专利名称：小型生物质气化炉除焦油方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及气化炉，具体涉及一种小型生物质气化炉粗燃气中焦油净 化的方法及其装置结构。
背景技术：
现有小型生物质气化炉在农村的应用，主要作为分散用户炊事用气的 气源。由于焦油是气化过程不可避免的副产品，以上吸式气化炉为例，焦 油常占粗燃气总能量的5-15%，如不能对焦油进行有效的净化处理，当燃 气温度低于200。C时焦油易凝结为液态堵塞输气管道、阀门、灶具等，不 但严重影响气化装置的长期稳定运行，而且降低了生物质气化炉的气化效 率，对环境造成污染。目前小型生物质气化炉由于净化装置结构简单，对 粗燃气中焦油净化尚缺乏有效的处理方法，该问题已成为生物质气化技术 在农村推广的主要技术障碍。
中国专利授权公共号CN 1098910，受权公共日为2003年1月15曰， 名称为"热裂解除焦生物质气化炉"，该发明"特征在于炉排下方设有设置 有一个燃气气流迂回流道。也能够在炉底上增设裂解催化床，本发明强迫 燃气在流道中缓行，延长了燃气在高温环境中的停留时间，使燃气中的部 分焦油被裂解。在设置催化床的情形下，其裂解反应更为充分，进一步提 高了焦油裂解率、气化效率和燃气热值"。
上述专利的不足之处是"在燃气气流迂回流道"中进行焦油的热裂解，要求温度达1100。C以上才能得到较高转化率，显然该处温度不够；"炉底 增设催化裂解床"，燃气流过裂解床的催化裂解反应，此处在气化炉炉体的 最下部，因温度较低也不利于提高焦油的裂解率。
现有生物质气化炉的焦油处理方法，大都存在焦油分离和裂解的效果 不佳的问题，若采用水洗湿法净化方法，则易引起二次污染和能量的损失。
发明内容
本发明的目的是克服现有小型生物质气化炉普遍存在焦油含量高、燃 气热值低、运行不稳定的问题，提供一种可实现焦油的二次裂解与分离回 收、气化剂(空气)预热、燃气热值提高的气化炉及其除焦油方法与装置。
本发明所采用的技术方案是
气化炉炉体(6)为圆柱形，炉箅(4)的下方是灰渣室(2)，灰渣室 设有排灰口 (3)，顶部有用于密封的炉盖(8)，生物质原料从炉顶部原料 进口 (9)加入，气化剂(空气)从炉体右侧的空气进口管(17)鼓入，在 空气预热室(16)中与燃气进行换热升温后，流经炉箅(4)进入炉膛(7)， 产出的燃气从气化炉顶部排出。
气化炉产气从炉顶部汇集后先流入炉外设置的催化室(10)，催化室内 放有粒径约1 5mm的白云石等作为催化剂(12)，燃气流经催化室时部分 焦油发生裂解反应转化为可燃气体后，再进入设置有多片折流板(13)的 净化分离室(19)，各片折流板在净化分离室内的分布和尺寸选择应使燃气 流过时的流通面积保持相同。夹带部分焦油的燃气在布置了多片折流板的 净化分离室的流动过程中，与净化分离室外空气预热器中的空气进行热量 交换。为强化换热，在净化分离室外壁上布置了多片散热翅片(15),散热翅片在壁面上为均布、纵向排列，以减少对空气流动的阻力。燃气在净化 分离室流动中边换热边降温，燃气中夹带的气态焦油和水不断冷凝；同时 燃气在净化分离室中流动方向也不断改变，冷凝的焦油和凝结水在惯性力 和离心力作用下被甩到净化分离室壁，顺着净化分离室内壁面贴着折流板 根部处开设的液流小孔(21)向下流动，最后汇集流入到与净化分离室底 部相连的焦油回收管(20)，由焦油回收管收集。
焦油回收管中部设一 U型液封段，其出口与炉内裂解管(5)的进口 相连。收集的焦油滴和凝结水经回收管向下流入到位于气化炉高温氧化区 的裂解管，裂解管呈半圆弧型，其半径尺寸的选择应使裂解管保持与气化 炉的炉胆内壁紧贴，管内可放有粒径约l~5mm的白云石等作为催化剂 (12)。炉内裂解管的圆管截面的上部和内侧部位分别开有一组排气小孔 (22)，焦油滴在炉内高温及催化剂的作用下裂解为小分子可燃气体后，可 经排气小孔流入炉膛。半圆弧型裂解管的两端部有加剂盖(23)，便于管内 催化剂的装入与更换。
气化炉所产燃气通过净化分离室(19)的多次折流，实现焦油液滴从 燃气中的分离，并经回收管循环流入炉内高温段设置的裂解管裂解气化； 净化后的燃气经出气口 (14)流向灶具。
本发明的特点是①可实现焦油的二次催化裂解与分离回收。气化炉 流出的粗燃气先进入炉外催化室进行焦油的一次裂解，再通过净化分离室 使冷凝的焦油和凝结水从燃气中分离出来，经回收管进入炉内催化裂解管 进行焦油的二次裂解。②气化炉效率明显提高。气化剂(空气)入炉前先 经空气预热器与燃气进行热交换，入炉空气温度提高后可使炉内高温氧化区温度显著上升，进而为焦油在炉内催化裂解管的裂解反应提供了更好的 温度条件，因焦油的充分裂解，生物质气化燃气的热值可提高20%以上。 ③气化系统运行稳定性得到提高。粗燃气流经炉外催化室和净化分离室的 流动阻力较小，对气化炉所配的鼓风机没有特殊要求，装置结构简单、易 于实施。
图1为本发明气化炉及其焦油净化装置主视示意图。
图2为本发明空气预热器的A向视图
图3为本发明气化炉内半圆弧型裂解管的示意图。
具体实施例方式
在图1中，气化炉炉体6为用钢板做成的圆柱形状，由支脚1支撑， 炉箅4的下方是灰渣室2，灰渣室设有排灰口 3，顶部有用于密封的炉盖8， 生物质原料从炉顶部原料进口 9加入，气化剂(空气)从炉体右侧的空气 进口管17鼓入，先流经空气预热室16与净化分离室19内的燃气进行换热 升温后，再流经炉箅4进入炉膛7，产出的燃气从气化炉顶部排出。
气化炉产气从炉顶部汇集后先流入炉外设置的催化室10，催化室顶部 有活动盖ll，用于催化剂12的添加，内有多孔板18，其上放有粒径约1 5rnrn 的白云石等作为催化剂。燃气流经催化室时部分焦油发生裂解反应后，再 进入设置有多片折流板13的净化分离室19，各片折流板在净化分离室的 分布和尺寸选择应使燃气流过时的流通面积保持相同。夹带部分焦油的燃 气在净化分离室的流动过程中，与净化分离室外的空气进行热量交换。
在图2中，净化分离室外壁上布置了多片散热翅片15，散热翅片在壁面上的布置为均布、纵向排列。随着燃气在净化分离室流动中边换热边降 温，燃气中夹带的气态焦油和水发生冷凝；同时燃气在净化分离室中流动 方向不断改变，冷凝的焦油和凝结水在惯性力和离心力作用下被甩到净化 室壁，顺着净化分离室内壁面贴着折流板根部处开设的液流小孔21向下流 动，最后汇集流入到与净化分离室底部相连的焦油回收管20，由焦油回收 管收集。焦油回收管中部设一U型液封段，其出口与炉内裂解管5的进口 相连。
在图3中，炉内裂解管位于气化炉高温氧化区，裂解管呈半圆弧型， 其半径尺寸的选择应使裂解管保持与气化炉的炉胆内壁紧贴，管内可放有 粒径约1 5mm的白云石等作为催化剂12。炉内裂解管的圆管截面的上部和 内侧部位分别开有一组排气小孔22，焦油滴在炉内高温及催化剂的作用下 裂解为小分子可燃气体后，经排气小孔流入炉膛。半圆弧型裂解管的两端 部有加剂盖23，便于管内催化剂的装入与更换。气化炉所产燃气通过净化 分离室19的多次折流，经出气口 14流向灶具。
权利要求
1.一种小型生物质气化炉除焦油方法与装置，由炉体、空气进口管、空气预热室、炉外催化室、净化分离室、焦油回收管、炉内裂解管等组成，其特征是从气化炉顶部排出的气化燃气流入炉膛外设置的催化室，催化室顶部有活动盖，催化室内有催化剂。
2. 根据权利要求1所述的小型生物质气化炉除焦油方法与装置，其特征 是设有净化分离室，净化分离室内设置有多片折流板，各片折流板在 净化分离室的分布和尺寸选择使燃气流过时的流通面积保持相同。净 化分离室内壁面贴着折流板根部处开设有液流小孔，收集的冷凝焦油 和水通过小孔，沿净化室壁流入到与其底部相连的焦油回收管。
3. 根据权利要求1所述的小型生物质气化炉除焦油方法与装置，其特征 是设有空气预热室，在空气预热室内的净化分离室外壁上布置了多片 散热翅片用于强化燃气与空气的换热，散热翅片在壁面上为均布、纵 向排列。
4. 根据权利要求1所述的小型生物质气化炉除焦油方法与装置，其特征 是设有焦油回收管，焦油回收管设有U型液封段，其出口与炉内裂解 管相连。
5. 根据权利要求1所述的小型生物质气化炉除焦油方法与装置，其特征 是设有炉内裂解管，裂解管布置在气化炉高温氧化区，呈半圆弧型并 紧贴气化炉体内壁，裂解管在圆管截面的上部和内侧部位分别开有一 组排气小孔，裂解管的两端部有活动盖。
全文摘要
本发明公开了一种小型生物质气化炉除焦油方法与装置，由炉体、空气预热室、炉外催化室、净化分离室、焦油回收管、炉内裂解管等组成。粗燃气从炉出口先流入炉外设置的催化室，部分焦油催化裂解后再进入净化分离室，分离室内有折流板，外壁上有纵向散热翅片，燃气边流动边与空气预热室中空气换热，不断冷凝的焦油和水顺着净化室壁，流入设有U型液封段的回收管后，循环流入位于气化炉高温氧化区的半圆弧型催化裂解管。预热空气能使炉内氧化区温度明显提高，极有利于管内焦油催化裂解反应的充分进行，并经管壁上排气小孔流入炉膛。本发明可实现焦油的二次催化裂解与分离回收，气化炉效率和燃气热值显著提高，系统流动阻力小、易于实施。
文档编号C10J3/84GK101613625SQ20091014995
公开日2009年12月30日 申请日期2009年6月18日 优先权日2009年6月18日
发明者王武林, 赵东宏 申请人:扬州工业职业技术学院