專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)排氣加熱下吸式生物質(zhì)氣化爐的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣化爐，具體涉及一種利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣，以間壁加熱方式加熱 下吸式生物質(zhì)氣化爐內(nèi)物料的方法與裝置，屬于可再生能源利用的生物質(zhì)氣化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在生物質(zhì)氣化領(lǐng)域，常用的固定床氣化方法一般采用空氣為氣化劑，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，但存在燃?xì)鉄嶂档?、氣化效率不高、氣化爐的產(chǎn)氣中焦油較高等問題。氣化爐內(nèi)的反應(yīng) 溫度對(duì)燃?xì)獬煞趾蜔嶂涤泻艽笥绊?；增加氣化反?yīng)溫度，可提高氣化爐效率，促進(jìn)焦油的熱 裂解，減少燃?xì)庵薪褂秃?。朱華柄，胡孔元，陳天虎等人在“內(nèi)燃加熱式生物質(zhì)氣化爐設(shè)計(jì)”(農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 2009, vol40(3) :96-102)，設(shè)計(jì)了一種內(nèi)燃加熱式氣化爐，抽取氣化爐產(chǎn)氣的一部分與空氣 混合點(diǎn)燃后進(jìn)入蛇形管給氣化爐內(nèi)提供熱量，提高熱解氣的熱值。該方法通過氣化爐自產(chǎn) 氣的燃燒雖可提高爐內(nèi)氣化溫度，但減少了燃?xì)猱a(chǎn)量。中國(guó)專利授權(quán)公共號(hào)CN 1098910，受權(quán)公共日為2003年1月15日，名稱為“熱裂 解除焦生物質(zhì)氣化爐”，該發(fā)明“特征在于爐排下方設(shè)置有一個(gè)燃?xì)鈿饬饔鼗亓鞯馈Ｒ材軌?在爐底上增設(shè)裂解催化床，本發(fā)明強(qiáng)迫燃?xì)庠诹鞯乐芯徯?，延長(zhǎng)了燃?xì)庠诟邷丨h(huán)境中的停 留時(shí)間，使燃?xì)庵械牟糠纸褂捅涣呀狻Ｔ谠O(shè)置催化床的情形下，其裂解反應(yīng)更為充分，進(jìn)一 步提高了焦油裂解率、氣化效率和燃?xì)鉄嶂怠薄Ｉ鲜鰧＠牟蛔阒幨恰霸谌細(xì)鈿饬饔鼗亓?道”中進(jìn)行焦油的熱裂解，要求溫度達(dá)1100°c以上才能得到較高轉(zhuǎn)化率，顯然該處溫度不 夠；如果“爐底增設(shè)催化裂解床”，燃?xì)饬鬟^裂解床要發(fā)生催化裂解反應(yīng)，必須達(dá)到一定溫度 方可進(jìn)行，而此處位于氣化爐爐體最下部，因溫度較低難以達(dá)到使焦油裂解的目的。在使用生物質(zhì)燃?xì)夂推偷碾p燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際應(yīng)用中，尚未出現(xiàn)利用發(fā)動(dòng)機(jī)排 出的廢氣，以間壁加熱方式加熱氣化爐內(nèi)物料，為氣化爐提供熱量并提高生物質(zhì)氣化溫度、 促進(jìn)燃?xì)庵薪褂痛呋呀獾臍饣b置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣，以間壁加熱方式加熱氣化爐內(nèi) 物料，為氣化爐提供熱量并提高生物質(zhì)氣化溫度，將生物質(zhì)氣化與焦油的爐內(nèi)催化裂解集 于一體的裝置。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的采用固定床下吸式氣化爐結(jié)構(gòu)，生物質(zhì)原料從料斗9加入，經(jīng)進(jìn)料機(jī)構(gòu)8，物料落 入爐內(nèi)，經(jīng)層層滑落逐步向爐底移動(dòng)。作為氣化劑的空氣從空氣進(jìn)口管2進(jìn)入。生物質(zhì)在爐 內(nèi)先被干燥，達(dá)到一定溫度后發(fā)生熱解并析出揮發(fā)份，然后與氣化劑發(fā)生氧化和還原反應(yīng)， 反應(yīng)后生成的燃料氣由爐體下部沿內(nèi)外圓筒之間的環(huán)形空間向上運(yùn)動(dòng)，先經(jīng)過濾室4除去 部分灰塵后，進(jìn)入過濾室上部的爐內(nèi)催化裂解室5，裂解室內(nèi)放有粒徑約4 8mm的催化劑 6，催化劑可采用白云石。燃料氣隨后流入熱交換器11，流動(dòng)過程中通過壁面與夾套中的水進(jìn)行熱量交換。給水吸收熱量升溫并氣化，經(jīng)水蒸氣管22流入氣化爐內(nèi)氧化還原區(qū)，與空 氣進(jìn)口管進(jìn)入的空氣混合，共同作為生物質(zhì)氣化用的氣化劑。熱交換器11的燃料氣出口與初級(jí)濾清器13和次級(jí)濾清器14依次相連，經(jīng)引風(fēng)機(jī) 15流入生物質(zhì)燃?xì)夥€(wěn)壓箱16，再經(jīng)燃?xì)饬髁靠刂崎y17與雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)18的進(jìn)氣管相連。 系統(tǒng)設(shè)引風(fēng)機(jī)可使氣化爐維持微負(fù)壓運(yùn)行。本發(fā)明所述裝置中的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)18，在排氣總管19上設(shè)排氣支管21。排氣支 管上設(shè)分流排氣控制閥20，并與氣化爐內(nèi)的螺旋管7連接。雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)排出的具有一定 排氣壓力的高溫廢氣，部分通過排氣支管21流入氣化爐內(nèi)設(shè)置的螺旋管，經(jīng)螺旋管螺旋向 上流動(dòng)后從排氣出口 10流出，并經(jīng)凈化后排入大氣。發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣流經(jīng)螺旋管的過程中，以 間壁加熱方式加熱了爐內(nèi)物料，并給爐內(nèi)催化裂解室提供較高反應(yīng)溫度。由于發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的加熱和裂解室中催化劑的作用，使燃?xì)馔ㄟ^爐內(nèi)裂解室時(shí)夾帶 的焦油具備進(jìn)行裂解反應(yīng)需要的溫度條件；實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)氣化與燃?xì)饨褂偷牧呀馔瑫r(shí)進(jìn) 行，不需再為焦油的裂解提供新的熱源。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下特點(diǎn)1.利用雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣，以間壁加熱方式加熱氣化爐內(nèi)物料，提高生物 質(zhì)氣化爐內(nèi)氣化溫度，提高了氣化效率和系統(tǒng)的整體經(jīng)濟(jì)性。2.氣化爐出口設(shè)置的熱交換器能為氣化爐提供自產(chǎn)水蒸氣，并使燃?xì)饫淠禍? 采用水蒸氣和空氣為氣化劑，與下吸式氣化爐通常僅以空氣為氣化劑相比，燃?xì)鉄嶂堤岣?20%以上。3.設(shè)置的爐內(nèi)催化裂解室，由于發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣加熱，可有效地將生物質(zhì)氣化與焦油 的催化裂解集于一體，解決燃?xì)庵薪褂偷膬艋瘑栴}，生物質(zhì)燃?xì)庵薪褂秃勘纫话愎潭ù?氣化爐焦油的含量降低60%以上。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流動(dòng)阻力小、易于實(shí)施。


附圖為本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣加熱下吸式生物質(zhì)氣化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各標(biāo)號(hào)表示1生物質(zhì)氣化爐2空氣進(jìn)口管3折流板4過濾室5催化裂解室6催化劑7螺旋管8進(jìn)料機(jī)構(gòu)9料斗10排氣出口11熱交換器12進(jìn)水調(diào)節(jié)閥13初級(jí)濾清器14次級(jí)濾清器15引風(fēng)機(jī)16穩(wěn)壓箱17燃?xì)饬髁靠刂崎y18雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)19排氣總管20分流排氣控制閥21分流排氣支管22水蒸汽管23出灰口
具體實(shí)施例方式如附圖所示，本發(fā)明實(shí)施例生物質(zhì)氣化設(shè)備采用固定床下吸式生物質(zhì)氣化爐1，生 物質(zhì)原料從料斗9加入，經(jīng)進(jìn)料機(jī)構(gòu)8，物料落入爐內(nèi)，經(jīng)層層滑落逐步向爐底移動(dòng)。作為氣 化劑之一的空氣從空氣進(jìn)口管2進(jìn)入。生物質(zhì)在爐內(nèi)先被干燥，達(dá)到一定溫度后發(fā)生熱解 并析出揮發(fā)份，然后與氣化劑發(fā)生氧化和還原反應(yīng)；生物質(zhì)經(jīng)充分反應(yīng)后產(chǎn)生的灰分落入 氣化爐下部的灰室，灰室上設(shè)有出灰口 23。氣化爐內(nèi)反應(yīng)生成的燃料氣則從爐體下部轉(zhuǎn)過 180°方向向上流動(dòng)，流過氣化爐內(nèi)外圓筒之間設(shè)置的過濾室4，過濾室內(nèi)設(shè)有多片折流板3，燃?xì)饬鹘?jīng)折流板，可除去部分夾帶的灰塵，再進(jìn)入過濾室上部的爐內(nèi)催化裂解室5，催化 裂解室內(nèi)放有粒徑約4 8mm的催化劑6，催化劑可采用白云石。在催化劑作用下，燃?xì)庵?的焦油在催化裂解室中發(fā)生裂解反應(yīng)；隨后流入間壁式熱交換器11，燃?xì)饬鲃?dòng)過程中通過 壁面與夾套中的水進(jìn)行熱量交換。進(jìn)入熱交換器夾套的給水量由進(jìn)水調(diào)節(jié)閥12控制。夾 套水吸收燃?xì)鉄崃可郎夭饣?，?jīng)水蒸氣管22送入生物質(zhì)氣化爐1內(nèi)的氧化還原區(qū)，與空 氣進(jìn)口管進(jìn)入的空氣混合，共同作為生物質(zhì)氣化用的氣化劑。熱交換器11的燃料氣出口與初級(jí)濾清器13和次級(jí)濾清器14依次相連，經(jīng)過兩級(jí) 旋流濾清除去燃?xì)庵谢曳趾徒褂偷入s質(zhì)后，經(jīng)引風(fēng)機(jī)15，流入生物質(zhì)燃?xì)夥€(wěn)壓箱16。燃?xì)?穩(wěn)壓箱16的出口與燃?xì)饬髁靠刂崎y17相接，通過燃?xì)饬髁靠刂崎y17控制通入雙燃料發(fā)動(dòng) 機(jī)18的燃?xì)饬?。本發(fā)明所述裝置中的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，使用生物質(zhì)燃?xì)夂推蛢煞N燃料。經(jīng)過除焦、 冷卻降溫和濾清去雜質(zhì)后的燃?xì)饽軡M足發(fā)動(dòng)機(jī)的使用要求，并在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣沖程吸入氣 缸，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)工況需要噴入適量汽油混合燃燒。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力可以發(fā)電或帶動(dòng)機(jī) 械設(shè)備。發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃料燃燒后排出的廢氣經(jīng)排氣總管19排出，排氣總管上設(shè)排氣支管21。 排氣支管上設(shè)分流排氣控制閥20，由分流排氣控制閥控制通入氣化爐內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流 量。排氣支管與氣化爐內(nèi)的螺旋管7連接。螺旋管布置在氣化爐內(nèi)，并靠近氣化爐內(nèi)圓筒 壁面。雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)排出的具有一定排氣壓力的高溫廢氣，部分通過排氣支管21流入氣化 爐內(nèi)設(shè)置的螺旋管，廢氣流經(jīng)螺旋管時(shí)放出熱量，以間壁加熱方式，加熱氣化爐內(nèi)的生物質(zhì) 原料，并提高催化裂解室5內(nèi)的焦油裂解溫度。廢氣經(jīng)螺旋管螺旋向上流動(dòng)，最后經(jīng)排氣出 口 10排入大氣。雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率可為機(jī)械設(shè)備提供動(dòng)力或通過發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。整套裝置 可選用中小產(chǎn)氣量的下吸式氣化爐，并根據(jù)實(shí)際需要選用適當(dāng)功率的發(fā)動(dòng)機(jī)，并與相應(yīng)產(chǎn) 氣量的生物質(zhì)氣化爐相匹配。權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣加熱下吸式生物質(zhì)氣化爐的方法與裝置，由生物質(zhì)氣化爐(1)、雙 燃料發(fā)動(dòng)機(jī)(18)、熱交換器(11)等組成，其特征是雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)有排氣支管與生物質(zhì) 氣化爐內(nèi)的螺旋管(7)連接，排氣支管上有分流排氣控制閥(20)，生物質(zhì)氣化爐內(nèi)設(shè)過濾 室(4)和催化裂解室(5)，氣化爐出口連接間壁式熱交換器(11)，螺旋管布置在氣化爐內(nèi)， 并靠近氣化爐的內(nèi)圓筒壁面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣加熱下吸式生物質(zhì)氣化爐的方法與裝置，其特征 是在氣化爐內(nèi)外圓筒間設(shè)有過濾室G)，過濾室內(nèi)設(shè)置有多片折流板(3)，過濾室上部是催 化裂解室(5)，催化裂解室內(nèi)有催化劑(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣加熱下吸式生物質(zhì)氣化爐的方法與裝置，其特征 是間壁式熱交換器(11)上設(shè)有進(jìn)水調(diào)節(jié)閥(12)，并有水蒸氣管0 與氣化爐內(nèi)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣加熱下吸式生物質(zhì)氣化爐的方法與裝置，由生物質(zhì)氣化爐、雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、熱交換器等組成。其將雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫廢氣，部分引入氣化爐內(nèi)設(shè)置的螺旋管，可加熱氣化爐內(nèi)物料，提高生物質(zhì)氣化溫度和爐內(nèi)催化裂解室溫度，有利于燃?xì)庵薪褂驮跔t內(nèi)的裂解。氣化爐出口設(shè)置的熱交換器能為氣化爐提供自產(chǎn)水蒸氣，并使燃?xì)饫淠禍?，?shí)現(xiàn)以水蒸氣和空氣為氣化劑，與下吸式氣化爐通常以空氣為氣化劑相比，燃?xì)鉄嶂堤岣?0％以上。該裝置能將生物質(zhì)氣化與焦油的爐內(nèi)催化裂解集于一體，有效解決燃?xì)庵薪褂偷膬艋?，使焦油含量比一般固定床氣化爐燃?xì)庵薪褂偷暮拷档?0％以上。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流動(dòng)阻力小、易于實(shí)施。
文檔編號(hào)F01N5/00GK102041097SQ20101060207
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者劉伯玉, 周平, 王昕明, 王武林, 范叢山 申請(qǐng)人:揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院