CN200974832Y - 一种小型生物质与煤混合固定床气化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种生物质气化领域，其包括：风机、流量计、水箱、环形集气室、炉堂、净化器、炉体、保温层、内胆、环形空气预热室、炉箅、气化剂管、生物质球、圆球，其特征是，采用蒸气和空气作为气化剂，采用特制的蜂窝球或圆球为原料生产水煤气；其中，炉体外侧的上半部分是由不锈钢做成的水箱，风机通过气化剂管与炉膛底部的环形空气预热室相通，炉体的里面依次是保温层、内胆、炉膛，炉膛的下面是炉箅，炉箅下面是灰室，内胆的上面是环形集气室，环形集气室经过导气管、净化器与猛火灶、燃气灶、取暖炉相连，导气管的末端是烟囱，烟囱上设有阀门，其优点是结构简单，造价低廉，使用方便，耗用量小、产气量高，节能效果显著。

Description

一种小型生物质与煤混合固定床气化系统

技术领域

本实用新型涉及一种生物质气化领域，特指是一种小型生物质与煤混合固定床气化系统。

背景技术

我国是一个“资源短缺、人口众多”的农业大国，生物质资源十分丰富。随着市场经济的蓬勃发展，能源消耗与日俱增，现在我国的国情是：一边是“电慌”、“煤慌”、“油慌”等能源恐慌，全国上下燃料告急，价格飞涨；一边是广大农村不要钱的柴草秸秆、谷壳树叶等可再生植物资源年复一年，堆积如山，患难成灾，能否将我国这一丰富的再生植物资源转化成清洁高效的再生能源，服务千家万户，走出一条生态环保，适合我国国情，有利减轻农民负担，促进社会稳定的可持续发展的“生物再生能源″之路，早就成了我国科研战线上的一大课题。

到目前为止，家用型生物质气化炉设计中尚处于研究应用的初期阶段，许多技术性问题有待于进一步解决。近些年来，出现了一些家用或小型的生物质气化炉装置，如：中国专利ZL02277000.3“制气炉”、ZL02277525.0“手摇式落料制气炉”、ZL01244199.6“家用秸秆气化炉”、ZL200520050979.X“生物质气化炉”、ZL200520050980.2“生物质气化炉点火及气化装置”，其结构基本都包括炉体、进风装置和冷却净化装置。然而该项技术尚不够成熟，其在使用中常出现烧穿现象，燃烧时间短，不能持续燃烧，供气不纯，燃烧不充分，热效率低，冷炉起动时间长，燃料耗用量大，节能效果差，环境污染比较严重，特别是所有的小型的生物质气化炉都是使用颗粒状的，气体难以从炉内导出，飞灰含量高，导气管道易被堵住，飞灰再和难以处理掉的焦油混在一起，管道必堵无疑，分散农户的制作颗粒状的原料也要增加额外的成本，还有炉子在工作时产生很大的烟气，此时揭盖加料时必定导致烟气外泄，既有能量的损失，又有操作上的麻烦，导致炊事中断，甚至影响炊事人员的身心健康。因此，很多气化炉都处于不工作或半工作状态，造成农户直接经济损失，所以在这一领域尚有很大改进的空间。

发明内容

为了避免和克服上述不足，本实用新型的目的在于针对现有技术之不足而创新设计出一种结构简单，造价低廉，使用方便，耗用量小、产气量高，节能效果显著，炉内灰、渣、气可实现自动分离，人工出渣间隔时间长，燃气卫生清洁，热值高，火焰美观，运行安全，设备使用寿命长，用户在用气过程中能准确、直观地判断出炉内物料耗用情况，把握最佳加料时间，且无烟尘污染的一种小型生物质与煤混合固定床气化系统。

实现本实用新型的技术方案为：

一种小型生物质与煤混合固定床气化系统，主要包括：风机、供水管、阀门、流量计、热水管、水箱、冷水管、环形集气室、炉堂、炉盖、导气管、猛火灶、燃气灶、烟囱、取暖炉、净化器、炉体、保温层、内胆、环形空气预热室、炉箅、灰室、排灰口、气化剂管、蜂窝球、圆球，其特征是，以特制的蜂窝球或圆球作为原料，采用蒸气和空气作为气化剂，生产水煤气，其中，炉体外侧的上半部分是由不锈钢做成的水箱，水箱上端有冷水管，下端有热水管，冷水管和热水管分别有一阀门来控制水的进出，热水管通过供水管与气化剂管连接，供水管上设有阀门和流量计，风机通过气化剂管与炉膛底部的环形空气预热室相通，环形空气预热室内侧面的底部设有风眼；炉体的里面依次是保温层、内胆、炉膛，炉膛的下面是炉箅，炉箅下面是灰室，灰室设有排灰口，炉膛的上面是炉盖，蜂窝球或圆球能够放于炉膛内、炉箅上燃烧；内胆的上面是内侧面带有小孔的环形集气室，环形集气室经过导气管、净化器与猛火灶、燃气灶、取暖炉相连，导气管的末端是烟囱，烟囱上设有阀门。

所述蜂窝球或圆球是由生物质、黏土、焦油催化剂、煤粉、水按照一定的比例混合后，再由专用的设备压制、干燥而形成蜂窝球状的结构。

所述内胆是由耐火泥烧制的，内胆的内侧面有若干沿竖直方向设有一些凹巢，利于气体的导出。

所述净化器内部净化用的物质可以由水和稻壳组成，水在下面，稻壳在上面，水和稻壳之间用带孔的隔板隔开。

本实用新型与现有技术相比具有以下突出的优点：

(1)采用特制的蜂窝球或圆球代替目前的生物质颗粒作为气化原料，首先使得气化设备加料方便，燃烧更加充分，其次块状的蜂窝球或圆球极大的减少了飞灰的含量，并且使煤气更容易从块状物料的缝隙处导出，再次经过压制的蜂窝球或圆球密度会变大，与目前的小型生物质气化炉相比，只需较小炉型就可燃烧较多的物料，减少加料的次数，加大单次加料的产气量，还有蜂窝球或圆球也容易集中加工，商品化生产，方便用户使用。

(2)生物质与煤混合气化，无论从物理性能和气化性能，两种物质均有互补性，生物质挥发分高，固定碳少，易于高温干馏热解，而煤固定碳高，灰熔点高，易于燃烧形成高温料层，二者有机地融合可以生产出焦油含量低，热值高的燃料气，再加上特制的蜂窝球或圆球还含有焦油裂解催化剂，进一步减少了焦油的含量，其应用价值非常的高。

(3)炉内设有环形空气预热室，空气在进入炉膛内先得到加热，水也经过水箱预热，并通过流量计控制，还能够与空气充分混合，解决了水不能完全转化为蒸气而进入炉膛并降低炉温的问题，气化剂得到预热和分配，进入炉膛后能与生物质充分反应，提高转化率，产气变的更加容易，并且采用空气和水蒸气作为气化剂生产水煤气，所产气体的热值高。

(4)整个产气过程，简单方便，物料选择性大、耗用量小、产气量高，节能效果显著，炉内灰、渣、气可实现有效分离，人工出渣间隔时间短，燃气卫生清洁，热值高，同时用户或经销商无须经过严格培训，只需按产品说明书进行简单操作，即可实现正常使用。

(5)生物质气使用安全可靠，在使用过程中可将气化炉放于室外，所产气体可用较长的导气管引导至室内使用，不存在象煤气、液化气等在储存、运输、使用条件下易爆、易泄漏等危险，气体在燃烧过程中清洁卫生、无烟雾灰尘、无毒无污染，无负压，无高温，使用安全符合国家环保标准，并且炉子的使用寿命长达10年以上。

(6)原料制备简单，来源丰富：煤粉可使用无烟煤、次烟煤、贫煤、长焰煤、褐煤等，煤炭在我国分布广、储量丰富；生物质原料可为一切可燃物，如农作物秸秆(如玉米芯、玉米秸、大豆秸、棉杆、稻壳等)、农林废弃物(如木柴、树枝、叶、木屑、食用菌渣等)等都可以转化成一种优质可燃气体，能源有效利用率高达80％以上，且生物质燃气原料为每年可再生资源，随处可取，原料几乎零成本；而焦油催化剂可以采用天然矿石类催化剂，比如：白云石、石灰石、方解石、菱镁矿和橄榄石等，这些催化剂都是自然的物质，来源丰富。

(7)制造成本低，各项性能均优于沼气，克服了沼气冬季不产气、夏季产气过多等诸多缺点，并且没有大型工业化制气炉的原料收集困难、运输压力大、储气困难、初期投资大等问题，此发明可广泛应用在农村、城郊、小城镇、小型食堂、小型餐馆、大棚的加温、禽舍的保暖、木工厂、家具厂等场所，完全可以取代传统柴煤灶，替代液化气，既解决生物质有效利用，又可改善生态环境，提高居民的生活质量，有助于解决农村能源问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型内胆的结构示意图；

图3是本实用新型蜂窝球的主视图；

图4是本实用新型蜂窝球的俯视图；

图5是本实用新型若干个圆球的示意图。

如图所示，图中标号分别代表：1.风机  2.供水管  3.流量计  4.阀门  5.热水管  6.阀门  7.水箱  8.冷水管  9.阀门  10.环形集气室  11.炉堂  12.炉盖  13.导气管  14.阀门  15.猛火灶  16.电子点火器  17.燃气灶  18.烟囱  19.取暖炉  20.净化器  21.炉体  22.保温层  23.内胆  24.环形空气预热室  25.炉箅  26.排灰口  27.灰室  28.气化剂管  29.蜂窝球  30.圆球。

具体实施方式

如图1所示，炉体(21)外侧的上半部分是由不锈钢做成的水箱(7)，水箱(7)上端有冷水管(8)，下端有热水管(5)，冷水管(8)和热水管(5)分别有一阀门(9)、(6)来控制水的进出，热水管(5)通过供水管(2)与气化剂管(28)连接，供水管(2)上设有阀门(4)和流量计(3)，风机(1)通过气化剂管(28)与炉膛(11)底部的环形空气预热室(24)相通，环形空气预热室(24)内侧面的底部设有风眼；炉体(21)的里面依次是保温层(22)、内胆(23)、炉膛(11)，炉膛(11)的下面是炉箅(25)，炉箅(25)下面是灰室(27)，灰室(27)设有排灰口(26)，炉膛(11)的上面是炉盖(12)，蜂窝球(29)或圆球(30)能够放于炉膛(11)内、炉箅(25)上燃烧；内胆(23)的上面是内侧面带有小孔的环形集气室(10)，环形集气室(10)经过导气管(13)、净化器(20)与猛火灶(15)、燃气灶(17)、取暖炉(19)相连，导气管(13)的末端是烟囱(18)，烟囱(18)上设有阀门。净化器(20)内部净化用的物质可以由水和稻壳组成，水在下面，稻壳在上面，水和稻壳之间用带孔的隔板隔开。

如图2所示，内胆(23)是由耐火泥烧制的，内胆(23)的内侧面有若干沿竖直方向设有一些凹巢，利于气体的导出。

如图3、4、5所示，蜂窝球(29)和圆球(30)是由生物质、黏土、焦油催化剂、煤粉、水按照一定的比例混合后，再由专用的设备压制、干燥而形成蜂窝或圆球状的结构。

使用时，提起炉盖(12)，将引火物放入炉膛(11)置于炉箅(25)上点燃，再将蜂窝球(29)或圆球(30)放入炉膛(11)内，盖上炉盖(12)和排灰口(26)，水箱(7)中加满水，开启风机(1)，空气通过环形空气预热室(24)上的风眼进入炉膛(11)中，几分钟后，蜂窝球(29)或圆球(30)通过干馏、热解、气化、还原等反应后产生可燃气体，这时关闭烟囱(18)上的阀门，所产气体在环形集气室(10)汇集后经导气管(13)进入净化器(20)净化后送到各个燃气设备中点燃即可使用。蜂窝球(29)或圆球(30)在缺氧燃烧气化的过程中，水箱(7)中的水就被加热了，也可以打开阀门(4)，向气化剂管(28)供应热水，以提高所产气的热值，并且可由流量计(3)来控制热水的流量。

使用过程中，根据所需的煤气量，只要相应的调节风机(1)的转速即可，还可打开阀门(6)获取一定的热水。

炊事完成后，停掉风机(1)，关闭各个燃气设备，打开烟囱(18)上的阀门。炉膛(11)内所产生的灰渣由排灰口(26)定期排出，或从炉口取出。

Claims (5)

1、一种小型生物质与煤混合固定床气化系统，它包括，风机(1)、供水管(2)、阀门、流量计(3)、热水管(5)、水箱(7)、冷水管(8)、环形集气室(10)、炉堂(11)、炉盖(12)、导气管(13)、猛火灶(15)、燃气灶(17)、烟囱(18)、取暖炉(19)、净化器(20)、炉体(21)、保温层(22)、内胆(23)、环形空气预热室(24)、炉箅(25)、排灰口(26)、灰室(27)、气化剂管(28)、生物质球(29)、圆球(30)，其特征是，以特制的蜂窝球(29)或圆球(30)作为原料，采用蒸气和空气作为气化剂，生产水煤气，其中，炉体(21)外侧的上半部分是由不锈钢做成的水箱(7)，水箱(7)上端有冷水管(8)，下端有热水管(5)，冷水管(8)和热水管(5)分别有一阀门(9)、(6)来控制水的进出，热水管(5)通过供水管(2)与气化剂管(28)连接，供水管(2)上设有阀门(4)和流量计(3)，风机(1)通过气化剂管(28)与炉膛(11)底部的环形空气预热室(24)相通，环形空气预热室(24)内侧面的底部设有风眼；炉体(21)的里面依次是保温层(22)、内胆(23)、炉膛(11)，炉膛(11)的下面是炉箅(25)，炉箅(25)下面是灰室(27)，灰室(27)设有排灰口(26)，炉膛(11)的上面是炉盖(12)，生物质球(29)或圆球(30)能够放于炉膛(11)内、炉箅(25)上燃烧；内胆(23)的上面是内侧面带有小孔的环形集气室(10)，环形集气室(10)经过导气管(13)、净化器(20)与猛火灶(15)、燃气灶(17)、取暖炉(19)相连，导气管(13)的末端是烟囱(18)，烟囱(18)上设有阀门。

2、根据权利要求1所述的一种小型生物质与煤混合固定床气化系统，其特征在于：生物质球(29)和圆球(30)是由生物质、黏土、焦油催化剂、煤粉、水按照一定的比例混合后，再由专用的设备压制、干燥而形成蜂窝和圆球状的结构。

3、根据权利要求1所述的一种小型生物质与煤混合固定床气化系统，其特征在于：内胆(23)是由耐火泥烧制而成的。

4、根据权利要求3所述的一种小型生物质与煤混合固定床气化系统，其特征在于：内胆(23)的内侧面有若干沿竖直方向设有一些凹巢。

5、根据权利要求1  所述的一种小型生物质与煤混合固定床气化系统，其特征在于：所述净化器(20)内部净化用的物质可以由水和稻壳组成，水在下面，稻壳在上面，水和稻壳之间用带孔的隔板隔开。