本實用新型屬于制氣領(lǐng)域，具體涉及一種群爐筒套筒式、上吸風(fēng)、下循環(huán)自加熱、二次裂解一體固定床生物質(zhì)氣化制氣爐。

背景技術(shù)：

能源危機(jī)、化石能源造成的碳排放超量問題，使地球已承受不起過度的碳排放，全世界都在尋找可代替的可再生新能源，經(jīng)過多年的努力，氫能已經(jīng)被提到日程，成為世界各國和地區(qū)不斷研究，投入的技術(shù)領(lǐng)域。

在地球上和地球大氣中只存在極稀少的游離狀態(tài)氫。在地殼里，如果按質(zhì)量計算，氫只占總質(zhì)量的1%，而如果按原子百分?jǐn)?shù)計算，則占17%。氫在自然界中分布很廣，水便是氫的“倉庫”——氫在水中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11%；泥土中約有1.5%的氫；石油、天然氣、動植物體也含氫。在空氣中，氫氣倒不多，約占總體積的一千萬分之五。在整個宇宙中，按原子百分?jǐn)?shù)來說，氫卻是最多的元素。據(jù)研究，在太陽的大氣中，按原子百分?jǐn)?shù)計算，氫占81.75%。在宇宙空間中，氫原子的數(shù)目比其他所有元素原子的總和約大100倍，氫元素隨處可見，非常豐富。

氫氣的制備，電解水成本較高，大約4-5度電制取1立方氫氣，耗電和成本輸入和產(chǎn)出不成正比；而化石制取方法不是長久之計。全世界每年有14000億噸到18000億噸生物質(zhì)產(chǎn)生，是全世界每年耗能總量的10倍之多。

如何利用好生物質(zhì)制取清潔能源，全世界科技人員都在研究，發(fā)電是成熟的技術(shù)，直接制取高濃度氫含量的混合氣體，凈化后的氫氣用于氫燃料電池上，是正在研究的課題之一。氫燃料電池汽車是氫能利用的主要標(biāo)志，國家2016年發(fā)布了《氫能燃料電池汽車總體技術(shù)路線圖》。圖中規(guī)劃了氫氣制取要分散布局，生物質(zhì)本身就分布很廣，分散制氫正好符合這一政策，但是需要技術(shù)支持。

山東省能源研究所，提出了生物質(zhì)二次裂解制氫的流程，已經(jīng)建立一個小中型裝置，目前技術(shù)仍然在升級中，所產(chǎn)生的混合燃?xì)庵校瑲浜窟_(dá)到60%以上（體積比）。生物質(zhì)固定床氣化過程中會產(chǎn)生焦油，焦油是進(jìn)一步利用氣化氣的最大難題，業(yè)內(nèi)都采用分體二步法消滅焦油解決方案，如丹麥國家采用二步法發(fā)電系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型實現(xiàn)低成本制取可燃?xì)?，解決凈化制氫中的存在的焦油問題，提出一種群爐筒自循環(huán)加熱生物質(zhì)制氣爐。

本實用新型采用的技術(shù)方案如下：

群爐筒自循環(huán)加熱生物質(zhì)制氣爐，包括外爐筒，所述外爐筒上依次設(shè)有上蓋板和上架板，外爐筒下依次設(shè)有下蓋板和下架板，其特征在于：

所述外爐筒、上隔板與上蓋板之間組成料腔，所述外爐筒、下隔板與下蓋板之間組成氣腔；加料倉與料腔連接，氣腔外設(shè)有進(jìn)氣管；

所述上架板上設(shè)有液壓缸，所述液壓缸下設(shè)有壓料聯(lián)動機(jī)構(gòu)，所述壓料聯(lián)動機(jī)構(gòu)下部設(shè)有壓料腳；布料聯(lián)動機(jī)構(gòu)下部設(shè)有布料桿；

所述外爐筒中設(shè)有多個內(nèi)爐筒，所述外爐筒與每個內(nèi)爐筒之間的空間組成下行氣化單元，所述下行氣化單元通過隔板組成，下行氣化單元被隔板分割若干層，所述下行氣化單元的中間隔板設(shè)有通孔，所述下行氣化單元的上層與料腔連接，所述下行氣化單元下層設(shè)有出氣管，所述內(nèi)爐筒的下部設(shè)有塔型爐排，內(nèi)爐筒的上部為壓料腳；

所述塔型爐排下設(shè)有爐排轉(zhuǎn)軸，所述爐排轉(zhuǎn)軸上設(shè)有刮灰板，所述爐排轉(zhuǎn)軸置于軸承座上，軸承座固定在下蓋板和下架板上，所述下蓋板上設(shè)有出灰攪籠。

進(jìn)一步的，所述加料倉通過進(jìn)料管與料腔連接，進(jìn)料管連接液壓缸。

進(jìn)一步的，所述布料聯(lián)動機(jī)構(gòu)的軸承座與轉(zhuǎn)盤通過鏈條連接，所述轉(zhuǎn)盤連接液壓缸，液壓缸用于提供動力，所述爐排轉(zhuǎn)軸的軸承座與轉(zhuǎn)盤通過鏈條連接，所述轉(zhuǎn)盤連接液壓缸，液壓缸提供動力。

進(jìn)一步的，料腔與下行氣化單元上層通過燃?xì)庀陆倒堋?/p>

進(jìn)一步的，所述一側(cè)下行氣化單元最下層設(shè)有過熱蒸汽進(jìn)水管和過熱蒸汽出汽管，所述過熱蒸汽出汽管與出氣管連接。

進(jìn)一步的，所述塔型爐排上設(shè)有通風(fēng)孔。

進(jìn)一步的，所述出氣管連接重整爐。

進(jìn)一步的，所述另一側(cè)下行氣化單元的最下層設(shè)有過熱蒸汽進(jìn)水管和過熱蒸汽出汽管，所述過熱蒸汽出汽管與進(jìn)氣管連接。

本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型在每個內(nèi)爐筒內(nèi)完成第一次燃燒，裂解，同時將內(nèi)爐筒燒熱，利用鋼材自身的熱傳導(dǎo)性能，將熱能傳到下行氣化單元，將含焦油的混合氣體通過在群爐筒外緣的高溫下完成第二次裂解，并消除焦油，使得所產(chǎn)生的混合氣中氫含量大于60%，通過凈化后得到純凈氫氣用于制備氫燃料電池，也可以使用在氫燃料電池汽車上。

本實用新型設(shè)備簡單完美，節(jié)省能耗，為氫燃料電池汽車的分散布局制氫提供一種可靠的技術(shù)方案。

附圖說明

圖1為本實用新型剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 為本實用新型A-A向氣流水平繞行示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步的說明：

如圖1和2所示，群爐筒自循環(huán)加熱生物質(zhì)制氣爐，包括外爐筒1，所述外爐筒1上依次設(shè)有上蓋板6和上架板11，外爐筒1下依次設(shè)有下蓋板7和下架板3，其特征在于：

所述外爐筒1、上隔板與上蓋板6之間組成料腔，所述外爐筒1、下隔板與下蓋板7之間組成氣腔；加料倉13與料腔連接，氣腔外設(shè)有進(jìn)氣管27；

所述上架板11上設(shè)有液壓缸10，所述液壓缸10下設(shè)有壓料聯(lián)動機(jī)構(gòu)9，所述壓料聯(lián)動機(jī)構(gòu)9下部設(shè)有壓料腳25；布料聯(lián)動機(jī)構(gòu)8下部設(shè)有布料桿14；

所述外爐筒1中設(shè)有多個內(nèi)爐筒2，所述外爐筒1與每個內(nèi)爐筒2之間的空間組成下行氣化單元4，所述下行氣化單元4通過隔板15組成，所述下行氣化單元4的中間隔板設(shè)有通孔28，所述下行氣化單元4的上層與料腔連接，所述下行氣化單元4下層設(shè)有出氣管18，所述內(nèi)爐筒2的下部設(shè)有塔型爐排20，內(nèi)爐筒2的上部為壓料腳25，用于負(fù)責(zé)續(xù)料；

所述塔型爐排20下設(shè)有爐排轉(zhuǎn)軸21，所述爐排轉(zhuǎn)軸21上設(shè)有刮灰板22，所述爐排轉(zhuǎn)軸21置于軸承座23上，軸承座23固定在下蓋板7和下架板3上，所述下蓋板7上設(shè)有出灰攪籠24。

所述加料倉13通過進(jìn)料管19與料腔連接，進(jìn)料管19連接液壓缸10。

所述布料聯(lián)動機(jī)構(gòu)8的軸承座23與轉(zhuǎn)盤5通過鏈條12連接，所述轉(zhuǎn)盤5連接液壓缸10，所述爐排轉(zhuǎn)軸21的軸承座23與轉(zhuǎn)盤5通過鏈條12連接。

料腔與下行氣化單元4上層通過燃?xì)庀陆倒?6。

所述一側(cè)下行氣化單元4最下層設(shè)有過熱蒸汽進(jìn)水管17和過熱蒸汽出汽管16，所述過熱蒸汽出汽管16與出氣管18連接。

所述塔型爐排20上設(shè)有通風(fēng)孔。

所述出氣管18連接重整爐。

所述另一側(cè)下行氣化單元4的最下層設(shè)有過熱蒸汽進(jìn)水管17和過熱蒸汽出汽管16，所述過熱蒸汽出汽管16與進(jìn)氣管27連接。

實施例：

本實用新型加料過程：

將生物介質(zhì)放入加料倉13，通過進(jìn)料管19將生物介質(zhì)輸送到料腔內(nèi)，轉(zhuǎn)盤5同時開始工作，通過鏈條12帶動布料聯(lián)動機(jī)構(gòu)8，此時布料聯(lián)動機(jī)構(gòu)8下方的布料桿14進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，將生物介質(zhì)從一側(cè)逐步撥送分布到整個料腔，于此同時，上架板11上的液壓缸10進(jìn)行伸縮作業(yè)，壓料腳25隨液壓缸伸縮，將生物介質(zhì)壓到內(nèi)爐筒2的塔型爐排20上部。

氣化過程：

過熱蒸汽與氧氣在進(jìn)氣管27混合后進(jìn)入爐體的氣腔內(nèi)，氣體通過塔型爐排20，塔型爐排20內(nèi)設(shè)有通風(fēng)孔，氣體通過開始上升，通過氣化單元2，上升到料腔內(nèi)，并通過燃?xì)庀陆倒?6進(jìn)入下行氣化單元4上層，然后氣流在下行氣化單元4內(nèi)水平運行，并通過隔板中的通孔逐層向下運行，氣體最后在下行氣化單元4的最下層出氣管18中與過熱蒸汽混合后進(jìn)入到重整爐中；分布在各個內(nèi)爐筒2內(nèi)的生物介質(zhì)被氧化、還原、氣化、干燥的過程中逐步向下運動，氧化層的溫度控制在1200攝氏度左右，先在內(nèi)爐筒2，也就是內(nèi)部爐筒內(nèi)進(jìn)行一次裂解，然后再運行到下行氣化單元4，通過群爐筒壁的熱傳導(dǎo)加熱進(jìn)行二次裂解。

整個原理步驟如下：

將原料加工成粉、塊狀，將原料烘干，并通過加料倉13加入到料腔內(nèi)，加料時，采用液壓缸進(jìn)行推入料腔內(nèi)，并在送料管內(nèi)自行進(jìn)行密封，保證上升氣流不會外泄；原料在料腔內(nèi)經(jīng)過布料桿14進(jìn)行均勻分撥，原料分別后進(jìn)入各個內(nèi)爐筒2內(nèi)，并通過壓料腳25將原料推到內(nèi)爐筒2的塔型爐排20上部，上述步驟為第一次裂解，即生物介質(zhì)原料被氧化、還原、氣化、干燥的過程。

當(dāng)進(jìn)行第一裂解時，每個內(nèi)爐筒2的熱氣流從下向上，由高溫到低溫過渡，氣流上升到上部的料腔內(nèi)，然后經(jīng)過燃?xì)庀陆倒?6進(jìn)入下行氣化單元4，此時，氣流在內(nèi)爐筒2之間的下行氣化單元4進(jìn)行水平的繞行，通過通孔逐步向下逐層流動，溫度由低到高逐步過渡升溫，溫度是來源于內(nèi)爐筒2壁的熱傳導(dǎo)，進(jìn)而實現(xiàn)第二次裂解。

最后將二次裂解后產(chǎn)生的混合氣體，通過出氣管18輸送到重整爐內(nèi)，重整爐進(jìn)一步氣化，增加氫氣含量。

為了使得氫含量增加，在氧化層也就是下行氣化單元4一側(cè)的高溫處設(shè)有過熱蒸汽進(jìn)水管17和過熱蒸汽出汽管16，通過定量泵供給熱水進(jìn)入過熱蒸汽進(jìn)水管17，并通過過熱蒸汽出汽管16將產(chǎn)生的過熱蒸汽通到進(jìn)氣管27上，在爐體的另一側(cè)設(shè)有另一組熱蒸汽進(jìn)水管17和過熱蒸汽出汽管16，將過熱蒸汽出汽管16與出氣管18連接，實現(xiàn)二次裂解后產(chǎn)生的混合氣體通過出氣管18輸送到重整爐內(nèi)。

優(yōu)選上述實施例，塔型爐排20可以起到一托料，二排灰，三通風(fēng)作用，塔型爐排20轉(zhuǎn)動時，通過爐排轉(zhuǎn)軸帶動刮灰板22，將灰撥到出灰攪籠24中。

上述實施例中，布料聯(lián)動機(jī)構(gòu)8和塔型爐排20旋轉(zhuǎn)都通過鏈條傳動，液壓缸提供動力，并使得轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤帶動鏈條。

以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，但實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。