一种超声波强化传质传热生物质气化炉及方法与流程

本发明属于一种生物质气化炉装置，具体涉及一种超声波强化传质传热生物质气化炉，它属于农林废弃物资源化利用技术及生物质热化学转换技术领域。

背景技术：

生物质气化炉装置是利用空气中的氧气、含氧的物质或水蒸汽作为气化剂，将生物质中的碳氧化成co、h2、ch4、及cnhm等可燃气体，生物质热解气化不仅可以减少因焚烧农业废弃物导致的空气污染，而且还能为农村提供气体燃料，可用于管网集中供气、生物质燃气供暖、生物质气化发电，适合于农村地区分散利用，具有较好的经济性和社会效益。

在所有气化方式中，上吸式气化炉可以实现间歇式加料，对物料的尺寸和水份的要求并不苛刻，另外气化效率、热效率、碳转换率高，炉内阻力小，产生的气化燃气热值较高，飞灰含量低等优点，但由于最高温度出现在下部燃烧区，热烟气向上移动，为气化反应提供热量。焦油向上移动穿过低温区，不能进一步转化成气体，因此，产生的焦油量很大，一般占到给料重量的10-20%，焦油容易遇冷凝结并粘结在气化炉壁和输气管道上造成气化炉堵塞增加气化炉维护成本。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足，提供了一种超声波强化传质传热生物质气化炉，气化炉采用上吸式固定床气化技术，利用超声换能器产生的超声波提高生物质气化炉膛内对应还原区和热解区气化过程的传质传热速率，在干燥区利用超声波作用于焦油气液分界面时会利用超声波定向压强，使液体表面隆起，在隆起的液面周围发生空化、微扰动等作用，使得界面产生雾化效应，形成一种结焦率低，气化效率高，高燃气热值的生物质气化炉。

本发明的技术原理：

一种超声波强化传质传热生物质气化炉，结构主要包括五个部分进料区、气化区、配风区、出灰区和除尘区。储存在储料斗的生物质原料在螺旋喂料机构及旋转下料机构作用下以固定的速率从进料区垂直落入气化区；启动配风区的电加热进气装置利用热风点火原理实现生物质原料点火并发生氧化反应放出大量的热量，生成的高温二氧化碳气体上行并加热下移的物料，同时产生的灰分在重力作用下通过炉排进入气化区下方的出灰区，氧化反应上方的原料在加热条件下与二氧化碳气体发生还原反应产生可燃气体，随着高温可燃气上升生物质在高温条件下发生热解反应析出可燃热解气，其中气化管道外壁的超声换能器阵列产生的超声波在生物质空隙间周围发生微扰动作用，增加固体和气体接触面积提高还原反应速率和热解速率同时使原料受热均匀防止出现局部搭桥和过热，在气化管道上部原料干燥区温度较低，在干燥区利用超声波作用于焦油气液分界面时会利用超声波定向压强，使液体表面隆起，在隆起的液面周围发生空化作用，使得界面产生雾化效应，抑制焦油凝结，得到的热解气通过上方的燃气出口进入气化区右侧的除尘区，通过除尘区的旋风除尘器使燃气与灰渣有效分离。

本发明的技术方案：

一种超声波强化传质传热生物质气化炉，结构主要包括六个部分进料区、气化区、配风区、除尘区和出灰区，所述进料区上部设有储料斗，下端设有螺旋喂料管与旋转下料机构。

所述气化区设有气化管道，所述气化管道外壁设有超声换能器阵列，气化管道周围有保温层包裹，气化管道中部设有温度探头，气化管道上部设有燃气输出口，气化管道内下方设有炉排，炉排下方设有配风口。

所述配风区设有热风机，所述热风机通过空气输送管道与气化管道的配风口相连。

所述出灰区设有旋转下料机构与螺旋出灰管，所述旋转下料机构位于气化管道底部，所述螺旋出灰管位于旋转下料机构下方。

所述除尘区设有旋风除尘器，所述旋风除尘器进口与气化管道上部的燃气输出口相连，旋风除尘器顶部设有气体出口。

作为优选，整个气化管道主体高度取1000mm，灰渣室取300mm，下料室取320mm，气化炉筒体高度为1620mm，管内直径200mm。

作为优选，气化炉单位时间处理原料量为15kg/h。

作为优选，所述气化管道采用厚度为5毫米310s耐高温不锈钢，所述除炉膛管道之外的其他的金属壳体均采用3毫米304不锈钢。

作为优选，总配风量为444.4l/min~502.5l/min，超声换能器功率50w。

本发明所具有的有益效果：

本发明通过利用超声换能器产生的超声波在生物质原料还原反应速率和热解速率同时使原料受热均匀防止出现局部搭桥和过热，在干燥区利用超声波使液体表面隆起，在隆起的液面周围发生空化作用，使得界面产生雾化效应，抑制焦油凝结，得到一种结焦率低，气化效率高，高燃气热值的生物质气化炉。

附图说明

图1是本发明的超声波强化传质传热生物质气化炉主视图。

图2是本发明的超声波强化传质传热生物质气化炉剖视图。

图中：1-进料区、2-气化区、3-配风区、4-除尘区、5-出灰区、6-储料斗、7-螺旋喂料管、8-旋转下料机构、9-气化管道、10-超声换能器、11-保温层、12-温度探头、13-炉排、14-热风机、15-燃气输出口、16-气体出口、17-旋风除尘器、18-配风口、19-旋转下料机构、20-螺旋出灰管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

实施例一

一种超声波强化传质传热生物质气化炉，结构主要包括六个部分进料区1、气化区2、配风区3、除尘区4和出灰区5，所述进料区上部设有储料斗6，下端设有螺旋喂料管7与旋转下料机构8。

所述气化区设有气化管道9，所述气化管道9外壁设有超声换能器阵列10，气化管道周围有保温层11包裹，气化管道中部设有温度探头12，气化管道上部设有燃气输出口15，气化管道内下方设有炉排13，炉排下方设有配风口18。

所述配风区设有热风机14，所述热风机14通过空气输送管道与气化管道的配风口18相连。

所述出灰区设有旋转下料机构19与螺旋出灰管20，所述旋转下料机构19位于气化管道9底部，所述螺旋出灰管20位于旋转下料机构19下方。

所述除尘区设有旋风除尘器17，所述旋风除尘器17进口与气化管道上部的燃气输出口15相连，旋风除尘器17顶部设有气体出口16。

作为优选，整个气化管道9主体高度取1000mm，灰渣室取300mm，下料室取320mm，气化炉筒体高度为1620mm，管内直径200mm。

作为优选，气化炉单位时间处理原料量为15kg/h。

作为优选，所述气化管道采用厚度为5毫米310s耐高温不锈钢，所述除炉膛管道之外的其他的金属壳体均采用3毫米304不锈钢。

作为优选，总配风量为444.4l/min~502.5l/min，超声换能器10功率50w。

实施例二

一种超声波强化传质传热生物质气化炉，结构主要包括五个部分进料区1、气化区2、配风区3、出灰区5和除尘区4。储存在储料斗6的生物质原料在螺旋喂料机构7及旋转下料机构8作用下以固定的速率从进料区垂直落入气化区2；启动配风区3的电加热进气装置14利用热风点火原理实现生物质原料点火并发生氧化反应放出大量的热量，生成的高温二氧化碳气体上行并加热下移的物料，同时产生的灰分在重力作用下通过炉排13进入气化区下方的出灰区5，氧化反应上方的原料在加热条件下与二氧化碳气体发生还原反应产生可燃气体，随着高温可燃气上升生物质在高温条件下发生热解反应析出可燃热解气，其中气化管道9外壁的超声换能器10产生的超声波在生物质空隙间周围发生微扰动作用，增加固体和气体接触面积提高还原反应速率和热解速率同时使原料受热均匀防止出现局部搭桥和过热，在气化管道9上部原料干燥区温度较低，在干燥区利用超声波作用于焦油气液分界面时会利用超声波定向压强，使液体表面隆起，在隆起的液面周围发生空化作用，使得界面产生雾化效应，抑制焦油凝结，得到的热解气通过上方的燃气出口15进入气化区2右侧的除尘区4，通过除尘区4的旋风除尘器17使燃气与灰渣有效分离。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。