一種進料可調(diào)的微負壓生物質(zhì)氣化爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種進料可調(diào)的微負壓生物質(zhì)氣化爐，通過進氣量與生物質(zhì)進料量氣固進料聯(lián)動裝置實現(xiàn)氣化爐速率可調(diào)，以解決當前氣化爐中生物質(zhì)進料量受限以及燃燒程度無法調(diào)控的問題。本發(fā)明提供的氣化爐包括：爐具、離心風機、氣化爐爐體、進料槽、正壓斷料閥、生物質(zhì)進料管、觸點真空計、燃燒室、氣固進料聯(lián)動裝置、隔板、負壓調(diào)控閥和六通閥。本發(fā)明通過電觸點壓力真空表和旁路電磁閥聯(lián)動實現(xiàn)恒定微負壓。保證燃氣不外泄同時，提高燃料的可燃性；通過進氣量與生物質(zhì)進料量氣固進料聯(lián)動裝置實現(xiàn)氣化爐速率可調(diào)。同時可實現(xiàn)生物質(zhì)連續(xù)進料；通過六通閥，即避免了負壓下不宜點燃，又避免了燃氣外泄。提高了燃料使用率，實現(xiàn)了節(jié)能減排。
【專利說明】-種進料可調(diào)的微負壓生物質(zhì)氣化爐

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物質(zhì)氣化爐，尤其是一種進料可調(diào)的微負壓生物質(zhì)氣化爐。

【背景技術(shù)】
[0002] 生物質(zhì)氣化爐是一種重要的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用裝置。它能將秸桿、稻殼、樹枝、木 屑、雜草等農(nóng)作物廢棄物作為原料進行燃燒并獲得可燃性氣體。生物質(zhì)氣化爐通常包括：生 物質(zhì)進料機構(gòu)、點火裝置、進風裝置、排渣機構(gòu)、除塵結(jié)構(gòu)等。在氣化爐內(nèi)，生物質(zhì)與進入爐 體內(nèi)的空氣發(fā)生部分氧化反應(yīng)，產(chǎn)生CO、CH4、H2等可燃性氣體，同時伴有焦油及固體殘渣。
[0003] 目前生物質(zhì)氣化爐面臨的幾個問題是：（1)生物質(zhì)爐體體積限制了生物質(zhì)的燃燒 時間，產(chǎn)氣時間短；（2)通風加料時燃氣的泄露；（3)燃燒過程為一次性，無法控制燃氣量的 大小。
[0004] 采用連續(xù)進料可解決一次進料所帶來的弊端，突破生物質(zhì)爐體體積對生物質(zhì)的 燃燒時間的限制。CN102121715A公開了一種加料不停灶的椎體式厭氧氣化爐，氣化爐 上安裝連續(xù)進料裝置，進料筒下端固定在爐膛上口，通過半圓形開口槽及活動密封面進 行間斷性連續(xù)進料。該方法需要鼓風將料夯實，進而排灰，不能避免加料時燃氣的泄露。 CN103614165A公開了一種階梯鏈條式生物質(zhì)氣化爐。該氣化爐分成干燥、熱解、還原及氧化 四個氣化段，氣化段由裝有鏈條驅(qū)動電機的鏈條爐排，可控制各氣化爐停留時間及使用溫 度。然而，該氣化爐結(jié)構(gòu)較為復雜、成本高昂，只能用于大型氣化爐的使用。CN102899092A 公開了一種生物質(zhì)氣化爐進料斗。儲料都下端滑料板穿過氣化爐爐壁深入氣化爐內(nèi)。在兩 者接觸處配有楔形插板導向盒，插板上端有手柄，該方式仍需人工加料，同時不能避免煙氣 泄露。CN10220282A公開了一種推進式給料生物質(zhì)氣化爐熱筒裝置。該方法可部分解決螺 旋式加料方式中生物質(zhì)纏繞及生物質(zhì)受熱不均問題。但該方法沒有對助燃氣進氣方式進行 限定，因而不能解決燃氣泄露和燃氣量控制問題。
[0005] 采用引風式生物質(zhì)氣化爐能有效減少煙氣的排放。眾所周知，生物質(zhì)氣化爐通常 包括鼓風和引風兩種方式引入助燃空氣，當采用鼓風方式時，由于爐體內(nèi)處于正壓，在生物 質(zhì)燃燒及加料等過程不可避免造成燃氣泄露，不但污染環(huán)境，還造成能源浪費，降低了熱效 率。而采用引風方式時，生物質(zhì)氣化爐體內(nèi)處于負壓狀態(tài)，煙氣不會從爐蓋等處向外泄露， 避免了煙氣對環(huán)境的污染，提高燃氣生物質(zhì)利用率，因而受到越來越多的
【發(fā)明者】和廣大用 戶的青睞。然而，現(xiàn)有引風式負壓生物質(zhì)氣化爐式通?？恳L機風量來調(diào)節(jié)燃燒情況，并不 能對負壓進行有效調(diào)控。而引風機功率過大會導致爐體內(nèi)負壓過高，由于空氣量不足及壓 力低，會使產(chǎn)生的煙氣中可燃組分過低，無法形成足夠的CO、CHi、H2等可燃性氣體，嚴重會 導致爐內(nèi)生物質(zhì)燃燒熄滅。而當引風風力過低時，無法避免可燃氣體從氣化爐加料口等處 的泄露。CN201488023A公開了一種多功能植物氣化爐，該氣化爐通過引風形成負壓。節(jié)能 環(huán)保，避免了燃氣泄露。氣化爐采用彈簧壓料，可提高單位料倉的儲料量。但該類引風式氣 化爐在使用過程中通常一次性完成加料過程。在燃燒過程中，生物質(zhì)被逐漸消耗，無法對生 物質(zhì)燃燒過程中空氣和生物質(zhì)料比例進行控制。同時也不能實現(xiàn)生物質(zhì)連續(xù)進料燃燒。
[0006] 如果能控制生物質(zhì)氣化爐的負壓，避免煙氣外泄下同時保障燃氣的生成，將有利 于節(jié)能減排。如果能在負壓氣化爐中實現(xiàn)連續(xù)進料及進料可調(diào)，將會大大提高氣化爐的使 用空間和使用范圍，節(jié)能意義重大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供了一種進料可調(diào)的微負壓生物質(zhì)氣化爐，通過進氣量與生物質(zhì)進料量 氣固進料聯(lián)動裝置實現(xiàn)氣化爐速率可調(diào)，以解決當前氣化爐中生物質(zhì)進料量受限以及燃燒 程度無法調(diào)控的問題。
[0008] 本發(fā)明提供的一種進料可調(diào)的微負壓生物質(zhì)氣化爐包括：爐具、離心風機、氣化爐 爐體、進料槽、正壓斷料閥、生物質(zhì)進料管、觸點真空計、燃燒室、氣固進料聯(lián)動裝置、隔板、 負壓調(diào)控閥和六通閥，所述六通閥共有六個外接接口，分為三組對位連接，分別為上下對 位、左上和右下對位以及左下和右上對位，六通閥上下對位分別與氣化爐頂端氣體出口和 氣化爐下端進氣管相連；六通閥左上和右下對位分別與離心風機的抽氣口和離心風機的排 氣口相連；六通閥的右上位置和爐具相連；六通閥的左下位置直接與大氣相連；六通閥包 括兩個閥位，六通閥處于點火鼓風閥位時，空氣與離心風機的抽氣口相連，離心風機的排氣 口與氣化爐下端進氣管相連，氣化爐頂端氣體出口和爐具相連；當六通閥處于負壓燃燒閥 位時，離心風機的排氣口與爐具相連，離心風機的抽氣口和氣化爐體頂端氣體出口相連，氣 化爐下端進氣管和空氣相連。所述的正壓斷料閥為與側(cè)壁相連的一個閥或擋板，當在鼓風 點火階段，由于爐體內(nèi)壓力高于外部壓力，開關(guān)及擋板左移，切斷進料。所述燃燒室連接中 間帶孔的隔板，再連接氣固進料聯(lián)動裝置，氣固進料聯(lián)動裝置頂端設(shè)氣體出口；所述觸點真 空計、負壓調(diào)控閥相連組成控制回路，當氣化爐內(nèi)部真空度在一定范圍內(nèi)時，負壓調(diào)控閥處 于常閉狀態(tài)。當真空度過高時，觸點真空計接通，負壓調(diào)控閥開啟，大氣補充進入氣化爐內(nèi)， 使真空度降低。真空度達到一定范圍內(nèi)，觸點真空計信號斷，負壓調(diào)控閥重新進入常閉狀 態(tài)。
[0009] 所述的進料槽為敞口式或頂部開合式，進料槽形狀包括長方體型、倒置棱臺、楔形 長方體和圓筒型。
[0010] 所述的氣固進料聯(lián)動裝置包括外部套筒、內(nèi)部聯(lián)動設(shè)備以及隔離板，其中的外部 套筒是一端封閉的圓筒或上下粗細一致的直筒，外部套筒底端固體進料處與生物質(zhì)進料 管相連，二者相交處的形狀包括圓型、橢圓、方形、長方形，外部套筒頂端封閉處開有氣體出 口，所述的內(nèi)部聯(lián)動設(shè)備包括氣路部分和固體進料部分，其中的氣路部分包括安裝于外部 套筒內(nèi)的一端封閉的浮子，其形狀與外部套筒一致，能夠在外部套筒內(nèi)沿重力方向移動；其 中的固體進料部分為一底端開口的倒置套筒，內(nèi)部聯(lián)動設(shè)備能夠在外部套筒內(nèi)沿重力方向 上下自由移動。
[0011] 所述的內(nèi)部聯(lián)動設(shè)備的氣路部分和固體進料部分采用連接桿連接。
[0012] 所述的隔離板焊接于外部套筒內(nèi)部，內(nèi)部中空部分放入內(nèi)部聯(lián)動設(shè)備中間連接桿 部分，并保證內(nèi)部聯(lián)動設(shè)備在外部套筒內(nèi)沿重力方向上下移動密封。所述的內(nèi)部聯(lián)動設(shè)備 的固體進料部分的倒置套筒側(cè)壁開有一孔，其孔大小與外部套筒和生物質(zhì)進料口接觸處的 開口相同。
[0013] 本發(fā)明與現(xiàn)有同類技術(shù)相比，其顯著的有益效果體現(xiàn)在：
[0014] 1.通過電觸點壓力真空表和旁路電磁閥聯(lián)動實現(xiàn)恒定微負壓。保證燃氣不外泄同 時，提高燃料的可燃性。
[0015] 2.通過進氣量與生物質(zhì)進料量氣固進料聯(lián)動裝置實現(xiàn)氣化爐速率可調(diào)。同時可實 現(xiàn)生物質(zhì)連續(xù)進料。
[0016] 3.通過六通閥，利用同一離心風機實現(xiàn)點火時鼓風，燃燒時引風，即避免了負壓下 不宜點燃，又避免了燃氣外泄。同以往生物質(zhì)燃燒過程無法調(diào)控火候相比，本氣化爐可自如 選擇大火燒水、小火燉湯等多項功能，提高了燃料使用率，實現(xiàn)了節(jié)能減排。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是一種進料可調(diào)的微負壓生物質(zhì)氣化爐結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖2是一種進料可調(diào)的微負壓生物質(zhì)氣化爐點火鼓風狀態(tài)下氣體流向示意圖
[0019] 圖3是一種進料可調(diào)的微負壓生物質(zhì)氣化爐燃氣、進料氣固進料聯(lián)動裝置結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0020] 圖4是一種進料可調(diào)的微負壓生物質(zhì)氣化爐裝置中生物質(zhì)氣固進料聯(lián)動裝置燃 氣量大是側(cè)面示意圖。
[0021] 圖5是一種進料可調(diào)的微負壓生物質(zhì)氣化爐裝置中生物質(zhì)氣固進料聯(lián)動裝置分 體效果示意圖。
[0022] 圖6是一種進料可調(diào)的微負壓生物質(zhì)氣化爐裝置中生物質(zhì)氣固進料聯(lián)動裝置燃 氣量小時正面示意圖。

【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖用實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0024] 如圖1、圖2所示，一種進料可調(diào)的微負壓生物質(zhì)氣化爐由爐具1、離心風機4、氣化 爐爐體8、進料槽11、正壓斷料閥12、生物質(zhì)進料管13、觸點真空計14、燃燒室31、氣固進料 聯(lián)動裝置21、隔板20、負壓調(diào)控閥19和六通閥2構(gòu)成，
[0025] 當本發(fā)明提供的氣化爐點火時，六通閥2的接口 25與離心風機4的抽氣口 5相連， 離心風機4的排氣口 3經(jīng)六通閥2、接口 26和接口 27與氣化爐體8下端進氣管7相連，助 燃氣體被引入燃燒室31，在外界點火裝置輔助下，點燃生物質(zhì)，被點燃的生物質(zhì)預(yù)先通過燃 燒室31底端開門放入。在整個燃燒過程中處于封閉狀態(tài)。燃燒室31連接氣固進料聯(lián)動裝 置21的氣體管路，氣固進料聯(lián)動裝置21頂端氣體出口 10連接六通閥2的接口 29,六通閥 2的接口 25與爐具1相連。由于氣化爐內(nèi)部壓力略大于大氣壓，正壓斷料閥12在正壓推動 下向左偏移，此時生物質(zhì)進料通道被阻斷。
[0026] 如圖3所示，在離心風機4作用下，系統(tǒng)處于微負壓?？諝?通過六通閥2接口 27 與氣化爐體8下端進氣管7相連，在負壓驅(qū)動下，空氣進入燃燒室31。當產(chǎn)生的可燃性氣體 從燃燒室31離開后，在負壓吸引下，透過隔板20進入氣固進料聯(lián)動裝置21氣體管路底部。 可燃氣體從氣固進料聯(lián)動裝置21頂部上端出口 10流出后，進入六通閥2接口 29。六通閥 2接口 28與離心風機4抽氣口 5相連?？扇細怏w被離心風機4抽取后，從離心風機4排氣 口 3流出，經(jīng)六通閥接口 25進入爐具1進行燃燒。
[0027] 在離心風機4作用下，氣化爐體8內(nèi)為微負壓。此時，在大氣作用下，正壓斷料閥 12被吸引至右端。擋板中部開口，生物質(zhì)進料管13保持暢通。并通過負壓調(diào)控閥19通斷 來調(diào)節(jié)氣化爐體8壓力，并采用觸點真空計14監(jiān)測。當引風功率過大時，真空度低于觸電 真空壓力計14下限時，通過信號線15輸出指示，負壓調(diào)控閥19打開?？諝鈴耐獠垦a充進 入，真空度降低，閥門關(guān)閉。如此反復，保障真空度在一定范圍內(nèi)調(diào)控。
[0028] 生物質(zhì)燃氣量大小是通過保持穩(wěn)定的風量/生物質(zhì)進料實現(xiàn)的。通過氣體生物質(zhì) 氣固進料聯(lián)動裝置21來進行調(diào)節(jié)。
[0029] 如圖4、圖5和圖6所示，內(nèi)部聯(lián)動設(shè)備16在外部套管30內(nèi)，外部套管30下端開 口、上端封閉、中間利用隔離板17隔斷的直筒，上端封閉處通過氣管引出氣化爐體8外，等 同于氣化爐體8上端排氣（或抽氣）管（10)。中間隔離板17起到阻斷頂端氣路與底端進 料的作用，在保證密封條件下允許聯(lián)動桿通過。在外部套管30底部有一圓孔18,用于生物 質(zhì)固體進料進入氣固進料聯(lián)動裝置。
[0030] 氣固進料聯(lián)動裝置內(nèi)部聯(lián)動設(shè)備16上端氣路部分為兩個限位圓筒狀浮子23,下 端固體進料部分為頂端封閉、底端開口的圓柱套筒22。內(nèi)部聯(lián)動設(shè)備依靠重力，使得氣固進 料聯(lián)動部分在無氣體流動時自動復位。在固體進料部分圓柱套筒22上開有和外部套筒底 部圓孔18同樣大小的圓孔24,內(nèi)部聯(lián)動設(shè)備16在外部套筒2內(nèi)上下移動時，進料圓孔18 和內(nèi)部圓孔24部分重疊，改變固體進料面積，完成生物質(zhì)進料量的調(diào)節(jié)。
[0031] 本發(fā)明提供的生物質(zhì)氣化爐處于負壓燃燒狀態(tài)時，在離心風機4作用下，產(chǎn)生的 可燃性氣體從生物質(zhì)爐內(nèi)通過氣固進料聯(lián)動裝置21氣路部分從底部抽氣上移，從而導致 內(nèi)部聯(lián)動設(shè)備16圓筒狀浮子23的浮動。當提高離心風機4功率，氣量增加導致圓筒狀浮 子23上浮，帶動內(nèi)部聯(lián)動設(shè)備16固體進料圓柱套筒22上移。套筒內(nèi)圓孔24逐漸與外部 套管30圓孔18重合，生物質(zhì)進料量逐漸增大。當降低離心風機4功率，氣量減少，帶動內(nèi) 部聯(lián)動設(shè)備16底端生物質(zhì)進料控制圓柱套筒22下移。圓柱套筒22內(nèi)圓孔24與生物質(zhì)進 料外部套筒30圓孔18錯位并最終完全封閉，生物質(zhì)進料量逐漸減少。
[0032] 由于氣化爐體8內(nèi)處于微負壓狀態(tài)，大氣壓與氣化爐體8內(nèi)的壓差及向下的重力 成為生物質(zhì)進料的驅(qū)動力。生物質(zhì)進料在負壓下被抽入氣固進料聯(lián)動裝置底部套筒后，在 重力作用下會落至燃燒室31，并被進一步部分燃燒制成燃氣。當進料槽11中生物質(zhì)進料 減少到最低閥位時，可及時打開倉門9補充生物質(zhì)料。保障燃燒時間不受進料槽11體積限 制。
[0033] 因為本發(fā)明提供的氣化爐燃燒在幾乎恒定的微負壓下進行，一方面避免了燃氣和 煙氣的外泄；另一方面保障了燃燒過程中足夠的空氣。同時，可調(diào)式氣體-生物質(zhì)氣固進料 聯(lián)動裝置，使得氣體與生物質(zhì)進料保持在一定的比例，即保障了燃燒的最優(yōu)化、又實現(xiàn)了燃 燒過程的可調(diào)性，節(jié)能、減排、環(huán)保。
【權(quán)利要求】
1. 一種進料可調(diào)的微負壓生物質(zhì)氣化爐，其特征是該氣化爐包括：爐具、離心風機、氣 化爐爐體、進料槽、正壓斷料閥、生物質(zhì)進料管、觸點真空計、燃燒室、氣固進料聯(lián)動裝置、隔 板、負壓調(diào)控閥和六通閥，所述六通閥共有六個外接接口，分為三組對位連接，分別為上下 對位、左上和右下對位以及左下和右上對位，六通閥上下對位分別與氣化爐頂端氣體出口 和氣化爐下端進氣管相連；六通閥左上和右下對位分別與離心風機的抽氣口和離心風機的 排氣口相連；六通閥的右上位置和爐具相連；六通閥的左下位置直接與大氣相連；六通閥 包括兩個閥位，六通閥處于點火鼓風閥位時，空氣與離心風機的抽氣口相連，離心風機的排 氣口與氣化爐下端進氣管相連，氣化爐頂端氣體出口和爐具相連；當六通閥處于負壓燃燒 閥位時，離心風機的排氣口與爐具相連，離心風機的抽氣口和氣化爐體頂端氣體出口相連， 氣化爐下端進氣管和空氣相連；所述的正壓斷料閥為與側(cè)壁相連的一個閥或擋板，當在鼓 風點火階段，開關(guān)及擋板左移，切斷進料；所述燃燒室連接中間帶孔的隔板，再連接氣固進 料聯(lián)動裝置，氣固進料聯(lián)動裝置頂端設(shè)氣體出口；所述觸點真空計、負壓調(diào)控閥相連組成控 制回路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種進料可調(diào)的微負壓生物質(zhì)氣化爐，其特征是所說的進料 槽為敞口式或頂部開合式，進料槽形狀包括長方體型、倒置棱臺、楔形長方體和圓筒型。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種進料可調(diào)的微負壓生物質(zhì)氣化爐，其特征是所說的氣固 進料聯(lián)動裝置包括外部套筒、內(nèi)部聯(lián)動設(shè)備以及隔離板，其中的外部套筒是一端封閉的圓 筒或上下粗細一致的直筒，外部套筒底端固體進料處與生物質(zhì)進料管相連，二者相交處的 形狀包括圓型、橢圓、方形、長方形，外部套筒頂端封閉處開有氣體出口，所述的內(nèi)部聯(lián)動設(shè) 備包括氣路部分和固體進料部分，其中的氣路部分包括安裝于外部套筒內(nèi)的一端封閉的浮 子，其形狀與外部套筒一致，能夠在外部套筒內(nèi)沿重力方向移動；其中的固體進料部分為一 底端開口的倒置套筒，內(nèi)部聯(lián)動設(shè)備能夠在外部套筒內(nèi)沿重力方向上下自由移動。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種進料可調(diào)的微負壓生物質(zhì)氣化爐，其特征是所說的內(nèi)部 聯(lián)動設(shè)備的氣路部分和固體進料部分采用連接桿連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種進料可調(diào)的微負壓生物質(zhì)氣化爐，其特征是所說的隔離 板焊接于外部套筒內(nèi)部，內(nèi)部中空部分放入內(nèi)部聯(lián)動設(shè)備中間連接桿部分，內(nèi)部聯(lián)動設(shè)備 在外部套筒內(nèi)沿重力方向上下移動，所述的內(nèi)部聯(lián)動設(shè)備的固體進料部分的倒置套筒側(cè)壁 開有一孔，其孔大小與外部套筒和生物質(zhì)進料口接觸處的開口相同。
【文檔編號】C10J3/00GK104059693SQ201410310381
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】姚頌東, 司龍飛, 王啟晨, 洪健, 王蒙蒙 申請人:遼寧科技大學