下吸式生物质气化炉的制作方法

专利名称:下吸式生物质气化炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种下吸式生物质气化炉，用于燃烧生物质原料生产气体燃料，其包括：上炉体，其侧壁上有若干用于引入助燃空气的进气孔；下炉体；用于输出所述生物质原料反应后生成的气体燃料的输出装置；供气装置，与所述进气孔连通，用于为所述生物质原料的燃烧提供包括设定比例的助燃蒸汽和助燃空气在内的助燃气体，所述助燃蒸汽通过所述下炉体余热作为热源的设备生产；本实用新型中的下吸式生物质气化炉，通过侧入式引入助燃气体，解决了生物质原料燃烧不均匀的问题。通过使用包括蒸汽的助燃气体，降低了气体燃料中的氮气含量。使用炉体余热生产助燃蒸汽，节约了能源，节约了设备成本。
【专利说明】下吸式生物质气化炉

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种使用生物质制备气体燃料的气化炉，属于再生资源利用领域。

【背景技术】
[0002]生物质能是一种理想的可再生能源，由于其分布广泛、有利于环保等特点，因而越来越受到世界各国的关注。将生物质原料经过燃烧等一系列反应后生成气体燃料的生物质气化技术是利用生物质能的一种重要方式。生物质气化技术是利用生物质原料，例如:农作物秸杆、林木废弃物、食用菌渣、牛羊畜粪等进行气化转化成为可燃气体，从而替代液化气、煤气等能源作为生活生产用气。目前，通常使用下吸式生物质气化炉对生物质原料进行气化，生物质原料在气化炉内经过氧化、还原、裂解等化学反应，最后生成主要成份为CO的气体燃料。
[0003]如图2所示，现有技术中的下吸式生物质气化炉包括:位于生物质气化炉I上部的上炉体101，位于上炉体101下方的下炉体102，位于上炉体101底部的箅子103，用于输出生物质气化后所产生气体燃料8的输出装置，其包括与下炉体102连通的输出管道104和设置在输出管道104上的，用于为气体燃料8的输出提供动力的第一气泵7。
[0004]工作时，首先，将生物质原料5投放到上炉体101中，在下部将生物质原料点燃，当燃烧稳定后，生物质原料可根据其燃烧程度分为三个部分:位于上部的待燃烧层501、位于其下部的燃烧层502和位于底部的灰层503。开启第一气泵7，第一气泵7开启后，由于其抽吸作用，空气由上炉体101的顶端进入，通过生物质原料进入到燃烧层502中，为生物质原料的燃烧助燃，其燃烧后所产生的气体燃料8也在第一气泵7的抽吸作用下，由下炉体102经过输出管道104输送至后续工序中进行进一步处理。
[0005]上述下吸式生物质气化炉，虽然可以制备气体燃料，但由于其助燃气体6主要是空气，而空气中氧气的含量仅占21%，而氮气的含量为78%，由于氮气的化学性质比较稳定，不易分解，所以，下吸式生物质气化炉所产生的气体燃料8中含有大量的氮气，可燃气体比例不高，气体燃料的品质较低。
实用新型内容
[0006]为了解决现有技术中下吸式生物质气化炉所产生的气体燃料中氮气等不可燃气体含量较高的问题，本实用新型提供一种下吸式生物质气化炉，将现有的通过顶部输入助燃气体改为由设置在侧壁的进气孔输入助燃气体，并且将以往单纯的使用空气作为助燃气体，改为设定比例的空气和蒸汽作为助燃气体。这样既可保证生物质原料气化反应的正常进行，又降低了气体燃料中的氮含量。
[0007]另外，还将下吸式生物质气化炉燃烧所产生的余热和生成的气体燃料所携带的余热作为蒸汽生产的热源，既节约了能源，又降低了炉体侧壁的温度，改善了工作人员的工作环境。并且本实用新型的下吸式生物质气化炉的结构简单，安装方便，不但适用于新设备生产，还适用于老旧设备的改造。
[0008]为解决上述问题，本实用新型所提供的技术方案为:
[0009]一种下吸式生物质气化炉，用于燃烧生物质原料生产气体燃料，该气化炉包括:
[0010]上炉体，其侧壁上设置有若干用于引入助燃气体的进气孔；
[0011]下炉体，设置在所述上炉体的下方；
[0012]输出装置，与所述下炉体连通，用于输出所述生物质原料反应后生成的气体燃料；
[0013]供气装置，与所述进气孔连通，用于为所述生物质原料的燃烧提供包括设定比例的助燃蒸汽和助燃空气在内的混合助燃气体，其包括蒸汽输入装置，所述蒸汽输入装置包括:以下炉体自身余热作为热源生产所述助燃蒸汽的第一蒸汽提供装置和用于将所述第一蒸汽提供装置生产的助燃蒸汽输送至所述上炉体内的若干蒸汽输入管道；所述蒸汽输入装置还包括使用所述气体燃料所携带余热为热源生产所述助燃蒸汽的第二蒸汽提供装置。
[0014]进一步，若干所述进气孔沿所述上炉体侧壁周向均布。
[0015]进一步，所述供气装置还包括空气输入装置；所述空气输入装置包括用于提供助燃空气的空气提供装置和用于将助燃空气由所述空气提供装置输入到上炉体内的若干空气输入管道。
[0016]进一步，所述蒸汽输入管道与所述空气输入管道在所述进气孔前汇合为一条输入管道，使所述助燃蒸汽与所述助燃空气在所述输入管道内混合后再进入到所述上炉体中。
[0017]进一步，所述下炉体的侧壁为夹层结构，所述第一蒸汽提供装置为设置在下炉体夹层中的换热装置。
[0018]进一步，所述下炉体的侧壁为单层结构，所述第一蒸汽提供装置为设置在下炉体侧壁内侧的换热装置
[0019]进一步，所述换热装置为水套、换热管或换热壁。
[0020]进一步，所述第二蒸汽提供装置为蒸汽锅炉。
[0021]本实用新型中的下吸式生物质气化炉，通过在现有下吸式生物质气化炉的侧壁上设置若干进气孔，改现有的“上进气”为“侧进气”，“侧进气”使生物质原料对助燃气体的输入无任何影响，保证生物质燃烧的稳定性和均一性。还增设了蒸汽输入装置，将原有的仅使用空气做为助燃气体改为使用蒸汽与空气混合气体作为助燃气体，降低气体燃料中的氮含量，提高气体燃料的品质。
[0022]另外，本实用新型中蒸汽提供装置使用下炉体余热和气体燃料所携带的余热做为热源生产助燃蒸汽，即利用了下炉体和气体燃料的余热，又降低了下炉体和气体燃料的温度，改善了工作人员的工作环境，延长了下炉体和箅子的使用寿命，还不必为降低气体燃料温度单独设置冷却设备，节约了设备成本。本实用新型的下吸式生物质气化炉还具有结构简单，安装方便，制作成本低和实用性较强等优点。

【附图说明】

[0023]图1为使用生物质制备气体燃料的系统结构示意图；
[0024]图2为现有技术中下吸式生物质气化炉结构示意图；
[0025]图3为本实用新型中下吸式生物质气化炉结构示意图(局部剖视图)；
[0026]图4为本实用新型中下吸式生物质气化炉结构示意图(剖面图)；
[0027]图5为下炉体结构示意图。
[0028]图中:1.气化炉；101.上炉体；102.下炉体；103.箅子；104.输出管道；105.炉盖；106.进气孔；107.观察窗；108.蒸汽输入管道；109.空气输入管道；110.输入管道；2.净化装置；3.干燥装置；4.储气罐；5.生物质原料；501.待燃烧层；502.燃烧层；503.灰层；504.蒸汽隔离层；6.助燃气体；6a.助燃蒸汽；6b.助燃空气；7.第一气泵；8.气体燃料；9.蒸汽锅炉；10.水套本体；10a.进水管；10b.蒸汽输出管；11.汽水分离装置；12.水。

【具体实施方式】
[0029]以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[0030]如图3、4所示，本实用新型中的下吸式生物质气化炉包括:上炉体101、下炉体102、箅子103、炉盖105、输出装置和供气装置。
[0031]上炉体101设置在下炉体102的上方，箅子103设置在上炉体101的底端，炉盖105设置在上炉体101的顶端。上炉体101的侧壁上设置的若干供助燃气体6进入的进气孔106 ;优选的，若干进气孔106沿上炉体101的侧壁周向均布。另外，上炉体101的侧壁上还设置有若干用于观察炉内燃烧情况的观察窗107。优选的，若干观察窗107沿上炉体101的侧壁周向均布。
[0032]如图3、4所示，用于为下吸式生物质气化炉提供助燃气体6的供气装置包括用于为在上炉体101内燃烧的生物质原料提供助燃蒸汽6a的蒸汽输入装置和用于提供助燃空气6b的空气输入装置。蒸汽输入装置包括:蒸汽输入管道108、设置在蒸汽输入管道108上的蒸汽泵(图中未示出)、设置在蒸汽输入管道108上的蒸汽阀门(图中未示出)和蒸汽提供装置；蒸汽输入管道108的一端与进气孔106连通，另一端与蒸汽提供装置连通。蒸汽提供装置所产生的助燃蒸汽6a通过蒸汽泵泵送，经蒸汽输入管道108进入到上炉体101内。如图3、4所示，蒸汽输入管道108的设置方式可为每个进气孔106对应设置有一个独立的蒸汽输入管道108，也可若干个进气孔106共用一个蒸汽输入管道108。
[0033]如图4、5所示，为了节约能源，本实用新型的蒸汽提供装置包括利用下炉体102的余热生产蒸汽的第一蒸汽提供装置和利用气体燃料8余热生产蒸汽的第二蒸汽提供装置。其中，第一蒸汽提供装置包括水套、水槽(图中未示出)和汽水分离装置11。水套包括水套本体10、进水管10a、蒸汽输出管10b。下炉体102的侧壁为夹层结构，水套本体10设置在夹层结构中，进水管1a —端与水套本体10连通，另一端与水槽连通。用于生产蒸汽的水通过进水管1a由水槽输入到水套本体10中，水套本体10内的水与下炉体102进行热交换，使用下炉体102的余热为其加热。蒸汽输出管1b将水套本体10所产生的蒸汽输入到汽水分离装置11中进行汽水分离，最终形成助燃蒸汽6a。
[0034]通过将水套本体10设置在下炉体102内，利用下炉体102的余热用来生产助燃蒸汽6a，既节约了能源，同时还为下炉体102和箅子103降温，延长其使用寿命，并使工作人员不会被下炉体102烫伤，使其工作场所更加安全。在实际应用中，还可以将下炉体102的侧壁的夹层直接设置为水套，也可以在夹层内设置换热管、换热壁等其他结构的换热装置生产助燃蒸汽6a。可以理解的，下炉体102的侧壁也可为单层结构，此时将换热装置直接设置在侧壁内侧即可。
[0035]如图3、4所示，第二蒸汽提供装置为使用气体燃料8所携带的余热作为热源进行助燃蒸汽生产的蒸汽生产装置，优选的第二蒸汽提供装置为蒸汽锅炉9。当然在实际应用中，所有可通过热交换将水转换成水蒸汽的蒸汽生产设备均可应用于此。优选的，第二蒸汽提供装置也使用第一蒸汽提供装置中的水槽作为其水源。工作时，输出管道104将气体燃料8输入至蒸汽锅炉9中，气体燃料8在蒸汽锅炉9中进行热交换，冷却后的气体燃料8由蒸汽锅炉9输出，并进入到后续工序中进行进一步处理。蒸汽锅炉9利用气体燃料8所携带的余热为内部的水加热生成助燃蒸汽6a。这种助燃蒸汽6a的生产方式既为助燃蒸汽6a的生产节约了能源，又降低了气体燃料8的输出温度，不必增设单独的冷却设备，节省了设备投资。
[0036]第一蒸汽提供装置和第二蒸汽提供装置可单独使用，也可配合使用。在实际生产中需根据上炉体101中生物质原料的来调整助燃蒸汽6a的使用量来确定。优选的，由第一蒸汽提供装置生产的助燃蒸汽6a和由第二蒸汽提供装置生产的助燃蒸汽6a混合后，再通过蒸汽输入管道104输入到上炉体101中。
[0037]如图3、4所示，空气输入装置包括:若干空气输入管道109、设置在各空气输入管道109上的第二气泵(图中未示出)和空气提供装置(图中未示出)。空气输入管道109与进气孔106连通，另一端与空气提供装置连通。由空气提供装置生产的助燃空气6b通过空气输入管道109并经过进气孔106进入到上炉体101中，为在其中燃烧的生物质原料助燃。空气输入管道109的设置方式可为每个进气孔106对应设置有一个独立的空气输入管道109，也可若干个进气孔106对应一个空气输入管道109。优选的，如图3所示，空气输入管道109和蒸汽输入管道108在进气孔106前使用三通汇合成一条输入管道110，助燃空气6b和助燃蒸汽6在进气管道110中混合成助燃气体6，然后再通过进气孔106进入到上炉体101中，为生物质原料的燃烧助燃。
[0038]如图3、4所示，输出装置用于将生物质原料燃烧所生成的气体燃料8由下炉体102中导出，输出装置包括:与下炉体102连通的输出管道104和设置在输出管道上的第一气泵7。输出管道104的一端与下炉体102连通，另一端与第二蒸汽提供装置连通。气体燃料8由第一气泵7泵送至第二蒸汽提供装置中进行热交换，并在热交换后输入后续工序中进行进一步处理。
[0039]如图3 — 5所示，工作时，首先，将炉盖105打开，将生物质原料投入到上炉体101中，然后再将炉盖105关闭。在气体燃料8的生产过程中将炉盖105关闭，是为了在第一气泵7的抽吸作用下避免空气由上炉体的顶部进入，以保证供气装置所提供的助燃气体中助燃空气6b与助燃蒸汽6a之间的比例，保证燃烧的正常进行。启动第一气泵7和供气装置。随后，将生物质原料在其下部点燃，当燃烧稳定后，根据生物质原料的燃烧情况，可生物质原料由上至下可分为待燃烧层501、燃烧层502和灰层503。供气装置为生物质原料的燃烧提供包括助燃空气6b和助燃蒸汽6a的助燃气体6。生物质原料燃烧后生成的气体燃料8在第一气泵7的作用下由上炉体101的下方抽吸出来，通过下炉体102进入到输出管道104中，随后被泵送第二蒸汽提供装置中进行热交换，生产助燃蒸汽6a，经过热交换的气体燃料8再输入到后续工序中，进行进一步处理。在气体燃料8的生产过程中，第一蒸汽提供装置利用下炉体102的余热进行助燃蒸汽6a的生产，并与第二蒸汽提供装置所生产的助燃蒸汽6a—起被输入到上炉体101中，为其内的生物质原料助燃。
[0040]本实用新型通过在现有的下吸式生物质气化炉上增设包括蒸汽输入装置和空气输入装置的供气装置，改以往的以空气作为生物质原料燃烧的助燃气体为设定比例的助燃空气和助燃蒸汽混合气。并通过调整助燃空气在助燃气体中的含量，降低气体燃料中氮气所占比例，并且水蒸气还能够与生物质原料燃烧所生成的C、CO、CO2发生反应生成可燃气体，使气体燃料中可燃气体的量大大增加，提高了气体燃料的品质，进而提高了下吸式生物质气化炉整体的产能。另外，本实用新型还利用下炉体余热和气体燃料所携带的余热进行助燃蒸汽的生产，不但使生物质原料燃烧所产生的能量得到最大化的利用，同时还为下炉体、箅子和气体燃料降温，这种设置方式既节约了能源，又延长了下炉体和箅子的使用寿命，还不用为气体燃料另设冷却设备，节约设备成本。
[0041]以上是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种下吸式生物质气化炉，用于燃烧生物质原料生产气体燃料，其特征在于，所述下吸式生物质气化炉包括: 上炉体，其侧壁上设置有若干用于引入助燃气体的进气孔； 下炉体，设置在所述上炉体的下方； 输出装置，与所述下炉体连通，用于输出所述生物质原料反应后生成的气体燃料； 供气装置，与所述进气孔连通，用于为所述生物质原料的燃烧提供包括助燃蒸汽和助燃空气在内的混合助燃气体，其包括蒸汽输入装置，所述蒸汽输入装置包括:以下炉体自身余热作为热源生产所述助燃蒸汽的第一蒸汽提供装置和用于将所述第一蒸汽提供装置生产的助燃蒸汽输送至所述上炉体内的若干蒸汽输入管道；所述蒸汽输入装置还包括使用所述气体燃料所携带余热为热源生产所述助燃蒸汽的第二蒸汽提供装置。2.根据权利要求1中所述的气化炉，其特征在于，若干所述进气孔沿所述上炉体侧壁周向均布。3.根据权利要求1中所述的气化炉，其特征在于，所述供气装置还包括空气输入装置；所述空气输入装置包括用于提供助燃空气的空气提供装置和用于将助燃空气由所述空气提供装置输入到上炉体内的若干空气输入管道。4.根据权利要求3中所述的气化炉，其特征在于，所述蒸汽输入管道与所述空气输入管道在所述进气孔前汇合为一条输入管道，使所述助燃蒸汽与所述助燃空气在所述输入管道内混合后再进入到所述上炉体中。5.根据权利要求1中所述的气化炉，其特征在于，所述下炉体的侧壁为夹层结构，所述第一蒸汽提供装置为设置在下炉体夹层中的换热装置。6.根据权利要求1中所述的气化炉，其特征在于，所述下炉体的侧壁为单层结构，所述第一蒸汽提供装置为设置在下炉体侧壁内侧的换热装置。7.根据权利要求5或6中所述的气化炉，其特征在于，所述换热装置为水套、换热管或换热壁。8.根据权利要求1中所述的气化炉，其特征在于，所述第二蒸汽提供装置为蒸汽锅炉。
【文档编号】C10J3-20GK204265708SQ201420676412
【发明者】孙德顺 [申请人]孙德顺