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群炉筒自循环加热 生物质制气炉

阅读：462发布：2024-01-07

专利汇可以提供群炉筒自循环加热生物质制气炉专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开群炉筒自循环加热生物质制气炉，包括外炉筒，所述外炉筒上依次设有上盖板和上架板，外炉筒下依次设有下盖板和下架板，所述外炉筒上隔板与上盖板之间组成料腔，所述外炉筒下隔板与下盖板之间组成气腔；加料仓与料腔连接，气腔外设有进气管；本实用新型在内炉筒内完成第一次燃烧，裂解，同时将内炉筒壁烧热，利用钢材自身的热传导性能，将热能传到下行气化单元，将含焦油的混合气体通过在群炉筒外缘的高温下完成第二次裂解，并消除焦油，使得所产生的混合气中氢含量大于60%，通过净化后得到纯净氢气用于制备氢燃料电池上，也可以使用在氢燃料电池汽车上。，下面是群炉筒自循环加热生物质制气炉专利的具体信息内容。

权利要求

1.群炉筒自循环加热生物质制气炉，包括外炉筒（1），所述外炉筒（1）上依次设有上盖板（6）和上架板（11），外炉筒（1）下依次设有下盖板（7）和下架板（3），其特征在于：
所述外炉筒（1）、隔板（15）与上盖板（6）之间组成料腔，所述外炉筒（1）、隔板（15）与下盖板（7）之间组成气腔；加料仓（13）与料腔连接，气腔外设有进气管（27）；
所述上架板（11）上设有液压缸（10），所述液压缸（10）下设有压料联动机构（9），所述压料联动机构（9）下部设有压料脚（25）；布料联动机构（8）下部设有布料杆（14）；
所述外炉筒（1）中设有内炉筒（2），所述外炉筒（1）与每个内炉筒（2）之间的空间组成下行气化单元（4），所述下行气化单元（4）通过隔板（15）组成，所述下行气化单元（4）的中间隔板设有通孔（28），所述下行气化单元（4）的上层与料腔连接，所述下行气化单元（4）下层设有出气管（18），所述内炉筒（2）的下部设有塔型炉排（20），内炉筒（2）的上部为压料脚（25）；
所述塔型炉排（20）下设有炉排转轴（21），所述炉排转轴（21）上设有刮灰板（22），所述炉排转轴（21）置于轴承座（23）上，轴承座（23）固定在下盖板（7）和下架板（3）上，所述下盖板（7）上设有出灰搅笼（24）。
2.根据权利要求1所述的群炉筒自循环加热生物质制气炉，其特征在于：所述加料仓（13）通过进料管（19）与料腔连接，进料管（19）连接液压缸（10）。
3.根据权利要求1所述的群炉筒自循环加热生物质制气炉，其特征在于：所述布料联动机构（8）的轴承座（23）与转盘（5）通过链条（12）连接，所述转盘（5）连接液压缸（10），所述炉排转轴（21）的轴承座（23）与转盘（5）通过链条（12）连接。
4.根据权利要求1所述的群炉筒自循环加热生物质制气炉，其特征在于：料腔与下行气化单元（4）上层通过燃气下降管（26）。
5.根据权利要求1所述的群炉筒自循环加热生物质制气炉，其特征在于：所述一侧下行气化单元（4）最下层设有过热蒸汽进水管（17）和过热蒸汽出汽管（16），所述过热蒸汽出汽管（16）与出气管（18）连接。
6.根据权利要求1所述的群炉筒自循环加热生物质制气炉，其特征在于：所述塔型炉排（20）上设有通风孔。
7.根据权利要求1所述的群炉筒自循环加热生物质制气炉，其特征在于：所述出气管（18）连接重整炉。
8.根据权利要求1所述的群炉筒自循环加热生物质制气炉，其特征在于：所述另一侧下行气化单元（4）的最下层设有过热蒸汽进水管（17）和过热蒸汽出汽管（16），所述过热蒸汽出汽管（16）与进气管（27）连接。

说明书全文

群炉筒自循环加热生物质制气炉

技术领域

[0001] 本实用新型属于制气领域，具体涉及一种群炉筒套筒式、上吸风、下循环自加热、二次裂解一体固定床生物质气化制气炉。

背景技术

[0002] 能源危机、化石能源造成的碳排放超量问题，使地球已承受不起过度的碳排放，全世界都在寻找可代替的可再生新能源，经过多年的努力，氢能已经被提到日程，成为世界各国和地区不断研究，投入的技术领域。

[0003] 在地球上和地球大气中只存在极稀少的游离状态氢。在地壳里，如果按质量计算，氢只占总质量的1%，而如果按原子百分数计算，则占17%。氢在自然界中分布很广，水便是氢的“仓库”——氢在水中的质量分数为11%；泥土中约有1.5%的氢；石油、天然气、动植物体也含氢。在空气中，氢气倒不多，约占总体积的一千万分之五。在整个宇宙中，按原子百分数来说，氢却是最多的元素。据研究，在太阳的大气中，按原子百分数计算，氢占81.75%。在宇宙空间中，氢原子的数目比其他所有元素原子的总和约大100倍，氢元素随处可见，非常丰富。

[0004] 氢气的制备，电解水成本较高，大约4-5度电制取1立方氢气，耗电和成本输入和产出不成正比；而化石制取方法不是长久之计。全世界每年有14000亿吨到18000亿吨生物质产生，是全世界每年耗能总量的10倍之多。

[0005] 如何利用好生物质制取清洁能源，全世界科技人员都在研究，发电是成熟的技术，直接制取高浓度氢含量的混合气体，净化后的氢气用于氢燃料电池上，是正在研究的课题之一。氢燃料电池汽车是氢能利用的主要标志，国家2016年发布了《氢能燃料电池汽车总体技术路线图》。图中规划了氢气制取要分散布局，生物质本身就分布很广，分散制氢正好符合这一政策，但是需要技术支持。

[0006] 山东省能源研究所，提出了生物质二次裂解制氢的流程，已经建立一个小中型装置，目前技术仍然在升级中，所产生的混合燃气中，氢含量达到60%以上（体积比）。生物质固定床气化过程中会产生焦油，焦油是进一步利用气化气的最大难题，业内都采用分体二步法消灭焦油解决方案，如丹麦国家采用二步法发电系统。实用新型内容

[0007] 本实用新型实现低成本制取可燃气，解决净化制氢中的存在的焦油问题，提出一种群炉筒自循环加热生物质制气炉。

[0008] 本实用新型采用的技术方案如下：

[0009] 群炉筒自循环加热生物质制气炉，包括外炉筒，所述外炉筒上依次设有上盖板和上架板，外炉筒下依次设有下盖板和下架板，其特征在于：

[0010] 所述外炉筒、上隔板与上盖板之间组成料腔，所述外炉筒、下隔板与下盖板之间组成气腔；加料仓与料腔连接，气腔外设有进气管；

[0011] 所述上架板上设有液压缸，所述液压缸下设有压料联动机构，所述压料联动机构下部设有压料脚；布料联动机构下部设有布料杆；

[0012] 所述外炉筒中设有多个内炉筒，所述外炉筒与每个内炉筒之间的空间组成下行气化单元，所述下行气化单元通过隔板组成，下行气化单元被隔板分割若干层，所述下行气化单元的中间隔板设有通孔，所述下行气化单元的上层与料腔连接，所述下行气化单元下层设有出气管，所述内炉筒的下部设有塔型炉排，内炉筒的上部为压料脚；

[0013] 所述塔型炉排下设有炉排转轴，所述炉排转轴上设有刮灰板，所述炉排转轴置于轴承座上，轴承座固定在下盖板和下架板上，所述下盖板上设有出灰搅笼。

[0014] 进一步的，所述加料仓通过进料管与料腔连接，进料管连接液压缸。

[0015] 进一步的，所述布料联动机构的轴承座与转盘通过链条连接，所述转盘连接液压缸，液压缸用于提供动力，所述炉排转轴的轴承座与转盘通过链条连接，所述转盘连接液压缸，液压缸提供动力。

[0016] 进一步的，料腔与下行气化单元上层通过燃气下降管。

[0017] 进一步的，所述一侧下行气化单元最下层设有过热蒸汽进水管和过热蒸汽出汽管，所述过热蒸汽出汽管与出气管连接。

[0018] 进一步的，所述塔型炉排上设有通风孔。

[0019] 进一步的，所述出气管连接重整炉。

[0020] 进一步的，所述另一侧下行气化单元的最下层设有过热蒸汽进水管和过热蒸汽出汽管，所述过热蒸汽出汽管与进气管连接。

[0021] 本实用新型具有以下有益效果：

[0022] 本实用新型在每个内炉筒内完成第一次燃烧，裂解，同时将内炉筒烧热，利用钢材自身的热传导性能，将热能传到下行气化单元，将含焦油的混合气体通过在群炉筒外缘的高温下完成第二次裂解，并消除焦油，使得所产生的混合气中氢含量大于60%，通过净化后得到纯净氢气用于制备氢燃料电池，也可以使用在氢燃料电池汽车上。

[0023] 本实用新型设备简单完美，节省能耗，为氢燃料电池汽车的分散布局制氢提供一种可靠的技术方案。附图说明

[0024] 图1为本实用新型剖面结构示意图。

[0025] 图2 为本实用新型A-A向气流水平绕行示意图。

具体实施方式

[0026] 下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

[0027] 如图1和2所示，群炉筒自循环加热生物质制气炉，包括外炉筒1，所述外炉筒1上依次设有上盖板6和上架板11，外炉筒1下依次设有下盖板7和下架板3，其特征在于：

[0028] 所述外炉筒1、上隔板与上盖板6之间组成料腔，所述外炉筒1、下隔板与下盖板7之间组成气腔；加料仓13与料腔连接，气腔外设有进气管27；

[0029] 所述上架板11上设有液压缸10，所述液压缸10下设有压料联动机构9，所述压料联动机构9下部设有压料脚25；布料联动机构8下部设有布料杆14；

[0030] 所述外炉筒1中设有多个内炉筒2，所述外炉筒1与每个内炉筒2之间的空间组成下行气化单元4，所述下行气化单元4通过隔板15组成，所述下行气化单元4的中间隔板设有通孔28，所述下行气化单元4的上层与料腔连接，所述下行气化单元4下层设有出气管18，所述内炉筒2的下部设有塔型炉排20，内炉筒2的上部为压料脚25，用于负责续料；

[0031] 所述塔型炉排20下设有炉排转轴21，所述炉排转轴21上设有刮灰板22，所述炉排转轴21置于轴承座23上，轴承座23固定在下盖板7和下架板3上，所述下盖板7上设有出灰搅笼24。

[0032] 所述加料仓13通过进料管19与料腔连接，进料管19连接液压缸10。

[0033] 所述布料联动机构8的轴承座23与转盘5通过链条12连接，所述转盘5连接液压缸10，所述炉排转轴21的轴承座23与转盘5通过链条12连接。

[0034] 料腔与下行气化单元4上层通过燃气下降管26。

[0035] 所述一侧下行气化单元4最下层设有过热蒸汽进水管17和过热蒸汽出汽管16，所述过热蒸汽出汽管16与出气管18连接。

[0036] 所述塔型炉排20上设有通风孔。

[0037] 所述出气管18连接重整炉。

[0038] 所述另一侧下行气化单元4的最下层设有过热蒸汽进水管17和过热蒸汽出汽管16，所述过热蒸汽出汽管16与进气管27连接。

[0039] 实施例：

[0040] 本实用新型加料过程：

[0041] 将生物介质放入加料仓13，通过进料管19将生物介质输送到料腔内，转盘5同时开始工作，通过链条12带动布料联动机构8，此时布料联动机构8下方的布料杆14进行旋转，将生物介质从一侧逐步拨送分布到整个料腔，于此同时，上架板11上的液压缸10进行伸缩作业，压料脚25随液压缸伸缩，将生物介质压到内炉筒2的塔型炉排20上部。

[0042] 气化过程：

[0043] 过热蒸汽与氧气在进气管27混合后进入炉体的气腔内，气体通过塔型炉排20，塔型炉排20内设有通风孔，气体通过开始上升，通过气化单元2，上升到料腔内，并通过燃气下降管26进入下行气化单元4上层，然后气流在下行气化单元4内水平运行，并通过隔板中的通孔逐层向下运行，气体最后在下行气化单元4的最下层出气管18中与过热蒸汽混合后进入到重整炉中；分布在各个内炉筒2内的生物介质被氧化、还原、气化、干燥的过程中逐步向下运动，氧化层的温度控制在1200摄氏度左右，先在内炉筒2，也就是内部炉筒内进行一次裂解，然后再运行到下行气化单元4，通过群炉筒壁的热传导加热进行二次裂解。

[0044] 整个原理步骤如下：

[0045] 将原料加工成粉、块状，将原料烘干，并通过加料仓13加入到料腔内，加料时，采用液压缸进行推入料腔内，并在送料管内自行进行密封，保证上升气流不会外泄；原料在料腔内经过布料杆14进行均匀分拨，原料分别后进入各个内炉筒2内，并通过压料脚25将原料推到内炉筒2的塔型炉排20上部，上述步骤为第一次裂解，即生物介质原料被氧化、还原、气化、干燥的过程。

[0046] 当进行第一裂解时，每个内炉筒2的热气流从下向上，由高温到低温过渡，气流上升到上部的料腔内，然后经过燃气下降管26进入下行气化单元4，此时，气流在内炉筒2之间的下行气化单元4进行水平的绕行，通过通孔逐步向下逐层流动，温度由低到高逐步过渡升温，温度是来源于内炉筒2壁的热传导，进而实现第二次裂解。

[0047] 最后将二次裂解后产生的混合气体，通过出气管18输送到重整炉内，重整炉进一步气化，增加氢气含量。

[0048] 为了使得氢含量增加，在氧化层也就是下行气化单元4一侧的高温处设有过热蒸汽进水管17和过热蒸汽出汽管16，通过定量泵供给热水进入过热蒸汽进水管17，并通过过热蒸汽出汽管16将产生的过热蒸汽通到进气管27上，在炉体的另一侧设有另一组热蒸汽进水管17和过热蒸汽出汽管16，将过热蒸汽出汽管16与出气管18连接，实现二次裂解后产生的混合气体通过出气管18输送到重整炉内。

[0049] 优选上述实施例，塔型炉排20可以起到一托料，二排灰，三通风作用，塔型炉排20转动时，通过炉排转轴带动刮灰板22，将灰拨到出灰搅笼24中。

[0050] 上述实施例中，布料联动机构8和塔型炉排20旋转都通过链条传动，液压缸提供动力，并使得转盘转动，转盘带动链条。

[0051] 以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在实用新型的保护范围之内。

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