一種碳?xì)淠芰哭D(zhuǎn)化的方法及其富氫燃?xì)獍l(fā)生爐的制作方法
【專利摘要】一種碳?xì)淠芰哭D(zhuǎn)化的方法及其富氫燃?xì)獍l(fā)生爐，它能使煤炭或含水量大的生物質(zhì)燃料、生活垃圾及工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化為富氫燃?xì)狻Ｆ涮卣魇牵喝細(xì)獍l(fā)生爐由上、中、下爐體組成，上爐體的高溫燃?xì)獬隹谂c側(cè)置換熱器的進(jìn)氣口連接；其碳?xì)淠芰哭D(zhuǎn)化的方法是：中爐體的爐膛內(nèi)氧氣與水蒸汽自上而下流動，并自上而下順序形成烘干脫水區(qū)、上富氧燃燒區(qū)、上貧氧燃燒區(qū)和上缺氧燃燒區(qū)；下爐體的爐膛內(nèi)氧氣與水蒸汽自下而上流動，并自下而上順序形成下富氧燃燒區(qū)、下貧氧燃燒區(qū)和下缺氧燃燒區(qū)；碳或有機(jī)物與氧和水蒸汽在高溫環(huán)境中，伴隨著能量變化不斷生成新的物質(zhì)，最后主要生成一氧化碳和氫的富氫燃?xì)?，富氫燃?xì)馔ㄟ^燃?xì)饬⒐芰飨騻?cè)置換熱器，經(jīng)低溫燃?xì)獬隹谒椭劣脩簟?br> 【專利說明】一種碳?xì)淠芰哭D(zhuǎn)化的方法及其富氫燃?xì)獍l(fā)生爐【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種碳?xì)淠芰哭D(zhuǎn)化的方法及其富氫燃?xì)獍l(fā)生爐，它是利用碳?xì)淠芰哭D(zhuǎn)化的方法，使煤炭或含水量大的生物質(zhì)燃料、生活垃圾及工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化為清潔能源-富氫燃?xì)狻?br> 【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知眾多的使用固體燃料的燃?xì)獍l(fā)生爐，熱效率低，燃燒過程中所析出的揮發(fā)分、焦油及有害氣體得不到很好的處理，燃料燃燒不充分，煙塵不能有效處理，不僅浪費(fèi)能源，而且對環(huán)境有污染；現(xiàn)有垃圾處理技術(shù)不能滿足需要，垃圾圍城，觸目驚心，急需改進(jìn)和完善；當(dāng)前，生物質(zhì)作為能源利用，技術(shù)問題多，難度大，效益低，進(jìn)展緩慢。本發(fā)明是利用碳?xì)淠芰哭D(zhuǎn)化的方法，使碳或有機(jī)物轉(zhuǎn)化為富氫燃?xì)?，能有效的解決上述技術(shù)缺陷和不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種碳?xì)淠芰哭D(zhuǎn)化的方法及其富氫燃?xì)獍l(fā)生爐，它燃燒速率高，消耗氧量少，氮氧化物排放少，有利于節(jié)能環(huán)保。
[0004]本發(fā)明的科學(xué)依據(jù)是:在化學(xué)反應(yīng)過程中，反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌飼r所經(jīng)歷的舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成的過程中，不僅有新物質(zhì)生成，而且伴隨著能量的變化。破壞舊化學(xué)鍵，需要吸收一定的能量來克服原子(或離子)間的相互作用；形成新化學(xué)鍵時，又要釋放一定能量。在化學(xué)反應(yīng)過程中，如果形成新化學(xué)鍵釋放的能量大于斷裂舊化學(xué)鍵所需要吸收的能量，反應(yīng)開始后，就會有一定的能量以熱能、電能或光能等形式釋放出來；如果形成新化學(xué)鍵釋放的能量小于斷裂舊化學(xué)鍵所需要吸收的能量，則需要不斷地吸收能量才能使反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。因此，可把化學(xué)反應(yīng)的過程看做“儲存”在物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為熱能、電能或光能等釋放出來，或者是熱能、電能或光能等轉(zhuǎn)化為物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學(xué)能)被“儲存”起來的過程。本發(fā)明根據(jù)上述原理利用“碳?xì)淠芰哭D(zhuǎn)化”的方法制取富氫燃?xì)?，它不僅能實(shí)現(xiàn)煤炭無煙燃燒，更適合含水量大的生物質(zhì)燃料、生活垃圾及工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化為清潔能源使用。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:碳(或有機(jī)物)和氫(清潔能源)，可視為是能量的載體，在一定的化學(xué)反應(yīng)過程中可實(shí)現(xiàn)“碳?xì)淠芰哭D(zhuǎn)化”。其方法是:將碳(或有機(jī)物)、氧和水置于一定的高溫環(huán)境中，碳與氧生成一氧化碳(或二氧化碳)釋放了能量；有機(jī)物吸收能量生成揮發(fā)分、焦油、固定碳和氫(或碳?xì)浠衔?，氫“儲存” 了能量，其揮發(fā)分、焦油或固定碳與氧又生成一氧化碳(或二氧化碳)釋放能量；水吸收能量生成氫和氧，氫“儲存”了能量，其氧又與碳生成一化碳(或二氧化碳)釋放了能量，但釋放的能量小于水?dāng)嗔雅f化學(xué)鍵所需要吸收的能量，水要不斷地吸收能量才能使反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。因此，要不斷地按一定比例提供氧氣、碳(或有機(jī)物)和水，才能使化學(xué)反應(yīng)持續(xù)下去，實(shí)現(xiàn)能量在碳與氫之間不停的轉(zhuǎn)化，不斷地生成富氫燃?xì)?。本發(fā)明一種碳?xì)淠芰哭D(zhuǎn)化的方法及其富氫燃?xì)獍l(fā)生爐，它能有效的實(shí)現(xiàn)煤炭或含水量大的生物質(zhì)燃料、生活垃圾及工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化為清潔能源使用。其特征是:一種碳?xì)淠芰哭D(zhuǎn)化的方法及其富氫燃?xì)獍l(fā)生爐，其富氫燃?xì)獍l(fā)生爐由上爐體、中爐體和下爐體順序固定連接組成，上爐體的高溫燃?xì)獬隹谂c側(cè)置換熱器的進(jìn)氣口連接；其碳?xì)淠芰哭D(zhuǎn)化的方法是:在中爐體的爐膛內(nèi)氧氣與水蒸汽自上而下流動，并自上而下順序形成烘干脫水區(qū)、上富氧燃燒區(qū)、上貧氧燃燒區(qū)和上缺氧燃燒區(qū)，在下爐體的爐膛內(nèi)氧氣與水蒸汽自下而上流動，并自下而上順序形成下富氧燃燒區(qū)、下貧氧燃燒區(qū)和下缺氧燃燒區(qū)，上、下缺氧燃燒區(qū)連為一體，在高溫環(huán)境中，碳(或有機(jī)物)與流動的水蒸汽和氧，伴隨著能量的變化，不斷地生成新的物質(zhì)，最后主要生成一氧化碳和氫的混合氣體一富氫燃?xì)?，富氫燃?xì)馔ㄟ^燃?xì)饬⒐芰飨騻?cè)置換熱器，經(jīng)低溫燃?xì)獬隹谒椭劣脩?。a.上爐體上設(shè)有燃料進(jìn)口、高溫燃?xì)獬隹?，燃料進(jìn)口可與上料機(jī)構(gòu)連接。b.中爐體由受壓水套構(gòu)成，其上設(shè)有蒸氣出口、上進(jìn)氣口、觀察爐門、中進(jìn)氣口、燃?xì)饬⒐芎土衔宦┒?，其觀察爐門還可作橫向進(jìn)料口使用，用時可與橫向進(jìn)料機(jī)構(gòu)連接。c.下爐體由常壓水套構(gòu)成，其上設(shè)有多個觀察視窗、環(huán)形預(yù)熱管、多個徑向噴嘴、液體渣池、液渣出口、下進(jìn)氣口、掏渣爐門。e.與上爐體的高溫燃?xì)獬隹谶B接的側(cè)置換熱器由水封池，氣連通管，水連通管，降塵圓錐套，側(cè)置換熱器外筒體，側(cè)置換熱器立管，低溫燃?xì)獬隹跇?gòu)成。
[0006]用管路將下爐體13、中爐體17和側(cè)置換熱器25的進(jìn)水口和出水口串聯(lián)連接，在下爐體13和中爐體17的連接管路上設(shè)有水泵5，用于為中爐體17補(bǔ)水，以保證不斷地產(chǎn)生蒸汽，蒸氣出口外接集汽包。上進(jìn)氣口 16，中進(jìn)氣口 14和下進(jìn)氣口 11分別與集汽包和氧氣站連接，并分別設(shè)有可調(diào)閥門，以便于調(diào)節(jié)蒸汽與氧氣的分配比例及流量大小。低溫燃?xì)獬隹?2接引風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)可無級調(diào)速。
[0007]在下爐體13、中爐體17、上爐體18和側(cè)置換熱器25的不同位置上設(shè)有若干溫度傳感器，將隨機(jī)測到的燃?xì)?、蒸汽和水的溫度信號輸入測控中心；在下爐體13和中爐體17爐膛的不同位置設(shè)有熱電偶，將隨機(jī)測到的爐溫信號輸入測控中心；在高溫燃?xì)獬隹?2或低溫燃?xì)獬隹?32處設(shè)氣體分析儀探頭，并將隨機(jī)測到的氣體成分信號輸入測控中心。信號經(jīng)測控中心處理后，發(fā)出指令，分別調(diào)控引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和蒸汽與氧氣的分配比例及流量的大小，以滿足不同的需要。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0009]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖
[0010]圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖
[0011]圖3是本發(fā)明第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖
[0012]圖4是圖1中的A-A剖面放大圖
[0013]圖5是圖2中的B-B剖面放大圖
[0014]圖中所示標(biāo)記為:燃料進(jìn)口 1，高溫燃?xì)獬隹?2，燃?xì)饬⒐?，料位漏斗4，水泵5，觀察視窗6，環(huán)形預(yù)熱管7，徑向噴嘴8，液體渣池9，液渣出口 10，下進(jìn)氣口 11，掏渣爐門12，下爐體13，中進(jìn)氣口 14，觀察爐門15，上進(jìn)氣口 16，中爐體17，上爐體18，水平加料爐門19，上置換熱器20，中溫燃?xì)獬隹?21，上置換熱器立管22，清灰爐門23，擋火圓錐24，側(cè)置換熱器25，水封池26，氣連通管 27，水連通管28，降塵圓錐套29，側(cè)置換熱器外筒體30，側(cè)置換熱器立管31，低溫燃?xì)獬隹?32。圖中箭頭所示為氣體流動方向?！揪唧w實(shí)施方式】
[0015]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，點(diǎn)燃生火后，一次加滿燃料，并關(guān)閉燃料進(jìn)口 1，根據(jù)高溫燃?xì)獬隹?2的燃?xì)獬煞郑謩e調(diào)節(jié)下進(jìn)氣口 11，中進(jìn)氣口 14，上進(jìn)氣口 16中的進(jìn)氣比例和流量，以滿足不同的需要；調(diào)節(jié)料位漏斗4的上下位置，改變?nèi)紵蠈拥母叨?，以適應(yīng)不同燃料燃燒特點(diǎn)的需要；對液渣出口 10進(jìn)行泥封，待液體熔渣足夠多時，打開泥封，開始液體排渣，液渣可制作建材。
[0016]運(yùn)轉(zhuǎn)中，在中爐體17的爐膛內(nèi)，位于料位漏斗4以下的燃料經(jīng)烘烤脫水，水升溫形成蒸汽與上進(jìn)氣口 16來的氧氣和蒸汽一同在壓差的作用下，自上而下的流動；在上富氧燃燒區(qū)，燃料燃燒析出的揮發(fā)分和焦油與氧氣和蒸汽形成的火焰，在壓差的作用下自上而下的流動；流動中的水蒸汽、揮發(fā)分和焦油不斷升溫裂化、裂解，生成新的物質(zhì)并伴隨著能量變化，氧氣逐漸耗盡，燃料逐漸生成固定碳；火焰由上貧氧燃燒區(qū)進(jìn)入上缺氧燃燒區(qū)，其中二氧化碳與碳生成一氧化碳；水蒸汽在流動中不斷的吸收能量生成氫和氧，其氧與碳(或碳?xì)浠衔?又生成一氧化碳(或二氧化碳)和氫；火焰在向下的流動中，上缺氧燃燒區(qū)逐漸生成了一氧化碳和氫為主的混合燃?xì)庖桓粴淙細(xì)?。在下爐體13的爐膛內(nèi)，由下進(jìn)氣口 11來的氧氣和蒸汽自下而上的流動；在下富氧燃燒區(qū)，氧與高溫固定碳生成二氧化碳并釋放熱能；氣體繼續(xù)向上流動進(jìn)入下貧氧燃燒區(qū)，氧氣逐漸耗盡進(jìn)入下缺氧燃燒區(qū)，二氧化碳與高溫固定碳生成一氧化碳；水蒸汽在向上的流動中吸收能量生成氫和氧，其氧與高溫固定碳又生成一氧化碳(或二氧化碳)；氣體在向上的流動中，下缺氧燃燒區(qū)逐漸生成了以一氧化碳和氫為主的混合燃?xì)庖桓粴淙細(xì)?。上缺氧燃燒區(qū)和下缺氧燃燒區(qū)生成的富氫燃?xì)猓?jīng)燃?xì)饬⒐?、高溫燃?xì)獬隹?2排出，作為熱煤氣使用。高溫燃?xì)獬隹跍囟瓤赏ㄟ^燃?xì)饬⒐?的數(shù)量多少和長短來設(shè)計(jì)確定。調(diào)節(jié)中進(jìn)氣口 14的蒸汽與氧氣的分配比例及流量的大小，可改變爐膛的燃燒強(qiáng)度和溫度。
[0017]在負(fù)壓狀態(tài)下:打開觀察爐門15，可查看爐內(nèi)燃燒情況；打開掏渣爐門12，可處理爐內(nèi)結(jié)渣事故；打開觀察·視窗6，可用于撥火和碎渣，關(guān)閉時可利用玻璃視窗觀察燃燒情況。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，燃料不斷析出揮發(fā)分和焦油生成固定碳，固定碳燃燒生成灰渣，體積縮小，因此燃料不斷的向下滑動墜落以維持一定的燃燒料層高度，使其運(yùn)轉(zhuǎn)正常。固定碳由上缺氧燃燒區(qū)到下富氧燃燒區(qū)，逐漸耗盡生成灰渣，灰渣熔于液體渣池9，經(jīng)液渣出口 10排出。
[0018]圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，它是在中爐體17上固定連接上置換熱器20構(gòu)成的，并去掉了料位漏斗4和中進(jìn)氣口 14，并增設(shè)了中心帶孔的隔離水套和中心孔蓋；觀察爐門15改為水平加料爐門19，并可與水平上料機(jī)構(gòu)連接。利用擋火圓錐24改變?nèi)細(xì)夥较蚶诮祲m，打開清灰爐門23和中心孔蓋用于清除煙塵；第二實(shí)施例可采用旋轉(zhuǎn)風(fēng)帽破渣排渣及上、下空氣鼓風(fēng)或鼓風(fēng)引風(fēng)混合使用；中溫燃?xì)獬隹?21接用戶。
[0019]圖3是本發(fā)明第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，它是第一實(shí)施例與側(cè)置換熱器25的組合。上缺氧燃燒區(qū)和下缺氧燃燒區(qū)生成的富氫燃?xì)?，?jīng)燃?xì)饬⒐?、高溫燃?xì)獬隹?2流經(jīng)側(cè)置換熱器25，經(jīng)側(cè)置換熱器立管31兩次熱交換降溫和降塵圓錐套29兩次降塵，煙塵排入水封池26 ;富氫燃?xì)饨?jīng)低溫燃?xì)獬隹?32由引風(fēng)機(jī)送到用戶。
[0020]本發(fā)明具有:結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制造，對燃料的適應(yīng)性強(qiáng)，燃料來源廣泛，燃料價(jià)格低，運(yùn)行費(fèi)用省。
[0021]各國都在努力開發(fā)節(jié)能減排的新能源，減少碳排放，應(yīng)對氣候變化。因此，本發(fā)明具有很好的經(jīng) 濟(jì)效益和社會效益。
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明涉及一種碳?xì)淠芰哭D(zhuǎn)化的方法及其富氫燃?xì)獍l(fā)生爐，它能有效的實(shí)現(xiàn)煤炭或含水量大的生物質(zhì)燃料、生活垃圾及工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化為清潔能源使用。其特征是:一種碳?xì)淠芰哭D(zhuǎn)化的方法及其富氫燃?xì)獍l(fā)生爐，其富氫燃?xì)獍l(fā)生爐由上爐體、中爐體和下爐體順序固定連接組成，上爐體的高溫燃?xì)獬隹谂c側(cè)置換熱器的進(jìn)氣口連接；其碳?xì)淠芰哭D(zhuǎn)化的方法是:在中爐體的爐膛內(nèi)氧氣與水蒸汽自上而下流動，并自上而下順序形成烘干脫水區(qū)、上富氧燃燒區(qū)、上貧氧燃燒區(qū)和上缺氧燃燒區(qū)，在下爐體的爐膛內(nèi)氧氣與水蒸汽自下而上流動，并自下而上順序形成下富氧燃燒區(qū)、下貧氧燃燒區(qū)和下缺氧燃燒區(qū)，上、下缺氧燃燒區(qū)連為一體，在高溫環(huán)境中，碳(或有機(jī)物)與流動的水蒸汽和氧，伴隨著能量的變化，不斷地生成新的物質(zhì)，最后主要生成一氧化碳和氫的混合氣體——富氫燃?xì)?，富氫燃?xì)馔ㄟ^燃?xì)饬⒐芰飨騻?cè)置換熱器，經(jīng)低溫燃?xì)獬隹谒椭劣脩簟?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳?xì)淠芰哭D(zhuǎn)化的方法及其富氫燃?xì)獍l(fā)生爐，其特征是:上爐體上設(shè)有燃料進(jìn)口、高溫燃?xì)獬隹?，燃料進(jìn)口可與上料機(jī)構(gòu)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳?xì)淠芰哭D(zhuǎn)化的方法及其富氫燃?xì)獍l(fā)生爐，其特征是:中爐體由受壓水套構(gòu)成，其上設(shè)有蒸氣出口、上進(jìn)氣口、觀察爐門、中進(jìn)氣口、燃?xì)饬⒐芎土衔宦┒?，其觀察爐門還可作橫向進(jìn)料口使用，用時可與橫向進(jìn)料機(jī)構(gòu)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳?xì)淠芰哭D(zhuǎn)化的方法及其富氫燃?xì)獍l(fā)生爐，其特征是:下爐體由常壓水套構(gòu)成，其上設(shè)有多個觀察視窗、環(huán)形預(yù)熱管、多個徑向噴嘴、液體渣池、液渣出口、下進(jìn)氣口、掏渣爐門。。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳?xì)淠芰哭D(zhuǎn)化的方法及其富氫燃?xì)獍l(fā)生爐，其特征是:與上爐體的高溫燃?xì)獬隹谶B接的側(cè)置換熱器由水封池，氣連通管，水連通管，降塵圓錐套，側(cè)置換熱器外筒體，側(cè)置換熱器立管，低溫燃?xì)獬隹跇?gòu)成。
【文檔編號】C10J3/80GK103571542SQ201210282468
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月10日
【發(fā)明者】王振孝 申請人:王振孝