一種木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)無焦油氣化爐灶的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物質(zhì)能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣化爐灶。
【背景技術(shù)】
[0002]木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)(以下簡稱生物質(zhì))氣化的目標(biāo)是得到盡可能多的可燃?xì)怏w產(chǎn)物，但在現(xiàn)有的生物質(zhì)氣化過程中，焦油似乎是不可避免的副產(chǎn)物。市場常見的生物質(zhì)氣化爐灶煙熏火燎的現(xiàn)狀比較常見，其中原因主要是缺乏對生物質(zhì)裂解氣中焦油的分離、以及缺少促進焦油二次裂解的有效手段。由于焦油在高溫時呈氣態(tài)，與可燃?xì)怏w完全混合，而在低溫時(如低于200°C )凝結(jié)為液態(tài)，容易和水、灰分等結(jié)合在一起，堵塞裂解氣通道，使生物質(zhì)氣化設(shè)備運行發(fā)生困難。另外，焦油的存在對氣化還有其他的不利影響，首先它降低了氣化效率；其次焦油成分中含有含量很高的PAH (稠環(huán)芳香烴類物質(zhì))，PAH具有致癌的危險性且難于治理，會對環(huán)境造成長久污染，危害人體健康，必須盡量減少其發(fā)生。
[0003]傳統(tǒng)的氣化爐大部分存在燃?xì)庵薪褂秃扛呋蚪褂吞幚硇实偷膯栴}。中國專利CN 1664066A公開了一種復(fù)合式生物質(zhì)氣化爐及熱解裝置，其技術(shù)方案要點是:由兩座生物質(zhì)氣化爐和四套U型催化器組成。盡管該設(shè)計方案的焦油裂解率較好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高、體系龐大、設(shè)備占用空間大，不適合農(nóng)村家庭使用。
[0004]白云石是目前為止研宄得最多和最成功的焦油二次裂解催化劑，一般當(dāng)白云石中〇&0)3/1%0)3在1~1.5時效果較好。白云石作為焦油裂解催化劑的主要優(yōu)點是催化效率高，低成本，所以具有很好的實用價值。
[0005]影響白云石催化焦油裂解效果的最重要因素是溫度和接觸時間。在800°C以上即有很高的裂解率，而在900°C左右即可得到理想的效果，而這一溫度和生物質(zhì)氣化的溫度相近。接觸時間是由氣相停留時間和催化劑的比表面積決定的，所以氣相停留時間與白云石的顆粒大小成為催化裂解的重要工藝條件。例如在800°C，氣相停留時間在0.5s左右時，對d ^ 2.0Omm的白云石，其催化效率達(dá)到95%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)無焦油高效氣化爐灶。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0008]本發(fā)明包括灶頭(1)、水箱(2)、燃?xì)鈱?dǎo)入器(3)、水箱出水口(4)、裂解氣出口(5)、倒U型裂解氣阻流罩(6)、隔熱保溫層(7)、不銹鋼絲網(wǎng)(8)、白云石(9)、固定栓(10)、半開式爐柵(11)、水箱注水口(12)、燃?xì)鈱?dǎo)氣孔(13)、水封槽(14)、進料口(15)、獨立爐芯
(16)、調(diào)節(jié)閥(17)、輸氣管(18)、活動栓(19)、風(fēng)機(20)、灰室(21)。分為上部的空氣-燃?xì)饣旌掀?24)和下部的氣化爐(25)兩部分。
[0009]本發(fā)明上部為空氣-燃?xì)饣旌掀?，其頂部設(shè)有灶頭(1)，并有水箱(2)環(huán)繞，水箱
(2)設(shè)有進水口(12)和出水口(4)供隨時添加冷水和放出熱水。空氣-燃?xì)饣旌掀鞯闹黧w是錐形集氣筒，由其內(nèi)部向外突出的螺旋形上升褶皺是燃?xì)鈱?dǎo)入器(3)，燃?xì)鈱?dǎo)入器(3)的外壁兼作空氣上升的導(dǎo)氣板，導(dǎo)氣板上鉆有一排排燃?xì)鈱?dǎo)氣孔(13)，錐形集氣筒與下部的氣化爐的燃?xì)獬隹诰o密對接。
[0010]本發(fā)明裝置的下部為氣化爐，其核心部位是獨立爐芯(16)。獨立爐芯(16)外周的中下部由白云石(9)環(huán)繞并用不銹鋼絲網(wǎng)(8)固定；獨立爐芯(16)的中上部用倒U型裂解氣阻流罩(6)罩蓋，在獨立爐芯上設(shè)有進料口( 15);獨立爐芯(16)上端設(shè)有裂解氣出口
(5)，它與裂解氣-燃?xì)馔ǖ老嗤?。所述的裂解?燃?xì)馔ǖ烙扇瓮ǖ澜M成:第一段是由白云石(9)和不銹鋼絲網(wǎng)(8)構(gòu)成的焦油二次裂解催化層與倒U型裂解氣阻流罩(6)之間形成的夾縫；第二段是由倒U型裂解氣阻流罩(6)與隔熱保溫層(7)之間形成的夾縫；第三段是由隔熱保溫層(7)與空氣-燃?xì)饣旌掀鞯腻F形集氣筒銜接所構(gòu)成的通道構(gòu)成。獨立爐芯(16)的下端與灰室(21)連接；灰室(21)與風(fēng)機(20)連接；灰室(21)內(nèi)設(shè)半開式爐柵
(11)，其一端用活動栓(19)固定于灰室的頂端一側(cè)，其另一端在設(shè)備正常運行時固定在固定栓(10)上；設(shè)備正常運行時，爐柵緊貼獨立爐芯底部，連帶灰室門(22)封閉；停機時松開固定栓，使半開式爐柵(11)成半開狀態(tài)，灰室門(22 )開啟，從灰室(21)底部掏灰和收集未反應(yīng)完全的炭塊；水封槽(14)位于氣化爐隔熱保溫層(7)的頂端。
[0011]本發(fā)明的空氣-燃?xì)饣旌掀?上部)(24)與氣化爐(下部)(25)還通過水封槽(14)和風(fēng)機(20)的上行的輸氣管(18)連接。輸氣管(18)上設(shè)有上行氣體流量調(diào)節(jié)閥(17)。
[0012]本發(fā)明通過爐灶的獨立爐芯氣化區(qū)氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量使得緊貼爐芯外壁的白云石受熱達(dá)到焦油催化裂解所需的反應(yīng)溫度，倒U型裂解氣阻流罩，爐芯之間形成的裂解氣通道，可以使裂解氣中的的焦油析出并滴落在高溫的白云石催化劑上發(fā)生二次催化裂解；不銹鋼絲網(wǎng)包裹的白云石顆粒一方面加大了催化接觸面積，另一方面通過不銹鋼絲網(wǎng)高溫下的紅外聚能特性，確保催化所需的反應(yīng)溫度。
[0013]空氣-燃?xì)饣旌掀魍ㄟ^二次進風(fēng)及水箱降低燃?xì)鉁囟?，冷凝回流燃?xì)庵袣堄嗟纳倭拷褂?。螺旋式的?dǎo)氣板延長燃?xì)饫淠佑|時間，并將冷凝的焦油倒流回焦油二次裂解區(qū)域。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點:在木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的氣化爐灶的設(shè)計中增設(shè)了裂解氣焦油分離與焦油的二次催化氣化裝置，改變同類設(shè)備在使用過程中煙味重，以及管道系統(tǒng)容易被焦油堵塞，產(chǎn)出的焦油難以處理的老大難問題。
【附圖說明】
[0015]附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中為灶頭、2為水箱、3為燃?xì)鈱?dǎo)入器、4為水箱出水口、5為裂解氣出口、6為倒U型裂解氣阻流罩、7為隔熱保溫層、8為不銹鋼絲網(wǎng)、9為白云石、10為固定栓、11為半開式爐柵、12為水箱注水口、13為燃?xì)鈱?dǎo)氣孔、14為水封槽、15為進料口、16為獨立爐芯、17為調(diào)節(jié)閥、18為輸氣管、19為活動栓、20為風(fēng)機、21為灰室。22為灰室門、23為錐形集氣筒、24為空氣-燃?xì)饣旌掀?上部)；25為氣化爐(下部)。
【具體實施方式】
[0016]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0017]本發(fā)明實施例提供一種木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)無焦油高效氣化爐灶的使用方法，能夠很好的解決傳統(tǒng)氣化爐灶存在燃?xì)庵薪褂秃扛呋蚪褂吞幚硇实偷膯栴}。以下進行詳細(xì)說明。
[0018]先給水封槽14及通過水箱注水口 12給水箱2注水，打開風(fēng)機20，通過固定栓10固定半開式爐柵11，封閉灰室門22，從進料口 15加入生物質(zhì)，點火，封閉進料口，待火勢穩(wěn)定后，打開調(diào)節(jié)閥17，調(diào)整到最佳工作狀態(tài):不完全燃燒生成的裂解氣流向裂解氣出口 5，在倒U型裂解氣阻流罩6的作用下，裂解氣流經(jīng)催化區(qū)與被不銹鋼絲網(wǎng)8包裹的白云石9接觸，裂解氣中的焦油析出并被二次催化氣化。經(jīng)催化后的可燃?xì)膺M入空氣-燃?xì)饣旌掀?。風(fēng)機導(dǎo)入的一部分空氣經(jīng)過輸氣管道18、順螺旋形導(dǎo)氣板上升，形成上升氣流；、燃?xì)鈩t通過燃?xì)鈱?dǎo)入器3上密布的燃?xì)鈱?dǎo)氣孔13與順著螺旋導(dǎo)氣板上升的空氣混合進入灶臺I。氣化爐停止運轉(zhuǎn)時，可打開固定栓10，使半開式爐柵11成半開狀態(tài)，連帶灰室門(22)開啟。從灰室21底部掏灰和收集未反應(yīng)完全的炭塊。必要時可以取下空氣-燃?xì)饣旌掀?4、倒U型裂解氣阻流罩6清洗爐內(nèi)壁或更換不銹鋼絲網(wǎng)8及白云石9。打開水箱出水口 4，水箱中通過熱傳遞被加熱的水可以提供日常所需之熱水。
【主權(quán)項】
1.一種木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)無焦油氣化爐灶，其特征是包括上部的空氣-燃?xì)饣旌掀?24)和下部的氣化爐(25)兩部分； 所述的空氣-燃?xì)饣旌掀?，包括灶頭(1)、水箱(2)、燃?xì)鈱?dǎo)入器(3)、錐形集氣筒(23);其頂部設(shè)有灶頭(I )，并有水箱(2)環(huán)繞，水箱(2)設(shè)有進水口(12)和出水口(4);錐形集氣筒(23)內(nèi)部向外突出的螺旋形上升褶皺是燃?xì)鈱?dǎo)入器(3)，燃?xì)鈱?dǎo)入器(3)的外壁鉆有一排排燃?xì)鈱?dǎo)氣孔(13 )，錐形集氣筒(23 )與氣化爐(25 )的燃?xì)獬隹诰o密對接； 所述的氣化爐，包括獨立爐芯(16)、裂解氣出口(5)、倒U型裂解氣阻流罩(6)、隔熱保溫層(7)、不銹鋼絲網(wǎng)(8)、白云石(9)、固定栓(10)、半開式爐柵(11)、水封槽(14)、進料口(15)、調(diào)節(jié)閥(17)、活動栓(19)、灰室(21)、灰室門(22);獨立爐芯(16)外周的中下部由白云石(9)環(huán)繞并用不銹鋼絲網(wǎng)(8)固定；獨立爐芯(16)的中上部用倒U型裂解氣阻流罩(6)罩蓋，在獨立爐芯(16)上設(shè)有進料口(15);獨立爐芯(16)上端設(shè)有裂解氣出口(5)，獨立爐芯(16)上端設(shè)有裂解氣出口(5)，它與裂解氣-燃?xì)馔ǖ老嗤ǎ呀鈿?燃?xì)馔ǖ烙扇瓮ǖ澜M成:第一段是由白云石(9)和不銹鋼絲網(wǎng)(8)構(gòu)成的焦油二次裂解催化層與倒U型裂解氣阻流罩(6)之間形成的夾縫；第二段是由倒U型裂解氣阻流罩(6)與隔熱保溫層(7)之間形成的夾縫；第三段是由隔熱保溫層(7)與空氣-燃?xì)饣旌掀鞯腻F形集氣筒銜接所構(gòu)成的通道構(gòu)成；獨立爐芯(16)的下端與灰室(21)連接；灰室(21)與風(fēng)機(20)連接；灰室(21)內(nèi)設(shè)半開式爐柵(11)，其一端用活動栓(19)固定于灰室的頂端一側(cè)，其另一端在設(shè)備正常運行時固定在固定栓(10)上；設(shè)備正常運行時，爐柵緊貼獨立爐芯底部，連帶灰室門(22)封閉；停機時松開固定栓(19)，使半開式爐柵(11)成半開狀態(tài)，灰室門(22)開啟；水封槽(14)位于氣化爐隔熱保溫層(7)的頂端； 所述的空氣-燃?xì)饣旌掀?24)與氣化爐(25)通過水封槽(14)和風(fēng)機(20)的上行的輸氣管(18 )連接，輸氣管(18 )上設(shè)有上行氣體流量調(diào)節(jié)閥(17 )。
【專利摘要】一種木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)無焦油高效氣化爐灶，由空氣-燃?xì)饣旌掀骱蜌饣癄t兩部分構(gòu)成?？諝?燃?xì)饣旌掀靼ㄔ铑^、水箱、燃?xì)鈱?dǎo)入器、燃?xì)鈱?dǎo)氣孔等；氣化爐包括獨立爐芯、白云石、不銹鋼絲網(wǎng)等；空氣-燃?xì)饣旌掀鞯腻F形集氣筒與氣化爐的燃?xì)獬隹趯樱諝?燃?xì)饣旌掀鬟€通過水封槽和風(fēng)機的上行的輸氣管與氣化爐緊密連接。本發(fā)明中的裂解氣焦油分離與焦油的二次催化氣化裝置，改變了同類設(shè)備在使用過程中煙味重，以及管道系統(tǒng)容易被焦油堵塞，產(chǎn)出的焦油難以處理的老大難問題。
【IPC分類】C10J3-84, F24C3-00, C10J3-20
【公開號】CN104566507
【申請?zhí)枴緾N201410717506
【發(fā)明人】劉玉環(huán), 王允圃, 朱譜琪, 阮榕生, 鄭洪立, 巫小丹, 萬益琴
【申請人】南昌大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月3日