一种生物质气化燃烧器

1.本发明属于燃烧器领域，尤其设计一种生物质气化燃烧器领域。


背景技术：

2.由于生物质的挥发分和炭活性较高，s、n及灰分含量都很低，燃烧过程可以实现co2零排放，是一种优质燃料；而生物质气化是指在无氧或缺氧的高温环境下，使生物质固体原料发生热分解或不完全燃烧而转化为气体燃料的热化学转化过程；气化工艺相比于直接燃烧，可大大降低污染物的排放，将燃料的化学能转移到燃气中，是一种高效的转换方式，可实现生物质能的高效利用；目前生物质气化中，上吸式的气化炉热效率比较高，是生活日用的经济适用款，但是这种结构进料不方便，而且可燃气中含焦油成分比较多，进而导致燃气产率及热值不高的问题，造成能源浪费，降低了生物质能的利用价值；同时，可燃气中还存在气态的焦油，当焦油预冷后会液态化，会存在下面的几个问题；
3.1、能量浪费，降低气化效率；在气化气中的1次焦油、2次焦油等产物的能量一般占生物质总能量的5％～15％，当温度降到200以下时，这部分焦油的能量难于与气化气一起被利用；
4.2、焦油影响气化设备的稳定、安全运行。随着气化气温度降低而形成的焦油雾含有大量直径小于1m的液滴，对燃气管道和用气设备产生腐蚀；液态焦油易与水、焦炭、灰尘等粘结、冷凝而形成黏稠的液体物质，附着于管道及燃气设备的壁面上，严重时将造成管道堵塞；
5.3、焦油对燃气设备易造成危害；焦油在高温时呈气态，与气化气能完全混合，而在低温时(《200℃)凝结为细小液滴的焦油不易燃尽，燃烧时容易产生炭黑等颗粒，对气化气燃烧设备损害严重，影响安全运行，降低了气化气的利用价值；因此，如何降低生物质气化燃气中的焦油含量是个亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
7.一种生物质气化燃烧器，包括炉体、套设于炉体外的保温腔、设于炉体一侧的喷火口，所述炉体的顶部设有进料口，底部设有炉排，所述炉体靠炉排的上侧设有进风管，靠近进料口的一侧设有燃气出口，且燃气出口处设有燃气管道；所述燃气管道绕着炉体的下部侧壁螺旋设置，并与喷火口联通。
8.作为本发明的进一步优化方案，所述保温腔靠近炉体的中部设有隔板，所述隔板的下方设有第一保温腔，隔板的上方设有第二保温腔；所述第一保温腔用于维持燃气管道的气态焦油进行二次裂解的高温。
9.作为本发明的进一步优化方案，所述炉体的顶部设有料仓，所述料仓和进料口之间设有预热室，所述料仓内的生物质颗粒进入预热室内进行预干燥后通过进料口进入炉体内。
10.作为本发明的进一步优化方案，所述进料口处设有蓄热体，所述蓄热体的两侧设有弹性板，所述弹性板的端部与蓄热体的侧面紧密接触；所述预热室内的生物质颗粒落到蓄热体上时进行预干燥，当生物质颗粒的重量大于弹性板的弹力时下落进入炉体内。
11.作为本发明的进一步优化方案，所述进料仓与预热室之间设有水平放置的螺旋进料器，所述螺旋进料器的出料口正对着蓄热体。
12.作为本发明的进一步优化方案，所述预热室的侧壁上设有排气口，所述排气口处设有粉尘过滤网。
13.作为本发明的进一步优化方案，所述进风管的轴心沿着炉体的炉壁切向设置，使得炉体内形成旋流。
14.作为本发明的进一步优化方案，所述进风管沿着炉体的不同高度分别设有第一进风管和第二进风管，所述第一进风管连接于炉体底部的氧化层，第二进风管连接于炉体中下部的还原层。
15.作为本发明的进一步优化方案，所述第二进风管上设有射流器，所述射流器的负压端与排气口联通。
16.本发明的有益效果在于：
17.1)本技术的该气化燃烧器利用料仓和预热结构能够自动实现连续式进料及间断式气化反应，加料方便，有利于生物质充分进行气化反应；同时利用保温腔和螺旋式燃气管道的设计有利于促进焦油的二次裂解，便于降低燃气中的焦油含量，同时提升燃气的产率和热值。
附图说明
18.图1是本发明的气化燃烧器的结构示意图；
19.图2是本发明的预热室的示意图；
20.图3是本发明中进风管切向进气方式示意图；
21.图中：1、炉体；11、进料口；12、炉排；13、燃气出口；14、蓄热体；15、弹性板；2、保温腔；21、隔板；3、喷火口；4、进风管；41、第一进风管；42、第二进风管；5、燃气管道；61、料仓；62、预热室；621、排气口；63、螺旋进料器；7、射流器。
具体实施方式
22.下面结合附图对本技术作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本技术进行进一步的说明，不能理解为对本技术保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本技术作出一些非本质的改进和调整。
23.如图1至图3所示一种生物质气化燃烧器，包括炉体1、套设于炉体1外的保温腔2、设于炉体1一侧的喷火口3，具体的，该炉体1采用上吸式气化炉结构，炉体1的顶部设有进料口11，底部设有炉排12，炉排的下方设有排灰口，同时，在炉体1靠炉排12的上侧设有进风管4，进风管与鼓风机连接，用于向炉体内通入气化剂；靠近进料口11的一侧设有燃气出口13，燃气出口13处设有燃气管道5；
24.同时，在炉体1的顶部设有料仓61，料仓内用于放置待气化的生物质颗粒燃料，为了便于进行生物质燃料的预干燥，在料仓61和进料口11之间还设有预热室62，优选的，在进
料口11处设有蓄热体14，蓄热体14的两侧设有弹性板15，弹性板15的端部与蓄热体14的侧面紧密接触；料仓61与预热室62之间设有水平放置的螺旋进料器63，螺旋进料器63的出料口正对着蓄热体14；
25.使用时，由于料仓的设于炉体的顶部，可以借助炉体上部的温度不断的对料仓内的生物质燃料进行预干燥，除去生物质燃料中的部分水分；然后料仓内的生物质颗粒在螺旋进料器的作用下，被不断的运输至蓄热体处，然后覆盖在蓄热体上，由于弹性板的作用，此时生物质燃料不会落入炉体内，在蓄热体的作用下，进行二次预干燥，进一步的去除生物质燃料中水分，当生物质颗粒的重量大于弹性板15的弹力时，下落进入炉体1内；
26.此时，二次预干燥产生的水蒸汽会上升至预热室内，同时预热室的侧壁上设有排气口621，水蒸汽会通过排气口离开预热室，优选的，在排气口621处设有粉尘过滤网，除尘后的水蒸汽还有大量的水分，可以用于后续的还原反应；
27.当预干燥后的生物质颗粒进入炉体内后，从上到下依次进行干燥、热分解、还原、氧化四个层级的反应，其中，气化炉体的最上端为干燥区，温度一般为100至250度，用于将物料的水分蒸发出去，变成干物料，然后干物料随后向下落入裂解区；在热分解区，干生物质受热进行裂解反应，此时温度达到300至800度；在还原区已经没有氧气的存在，此时主要是二氧化碳与炭及水蒸汽发生反应，生成一氧化碳和氢气，该区的温度范围至900度至1000度；在氧化区，气化剂同炙热的炭发生反应，生成二氧化碳和热量，由于是缺氧燃烧，因此也产生一氧化碳；
28.整个生物质物料在炉体内产生的可燃气会从燃气出口离开炉体，但是由于可燃气中还存在气态的焦油，为了降低焦油含量，本技术中将燃气管道5绕着炉体1的下部侧壁螺旋盘桓设置，并末端与喷火口3联通；根据上吸式气化炉的原理可知，在炉体的下半部分主要是还原区和氧化区，温度非常高，因此，燃气管道绕在该区域的炉壁上可以使得可燃气中的焦油更好的吸收热量，保持气态，并且在将近一千度的高温下进行二次裂解；从而尽可能的将焦油转化成其他可燃物质；不仅降低了焦油的含量，同时还能间接提升燃烧的热值；
29.进一步的，为了确保二次裂解的转化，在保温腔2靠近炉体1的中部设有隔板21，隔板21将其下方的保温腔2用于保持高温，有利于燃气管道5内气态焦油进行二次裂解；
30.本技术中，采用独特的料仓和预热室的结构可以提前进行干燥，使得进入炉体内的生物质颗粒几乎已经是干物料，进而可以快速的进行裂解反应，气化产生可燃气；相当于加长了裂解反应的时间，提升生物质颗粒气化转化的效率；
31.优选的，为了进一步的提升生物质颗粒在炉体的内的反应时间，将进风管4的轴心沿着炉体1的炉壁切向设置，进而使得气化剂进入炉体1内时能产生形成旋流；
32.进一步的，该进风管4包括第一进风管41和第二进风管42，其中，第一进风管41连接于炉体1底部的氧化层，第二进风管42连接于炉体1中下部的还原层；通过第一进风管和第二进风管可以沿着炉体不同的高度形成多级旋流，进而延长反应的时间；
33.优选的，在第二进风管42上设有射流器7，并将射流器7的负压端与排气口621联通；当鼓风机作为动力源，在射流器处产生负压，进而将预热室产生的水蒸汽过滤后送入炉体内参与还原反应；促进炭和水反应生成大量的一氧化碳；
34.这样预干燥降低了生物质颗粒的水分，进而使得在炉体内不会溢出很多的水蒸气，从而可以降低燃气中的水蒸气的含量；同时，预干燥的水分被进行废物利用，参与还原
反应，一定程度上可以提升可燃气的产率，提升燃气的产率；
35.这里需要说明的是，鼓风机在本技术中仅仅起到一个气体动力源作用，鼓风机鼓入炉体内的不是空气，气化剂会单独放置，因此，还原区和氧化区可以采用同一个鼓风机；
36.本技术的该气化燃烧器利用料仓和预热结构能够自动实现连续式进料及间断式气化反应，加料方便，有利于生物质充分进行气化反应；同时利用保温腔和螺旋式燃气管道的设计有利于促进焦油的二次裂解，便于降低燃气中的焦油含量，同时提升燃气的产率和热值。
37.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。