生物质气化炉系统的制作方法

1.本发明涉及生物质气化技术领域，更具体地说，涉及生物质气化炉系统。


背景技术：

2.生物质气炉制造的秸秆燃气，属于绿色新能源，具有强大的生命力。由于植物燃气产生的原料为农作物秸秆、林木废弃物、食用菌渣、牛羊畜粪及一切可燃性物质，是一种取之不尽，用之不竭的再生资源。每个农户每天只需植物原料3-5公斤，方可解决全天生活用能(炊事、取暖、淋浴)，并且像液化气一样燃烧，完全可以改变烟熏火燎的生活方式，完全可以取缔传统柴灶，替代液化气。
3.其中下吸式生物质气化炉，它是一种将生物质燃料(如木屑、秸秆、玉米秸秆等)转化为可燃气体的设备，与上吸式生物质气化炉不同，下吸式生物质气化炉的气化区在炉底，燃料会从上方加入，被气化产生可燃气体，然后经过净化后，可作为燃料供热或供电，下吸式生物质气化炉有较高的效率和灵活性，同样也有较高的适应性，适用于不同种类和不同水分含量的生物质燃料，广泛应用于工业和农业领域等。
4.在生物质气化炉系统的使用过程中，物料的裂解过程会产生大量的焦油，而在温度处于大约900摄氏度以上时，焦油会发生裂解反应，但是如果生物质气化炉中氧化区与还原区温度不足，就会产生大量的焦油，而焦油不仅是燃气中的杂质，而且是含有较高热值的有机化合物，消除焦油的同时利用其能量，是最为合理方法，传统的方式时在物料中添加焦油裂解反应所需要的催化剂，降低裂解温度需求，提高裂解效率，但是物料的灰炭与催化剂混合后，不利于回收使用，往往回收需要增加催化剂的使用成本，经济性不足，且催化剂的使用无法根据生物质气化生成的可燃气体量进行调整；
5.所排出的可燃气体中仍然含有部分残余的焦油，传统的净化提纯方式是通过溶解后，直接弃除收集的焦油，造成浪费与一定的环境污染，无法充分利用焦油中的能量，无法对焦油的裂化分解进行优化。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供生物质气化炉系统。
7.为解决上述背景技术问题，本发明采用如下的技术方案。
8.生物质气化炉系统，包括气化单元、保温单元、燃气处理单元与水蒸汽发生单元；所述气化单元包含有下吸式生物质气化炉，所述下吸式生物质气化炉的顶部与底部分别设置有进料斗与出料口，所述下吸式生物质气化炉的内部由上至下分为干燥区、热解区、氧化区与还原区，所述下吸式生物质气化炉上安装有用于向氧化区内部提供气化剂的进气管；所述保温单元包含有包裹下吸式生物质气化炉的保温炉，所述保温炉的右侧一体成型有用于导出生物质燃气的出气管，所述保温炉的内底壁安装有排除灰炭的螺旋输送器，所述下吸式生物质气化炉的外侧固定有均匀分布的散热片；所述燃气处理单元包含有与出气管相连通的净化箱，所述净化箱的顶部安装有用于溶解燃气中焦油的淋浴管，所述净化箱的底
部固定安装有导液管；所述水蒸汽发生单元包含有与保温炉相连接的加热箱，并通过螺旋输送器将灰炭输送至加热箱的内部，所述加热箱内部的上方固定安装有储液箱，所述导液管的另一端贯穿加热箱并与储液箱固定连接，所述储液箱的顶部与进气管之间连通有用于导入水蒸汽的导气管。
9.所述下吸式生物质气化炉与保温炉之间安装有焊接固定的固定隔板与上下滑动的活动隔板，所述固定隔板的顶部固定安装有均匀分布的通气套管，所述固定隔板上开设有均匀分布的第一通气孔，且通气套管一一对应分别位于第一通气孔的上方，所述活动隔板上一体成型有圆筒，所述通气套管的顶部延伸至圆筒的内部，所述通气套管的内部填充有用于催化焦油裂解的催化剂，所述活动隔板上开设有均匀分布的第二通气孔。
10.作为上述技术方案的进一步描述：
11.所述下吸式生物质气化炉与保温炉之间安装有空气控制器，所述空气控制器包含有固定安装于下吸式生物质气化炉与保温炉之间的挡板，所述挡板上开设有均匀分布用于通气的通气孔，所述挡板的顶部转动连接有密封板，所述保温炉上固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过联轴器连接有锥形齿轮，并通过锥形齿轮与密封板啮合。
12.作为上述技术方案的进一步描述：
13.所述固定隔板与活动隔板位于有下吸式生物质气化炉外部对应氧化区与还原区的位置，所述下吸式生物质气化炉的外部固定安装有换热片，所述换热片位于固定隔板与活动隔板之间。
14.作为上述技术方案的进一步描述：
15.所述通气套管包含有筒架，所述筒架上安装有通气筒，所述通气筒为金属网与陶瓷纤维布的一种，其中催化剂颗粒直径大于通气筒的孔径直径。
16.作为上述技术方案的进一步描述：
17.所述导液管包含有换热部，所述换热部呈螺旋状，且换热部绕接于出气管上。
18.作为上述技术方案的进一步描述：
19.所述储液箱的底部固定安装有等距离排列用于与灰炭接触的换热板，所述换热板左右竖直放置。
20.作为上述技术方案的进一步描述：
21.所述导液管上固定安装有用于将净化箱内部溶液导入储液箱内的抽液泵，所述导气管上固定安装有电磁阀。
22.作为上述技术方案的进一步描述：
23.所述进气管包含有环形管，所述环形管的内侧一体成型有均匀分布的支管，所述支管的另一端与下吸式生物质气化炉固定连接，且与下吸式生物质气化炉内氧化区相连通。
24.相比于现有技术，本发明的优点在于：
25.(1)本方案，将原本与物料混合使用的催化剂直接置于下吸式生物质气化炉外部进行使用，省略对催化剂的分离回收工序，从而减少催化剂的使用成本以及难度，方便与催化剂的回收再利用；能够根据可燃气体的量，改变固定隔板与活动隔板之间气压，从而调整催化剂的暴露面积，即与可燃气体及焦油的接触面积，提高焦油的裂解效率与效果，减少焦油、炭黑等废弃物的产生，对可燃气体进行提纯。
26.(2)本方案，针对生物质气化炉所排出的可燃气体以及灰炭进行热量回收，完成对水蒸汽发生单元中水溶液的预热与加热工作，提高生物质气化炉的热效率，同时方便产生水蒸气混合气化剂直接进入生物质气化炉的内部，方便焦油裂化反应的进行，提高可燃气体的生成总量。
附图说明
27.图1为本发明的正视剖视结构示意图；
28.图2为本发明保温单元与气化单元的连接结构示意图；
29.图3为本发明气化单元的结构示意图；
30.图4为本发明图1中a部的放大结构示意图；
31.图5为本发明储液箱与换热板的连接结构示意图；
32.图6为本发明挡板与密封板的拆分结构示意图；
33.图7为本发明通气套管的拆分结构示意图。
34.图中标号说明：
35.1、气化单元；11、下吸式生物质气化炉；12、进料斗；13、出料口；
36.14、进气管；141、环形管；142、支管；15、换热片；
37.2、保温单元；21、保温炉；22、出气管；23、螺旋输送器；24、散热片；
38.3、燃气处理单元；31、净化箱；32、淋浴管；33、导液管；331、换热部；332、抽液泵；
39.4、水蒸汽发生单元；41、加热箱；42、储液箱；421、换热板；43、导气管；431、电磁阀；
40.5、固定隔板；51、通气套管；511、筒架；512、通气筒；52、第一通气孔；
41.6、活动隔板；61、圆筒；62、第二通气孔；
42.7、空气控制器；71、挡板；72、通气孔；73、密封板；74、驱动电机。
具体实施方式
43.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；
44.请参阅图1-7，本发明中，生物质气化炉系统，包括气化单元1、保温单元2、燃气处理单元3与水蒸汽发生单元4；
45.气化单元1包含有下吸式生物质气化炉11，下吸式生物质气化炉11的顶部与底部分别设置有进料斗12与出料口13，下吸式生物质气化炉11的内部由上至下分为干燥区、热解区、氧化区与还原区，下吸式生物质气化炉11上安装有用于向氧化区内部提供气化剂的进气管14，生物质物料通过进料斗12投入，在物料下降过程中依次经过干燥区的高温干燥、热解区的热解、氧化区与气化剂混合氧化与还原区进行还原反应，从而生成灰炭与燃气。
46.保温单元2包含有包裹下吸式生物质气化炉11的保温炉21，保温炉21的右侧一体成型有用于导出生物质燃气的出气管22，保温炉21的内底壁安装有排除灰炭的螺旋输送器23，下吸式生物质气化炉11的外侧固定有均匀分布的散热片24，通过保温炉21将下吸式生物质气化炉11排出的灰炭与燃气与外部进行隔离，从而将其中的热量保留，辅助下吸式生物质气化炉11的持续反应，减少热量流失，经过散热片24将燃气中的高温热量传递至下吸式生物质气化炉11内的干燥区、热解区，从而达到对物料的预处理，然后通过出气管22排出
燃气，剩余的灰渣通过螺旋输送器23排出。
47.燃气处理单元3包含有与出气管22相连通的净化箱31，净化箱31的顶部安装有用于溶解燃气中焦油的淋浴管32，净化箱31的底部固定安装有导液管33，通过淋浴管32连接外部水源，在净化箱31的内部形成水幕，从而对通过燃气中残余的焦油进行吸附，从而达到对燃气的提纯，提高燃气的使用效果。
48.水蒸汽发生单元4包含有与保温炉21相连接的加热箱41，并通过螺旋输送器23将灰炭输送至加热箱41的内部，加热箱41内部的上方固定安装有储液箱42，导液管33的另一端贯穿加热箱41并与储液箱42固定连接，储液箱42的顶部与进气管14之间连通有用于导入水蒸汽的导气管43，通过将导液管33将溶解有焦油的水溶液导入储液箱42的内部，当螺旋输送器23将高温的灰炭输送至加热箱41内部后，能够利用灰炭的高温余温，对储液箱42内的水溶液进行加热蒸发形成混合焦油蒸气的水蒸汽，并通过导气管43与进气管14的连通混合气化剂导入下吸式生物质气化炉11的内部，焦油经过下吸式生物质气化炉11内部的高温进行二次裂解，其中水蒸汽能够有效提高生物质气化中产生焦油的裂解效率，有利于可燃气体的产生，例如萘在催化裂解时，其反映方程式如下：
49.c
10
h8+10h2o
→
10co+14h250.c
10
h8+20h2o
→
10co+24h251.c
10
h8+10h2o
→
2co+4co2+6h2+4ch4；
52.下吸式生物质气化炉11与保温炉21之间安装有焊接固定的固定隔板5与上下滑动的活动隔板6，固定隔板5的顶部固定安装有均匀分布的通气套管51，固定隔板5上开设有均匀分布的第一通气孔52，且通气套管51一一对应分别位于第一通气孔52的上方，活动隔板6上一体成型有圆筒61，通气套管51的顶部延伸至圆筒61的内部，通气套管51的内部填充有用于催化焦油裂解的催化剂，其中催化剂为天然矿石类、碱金属类、镍基催化剂及复合型催化剂中的一种或多种，活动隔板6上开设有均匀分布的第二通气孔62，通过设置两个固定隔板5与活动隔板6，并安装填充有用于催化焦油裂解催化剂的通气套管51，当下吸式生物质气化炉11所生成的可燃气体需要排出，则必须通过第一通气孔52与第二通气孔62，且会与通气套管51内的催化剂接触，从而提高高温可燃气体中焦油的裂解效率，减少或者去除可燃气体中焦油的含量，且由于活动隔板6可上下活动，当通过气体流量过大时，会导致与固定隔板5与活动隔板6内部气压的增大，从而将活动隔板6顶起，使得通气套管51顶部被圆筒61包裹的部分漏出，从而增大与可燃气体的接触面积，进一步提高对焦油的裂解反应速度。
53.本发明中，将传统用于与物料混合的焦油裂解催化剂外置至下吸式生物质气化炉11与保温炉21之间，从而方便对催化剂回收再利用，省略了传统的催化剂回收工序，降低催化剂的使用成本与污染，提高催化剂与排出灰炭的纯度，同时能够根据单位时间内所生成的可燃气体多少，改变与催化剂的接触面积，从而保证能够满足焦油的催化需求，增加可燃性气体的生成总量，保持灰炭的纯度，同时减少炭黑、焦油等废弃物的产生。
54.请参阅图1、4与6，其中：下吸式生物质气化炉11与保温炉21之间安装有空气控制器7，空气控制器7包含有固定安装于下吸式生物质气化炉11与保温炉21之间的挡板71，挡板71上开设有均匀分布用于通气的通气孔72，挡板71的顶部转动连接有密封板73，保温炉21上固定安装有驱动电机74，驱动电机74的输出轴通过联轴器连接有锥形齿轮，并通过锥形齿轮与密封板73啮合。
55.本发明中，驱动电机74通电能够带动挡板71顶部的密封板73旋转，从而起到间歇式对挡板71顶部通气孔72遮盖密封作用，让下吸式生物质气化炉11所产生的可燃气体间歇性的通过挡板71，并形成脉冲气体，进入固定隔板5与活动隔板6之间，当通气孔72闭合时，可燃性气体停留至固定隔板5与活动隔板6之间的时长增加，与催化剂接触时长从而增加，提高可燃气体中焦油的裂解效果，当通气孔72打开时，脉冲的可燃气体将固定隔板5与活动隔板6之间裂解完成的气体排出，后续的可燃气体填补再次进行裂解反应，能够有效提高可燃气体中焦油的裂解效果。
56.请参阅图1、3与4，其中：固定隔板5与活动隔板6位于有下吸式生物质气化炉11外部对应氧化区与还原区的位置，下吸式生物质气化炉11的外部固定安装有换热片15，换热片15位于固定隔板5与活动隔板6之间。
57.本发明中，通过换热片15能够方便氧化区与还原区物料闷烧时所产生的高温传递至述固定隔板5与活动隔板6之间，保持可燃气体与焦油的高温，以满足焦油裂解反应的高温需求。
58.请参阅图1、4与7，其中：通气套管51包含有筒架511，筒架511上安装有通气筒512，通气筒512为金属网与陶瓷纤维布的一种，其中催化剂颗粒直径大于通气筒512的孔径直径。
59.本发明中，通过筒架511对通气筒512进行支撑，利用金属网或陶瓷纤维布制成的通气筒512对催化剂进行包裹，避免催化剂的泄露，以便于催化剂的回收工作。
60.请参阅图1，其中：导液管33包含有换热部331，换热部331呈螺旋状，且换热部331绕接于出气管22上。
61.本发明中，通过螺旋状换热部331能够方便通过导液管33的水溶液与出气管22通过的气体进行换热，将出气管22排出的可燃气体中的余热进行吸收，完成对可燃气体的热量回收，并对水溶液进行预热，充分对生物质气化炉系统的热效率，减少热量浪费，更加环保节能，同时方便水溶液的后续加热蒸发工作。
62.请参阅图1与图5，其中：储液箱42的底部固定安装有等距离排列用于与灰炭接触的换热板421，换热板421左右竖直放置。
63.本发明中，通过换热板421，能够与排放至加热箱41内部的灰炭进行换热，便于高温灰炭对储液箱42的加热工作，方便储液箱42内水溶液的蒸发，无需使用其他的加热设备，能够充分利用生物质气化炉所产生灰炭的余热，更为节能环保，提高对气化炉的热效率。
64.请参阅图1，其中：导液管33上固定安装有用于将净化箱31内部溶液导入储液箱42内的抽液泵332，导气管43上固定安装有电磁阀431。
65.本发明中，抽液泵332为净化箱31内水溶液导入储液箱42内部提供动力，而电磁阀431控制导气管43与进气管14的连通，并控制水蒸汽的进入量，避免出现过量水蒸汽，便于控制使用。
66.请参阅图1与图3，其中：进气管14包含有环形管141，环形管141的内侧一体成型有均匀分布的支管142，支管142的另一端与下吸式生物质气化炉11固定连接，且与下吸式生物质气化炉11内氧化区相连通。
67.本发明中，通过环形管141能够增加与下吸式生物质气化炉11的连接处的数量，方便气化剂进入下吸式生物质气化炉11内部的均匀性，从而提高反应效率。
68.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.生物质气化炉系统，其特征在于：包括气化单元(1)、保温单元(2)、燃气处理单元(3)与水蒸汽发生单元(4)；所述气化单元(1)包含有下吸式生物质气化炉(11)，所述下吸式生物质气化炉(11)的顶部与底部分别设置有进料斗(12)与出料口(13)，所述下吸式生物质气化炉(11)的内部由上至下分为干燥区、热解区、氧化区与还原区，所述下吸式生物质气化炉(11)上安装有用于向氧化区内部提供气化剂的进气管(14)；所述保温单元(2)包含有包裹下吸式生物质气化炉(11)的保温炉(21)，所述保温炉(21)的右侧一体成型有用于导出生物质燃气的出气管(22)，所述保温炉(21)的内底壁安装有排除灰炭的螺旋输送器(23)，所述下吸式生物质气化炉(11)的外侧固定有均匀分布的散热片(24)；所述燃气处理单元(3)包含有与出气管(22)相连通的净化箱(31)，所述净化箱(31)的顶部安装有用于溶解燃气中焦油的淋浴管(32)，所述净化箱(31)的底部固定安装有导液管(33)；所述水蒸汽发生单元(4)包含有与保温炉(21)相连接的加热箱(41)，并通过螺旋输送器(23)将灰炭输送至加热箱(41)的内部，所述加热箱(41)内部的上方固定安装有储液箱(42)，所述导液管(33)的另一端贯穿加热箱(41)并与储液箱(42)固定连接，所述储液箱(42)的顶部与进气管(14)之间连通有用于导入水蒸汽的导气管(43)；所述下吸式生物质气化炉(11)与保温炉(21)之间安装有焊接固定的固定隔板(5)与上下滑动的活动隔板(6)，所述固定隔板(5)的顶部固定安装有均匀分布的通气套管(51)，所述固定隔板(5)上开设有均匀分布的第一通气孔(52)，且通气套管(51)一一对应分别位于第一通气孔(52)的上方，所述活动隔板(6)上一体成型有圆筒(61)，所述通气套管(51)的顶部延伸至圆筒(61)的内部，所述通气套管(51)的内部填充有用于催化焦油裂解的催化剂，所述活动隔板(6)上开设有均匀分布的第二通气孔(62)。2.根据权利要求1所述的生物质气化炉系统，其特征在于：所述下吸式生物质气化炉(11)与保温炉(21)之间安装有空气控制器(7)，所述空气控制器(7)包含有固定安装于下吸式生物质气化炉(11)与保温炉(21)之间的挡板(71)，所述挡板(71)上开设有均匀分布用于通气的通气孔(72)，所述挡板(71)的顶部转动连接有密封板(73)，所述保温炉(21)上固定安装有驱动电机(74)，所述驱动电机(74)的输出轴通过联轴器连接有锥形齿轮，并通过锥形齿轮与密封板(73)啮合。3.根据权利要求1所述的生物质气化炉系统，其特征在于：所述固定隔板(5)与活动隔板(6)位于有下吸式生物质气化炉(11)外部对应氧化区与还原区的位置，所述下吸式生物质气化炉(11)的外部固定安装有换热片(15)，所述换热片(15)位于固定隔板(5)与活动隔板(6)之间。4.根据权利要求1所述的生物质气化炉系统，其特征在于：所述通气套管(51)包含有筒架(511)，所述筒架(511)上安装有通气筒(512)，所述通气筒(512)为金属网与陶瓷纤维布的一种，其中催化剂颗粒直径大于通气筒(512)的孔径直径。5.根据权利要求1所述的生物质气化炉系统，其特征在于：所述导液管(33)包含有换热部(331)，所述换热部(331)呈螺旋状，且换热部(331)绕接于出气管(22)上。6.根据权利要求1所述的生物质气化炉系统，其特征在于：所述储液箱(42)的底部固定
安装有等距离排列用于与灰炭接触的换热板(421)，所述换热板(421)左右竖直放置。7.根据权利要求1所述的生物质气化炉系统，其特征在于：所述导液管(33)上固定安装有用于将净化箱(31)内部溶液导入储液箱(42)内的抽液泵(332)，所述导气管(43)上固定安装有电磁阀(431)。8.根据权利要求1所述的生物质气化炉系统，其特征在于：所述进气管(14)包含有环形管(141)，所述环形管(141)的内侧一体成型有均匀分布的支管(142)，所述支管(142)的另一端与下吸式生物质气化炉(11)固定连接，且与下吸式生物质气化炉(11)内氧化区相连通。

技术总结
本发明公开了生物质气化炉系统，包括气化单元、保温单元、燃气处理单元与水蒸汽发生单元；所述气化单元包含有下吸式生物质气化炉，所述下吸式生物质气化炉的顶部与底部分别设置有进料斗与出料口，所述下吸式生物质气化炉的内部由上至下分为干燥区、热解区、氧化区与还原区，所述下吸式生物质气化炉上安装有用于向氧化区内部提供气化剂的进气管。本发明，便与催化剂的回收再利用；提高焦油的裂解效率与效果，减少焦油、炭黑等废弃物的产生，对可燃气体进行提纯；提高生物质气化炉的热效率，同时方便产生水蒸气混合气化剂直接进入生物质气化炉的内部，方便焦油裂化反应的进行，提高可燃气体的生成总量。燃气体的生成总量。燃气体的生成总量。


技术研发人员：王振京 任笑幕 王一恒
受保护的技术使用者：江苏鼎梁格林嘉能源科技有限公司
技术研发日：2023.04.04
技术公布日：2023/8/4