CN102079998A - 一种双流式生物质气化燃气净化装置 - Google Patents
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Abstract
一种双流式生物质气化燃气净化装置，它涉及气化燃气净化装置，它解决了气化炉的结构设计不科学，导致气化炉反应温度低，焦油、废水生成多，而且产气的效率低，输出燃气的杂质多热值低的问题。本发明由气化炉、燃气流量控制阀、涡流助氧控制阀、燃气凈化器和风机组成。本发明提高了炉内的反应温度，氧化、还原、裂解筒内的温度达1300～1600度、增大气化强度；能快速分离生物质可燃气体中的水分，燃气质量好；采用筛网式催化裂解器，使得可燃气体中焦油含量大大降低，废水生成少，产气的效率高，环境污染小；采用燃气凈化器将燃气体中的焦油、水分和灰分去除，提高了燃气的热值的优点。广泛适用于工业和民用。
Description
技术领域
本发明涉及气化炉及燃气净化装置。具体涉及一种双流式生物质气化燃气净化装置。
背景技术
目前，用于将生物质转化成生物质燃气的气化炉主要分为两大类型，一大类型为固定床式，另一大类型为流化床式。固定床式制气炉又以生物质可燃气体在制气炉内流动的方向，分为上流式、横流式、下流式和开心式这四种类型。生物质原料在固定床式制气炉内，自上而下分为干燥层、热分解层(干馏层)、还原层、氧化层。各个层面之间存在着相互交叉的现象。现行的各类生物质气化炉是依据生物质可燃气体在生物质制气炉内流动的方向而定性的，上流式生物质气化炉的生物质原料由炉子顶部的加料口进入炉内，气化剂由炉的底部进入炉内参与气化反应，生物质可燃气体由上部燃气出口送入燃气净化系统；横流式生物质气化炉的生物质原料由炉子顶部的加料口进入炉内，气化剂由炉的中部一侧进入炉内参与气化反应，生物制可燃气体由炉体中部的另一侧燃气出口送入燃气净化系统；下流式生物质气化炉的生物质原料由炉子顶部的加料口进入炉内，气化剂由炉上部的或进风嘴进入炉内参与气化反应，生物制可燃气体由炉体下部的燃气出口送入燃气净化系统。生物质气化炉的工作模式都是单一燃气流向的工作模式。由于气化炉的结构设计不科学，导致气化炉反应温度低，焦油、废水生成多，而且产气的效率低，输出燃气的杂质多，热值低的问题。
发明内容
本发明为了解决现有气化炉的结构设计不科学，导致气化炉反应温度低，焦油、废水生成多，而且产气的效率低，输出燃气的杂质多，热值低的问题，提供了一种双流式生物质气化燃气净化装置，解决上述问题的具体技术方案如下：
本发明的一种双流式生物质气化燃气净化装置，由气化炉、燃气流量控制阀、涡流助氧控制阀、燃气凈化器和风机组成，气化炉由炉体、密封盖、冷凝器、上环形燃气冷凝室、进料筒、干馏裂解筒、下环形燃气道、催化裂解器、涡流配风器、红外电热启动器和保温层组成，冷凝器设在炉体上部，上环形燃气冷凝室设在冷凝器内壁与进料筒之间，干馏裂解筒设在进料筒的下方，干馏裂解筒呈倒梯形，在干馏裂解筒的下方设有催化裂解器，在催化裂解器的中心处设有涡流配风器，涡流配风器的环壁上向下倾斜开有切向风孔，在干馏裂解筒的外壁与炉体的内壁和催化裂解器下方设有下环形燃气道，红外电热启动器设在炉体的下部，在炉体的壁上设有保温层，在炉体的右侧上部设有上燃气出口，在炉体1的右侧中部设有下燃气出口，上燃气出口和下燃气出口与燃气流量控制阀的进气接口连接，燃气流量控制阀的输出端与燃气凈化器连接，涡流配风器、红外电热启动器增氧口和净化器混气室增氧口与涡流助氧控制阀的输出端连接，涡流助氧控制阀的输入端与风机连接。
所述的燃气流量控制阀由外阀体、内阀体、内阀体旋转钮、网筒和干式过滤材料组成，内阀体设有上燃气进孔和排空与下燃气进孔，在外阀体上设有排空口、下燃气接口、上燃气接口和燃气输出接口，上燃气进孔与排空与下燃气进孔椭圆形的相邻端的圆形端中心线处于同一垂直线上，不相邻端的圆形端中心线处于垂直线180度夹角线上，上燃气进孔和上燃气接口处于同一水平轴线上，排空与下燃气进孔与下燃气接口处于同一水平轴线上，排空口与燃气输出接口垂直，排空口与下燃气接口处于同一水平线上角度相差90度，下燃气接口设在上燃气接口的下方，燃气输出接口设在外阀体的下端，在内阀体内设有网筒，网筒内设有干式过滤材料，内阀体旋转钮设在内阀体的上端。
所述的涡流助氧控制阀由外阀体、内阀体、内阀体旋转钮和富氧集成区组成，在外阀体上设有涡流配风器接口、燃气凈化器增氧接口、红外电热启动器配风接口和风机接口，在内阀体上设有涡流配风器孔、红外电热启动器配风孔和净化器增氧孔，内阀体上的涡流配风器孔、红外电热启动器配风孔和净化器增氧孔为椭圆形，涡流配风器孔与净化增氧孔处于同一水平线上对称设置，涡流配风器孔与红外电热启动器配风孔的相邻端的圆形端中心线处于同一垂直线上，不相邻端的圆形端中心线处于垂直线180度夹角线上，内阀体上的涡流配风器孔和净化器增氧孔与涡流配风器接口、燃气凈化器增氧接口处于同一水平轴线上，涡流配风器接口与燃气凈化器增氧接口对称设置，红外电热启动器配风接口设在涡流配风器接口的下方，红外电热启动器配风孔与红外电热启动器配风接口处于同一水平轴线上，风机接口设在外阀体右侧下部，在内阀体的下部设有富氧集成区，内阀体旋转钮设在内阀体的上端。
所述的燃气凈化器由油水气过滤分离器、隔板式气水分离器、涡轮增压引风机、旋风分离器、燃气混合室和燃气阀构成，油水气过滤分离器设在涡轮增压引风机的下方，旋风分离器设在涡轮增压引风机的左侧，隔板式气水分离器设在旋风分离器的右侧，油水气过滤分离器输出端与隔板式气水分离器输入端连通，隔板式气水分离器的输出端与涡轮增压引风机进气端连通，涡轮增压引风机的输出端与旋风分离器的输入端连通，旋风分离器的输出端与燃气混合室连通，下端与油水气过滤分离器连通，燃气阀的下端与燃气混合室连通，燃气阀的输出端与燃具连接。
本发明一种双流式生物质气化燃气净化装置，采用涡流配风器，一是增加气化层的高度，二是增加了气化剂与生物质原料接触的面积，提高了炉内的反应温度，氧化、还原、裂解筒内的温度达1300～1600度、增大气化强度；干馏裂解筒呈倒梯形设置便于生物质原料的压实，避免了原料的架空，有利于原料的还原；采用环形涡旋燃气道，降低了下流可燃气体出炉温度、减少了下流可燃气体输出时所携带的灰分的同时又为干馏裂解筒内热分解层的生物质原料提升了反应温度，采用上环形燃气冷凝室，能快速分离生物质可燃气体中的水分，燃气质量好；采用催化裂解器，使得可燃气体中焦油含量大大降低，废水生成少，产气的效率高，环境污染小，采用燃气凈化器将燃气体中的焦油、水分和灰分去除，提高了燃气的热值的优点。广泛适用于工业和民用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，图2是图1中涡流助氧控制阀的结构示意图，图3是图1中催化裂解器的结构示意图，图4是图1中燃气流量控制阀的结构示意图，图5是图1中涡流助氧控制阀的结构示意图，图6是图1中燃气净化器的左视图。图中17是下流燃气喉口，19是连接管路，净化器增氧孔60与涡流配风器孔37对称，图上看不到。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图2、图3描述本实施方式。本实施方式由气化炉101、燃气流量控制阀201、涡流助氧控制阀301、燃气凈化器401和风机501组成，气化炉101由炉体1、密封盖2、冷凝器3、上环形燃气冷凝室4、进料筒5、干馏裂解筒6、下环形燃气道7、催化裂解器8、涡流配风器9、红外电热启动器12和保温层13组成，冷凝器3设在炉体1上部，上环形燃气冷凝室4设在冷凝器3的内壁与进料筒5的外壁之间，干馏裂解筒6设在进料筒5的下方，干馏裂解筒6呈倒梯形，在干馏裂解筒6的下方设有催化裂解器8，在催化裂解器8的中心处设有涡流配风器9，涡流配风器9的环壁上向下倾斜开有切向风孔14，在干馏裂解筒6的外壁与炉体1的内壁和催化裂解器8的下方设有下环形燃气道7，红外电热启动器12设在炉体1的下部，在炉体1的内壁上设有保温层13，在炉体1的右侧上部设有上燃气出口10，在炉体1的右侧中部设有下燃气出口11，上燃气出口10和下燃气出口11与燃气流量控制阀201的进气接口连接，燃气流量控制阀201的输出端与燃气凈化器401的油水气过滤分离器40连接，涡流配风器9、红外电热启动器增氧口和净化器混气室增氧口与涡流助氧控制阀301的输出端连接，涡流助氧控制阀301的输入端与风机501连接。
具体实施方式二：结合图1、图4描述本实施方式。本实施方式所述的燃气流量控制阀201由外阀体20、内阀体21、内阀体旋转钮22、网筒29和干式过滤材料61组成，内阀体21设有上燃气进孔23和排空与下燃气进孔24，在外阀体20上设有排空口25、下燃气接口27、上燃气接口26和燃气输出接口28，上燃气进孔23与排空与下燃气进孔24椭圆形的相邻端的圆形端中心线处于同一垂直线上，不相邻端的圆形端中心线处于垂直线180度夹角线上，上燃气进孔23和上燃气接口26处于同一水平轴线上，排空与下燃气进孔24与下燃气接口27处于同一水平轴线上，排空口25与燃气输出接口28垂直，排空口25与下燃气接口27处于同一水平线上角度相差90度，下燃气接口27设在上燃气接口26的下方，燃气输出接口28设在外阀体20的下端，内阀体21内设有网筒29，网筒29内设有干式过滤材料61，内阀体旋转钮22设在内阀体21的上端。
外阀体20和内阀体21采用圆筒套接结构，外阀体20采用金属材料制成，内阀体21采用金属或高分子材料制成。
具体实施方式三：结合图1、图5描述本实施方式。本实施方式所述的涡流助氧控制阀301由外阀体30、内阀体31、内阀体旋转钮32和富氧集成区39组成，在外阀体30上设有涡流配风器接口33、燃气凈化器增氧接口34、红外电热启动器配风接口35和风机接口36，在内阀体31上设有涡流配风器孔37、红外电热启动器配风孔38和净化器增氧孔60，内阀体31上的涡流配风器孔37、红外电热启动器配风孔38和净化器增氧孔60为椭圆形，涡流配风器孔37与净化增氧孔60处于同一水平线上对称设置，涡流配风器孔37与红外电热启动器配风孔38的相邻端的圆形端中心线处于同一垂直线上，不相邻端的圆形端中心线处于垂直线180度夹角线上，内阀体31上的涡流配风器孔37和净化器增氧孔60与涡流配风器接口33、燃气凈化器增氧接口34处于同一水平轴线上，涡流配风器接口33与燃气凈化器增氧接口34对称设置，红外电热启动器配风接口35设在涡流配风器接口33的下方，红外电热启动器配风孔38与红外电热启动器配风接口35处于同一水平轴线上，风机接口36设在外阀体30右侧下部，在内阀体31的下部设有富氧集成区39，内阀体旋转钮32设在内阀体31的上端。
配风控制阀由内阀体31与外阀体30采用圆筒套接结构，目的是为了便于维护与更换富氧集成区39的富氧材料。
具体实施方式四：结合图1、图6描述本实施方式。本实施方式所述的燃气凈化器401由油水气过滤分离器40、隔板式气水分离器41、涡轮增压引风机42、旋风分离器43、燃气混合室44和燃气阀45构成，油水气过滤分离器40设在涡轮增压引风机42的下方，旋风分离器43设在涡轮增压引风机42的左侧，隔板式气水分离器41设在旋风分离器43的右侧，油水气过滤分离器40输出端与隔板式气水分离器41输入端连通，隔板式气水分离器41的输出端与涡轮增压引风机42进气端连通，涡轮增压引风机42的输出端与旋风分离器43的输入端连通，旋风分离器43的输出端与燃气混合室44连通，下端与油水气过滤分离器40连通，燃气阀45的下端与燃气混合室44连通，燃气阀45的输出端与燃具连接。
油水气过滤分离器40采用沉淀室和木醋液分离室和多层气水分离叶片组成，沉淀室采用NaOH为过滤液体，使焦油、木醋液和下流可燃气体中携带的灰分在此过滤、沉淀、分离排放后回收利用；可燃气体流经油水气过滤分离器40的过程中，会冲击多层气水分离叶片并形成水滴，使可燃气体中水分在此进行第一次分离；进入隔板式气水分离器41采用多道迂回隔板和气水分离叶片，使可燃气体中水分在此进行第二次分离；再次进入旋风分离器43对可燃气体中的水分、灰分在此再次进行减压、分离后进入燃气混合室44与配风阀输给燃气凈化器的增氧气体混合，使可燃气体的热值高，能充分燃烧。
具体实施方式五：结合图1、图2描述本实施方式。本实施方式所述的涡流配风器9的环壁上向下倾斜开有切向风孔14的角度为40°～50°，涡流配风器9的环壁的厚度为5～8mm。
具体实施方式六：结合图1、图3描述本实施方式。本实施方式所述的催化裂解器8由筒式筛网15和白云石、方解石或陶粒材料16组成，白云石、方解石或陶粒材料16置于筒式筛网15内。
具体实施方式七：结合图1、图4描述本实施方式。本实施方式所述的过滤材料61采用活性炭、木屑、稻壳或玉米蕊粉末。用以吸附双流式生物质气化炉燃气输出燃气中的焦油。
具体实施方式八：结合图1、图5描述本实施方式。本实施方式所述的富氧材料39采用富氧膜。
本发明的双流式生物质气化炉即可以逞现出燃气上流、燃气下流式制气工作模式，也可以逞现出燃气上流式制气工作模式，可燃气的产气量高。
我们研究中发现生物质可燃气体中的H2主要是在热分解层与还原层交叉部分产生的，这一部分又是处在生物质气化炉的中上部。提升了干馏裂解筒6的反应温度，对裂解生物质原料中的H2是十分有利的。在生物质原料进料筒的外部，设计了一个上环形燃气冷凝室，在其外部还设计了一个冷凝器；这样设计的目的，一是使上流可燃气体在此遇冷进行气水分离，二是为进料筒内干燥层的生物质原料提升了反应温度。在整个双流式生物质气化炉的侧面和底部，设计了一个保温层，保温材料是由珍珠岩或稻壳灰组成，这样设计的目的，是为了保证各反应筒内的生物质原料的反应温度尽可能的不受外部温度的影响，也为封炉后的再点火提供了必要的温度条件。影响生物质气化效果的因素虽然很多，但是最重要的是生物质原料的反应温度。由于本发明中采用了冷凝器3、上环形燃气冷凝室4、进料筒5、干馏裂解筒6、下环形燃气道7、催化裂解器8和涡流配风器9结构，上述结构的相互配合和相互作用大大提升了本发明的双流式生物质气化炉的反应温度，生物质气化效果大大优于现有生物质气化炉；可燃气体的性能指标也大大优于现有的燃气净化装置，解决了生物质可燃气体中的焦油燃烧污染环境的问题。
Claims (9)
1.一种双流式生物质气化燃气净化装置，它由气化炉(101)、燃气流量控制阀(201)、涡流助氧控制阀(301)、燃气凈化器(401)和风机(501)组成，其特征在于气化炉(101)由炉体(1)、密封盖(2)、冷凝器(3)、上环形燃气冷凝室(4)、进料筒(5)、干馏裂解筒(6)、下环形燃气道(7)、催化裂解器(8)、涡流配风器(9)、红外电热启动器(12)和保温层(13)组成，冷凝器(3)设在炉体(1)上部，上环形燃气冷凝室(4)设在冷凝器(3)的内壁与进料筒(5)之间，干馏裂解筒(6)设在进料筒(5)的下方，干馏裂解筒(6)呈倒梯形，在干馏裂解筒(6)下方设有催化裂解器(8)，在催化裂解器(8)的中心处设有涡流配风器(9)，涡流配风器(9)的环壁上向下倾斜开有切向风孔(14)，在干馏裂解筒(6)的外壁与炉体(1)的内壁和催化裂解器(8)下方设有下环形燃气道(7)，红外电热启动器(12)设在炉体(1)的下部，在炉体(1)的壁上设有保温层(13)，在炉体1的右侧上部设有上燃气出口(10)，在炉体(1)的右侧中部设有下燃气出口(11)，上燃气出口(10)和下燃气出口(11)与燃气流量控制阀(201)的进气接口连接，燃气流量控制阀(201)的输出端与燃气凈化器(401)连接，涡流配风器(9)、红外电热启动器增氧口和净化器混气室增氧口与涡流助氧控制阀(301)的输出端连接，涡流助氧控制阀(301)的输入端与风机(501)连接。
2.根据权利要求1所述的一种双流式生物质气化燃气净化装置，其特征在于所述的燃气流量控制阀(201)由外阀体(20)、内阀体(21)、内阀体旋转钮(22)、网筒(29)和干式过滤材料(61)组成，内阀体(21)设有上燃气进孔(23)和排空与下燃气进孔(24)，在外阀体(20)上设有排空口(25)、下燃气接口(27)、上燃气接口(26)和燃气输出接口(28)，上燃气进孔(23)与排空与下燃气进孔(24)椭圆形的相邻端的圆形端中心线处于同一垂直线上，不相邻端的圆形端中心线处于垂直线180度夹角线上，上燃气进孔(23)和上燃气接口(26)处于同一水平轴线上，排空与下燃气进孔(24)与下燃气接口(27)处于同一水平轴线上，排空口(25)与燃气输出接口(28)垂直，排空口(25)与下燃气接口(27)处于同一水平线上角度相差90度，下燃气接口(27)设在上燃气接口(26)的下方，燃气输出接口(28)设在外阀体(20)的下端，内阀体(21)内设有网筒(29)，网筒(29)内设有干式过滤材料(61)，内阀体旋转钮(22)设在内阀体(21)的上端。
3.根据权利要求1所述的一种双流式生物质气化燃气净化装置，其特征在于所述的涡流助氧控制阀(301)由外阀体(30)、内阀体(31)、内阀体旋转钮(32)和富氧集成区(39)组成，在外阀体(30)上设有涡流配风器接口(33)、燃气凈化器增氧接口(34)、红外电热启动器配风接口(35)和风机接口(36)，在内阀体(31)上设有涡流配风器孔(37)、红外电热启动器配风孔(38)和净化器增氧孔(60)，内阀体(31)上的涡流配风器孔(37)、红外电热启动器配风孔(38)和净化器增氧孔(60)为椭圆形，涡流配风器孔(37)与净化增氧孔(40)处于同一水平线上对称设置，涡流配风器孔(37)与红外电热启动器配风孔(38)的相邻端的圆形端中心线处于同一垂直线上，不相邻端的圆形端中心线处于垂直线180度夹角线上，内阀体(31)上的涡流配风器孔(37)和净化器增氧孔(60)与涡流配风器接口(33)、燃气凈化器增氧接口(34)处于同一水平轴线上，涡流配风器接口(33)与燃气凈化器增氧接口(34)对称设置，红外电热启动器配风接口(35)设在涡流配风器接口(33)的下方，红外电热启动器配风孔(38)与红外电热启动器配风接口(35)处于同一水平轴线上，风机接口(36)设在外阀体(30)右侧下部，在内阀体(31)的下部设有富氧集成区(39)，内阀体旋转钮(32)设在内阀体(31)的上端。
4.根据权利要求1所述的一种双流式生物质气化燃气净化装置，其特征在于所述的燃气凈化器(401)由油水气过滤分离器(40)、隔板式气水分离器(41)、涡轮增压引风机(42)、旋风分离器(43)、燃气混合室(44)和燃气阀(45)构成，油水气过滤分离器(40)设在涡轮增压引风机(42)的下方，旋风分离器(43)设在涡轮增压引风机(42)的左侧，隔板式气水分离器(41)设在旋风分离器(43)的右侧，旋风分离器(43)的上端与燃气混合室(44)连通，下端与燃气凈化器增氧接口(34)连通，燃气阀(45)的下端与燃气混合室(44)连通，燃气阀(45)的输出端与燃具连接。
5.根据权利要求1所述的一种双流式生物质气化燃气净化装置，其特征在于涡流配风器(9)的环壁上向下倾斜开有切向风孔(14)的角度为40°～50°，涡流配风器(9)的环壁的厚度为5～8mm。
6.根据权利要求1所述的一种双流式生物质气化燃气净化装置，其特征在于催化裂解器(8)由筒式筛网(15)和白云石、方解石或陶粒材料(16)组成，白云石、方解石或陶粒材料(16)置于筒式筛网(15)内。
7.根据权利要求2所述的一种双流式生物质气化燃气净化装置，其特征在于过滤材料(61)采用活性炭、木屑、稻壳或玉米蕊粉末。
8.根据权利要求3所述的一种双流式生物质气化燃气净化装置，其特征在于富氧材料(39)采用富氧膜。
9.根据权利要求4所述的一种双流式生物质气化燃气净化装置，其特征在于油水气过滤分离器(40)采用沉淀室和木醋液分离室和多层气水分离叶片组成，沉淀室采用NaOH为过滤液体。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110601 |