），所述裂解层（5）的底端固定安装有还原层（6），所述还原层（6）的底端固定安装有氧化层（7），所述氧化层（7）的底端固定安装有炉排（8），所述裂解层（5）的中部固定安装有回气管（9），所述回气管（9）的底端固定安装有排气管（10），所述炉排（8）的底端下方固定安装有第二炉排（11），所述炉体（1）的底端开设有出渣口（12），所述炉体（1）的底部一侧固定安装有位于氧化层（7）的一侧的入气口（13）。

2.根据权利要求1所述的一种圆锥形炉排式生物质气化炉，其特征在于：所述入料口（3）的形状呈C字型，其一端接口固定安装在炉体（1）的顶部且位于干燥层（4）的顶端上方，而另一端接口固定安装在炉体（1）的底部且位于炉排（8）和第二炉排（11）之间的区域位置，所述入料口（3）的管体表面涂有保温涂料。

3.根据权利要求1所述的一种圆锥形炉排式生物质气化炉，其特征在于：所述回气管（9）的形状呈圆管状，所述回气管（9）的顶部表面开设有气孔，且气孔所开设的范围长度等于干燥层（4）的高度值，所述回气管（9）的底部表面也开设有孔，且气孔所开设的范围长度等于炉排（8）到第二炉排（11）之间的距离值。

4.根据权利要求1所述的一种圆锥形炉排式生物质气化炉，其特征在于：所述排气管（10）的形状呈圆柱形，其内腔设有四块隔板均匀分布，将排气管（10）的内腔均分隔开。

5.根据权利要求1所述的一种圆锥形炉排式生物质气化炉，其特征在于：所述第二炉排（11）的形状呈圆环形，其表面开孔直径值与炉排（8）表面开孔直径值一致。

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