一種木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)無(wú)焦油氣化爐灶的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及生物質(zhì)能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣化爐灶。
【背景技術(shù)】
[0002]木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)(以下簡(jiǎn)稱生物質(zhì))氣化的目標(biāo)是得到盡可能多的可燃?xì)怏w產(chǎn)物，但在現(xiàn)有的生物質(zhì)氣化過(guò)程中，焦油似乎是不可避免的副產(chǎn)物。市場(chǎng)常見的生物質(zhì)氣化爐灶煙熏火燎的現(xiàn)狀比較常見，其中原因主要是缺乏對(duì)生物質(zhì)裂解氣中焦油的分離、以及缺少促進(jìn)焦油二次裂解的有效手段。由于焦油在高溫時(shí)呈氣態(tài)，與可燃?xì)怏w完全混合，而在低溫時(shí)(如低于200°C )凝結(jié)為液態(tài)，容易和水、灰分等結(jié)合在一起，堵塞裂解氣通道，使生物質(zhì)氣化設(shè)備運(yùn)行發(fā)生困難。另外，焦油的存在對(duì)氣化還有其他的不利影響，首先它降低了氣化效率；其次焦油成分中含有含量很高的PAH (稠環(huán)芳香烴類物質(zhì))，PAH具有致癌的危險(xiǎn)性且難于治理，會(huì)對(duì)環(huán)境造成長(zhǎng)久污染，危害人體健康，必須盡量減少其發(fā)生。
[0003]傳統(tǒng)的氣化爐大部分存在燃?xì)庵薪褂秃扛呋蚪褂吞幚硇实偷膯栴}。中國(guó)專利CN 1664066A公開了一種復(fù)合式生物質(zhì)氣化爐及熱解裝置，其技術(shù)方案要點(diǎn)是:由兩座生物質(zhì)氣化爐和四套U形催化器組成。盡管該設(shè)計(jì)方案的焦油裂解率較好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高、體系龐大、設(shè)備占用空間大，不適合農(nóng)村家庭使用。
[0004]白云石是目前為止研宄得最多和最成功的焦油二次裂解催化劑，一般當(dāng)白云石中〇&0)3/1%0)3在1~1.5時(shí)效果較好。白云石作為焦油裂解催化劑的主要優(yōu)點(diǎn)是催化效率高，低成本，所以具有很好的實(shí)用價(jià)值。
[0005]影響白云石催化焦油裂解效果的最重要因素是溫度和接觸時(shí)間。在800°C以上即有很高的裂解率，而在900°C左右即可得到理想的效果，而這一溫度和生物質(zhì)氣化的溫度相近。接觸時(shí)間是由氣相停留時(shí)間和催化劑的比表面積決定的，所以氣相停留時(shí)間與白云石的顆粒大小成為催化裂解的重要工藝條件。例如在800°C，氣相停留時(shí)間在0.5s左右時(shí)，對(duì)d ^ 2.0Omm的白云石，其催化效率達(dá)到95%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)無(wú)焦油高效氣化爐灶。
[0007]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0008]本實(shí)用新型包括灶頭1、水箱2、燃?xì)鈱?dǎo)入器3、水箱出水口 4、裂解氣出口 5、倒U形裂解氣阻流罩6、隔熱保溫層7、不銹鋼絲網(wǎng)8、白云石9、固定栓10、半開式爐柵11、水箱注水口 12、燃?xì)鈱?dǎo)氣孔13、水封槽14、進(jìn)料口 15、獨(dú)立爐芯16、調(diào)節(jié)閥17、輸氣管18、活動(dòng)栓19、風(fēng)機(jī)20、灰室21。分為上部的空氣-燃?xì)饣旌掀?4和下部的氣化爐25兩部分。
[0009]本實(shí)用新型上部為空氣-燃?xì)饣旌掀?，其頂部設(shè)有灶頭1，并有水箱2環(huán)繞，水箱2設(shè)有進(jìn)水口 12和出水口 4供隨時(shí)添加冷水和放出熱水。空氣-燃?xì)饣旌掀鞯闹黧w是錐形集氣筒，由其內(nèi)部向外突出的螺旋形上升褶皺是燃?xì)鈱?dǎo)入器3，燃?xì)鈱?dǎo)入器3的外壁兼作空氣上升的導(dǎo)氣板，導(dǎo)氣板上鉆有一排排燃?xì)鈱?dǎo)氣孔13，錐形集氣筒與下部的氣化爐的燃?xì)獬隹诰o密對(duì)接。
[0010]本實(shí)用新型裝置的下部為氣化爐，其核心部位是獨(dú)立爐芯16。獨(dú)立爐芯16外周的中下部由白云石9環(huán)繞并用不銹鋼絲網(wǎng)8固定；獨(dú)立爐芯16的中上部用倒U形裂解氣阻流罩6罩蓋，在獨(dú)立爐芯上設(shè)有進(jìn)料口 15 ;獨(dú)立爐芯16上端設(shè)有裂解氣出口 5，它與裂解氣-燃?xì)馔ǖ老嗤?。所述的裂解?燃?xì)馔ǖ烙扇瓮ǖ澜M成:第一段是由白云石9和不銹鋼絲網(wǎng)8構(gòu)成的焦油二次裂解催化層與倒U形裂解氣阻流罩6之間形成的夾縫；第二段是由倒U形裂解氣阻流罩6與隔熱保溫層7之間形成的夾縫；第三段是由隔熱保溫層7與空氣-燃?xì)饣旌掀鞯腻F形集氣筒銜接所構(gòu)成的通道構(gòu)成。獨(dú)立爐芯16的下端與灰室21連接；灰室21與風(fēng)機(jī)20連接；灰室21內(nèi)設(shè)半開式爐柵11，其一端用活動(dòng)栓19固定于灰室的頂端一側(cè)，其另一端在設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)固定在固定栓10上；設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，爐柵緊貼獨(dú)立爐芯底部，連帶灰室門22封閉；停機(jī)時(shí)松開固定栓，使半開式爐柵11成半開狀態(tài)，灰室門22開啟，從灰室21底部掏灰和收集未反應(yīng)完全的炭塊；水封槽14位于氣化爐隔熱保溫層7的頂端。
[0011]本實(shí)用新型的空氣-燃?xì)饣旌掀魃喜?4與氣化爐下部25還通過(guò)水封槽14和風(fēng)機(jī)20的上行的輸氣管18連接。輸氣管18上設(shè)有上行氣體流量調(diào)節(jié)閥17。
[0012]本實(shí)用新型通過(guò)爐灶的獨(dú)立爐芯氣化區(qū)氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量使得緊貼爐芯外壁的白云石受熱達(dá)到焦油催化裂解所需的反應(yīng)溫度，倒U形裂解氣阻流罩，爐芯之間形成的裂解氣通道，可以使裂解氣中的的焦油析出并滴落在高溫的白云石催化劑上發(fā)生二次催化裂解；不銹鋼絲網(wǎng)包裹的白云石顆粒一方面加大了催化接觸面積，另一方面通過(guò)不銹鋼絲網(wǎng)高溫下的紅外聚能特性，確保催化所需的反應(yīng)溫度。
[0013]空氣-燃?xì)饣旌掀魍ㄟ^(guò)二次進(jìn)風(fēng)及水箱降低燃?xì)鉁囟龋淠亓魅細(xì)庵袣堄嗟纳倭拷褂汀Ｂ菪降膶?dǎo)氣板延長(zhǎng)燃?xì)饫淠佑|時(shí)間，并將冷凝的焦油倒流回焦油二次裂解區(qū)域。
[0014]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):在木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的氣化爐灶的設(shè)計(jì)中增設(shè)了裂解氣焦油分離與焦油的二次催化氣化裝置，改變同類設(shè)備在使用過(guò)程中煙味重，以及管道系統(tǒng)容易被焦油堵塞，產(chǎn)出的焦油難以處理的老大難問題。
【附圖說(shuō)明】
[0015]附圖為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1為灶頭、2為水箱、3為燃?xì)鈱?dǎo)入器、4為水箱出水口、5為裂解氣出口、6為倒U形裂解氣阻流罩、7為隔熱保溫層、8為不銹鋼絲網(wǎng)、9為白云石、10為固定栓、11為半開式爐柵、12為水箱注水口、13為燃?xì)鈱?dǎo)氣孔、14為水封槽、15為進(jìn)料口、16為獨(dú)立爐芯、17為調(diào)節(jié)閥、18為輸氣管、19為活動(dòng)栓、20為風(fēng)機(jī)、21為灰室。22為灰室門、23為錐形集氣筒、24為空氣-燃?xì)饣旌掀?上部)；25為氣化爐(下部)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0017]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)無(wú)焦油高效氣化爐灶的使用方法，能夠很好的解決傳統(tǒng)氣化爐灶存在燃?xì)庵薪褂秃扛呋蚪褂吞幚硇实偷膯栴}。以下進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]先給水封槽14及通過(guò)水箱注水口 12給水箱2注水，打開風(fēng)機(jī)20，通過(guò)固定栓10固定半開式爐柵11，封閉灰室門22，從進(jìn)料口 15加入生物質(zhì)，點(diǎn)火，封閉進(jìn)料口，待火勢(shì)穩(wěn)定后，打開調(diào)節(jié)閥17，調(diào)整到最佳工作狀態(tài):不完全燃燒生成的裂解氣流向裂解氣出口 5，在倒U形裂解氣阻流罩6的作用下，裂解氣流經(jīng)催化區(qū)與被不銹鋼絲網(wǎng)8包裹的白云石9接觸，裂解氣中的焦油析出并被二次催化氣化。經(jīng)催化后的可燃?xì)膺M(jìn)入空氣-燃?xì)饣旌掀?。風(fēng)機(jī)導(dǎo)入的一部分空氣經(jīng)過(guò)輸氣管道18、順螺旋形導(dǎo)氣板上升，形成上升氣流；、燃?xì)鈩t通過(guò)燃?xì)鈱?dǎo)入器3上密布的燃?xì)鈱?dǎo)氣孔13與順著螺旋導(dǎo)氣板上升的空氣混合進(jìn)入灶臺(tái)I。氣化爐停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可打開固定栓10，使半開式爐柵11成半開狀態(tài)，連帶灰室門22開啟。從灰室21底部掏灰和收集未反應(yīng)完全的炭塊。必要時(shí)可以取下空氣-燃?xì)饣旌掀?4、倒U形裂解氣阻流罩6清洗爐內(nèi)壁或更換不銹鋼絲網(wǎng)8及白云石9。打開水箱出水口 4，水箱中通過(guò)熱傳遞被加熱的水可以提供日常所需之熱水。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)無(wú)焦油氣化爐灶，其特征是:包括上部的空氣-燃?xì)饣旌掀?24)和下部的氣化爐(25)兩部分； 所述的空氣-燃?xì)饣旌掀鳎ㄔ铑^(1)、水箱(2)、燃?xì)鈱?dǎo)入器(3)、錐形集氣筒(23);其頂部設(shè)有灶頭(I )，并有水箱(2)環(huán)繞，水箱(2)設(shè)有進(jìn)水口(12)和出水口(4);錐形集氣筒(23)內(nèi)部向外突出的螺旋形上升褶皺是燃?xì)鈱?dǎo)入器(3)，燃?xì)鈱?dǎo)入器(3)的外壁鉆有一排排燃?xì)鈱?dǎo)氣孔(13 )，錐形集氣筒(23 )與氣化爐(25 )的燃?xì)獬隹诰o密對(duì)接； 所述的氣化爐，包括獨(dú)立爐芯(16)、裂解氣出口(5)、倒U形裂解氣阻流罩(6)、隔熱保溫層(7)、不銹鋼絲網(wǎng)(8)、白云石(9)、固定栓(10)、半開式爐柵(11)、水封槽(14)、進(jìn)料口(15)、調(diào)節(jié)閥(17)、活動(dòng)栓(19)、灰室(21)、灰室門(22);獨(dú)立爐芯(16)外周的中下部由白云石(9)環(huán)繞并用不銹鋼絲網(wǎng)(8)固定；獨(dú)立爐芯(16)的中上部用倒U形裂解氣阻流罩(6)罩蓋，在獨(dú)立爐芯(16)上設(shè)有進(jìn)料口(15);獨(dú)立爐芯(16)上端設(shè)有裂解氣出口(5)，獨(dú)立爐芯(16)上端設(shè)有裂解氣出口(5)，它與裂解氣-燃?xì)馔ǖ老嗤?，裂解?燃?xì)馔ǖ烙扇瓮ǖ澜M成:第一段是由白云石(9)和不銹鋼絲網(wǎng)(8)構(gòu)成的焦油二次裂解催化層與倒U形裂解氣阻流罩(6)之間形成的夾縫；第二段是由倒U形裂解氣阻流罩(6)與隔熱保溫層(7)之間形成的夾縫；第三段是由隔熱保溫層(7)與空氣-燃?xì)饣旌掀鞯腻F形集氣筒銜接所構(gòu)成的通道構(gòu)成；獨(dú)立爐芯(16)的下端與灰室(21)連接；灰室(21)與風(fēng)機(jī)(20)連接；灰室(21)內(nèi)設(shè)半開式爐柵(11)，其一端用活動(dòng)栓(19)固定于灰室的頂端一側(cè)，其另一端在設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)固定在固定栓(10)上；設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，爐柵緊貼獨(dú)立爐芯底部，連帶灰室門(22)封閉；停機(jī)時(shí)松開固定栓(19)，使半開式爐柵(11)成半開狀態(tài)，灰室門(22)開啟；水封槽(14)位于氣化爐隔熱保溫層(7)的頂端； 所述的空氣-燃?xì)饣旌掀?24)與氣化爐(25)通過(guò)水封槽(14)和風(fēng)機(jī)(20)的上行的輸氣管(18 )連接，輸氣管(18 )上設(shè)有上行氣體流量調(diào)節(jié)閥(17 )。
【專利摘要】一種木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)無(wú)焦油氣化爐灶，由空氣-燃?xì)饣旌掀骱蜌饣癄t兩部分構(gòu)成?？諝?燃?xì)饣旌掀靼ㄔ铑^、水箱、燃?xì)鈱?dǎo)入器、燃?xì)鈱?dǎo)氣孔等；氣化爐包括獨(dú)立爐芯、白云石、不銹鋼絲網(wǎng)等；空氣-燃?xì)饣旌掀鞯腻F形集氣筒與氣化爐的燃?xì)獬隹趯?duì)接，空氣-燃?xì)饣旌掀鬟€通過(guò)水封槽和風(fēng)機(jī)的上行的輸氣管與氣化爐緊密連接。本實(shí)用新型中的裂解氣焦油分離與焦油的二次催化氣化裝置，改變了同類設(shè)備在使用過(guò)程中煙味重，以及管道系統(tǒng)容易被焦油堵塞，產(chǎn)出的焦油難以處理的老大難問題。
【IPC分類】C10J3-84, C10J3-20, F24C3-00
【公開號(hào)】CN204438214
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420742660
【發(fā)明人】劉玉環(huán), 王允圃, 朱譜琪, 阮榕生, 鄭洪立, 巫小丹, 萬(wàn)益琴
【申請(qǐng)人】南昌大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2014年12月3日