利用生物燃气为大型热量接收器加热的方法

专利名称：利用生物燃气为大型热量接收器加热的方法
技术领域：
本发明涉及供热系统技术领域，尤其涉及一种利用生物燃气为大型热量接收器加热的方法。
背景技术：
目前，在供热系统技术领域，所使用的燃料大多数为煤炭，而煤炭的燃烧带来的环境污染大，随着世界对环保问题的关注以及煤炭资源的不断减少，急需要寻求一种既可以代替煤炭又可以减少环境污染的燃料。

发明内容
本发明的目的是提供一种利用生物燃气为大型热量接收器加热的方法，其利用生物燃气代替燃煤，环境污染少，加热效率高。为了达到上述目的，本发明的技术方案如下
利用生物燃气为大型热量接收器加热的方法是，使用生物气化炉制造生物
燃气，并通过气量可调式真空泵以每分钟3 801!13的速度输出生物燃气，生物燃气通过面积为0.25~301112的大型燃气炉排燃烧，加热容量为0.2t 20t的大型燃气热量接收器。
上述使用生物气化炉制造生物燃气的步骤为将单种或多种生物原料(如秸秆、玉米芯、锯末等)加入生物气化炉中，在缺氧条件下燃烧，产生一氧化碳，燃烧的热量传导给未燃生物原料，在温度为500'C 65(TC的条件下，通过蒸汽的作用，未燃生物原料发生负压/正压连续干馏反应，使生物原料中的长链分子裂解为小分子，并产生氢气、氮气等气体，氢气与碳反应，生成生物燃气甲烷，同时剩余氧气与碳发生反应生成二氧化碳，在燃烧过程中产生了焦油，产生的气体和焦油经过净化装置后，输出净化的生物燃气。
本发明的有益效果是利用再生能源制造生物燃气，取代煤炭作为供热燃料，根除了用户对煤炭的依赖性，降低了环境污染，提高了热量接收器的加热效率。


图1是本发明的利用生物燃气加热大型热量接收器的工艺流程图。图2是本发明的A型生物气化炉结构示意图。图3是本发明的A型洗涤冷却装置结构示意图。
4图4是本发明的A型真空泵系统结构示意图。
图5是本发明的A型过滤装置结构不意图。
图6是本发明的A型大型燃气炉排结构示意图。
图7是图6的A-A剖视图。
图8是本发明的A型大型燃气热量接收器结构示意图。
图9是本发明的B型生物气化炉结构示意图。
图IO是本发明的B型净化装置结构示意图。
图11是本发明的B型大型燃气炉排结构示意图。
图12是图11的B-B剖视图。
图13是本发明的B型大型燃气热量接收器结构示意图。
图14是本发明的C型生物气化炉结构示意图。
图15是本发明的C型净化装置结构示意图。
图16是本发明的C型大型燃气炉排结构示意图。
图17是图16的C-C剖视图。
图18是本发明的C型大型燃气热量接收器结构示意图。图中1、外壳，2、内胆，3、管式带水炉条，4、化工喷头，5、调速电机，6、真空泵水管，7、废滤料出口， 8、条状自动供氧管，9、条排状气体出孔，10、下孔式气体分配管，11、气火管，12、容水式叠板，13、法兰，14、连水管，15、热水外壳，16、圆形风帽式布风孔板，17、箱式主体，18、空气管，19、生物燃气管，20、叠板式主体，21、横管式热量回收器，22、条形布风装置，23、生物燃气管，24、风机管，25、水管式主体。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明做进一步详细地描述
如图1所示，本发明是利用生物再生能源及生物气化原理，以单种或多种(秸秆、玉米芯、锯末等)生物原料，在缺氧燃烧中产生一氧化碳，同时燃烧
热传导给未燃生物原料，在500'C 65(TC温度下，通过蒸汽作用下，未燃生物原料发生负压(正压)连续干馏反应，使生物原料中的长链分子，裂解为小分子，并产生氢气、氮气等气体，氢气又与碳反应，生成甲烷气体，同时剩余氧气又与碳发生反应生成二氧化碳，并在生物燃烧中产生了焦油。上述气体及焦油从生物气化炉的生物燃气出口进入净化装置，进行洗涤冷却、焦油分离，然后，经可调气量真空泵泵入储气罐，在泵入储气罐之前可以进行再次焦油气水分离，储气罐内的生物燃气经过再次过滤后，用于农户用气，或者，通过大型燃气炉排燃烧后加热大型燃气热量接收器，用于供热或洗浴场所。
本发明利用生物燃气为大型热量接收器加热的方法中所使用的生物气化炉、净化装置、大型燃气炉排和大型燃气热量接收器各有三种结构形式，具体如下
如图2所示，本发明的A型生物气化炉的炉主体为圆柱体，外壳1为水冷装置，内胆2为特殊耐火材料(例如，耐火水泥等)制成，在含有催化剂的作用下，可以提高产气量，炉主体的底部为储灰室，储灰室的上部为管式带水炉条3，并与外壳l的水冷装置中的水相通，使燃烧产生的热量传给水冷装置，无丢失，使炉条的使用寿命延长，炉主体的顶部设有空气入口和生物原料填加口；
外壳1的一侧设有热水出口和排污口，另一侧设有生物燃气出口和冷水入口，
热水出口可以接循环供热泵的入口，用于供热系统，排污口用于排出水中杂物；储灰室的一侧设有除灰口，用于排出燃烧产生的灰体。本发明的生物气化炉初次点炉3 7分钟左右即可产生可用气体，本炉直径可从0.7 4m，高度从2~5m，产气率在2~3m3/kg，热值为4600 7500MJ/m3 (大于1800大卡/m3)，产气量根据用户所需，可在3mV分钟 80mV分钟范围内，产生的生物燃气可用于200-15000户生活用气，以及为0.2 20吨的热量接收器加热。
如图3至图5所示，本发明的A型净化装置包括洗涤冷却装置、真空泵系统和过滤装置，来自生物气化炉的生物燃气，进入化工原料洗涤室A和洗涤室B进行两级化学洗漆、冷却，使温度降至5(TC左右，焦油沉入洗涤室底排出，剩余的液体焦油进入焦油化工原料分离器进行分离，分离出的焦油排入焦油回收室中，分离出的化工原料液体，通过化工喷头4喷入两个洗涤室进行重复利用，洗涤后的气体经泵再进入冷却室A和冷却室B进行两级冷却，使温度进一步冷却至4(TC左右，冷却后的生物燃气进入气量可调式真空泵中(本泵可输出燃气3 80mV分钟)进行气水搅拌，搅拌后的气体，由真空泵的气体出口经过气水分离器的A口，进入气水分离器中进行气水分离，分离出的剩余水从溢流口排出，剩余的含焦油的水再通过真空泵水管6进入真空泵中搅拌，如此重复，使焦油进一步的降低，从气水分离器分离出的气体从气水分离器的B 口输出进入四级过滤器的气体入口，进行四级过滤，过滤器的滤料为稻壳、玉米芯等生物原料，滤料从滤料填加口加入，气体通过滤料后将剩余杂质、焦油滤除，经长时间使用后的含焦油、杂质的废料从废料出口 7排出，过滤的气体可通过气
6体出口直接进入大型燃气炉排中燃烧或进入储气罐中储存，分配给农户生活用气。
如图6和图7所示，A型大型燃气炉排为自动供氧炉排，其包括箱式主体17、储气室、下孔式气体分配管10、条状自动供氧管8和条排状气体出孔9，条排状气体出孔9环绕在条状自动供氧管8周围；生物燃气从四级过滤器的气体出口进入自动供氧炉排的下孔式自动分配管10,进入储气室，通过自动供氧炉排中的自动气体分配孔板的条排状气体出孔9，通过自动点火器将其点燃，点燃后由条状自动供氧管8进入氧气，使其燃烧彻底，无死角，发出蓝色火苗，并且火势大小可随意调节。自动供氧炉排可以随意组合成双体、多体等，面积可在0.25 30m2，可供0.2 20吨以上的国内尚无用气体燃烧的大型热量接收器。
如图8所示，本发明的A型大型燃气热量接收器包括箱式主体、叠板式热量回收器和余热回收器三部分，三部分通过法兰13和连水管14连接，使其更牢固，箱式主体为方形体、长圆体、长方体或圆柱体，其内部设有气火管11，外部设有冷水回水管接口和杂质排污口 ，自动供氧炉排产生的蓝火进入气火管11，进行燃烧加热，其供气量可由温度调节器进行火势调节；叠板式热量回收器上设有容水式叠板12，通过热量接收器主体的余热经叠板式热量回收器来回折叠，使热量充分利用；余热回收器上设有补水管口、温度自控口、开口水箱接管接口、主热输出管接口和自控压力管接口，经过叠板式热量回收器的热量再通过余热回收器进一步的回收，使热量充分利用。
本发明的大型燃气热量接收器高度可在0.5 4m，长度2 10m，宽度0.5~3m
不限，并可根据实际情况及用量大小，进行任意组合，每台热量接收器可带面积1000mll00000n^的城市、小区供热，它可取代现有生产的任何形状、结构的燃煤锅炉，从而降低了环境污染。
如图9所示，本发明的B型生物气化炉包括圆柱形的炉主体、热水外壳15、耐火材料制成的内胆2、圆形风帽式布风孔板16和储灰室，储灰室位于炉主体的底部，炉主体的顶部设有生物燃气出口和生物原料填加口，侧面设有点火孔，储灰室的一侧设有风机入口，另一侧设有除灰口。 B型生物气化炉的气体发生原理和功能与A型生物气化炉基本相同，不同之处在于A型炉为真空泵吸气，B型炉为风机正压给氧燃烧；A型炉水外套为整体形式，而B型炉为下半体式，且储灰室的顶部没有炉条，而设有圆形风帽式布风孔板16; A型炉的点火方式为下部人工点火，而B型炉为侧面电点火。如图10所示，本发明的B型净化装置包括冷却器本体、冷却器A、冷却器B、过滤器A、过滤器B、过滤器C和过滤器D，冷却器本体一侧设有生物燃气入口，其与生物燃气炉的燃气出口相连，冷却器B的上部设有生物燃气出口，冷却器本体、冷却器A和冷却器B的底部均设有焦油排放口，其与焦油存储箱连接以回收焦油，过滤器A的一侧设有生物燃气入口，其与冷却器B的生物燃气出口相连，过滤器D的一侧设有生物燃气出口。 B型净化装置由两道叠板式冷却器与四道过滤器储气罐组成，冷却器主要是将气体冷却至35'C左右，以除去生物燃气中的焦油及水蒸气，过滤器主要为去除多余的焦油、杂质等物质，经过冷却、过滤后的生物燃气，直接进入储气罐，用以供200 15000户居民生活用气及取暖，并可供大型燃气炉排燃烧加热大型热量接收器。B型净化装置的其它功能同A型净化装置的冷却过滤功能。
如图11和图12所示，B型大型燃气炉排包括箱式主体17、空气管18和生物燃气管19，空气管18和生物燃气管19位于箱式主体内，空气管18上设有数个空气出孔，生物燃气管19上设有数个燃气出孔，每个空气出孔的周边环绕多个燃气出孔。B型燃气炉排由空气管18进入空气，来自净化装置生物燃气出口的生物燃气进入生物燃气管19,燃气通过数个燃气出孔与数个空气出孔出来的空气进行充分燃烧，加热大型热量接收器。
如图13所示，B型大型燃气热量接收器由三层组成，下层为叠板式主体20，中部为横管式热量回收器21，上部为余热回收器，三者通过法兰依次连接，叠板式主体20—侧设有冷水入口，另一侧设有排污口，余热回收器上设有补水口、排空口、热水出口、安全装置接口和压力表接口，排空口接室外排空管，安全装置接口接压力保护装置，压力表接口接压力表。B型大型燃气热量接收器的其它功能与A型燃气热量接收器的功能相同。
如图14所示，C型生物气化炉包括炉主体、耐火材料制成的内胆2、条形布风装置22和储灰室，炉主体的上部为偏圆锥体，下部为圆柱体，炉主体的顶部设有生物燃气出口和生物原料填加口， 一侧设有点火口，储灰室位于炉主体的底部， 一侧设有压缩空气入口，另一侧设有除灰口，条形布风装置22位于储灰室的上部，其上部为偏心圆形帽体。C型生物气化炉为空压机供风系统，点火方式为侧面电点火，其它结构、功能与A型生物气化炉相同。
如图15所示，C型净化装置包括通过管道依次连接的冷却器A、冷却器B、过滤器A、过滤器B和过滤器C。生物燃气从生物气化炉的燃气出口进入冷却器A，进行初歩冷却后，进入二级冷却器B，再冷却使温度降至4(TC左右，进入过滤器A、过滤器B和过滤器C进行三道过滤，使气体中的焦油含量达15mg/m3，最后进入大型燃气炉排及储气罐中，用于供给居民生活用气及其它用
如图16和图17所示，C型大型燃气炉排包括箱式主体17、生物燃气管23和风机管24，生物燃气管23和风机管24交错分布在箱式主体内，生物燃气管23内的燃气来自净化装置的燃气出口，风机管24接压力式风机出口。 C型燃气炉排为压力式风机鼓入空气与生物燃气混合燃烧，其空气量与生物燃气量可调节，使燃气能充分燃烧。
如图18所示，C型大型燃气热量接收器由两层组成，下层为水管式主体25，上部为余热回收器，水管式主体25的一侧设有冷水入口，另一侧设有排污口，余热回收器为偏锥体结构，其上设有补水口、排空口、热水出口、安全装置接口和压力表接口，各接口的功能与B型燃气热量接收器的功能相同。C型大型燃气热量接收器的其它功能与A型燃气热量接收器的功能相同。
上述A、 B、 C型三种结构形式的生物气化炉、净化装置、大型燃气炉排和大型燃气热量接收器可以任意组合实现本发明的利用生物燃气为大型热量接收器加热的方法，例如，A型生物气化炉、B型净化装置、A型大型燃气炉排和C型大型燃气热量接收器组合；B型生物气化炉、B型净化装置、C型大型燃气炉排和A型大型燃气热量接收器组合。
下面以辽源市超导锅炉(锅炉制造)有限公司生产的型号为DZL (W) 7—0.7/95/75—All型10吨燃煤锅炉与本发明的燃气炉做一比较该锅炉每小时额定燃煤量为1828.8kg,按每天工作16小时计算，每天用煤为29260.8kg，每月按30天计算，每月耗煤877824kg，每个采暖期按5个月计算，每年耗煤4389.12吨，每吨煤按400元计算，每年用资金1755648元；本发明的生物气化炉产气量为1800mV时的炉可带10吨以上的热量接收器，按每公斤秸秆产气量为3m3/时，需秸秆600公斤，按市价(包括运杂费)0.3元计算，每小时用资金180元，每天按16小时计算，每天耗资2880元，每月按30天计算，每月需资金86400元，每年按取暖期5个月，每年需资金432000元。由此计算可得出，本发明的大型热量接收器在每年供热时就可节约资金1755648 -432000=1323648元，可给农民创收130余万元，本发明的大型热量接收器完全可以取代燃煤锅炉供热，且环境污染小。
权利要求
1、利用生物燃气为大型热量接收器加热的方法，其特征在于，使用生物气化炉制造生物燃气，并通过气量可调式真空泵以每分钟3～80m3的速度输出生物燃气，生物燃气通过面积为0.25～30m2的大型燃气炉排燃烧，加热容量为0.2t～20t的大型燃气热量接收器。
2、 如权利要求1所述的利用生物燃气为大型热量接收器加热的方法，其特 征在于，所述使用生物气化炉制造生物燃气的步骤为将单种或多种生物原料 加入生物气化炉中，在缺氧条件下燃烧，产生一氧化碳，燃烧的热量传导给未 燃生物原料，在温度为50(TC 65(TC的条件下，通过蒸汽的作用，未燃生物原料 发生负压/正压连续干馏反应，使生物原料中的长链分子裂解为小分子，并产生 氢气、氮气等气体，氢气与碳反应，生成生物燃气甲烷，同时剩余氧气与碳发 生反应生成二氧化碳，在燃烧过程中产生了焦油，产生的气体和焦油经过净化 装置后，输出净化的生物燃气。
3、 如权利要求2所述的利用生物燃气为大型热量接收器加热的方法，其特 征在于，所述生物原料为秸秆或玉米芯或锯末。
4、 如权利要求1或2所述的利用生物燃气为大型热量接收器加热的方法， 其特征在于，所述的生物气化炉包括圆柱形的炉主体、设有水冷装置的外壳(l)、 耐火材料制成的内胆(2)、管式带水炉条(3)和储灰室，管式带水炉条(3) 与外壳(1)的水冷装置相通，储灰室位于炉主体的底部，炉主体的顶部设有空 气入口和生物原料填加口，外壳(1)的一侧设有热水出口和排污口，另一侧设 有生物燃气出口和冷水入口，储灰室的一侧设有除灰口；所述的净化装置包括 洗涤冷却装置、真空泵系统和过滤装置，洗涤冷却装置的生物燃气出口与真空 泵系统的生物燃气入口连接，真空泵系统的气体出口与过滤装置的气体入口连 接；所述的大型燃气炉排包括箱式主体(17)、储气室、下孔式气体分配管(10)、 条状自动供氧管(8)和条排状气体出孔(9)，条排状气体出孔(9)环绕在条 状自动供氧管(8)周围；所述的大型燃气热量接收器包括箱式主体、叠板式热 量回收器和余热回收器，三者通过法兰(13)和连水管(14)连接，箱式主体 为方形体、长圆体、长方体或圆柱体，其内部设有气火管(11)，外部设有冷 水回水管接口和杂质排污口，叠板式热量回收器上设有容水式叠板，余热回收 器上设有补水管口、温度自控口、开口水箱接管接口、主热输出管接口和自控 压力管接口。
5、 如权利要求1或2所述的利用生物燃气为大型热量接收器加热的方法，其特征在于，所述的生物气化炉包括圆柱形的炉主体、热水外壳(15)、耐火材料制成的内胆(2)、圆形风帽式布风孔板(16)和储灰室，储灰室位于炉主体 的底部，炉主体的顶部设有生物燃气出口和生物原料填加口，侧面设有点火孔，储灰室的一侧设有风机入口，另一侧设有除灰口；所述的净化装置包括冷却器本体、冷却器A、冷却器B、过滤器A、过滤器B、过滤器C和过滤器D，冷却 器本体一侧设有生物燃气入口，冷却器B的上部设有生物燃气出口，冷却器本 体、冷却器A和冷却器B的底部均设有焦油排放口 ，过滤器A的一侧设有生物 燃气入口，其与冷却器B的生物燃气出口相连，过滤器D的一侧设有生物燃气 出口；所述的大型燃气炉排包括箱式主体(17)、空气管(18)和生物燃气管(19) ，空气管(18)和生物燃气管(19)位于箱式主体内，空气管(18)上 设有数个空气出孔，生物燃气管(19)上设有数个燃气出孔，每个空气出孔的 周边环绕多个燃气出孔；所述的大型燃气热量接收器包括叠板式主体(20)、 横管式热量回收器(21)和余热回收器，三者通过法兰依次连接，叠板式主体(20) —侧设有冷水入口，另一侧设有排污口，余热回收器上设有补水口、排 空口、热水出口、安全装置接口和压力表接口。
6、如权利要求1或2所述的利用生物燃气为大型热量接收器加热的方法， 其特征在于，所述的生物气化炉包括炉主体、耐火材料制成的内胆(2)、条形 布风装置(22)和储灰室，炉主体的上部为偏圆锥体，下部为圆柱体，炉主体 的顶部设有生物燃气出口和生物原料填加口， 一侧设有点火口，储灰室位于炉 主体的底部， 一侧设有压縮空气入口，另一侧设有除灰口，条形布风装置(22) 位于储灰室的上部，其上部为偏心圆形帽体；所述的净化装置包括通过管道依 次连接的冷却器A、冷却器B、过滤器A、过滤器B和过滤器C;所述的大型 燃气炉排包括箱式主体(17)、生物燃气管(23)和风机管(24)，生物燃气 管(23)和风机管(24)交错分布在箱式主体内；所述的大型燃气热量接收器 包括水管式主体(25)和余热回收器，水管式主体(25)的一侧设有冷水入口， 另一侧设有排污口，余热回收器为偏锥体结构，其上设有补水口、排空口、热 水出口、安全装置接口和压力表接口。
全文摘要
本发明利用生物燃气为大型热量接收器加热的方法涉及供热系统技术领域，该方法为使用生物气化炉制造生物燃气，并通过气量可调式真空泵以每分钟3～80m³的速度输出生物燃气，生物燃气通过面积为0.25～30m²的大型燃气炉排燃烧，加热容量为0.2t～20t的大型燃气热量接收器。本发明的有益效果是节约燃煤，并根除了用户对煤炭的依赖性，降低了环境污染，提高了热量接收器的加热效率。
文档编号F24H1/00GK101487628SQ20091006651
公开日2009年7月22日 申请日期2009年2月11日 优先权日2009年2月11日
发明者刘金山 申请人:刘金山