会员体验
专利管家(专利管理)
工作空间(专利管理)
风险监控(情报监控)
数据分析(专利分析)
侵权分析(诉讼无效)
联系我们
交流群
官方交流:
QQ群: 891211   
微信请扫码    >>>
现在联系顾问~

还原区可调的生物气化实验设备及其实验方法

申请号 CN202410148080.9 申请日 2024-02-02 公开(公告)号 CN117757524A 公开(公告)日 2024-03-26
申请人 中建八局环保科技有限公司; 中国建筑第八工程局有限公司; 发明人 王龙; 黄相锋; 苑雪峰; 鲁起顺; 闫计强; 曹丝雨; 王宽强; 于海泳;
摘要 本 发明 公开了一种还原区可调的 生物 质 气化 实验设备及其实验方法,还原区可调的生物质气化实验设备包括:用于容置生物质 燃料 的内筒,所述内筒内设有供生物质燃料搁置的物料板,以及用于引入外部空气的空气喷射器,所述物料板竖向活动地连接于所述内筒内,所述空气喷射器竖向活动地连接于所述内筒内并保持为位于所述物料板的上方;套设在所述内筒外的外筒,所述外筒内设有卸灰板,所述卸灰板竖向活动地连接于所述外筒的底部且位于所述内筒的下方,通过设置所述实验设备便于获取适用于各种类型生物质燃料的物料板以及空气喷射器的 位置 参数。
权利要求

1.一种还原区可调的生物气化实验设备,其特征在于,包括:
用于容置生物质燃料的内筒,所述内筒内设有供生物质燃料搁置的物料板,以及用于引入外部空气以使所述生物质燃料于所述物料板上充分燃烧的空气喷射器,所述物料板竖向活动地连接于所述内筒内,所述空气喷射器竖向活动地连接于所述内筒内并保持为位于所述物料板的上方;
套设在所述内筒外的外筒,所述外筒内设有卸灰板,所述卸灰板竖向活动地连接于所述外筒的底部且位于所述内筒的下方;其中,
所述空气喷射器至所述物料板之间形成为用于化生物质燃料热解时产生的热解气体的氧化区;所述物料板上开设有通孔,所述内筒的底端敞口,所述物料板与所述卸灰板之间形成为用于将氧化后的热解气体还原为可燃气体的还原区,所述外筒的内径大于所述内筒的外径,以使所述外筒和所述内筒之间形成为用于将还原区内可燃气体排出的排气腔,所述外筒的外壁连接有与所述排气腔连通的排气管。
2.如权利要求1所述的还原区可调的生物质气化实验设备,其特征在于,所述内筒包括上下连通的上管段以及下管段,所述上管段的内径大于所述下管段的内径,以使所述上管段和所述下管段之间形成凸台,所述物料板高度可调地连接在所述下管段内,所述空气喷射器高度可调地连接在所述上管段内。
3.如权利要求1所述的还原区可调的生物质气化实验设备,其特征在于,所述物料板的外周间隔开设有多个缺口,所述内筒的内壁上沿轴向间隔连接有多层抵挡件,每层所述抵挡件均包括供所述物料板搭设且可一一穿过多个所述缺口的多个挡
4.如权利要求2所述的还原区可调的生物质气化实验设备,其特征在于,所述空气喷射器包括用于支撑在所述凸台上的支撑环,所述支撑环内形成有环形空腔,所述支撑环与所述凸台之间垫设有高度可调的垫板组件,所述支撑环顶部连通有至少一根进气管,每根所述进气管的一端与所述环形空腔连通,另一端向上延伸出所述内筒的顶部,所述支撑环底部连通有至少一根出气管,每根所述出气管的一端与所述环形空腔连通,另一端向下延伸至所述下管段。
5.如权利要求2所述的还原区可调的生物质气化实验设备,其特征在于,所述外筒的内径等于所述上管段的内径,所述外筒与所述上管段连接,所述外筒与所述下管段之间形成有所述排气腔。
6.如权利要求1所述的还原区可调的生物质气化实验设备,其特征在于,还包括用于驱动所述可燃气体排出的机,所述风机与所述排气管连通。
7.如权利要求1所述的还原区可调的生物质气化实验设备,其特征在于,所述外筒底部连接有小车,所述小车包括与所述外筒连接的安装箱以及连接在所述安装箱底部的多组万向轮。
8.如权利要求7所述的还原区可调的生物质气化实验设备,其特征在于,所述卸灰板底部连接有丝杆,所述外筒的底部开设有供所述丝杆螺合穿设的螺纹孔,所述安装箱顶部针对所述螺纹孔位置处开设有供所述丝杆穿过的通孔,所述丝杆相对远离所述卸灰板的一端经所述通孔插入所述安装箱内并与所述安装箱内的电机连接。
9.一种还原区可调的生物质气化实验方法,其特征在于,包括步骤:
步骤1:提供如权利要求1所述的还原区可调的生物质气化实验设备;
步骤2:调节物料板的高度以及空气喷射器的高度;
步骤3:向所述内筒内加入生物质燃料,直到加满为止;
步骤4:在所述物料板上点火;
步骤5:生物质燃料高温裂解产生的热解气体,先后经过氧化区以及还原区发生氧化还原反应后形成可燃气体,所述可燃气体进入到排气腔内通过排气管排出;
步骤6:重复上述步骤2~步骤5,每次都加入同种类型的生物质燃料,并改变物料板的高度以及空气喷射器的高度,将每次获取的可燃气体进行纯度以及含量的比较,得出适用于该种生物质燃料的最优的物料板以及空气喷射器的高度参数。
10.如权利要求9所述的还原区可调的生物质气化实验方法,其特征在于,所述物料板的外周间隔开设有多个缺口,所述内筒的内壁上沿轴向间隔连接有多层抵挡件,每层所述抵挡件均包括多个挡块;
在调节所述物料板的高度时,将所述物料板的多个所述缺口与邻近一层的多个所述挡块一一正对,竖向移动所述物料板直到设计高度,沿周向转动所述物料板使所述缺口与对应层的多个所述挡块错位,将所述物料板支撑在对应层的多个所述挡块上。

说明书全文

还原区可调的生物气化实验设备及其实验方法

技术领域

[0001] 本发明涉及农林固废资源化利用领域,尤其涉及一种还原区可调的生物质气化实验设备及其实验方法。

背景技术

[0002] 生物质主要包含农林固废和动植物的可利用的粪便分泌物等,其中大部分农林固废可用于气化反应。生物质气化技术是生物质热化学转换的关键技术,它利用不完全燃烧的条件,使生物质燃料中的高分子量有机氢化合物链发生裂解,转化为低分子量的可燃性气体,如CO、H2、CH4等。在此过程中,生物质气化炉的应用尤为广泛。根据出气方向的不同,生物质气化炉分为上吸式和下吸式两类。
[0003] 下吸式生物质气化炉中,原料和空气均从炉体上端进入。原料分别经过炉体的干燥层、热解层、化层和还原层。然而,空气从上端进入,首先接触的是上端的生物质燃料。这导致生物质燃料燃烧的位置靠近炉体上端,易引发氧化层和还原层上移,可能会造成氧化还原不充分、还原层加厚和气流阻增加等问题。
[0004] 此外,气化炉的炉体结构参数是固定的,针对不同密度和理化性质的生物质原料,气化效果各异,有些需要更长时间的氧化反应,有些则需要更长时间的还原反应。通常,同一个气化炉仅对密度和理化性质在某一范围内的原料能达到最佳的气化效果。然而,面对农林废弃物及混合原料的多样性,单一气化炉的气化效果并不理想,需要针对不同原料特性调节气化炉炉体结构参数。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服现有技术缺陷,提供还原区可调的生物质气化实验设备及其气化实验方法,通过改变物料板以及空气喷射器的高度,调节气化炉内氧化区以及还原区的位置,有助于我们试验并找到针对不同原料特性最佳的气化炉炉体结构参数。
[0006] 为实现上述目的,本发明采用的技术方案为还原区可调的生物质气化实验设备,包括:
[0007] 用于容置生物质燃料的内筒,所述内筒内设有供生物质燃料搁置的物料板,以及用于引入外部空气以使所述生物质燃料于所述物料板上充分燃烧的空气喷射器,所述物料板竖向活动地连接于所述内筒内,所述空气喷射器竖向活动地连接于所述内筒内并保持为位于所述物料板的上方;
[0008] 套设在所述内筒外的外筒,所述外筒内设有卸灰板,所述卸灰板竖向活动地连接于所述外筒的底部且位于所述内筒的下方;其中,
[0009] 所述空气喷射器至所述物料板之间形成为用于氧化生物质燃料热解时产生的热解气体的氧化区;所述物料板上开设有通孔,所述内筒的底端敞口,所述物料板与所述卸灰板之间形成为用于将氧化后的热解气体还原为可燃气体的还原区,所述外筒的内径大于所述内筒的外径,以使所述外筒和所述内筒之间形成为用于将还原区内可燃气体排出的排气腔,所述外筒的外壁连接有与所述排气腔连通的排气管。
[0010] 本发明还原区可调的生物质气化实验设备进一步的改进在于,所述内筒包括上下连通的上管段以及下管段,所述上管段的内径大于所述下管段的内径,以使所述上管段和所述下管段之间形成凸台,所述物料板高度可调地连接所述下管段内,所述空气喷射器高度可调地连接在所述上管段内。
[0011] 本发明还原区可调的生物质气化实验设备进一步的改进在于,所述物料板的外周间隔开设有多个缺口,所述内筒的内壁上沿轴向间隔连接有多层抵挡件,每层所述抵挡件均包括供所述物料板搭设且可一一穿过多个所述缺口的多个挡
[0012] 本发明还原区可调的生物质气化实验设备进一步的改进在于,所述空气喷射器包括用于支撑在所述凸台上的支撑环,所述支撑环内形成有环形空腔,所述支撑环与所述凸台之间垫设有高度可调的垫板组件,所述支撑环顶部连通有至少一根进气管,每根所述进气管的一端与所述环形空腔连通,另一端向上延伸出所述内筒的顶部,所述支撑环底部连通有至少一根出气管,每根所述出气管的一端与所述环形空腔连通,另一端向下延伸至所述下管段。
[0013] 本发明还原区可调的生物质气化实验设备进一步的改进在于,所述外筒的内径等于所述上管段的内径,所述外筒与所述上管段连接,所述外筒与所述下管段之间形成有所述排气腔。
[0014] 本发明还原区可调的生物质气化实验设备进一步的改进在于,还包括用于驱动所述可燃气体排出的机,所述风机与所述排气管连通。
[0015] 本发明还原区可调的生物质气化实验设备进一步的改进在于,所述外筒底部连接有小车,所述小车包括与所述外筒连接的安装箱以及连接在所述安装箱底部的多组万向轮。
[0016] 本发明还原区可调的生物质气化实验设备进一步的改进在于,所述卸灰板底部连接有丝杆,所述外筒的底部开设有供所述丝杆螺合穿设的螺纹孔,所述安装箱顶部针对所述螺纹孔的位置处开设有供所述丝杆穿过的通孔,所述丝杆相对远离所述卸灰板的一端经所述通孔插入所述安装箱内并与所述安装箱内的电机连接。
[0017] 一种还原区可调的生物质气化实验方法,包括步骤:
[0018] 步骤1:提供上述的还原区可调的生物质气化实验设备;
[0019] 步骤2:调节物料板的高度以及空气喷射器的高度;
[0020] 步骤3:向所述内筒内加入生物质燃料,直到加满为止;
[0021] 步骤4:在所述物料板上点火;
[0022] 步骤5:生物质燃料高温裂解产生的热解气体,先后经过氧化区以及还原区发生氧化还原反应后形成可燃气体,所述可燃气体进入到排气腔内通过排气管排出;
[0023] 步骤6:重复上述步骤2~步骤5,每次都加入同种类型的生物质燃料,并改变物料板的高度以及空气喷射器的高度,将每次获取的可燃气体进行纯度以及含量的比较,得出适用于该种生物质燃料的最优的物料板以及空气喷射器的高度参数。
[0024] 本发明还原区可调的生物质气化实验方法进一步的改进在于,所述物料板的外周间隔开设有多个缺口,所述内筒的内壁上沿轴向间隔连接有多层抵挡件,每层所述抵挡件均包括多个挡块;
[0025] 在调节所述物料板的高度时,将所述物料板的多个所述缺口与邻近一层的多个所述挡块一一正对,竖向移动所述物料板直到设计高度,沿周向转动所述物料板使所述缺口与对应层的多个所述挡块错位,将所述物料板支撑在对应层的多个所述挡块上。
[0026] 与现有技术相比,本发明的优势在于:
[0027] 通过调节物料板的高度以及空气喷射器的高度,调节了气化炉内氧化区以及还原区的位置有助于我们试验并找到针对不同原料特性最佳的气化炉炉体结构参数。附图说明
[0028] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029] 图1为本发明的还原区可调的生物质气化实验设备的主体结构示意图。
[0030] 图2为本发明的还原区可调的生物质气化实验设备的封罩的结构示意图。
[0031] 图3为本发明的还原区可调的生物质气化实验设备的物料板的结构示意图。
[0032] 图4为本发明的还原区可调的生物质气化实验设备的空气喷射器的结构示意图。
[0033] 图5为本发明的还原区可调的生物质气化实验设备的盖板的结构示意图。
[0034] 图6为本发明的还原区可调的生物质气化实验设备的内筒的结构示意图。
[0035] 图7为本发明的还原区可调的生物质气化实验设备的卸灰板的结构示意图。
[0036] 图8为本发明的还原区可调的生物质气化实验设备的外筒的结构示意图。
[0037] 图中:1、外筒;2、内筒;201、上管段;202、下管段;203、凸台;3、排气腔;4、排气管;5、风机;6、物料板;7、卸灰板;8、小车;9、空气喷射器;901、支撑环;902、进气管;903、出气管;904、洞口;10、垫板组件;11、封罩;12、盖板;13、进料口;14、通孔;15、缺口;16、挡块;17、筛孔;18、丝杆;19、电机;20、废料口。

具体实施方式

[0038] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0039] 下面结合附图和具体实施例对本发明还原区可调的生物质气化实验设备及其实验方法做进一步详细说明。
[0040] 请参阅图1~图8所示,还原区可调的生物质气化实验设备,包括:
[0041] 用于容置生物质燃料的内筒2,该内筒2内设有供生物质燃料搁置的物料板6,以及用于引入外部空气以使该生物质燃料于该物料板6上充分燃烧的空气喷射器9,该物料板6竖向活动地连接于该内筒2内,该空气喷射器9竖向活动地连接于该内筒2内并保持为位于该物料板6的上方;
[0042] 套设在该内筒2外的外筒1,该外筒1内设有卸灰板7,该卸灰板7竖向活动地连接于该外筒1的底部且位于该内筒2的下方;其中,
[0043] 该空气喷射器9至该物料板6之间形成为用于氧化生物质燃料热解时产生的热解气体的氧化区;该物料板6上开设有通孔14,该内筒2的底端敞口,该物料板6与该卸灰板7之间形成为用于将氧化后的热解气体还原为可燃气体的还原区,该外筒1的内径大于该内筒的外径,以使该外筒1和该内筒2之间形成为用于将还原区内可燃气体排出的排气腔3,该外筒1的外壁连接有与该排气腔3连通的排气管4。
[0044] 具体地,所述生物质燃料包括农林废弃物的混合原料。
[0045] 由于所述生物质燃料为混合原料,通过设置所述生物质气化实验设备,便于得出适用于每种配比的生物质燃料的最佳物料板6以及空气喷射器9的高度参数。
[0046] 具体地,该内筒2的顶部封闭,且该内筒2的顶部可拆卸地连接有用于向该内筒2内加料的盖板12,该外筒1的上下两端均封闭。
[0047] 通过设置该空气喷射器9,直接将外部空气传输至该氧化区,避免空气从上端进入后首先接触上端的生物质燃料导致生物质燃料的燃烧位置上移,导致氧化还原不充分。
[0048] 具体地,该氧化区顶部依次形成有热解区以及干燥区。
[0049] 通过在该物料板6上开设该通孔14,便于生物质燃料经过高温燃烧后所产生的燃烧废料从该通孔14处掉落并落在该卸灰板7上。
[0050] 具体地,该燃烧废料包括完全燃烧所产生的灰烬以及未完全燃烧所产生的碳。
[0051] 具体地,该物料板6以及该空气喷射器9的材质均为耐高温材质。
[0052] 该还原区可调的生物质气化实验设备的气化原理:生物质燃料塞满在该内筒2后,在该物料板6上点火,由于空气喷射器9的出气端直接对着该物料板6喷射富含氧气的空气,该氧化区的生物质燃料的温度最高,部分生物质燃料完全燃烧形成灰烬,部分生物质燃料未完全燃烧形成碳,该碳和该灰烬都通过该通孔14下落,并在该卸灰板7上保留该碳;同时温度逐层向上传递,热解区的生物质燃料由于高温发生裂解并产生热解气体,热解气体向下进入到氧化区与氧气发生氧化反应,经过氧化反应的气体再向下与该碳发生还原反应得到相对纯净的可燃气体进入到该排气腔3内并排出收集;干燥区的生物质燃料通过高温传递会烘干分,避免潮湿的生物质燃料直接燃烧消耗大量热量。
[0053] 具体地,通过调节该物料板6的高度、该空气喷射器9的高度以及该卸灰板7的高度,调节了氧化区以及还原区的位置以及深度,适用于不同理化性质的生物质燃料进行充分的氧化还原反应,进而产生相对较多的可燃气体。
[0054] 较佳地,该内筒2包括上下连通的上管段201以及下管段202,该上管段201的内径大于该下管段202的内径,以使该上管段201和该下管段202之间形成凸台203,该物料板6高度可调地连接该下管段202内,该空气喷射器9高度可调地连接在该上管段201内。
[0055] 较佳地,该物料板6的外周间隔开设有多个缺口15,该内筒2的内壁上沿轴向间隔连接有多层抵挡件,每层该抵挡件均包括供该物料板6搭设且可一一穿过多个该缺口15的多个挡块16。
[0056] 具体地,该物料板6与该下管段202的内径相适配。
[0057] 较佳地,该空气喷射器9包括用于支撑在该凸台203上的支撑环901,该支撑环901内形成有环形空腔,该支撑环901与该凸台203之间垫设有高度可调的垫板组件10,该支撑环901顶部连通有至少一根进气管902,每根该进气管902的一端与该环形空腔连通,另一端向上延伸出该内筒2的顶部,该支撑环901底部连通有至少一根出气管903,每根该出气管903的一端与该环形空腔连通,另一端向下延伸至该下管段202。
[0058] 具体地,该支撑环901围设形成有供生物质燃料通过的洞口904。
[0059] 具体地,该内筒2顶部开设有供该进气管902穿出的孔洞。
[0060] 具体地,该支撑环901与该上管段201的内径相适配。
[0061] 具体地,该垫板组件10包括可叠加的多个垫板,每个该垫板尺寸相同。
[0062] 通过改变该支撑环901以及该凸台203之间的垫板数量,进而调节了该空气喷射器9的高度。
[0063] 具体地,该垫板组件10包括尺寸不一的多组垫板。
[0064] 通过更换尺寸不同的各组垫板,进而调节了该空气喷射器9的高度。
[0065] 较佳地,该外筒1的内径等于该上管段201的内径,该外筒1与该上管段201连接,该外筒1与该下管段202之间形成有该排气腔3。
[0066] 具体地,该外筒1的顶缘连接有一圈连接环,该连接环与该凸台203相适配,该连接环与该凸台203连接。
[0067] 通过设置该连接环,提高了该外筒1与该内筒2的连接稳定性
[0068] 具体地,该内筒2还包括连接在该上管段201顶部且与该上管段201连通的封罩11,该封罩11的内径等于该上管段201的内径,该封罩11的顶部开设有进料口13,该进料口13上可拆卸地连接有该盖板12。
[0069] 通过设置该封罩11提高了气化炉的气密性。
[0070] 较佳地,还包括用于驱动该可燃气体排出的风机5,该风机5与该排气管4连通。
[0071] 具体地,该风机5与该排气管4之间还连接有过滤装置,该风机5为负压罗茨风机。
[0072] 通过设置该过滤装置,将产生的可燃气体进一步过滤,再吸出收集。
[0073] 较佳地,该外筒1底部连接有小车8,该小车8包括与该外筒1连接的安装箱以及连接在该安装箱底部的多组万向轮。
[0074] 通过设置该小车8,便于驱动装置整体移动,提高了实用性。
[0075] 较佳地,该卸灰板7底部连接有丝杆18,该外筒1的底部开设有供该丝杆螺合穿设的螺纹孔,该安装箱顶部针对该螺纹孔的位置处开设有供该丝杆18穿过的通孔,该丝杆18相对远离该卸灰板7的一端经该通孔插入该安装箱内并与该安装箱内的电机19连接。
[0076] 具体地,该卸料板上间隔开设有用于筛分燃烧废料的筛孔17。
[0077] 具体地,该电机19的电机轴与该丝杆18同轴连接,该电机19悬空在该安装箱内。
[0078] 通过设置该电机19以及该丝杆18,在驱动该卸灰板7上下移动的同时,带动该卸灰板7周向转动,便于将该卸灰板7上的灰烬从该筛孔17中抖落,并保留碳。
[0079] 具体地,该外筒1的底部侧壁上开设有用于清理废料的废料口20,该废料口20处可拆卸地连接有封堵盖。
[0080] 一种还原区可调的生物质气化实验方法,包括步骤:
[0081] 步骤1:提供上述的还原区可调的生物质气化实验设备;
[0082] 步骤2:调节物料板6的高度以及空气喷射器9的高度;
[0083] 步骤3:向该内筒2内加入生物质燃料,直到加满为止;
[0084] 步骤4:在该物料板6上点火;
[0085] 步骤5:生物质燃料高温裂解产生的热解气体,先后经过氧化区以及还原区发生氧化还原反应后形成可燃气体,该可燃气体进入到排气腔3内通过排气管4排出;
[0086] 步骤6:重复上述步骤2~步骤5,每次都加入同种类型的生物质燃料,并改变物料板6的高度以及空气喷射器9的高度,将每次获取的可燃气体进行纯度以及含量的比较,得出适用于该种生物质燃料的最优的物料板6以及空气喷射器9的高度参数。
[0087] 通过上述实验步骤可以实验得出各种类型的生物质燃料最适配的炉内结构参数即物料板6的高度以及空气喷射器9的高度,以便获取纯度以及含量更高的可燃气体。
[0088] 较佳地,该物料板6的外周间隔开设有多个缺口15,该内筒2的内壁上沿轴向间隔连接有多层抵挡件,每层该抵挡件均包括多个挡块16;
[0089] 在调节该物料板6的高度时,将该物料板6的多个该缺口15与邻近一层的多个该挡块16一一正对,竖向移动该物料板6直到设计高度,沿周向转动该物料板6使该缺口15与对应层的多个该挡块16错位,将该物料板6支撑在对应层的多个该挡块16上。
[0090] 需要说明的是,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
[0091] 以上所述仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明做任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案的范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。