专利名称：柴草液化气炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种生物质制气炉，尤其是一种“柴草液化气”发生炉。
背景技术：
目前以煤和生物质秸秆为燃料的炉具种类繁多，但大都以直接燃烧法利用其热能，物料耗用量大，能量利用率低(一般只占所用物料总能量的10％左右)，环境污染十分严重。市场上也曾出现过将固体燃料转化成燃气燃烧的各种秸秆制气炉，但由于存在物料耗用量大，转化率低，节能效果差，设备造价高，燃气有烟尘，物料在干燥热解过程中所产生的大量水蒸汽和焦油不能转化利用，燃气管道经常被堵，出灰不方便，环境污染比较严重，操作使用比较麻烦等缺点，而未被用户接受，不能形成商品化生产，成了仅供人们观摩和少数人进行技术抄作的科技样品。现在又出现了一种结构较简单，造价又不高的制气炉，如中国专利以公告号CN2565831Y和CN2596228Y公开的湖南省桑植县周松林同志设计的“制气炉”和“手摇式落料制气炉”(专利号分别为ZL02277000.3和ZL02277525.0)，就具有结构简单，造价较低等特点，但经本人前去实地考察后得知，这种“制气炉”仍存在以下几项致命弱点1、加料、出灰、制气和使用不能同步进行，无法实现连续生产。
2、物料耗用量高，转化率低，所产燃气不纯，热值不高，火焰偏红。使用这种燃气极易把锅烧黑并伴有一定量的微细炭黑散入室内造成污染，这种炉具虽然在一定程度上也能将植物废料转化成燃气，但与传统直燃法炉灶相比，节能效果不很明显。
3、这种制气炉在开盖加料和加料后的启动阶段以及连续用气30-50分钟以后，炉口或灶具燃烧口等处会有滚滚浓烟冒出，有时在开盖加料时还会有燃气明火从装料口窜出，不仅严重污染室内环境，同时还伴有许多不安全因素存在，容易造成人身伤害。
4、这种制气炉不能有效分解和转化物料在产气过程中所发生的大量焦油气、水蒸汽、烟尘和二氧化碳，这些气体和烟尘随燃气进入导气管时不仅会出现因焦油极易凝结而堵塞管道，而且还会使燃气夹带大量烟尘、焦油、灰分和水蒸汽，从而导致所得燃气品质低下，热值不高。
5、这种制气炉仅限使用干料，不能使用湿料，一旦所用物料含水率较高，轻则导致所产燃气因水蒸汽含量过高而点火困难，以致被迫放空，造成浪费，重则出现熄火停炉而中断制气，不仅如此，这种制气炉就是使用干料，所产燃气也必须先经净化器的净化处理，再经5-10米甚至更长的管道和多个U型排液口逐渐将混在燃气中的焦油和水蒸汽分离出来，否则，所得燃气将无法使用，这样不仅给炉具操作带来不便，还无形中增加了设备投资，加重了农民负担。
6、这种制气炉不能使来自反应炉膛的灰、渣、气、炭全部实现自动分离，炉内尚未完全利用的炭块一旦随灰落入炉膛底部的贮灰室内，就会即刻停止反应，从而造成资源浪费。
7、这种制气炉必须从设在炉底的出灰口内进行人工干式出灰，出灰时除必须停炉中断制气外，还会造成出灰口附近出现“尘土飞扬”现象的发生，影响清洁卫生。
8、手摇落料装置只能搅动生物质粉料，而对其它形式的物料不起作用，且在炉内设置“手摇落料装置”，极易使炉内物料出现架空现象，导致本来就含有较多烟尘的燃气混入更多烟尘，以致使整个制气过程无法正常进行。
9、这种制气炉容易出现炉内因明火燃烧而产生大量显热，加上没有显热(余热)回收装置，致使能量损失很大，能量利用率较低。
以上种种缺限的存在，必将严重影响该节能设备的商品化进程，不利于该产品的普及推广。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术之不足而创新设计出一种结构简单，造价低廉，使用方便，物料耗用量小、产气量大、能量利用率高、选择性好(干、湿料均可，干料还需加水)，且常压制气，安全稳定，无管道堵塞现象，设备寿命长(5-10年)，维修使用方便，节能效果显著，炉内灰、渣、气、炭可全部实现自动分离且分离效果好，人工出灰间隔时间长，加料、出灰及使用过程中洁净卫生，无烟尘污染，炉口无烟尘外溢和燃气明火外窜等现象，可实现连续生产(加料、出灰、制气和使用可同步进行)，在制气过程中对反应炉膛内所发生的全部化学反应可实现人工调控，通过对炉内化学反应的合理调控，可获取一种零成本的高效催化剂，在该催化剂的催化作用下，炉内物料因干燥热解所产生的大量水蒸汽、焦油气、烟尘和二氧化碳等废物废气可快速转化为优质可燃原料气，转化率不低于98％，这种优质可燃原料气再经本人研发的外接设备——“高效净化器”和“高效重整反应器”处理后，无须液化贮存，也无须远距离输送和多级冷却即可直接用于炊事、取暖、洗浴和驱动燃气发动机发电等，达到或接近“液化天然气”使用效果的连续、高效、洁净的新型家用制气炉——柴草液化气炉。
为达上述目的，本实用新型采用如下技术方案它由可调供氧反应系统、集气排灰净化系统和余热利用供水供汽系统组成，其中可调供氧反应系统由炉盖、环形水槽、反应炉膛、进风管、环形风道、热电偶测温装置、管式空气分配器和环形空气分配器组成，其中，反应炉膛从上到下呈垂直竖向直通结构，且其中上部炉膛为园柱形内空结构，下部炉膛同轴设置在中上部炉膛的正下方，为一个上端呈截头园锥形，下端呈倒截头园锥形，中部呈园柱形的鼓形内空结构，其内径大于或等于上部园柱形炉膛的炉膛内径；在下部炉膛内设置了一套热电偶测温装置；管式空气分配器垂直设置在反应炉膛的中心轴线上，上端与位于反应炉膛顶部的进风管相连，下端封闭且靠近中上部园柱形炉膛的底端面，并在其下端管壁四周开设有若干个透气孔；环形空气分配器同轴设置在反应炉膛的下部炉膛内，为一在其壁面上开设有若干个透气孔的园柱形内空筒体，通过这些透气孔使得下部炉膛与环形风道相通，来自鼓风机的富氧空气通过设置在进风管上的上、下进风阀以及与进风管相连的管式空气分配器和环形空气分配器，可实现对位于反应炉膛中下部的氧化区和还原区同时或分别供氧，从而使得炉内所发生的全部化学反应实现人工调控成为可能；为了延长设备使用寿命，对内炉体的全部内表面(包括环形空气分配器的内表面)、管形空气分配器的外表面和可旋转炉栅的外表面，可采用江西省宜春市实用技术研究所研发的“耐热铁砂胶”进行表面耐热和耐蚀处理。
集气排灰净化系统由可旋转炉栅、下料筒、集气筒、斜口水槽和导气管组成，其中可旋转炉栅设置在反应炉膛最底端的出料口处，与位于炉外的曲柄相连，通过摇动曲柄，可使可旋转炉栅在反应炉膛最底端的出料口处作360度旋转；下料筒为一个上端口与位于反应炉膛最底端的倒截头园锥形出料口对接，下端口悬置在斜口水槽上方的园柱形小筒体；集气筒为一个套在下料筒外侧四周，上端口焊接在反应炉膛最底端的倒截头园锥形外壳上，下端口插在斜口水槽内的水层中部的园柱形大筒体；集气筒与斜口水槽内的水面共同对下料筒形成密封包围，同时在集气筒筒体一侧的上端面上设置了一个园形开口，该开口与导气管对接，来自反应炉膛的灰、渣、气、炭在反应炉膛内作同向下落运动，经过可旋转炉栅后，大块炉渣和炭块被阻隔在可旋转炉栅上方的下部反应炉膛内，炉灰和燃气则穿过可旋转炉栅沿下料筒继续下落，并在物料重力的作用下，最后炉灰被落入斜口水槽的水中，而燃气则在炉内气压或抽气机的抽力作用下，沿下料筒与集气筒之间的环形间隙上升，经导气管依次被导入本人研发的外接设备——“高效净化器”和“高效重整反应器”内，进行除尘净化和重整反应，使来自反应炉膛的优质原料气转化为类似“液化天然气”的优质可燃气——“柴草液化气”。
余热利用供水供汽系统由内炉体、外炉体、保温层、安全阀、进水阀、热水阀、蒸汽阀、耐温胶管、蒸汽导入管和排污阀组成，其中进水阀和排污阀均设置在由内炉体和外炉体共同构成的环形水夹套的最底端，热水阀及与其相连的热水管设置在上述环形水夹套的最上端，与本人研发的具有余热回收利用功能的外接设备——“水环燃烧器”相连，可使本炉具的余热回收利用达到科学、合理和完全，使仅靠利用余热实现“自动、连续热水淋浴”成为可能。为了延长设备使用寿命，应对由内炉体和外炉体所构成的环形水夹套的全部内表面进行搪瓷等防腐蚀处理。另外，在与热水阀相连的热水管上垂直竖向设置了一个安全阀和一个蒸汽阀，该蒸汽阀通过耐温胶管与位于炉盖上的蒸汽导入管相连，当炉内因物料含水率低，反应炉膛内的温度较高时，可在关闭进水阀、排污阀和热水阀的情况下，打开蒸汽阀，向炉内喷入适量水蒸汽，以达到平衡炉温，提高产气量和改善燃气质量之目的；当反应炉膛内不需补充水蒸汽时，可在关闭进水阀、排污阀和热水阀的前提下，拔下耐温胶管并打开蒸汽阀，使多余蒸汽实现顺利排空，以确保设备安全运行；当用户需要进行热水淋浴时，可在关闭蒸汽阀和排污阀的情况下，打开进水阀和热水阀，使其与本人研发的外接设备——“水环燃烧器”联通，实现连续、自动热水淋浴，洗浴完毕后应关闭进水阀和热水阀，打开蒸汽阀，让蒸汽顺利排空，使系统恢复到安全状态。为了降低设备造价，也可省去以上所述的“余热利用供水供汽系统”，即省去外炉体、炉体中上部保温层(保留炉体下部还原区保温层)、进水阀、排污阀、热水阀、安全阀、蒸汽阀、耐温胶管和蒸汽导入管，这样也不会影响本实用新型目的的实现。
本实用新型与现有技术相比，具有如下功能与优点1、结构简单，造价低廉，维修使用十分方便，经本人家庭连续三个多月以来的室内实际使用证明，各项指标达到本人的设计要求，可进行大规模的商品化生产开发；2、物料耗用量小，产气量大，与转统直燃法炉灶相比，能量利用率可由传统炉灶的10％提高到现在的95％以上，炉内物料利用率可达100％，节能效果十分显著；3、对制气原料无特殊要求，只要是有机废料(柴草、树叶、稻草、牛粪、马粪、鸡粪、锯木屑、稻谷壳、柑庶渣、果皮果壳、废纸、废旧橡塑、各种有机类生活垃圾及所有植物桔杆及其废料)，无论干、湿均可使用，绝不使用任何添加剂及化工原料，无“三废”污染，而且当炉内物料比较干燥，炉温较高时，还可利用本炉具附加的“余热利用供水供汽系统”向炉内喷入适量水蒸汽，这样不仅不会影响制气，而且还可在一定程度上提高产气量和改善燃气质量。
4、常压制气，卫生洁净，安全可靠，不会出现燃气中毒、爆炸或其它人身安全事故；5、物料在反应炉膛内进行化学反应的过程中，落料顺畅，不会出现物料架空及明火燃烧现象，反应所得灰、渣、气、炭全部可实现自动分离，且分离效果很好，在氧化反应区未能得到完全利用的炭块经与炉灰相分离后，还可进入炉内还原区进行化学反应，直至其固有能量得到完全转化，从而使得炉内物料的利用率达到100％。物料完全转化后的炉灰能顺利落入位于炉体下部的斜口水槽内，经回收集中处理，可得优质农用钾肥，综合效益显著，整个反应过程高效洁净，生态环保；6、人工出灰间隔时间长(以利用木柴为例，一般5口之家，连续使用三个月，只需出灰2-3次)，省时省力；7、在制气过程中，对炉内物料的反应温度及其所发生的化学反应可实现人工调控，通过对炉内物料及其化学反应的合理调控，可获取一种零成本的高效催化剂，在该催化剂的催化作用下，炉内98％以上的水蒸汽、焦油气、烟尘和二氧化碳等废物废气可快速转化为优质可燃原料气，彻底消除了因焦油结焦而出现管道被堵现象的发生，致使设备运行长期稳定，所产优质原料气，经本人研发的外接设备——“高效净化器”和“高效重整反应器”处理后所得“柴草液化气”，无需液化贮存，即可直接用于炊事、取暖、洗浴和驱动燃气发动机发电等，达到或接近“液化天然气”使用效能；8、可实现连续生产，加料、出灰、制气和使用(炊事、取暖、洗浴和发电等)可同步进行，无烟尘污染，无安全隐患，不会出现炉口烟尘外溢和燃气、明火从装料口外窜等现象；9、设备使用寿命长，除个别低值易耗件外，正常使用可达5-10年以上；10、本炉具的余热利用供水系统与本人研发的具有余热回收利用功能的“水环燃烧器”相连，无需购置燃气热水器，仅靠余热即可实现连续、自动热水淋浴。
综上所述，在燃料告急、废旧秸秆激增和环保呼声日高的今天，本实用新型在我国，尤其是在我国广大农村具有广泛的推广应用价值！
附图1为本实用新型的总体结构示意图，但要实现本实用新型，不完全仅限于本附图。
附图中各组成部分的名称与序号如下1-炉盖 2-环形水槽 3-管式空气分配器 4-反应炉膛5-上进风阀 6-进风管 7-下进风阀 8-进水阀9-环形风道 10-导气管 11-可旋转炉栅 12-下料筒13-集气筒14-斜口水槽15-炉脚16-环形空气分配器17-透气孔18-热电偶测温装置 19-排污阀 20-保温层21-外炉体22-内炉体 23-热水阀 24-安全阀25-蒸汽阀26-耐温胶管27-蒸汽导入管具体实施方式
本实用新型由可调供氧反应系统、集气排灰净化系统和余热利用供水供汽系统组成，其中可调供氧反应系统由炉盖(1)、环形水槽(2)、反应炉膛(4)、进风管(6)、环形风道(9)、热电偶测温装置(18)、管式空气分配器(3)和环形空气分配器(16)组成，其中反应炉膛(4)从上到下呈竖向直通结构，且其中上部炉膛为园柱形内空结构，下部炉膛同轴设置在中上部炉膛的正下方，为一个上端呈截头园锥形，下端呈倒截头园锥形，中部呈园柱形的鼓形内空结构，其内径大于或等于上部园柱形炉膛的炉膛内径，在下部炉膛内设置了一套热电偶测温装置(18)；管式空气分配器(3)垂直设置在反应炉膛(4)的中心轴线上，其上端与位于反应炉膛(4)顶部的进风管(6)相连，下端封闭且靠近中上部园柱形炉膛的底端面，并在其下端管壁四周开设有若干个透气孔(17)；环形空气分配器(3)同轴设置在反应炉膛(4)的下部炉膛内，为一在其壁面上开设有若干个透气孔(17)的园柱形内空筒体，通过这些透气孔(17)使得下部炉膛与环形风道(9)相通，来自鼓风机的富氧空气通过设置在进风管(6)上的上进风阀(5)和下进风阀(7)以及与进风管(6)相连的管式空气分配器(3)和环形空气分配器(16)，可实现对位于反应炉膛(4)中下部的氧化区和还原区同时或分别供氧，从而使得炉内所发生的全部化学反应实现人工调控成为可能；为了延长设备使用寿命，对内炉体(22)的全部内表面，包括环形空气分配器(16)的全部内表面，管形空气分配器(3)的外表面和可旋转炉栅(11)的外表面，可采用江西省宜春市实用技术研究所研发的“耐热铁砂胶”进行表面耐热和耐蚀处理。
集气排灰净化系统由可旋转炉栅(11)、下料筒(12)、集气筒(13)、斜口水槽(14)和导气管(10)组成，其中可旋转炉栅(11)设置在反应炉膛(4)最底端的出料口处，与位于炉外的曲柄相连，通过摇动曲柄，可使可旋转炉栅(11)在反应炉膛(4)最底端的出料口处作360度旋转；下料筒(12)为一个上端口与位于反应炉膛(4)最底端的倒截头园锥形出料口对接，下端口悬置在斜口水槽(14)上方的园柱形小筒体；集气筒(13)为一个套在下料筒(12)外侧四周，上端口焊接在反应炉膛(4)最底端的倒截头园锥形外壳上，下端口插在斜口水槽(14)内的水层中部的园柱形大筒体；集气筒(13)与斜口水槽(14)内的水面共同对下料筒(12)形成密封包围，同时在集气筒(13)的筒体一侧的上端面上设置了一个园形开口，该开口与导气管(10)对接，来自反应炉膛(4)的灰、渣、气、炭在反应炉膛(4)内作同向下落运动，经过可旋转炉栅(11)后，大块炉渣和炭块被阻隔在可旋转炉栅(11)上方的下部炉膛内，炉灰和燃气则穿过可旋转炉栅(11)沿下料筒(12)继续下落，并在物料重力的作用下，最后炉灰被落入斜口水槽(14)的水中，而燃气则在炉内气压或抽气机的抽力作用下，沿下料筒(12)与集气筒(13)之间的环形间隙上升，经导气管(10)依次被导入本人研发的外接设备——“高效净化器”和“高效重整反应器”内进行除尘净化和燃气重整反应，使来自反应炉膛(4)的优质可燃原料气转化为类似“液化天然气”的优质可燃气——“柴草液化气”。
余热利用供水供汽系统由内炉体(22)、外炉体(21)、保温层(20)、安全阀(24)、进水阀(8)、热水阀(23)、蒸汽阀(25)、耐温胶管(26)、蒸汽导入管(27)和排污阀(19)组成，其中进水阀(8)和排污阀(19)均设置在由内炉体(22)和外炉体(21)共同构成的环形水夹套的最底端，热水阀(23)及与其相连的热水管设置在上述环形水夹套的最上端，与本人研发的具有余热回收利用功能的外接设备——“水环燃烧器”相连，可使本炉具的余热回收利用达到科学、合理和完全，使仅靠利用余热实现“自动、连续热水淋浴”成为可能。为了延长设备使用寿命，应对由内炉体(22)和外炉体(21)所构成的环形水夹套的全部内表面进行搪瓷等防腐蚀处理。另外，在与热水阀(23)相连的热水管上垂直竖向设置了一个安全阀(24)和一个蒸汽阀(25)，该蒸汽阀(25)通过耐温胶管(26)与位于炉盖(1)上的蒸汽导入管(27)相连，当炉内因物料含水率较低，反应炉膛(4)内的温度较高时，可在关闭进水阀(8)、排污阀(19)和热水阀(23)的情况下，打开蒸汽阀(25)，向炉内喷入适量水蒸汽，以达到平衡炉温，提高产气量和改善燃气质量之目的；当反应炉膛(4)内不需补充水蒸汽时，可在关闭进水阀(8)、排污阀(19)和热水阀(23)的前提下，拔下耐温胶管(26)并打开蒸汽阀(25)，使多余蒸汽实现顺利排空，以确保设备安全运行；当用户需要进行热水淋浴时，可在关闭蒸汽阀(25)和排污阀(19)的情况下，打开进水阀(8)和热水阀(23)，使其与本人研发的外接设备——“水环燃烧器”联通，实现连续、自动热水淋浴，洗浴完毕后应关闭进水阀(8)和热水阀(23)，打开蒸汽阀(25)让蒸汽顺利排空，使系统恢复到安全状态。为了降低设备造价，也可省去以上所述的“余热利用供水供汽系统”，即省去外炉体(21)、中上部保温层(20)(保留炉体下部还原区保温层)、进水阀(8)、排污阀(19)、热水阀(23)、安全阀(24)、蒸汽阀(25)、耐温胶管(26)和蒸汽导入管(27)，这样也不会影响本实用新型目的的实现。
权利要求1.一种柴草液化气炉，包括可调供氧反应系统、集气排灰净化系统和余热利用供水供汽系统，其中，可调供氧反应系统由炉盖(1)、环形水槽(2)、反应炉膛(4)、进风管(6)、环形风道(9)、热电偶测温装置(18)、管式空气分配器(3)和环形空气分配器(16)组成；集气排灰净化系统由可旋转炉栅(11)、下料筒(12)、集气筒(13)、斜口水槽(14)和导气管(10)组成；余热利用供水供汽系统由内炉体(22)、外炉体(21)、保温层(20)、安全阀(24)、进水阀(8)、热水阀(23)、蒸汽阀(25)、耐温胶管(26)、蒸汽导入管(27)和排污阀(19)组成，其特征在于反应炉膛(4)从上到下呈竖向直通结构，其中上部炉膛为园柱形内空结构，下部炉膛同轴设置在中上部炉膛的正下方，为一个内径大于或等于中上部园柱形炉膛内径，并在其四周炉壁上开设有若干个透气孔(17)的鼓形或其它形状的内空体，同时在下部炉膛的炉壁四周设置了一个环形风道(9)，该环形风道(9)包在设有透气孔(17)的下部炉膛的炉壁外，通过下部炉膛炉壁上的透气孔(17)，使得下部炉膛与环形风道(9)相通，该环形风道(9)与设有透气孔(17)的下部炉膛的炉壁，共同构成一个具有从下部炉膛炉壁四周向炉内实施周向对称进风功能的环形空气分配器(16)；同时，在反应炉膛(4)的中上部炉膛内的中心轴线上，设置了一个管形空气分配器(3)，其上端口与位于反应炉膛(4)顶部的进风管(6)相连并相通，下端口封闭且靠近反应炉膛(4)的中上部炉膛的底端面，并在其下端管壁四周开设有若干个透气孔(17)；在通向管形空气分配器(3)和环形空气分配器(16)的进风管(6)上，分别设置了一个上进风阀(5)和下进风阀(7)，来自鼓风机的富氧空气经上进风阀(5)和下进风阀(7)以及与进风管(6)相连的管形空气分配器(3)和环形空气分配器(16)，可对位于反应炉膛(4)的中、下部氧化区和还原区同时或分别供氧；另外，在反应炉膛(4)的最底端设置了一个倒截头园锥形的出料口，并在此出料口处设置了一个可旋转炉栅(11)，可旋转炉栅(11)与位于炉外的曲柄相连，通过摇动曲柄，可使可旋转炉栅(11)在反应炉膛(4)最底端的出料口处作360度旋转；在可旋转炉栅(11)的正下方设置了一个放置在地面上的斜口水槽(14)；在反应炉膛(4)最底端的出料口上轴向设置了一个与该出料口对接在一起的园柱形下料筒(12)，其下端口悬置在斜口水槽(14)的开口平面的上方；在下料筒(12)的外侧四周，设置了一个园柱形集气筒(13)，其上端口焊接在反应炉膛(4)最底端的倒截头园锥形外壳上，下端口插在斜口水槽(14)内的水层中部，集气筒(13)与斜口水槽(14)内的水面共同对下料筒(12)形成密封包围，并在集气筒(13)的筒体一侧的上端面上设置了一根导气管(10)，来自反应炉膛(4)的气体穿过可旋转炉栅(11)、下料筒(12)和下料筒(12)与集气筒(13)之间的环形间隙后，可经导气管(10)导出炉外。
2.根据权利要求1所述的柴草液化气炉，其特征在于所述的管形空气分配器(3)和环形空气分配器(16)采用耐热铸铁或耐热钢制作而成。
专利摘要一种柴草液化气炉，包括炉体、炉膛、炉脚、炉盖、环形水槽、进风管、进风阀、导气管、管形空气分配器、环形空气分配器、下料筒、集气筒、可旋转炉栅和斜口水槽等，其特征在于反应炉膛呈竖向直通结构，其下部炉膛内径不小于中上部炉膛内径，并在炉膛内设有可控环形空气分配器和管形空气分配器，在炉体下部设有斜口水槽、可旋转炉栅、下料筒、集气筒和导气管，从而使得炉内反应受人工调控成为可能，并使加料、出灰、制气和使用可同步进行，干、湿料均可，98％以上的焦油、水蒸气、烟尘和二氧化碳被转化利用，因而燃气纯、产气大、热值高、火焰美、无污染，经二次处理后可直接用于炊事、取暖、洗浴和发电等，可商品化开发，具有很高的推广应用价值。
文档编号C10B53/02GK2786121SQ20052001986
公开日2006年6月7日 申请日期2005年5月3日 优先权日2005年5月3日
发明者刘伟奇 申请人:刘伟奇