CN202989076U - 一种富氢燃气发生炉 - Google Patents

Abstract

一种富氢燃气发生炉，它能使煤炭或含水量大的生物质燃料、生活垃圾及工农业有机废弃物转化为富氢燃气。其特征是：燃气发生炉由上、中、下炉体组成，上炉体的高温燃气出口与侧置换热器的进气口连接；其碳氢能量转化的方法是：中炉体的炉膛内氧气与水蒸汽自上而下流动，并自上而下顺序形成烘干脱水区、上富氧燃烧区、上贫氧燃烧区和上缺氧燃烧区；下炉体的炉膛内氧气与水蒸汽自下而上流动，并自下而上顺序形成下富氧燃烧区、下贫氧燃烧区和下缺氧燃烧区；碳或有机物与氧和水蒸汽在高温环境中，伴随着能量变化不断生成新的物质，最后主要生成一氧化碳和氢的富氢燃气，富氢燃气通过燃气立管流向侧置换热器，经低温燃气出口送至用户。

Description

一种富氢燃气发生炉

技术领域

本实用新型涉及一种富氢燃气发生炉，它是利用碳氢能量转化的方法，使煤炭或含水量大的生物质燃料、生活垃圾及工农业有机废弃物转化为清洁能源——富氢燃气。 

背景技术

目前，公知众多的使用固体燃料的燃气发生炉，热效率低，燃烧过程中所析出的挥发分、焦油及有害气体得不到很好的处理，燃料燃烧不充分，烟尘不能有效处理，不仅浪费能源，而且对环境有污染；现有垃圾处理技术不能满足需要，垃圾围城，触目惊心，急需改进和完善；当前，生物质作为能源利用，技术问题多，难度大，效益低，进展缓慢。本实用新型是利用碳氢能量转化的方法，使碳或有机物转化为富氢燃气，能有效的解决上述技术缺陷和不足。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种富氢燃气发生炉，它燃烧速率高，消耗氧量少，氮氧化物排放少，有利于节能环保。 

本实用新型的科学依据是：在化学反应过程中，反应物转变为生成物时所经历的旧化学键断裂和新化学键形成的过程中，不仅有新物质生成，而且伴随着能量的变化。破坏旧化学键，需要吸收一定的能量来克服原子(或离子)间的相互作用；形成新化学键时，又要释放一定能量。在化学反应过程中，如果形成新化学键释放的能量大于断裂旧化学键所需要吸收的能量，反应开始后，就会有一定的能量以热能、电能或光能等形式释放出来；如果形成新化学键释放的能量小于断裂旧化学键所需要吸收的能量，则需要不断地吸收能量才能使反应持续进行。因此，可把化学反应的过程看做“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能、电能或光能等释放出来，或者是热能、电能或光能等转化为物质内部的能量(化学能)被“储存”起来的过程。本实用新型根据上述原理利用“碳氢能量转化”的方法制取富氢燃气，它不仅能实现煤炭无烟燃烧，更适合含水量大的生物质燃料、生活垃圾及工农业有机废弃物转化为清洁能源使用。 

本实用新型的目的是这样实现的：碳或有机物和氢，可视为是能量的载体，在一定的化学反应过程中可实现“碳氢能量转化”。其方法是：将碳或有机物、氧和水置于一定的高温环境中，碳与氧生成一氧化碳或二氧化碳释放了能量；有机物吸收能量生成挥发分、焦油、固定碳“储存”了能量，其挥发分、焦油或固定碳与氧又生成一氧化碳或二氧化碳释放了能量；水吸收能量生成氢和氧“储存”了能量，其氧又与碳生成一化碳或二氧化碳释放了能量，但释放的能量小于水断裂旧化学键所需要吸收的能量，水要不断地吸收能量才能使反应持续进行。因此，要不断地按一定比例提供氧气、碳或有机物和水，才能使化学反应持续下去，实现能量在碳与氢之间不停的转化，不断地生成富氢燃气。本实用新型一种富氢燃气发生炉，它能有效的实现煤炭或含水量大的生物质燃料、生活垃圾及工农业有机废弃物转化为清洁能源使用。其特征是：一种富氢燃气发生炉，其富氢燃气发生炉由上炉体、中炉体和下炉体顺序固定连接组成，上炉体的高温燃气出口与侧 置换热器的进气口连接，在中炉体的炉膛内氧气与水蒸汽自上而下流动，并自上而下顺序形成烘干脱水区、上富氧燃烧区、上贫氧燃烧区和上缺氧燃烧区，在下炉体的炉膛内氧气与水蒸汽自下而上流动，并自下而上顺序形成下富氧燃烧区、下贫氧燃烧区和下缺氧燃烧区，上、下缺氧燃烧区连为一体，在高温环境中，碳或有机物与流动的水蒸汽和氧，伴随着能量的变化，不断地生成新的物质，最后主要生成一氧化碳和氢的混合气体——富氢燃气，富氢燃气通过燃气立管流向侧置换热器，经低温燃气出口送至用户，上炉体上设有燃料进口、高温燃气出口，燃料进口可与上料机构连接，中炉体由受压水套构成，其上设有蒸气出口、上进气口、观察炉门、中进气口、燃气立管和料位漏斗，其观察炉门还可作横向进料口使用，用时可与横向进料机构连接，下炉体由常压水套构成，其上设有多个观察视窗、环形预热管、多个径向喷嘴、液体渣池、液渣出口、下进气口、掏渣炉门，与上炉体的高温燃气出口连接的侧置换热器由水封池，气连通管，水连通管，降尘圆锥套，侧置换热器外筒体，侧置换热器立管，低温燃气出口构成。 

用管路将下炉体13、中炉体17和侧置换热器25的进水口和出水口串联连接，在下炉体13和中炉体17的连接管路上设有水泵5，用于为中炉体17补水，以保证不断地产生蒸汽，蒸气出口外接集汽包。上进气口16，中进气口14和下进气口11分别与集汽包和氧气站连接，并分别设有可调阀门，以便于调节蒸汽与氧气的分配比例及流量大小。低温燃气出口32接引风机，引风机可无级调速。 

在下炉体13、中炉体17、上炉体18和侧置换热器25的不同位置上设有若干温度传感器，将随机测到的燃气、蒸汽和水的温度信号输入测控中心；在下炉体13和中炉体17炉膛的不同位置设有热电偶，将随机测到的炉温信号输入测控中心；在高温燃气出口2或低温燃气出口32处设气体分析仪探头，并将随机测到的气体成分信号输入测控中心。信号经测控中心处理后，发出指令，分别调控引风机的转速和蒸汽与氧气的分配比例及流量的大小，以满足不同的需要。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

图1是本实用新型第一实施例的结构示意图 

图2是本实用新型第二实施例的结构示意图 

图3是本实用新型第三实施例的结构示意图 

图4是图1中的A-A剖面放大图 

图5是图2中的B-B剖面放大图 

图中所示标记为：燃料进口1，高温燃气出口2，燃气立管3，料位漏斗4，水泵5，观察视窗6，环形预热管7，径向喷嘴8，液体渣池9，液渣出口10，下进气口11，掏渣炉门12，下炉体13，中进气口14，观察炉门15，上进气口16，中炉体17，上炉体18，水平加料炉门19，上置换热器20，中温燃气出口21，上置换热器立管22，清灰炉门23，挡火圆锥24，侧置换热器25，水封池26，气连通管27，水连通管28，降尘圆锥套29，侧置换热器外筒体30，侧置换热器立管31，低温燃气出口32。图中箭头所示为气体流动方向。 

具体实施方式

图1是本实用新型第一实施例的结构示意图，点燃生火后，一次加满燃料，并关闭燃料进口1，根据高温燃气出口2的燃气成分，分别调节下进气口11，中进气口14，上进气口16中的进气比例和流量，以满足不同的需要；调节料位漏斗4的上下位置，改变燃烧料层的高度，以适应不同燃料燃烧特点的需要；对液渣出口10进行泥封，待液体熔渣足够多时，打开泥封，开始液体排渣，液渣可制作建材。 

运转中，在中炉体17的炉膛内，位于料位漏斗4以下的燃料经烘烤脱水，水升温形成蒸汽与上进气口16来的氧气和蒸汽一同在压差的作用下，自上而下的流动；在上富氧燃烧区，燃料燃烧析出的挥发分和焦油与氧气和蒸汽形成的火焰，在压差的作用下自上而下的流动；流动中的水蒸汽、挥发分和焦油不断升温裂化、裂解，生成新的物质并伴随着能量变化，氧气逐渐耗尽，燃料逐渐生成固定碳；火焰由上贫氧燃烧区进入上缺氧燃烧区，其中二氧化碳与碳生成一氧化碳；水蒸汽在流动中不断的吸收能量生成氢和氧，其氧与碳又生成一氧化碳或二氧化碳；火焰在向下的流动中，上缺氧燃烧区逐渐生成了一氧化碳和氢为主的混合燃气——富氢燃气。在下炉体13的炉膛内，由下进气口11来的氧气和蒸汽自下而上的流动；在下富氧燃烧区，氧与高温固定碳生成二氧化碳并释放热能；气体继续向上流动进入下贫氧燃烧区，氧气逐渐耗尽进入下缺氧燃烧区，二氧化碳与高温固定碳生成一氧化碳；水蒸汽在向上的流动中吸收能量生成氢和氧，其氧与高温固定碳又生成一氧化碳或二氧化碳；气体在向上的流动中，下缺氧燃烧区逐渐生成了以一氧化碳和氢为主的混合燃气——富氢燃气。上缺氧燃烧区和下缺氧燃烧区生成的富氢燃气，经燃气立管3、高温燃气出口2排出，作为热煤气使用。高温燃气出口温度可通过燃气立管3的数量多少和长短来设计确定。调节中进气口14的蒸汽与氧气的分配比例及流量的大小，可改变炉膛的燃烧强度和温度。 

在负压状态下：打开观察炉门15，可查看炉内燃烧情况；打开掏渣炉门12，可处理炉内结渣事故；打开观察视窗6，可用于拨火和碎渣，关闭时可利用玻璃视窗观察燃烧情况。在运转过程中，燃料不断析出挥发分和焦油生成固定碳，固定碳燃烧生成灰渣，体积缩小，因此燃料不断的向下滑动坠落以维持一定的燃烧料层高度，使其运转正常。固定碳由上缺氧燃烧区到下富氧燃烧区，逐渐耗尽生成灰渣，灰渣熔于液体渣池9，经液渣出口10排出。 

图2是本实用新型第二实施例的结构示意图，它是在中炉体17上固定连接上置换热器20构成的，并去掉了料位漏斗4和中进气口14，并增设了中心带孔的隔离水套和中心孔盖；观察炉门15改为水平加料炉门19，并可与水平上料机构连接。利用挡火圆锥24改变燃气方向利于降尘，打开清灰炉门23和中心孔盖用于清除烟尘；第二实施例可采用旋转风帽破渣排渣及上、下空气鼓风或鼓风引风混合使用；中温燃气出口21接用户。 

图3是本实用新型第三实施例的结构示意图，它是第一实施例与侧置换热器25的组合。上缺氧燃烧区和下缺氧燃烧区生成的富氢燃气，经燃气立管3、高温燃气出口2流经侧置换热器25，经侧置换热器立管31两次热交换降温和降尘圆锥套29两次降尘，烟尘排入水封池26；富氢燃气经低温燃气出口32由引风机送到用户。 

本实用新型具有：结构简单，易于加工制造，对燃料的适应性强，燃料来源广泛，燃料价格低，运行费用省。 

各国都在努力开发节能减排的新能源，减少碳排放，应对气候变化。因此，本实用新型具有很好的经济效益和社会效益。 

Claims (5)

1.一种富氢燃气发生炉，由上炉体、中炉体和下炉体顺序固定连接组成，其特征在于：上炉体的高温燃气出口与侧置换热器的进气口连接。 

2.根据权利要求1所述的一种富氢燃气发生炉，其特征是：上炉体上设有燃料进口、高温燃气出口，燃料进口可与上料机构连接。 

3.根据权利要求1所述的一种富氢燃气发生炉，其特征是：中炉体由受压水套构成，其上设有蒸气出口、上进气口、观察炉门、中进气口、燃气立管和料位漏斗，其观察炉门还可作横向进料口使用，用时可与横向进料机构连接。 

4.根据权利要求1所述的一种富氢燃气发生炉，其特征是：下炉体由常压水套构成，其上设有多个观察视窗、环形预热管、多个径向喷嘴、液体渣池、液渣出口、下进气口、掏渣炉门。 

5.根据权利要求1所述的一种富氢燃气发生炉，其特征是：与上炉体的高温燃气出口连接的侧置换热器由水封池，气连通管，水连通管，降尘圆锥套，侧置换热器外筒体，侧置换热器立管，低温燃气出口构成。 

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