专利名称：生物质车用发动机燃气反应设备的制作方法
技术领域：
生物质车用发动机燃气反应设备，属于生物质高温催化裂解干馏燃气反应装置领域。
背景技术：
由于石油属于不可再生能源，导致人类社会的经济、环境受到了严重的破坏，必须改变能源结构形态，开发石油的替代产品，摆脱对石油的严重依赖，然而，其替代能源发展缓慢，目前，已知的国内外报道所涉及的电动汽车、醇类燃料、生物柴油、生物质煤气发生炉煤气、沼气等替代能源，均存在造价高、性能差、转换率低、有毒、具有腐蚀性，及设备、工艺复杂等种种问题，无法完全成为石油的替代产品目前，国内外未发现使用高热值生物质催化裂解燃气作为汽车发动机燃料的文献资料，仅有低热值生物质燃气应用于餐饮、炊事、供暖、干燥等对热值要求不高的应用领域的报道，生物质是地球上最广泛存在的物质，它分布广泛，数量巨大，可循环再生，对环境无污染，生物质能源必将成为汽车发动机能源的替代产品。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种高热值燃气、为汽车发动机提供性能稳定燃料、高效将生物质分解为生物质燃气的生物质车用发动机燃气反应设备。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该生物质车用发动机燃气反应设备，包括炉体、水洗冷却装置和脱水过滤装置，炉体外部设有保温层，其特征在于所述炉体内通过炉内壁分隔成裂解干馏室和主辐射室，裂解干馏室和主辐射室下部与炉箅之间形成燃烧室，裂解干馏室内设有联接主辐射室和燃烧室的次辐射室，主辐射室顶部设有空气预热装置，裂解干馏室和主辐射室内均设有裂解管，两部分裂解管通过炉箅下方的燃气缓冲器联接，主辐射室内裂解管输出端联接炉体外部的水洗冷却装置，水洗冷却装置通过喷淋管与脱水过滤装置进气管联接，脱水过滤装置与燃气输出管联接。所述裂解干馏室顶部设有加料口，下部一侧设有出料口，加料口和出料口均配有密封盖，加料口上方设有进料装置，出料口外部设有出料装置。在加料口和出料口配置密封盖使得裂解干馏室形成一个密闭的反应空腔，保证生物质原料在隔绝空气的条件下高温裂解干馏，避免空气中的惰性气体氮气对可燃性气体组份的稀释作用，提高燃气热值。所述裂解管在主辐射室内的部分为高温催化裂解管，在裂解干馏室内的部分为次高温裂解管，高温催化裂解管和次高温裂解管分别环绕炉内壁设置，高温催化裂解管上部设有催化剂层。围绕炉内壁环绕设置的裂解管将反应管线最大限度的延长，保证了燃气在高温下有足够的反应停留时间，增设催化剂层可促进反应快速进行，使反应更充分。所述空气预热装置包括两个相对独立交替工作的蓄热室和空气输送管，蓄热室内设有蜂窝陶瓷蓄热体，安装于主辐射室顶部的出气口，蓄热室通过空气输送管联接安装在出渣口处的风机。交替工作的蜂窝陶瓷蓄热体将主辐射室内气体携带的热量充分的利用起来，重新用于主辐射室中，提高了主辐射室的热效率。所述水洗冷却装置包括冷却循环水管、多段首尾相接的喷淋管、抽水泵、水封凉水池和冷却塔，首段喷淋管上部联接高温催化裂解管，末段喷淋管联接进气管，冷却循环水管上端联接冷却塔一端，下端通过抽水泵通入水封凉水池内，首段喷淋管顶部联接冷却塔另一端。利用多段喷淋管对反应的生物质燃气进行水洗，去除杂质和未反应物质并降温冷却， 从而得到纯净的冷却燃气。所述脱水过滤装置包括进气管和脱水过滤塔，脱水过滤塔内填装有生物质炭和生物质秸秆碎料及过滤网层。通过脱水过滤塔对生物质燃气进行脱水干燥处理之后，使燃气不含水分、焦油及颗粒型杂质，提高了燃气的热值和性能。 所述炉体上对应开有三个燃料投放口和出渣口。所述进料装置可移动卷扬上料机，出料装置为可移动螺杆出料机。与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是1、转换效率高，动力消耗低主辐射室和裂解干馏室设置为一个整体，并且充分利用空气预热装置，将烟气废热回收利用，有效节约了加热催化次高温裂解管道动力燃料的消耗，加热动力燃料使用的是生物质秸秆反应原料在干馏炉内气化反应的剩余碳化粉，生物质碳化粉含碳量高、热值高，不含硫化物，避免了使用煤炭造成的温室气体排放和硫化物对设备的腐蚀性，大大提高了反应设备的使用寿命，降低了维护、检修成本。2、改变能源结构，摆脱对石油的依赖，完全替代石油发动机燃料，经多次小型实验设备的车载式随车供气试验，在150型单缸四冲程汽油发动机三轮载货摩托车中，车辆搭载试验设备重量为200KG，道路坡度为35°时，车辆爬坡动力性能优良，在平坦道路，发动机性能稳定，提速快，无异常现象，与汽油动力性能无差别，可完全替代石油产品用于汽车发动机及水上运输工具的发动机和各种发动机设备。3、燃料清洁、环保，利用农作物废弃秸秆制备可再生清洁能源燃气在生产过程和发动机使用燃气做功过程，根据《京都议定书》国际协约内容，CO2的排放均视为零排放，有效的控制了温室气体的排放，对全球气候环境有效的进行保护；部分未转化的水洗焦油，可通过油水分离，如静置、蒸馏处理后，焦油返回干馏炉同生物质原料共同进行再次气化，油水分离后的水相组份含有大量有机物成分，经500倍 1000倍水稀释后，喷洒于农田作为有机叶面肥和有机农药，促进农作物生长，减少病虫害，降低对化肥和有毒农药的使用量。4、生物质发动机燃气不含硫化物成份，避免了硫化物在高温高压的条件下对发动机造成的强腐蚀性损害，燃气经水洗、冷却、脱水、过滤处理后，颗粒杂质全部脱除，气体体积缩减，能量密度增加，提高了燃气的热值。5、燃气抗爆性能好，更适合高压缩比的柴油发动机，在高压缩比的柴油发动机内更能充分发挥燃气的动力性能，且使用方便，不改变发动机任何结构，仅将燃气输出管接入发动机空气滤清器的空气入口即可，生物质燃气完全适用于CNG燃气压缩技术，方便车辆随时加注燃料。
图1是本实用新型主视结构联接关系示意图。[0020]图2是本实用新型炉体内部结构主视图剖视示意图。图3是本实用新型炉体内部结构俯视图剖视示意图。其中1、炉体2、加料口 3、次高温裂解管4、蓄热室5、冷却循环水管6、喷淋管 7、抽水泵8、水封凉水池9、进气管10、燃气输出管11、燃气缓冲器12、风机13、空气输送管14、催化剂层15、裂解干馏室16、主辐射室17、出料口 18、炉箅19、保温层20、炉内壁21、出渣口 22、脱水过滤塔23、冷却塔24、次辐射室25、燃料投放口 26、高温催化裂解管27、高温防腐层28、燃烧室29、进料装置30、出料装置。图1 3是本实用新型的最佳实施例，
以下结合附图1 3对本实用新型做进一步说明具体实施方式
参照附图1 3:该生物质车用发动机燃气反应设备，包括炉体1、水洗冷却装置和脱水过滤装置， 炉体1外部设有保温层19，炉体1内通过炉内壁20分隔成裂解干馏室15和主辐射室16， 裂解干馏室15和主辐射室16下部与炉箅18之间形成燃烧室28，裂解干馏室15内设有联接主辐射室16和燃烧室28的次辐射室24，主辐射室16顶部设有空气预热装置，裂解干馏室15顶部设有加料口 2，下部一侧设有出料口 17，加料口 2和出料口 17均配有密封盖，力口料口 2上方设有进料装置29，出料口 17外部设有出料装置30，进料装置29可移动卷扬上料机，出料装置30为可移动螺杆出料机；裂解干馏室15和主辐射室16内均设有裂解管，两部分裂解管通过炉箅18下方的燃气缓冲器11联接，主辐射室16内裂解管输出端联接炉体 1外部的水洗冷却装置，水洗冷却装置通过喷淋管6与脱水过滤装置进气管9联接，脱水过滤装置与燃气输出管10联接，炉体1上对应开有三个燃料投放口 25和出渣口 21。裂解管在主辐射室16内的部分为高温催化裂解管26，在裂解干馏室15内的部分为次高温裂解管3，高温催化裂解管26和次高温裂解管3分别环绕炉内壁20设置，高温催化裂解管26上部设有催化剂层14。主辐射室16顶部的空气预热装置包括两个相对独立交替工作的蓄热室4和空气输送管13，蓄热室4内设有蜂窝陶瓷蓄热体，安装于主辐射室16顶部的出气口，蓄热室4通过空气输送管13联接安装在出渣口 21处的风机12。水洗冷却装置包括冷却循环水管5、多段首尾相接的喷淋管6、抽水泵7、水封凉水池8和冷却塔23，首段喷淋管6上部联接高温催化裂解管26，末段喷淋管6联接进气管9， 冷却循环水管5上端联接冷却塔23 —端，下端通过抽水泵7通入水封凉水池8内，首段喷淋管6顶部联接冷却塔23另一端。脱水过滤装置包括进气管9和脱水过滤塔22，脱水过滤塔22内填装有生物质炭和生物质秸秆碎料及过滤网层。工作过程如下本实用新型在使用时，由进料装置29经加料口 2向裂解干馏室15内加入生物质秸秆压缩气化反应原料，在燃烧室28内投放入生物质炭，通过燃烧室28内的生物质炭充分的燃烧，快速加热裂解干馏室15，使裂解干馏室15内的生物质气化原料通过主辐射室16和次辐射室24的高温辐射快速高温裂解，生成含有大量焦油和蒸汽的粗燃气，粗燃气由裂解干馏室15进入次高温裂解管3进行前期裂解重整，然后进入燃气缓冲器11进行粗滤，粗滤后的燃气由燃气缓冲器11进入主辐射室16内的高温催化裂解管沈内再次进行高温裂解重整，粗燃气在经过催化剂层14时，碳、氢、氧化合物蒸汽与催化剂反应生成H2、CO、CH4等可燃气体，焦油在裂解管内成分复杂的焦油气体，由于次高温裂解管3和高温催化裂解管沈均为连续蛇形弯管，环绕炉内壁20竖列设置，使反应管线最大限度延长，保证了粗燃气在高温下有足够的反应停留时间，将粗燃气中的大分子组份分解为永久性不可冷凝的小分子可燃性气体。生成的燃气组分由主辐射室16内高温催化裂解管沈一端输出，然后排入水洗冷却装置，由抽水泵7从水封凉水池8内抽水，由冷却循环水管5将水打入冷却塔23内，由冷却塔23向各个首尾相通的喷淋管6顶部喷水，把燃气组份中的硫化物、未反应的焦油和灰渣进行脱除，同时对燃气进行降温，清洗之后的气体由末段喷淋管6导入脱水过滤装置，由进气管9导入脱水过滤塔22中进行干燥脱水，最后由燃气输出管10输出脱水、干燥处理后的生物质燃气。主辐射室16上部装有蓄热室4，两个装有蜂窝陶瓷蓄热体的蓄热室4通过换向阀门和配套的控制系统控制、交替工作，燃烧室观内产生的烟气通过蓄热室4，将蓄热室4内的蜂窝陶瓷蓄热体加热，然后通过换向阀门使冷空气流过被加热了的蜂窝陶瓷蓄热体，带走大量热量，变为高温热空气，并通过空气输送管13由炉体1下部的出渣口 21处设置的风机12送入燃烧室观，用高温热空气助燃燃烧室观内的生物质炭，有效降低了燃料消耗量， 提高热效率，炉内反应原料气化完毕后，自然降温冷却后，由出料装置30清出碳化物，备用作为加热动力燃料。燃气输出管10后续可依次联接煤气柜、CNG燃气压缩机和储气瓶，经过脱水、干燥处理后的生物质燃气可由燃气输出管10导入煤气柜中，然后通过CNG燃气压缩机进行气体压缩，由储气瓶储存，最后由储气瓶向汽车发动机提供燃气，供发动机使用。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
权利要求1.生物质车用发动机燃气反应设备，包括炉体(1)、水洗冷却装置和脱水过滤装置，炉体(1)外部设有保温层(19)，其特征在于所述炉体(1)内通过炉内壁(20)分隔成裂解干馏室(15)和主辐射室(16)，裂解干馏室(15)和主辐射室(16)下部与炉箅(18)之间形成燃烧室(28)，裂解干馏室(15)内设有联接主辐射室(16)和燃烧室(28)的次辐射室(24)， 主辐射室(16)顶部设有空气预热装置，裂解干馏室(15)和主辐射室(16)内均设有裂解管，两部分裂解管通过炉箅(18)下方的燃气缓冲器(11)联接，主辐射室(16)内裂解管输出端联接炉体(1)外部的水洗冷却装置，水洗冷却装置通过喷淋管(6)与脱水过滤装置进气管(9)联接，脱水过滤装置与燃气输出管(10)联接。
2.根据权利要求1所述的生物质车用发动机燃气反应设备，其特征在于所述裂解干馏室(15)顶部设有加料口(2)，下部一侧设有出料口(17)，加料口 (2)和出料口 (17)均配有密封盖，加料口(2)上方设有进料装置(29)，出料口(17)外部设有出料装置(30)。
3.根据权利要求1所述的生物质车用发动机燃气反应设备，其特征在于所述裂解管在主辐射室(16)内的部分为高温催化裂解管(26)，在裂解干馏室(15)内的部分为次高温裂解管(3)，高温催化裂解管(26)和次高温裂解管(3)分别环绕炉内壁(20)设置，高温催化裂解管(26)上部设有催化剂层(14)。
4.根据权利要求1所述的生物质车用发动机燃气反应设备，其特征在于所述空气预热装置包括两个相对独立交替工作的蓄热室(4)和空气输送管(13)，蓄热室(4)内设有蜂窝陶瓷蓄热体，安装于主辐射室(16)顶部的出气口，蓄热室(4)通过空气输送管(13)联接安装在出渣口(21)处的风机(12)。
5.根据权利要求1所述的生物质车用发动机燃气反应设备，其特征在于所述水洗冷却装置包括冷却循环水管(5)、多段首尾相接的喷淋管(6)、抽水泵(7)、水封凉水池(8)和冷却塔(23)，首段喷淋管(6)上部联接高温催化裂解管(26)，末段喷淋管(6)联接进气管 (9)，冷却循环水管(5)上端联接冷却塔(23) —端，下端通过抽水泵(7)通入水封凉水池 (8)内，首段喷淋管(6)顶部联接冷却塔(23)另一端。
6.根据权利要求1所述的生物质车用发动机燃气反应设备，其特征在于所述脱水过滤装置包括进气管(9)和脱水过滤塔(22)，脱水过滤塔(22)内填装有生物质炭和生物质秸秆碎料及过滤网层。
7.根据权利要求1所述的生物质车用发动机燃气反应设备，其特征在于所述炉体(1) 上对应开有三个燃料投放口(25)和出渣口(21)。
8.根据权利要求2所述的生物质车用发动机燃气反应设备，其特征在于所述进料装置(29)可移动卷扬上料机，出料装置(30)为可移动螺杆出料机。
专利摘要生物质车用发动机燃气反应设备，属于生物质高温催化裂解干馏燃气反应装置领域。包括炉体(1)、水洗冷却装置和脱水过滤装置，炉体(1)外部设有保温层(19)，其特征在于所述炉体(1)内通过炉内壁(20)分隔成裂解干馏室(15)和主辐射室(16)，主辐射室(16)两侧设有相连通的次辐射室(24)，裂解干馏室(15)和主辐射室(16)内均设有裂解管，两部分裂解管通过炉箅(18)下方的燃气缓冲器(11)联接，主辐射室(16)内裂解管输出端联接炉体(1)外部的水洗冷却装置，水洗冷却装置通过喷淋管(6)与进气管(9)联接，脱水过滤装置与燃气输出管(10)联接。具有清洁环保、热效率高、产出燃气可直接供应汽车发动机使用等优点。
文档编号C10J3/72GK202039038SQ201120099370
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日
发明者刘靖强 申请人:刘靖强