专利名称：家用生物质制气炉焦油高温裂解方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及到家用生物质制气炉焦油高温裂解方法及装置。
背景技术：
家用生物质制气炉是利用生物质(如秸秆、稻壳、树枝、杂草等农作物废弃物或生活垃圾等)在缺氧状态下进行燃烧，使大部分可燃烧物质转化为可燃气体，经冷却净化后供炊事、取暖等使用。常见的家用制气炉包括上吸式固定床制气炉和下吸式固定床制气炉。但是，不管何种形式的家用制气炉，由于其炉体结构、制造成本和使用条件等方面的限制，使得燃气中的焦油含量较高，使得燃气不利于储存和输送，燃气热值较低，甚至于造成输气管道阻塞，形成二次污染等等。因此，怎样减少家用制气炉燃气中的焦油含量成为其推广使用的重要课题。
目前，为解决家用制气炉燃气中的焦油含量较高的问题已经有较多的方法。如在燃气输送过程中设置一冷却装置，使燃气中的焦油冷却后沉积，此种方法存在环境污染严重、燃气中焦油除去率较低等弊端。又如设置催化反应床，采用催化剂使焦油裂解反应更为充分，但此种方法存在成本增加，催化剂老化需要更换等问题。再如在制气炉附近设一个生物质干馏炉，在干馏炉中放置有树枝等一类生物质，在两个炉体之间通过管道连接，使制气炉产生的燃气通过管道进入干馏炉，通过干馏炉内的树枝等一类生物质吸附燃气中的焦油，起到净化燃气的作用，此种方法仍然存在焦油去除效率较低，干馏炉中生物质需要替换且污染较为严重等缺陷。
发明内容
本发明焦油高温裂解方法采用在制气炉高温段设置裂解管道，通过传输管道将制气炉生成的含有焦油的燃气送入裂解管道，使上述燃气在裂解管道中流动，裂解管道连同在管道中流动的燃气被加热到高温，使得燃气中的焦油在高温下裂解，达到减少或消除燃气中焦油的目的。实验证明，不论是上吸式固定床制气炉还是下吸式固定床制气炉在燃烧气化的过程中，炉体中均会存在一个高温区，其温度可达到1000℃以上。而燃气中的焦油在600℃时就会开始热裂解，到达900℃时就可裂解60％以上。因此，采用本发明焦油高温裂解方法可以有效的降低生物质制气炉燃气中的焦油含量，还可以提高燃气热值，并减少环境污染。
本发明焦油高温裂解装置包括设置于制气炉高温段的裂解管道，由于目前制气炉的炉膛形状从俯视角度看多为园形的，故设置于制气炉高温段的裂解管道实际上是一个由中空导管弯曲成的圆圈形管道，裂解管道的两端分别有燃气进口和出口。从制气炉燃气收集器收集的燃气通过输送管道送入设置于高温段的裂解管道的进口，燃气在裂解管道内流动一周，然后，从裂解管道的出口输出被传输到燃烧器燃烧(通常还需通过冷凝器、过滤器等与燃烧器相连接)。由于裂解管道处于制气炉的高温段，因此，裂解管道连通里面流动的燃气被加热到较高的温度(可达1000℃以上)，燃气中的焦油被裂解成一氧化碳和碳氢化合物一类的可燃烧物质。
至于将制气炉产生的焦油的燃气输送到裂解管道的传输管可以设置在制气炉内，也可以设置在制气炉外。
为了避免制气炉处于闷火状态时，制气炉余热产生的少量燃气和水蒸气等造成水或焦油在传输管和裂解管道内的沉积，在制气炉燃气传输管道系统中增加了三通阀门和排空管。当制气炉处于正常工作状态时，三通阀门被置于通往裂解管道的传输管开启，排气管关闭的位置，以保证燃气被传输管送入裂解管道。当制气炉处于闷火状态时，三通阀门被置于传输管关闭，排空管打开的位置，使制气炉余热产生的少量燃气和水蒸气等从排空管4排除，以免造成水或焦油在传输管和裂解管道内的沉积。
附图1是本发明制气炉内传输式裂解装置示意图附图2是本发明制气炉外传输式裂解装置示意图附图3是本发明裂解装置的裂解管示意图，图中上部为俯视图，下部为主视图附图4是本发明裂解装置的“螺旋型”裂解管示意图附图5是本发明裂解装置的“往复型”裂解管展开示意图附图6是本发明裂解装置的“波浪型”裂解管展开示意图下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步的说明。
图1是本发明制气炉内传输式裂解装置示意图，图中1是设置于制气炉高温段的裂解管，2是燃气内传输管，3是三通阀门，4是排空管，5是燃气输出管，6是制气炉燃气传输管。由图可见，制气炉的燃气收集并经传输管6传输到制气炉外后没有直接送到燃烧器，而是通过三通阀门3传输到内传输管2，在通过内传输管2将燃气传输到裂解管1，气体在裂解管1内沿气化炉的高温段流动一周，燃气被加热到制气炉高温段的温度(通常在1000℃)，燃气中的焦油裂解后，燃气再从输出管5传输到燃烧器(通常还需通过冷凝器、过滤器等与燃烧器相连接)。三通阀门3和排空管4的作用是当制气炉处于闷火状态时，将三通阀门3旋置于内传输管2关闭，排空管4打开的位置，使制气炉余热产生的少量燃气和水蒸气等从排空管4排除，以免造成水或焦油在内传输管2和裂解管1内的沉积。
图2是本发明制气炉外传输式裂解装置示意图，与内传输式裂解装置不同的相比，除了向裂解管输送燃气的传输管2设置在制气炉的炉体外部外，其工作原理以及各个部件的作用与内传输式裂解装置完全相同。
图3本发明焦油高温裂解装置裂解管的示意图，图中上部为俯视图，下部为主视图。由图可见，裂解管实际上是一个封闭的内空导管，整体按照制气炉高温段的结构和形状被折弯成一个圆圈形，其圆圈形的外径与制气炉高温段的内经基本相近，使其能够连同炉衬一道安置在制气炉的高温段。制气炉内的高温通过热传导使得裂解管的温度同样达到了高温段的温度(通常在1000℃以上，在裂解管内流动的燃气也被加热到高温，燃气中的焦油被裂解。裂解管的两个开口，一个与制气炉燃气收集器的输出管相连接，使得燃气流入裂解管，另一个与燃烧器(通常还需通过冷凝器、过滤器等)相连接，使得经过裂解处理的燃气能够传输到燃烧器。
显然，含有焦油的燃气在裂解管内驻留的时间直接影响燃气中焦油的裂解效果。为了使未经裂解处理的燃气在裂解管内驻留足够长的时间，可以对裂解管的结构和形状进行设计。
图4是“螺旋型”裂解管的示意图。由图可知，裂解管在制气炉高温段盘旋了两圈，与图3相比，燃气在裂解管内的流动路程增加了一倍，其驻留时间也增加了一倍。当然，只要制气炉高温段的结构和形状允许，裂解管还可以在制气炉高温段盘旋一圈或一圈以上，保证其裂解效果。
图5是本发明裂解装置的“往复型”裂解管展开示意图，所谓展开示意图，是指裂解管从折弯成一个圆圈的工作状态展开成一条直线的示意图，目的是为了更清楚的表述“往复”的含义。此结构的裂解管实际上是两根并排的中空导管，其中的一端通过一个半圆弧形的中空导管而相互联通，另一端则形成两个开口，一个用于未经裂解的含有焦油的燃气进入，一个用于经裂解后的燃气排除。此种结构和形状的裂解管也能够使燃气在裂解管中驻留较长时间。与图3所示的裂解管一样，两根并排的中空导管也将折弯成一个圆圈形，其圆圈形的外径与制气炉高温段的内经基本相近，使其能够连同炉衬一道安置在制气炉的高温段。显然，往复型裂解管道可以往复一次或一次以上。
图6本发明裂解装置的“波浪型”裂解管展开示意图，如同图5一样也是裂解管从折弯成一个圆圈的工作状态展开成一条直线的示意图。从图中可以看出，被裂解燃气通过的导管被弯曲成“波浪型”，使得燃气在裂解管中流动的路程加长，驻留较长的时间，保证裂解完全。同样，波浪型的裂解管同样要折弯成一个圆圈形，且“波浪型”凸起的方向平行于制气炉的炉壁，使裂解管在制气炉高温段的炉壁上形成“波浪型”，而裂解管折弯成圆圈形的外径与制气炉高温段的内经基本相近，使其能够连同炉衬一道安置在制气炉的高温段。
本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明设计方法的精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可相据本发明设计方法作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变或变形均属于本发明设计方法的权利要求保护范围。
权利要求
1.一种家用生物质制气炉焦油高温裂解方法，其特征在于采用在制气炉高温段设置裂解管道，通过传输管道将制气炉生成的含有焦油的燃气送入裂解管道，使上述燃气在裂解管道中流动，裂解管道连同在管道中流动的燃气被加热到高温，使得燃气中的焦油在高温下裂解。
2.根据权利要求1所述接入方法，其特征在于将制气炉产生的含有焦油的燃气输送到裂解管道的传输管可以设置在制气炉内，也可以设置在制气炉外。
3.根据权利要求1所述接入方法，其特征在于制气炉燃气传输管道系统中增加了三通阀门和排空管。
4.一种家用生物质制气炉焦油高温裂解装置，其特征在于包含有裂解管道、燃气传输管、三通阀门和排空管等零部件，其中设置于制气炉高温段的裂解管(1)的进口与燃气传输管(2)的一端相连接，燃气传输管(2)的另一端与三通阀门(3)的一个出口相连接，排空管(4)与三通阀门(3)的另一个出口相连接，制气炉燃气传输管(6)与三通阀门(3)的进口相连接，燃气输出管(5)与裂解管道(1)的出口相连接。
5.根据权利要求4所述家用生物质制气炉焦油高温裂解装置，其特征在于将含有焦油的燃气输送到裂解管道(1)的传输管(2)可以设置在气化炉内，也可以设置在气化炉外。
6.根据权利要求4所述家用生物质制气炉焦油高温裂解装置，其特征在于裂解管道(1)可以采用直线形、螺旋型、往复型或波浪型。
7.根据权利要求4所述家用生物质制气炉焦油高温裂解装置，其特征在于螺旋型裂解管道(1)可以盘旋一圈或一圈以上。
8.根据权利要求4所述家用生物质制气炉焦油高温裂解装置，其特征在于往复型裂解管道(1)可以往复一次或一次以上。
全文摘要
本发明焦油高温裂解方法采用在制气炉高温段设置裂解管道，通过传输管道将制气炉生成的含有焦油的燃气送入裂解管道，使上述燃气在裂解管道中流动，裂解管道连同在管道中流动的燃气被加到高温，使得燃气中的焦油在高温裂解下裂解，达到减少或消除燃气中焦油的目的，实验证明，不论上吸式固定床制气炉还是下吸式固定床制气炉在燃烧气化的过程中，炉体中均会存在一个高温区，其温度可达1000℃以上。而燃气中的焦油在600℃时就会开始热裂解，到达900℃时就可裂解60％以上。因此，采用本发明焦油高温裂解方法可以有效的降低生物质制气炉中燃气中的焦油含量，还可以提高燃气热值，并减少环境污染。
文档编号C10B53/02GK1995827SQ20071007810
公开日2007年7月11日 申请日期2007年1月4日 优先权日2007年1月4日
发明者马良奇 申请人:马良奇