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基于生物质获取可燃气清洁燃烧装置

申请号 CN202410142208.0 申请日 2024-02-01 公开(公告)号 CN117815816A 公开(公告)日 2024-04-05
申请人 湖州建碳新能源科技有限公司; 发明人 马欢欢; 周建斌; 陈登宇; 钱晨;
摘要 本 发明 涉及 生物 质 能源 技术领域,尤其涉及基于生物质获取可燃气清洁燃烧装置。其技术方案包括:反应室单元,用于将经过预 热处理 后的生物质升温至燃烧 热解 ,其包括反应封闭罐以及设置在反应封闭罐内的加热件,反应封闭罐底部设置有仓斗并在仓斗底部设置有用于排出产生 生物炭 的出料器;旋 风 循环单元,设置在反应封闭罐上用于将反应封闭罐内形成气旋状态促进生物质受热均匀。本发明能够在热解产气的工作中将混合在气体中的生物质微粒炭进行减少并收集,同时利用收集的生物质微粒炭以及过滤的小粒径生物炭作为燃烧原料进行二次裂解供热并延长裂解时间,同时能够促进热解中的焦油裂解,获得品质更高的生物质燃气。
权利要求

1.基于生物质获取可燃气清洁燃烧装置,其特征在于,包括:
反应室单元,用于将经过预热处理后的生物质升温至燃烧热解,其包括反应封闭罐(10)以及设置在反应封闭罐(10)内的加热件(11),反应封闭罐(10)底部设置有仓斗(12)并在所述仓斗(12)底部设置有用于排出产生生物炭的出料器(13);
循环单元,设置在反应封闭罐(10)上用于将反应封闭罐(10)内形成气旋状态促进生物质受热均匀;
离心分离单元,设置在反应封闭罐(10)内部,其包括固定在反应封闭罐(10)内以轴向方向上径向收窄的引导件(30),用以在反应封闭罐(10)内气体通过引导件(30)时提升速度提高生物质微粒所受离心而以致集中在引导件(30)内壁上,在引导件(30)的中部位置上设置有以隔断方式将引导件(30)分为两部分并连成一体的收集件(31),收集件(31)开口向上用于收集生物质微粒,所述圆筒(20)上转动套设有风轮(32),所述风轮(32)上固定有掩盖收集件(31)上部开口通过粒径筛分生物质炭的过滤筛(33),所述过滤筛(33)上固定有清洁收集件(31)内底部的刮条件(34),所述收集件(31)的下侧固定有引出管(35);
二次反应单元,固定套设在反应封闭罐(10)上,其包括与反应封闭罐(10)固定并形成封闭环腔的外反应仓(40),所述外反应仓(40)的内部固定有分隔封闭环腔的隔板(41),所述隔板(41)的下侧连通有延伸至反应封闭罐(10)内部的引风管(42),所述隔板(41)的上侧设置有燃烧均热管(43),所述外反应仓(40)的内壁上设置有与燃烧均热管(43)形成投影重叠的扰流片(44),所述隔板(41)的下侧固定有两个将外反应仓(40)与反应封闭罐(10)形成隔离空腔的封闭板(45),燃烧均热管(43)的一端延伸至隔离空腔内,所述引出管(35)的一端延伸至隔离空腔内,所述隔离空腔连通有导入管(46),所述导入管(46)的一端穿过反应封闭罐(10)内腔用于与热解后的生物质进行热交换并延伸至反应封闭罐(10)外侧连接鼓风机(47)向导入管(46)内鼓气,以致将达到燃点的生物质颗粒炭通过气助燃燃烧的热量传递至燃烧均热管(43)内为引风管(42)内进入外反应仓(40)内的生物质气提供二次热解热源;
蒸汽热交换单元,固定在反应封闭罐(10)下端部,利用二次反应后的生物质燃气作为热源与热交换后产出蒸汽向反应封闭罐(10)内供给;
废气处理单元,设置在反应封闭罐(10)一侧并与入流管(54)连接,利用生物质微粒炭燃烧后产生的灰分物质引入水内溶解产出性溶液,并配合蒸汽热交换单元向圆筒(20)内提供雾化后的碱性液催化热解产生焦油裂解。
2.根据权利要求1所述的基于生物质获取可燃气清洁燃烧装置,其特征在于:所述旋风循环单元包括固定在反应封闭罐(10)内顶部的圆筒(20),所述圆筒(20)的外周侧连接有出气方向与反应封闭罐(10)相切的侧风管(21),所述反应封闭罐(10)的顶部固定有电机(22),所述电机(22)的输出端通过联轴固定有为侧风管(21)提供排气作用的叶轮(23),以致在反应封闭罐(10)内形成气流循环。
3.根据权利要求2所述的基于生物质获取可燃气清洁燃烧装置,其特征在于:所述引导件(30)的下端固定有中部为中空结构且与引风管(42)连通的柱环件(48),所述柱环件(48)的内周侧上加工有多孔结构,所述柱环件(48)的内周侧通过多杆固定有与柱环件(48)同轴心的短管件(49),所述短管件(49)与柱环件(48)之间形成环状下落通道用于生物质炭通过,以致在反应封闭罐(10)内热解得到的生物质气充分与生物质炭进行接触,并利用生物质炭多孔结构来实现过滤生物质气中生物质炭微粒。
4.根据权利要求3所述的基于生物质获取可燃气清洁燃烧装置,其特征在于:所述蒸汽热交换单元包括固定在反应封闭罐(10)下端部的外水仓(50),所述外水仓(50)的内部设置有两端均延伸至外水仓(50)外侧的生物质气排管(51),生物质气排管(51)的其中一端与外反应仓(40)内部相连通,以通过产生的高温可燃气与外水仓(50)内水进行热交换得到高压水蒸气,所述生物质气排管(51)的另一端与外部的生物质可燃气管道连接,所述外水仓(50)连接有排出高压蒸汽的蒸汽管(52),所述蒸汽管(52)连接有出口端位于圆筒(20)内的射流器(53),射流器(53)利用高压射流产生负压而可吸入流体物质混合,所述射流器(53)的吸入口连接有入流管(54)。
5.根据权利要求4所述的基于生物质获取可燃气清洁燃烧装置,其特征在于:所述废气处理单元包括设置在反应封闭罐(10)一侧的溶解罐(60),所述溶解罐(60)的内部设置有用于过滤未溶解灰分杂质的过滤板(61),所述溶解罐(60)的上侧设置有一端贯穿溶解罐(60)、过滤板(61)延伸至溶解罐(60)内底部另一端与燃烧均热管(43)另一端连接的废气管(62)。
6.根据权利要求5所述的基于生物质获取可燃气清洁燃烧装置,其特征在于:所述反应封闭罐(10)的上侧连接有用于向反应封闭罐(10)内投入生物质的送料器(70),所述送料器(70)的外侧套设有用于预加热送料器(70)内生物质的加热套件(71),所述加热套件(71)的下侧连接有与溶解罐(60)上侧相通为加热套件(71)内提供热源的供热管(72)。
7.根据权利要求1所述的基于生物质获取可燃气清洁燃烧装置,其特征在于:所述风轮(32)包括一大一小两个管形环,两个管形环同心设置且两个管型环之间设置有多个以同向倾斜且圆周设置的扰流片,所述风轮(32)的外周侧与引导件(30)之间形成通过通道,所述风轮(32)的外周侧通过多个直杆与过滤筛(33)固定,所述过滤筛(33)与收集件(31)相贴近且呈斗状。
8.根据权利要求1所述的基于生物质获取可燃气清洁燃烧装置,其特征在于:所述侧风管(21)包括与圆筒(20)连接的直延部以及与直延部固定的弯曲部,所述弯曲部与反应封闭罐(10)同轴心,所述弯曲部与水平面呈0°~20°夹角。

说明书全文

基于生物质获取可燃气清洁燃烧装置

技术领域

[0001] 本发明涉及生物质能源技术领域,尤其涉及基于生物质获取可燃气清洁燃烧装置。

背景技术

[0002] 生物质是一种快速可再生的清洁能源,总量巨大、环境友好,采用生物质气化方法将其转化为气体燃料替代炭、天然气等化石能源,可降低NOX/SOX污染物排放、实现CO2零排放,应用前景非常广阔。现有商业化运行技术主要包括生物质气化发电、集中供气供热、制备合成气等,但在运行过程中出现了燃气品质不易调控(成分、热值、焦油含量)、气化能耗过高、气化效率偏低等问题。要解决这些问题,必须基于气化反应主体设备创新,同时优化气化热源供给方式,复合热解、气化技术联合制备高品质生物质燃气。
[0003] 生物质热解热量的提供方式主要分为气体热载体和固体热载体两大类。气体热载体主要以热烟气或加热惰性气体为主,反应器以流化床反应器为代表,其优点是结构简单并且应用较成熟。但缺点是热解气品质较低。固体热载体是通过高温的固体作为热量载体加入生物质热解系统,生物质与高温固体热载体迅速均匀地混合,传热效率高。产生的热解气可燃组分含量高,有利于后续利用。但目前生物质固体热载体热解技术普遍存在热解温度低,产生生物油量大,并且在冷凝分离单元产生含有难以分离的木醋液,利用难度大。生物质具有高挥发分含量的特性,适合以热解气化的方式加以高效利用。生物质在热解过程中温度逐渐升高,首先初级热解产物包括生物焦油,同时生成气态小分子产物,随着热解温度的升高,生物焦油发生裂解反应,释放出CO、CH4及其他类气体,焦油产率降低,可燃气体产率提高。
[0004] 而在生物质热解过程中,投入的生物质本身存在碎屑物料,伴随着高温的热解,部分生物质以微小颗粒游荡在反应器中,并后续伴随产出的可燃气中,虽然在燃气的后端设置了过滤设备来过滤,但是过多的粉尘颗粒加剧设备工作负荷,造成使用寿命降低,同时提高了维修频率,降低生产效率;并且产生的状固体炭具有发达的孔隙度和高的比表面积,并且生物炭具有高的气化反应活性,当达到700℃以上生物炭会与热解气中的蒸气发生水煤气反应,并且随着反应温度提高水煤气反应程度随之加深;而由于在现阶段的生产方式中,产出的生物炭与产出的烟气接触时间短,并且接触不充分;仅仅以相互接触的方式共存在反应器内,难以以侵入式进入到生物炭内部来提高反应的面积;为此提出一种降低生物质燃气混合的颗粒粉尘、提高生物质气与产出生物质的接触面积的生物质获取可燃气清洁燃烧装置。

发明内容

[0005] 本发明的目的是针对背景技术中存在的问题,提出一种解决现有技术中生物质产气燃烧装置所产出可燃气中的高含量颗粒物粉尘问题,同时提高在反应过程中生物质气与生物质炭反应面积的生物质获取可燃气清洁燃烧装置。
[0006] 本发明的技术方案:基于生物质获取可燃气清洁燃烧装置,包括:
[0007] 反应室单元,用于将经过预热处理后的生物质升温至燃烧热解,其包括反应封闭罐以及设置在反应封闭罐内的加热件,反应封闭罐底部设置有仓斗并在所述仓斗底部设置有用于排出产生生物炭的出料器;
[0008] 旋循环单元,设置在反应封闭罐上用于将反应封闭罐内形成气旋状态促进生物质受热均匀;
[0009] 离心分离单元,设置在反应封闭罐内部,其包括固定在反应封闭罐内以轴向方向上径向收窄的引导件,用以在反应封闭罐内气体通过引导件时提升速度提高生物质微粒所受离心而以致集中在引导件内壁上,在引导件的中部位置上设置有以隔断方式将引导件分为两部分并连成一体的收集件,收集件开口向上用于收集生物质微粒,所述圆筒上转动套设有风轮,所述风轮上固定有掩盖收集件上部开口通过粒径筛分生物质炭的过滤筛,所述过滤筛上固定有清洁收集件内底部的刮条件,所述收集件的下侧固定有引出管;
[0010] 二次反应单元,固定套设在反应封闭罐上,其包括与反应封闭罐固定并形成封闭环腔的外反应仓,所述外反应仓的内部固定有分隔封闭环腔的隔板,所述隔板的下侧连通有延伸至反应封闭罐内部的引风管,所述隔板的上侧设置有燃烧均热管,所述外反应仓的内壁上设置有与燃烧均热管形成投影重叠的扰流片,所述隔板的下侧固定有两个将外反应仓与反应封闭罐形成隔离空腔的封闭板,燃烧均热管的一端延伸至隔离空腔内,所述引出管的一端延伸至隔离空腔内,所述隔离空腔连通有导入管,所述导入管的一端穿过反应封闭罐内腔用于与热解后的生物质进行热交换并延伸至反应封闭罐外侧连接鼓风机向导入管内鼓气,以致将达到燃点的生物质颗粒炭通过气助燃燃烧的热量传递至燃烧均热管内为引风管内进入外反应仓内的生物质气提供二次热解热源;
[0011] 蒸汽热交换单元,固定在反应封闭罐下端部,利用二次反应后的生物质燃气作为热源与水热交换后产出蒸汽向反应封闭罐内供给;
[0012] 废气处理单元,设置在反应封闭罐一侧并与入流管连接,利用生物质微粒炭燃烧后产生的灰分物质引入水内溶解产出性溶液,并配合蒸汽热交换单元向圆筒内提供雾化后的碱性液催化热解产生焦油裂解。
[0013] 优选的,所述旋风循环单元包括固定在反应封闭罐内顶部的圆筒,所述圆筒的外周侧连接有出气方向与反应封闭罐相切的侧风管,所述反应封闭罐的顶部固定有电机,所述电机的输出端通过联轴固定有为侧风管提供排气作用的叶轮,以致在反应封闭罐内形成气流循环。
[0014] 优选的,所述引导件的下端固定有中部为中空结构且与引风管连通的柱环件,所述柱环件的内周侧上加工有多孔结构,所述柱环件的内周侧通过多杆固定有与柱环件同轴心的短管件,所述短管件与柱环件之间形成环状下落通道用于生物质炭通过,以致在反应封闭罐内热解得到的生物质气充分与生物质炭进行接触,并利用生物质炭多孔结构来实现过滤生物质气中生物质炭微粒。
[0015] 优选的,所述蒸汽热交换单元包括固定在反应封闭罐下端部的外水仓,所述外水仓的内部设置有两端均延伸至外水仓外侧的生物质气排管,生物质气排管的其中一端与外反应仓内部相连通,以通过产生的高温可燃气与外水仓内水进行热交换得到高压水蒸气,所述生物质气排管的另一端与外部的生物质可燃气管道连接,所述外水仓连接有排出高压蒸汽的蒸汽管,所述蒸汽管连接有出口端位于圆筒内的射流器,射流器利用高压射流产生负压而可吸入流体物质混合,所述射流器的吸入口连接有入流管。
[0016] 优选地,所述废气处理单元包括设置在反应封闭罐一侧的溶解罐,所述溶解罐的内部设置有用于过滤未溶解灰分杂质的过滤板,所述溶解罐的上侧设置有一端贯穿溶解罐、过滤板延伸至溶解罐内底部另一端与燃烧均热管另一端连接的废气管。
[0017] 优选的,所述反应封闭罐的上侧连接有用于向反应封闭罐内投入生物质的送料器,所述送料器的外侧套设有用于预加热送料器内生物质的加热套件,所述加热套件的下侧连接有与溶解罐上侧相通为加热套件内提供热源的供热管。
[0018] 优选的,所述风轮包括一大一小两个管形环,两个管形环同心设置且两个管型环之间设置有多个以同向倾斜且圆周设置的扰流片,所述风轮的外周侧与引导件之间形成通过通道,所述风轮的外周侧通过多个直杆与过滤筛固定,所述过滤筛与收集件相贴近且呈斗状。
[0019] 优选的,所述侧风管包括与圆筒连接的直延部以及与直延部固定的弯曲部,所述弯曲部与反应封闭罐同轴心,所述弯曲部与水平面呈0°~20°夹角。
[0020] 与现有技术相比,本发明具有如下有益的技术效果:
[0021] 由电机的输出轴上的联轴带动叶轮转动,进而通过叶轮的作用使得圆筒下端吸入气体,然后由侧风管来排出,在反应封闭罐内形成气体的流动循环;在反应封闭罐内部经过热解反应得到的生物质气将在循环作用下经过引导件,由于引导件在轴向方向的径向渐变缩窄使得引导件形成锥形形态,在反应封闭罐内部循环的气体经过引导件时,由于逐渐缩窄的引导件使得形成的气旋角速度逐渐增大,使得混合在内部气体中的生物质炭微粒在离心作用力下撞击在引导件的内壁上,实现了将微生物质气体中的生物质炭微粒聚集,实现降低产出生物质气在后续的过滤环节中对于过滤器的负载;
[0022] 并且由自身重力而通过引导件自身结构影响落入到收集件中,并且循环的生物质气作用于风轮上,使得过滤筛以及刮条件转动,进而经过过筛处理得到的炭体落入到收集件内底部并通过刮条件来刮动;在反应封闭罐内热解产生的生物质气将通过柱环件与短管件之间的下落通道并通过多孔结构后进入到柱环件内,并且由引风管进入到隔板上侧,而鼓风机提供的含氧气体通过导入管的换热后进入到封闭板构成的独立空间内,进而与封闭板内获得的生物质炭体发生催化燃烧,不仅能够实现了获得的生物质炭大小均匀,并且其中的大量炭体呈粉状或颗粒状,进而容易混合流动气流进入到燃烧均热管内,进而燃烧均热管内的生物质炭体燃烧产生的热量来提供热源进行生物质气的二次热解,将可能产生的焦油尽量减少,进而提高生物质燃气的品质;
[0023] 并且设置了燃烧均热管与扰流片的结构配合,进而提高留存时间,并且增大了换热面积,进而提高了反应的时间;并且燃烧产生了灰分物质流动混合在燃烧均热管内的气流中,经过在燃烧均热管和扰流片的干扰后并二次裂解后,获得的生物质燃气经过生物质气排管输送至外部的可燃气管道内而进入下一处理工序中,同时由于生物质气排管内的生物质可燃气高温,可与外水仓内的水进行热交换,进而加热外水仓内的水而产生蒸汽,可实现入流管来进入;由燃烧均热管携带带有灰分物质的气体通过废气管进入到溶解罐内,在溶解罐内的水中得到对灰分的溶解,并且入流管将由于射流器的作用将碱液与蒸汽一同混合送入到圆筒内参与反应封闭罐内生物质气的热解,进而促进碱液物质催化焦油裂解;并且进入的蒸汽利于形成水煤气反应;
[0024] 通过供热管连接溶解罐使得供热管引出溶解罐内的高温气体进入到加热套件内,对送料器内的生物质进行预先的加热,并且加热套件外侧设置了出气口用来排出气体,该出气口可连接其他换热设置来实现换热,提高能源利用率。附图说明
[0025] 图1给出本发明一种实施例的结构示意图;
[0026] 图2为图1的部分结构示意图;
[0027] 图3为图1的正视剖视图;
[0028] 图4为图3的立体图;
[0029] 图5为图2的部分结构示意图;
[0030] 图6为图2的局部剖视立体图;
[0031] 图7为图4中部分结构示意图;
[0032] 图8为图7的A处放大结构示意图;
[0033] 图9为图4中部分结构示意图。
[0034] 附图标记:
[0035] 10、反应封闭罐;11、加热件;12、仓斗;13、出料器;
[0036] 20、圆筒;21、侧风管;22、电机;23、叶轮;
[0037] 30、引导件;31、收集件;32、风轮;33、过滤筛;34、刮条件;35、引出管;
[0038] 40、外反应仓;41、隔板;42、引风管;43、燃烧均热管;44、扰流片;45、封闭板;46、导入管;47、鼓风机;48、柱环件;49、短管件;
[0039] 50、外水仓;51、生物质气排管;52、蒸汽管;53、射流器;54、入流管;
[0040] 60、溶解罐;61、过滤板;62、废气管;
[0041] 70、送料器;71、加热套件;72、供热管。

具体实施方式

[0042] 下文结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
[0043] 实施例
[0044] 如图1‑9所示,本发明提出的基于生物质获取可燃气清洁燃烧装置,包括反应室单元,用于将经过预热处理后的生物质升温至燃烧热解,其包括反应封闭罐10以及设置在反应封闭罐10内的加热件11,反应封闭罐10底部设置有仓斗12并在仓斗12底部设置有用于排出产生生物炭的出料器13;
[0045] 进一步地,反应封闭罐10外壳上采用抗燃保温材料,降低热量散失;加热件11在本实施例中主要用于提供热源,并且加热件11可根据使用需求使用适宜的加热设施,例如电加热器、微波加热器、燃气加热设施等,提供加热功能。出料器13可通过调速来控制排出速度。
[0046] 具体的,由通过加热件11来进行提供热源对进入到反应封闭罐10内的生物质进行加热至热解温度,然后经过热解处理后的生物质将分为生物质气以及生物质炭两部分,同时,生物质中存在粉渣将同时受热,并且接触面积比相对于块状生物质更容易受热,进而快速形成生物质炭并容易混合在形成的热解得到的混合气体中受游荡,而仓斗12利于将生物质炭集中由出料器13来控制排出速度。
[0047] 旋风循环单元,设置在反应封闭罐10上用于将反应封闭罐10内形成气旋状态促进生物质受热均匀;旋风循环单元包括固定在反应封闭罐10内顶部的圆筒20,圆筒20的外周侧连接有出气方向与反应封闭罐10相切的侧风管21,反应封闭罐10的顶部固定有电机22,电机22的输出端通过联轴固定有为侧风管21提供排气作用的叶轮23,以致在反应封闭罐10内形成气流循环;
[0048] 进一步地,电机22可通过外部控制设备来调整电机22的输出转速,进而实现对叶轮23的转速控制,控制在侧风管21的排出风速;经过以设置的侧风管21的结构配合排出的高流速气体,组合圆筒20在反应封闭罐10内形成以实现气体循环流动状态;
[0049] 可选的,侧风管21包括与圆筒20连接的直延部以及与直延部固定的弯曲部,弯曲部与反应封闭罐10同轴心,弯曲部与水平面呈0°~20°夹角;本实施例设置为15°,通过将侧风管21的弯曲部设置合适的夹角,使得由侧风管21排出的流动气体以向下倾斜的方式来促进循环流动。
[0050] 具体地,由电机22的输出轴上的联轴带动叶轮23转动,进而通过叶轮23的作用使得圆筒20下端吸入气体,然后由侧风管21来排出,在反应封闭罐10内形成气体的流动循环。
[0051] 离心分离单元,设置在反应封闭罐10内部,其包括固定在反应封闭罐10内以轴向方向上径向收窄的引导件30,用以在反应封闭罐10内气体通过引导件30时提升角速度提高生物质微粒所受离心力而以致集中在引导件30内壁上,在引导件30的中部位置上设置有以隔断方式将引导件30分为两部分并连成一体的收集件31,收集件31开口向上用于收集生物质微粒,圆筒20上转动套设有风轮32,风轮32上固定有掩盖收集件31上部开口通过粒径筛分生物质炭的过滤筛33,过滤筛33上固定有清洁收集件31内底部的刮条件34,收集件31的下侧固定有引出管35;
[0052] 进一步的,引导件30在轴向方向的径向渐变缩窄使得引导件30形成锥形形态,促进在反应封闭罐10内部循环的气体经过引导件30时,由于逐渐缩窄的引导件30的作用,使得形成的气旋的角速度逐渐增大,进将混合在内部气体中的生物质炭微粒在离心作用力下撞击在引导件30的内壁上,配合自身重力而通过引导件30自身结构影响利于落入到收集件31中收集;风轮32的作用就是利用循环的流动气体作为动力源驱动过滤筛33转动;引出管
35的设置为向下倾斜,利于收集过筛得到的到得的较小的生物质炭集中后通过重力排出,进而实现最终获得的生物质炭大小均匀;
[0053] 可选的,风轮32包括一大一小两个管形环,两个管形环同心设置且两个管型环之间设置有多个以同向倾斜且圆周设置的引流片,风轮32的外周侧与引导件30之间形成通过通道,风轮32的外周侧通过多个直杆与过滤筛33固定,过滤筛33与收集件31相贴近且呈斗状;过滤筛33与收集件31形成衔接,进而使得过滤筛33能够贴近收集件31的顶端部分并且与引导件30形成连接过渡,利于生物质炭能够通过过滤筛33来过滤,并且由于过滤筛33自身旋转,进而降低了生物质炭卡在过滤筛33的筛分孔中。
[0054] 具体的,在反应封闭罐10内部经过热解反应得到的生物质气将在循环作用下经过引导件30,由于引导件30在轴向方向的径向渐变缩窄使得引导件30形成锥形形态,在反应封闭罐10内部循环的气体经过引导件30时,由于逐渐缩窄的引导件30使得形成的气旋角速度逐渐增大,使得混合在内部气体中的生物质炭微粒在离心作用力下撞击在引导件30的内壁上,并且由自身重力而通过引导件30自身结构影响落入到收集件31中,并且循环的生物质气作用于风轮32上,使得过滤筛33以及刮条件34转动,进而经过过筛处理得到的炭体落入到收集件31内底部并通过刮条件34来刮动,由于引出管35设置在收集件31底部,进而通过引出管35排放。
[0055] 二次反应单元,固定套设在反应封闭罐10上,其包括与反应封闭罐10固定并形成封闭环腔的外反应仓40,外反应仓40的内部固定有分隔封闭环腔的隔板41,隔板41的下侧连通有延伸至反应封闭罐10内部的引风管42,隔板41的上侧设置有燃烧均热管43,外反应仓40的内壁上设置有与燃烧均热管43形成投影重叠的扰流片44,隔板41的下侧固定有两个将外反应仓40与反应封闭罐10形成隔离空腔的封闭板45,燃烧均热管43的一端延伸至隔离空腔内,引出管35的一端延伸至隔离空腔内,隔离空腔连通有导入管46,导入管46的一端穿过反应封闭罐10内腔用于与热解后的生物质进行热交换并延伸至反应封闭罐10外侧连接鼓风机47向导入管46内鼓气,以致将达到燃点的生物质颗粒炭通过氧气助燃燃烧的热量传递至燃烧均热管43内为引风管42内进入外反应仓40内的生物质气提供二次热解热源;
[0056] 进一步的,外反应仓40采用保温阻燃材料作为外壳,通过隔板41来将外反应仓40所形成的封闭环腔分隔为上下两部分,并且隔板41采用为导热材质;燃烧均热管43与扰流片44的设置,在竖直方向上的投影为重叠状态,并且扰流片44相对于燃烧均热管43设置在上侧,具体参考图3和图4;并且由于引风管42连接在隔板41上,因此引风管42进入的气体需要通过燃烧均热管43和扰流片44的扰动来最终到达排出位置,而所设置的燃烧均热管43设置为螺旋管状态,而扰流片44设置为螺旋状态且截面呈弧形板结构,因此在气体由下至上的过程中,经过分流干扰,形成了类于逆向流动的特斯拉结构,为此可获得更多的气体留存时间,进而提高热解时间来保证热解的得完全程度;
[0057] 而设置的封闭板45将隔板41下侧与反应封闭罐10、外反应仓40形成了独立空腔,进而可将集中得到经过过筛处理得到的炭体集中;由于设置了导入管46于反应封闭罐10内部留存生物质炭的部分中,进而可进行热交换,鼓风机47主要的作用是提供外来含氧气体,并且具备一定的过滤能力;为此向封闭板45之间形成的独立空腔内提供加热后的含氧气体;而得到过筛处理的生物质炭体将混合氧气,由于热解反应温度高达700℃左右,而所得到的炭体温度达到了燃点400℃左右,配合氧气后将可实现燃烧;由于所得的生物质炭体粉状颗粒占主要部分,为此容易通过流动的气体而导致混合,进而容易使得燃烧后得到的灰分物质通过燃烧均热管43排出。
[0058] 同时需要说明的是,为了保证进入到封闭板45所构成的独立空腔内的气体经过引出管35而不会/少量而最终进入到反应封闭罐10内,鼓风机47的供气所形成的气压将适应性与反应封闭罐10内的气压相对平衡;
[0059] 可选的,引导件30的下端固定有中部为中空结构且与引风管42连通的柱环件48,柱环件48的内周侧上加工有多孔结构,柱环件48的内周侧通过多杆固定有与柱环件48同轴心的短管件49,短管件49与柱环件48之间形成环状下落通道用于生物质炭通过,以致在反应封闭罐10内热解得到的生物质气充分与生物质炭进行接触,并利用生物质炭多孔结构来实现过滤生物质气中生物质炭微粒;
[0060] 进一步的,柱环件48的内壁上的多孔结构用于通气,并且由于柱环件48与短管件49之间形成了下落通道,进而反应封闭罐10内的生物质气将与产生的生物质炭形成充分的接触;进而提高催化速度;并且由于生物质炭的多孔结构具有吸附性,进而可吸附混合在生物质气中的生物质炭微粒,进而达到过滤生物质气的目的。
[0061] 具体的,在反应封闭罐10内热解产生的生物质气将通过柱环件48与短管件49之间的下落通道并通过多孔结构后进入到柱环件48内,并且由引风管42进入到隔板41上侧,而鼓风机47提供的含氧气体通过导入管46的换热后进入到封闭板45构成的独立空间内,进而与封闭板45内获得的生物质炭体发生催化燃烧,并且其中的大量炭体呈粉状或颗粒状,进而容易混合流动气流进入到燃烧均热管43内,进而燃烧均热管43内的生物质炭体燃烧产生的热量来提供热源进行生物质气的二次热解,将可能产生的焦油尽量减少,进而提高生物质燃气的品质;并且设置了燃烧均热管43与扰流片44的结构配合,进而提高留存时间,并且增大了换热面积,进而提高了反应的时间;并且燃烧产生了灰分物质流动混合在燃烧均热管43内的气流中。
[0062] 蒸汽热交换单元,固定在反应封闭罐10下端部,利用二次反应后的生物质燃气作为热源与水热交换后产出蒸汽向反应封闭罐10内供给;蒸汽热交换单元包括固定在反应封闭罐10下端部的外水仓50,外水仓50的内部设置有两端均延伸至外水仓50外侧的生物质气排管51,生物质气排管51的其中一端与外反应仓40内部相连通,以通过产生的高温可燃气与外水仓50内水进行热交换得到高压水蒸气,生物质气排管51的另一端与外部的生物质可燃气管道连接,外水仓50连接有排出高压蒸汽的蒸汽管52,蒸汽管52连接有出口端位于圆筒20内的射流器53,射流器53利用高压射流产生负压而可吸入流体物质混合,射流器53的吸入口连接有入流管54;
[0063] 进一步的,外水仓50的外侧设置了保温阻燃材料;生物质气排管51裸露在外的部分均采用了保温材料进行保温;在外水仓50上设置了注水口,并且为了保持水位,可使用现有装置结构实现自动维持水位;蒸汽管52上可增加控制阀来调节蒸汽管52输出的蒸汽压力,并且该阀需要设置在外侧,在说明书附图部分中仅仅展示连接路径,具体还需要根据实际需求设置;射流器53为现有技术,通过射流器53可形成入流管54进入流体物质被射流器53混合排出;本实施例中入流管54可设置控制阀调节进入量。
[0064] 具体的,经过在燃烧均热管43和扰流片44的干扰后并二次裂解后,获得的生物质燃气经过生物质气排管51输送至外部的可燃气管道内而进入下一处理工序中,同时由于生物质气排管51内的生物质可燃气高温,可与外水仓50内的水进行热交换,进而加热外水仓50内的水而产生蒸汽,进而得到的高压蒸汽通过蒸汽管52后送入到射流器53内排出,由于射流器53的特性,进而可实现入流管54来注入流体,并且设置控制阀来开启关闭并调节。
[0065] 废气处理单元,设置在反应封闭罐10一侧并与入流管54连接,利用生物质微粒炭燃烧后产生的灰分物质引入水内溶解产出碱性溶液,并配合蒸汽热交换单元向圆筒20内提供雾化后的碱性液催化热解产生焦油裂解;废气处理单元包括设置在反应封闭罐10一侧的溶解罐60,溶解罐60的内部设置有用于过滤未溶解灰分杂质的过滤板61,溶解罐60的上侧设置有一端贯穿溶解罐60、过滤板61延伸至溶解罐60内底部另一端与燃烧均热管43另一端连接的废气管62;
[0066] 进一步的,由于燃烧均热管43排出的气体内含有大量的生物质炭燃烧得到的灰分,由于生物质灰分遇水溶解后呈碱性,而碱性利于焦油的分解;并且高温条件下更容易提高溶解性,利于生成碱性溶液;废气管62的作用是为了将气体引流,并且废气管62外部设置保温措施;过滤板61的设置方式以及选取材料均可根据需求设置,目的在于保证得到过滤后的混合碱性溶液;入流管54的连接位置设置为利于得到过滤后的碱液;为了保证溶解罐60内液位保持不变,可使用现有设备保持溶解罐60液位稳定。
[0067] 具体地,由燃烧均热管43携带带有灰分物质的气体通过废气管62进入到溶解罐60内,在溶解罐60内的水中得到对灰分的溶解,并且入流管54将由于射流器53的作用将碱液与蒸汽一同混合送入到圆筒20内参与反应封闭罐10内生物质气的热解,进而促进碱液物质催化焦油裂解;并且进入的蒸汽利于形成水煤气反应。
[0068] 可选的,反应封闭罐10的上侧连接有用于向反应封闭罐10内投入生物质的送料器70,送料器70的外侧套设有用于预加热送料器70内生物质的加热套件71,加热套件71的下侧连接有与溶解罐60上侧相通为加热套件71内提供热源的供热管72;送料器70和加热套件
71仅仅为了展示使用目的,可根据实际情况来设定合适的装置实现。
[0069] 具体地,通过供热管72连接溶解罐60使得供热管72引出溶解罐60内的高温气体进入到加热套件71内,对送料器70内的生物质进行预先的加热,并且加热套件71外侧设置了出气口用来排出气体,该出气口可连接其他换热设置来实现换热,提高能源利用率。
[0070] 工作原理:由通过加热件11来进行提供热源对进入到反应封闭罐10内的生物质进行加热至热解温度,然后经过热解处理后的生物质将分为生物质气以及生物质炭两部分,同时,生物质中存在粉渣将同时受热,并且接触面积比相对于块状生物质更容易受热,进而快速形成生物质炭并容易混合在形成的热解得到的混合气体中受游荡,而仓斗12利于将生物质炭集中由出料器13来控制排出速度;由电机22的输出轴上的联轴带动叶轮23转动,进而通过叶轮23的作用使得圆筒20下端吸入气体,然后由侧风管21来排出,在反应封闭罐10内形成气体的流动循环;在反应封闭罐10内部经过热解反应得到的生物质气将在循环作用下经过引导件30,由于引导件30在轴向方向的径向渐变缩窄使得引导件30形成锥形形态,在反应封闭罐10内部循环的气体经过引导件30时,由于逐渐缩窄的引导件30使得形成的气旋角速度逐渐增大,使得混合在内部气体中的生物质炭微粒在离心作用力下撞击在引导件30的内壁上,并且由自身重力而通过引导件30自身结构影响落入到收集件31中,并且循环的生物质气作用于风轮32上,使得过滤筛33以及刮条件34转动,进而经过过筛处理得到的炭体落入到收集件31内底部并通过刮条件34来刮动,由于引出管35设置在收集件31底部,进而通过引出管35排放;在反应封闭罐10内热解产生的生物质气将通过柱环件48与短管件
49之间的下落通道并通过多孔结构后进入到柱环件48内,并且由引风管42进入到隔板41上侧,而鼓风机47提供的含氧气体通过导入管46的换热后进入到封闭板45构成的独立空间内,进而与封闭板45内获得的生物质炭体发生催化燃烧,并且其中的大量炭体呈粉状或颗粒状,进而容易混合流动气流进入到燃烧均热管43内,进而燃烧均热管43内的生物质炭体燃烧产生的热量来提供热源进行生物质气的二次热解,将可能产生的焦油尽量减少,进而提高生物质燃气的品质;并且设置了燃烧均热管43与扰流片44的结构配合,进而提高留存时间,并且增大了换热面积,进而提高了反应的时间;并且燃烧产生了灰分物质流动混合在燃烧均热管43内的气流中;经过在燃烧均热管43和扰流片44的干扰后并二次裂解后,获得的生物质燃气经过生物质气排管51输送至外部的可燃气管道内而进入下一处理工序中,同时由于生物质气排管51内的生物质可燃气高温,可与外水仓50内的水进行热交换,进而加热外水仓50内的水而产生蒸汽,进而得到的高压蒸汽通过蒸汽管52后送入到射流器53内排出,由于射流器53的特性,进而可实现入流管54来注入流体,并且设置控制阀来开启关闭并调节;由燃烧均热管43携带有灰分物质的气体通过废气管62进入到溶解罐60内,在溶解罐
60内的水中得到对灰分的溶解,并且入流管54将由于射流器53的作用将碱液与蒸汽一同混合送入到圆筒20内参与反应封闭罐10内生物质气的热解,进而促进碱液物质催化焦油裂解;并且进入的蒸汽利于形成水煤气反应;通过供热管72连接溶解罐60使得供热管72引出溶解罐60内的高温气体进入到加热套件71内,对送料器70内的生物质进行预先的加热,并且加热套件71外侧设置了出气口用来排出气体,该出气口可连接其他换热设置来实现换热,提高能源利用率。
[0071] 上述具体实施例仅仅是本发明的几种优选的实施例,基于本发明的技术方案和上述实施例的相关启示,本领域技术人员可以对上述具体实施例做出多种替代性的改进和组合。