生物質水冷式空氣-水蒸汽氣化器的製作方法

2023-12-06 14:11:01 2

專利名稱：生物質水冷式空氣-水蒸汽氣化器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種氣化設備，具體是涉及一種用於燃燒生物質燃料產生生物質燃氣的氣化器。
背景技術：
生物質燃氣是一種可替代化石能源的綠色能源，它的原料為生物質物料，如秸杆、 甘蔗渣、稻杆、稻殼(糠)、廢木材、樹皮、鋸末、木屑等，通過氣化設備對其高溫(650°C以上) 熱解反應後，能夠制出生物質燃氣。生物質氣化製取燃氣是一種先進的生物質能熱化學轉化方式，其中，生物質空氣-水蒸汽氣化是一種投資相對較低，產氣質量也較好的氣化方法。在這種氣化中，水蒸汽重整所需要的熱量可以由空氣的部分燃燒供給。但這種氣化方式並未得到廣泛應用，原因在於水蒸汽加入點過於集中，使水蒸汽與反反應物的混合不完全，造成反應不充分，最終導致製備出的生物質燃氣的產出率低，且熱值低，無法大規模工業化。空氣_水蒸汽氣化器的燃燒技術主要是爐排層燃燒和流化床燃燒技術，其中，採用爐排層燃技術的缺點是燃料燃燒不完全，過量空氣係數較高，導致熱效率偏低；另者，如採用流化床燃燒爐，一般是應用於大型鍋爐，其投資巨大，生產成本高，不能在中小企業中大力推應用。

實用新型內容為了解決現有技術存在的問題，本實用新型提供一種能夠製備出高熱值、產生率高的氣化器。為了實現以上目的，本實用新型的技術方案如下一種生物質水冷式空氣-水蒸汽氣化器，包括具有中空圓筒形的燃燒室的保溫層，保溫層的外表層包裹一層外筒體，外筒體與保層外表形成冷卻室，冷卻室內填充具有流動性的冷卻液，冷卻液與保溫層進行熱交換，保溫層的壁體開設能進料口，該進料口與燃燒室連通且進料口的側壁與保溫層的壁體相切，生物質粉料在風力的作用下，切向輸入到燃燒室內，所述保溫層還開設有至少一通孔，該通孔與燃燒室連通，水蒸汽從通孔輸入到燃燒室中與生物質粉料充分混合，參與燃燒熱解並發生氣化反應產生生物質燃氣。進一步地，所述通孔的側壁與燃燒室內壁相切，水蒸汽切向輸入到燃燒室中，與生物質粉料形成旋風式充分燃燒。所述通孔與水蒸汽管道連通。所述通孔具有兩個，每個通孔的出蒸汽口在燃燒室中處於不同位置。所述水蒸汽管道的入口連接水蒸汽分配器，水蒸汽分配器將水蒸汽均勻分配到每路水蒸汽管道中。所述每路水蒸汽管道安裝有截止閥。所述每路水蒸汽管道安裝有壓力表。所述水蒸汽分配器連接排水閥，如疏水閥。[0013]所述水蒸汽分配器連接水蒸汽總管。所述保溫層與外筒之間設置有若干塊支撐板。與現有技術相比，由於以空氣作為氣化劑的基礎上，在氣化器設置了水蒸汽管路，引入水蒸汽作為氣化劑參與氣化反應，使生物質燃料熱解燃燒並氣化後獲得中熱值 (1800 2000Kcal/N m3)的生物質燃氣，熱值提高30 40%，燃氣產出率提高20%。在氣化器的燃燒過程中，氣化反應所需的熱能來源於氣化器中的生物質燃料，實現自熱平衡。水蒸汽由多路水蒸汽管道輸入到氣化器的燃燒室內，以分散形式從不同位置輸入水蒸汽，使與燃燒內反應物(生物質碳和熱解燃燒產生的氣體)充分混合，進一步氣化反應達到更完全的目的。

圖1氣化爐的內部結構示意圖。圖2為氣化爐的側面結構示意圖。圖3為水蒸汽管路系統。下面，結合最佳實施例對本實用新型進一步具體描述。
具體實施方式
參照圖1和圖2，本實用新型氣化器是一臺0. 5噸/時的氣化爐，以流化床為最佳。 氣化爐由保溫層18、點火器、風機22、液位計20、防爆門、人孔、觀火孔和外殼體14組成，整體上橫向放置。保溫層18呈中空的圓筒形，其內部的圓筒形空腔作為燃燒室17。保溫層 18的材料為耐高溫材料，其內部焊接密布有J形抓釘，以加固保溫層18。保溫層18的壁體上開設有三個進料口 19，進料口 19的側壁與保溫層18的壁體相切。進料口 19的入口與風室23相通，風室23通過風管21與風機22連通。當生物質粉料從進料口 19進入燃燒室時，風機22向進料口 19切向吹入空氣，使粉料在燃燒室17中旋風式捲起，與空氣充分混合燃燒。保溫層18的外壁包覆有外殼體14，保溫層18和外殼體14之間設置有若干塊支撐板15。支撐板15為圓環形狀，其周圍開設有一個90°缺口，每塊支撐板的缺口朝向各不相同，有利於增加水流的振動性。保溫層18與外殼體14之間的空間形成冷卻室，裡面可填充水。外殼體14的上部連接排氣管16 (與冷卻室連通)，用於將冷卻室的蒸汽排出。冷卻室連接液位計20，用於監視冷卻室的水位。如圖3所示，爐體1連接水蒸汽管路組件，給爐體1內的燃燒室2提供高溫水蒸汽。 燃燒室為中空的圓筒形體。爐體1(燃燒室)的壁體開設三個通孔10，通孔10在爐體1的橫截面上呈圓周均勻布置，通孔10的位置位於燃燒層。水蒸汽管路組件，由三路水蒸汽管路11、水蒸汽分配器3和水蒸汽總管4組成。水蒸汽分配器3為圓圈形狀，其內圓側連接三路水蒸汽管路11，每一路水蒸汽管路11也呈圓周均勻布置，每一路水蒸汽管路11與通孔 10直線連通。水蒸汽分配器3的入口連接水蒸汽總管4，而出口連接疏水閥12。每一路水蒸汽管路11均安裝有壓力表13和截止閥9。水蒸汽總管4安裝有壓力表6、流量計7和減壓閥8。水蒸汽總管連接一臺0. 5噸/時的蒸汽鍋爐5。本實用新型能夠實現生物質空氣-水蒸汽氣化方法，其過程如下在生物質氣化器的燃燒室內通入空氣，控制空氣當量比20，加入催化劑，如白雲石、橄欖石、氧化鋁等，在常壓或微正壓條件下燃燒生物質燃料產生反應物(生物質碳和反應氣體)，氣化器內部溫度達到800°C時，通入0. 6Mpa的120°C的水蒸汽與反應物參與氣化反應，控制水蒸汽 /生物質燃料質量比S/B為0. 5，經過2s反應時間，產生生物質燃氣。
權利要求1.一種生物質水冷式空氣-水蒸汽氣化器，包括具有中空圓筒形燃燒室的保溫層，保溫層的外表層包裹一層外筒體，外筒體與保層外表形成用於填充冷卻液的冷卻室，保溫層的壁體開設能進料口，該進料口與燃燒室連通且進料口的側壁與保溫層的壁體相切，其特徵在於所述保溫層還開設有至少一用於輸入水蒸汽的通孔。
2.根據權利要求1所述的氣化器，其特徵在於，所述通孔的側壁與燃燒室內壁相切，水蒸汽切向輸入到燃燒室中，與生物質粉料形成旋風式充分燃燒。
3.根據權利要求1所述的氣化器，其特徵在於，所述通孔與水蒸汽管道連通。
4.根據權利要求3所述的氣化器，其特徵在於，所述通孔具有兩個，每個通孔的出蒸汽口在燃燒室中處於不同位置。
5.根據權利要求4所述的氣化器，其特徵在於，所述水蒸汽管道的入口連接水蒸汽分配器，水蒸汽分配器將水蒸汽均勻分配到每路水蒸汽管道中。
6.根據權利要求5所述的氣化器，其特徵在於，所述每路水蒸汽管道安裝有截止閥。
7.根據權利要求5所述的氣化器，其特徵在於，所述每路水蒸汽管道安裝有壓力表。
8.根據權利要求5所述的氣化器，其特徵在於，所述水蒸汽分配器連接排水閥。
9.根據權利要求5所述的氣化器，其特徵在於，所述水蒸汽分配器連接水蒸汽總管。
10.根據權利要求1所述的氣化器，其特徵在於，所述保溫層與外筒之間設置有若干塊支撐板。
專利摘要本實用新型公開了一種生物質水冷式空氣-水蒸汽氣化器，其保溫層的外表層包裹一層外筒體，外筒體與保層外表形成冷卻室，保溫層的壁體開設能進料口，該進料口與燃燒室連通且進料口的側壁與保溫層的壁體相切，生物質粉料在風力的作用下，切向輸入到燃燒室內，保溫層還開設有至少一通孔，該通孔與燃燒室連通，水蒸汽從通孔輸入到燃燒室中與生物質粉料充分混合，參與燃燒熱解並發生氣化反應產生生物質燃氣。由於以空氣作為氣化劑的基礎上，在氣化器設置了水蒸汽管路，引入水蒸汽作為氣化劑參與氣化反應，使生物質燃料熱解燃燒並氣化後獲得中熱值的生物質燃氣，熱值提高30～40％，燃氣產出率提高20％。
文檔編號C10J3/72GK202124601SQ20112021843
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月24日 優先權日2011年6月24日
發明者常厚春, 張開輝, 繆麟, 許浩達, 陳平, 陳燕芳, 馬革 申請人:廣州迪森熱能技術股份有限公司