專利名稱：一種固體生物質(zhì)半水煤氣發(fā)生爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化工設(shè)備，特別涉及一種能源轉(zhuǎn)化設(shè)備，具體地說是一種以低密度固體 生物質(zhì)為原料發(fā)生半水煤氣的發(fā)生爐。二、 背景技術(shù)將低密度的秸稈等農(nóng)林固體廢棄物經(jīng)熱解氣化轉(zhuǎn)化為氣體燃料的設(shè)備已有多種。但是， 目前投入市場的氣化爐，由于固體生物的能源密度低，堆比重小等特性，導(dǎo)致氣化爐氣化強(qiáng) 度低，氣化效率低，燃?xì)鉄嶂档?。目前在運(yùn)行的固定床式氣化爐最大產(chǎn)氣量為900NS/h,熱值 為1000 1100kcae/Nm3因而限制氣化爐的應(yīng)用范圍。三、 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所提供的發(fā)生爐，旨在使用低密度的固體生物質(zhì)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)氣體燃料，所要解決的 問題是發(fā)生半水煤氣。本發(fā)生爐借鑒了水煤氣發(fā)生爐的原理，結(jié)合固體生物質(zhì)(下稱物料)的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。 具體技術(shù)方案包括爐體1及其上方的傳動機(jī)構(gòu)、進(jìn)料機(jī)構(gòu)和其下方的排渣機(jī)構(gòu)，在爐體1內(nèi) 壁有保溫層2和耐火層3，耐火層3的表面為曲面，該曲面使?fàn)t膛中間呈"束腰"狀，如圖 1所示。"束腰"將爐膛分成上下兩部分，如圖1中虛線所示，"束腰"以上部分的爐膛是能 源轉(zhuǎn)化的場所，即物料完成氧化、還原、變換等一系列化學(xué)過程而氣化；"束腰"以下部分 為灰渣層。耐火層3內(nèi)設(shè)置有螺旋換熱管4，旨在充分利用爐膛內(nèi)的熱能，產(chǎn)生水蒸氣，水 蒸氣與空氣混合后再返回爐膛發(fā)生半水煤氣。爐體1上設(shè)置有半水煤氣出口 5和檢査口 6。 在爐膛的上部設(shè)置有齒狀勻料耙7，其作用是將由螺旋進(jìn)料器11加入的物料勻布并碾壓以 提高其密度，勻料耙7由傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動，傳動機(jī)構(gòu)由電機(jī)8、減速器9和軸10組成。爐體1的下方連接有灰渣倉12，其外設(shè)置有冷卻水箱13，灰渣倉12上有氣化劑進(jìn)口 14，所謂氣化劑是指空氣或者空氣與水蒸氣的混合氣體，灰渣倉12底部有灰渣出口 15，灰 渣出口 15同螺旋排渣器17連接并由閥16控制。灰渣倉12與爐膛的界面處設(shè)置有錐臺形爐蓖18，爐蓖18與爐膛之間有間隙以暢通排 渣，爐蓖18與傳動傘齒輪19和滾輪20相配合而旋轉(zhuǎn)。爐蓖18的作用首先是讓氣化劑預(yù)熱 后進(jìn)入爐膛，其次是通過旋轉(zhuǎn)讓灰落入灰渣倉12。爐蓖18可供選擇的一種結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示。 一個(gè)帶有十字支撐的圓環(huán)形骨架21其 上固定錐面22形成錐臺，錐面22上有布風(fēng)孔23并為螺旋式筋幅24所加固。骨架21的圓 環(huán)部分與傳動傘齒輪19和滾輪20相配合。本發(fā)生爐是這樣操作和運(yùn)行的點(diǎn)火前將預(yù)備的秸稈灰渣由檢査口 6投入爐內(nèi)，層高約50cm。然后將火種從檢査口 6 投入灰渣層上；經(jīng)予處理后的固體生物質(zhì)由進(jìn)料螺旋11推入爐膛內(nèi)；啟動鼓風(fēng)機(jī)將氣化劑 (空氣或/和水蒸氣的混合氣)鼓入爐膛，下層生物質(zhì)顆粒開始著火燃燒，并加熱爐體和上 層物料，爐體又將部分熱量傳遞給耐火層3內(nèi)的螺旋換熱管4;控制供氧量，使生物質(zhì)在供 氧不足的條件下氣化，產(chǎn)生可燃?xì)怏w，可燃?xì)怏w由出氣口5輸入燃?xì)鈨艋到y(tǒng)，凈化后供給 用戶。固體生物質(zhì)自上而下經(jīng)過干燥、還原變換、氧化最后生成灰渣。點(diǎn)火初期產(chǎn)生的可燃?xì)?體以CO為主，待爐體溫度升高后，由螺旋換熱管4產(chǎn)生的水蒸氣與空氣混合一起依次經(jīng)過 灰渣倉12、爐蓖18后進(jìn)入灰渣層時(shí)得以預(yù)熱，提高了氣化劑溫度，同時(shí)降低了灰渣的溫度， 在氧化、還原反應(yīng)的同時(shí)，水蒸氣與C02在灰渣中硅、鐵、鋁等金屬元素催化作用下變換為 ft和CH4，使可燃?xì)怏w提高了熱值和質(zhì)量。氣化后的灰渣，被旋轉(zhuǎn)的爐蓖18徑向推移落入灰渣倉12;灰渣倉12外設(shè)冷卻水箱13， 用于回收灰渣余熱，所得熱水供給螺旋換熱管4;冷卻后的灰渣由閥16、出渣器17排出。本發(fā)生爐與現(xiàn)有的裝置相比，有以下優(yōu)點(diǎn)(1)原料輸入爐內(nèi)，在勻料耙7的作用下布 滿爐膛斷面，并被碾壓，提高了密度和傳熱速率。物料在下移過程中，經(jīng)干燥、還原變換、 氧化成灰渣。(2)旋轉(zhuǎn)的錐臺形爐蓖18可將灰渣連續(xù)不斷地清除，從而保證了氣化床層的 穩(wěn)定性，有利于提高燃?xì)赓|(zhì)量和生產(chǎn)的連續(xù)性。(3)最大限度的余熱利用及C02變換可燃?xì)?體是本氣化爐的另一特點(diǎn)。利用爐體內(nèi)構(gòu)件及灰渣余熱提高氣化溫度，因而提高了氧化帶溫 度，強(qiáng)化了氣化強(qiáng)度，提高了原料氣化率和燃?xì)赓|(zhì)量；冷卻爐體而產(chǎn)生的水蒸氣參與反應(yīng)， 在灰渣中金屬元素的催化作用下，將氣化生成的C(V變換成H2、 CH4，這樣不僅充分利用了原 料中的碳元素，降低了 CO在燃?xì)庵械谋戎?，而且提高了燃?xì)鉄嶂?，提高了燃?xì)鈶?yīng)用的安全 性。另外，各運(yùn)轉(zhuǎn)部件的密封設(shè)計(jì)，防止了空氣的滲透，減少了燃?xì)獾暮趿?，也有利于?高燃?xì)鈶?yīng)用的安全性。本發(fā)生爐與同截面的氣化爐相比，氣化強(qiáng)度提高1.5 2.0倍，燃?xì)鉄?值可提到2000kcae/N m3以上。 四

圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中實(shí)心箭頭示意固體物料、灰渣和冷卻水的流向，空心 箭頭是氣體的流向。圖2、圖3是爐蓖18的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖3是圖2的俯視圖，錐面22上有三條螺旋 式筋幅24。五具體實(shí)施方式
1、 取鋼板加工帶有氣體出口 5和檢査口 6的圓筒狀爐體1，在爐體1內(nèi)固定保溫層2， 保溫層2上固定耐火層3，耐火層3內(nèi)表面呈弧面，該弧面使?fàn)t膛中部呈"束腰"狀，在耐 火層3內(nèi)預(yù)設(shè)有螺旋式換熱管4.2、 在爐體1上方設(shè)置螺旋進(jìn)料器11，同時(shí)設(shè)置減速器9和電機(jī)8，用耐熱鋼加工齒狀 勻料耙7，并通過軸10連接在減速器9上，勻料耙7位于爐膛的上部。3、 用鋼板加工錐斗形灰渣倉12,其上有氣化劑進(jìn)口 14，其錐斗部分連接有冷卻水箱 13?；以鼈}12底部有灰渣出口 15，并與閥16相配合。4、 旋轉(zhuǎn)爐蓖18為整體澆注成型，包括帶十字支撐的骨架21和獨(dú)具特色的三根螺旋式 筋幅24，筋幅上承托三塊異型面板構(gòu)成錐面22 (鑄鐵)，其上加工有布風(fēng)孔23。5、 將爐蓖18與灰渣倉12上部配合后一道固定到爐體1的下方，將螺旋排渣器17與灰 渣出口 15連接。
權(quán)利要求
1、一種固體生物質(zhì)半水煤氣發(fā)生爐，包括能構(gòu)成爐膛的爐體(1)及其上方的傳動機(jī)構(gòu)、螺旋進(jìn)料器(11)和其下方的灰渣倉(12)、螺旋出渣器(17)，其特征在于在爐體(1)內(nèi)壁有保溫層(2)和耐火層(3)，耐火層(3)的表面為曲面，該曲面使?fàn)t膛中部呈“束腰”狀，耐火層(3)內(nèi)有螺旋換熱管(4)；爐體(1)上有半水煤氣出口(5)和檢查口(6)；由爐體(1)構(gòu)成的爐膛上部有為傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動的齒狀勻料耙(7)；在爐體(1)下方連接有灰渣倉(12)，灰渣倉(12)外設(shè)置有冷卻水箱(13)，灰渣倉(12)上有氣化劑進(jìn)口(14)，灰渣倉(12)底部有灰渣出口(15)，其上有閥(16)并同螺旋排渣器(17)連接；在灰渣倉(12)與爐膛的界面處設(shè)置有同傳動傘齒輪(19)和滾輪(20)相配合的爐蓖(18)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的發(fā)生爐，其特征在于所述的爐蓖(18)由有十字支撐的圓環(huán) 形骨架(21)及其上固定的錐面(22)組成，錐面(22)上有布風(fēng)孔(23)和螺旋式筋幅(24)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)生爐，其特征在于所述的爐蓖(18)上有三根螺旋式 筋幅(24)。
全文摘要
一種固體生物質(zhì)半水煤氣發(fā)生爐，包括爐體(1)及傳動、進(jìn)料和排渣機(jī)構(gòu)。在爐體(1)內(nèi)有保溫層(2)和耐火層(3)，在耐火層(3)內(nèi)有換熱管(4)，爐膛上有勻料耙(7)。爐體(1)下方有灰渣倉(12)、冷卻水箱(13)，灰渣倉(12)上有氣化劑進(jìn)口(14)，其底部有灰渣出口(15)并同螺旋排渣器(17)相連接。在爐膛和灰渣倉(12)的界面處有可以旋轉(zhuǎn)的爐蓖(18)。本發(fā)明連續(xù)進(jìn)料和出渣，保證了氣化過程的連續(xù)穩(wěn)定，利用余熱產(chǎn)生水蒸氣參與氣化反應(yīng)，提高了碳元素利用率，也提高了固體生物質(zhì)的氣化率，與同截面的氣化爐相比，氣化強(qiáng)度提高1.5～2.0倍，可燃?xì)怏w熱值提高一倍左右。
文檔編號C10B53/00GK101230281SQ20081001855
公開日2008年7月30日 申請日期2008年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者李家明, 王家俊, 楓 陳, 馬仁貴 申請人:合肥天焱綠色能源開發(fā)有限公司