下吸式辐射管生物质气化制气炉及制气系统的制作方法

本发明涉及一种制气炉和制气系统，具体是一种下吸式辐射管生物质气化制气炉及制气系统。

背景技术：

生物质资源具有来源广泛、易集中处理、低污染、可再生等特点，应用潜力巨大。据统计，我国仅作物秸秆一项，资源总量就已超过7亿吨。但是，其中约有33-40％被废弃在田间或露天焚烧，不仅造成了生物质资源的严重浪费，破坏了土壤结构、使生产能力下降，还导致了严重的环境污染，威胁交通运输和人们的生产、生活安全。将这些废弃的生物质资源通过生物质气化技术制备成煤气加以多元化开发利用，可以在很大程度上解决可持续发展、节能降耗、环境保护与治理等领域面临的复杂问题，有助于构建低炭高效经济发展模式，对保障国家环境、能源、粮食安全意义重大。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种下吸式辐射管生物质气化制气炉及制气系统，利用蓄热式辐射管燃烧机进行生物质气化，综合热效率高，对物料尺寸的要求相当宽松，能连续制气。

本发明的技术方案：一种下吸式辐射管生物质气化制气炉，包括用于将生物质原料气化的炉体，所述炉体的顶部开设有方便向炉体内送料的进料口，在进料口的上方安装有方便启闭的双钟罩阀，双钟罩阀连接用于给炉体内输送生物质原料的送料机，所述炉体的中部均匀的布置有用于对进入炉体的原料进行生物质气化的蓄热式辐射管燃烧机，所述蓄热式辐射管燃烧机在炉体内形成生物质气化区，在炉体内的生物质气化区设置有蒸汽分配器，所述蒸汽分配器连接蒸汽管道用于给炉体内提供蒸汽，所述炉体的下端设置有用于将生物质气化后产生的炉灰排出的搅动下灰阀，在所述炉体的下部、搅动下灰阀的上方设置有用于将煤气产品抽出的煤气抽吸装置，所述煤气抽吸装置连接到煤气输出管道，煤气输出管道用于将炉体内的煤气产品输出。

所述蓄热式辐射管燃烧机的辐射管伸入到炉体内部以便于对炉体内的原料进行隔离加热。

所述蓄热式辐射管燃烧机等间距的从上到下依次安装有多层。

所述蓄热式辐射管燃烧机每层都是等间距的环绕炉体呈周向均匀分布，上下两层所述蓄热式辐射管燃烧机的辐射管长短不同且长短不同的辐射管在炉体内相互交错设置。

所述炉体的上部开设有便于观察炉体内进料情况的观察窗，所述蒸汽分配器上等间距的分布有蒸汽喷嘴，以便于将蒸汽均匀的喷入到炉体内。

所述煤气抽吸装置上等间距的设置有开口向下的煤气吸入口。

一种下吸式辐射管生物质气化制气系统，包括下吸式辐射管生物质气化制气炉，所述制气炉的煤气抽吸装置通过煤气输出管道连接到用于将煤气和炉灰分离的灰气分离装置，灰气分离装置通过煤气管道连接换热器，换热器将冷却降温后的煤气通过煤气管道输入到布袋除尘器内进行煤气除尘，经过布袋除尘器除尘后的煤气通过引风机输送到煤气储藏罐内进行存储，所述换热器的冷水进口输入用于给煤气降温的冷水，换热器的出口连接蒸汽管道，蒸汽管道连接到设置在炉体内的蒸汽分配器，所述制气炉通过双钟罩阀连接用于给炉体内输送生物质原料的送料机，送料机一端连接双钟罩阀，另一端连接用于将生物质原料进行破碎处理的物料破碎机，物料破碎机的上方设置有用于倾倒生物质原料的原料仓。

所述制气炉的下方设置有用于将搅动下灰阀排出的炉灰吸收的积灰池。

所述灰气分离装置的下部设置有排灰阀，排灰阀的下方设置有用于将分离出的炉灰进行吸收的水腔。

所述制气炉的炉体上部开设有用于将炉体内原料预热后产生的蒸汽排出的蒸汽排出口，蒸汽排出口连接到蒸汽管道，蒸汽管道将换热器内产生的蒸汽以及炉体内排出的蒸汽混合后输送到蒸汽分配器。

本发明的技术效果：采用蓄热式辐射管燃烧机，综合热效率可达90％，辐射管燃烧机排烟温度可控制在150℃以下；

辐射管燃烧机产生的燃烧产物通过辐射管排放出去，与气化炉内的气氛隔绝，生物质气化炉内无空气、无co2，因此产生的生物质可燃气只有co、h2、ch4等可燃气体，没有co2、n2、o2等不可燃气体，热值可达3000kcal/nm3；

采用辐射管提供气化反应炉所需要的热量，辐射管燃烧机可连续提供要求的热量，因此该气化炉只需稳定的加料和提供气化所需要的蒸汽，就能连续产气，而不必像传统的水煤气发生炉那样间歇式工作；

由于采用辐射管供热，因此对物料尺寸的要求相当宽松，只要上料系统和下料系统能够兼容就行，因此生物质的前期处理成本非常低；

采用下吸式出气方式，因此在热解区产生的焦油在高温区几乎都能气化，生物质燃气中的焦油显著减少；

采用抽吸式排气方式，炉体是负压状态，因此对于生活垃圾也可用该炉进行无害化处理(没有气味泄露)，同时产生可燃气体(垃圾变资源)，因为采用下吸式制气，二噁英进过1000℃以上高温区至少2s，在此过程中，即使可热气体中有二噁英也在2s中的时间内全部分解，而从处于再次合成二噁英温度(400℃左右)的时间不到0.3s，因此该炉也可用作垃圾处理炉；

当有必要的时候(如用户用量不足时)，可以关闭蒸汽入口，这样气化炉就变成了裂解炉，生物质碳化炉。

附图说明

图1为本发明制气系统整体结构示意图；

图2为本发明制气炉整体结构示意图；

图3为本发明蓄热式辐射管燃烧机布置结构示意图；

图4为本发明蒸汽分配器结构示意图；

图5为本发明灰气分离装置结构示意图；

图6为本发明蓄热式辐射管燃烧机结构示意图。

图中标号分别表示，1-炉体，2-原料仓，3-物料破碎机，4-送料机，5-双钟罩阀，6-进料口，7-蓄热式辐射管燃烧机，8-蒸汽分配器，9-搅动下灰阀，10-煤气抽吸装置，11-灰气分离装置，12-煤气管道，13-换热器，14-布袋除尘器，15-引风机，16-煤气储藏罐，17-蒸汽管道，18-积灰池，19-排灰阀，20-水腔，21-煤气吸入口，22-辐射管，23-观察窗，24-蒸汽喷嘴，25-煤气输出管道，26-蒸汽排出口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：

如图2所示，一种下吸式辐射管生物质气化制气炉，其特征在于：包括用于将生物质原料气化的炉体1，所述炉体1的顶部开设有方便向炉体内送料的进料口6，在进料口6的上方安装有方便启闭的双钟罩阀5，双钟罩阀5连接用于给炉体内输送生物质原料的送料机4，所述炉体1的中部均匀的布置有用于对进入炉体的原料进行生物质气化的蓄热式辐射管燃烧机7，所述蓄热式辐射管燃烧机7在炉体1内形成生物质气化区，在炉体1内的生物质气化区设置有蒸汽分配器8，所述蒸汽分配器8连接蒸汽管道17用于给炉体内提供蒸汽，所述炉体1的下端设置有用于将生物质气化后产生的炉灰排出的搅动下灰阀9，在所述炉体的下部、搅动下灰阀9的上方设置有用于将煤气产品抽出的煤气抽吸装置10，所述煤气抽吸装置10连接到煤气输出管道25，煤气输出管道25用于将炉体1内的煤气产品输出。所述炉体1的上部开设有便于观察炉体内进料情况的观察窗23。所述煤气抽吸装置10上等间距的设置有开口向下的煤气吸入口21，能够防止炉灰落入。

如图3所示，所述蓄热式辐射管燃烧机7的辐射管22伸入到炉体1内部以便于对炉体内的原料进行隔离加热。所述蓄热式辐射管燃烧机7等间距的从上到下依次安装有多层。所述蓄热式辐射管燃烧机7每层都是等间距的环绕炉体1呈周向均匀分布，上下两层所述蓄热式辐射管燃烧机7的辐射管长短不同且长短不同的辐射管在炉体内相互交错设置。

如图4所示，所述蒸汽分配器8上等间距的分布有蒸汽喷嘴24，以便于将蒸汽均匀的喷入到炉体内。

如图1所示，一种下吸式辐射管生物质气化制气系统，包括下吸式辐射管生物质气化制气炉，所述制气炉的煤气抽吸装置10通过煤气输出管道25连接到用于将煤气和炉灰分离的灰气分离装置11，灰气分离装置11通过煤气管道12连接换热器13，换热器13将冷却降温后的煤气通过煤气管道输入到布袋除尘器14内进行煤气除尘，经过布袋除尘器14除尘后的煤气通过引风机15输送到煤气储藏罐16内进行存储，所述换热器13的冷水进口输入用于给煤气降温的冷水，换热器13的出口连接蒸汽管道17，蒸汽管道17连接到设置在炉体内的蒸汽分配器8，所述制气炉通过双钟罩阀5连接用于给炉体1内输送生物质原料的送料机4，送料机4一端连接双钟罩阀5，另一端连接用于将生物质原料进行破碎处理的物料破碎机3，物料破碎机3的上方设置有用于倾倒生物质原料的原料仓2。

所述制气炉的下方设置有用于将搅动下灰阀9排出的炉灰吸收的积灰池18。

所述制气炉的炉体1上部开设有用于将炉体内原料预热后产生的蒸汽排出的蒸汽排出口26，蒸汽排出口26连接到蒸汽管道17，蒸汽管道17将换热器13内产生的蒸汽以及炉体1内排出的蒸汽混合后输送到蒸汽分配器8。

如图5所示，所述灰气分离装置11的下部设置有排灰阀19，排灰阀19的下方设置有用于将分离出的炉灰进行吸收的水腔20。

如图6所示，蓄热式辐射管燃烧机7采用专利申请号为03254702.1的实用新型专利所公开的蓄热式煤气辐射管燃烧机，与普通的辐射燃烧机一样，辐射管外形为u形或w形，其主体部分是安装在辐射管两端的燃烧装置，燃烧装置主要由燃烧器、空气/烟气管道、煤气管道和与其相配套的换向阀组成；蓄热式煤气辐射管燃烧机的特别之处在于：本燃烧机的辐射管的前端u/w形部分的内腔为燃烧腔室，其后端两直管部分内腔均设置有二次煤气喷嘴和蓄热体，两端的二次煤气喷嘴和蓄热体交替进行工作；两直管部分中央均设置有煤气管，煤气管穿过蓄热体，其前端与二次煤气喷嘴相连：煤气管中央还设置有将远程点火火种传递到二次煤气喷嘴的点火通道，点火通道前端直达二次煤气喷嘴，后端与远程点火器相连；煤气换向阀分别与两直管后端的煤气管相接；空气/烟气换向阀分别与两直管后端的空气、烟气管相接，温度检测电偶设置在烟气总管上，微电脑控制盒设置在燃烧机外壳内。管内设置有肋片和蓄热体的煤气管中央还设置有将远程点火火种传递到二次煤气喷嘴的点火通道，点火通道前端直达二次煤气喷嘴，后端与远程点火器相连，远程点火器是一个长筒形的密闭腔体，在点火器腔室内顺火种前进方向，依次设置有煤气进口、点火风管、高压点火头。

蓄热式煤气辐射管燃烧机远程点火器的点火步骤如下：

a、在点火端，开启压力空气进行吹扫10-30秒钟；

b、启动高压点火头使产生电火花，随即启功煤气进口，煤气的启动时间较电火花迟1-2秒，电火花持续6-8秒，煤气供给燃烧时间为30-60秒；

c、空气/烟气换向阀和煤气换向阀进行换向，在辐射管的另一端开始准备工作；

d、在另一点火端，同样采用压力空气先进行10-30秒钟的吹扫：

e、启动高压点火头使产生电火花，随即启动煤气进口，煤气的启动时间较电火花迟1-2秒，电火花持续6-8秒，煤气供给燃烧时间为30-60秒；

f、一个工作周期结束，下一工作周期开始；周而复始，进行以上操作，至到检测结果显示排出烟气温度达到认定温度(150-180℃)时，停止点火操作。

蓄热式煤气辐射管燃烧机，煤气换向阀、空气/烟气换向阀为空气/烟气、煤气能同步切换的三位七通旋转切换阀。

蓄热式煤气辐射管燃烧机，蓄热体为陶瓷蜂窝体、合金钢蜂窝体。

蓄热式煤气辐射管燃烧机，是一种燃烧效率高、安全，运行寿命长的辐射管燃烧机，可带来空气预热温度高，燃烧温度高，辐射管受热均匀，热效率高等一系列的技术优势。

采用蓄热式辐射管燃烧机，综合热效率可达90％，辐射管燃烧机排烟温度可控制在150℃以下；

辐射管燃烧机产生的燃烧产物通过辐射管排放出去，与气化炉内的气氛隔绝，生物质气化炉内无空气、无co2，因此产生的生物质可燃气只有co、h2、ch4等可燃气体，没有co2、n2、o2等不可燃气体，热值可达3000kcal/nm3；

采用辐射管提供气化反应炉所需要的热量，辐射管燃烧机可连续提供要求的热量，因此该气化炉只需稳定的加料和提供气化所需要的蒸汽，就能连续产气，而不必像传统的水煤气发生炉那样间歇式工作；

由于采用辐射管供热，因此对物料尺寸的要求相当宽松，只要上料系统和下料系统能够兼容就行，因此生物质的前期处理成本非常低；

采用下吸式出气方式，因此在热解区产生的焦油在高温区几乎都能气化，生物质燃气中的焦油显著减少；

采用抽吸式排气方式，炉体是负压状态，因此对于生活垃圾也可用该炉进行无害化处理(没有气味泄露)，同时产生可燃气体(垃圾变资源)，因为采用下吸式制气，二噁英进过1000℃以上高温区至少2s，在此过程中，即使可热气体中有二噁英也在2s中的时间内全部分解，而从处于再次合成二噁英温度(400℃左右)的时间不到0.3s，因此该炉也可用作垃圾处理炉；

当有必要的时候(如用户用量不足时)，可以关闭蒸汽入口，这样气化炉就变成了裂解炉，生物质碳化炉。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。