多腔式催化裂解氣化爐的製作方法
2023-06-13 15:08:11
專利名稱：多腔式催化裂解氣化爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及農村家庭採用的固體燃料家用爐，特別涉及一種多腔式催化裂解氣化爐。
背景技術：
目前，農村大部分用戶仍採用秸稈、木屑、樹枝等作為燃料燃燒，來支持日常的生活，這種方式煙燻火燎，既不衛生也不方便，利用效率也低。秸稈、木屑、樹枝等一切農林可燃植物都是生物質。生物質是重要的可再生能源，它分布廣泛，數量巨大。但由於它能量密度低、分散，所以難以大規模集中處理，而生物質氣化技術可以在較小的規模下實現較高的利用率，它是指利用氣化裝置將生物質在缺氧狀態下進行燃燒，使大部分可燃燒物質轉化為可燃氣體，經冷卻淨化後供發電或炊事用。生物質氣化爐是以農業廢棄物和木材廢物為主要燃料的一種氣化爐，生物質氣化爐的發展引起了廣泛的關注，被視為能高效清潔的利用可再生生物質能源的一種極好工具，前景良好。現有技術中，存在的不足主要有
(1)中國專利申請CN200910014783公開的一種單腔式氣化爐，其氣化爐壁的右側固定連接有氣體過濾箱，氣體過濾箱的側壁下方安裝有焦油清理口，只能進行簡單的焦油過濾或冷凝，未能更好的利用焦油，且冷凝的焦油處理困難，會造成汙染；
(2)中國專利申請CN201020594861公開的一種鎳基催化劑生物質氣化爐，雖將催化劑引入氣化爐中以裂解大分子氣體和焦油，但其催化劑放置在灶室下部，與氣體接觸時間太短，受催化劑使用溫度的影響，裂解效率不高；
(3)密封性能不好，目前氣化爐爐蓋與爐體之間密封一般為水封或橡膠墊圈密封，水封簡單，但密封效果不好，且易產生含大量焦油的汙水，不清潔衛生；橡膠墊圈易受焦油汙染黏粘，使用不方便，且易老化，使用壽命短；
(4)爐子運行時原料中間部分燒空後周圍部分的原料很難被利用；落料杆與頂蓋密封也沒能解決；
(5)使用不方便，生物質利用率低，現有的氣化爐中一般都有多個控制閥門，且分布散亂不集中，操作複雜。
發明內容
本發明目的在於針對現有技術存在的缺點與不足，提供一種多腔式催化裂解氣化爐，該氣化爐採用多腔式對一次氣化氣進一步裂解，燃燒效率高，密封完全，爐體結構緊湊合理，操作簡單，方便實用。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是多腔式催化裂解氣化爐包括爐體、爐蓋 11，爐體包括殼體4、上小下大的錐形爐內膽6、上隔板17、下隔板20、豎直隔板30 ；所述殼體4內側有一層保溫材料5，所述上隔板17和下隔板20將所述保溫材料5與錐形內膽6外側構成的空腔隔成上、中、下三個室，其中中間的室被2、4、6或8塊豎直隔板30分隔成2、4、6或8個反應區。所述的上、中、下三個室依次是可燃氣儲存室16、催化反應室19、焦油收集室21。中間的室被四塊豎直隔板30分隔成4個反應區。本發明的多腔式氣化爐可以使得各個反應區的裂解反應更加完全；更好的利用焦油，且冷凝的焦油易於處理。
所述焦油收集室21下部外側設有焦油排出口 M ；所述4個反應區順次為第一反應區、 第二反應區、第三反應區、第四反應區，第一反應區與第二反應區之間的豎直隔板30的下部設有通氣口，第二反應區與第三反應區之間的豎直隔板30的上部設有通氣口，第三反應區與第四反應區之間的豎直隔板30的下部設有通氣口，所述第一反應區的錐形爐內膽6上設有催化室進氣口 18，催化室進氣口 18裝有過濾網，所述第四反應區的上隔板17上設有催化室出氣口 8，所述4個反應區的下隔板20上分別開有小孔，所述可燃氣儲存室16上設有可燃氣出爐口 9。本發明焦油收集室21下部外側設有焦油排出口 M可以更好的清理氣化爐內的焦油；各個反應區間的豎直隔板30上交替出現的通氣孔可以延長各個反應室中的氣體與鎳基催化劑7接觸反應時間；可燃氣儲存室16上設有可燃氣出爐口 9，以便可燃氣收集。所述爐體下部外側設有排灰口 25，所述爐體底部外側設有進風口 27、風機觀、二次配風管3、底板四，風機觀端設有氣體回止閥沈，風機觀固定在底板四上，所述爐體底部內側設有連接二次配風管3的配風盤23，配風盤23上設有電熱絲22。所述爐蓋11與爐體之間採用鎖緊裝置10、水封15、密封環14配合密封。本發明爐蓋11與爐體間密封保證氣化爐具有良好的氣密性，且提高了氣化爐的安全性能。所述的密封環14由橡膠包覆一層石棉構成。此多腔式催化裂解氣化爐還包括落料杆13，落料杆13懸掛在爐蓋11上，爐蓋11 與落料杆13之間採用兩個半圓形密封塊12和鎖緊裝置10進行密封。所述爐體外側設有控制面板1，控制面板1上設有三檔風量調節旋鈕、點火控制按鈕、二次配風量調節閥2。本發明爐體外側設置的控制面板1，使氣化爐操作更簡單方便。所述催化反應室19靠近錐形爐內膽6側放置鎳基催化劑7。本發明的工作過程生物質在氣化爐內加熱後產生的氣化氣從開在錐形爐內膽6 一側的裝有過濾網的催化室進氣口 18進入催化反應室19 ；利用錐形內膽6的溫度加熱催化反應室19的鎳基催化劑7，依次流經四個由豎直隔板30隔成的催化劑反應區後，從開在上隔板17上的催化室出氣口 8進入可燃氣儲存室16，催化劑反應區內冷凝的焦油從開在下隔板20上的小孔流入焦油收集室21，焦油收集室21接近爐子下部，溫度較高，焦油在此區會再次氣化進入催化反應室19，其一側設有焦油排出口 24，殼體下側開有排灰口 25。本發明相對於現有技術具有如下優點及效果
(1)多腔式氣化爐可以更好的利用焦油，易於處理冷凝的焦油。(2)鎳基催化劑放置在催化反應室的錐形爐內膽側，可將大分子氣體和焦油催化裂解成易燃小分子氣體，且氣體與催化劑接觸反應時間足夠長，使得裂解反應的效率提高， 可燃氣產率增加。(3)複合式密封解決了氣化爐的密封難題，既可達到良好的密封效果，又避免了汙染，複合式密封中的緊固裝置配合密封環保證了密封的完全；密封環的構造為橡膠包覆一層石棉，既保證密封環有彈性，又可耐高溫，可提高密封環密封性能和使用壽命；水封起著隔絕焦油，保護密封環不受汙染的作用，因為水封槽裡只需要很少的水，且氣體不會溢出水封，所以由水封帶來的汙染極小。(4)鎖緊裝置配合半圓形密封塊保證了落料杆和爐蓋的密封效果，鎖緊裝置鎖緊時使密封塊的橡膠發生變形，變形的橡膠能緊緊貼壓在爐蓋上的突起和落料杆上，使得密封可靠，完全。(5)錐形內膽結構配合落料杆使得生物質利用率最大化，物料集中在爐子中下部， 減少了爐子由於中下部的錐形燒空而上部物料未反應帶來的物料損失，爐子運行時可以打開頂蓋與落料杆之間的密封裝置，用落料杆壓實物料，進一步提高了物料的利用率。(6)所有調節器件都集中在控制面板上，結構緊湊，操作簡單，便於控制，火力調節
各易ο
圖1是本發明結構示意圖，
圖2是圖1的A-A剖視結構示意圖， 圖3是圖1的B-B剖視結構示意圖， 圖4是圖1的I的局部放大視圖， 圖5是圖1的向視圖C的局部示意圖。圖1-5 :1—控制面板，2—二次配風量調節閥，3—二次配風管，4—殼體；5—保溫材料，6—上小下大的錐形爐內膽，7—鎳基催化劑，8—催化室出氣口，9一可燃氣出爐口，10-鎖緊裝置，11-爐蓋，12-半圓形密封塊，13-落料杆，14-密封環，15-水封，16-可燃氣儲存室，17-上隔板，18-催化室進氣口，19-催化反應室，20-下隔板， 21—焦油收集室，22—電熱絲，23—配風盤，24—焦油排出口，25—排灰口，26—氣體回止閥，27—進風口，沘一風機，四一底板，30—豎直隔板。
具體實施例方式結合附圖，對本發明做進一步的說明，多腔式催化裂解氣化爐包括爐體、爐蓋11， 爐體包括殼體4、錐形爐內膽6、上隔板17、下隔板20、豎直隔板30 ；殼體4內側有一層保溫材料5，上隔板17和下隔板20將所述保溫材料5與錐形內膽6外側構成的空腔隔成上、中、 下三個室，其中中間的室被2、4、6或8塊豎直隔板30分隔成2、4、6或8個反應區。上、中、下三個室依次是可燃氣儲存室16、催化反應室19、焦油收集室21。中間的室被四塊豎直隔板30分隔成4個反應區，焦油收集室21下部外側設有焦油排出口 M ； 4個反應區順次為第一反應區、第二反應區、第三反應區、第四反應區，第一反應區與第二反應區之間的豎直隔板30的下部設有通氣口，第二反應區與第三反應區之間的豎直隔板30的上部設有通氣口，第三反應區與第四反應區之間的豎直隔板30的下部設有通氣口，第一反應區的錐形爐內膽6上設有催化室進氣口 18，催化室進氣口 18裝有過濾網，第四反應區的上隔板17上設有催化室出氣口 8，4個反應區的下隔板20上分別開有小孔，可燃氣儲存室16上設有可燃氣出爐口 9。爐體下部外側設有排灰口 25，爐體底部外側設有風機觀、二次配風管3、底板四， 風機28端設有氣體回止閥沈，風機28固定在底板四上，爐體底部內側設有連接二次配風管3的配風盤23，配風盤23上設有電熱絲22。爐蓋11與爐體之間採用鎖緊裝置10、水封15、密封環14配合密封。密封環14由橡膠包覆一層石棉構成。此多腔式催化裂解氣化爐還包括落料杆13，落料杆13懸掛在爐蓋11上，爐蓋11 與落料杆13之間採用兩個半圓形密封塊12和鎖緊裝置10進行密封。爐體外側設有控制面板1，控制面板1上設有三檔風量調節旋鈕、點火控制按鈕、 二次配風量調節閥2。催化反應室19靠近錐形爐內膽6側放置鎳基催化劑7。氣化爐工作時空氣從進風口 27進入風機觀，氣化氣從開在錐形爐內膽6 —側的裝有過濾網的催化室進氣口 18進入催化反應室19 ；利用錐形內膽6的溫度加熱催化反應室 19的鎳基催化劑7，依次流經4個催化區反應後從開在上隔板17上的催化室出氣口 8進入可燃氣儲存室16，下隔板20上有小孔，催化反應區內冷凝的焦油經此流入焦油收集室21， 焦油收集室21接近爐子下部溫度較高，焦油在此區會再次氣化進入催化反應室19，其一側設有焦油排出口 24，殼體下側開有排灰口 25。風機28固定在氣化爐的底部，風機28端部有氣體回止閥26，防止氣化爐停止運行時爐內高溫可燃氣體回流，風機觀鼓進的風，分別流經配風盤23作為氣化劑，和流經二次配風管2來支持燃燒，風機觀的轉速可通過設在控制面板1上的三檔風量調節旋鈕來控制，控制面板1上還有點火控制按鈕和二次配風量調節閥5，分別用來控制電熱絲22的工作和灶頭燃燒情況。更具體地說加入燃料秸稈，用落料杆13壓實秸稈，落料杆13與爐蓋11間採用兩個半圓形密封塊12和鎖緊裝置10進行密封，爐蓋11與爐體通過鎖緊裝置10、水封15、密封環14配合密封。關閉二次配風量調節閥2，接通氣化爐電源，將控制面板1上的點火控制按鈕按到開的一端，打開風機觀，風機觀固定在底板四上，空氣從進風口 27進入風機28， 電熱絲22和風機觀開始工作，Γ2分鐘後電熱絲22將已在氣化爐內底部的秸稈點燃，將點火控制按鈕按到關的一端；風機觀鼓進的風，一部分進入氣化爐內作為氣化劑，另外一部分通過二次配風管3流到灶頭作為助燃劑，6、分鐘即可打開二次配風量調節閥2，同時灶頭點火使用，根據使用要求，需要大火時可將控制風機觀的風量控制旋鈕調到較高檔同時調節二次配風量調節閥2，加大二次配風量。秸稈被加熱時，從105°C開始，就不斷有揮發分(裂解氣、焦油、水分)產生，隨著溫度的升高和時間的積累，產生的揮發分越來越多，組成成分複雜的氣化氣，氣化氣經催化室進氣口 18進入到催化反應室19，催化反應室19被豎直隔板30隔成4個反應區，在各個反應區的鎳基催化劑7的催化作用下發生裂解反應，大分子氣體和焦油裂解成小分子可燃氣，催化反應室19內一部分焦油冷凝，經下隔板20的小孔流入焦油收集室21，此處位於氣化爐底部溫度較高，部分冷凝焦油再次氣化後經下隔板20的小孔進入催化反應室19繼續發生裂解反應，最終氣體依次經過催化反應室19的各個反應區後從催化室出氣口 8進入可燃氣儲存室16，緩衝後平穩地從可燃氣出爐口 9流向灶頭，部分冷凝焦油從焦油排出口 M 流出。該氣化爐可燃氣產率高，焦油分解徹底，密封可靠汙染小，結構緊湊佔地小，所有的控制按鈕和閥門都在控制面板上，易操作，好控制，克服了現階段氣化爐存在的一些不足，是具有較大應用前景的新型爐具。
權利要求
1.多腔式催化裂解氣化爐，其特徵在於包括爐體、爐蓋(11)，爐體包括殼體(4)、上小下大的錐形爐內膽(6)、上隔板(17)、下隔板(20)、豎直隔板(30);所述殼體(4)內側有一層保溫材料(5 )，所述上隔板(17 )和下隔板(20 )將所述保溫材料(5 )與錐形內膽(6 )外側構成的空腔隔成上、中、下三個室，其中中間的室被2、4、6或8塊豎直隔板(30)分隔成2、4、6 或8個反應區。
2.根據權利要求1所述的多腔式催化裂解氣化爐，其特徵在於所述的上、中、下三個室依次是可燃氣儲存室(16)、催化反應室(19)、焦油收集室(21 )。
3.根據權利要求2所述的多腔式催化裂解氣化爐，其特徵在於中間的室被四塊豎直隔板(30)分隔成4個反應區。
4.根據權利要求3所述的多腔式催化裂解氣化爐，其特徵在於所述焦油收集室(21) 下部外側設有焦油排出口(24)；所述4個反應區順次為第一反應區、第二反應區、第三反應區、第四反應區，第一反應區與第二反應區之間的豎直隔板(30)的下部設有通氣口，第二反應區與第三反應區之間的豎直隔板(30)的上部設有通氣口，第三反應區與第四反應區之間的豎直隔板(30)的下部設有通氣口，所述第一反應區的錐形爐內膽(6)上設有催化室進氣口(18)，催化室進氣口(18)裝有過濾網，所述第四反應區的上隔板(17)上設有催化室出氣口(8)，所述4個反應區的下隔板(20)上分別開有小孔，所述可燃氣儲存室(16)上設有可燃氣出爐口(9)。
5.根據權利要求4所述的多腔式催化裂解氣化爐，其特徵在於爐體下部外側設有排灰口(25)，所述爐體底部外側設有進風口(27)、風機(28)、二次配風管(3)、底板(29)，風機 (28)端設有氣體回止閥(26)，風機(28)固定在底板(29)上，所述爐體底部內側設有連接二次配風管(3)的配風盤(23)，配風盤(23)上設有電熱絲(22)。
6.根據權利要求4所述的多腔式催化裂解氣化爐，其特徵在於爐蓋(11)與爐體之間採用鎖緊裝置(10)、水封(15)、密封環(14)配合密封。
7.根據權利要求5所述的多腔式催化裂解氣化爐，其特徵在於所述的密封環(14)由橡膠包覆一層石棉構成。
8.根據權利要求6所述的多腔式催化裂解氣化爐，其特徵在於還包括落料杆(13)，落料杆(13)懸掛在爐蓋(11)上，爐蓋(11)與落料杆(13)之間採用兩個半圓形密封塊(12)和鎖緊裝置(10)進行密封。
9.根據權利要求7所述的多腔式催化裂解氣化爐，其特徵在於所述爐體外側設有控制面板(1)，控制面板(1)上設有三檔風量調節旋鈕、點火控制按鈕、二次配風量調節閥(2)。
10.根據權利要求8所述的多腔式催化裂解氣化爐，其特徵在於所述催化反應室(19) 靠近錐形爐內膽(6 )側放置鎳基催化劑(7 )。
全文摘要
本發明公開了一種多腔式催化裂解氣化爐，包括殼體，倒錐形的爐內膽，爐蓋，落料杆，隔板，電熱絲和固定在底板上的風機，殼體內側有一層保溫材料，保溫層與倒錐形內膽之間組成一個空腔，被上下隔板分割成可燃氣儲存室，催化反應室和焦油收集室，催化反應室被豎直隔板分隔成四個催化區，裡面緊貼錐形爐內膽側填充鎳基催化劑，爐蓋與爐體之間採用複合式密封，落料杆與爐蓋採用兩半圓形密封塊緊固密封。本發明能將一次氣化氣中易冷凝的焦油及大分子氣體進一步裂解為小分子可燃氣，提高了爐子的效率；解決了氣化爐密封難題，結構緊湊，清潔衛生，操作方便，特別適合農村戶用。
文檔編號C10J3/64GK102268299SQ20111019459
公開日2011年12月7日 申請日期2011年7月12日 優先權日2011年7月12日
發明者胡小芳, 陳奎 申請人:華南理工大學