專利名稱：秸稈氣化燃氣凈化方法及設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及生物質(zhì)氣化燃氣的凈化技術，特別是一種秸稈氣化燃氣的凈化方法及 其設備。
背景技術：
秸稈氣化爐是一種將可再生能源燃料——各種農(nóng)作物秸稈、玉米軸、稻殼等農(nóng)產(chǎn) 品下腳料、樹葉、鋸末、菌渣、動物糞便和生活垃圾(可燃的)裝入氣化反應器經(jīng)氧化、還原、 熱解反應而轉化成可燃氣、經(jīng)凈化裝置凈化后再送至專用灶具上燃燒、將生物質(zhì)的化學能 轉化成熱能，以供人們炊用、取暖或用以其它用途的可再生能源產(chǎn)品。與傳統(tǒng)爐灶比較，秸 稈氣化爐具有節(jié)省燃料、安全環(huán)保、使用方便的功效。但是，直接從氣化反應器出來的秸稈 氣化燃氣中含有焦油、水分和雜質(zhì)顆粒，人們把這種燃氣叫做粗燃氣，粗燃氣如果不凈化或 凈化不徹底直接燃燒就會導致堵塞管道和灶具、燃燒不完全、有異味、產(chǎn)生有害氣體，甚至 使氣化爐不能工作。為了凈化粗燃氣，現(xiàn)有技術采取了以下幾種措施1.濕式凈化有(1)水浴式(2)洗滌塔式。濕式凈化就是導引粗燃氣通過水層或 水霧區(qū)，利用水層或水霧區(qū)細小的水滴使氣態(tài)焦油和水蒸氣冷卻為液體、并將雜質(zhì)顆粒粘 附，三者混合為廢水，然后將廢水倒掉。2.干式凈化有(1)旋風離心式過濾、慣性式過濾；其主要特點是引導粗燃氣進行 高速旋轉或突然改變方向，利用離心力或慣性力將固體雜質(zhì)顆粒和焦油與燃氣分離。(2)濾 芯或濾料式過濾引導粗燃氣從濾芯或濾料的細小空隙中通過，使大于空隙的固體顆粒被 阻留下。3.催化裂解除焦利用焦油遇到高溫會裂解為一次燃氣的特性，(1)采用下吸式 氣化爐；引導粗燃氣通過熾熱的燃燒層，使焦油得到裂解；(2)在反應器內(nèi)設有催化床，由 煅燒過的白云石或其它催化材料填充，另用一加熱裝置將床加熱，引導粗燃氣從催化床通 過，使焦油得到裂解。4.綜合式選用上述二種或三種方式綜合在一起的技術。5.靜電分離，利用電離子捕捉焦油、水分子和固體顆粒，然后將其倒掉。6.也有的把過濾后的焦油廢水直接引入氣化發(fā)生器的氧化層，或不經(jīng)任何凈化把 粗燃氣直接輸送到灶具燃燒?，F(xiàn)有技術存在如下缺陷1.技術不完整濕式凈化只能將焦油、水蒸氣和雜質(zhì)從粗燃氣中分離出來，且分 離不徹底(約分離90% )，而沒有將這些被分離出來的物質(zhì)進行有益化的后續(xù)處理。2.分離出來的焦油廢水需要經(jīng)常倒掉，不但對空氣和土壤造成二次污染，又造成 了浪費，因為焦油中含有5-15%的能量。3.干式凈化系統(tǒng)雖然減少了廢水的排放量，但只能分離雜質(zhì)固體顆粒，而分離焦 油和水蒸氣的效果很差，經(jīng)過干式凈化系統(tǒng)凈化過的粗燃氣仍然含有較多的焦油和水蒸氣。
4.現(xiàn)有氣化爐的燃氣灶具沒有裂解焦油的功能，經(jīng)過現(xiàn)有凈化裝置凈化的燃氣仍 含有少量焦油和水蒸氣，該燃氣進入現(xiàn)有的氣化爐灶具以后會燃燒不盡，產(chǎn)生炭黑并與焦 油凝結，其凝結物會堵塞灶具；另外，焦油未經(jīng)裂解直接燃燒，會放出一種氣味難聞、對人體 有害的氣體，粗燃氣如果不經(jīng)凈化直接到現(xiàn)有秸稈氣化爐灶具燃燒，就更會加劇上述狀況 的產(chǎn)生。5.把凈化分離出來的焦油廢水直接引入氣化發(fā)生器氧化層，并不能使焦油裂解， 只能導致氣化發(fā)生器內(nèi)燃料濕度的增加，對氣化效率、燃氣質(zhì)量造成不利影響，導致點火困 難、燃燒不良。6.催化裂解除焦系統(tǒng)成本高，溫度難以控制、不適合戶用小型秸稈氣化爐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明內(nèi)容是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種秸稈氣化燃氣的凈化方法及其設 備。實施本發(fā)明能夠做到使氣化燃氣中的焦油和水分實現(xiàn)零排放、將其全部轉化成可燃氣 供灶具燃燒；與現(xiàn)有技術灶具相比，燃燒溫度高出100 200°C，且易點火、燃燒時不釋放有 害氣體，節(jié)能環(huán)保。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是在現(xiàn)有氣化爐氣化發(fā)生器和凈化裝置上設計安裝了焦 油廢水分離、回收和轉化設備；該設備首先把粗燃氣中絕大部分焦油和水分分離出來，分離 出來后的焦油廢水不排放，而是把它們?nèi)哭D化成可燃氣在灶具中充分燃燒。本發(fā)明在灶 具上設計安裝了焦油水分轉化裝置和立體供氧裝置，燃氣經(jīng)凈化裝置未分離掉的少量焦油 和水分通過本裝置能全部轉化成可燃氣，再隨其它燃氣輸送到燃燒室，在立體供氧方式的 環(huán)境中燃燒。本發(fā)明所提供的技術方案是一種秸稈氣化燃氣的凈化方法，其特征在于包括如 下步驟(1)生物質(zhì)燃料在氣化發(fā)生器內(nèi)反應生成的粗燃氣依次經(jīng)爐內(nèi)凈化裝置、爐外凈 化裝置凈化，將焦油、水分和雜質(zhì)顆粒絕大部分從粗燃氣中分離；(2)經(jīng)步驟(1)爐內(nèi)、爐外凈化裝置分離出來的焦油、水分和雜質(zhì)混合廢水分別流 入到與之各自聯(lián)通的通液阻氣裝置中，通液阻氣裝置將焦油廢水輸送到裂解噴氣裝置中， 把與廢水同行、來自氣化器內(nèi)的粗燃氣阻留在來路中，把與廢水逆行、來自裂解噴氣裝置的 燃氣和水蒸氣也阻留在來路中，雜質(zhì)顆粒沉入池底；(3)焦油廢水進入步驟(2)所述的裂解噴氣裝置，該裝置內(nèi)的高溫缺氧環(huán)境使焦 油廢水發(fā)生蒸餾、裂解和還原反應，生成一次燃氣和高溫水蒸氣，之后進入氣化器氧化層和 還原層交界位置，隨生物質(zhì)燃料一起參與反應，再次生成新燃氣；(4)粗燃氣經(jīng)步驟(1)凈化后，輸送到裂解灶具，先由裂解灶具的預熱室和裂解室 利用燃燒余熱將燃氣中未分離掉的微量焦油和水分全部轉化成燃氣，然后隨其它燃氣進入 灶具的燃燒室燃燒；該燃燒室為立體供氧方式。本發(fā)明方法所使用的秸稈氣化燃氣凈化裝置，包括氣化發(fā)生器、爐內(nèi)及爐外凈化 裝置、通液阻氣裝置、裂解噴氣裝置和裂解灶具，其特征在于爐內(nèi)凈化裝置安裝在加料蓋 (7)上，在加料蓋(7)內(nèi)表面鋪設多根導流桿(8)；在集水板(6)和加料蓋之間密封板(5)的 圓柱面上設有導流管(9)，導流管進口與圓柱面里側相通，出口連通阻氣水池(11)；通液阻氣裝置的通液管(10)置于阻氣水池(11)中，入口 a與水平面平齊，出口與裂解噴氣裝置連 通；氣化發(fā)生器的燃氣出口(2)與排氣閥(4)和爐外凈化裝置進口 q并聯(lián)，q兼水浴室(28) 進口，出口 d通入水浴池(24)水中；與水浴室(28)相鄰設有慣性室，慣性室進口 g開在下 隔板(27)上，且與水浴室(28)水平面與下隔板(27)之間的空間相通；慣性室的出口 h兼 爐外凈化裝置的出口與裂解灶具(33)連通；爐外凈化裝置通過水浴池(24)、池通液管(23) 與裂解噴氣裝置下室(13-2)相通；裂解噴氣裝置設在氣化發(fā)生器下部的氧化層區(qū)段；爐外 凈化裝置通過水浴池(24)、池通液管(23)、進口(14-2)和裂解噴氣裝置下室(13-2)相通。一所述加料蓋(7)為錐形尖頂，設在加料蓋(7)內(nèi)表面導流桿(8)呈傘狀排列，導 流桿(8)的一端集中在加料蓋(7)頂部，另一端在集水板(6)的上方；集水板(6)呈碟形， 其外側固定在密封板(5)的里側圓柱面上，在集水板(6)和加料蓋之間的密封板(5)的外 側圓柱面上設有導流管(9)，導流管(9)進口穿過密封板(5)與其圓柱面里側相通，其出口 接入阻氣水池(11)。一所述慣性室內(nèi)用交替留有上下氣道的縱向隔板分為多個小室，慣性室(29)的 進口 g開在靠水浴室(28)第一小室(29-1)的下隔板(27)上，與水浴池(24)水面上方的 空間相通，慣性室的出口 h開在最后小室(29-3)的側壁上方，并通過燃氣閥(31)與裂解灶 具(33)連通。一所述裂解噴氣裝置設在氣化發(fā)生器下部的氧化層區(qū)段，其特征是內(nèi)有隔板將其 分為上下室(13-1、13-2)，下室(13-2)有進口(14_1)和(14_2)，分別與串接在爐內(nèi)外凈化 裝置與裂解噴氣裝置聯(lián)通的管路上的通液阻氣裝置的通液管相通；隔板上開有通孔c使上 下室相通，上室有噴口 b與氣化發(fā)生器內(nèi)腔相通?！鐾ㄒ鹤铓庋b置設置三套，均由通液管和阻氣水池組成，其中一套串聯(lián)在爐 內(nèi)凈化裝置與裂解噴氣裝置聯(lián)通的管路上，另一套串聯(lián)在爐外凈化裝置與裂解噴氣裝置聯(lián) 通的管路上，第三套設在爐外凈化裝置慣性室(29-3)下方，通液管形狀設計為S型、U型或直管。一所述裂解灶具(33)的結構是在灶腔由內(nèi)向外同軸設置的內(nèi)筒、中筒和外筒構 成筒裂解室(33-2)、環(huán)裂解室(33-3)和預熱室(33-4)，內(nèi)筒中設有供氧管(33_6)與帶孔 分流板(33-11)，分流板將內(nèi)筒腔間隔為上方燃燒室(33-5)和下方筒裂解室，在環(huán)裂解室 (33-3)和預熱室(33-4)頂部設置頂板，其上方為供氧室(33-7)，底板(33-14)設在筒裂解 室、環(huán)裂解室和預熱室底面，其下方是采氧室(33-12)，采氧室通過進氣孔(33-13)與大氣 相通；供氧管(33-6)下管口穿過底板與采氧室相通，供氧管上管口穿過分流板(33-11)進 入燃燒室(33-5)，筒裂解室通過內(nèi)筒開口 W與環(huán)裂解室相通，環(huán)裂解室通過中筒開口 H與預 熱室相通，預熱室通過外筒上的進口(33-1)與燃氣閥(31)和空氣閥(30)連通。進一步地，在預熱室(33-4)和環(huán)裂解室(33-3)內(nèi)分別設有檔板，第一擋板 (33-15)位于外筒與中筒之間且在環(huán)裂解室進氣口 H的一側，第二擋板(33-16)位于中筒與 內(nèi)筒之間且在環(huán)裂解室進氣口 H的另一側。進一步地，供氧管(33-6)中部以上穿過分流板(33-11)進入燃燒室(33_5)，穿過 部分的管壁和頂蓋上分別開有與燃燒室相通的若干出氣孔。進一步地，位于內(nèi)筒上方的攏火罩(33-8)周圍是供氧室(33-7)，頂板兼作供氧室 底板，頂板的直徑與供氧室的外徑相等，頂板外圍開有進氧孔(33-10)，錐形筒位于攏火罩外側，錐形筒壁和碟形板上均開有出氧孔(33-9)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下有益效果按本發(fā)明設計制作的秸稈氣化爐樣品 經(jīng)過半年多的對比試驗(平均每天燃燒4h)，與不采用本發(fā)明的普通氣化爐相比，顯示了下 述積極效果1.真正實現(xiàn)了焦油廢水的零排放，避免了二次污染，從而達到提高生物質(zhì)燃料的 熱效率，經(jīng)濟、方便、實用的綜合效果；2.提高了燃氣熱值和氣化效率，燃氣熱值達5100KJ/Nm3，氣化效率彡72% ；3.提高了灶具燃燒溫度，達1300°C (普通氣化爐灶具為彡IlOO0C )；4.比普通氣化爐節(jié)省燃料10 15%，灶具更容易點火；5.降低了對燃料含水率的要求，普通氣化爐< 12%，本發(fā)明< 23% ；6.實現(xiàn)了燃燒無異味，無有害氣體排放，節(jié)能環(huán)保。


圖1是本發(fā)明凈化裂解流程示意圖。
圖2是本發(fā)明各裝置連接與結構示意圖。
圖3是沿圖1中爐內(nèi)凈化裝置中集水蓋A-A向視圖。
圖4是裂解灶具結構示意圖。
圖5是沿圖4中裂解灶具B-B向視圖。
具體實施例方式(一 )本發(fā)明裝置總體結構如圖1所示，本發(fā)明設備總成由6個裝置構成S卩1.氣化發(fā)生器、2.爐內(nèi)凈化裝 置、3、爐外凈化裝置、4、通液阻氣裝置(3個)、5、裂解噴氣裝置。6、裂解灶具(1至2個)。( 二)本發(fā)明各裝置的結構1.氣化發(fā)生器，采用上吸式氣化發(fā)生器。參見圖2，由筒體1、燃氣出口 2、排氣閥 4、加料蓋7、密封板5、掏灰口 15、分風板16、進風口 18組成。密封板5設在加料蓋7上，其 下端邊緣壓插在氣化發(fā)生器加料口密封環(huán)槽3內(nèi)的密封填料上。氣化發(fā)生器的燃氣出口 2 與排氣閥4和爐外凈化裝置水浴室進口 c并聯(lián)。20是鼓風機，與鼓風機相連的進風口 18伸 入筒體1底部；分風口 19與空氣閥31相聯(lián)。加料蓋7和筒體1之間須用彈簧掛鉤連接。2.爐內(nèi)凈化裝置又稱冷凝集水裝置，參見圖2，安裝在加料蓋7上。加料蓋7和 密封板5除屬于氣化發(fā)生器部件外，也屬于本裝置的部件，連同集水板6、導流桿8、和導流 管9共同組成本裝置。加料蓋7為錐形尖頂。在加料蓋7內(nèi)表面上鋪設若干根導流桿8 ； 如圖3所示，導流桿8呈傘狀排列，導流桿8的一端點集中在加料蓋7頂部，另一端在集水 板6的上方。在加料蓋7內(nèi)表面靠邊緣部位上設有密封板5呈圓柱筒形，其內(nèi)側圓柱筒面 上設有集水板6，集水板6呈碟形；在密封板5的外側圓柱面上設有導流管9，導流管9進口 穿過密封板5與其圓柱面里側相通，其出口通過一小段軟管插入阻氣水池11底部。3.爐外凈化裝置又稱凈化器，參見圖2，設在裂解灶具33的下方，由水浴室28、 慣性室29、頂板32、底板27、水浴池24、燃氣閥31、泄壓口 26、清洗閥22組成。水浴室28進口 q也是爐外凈化裝置的進口，和氣化發(fā)生器燃氣出口 2聯(lián)通，水浴室出口 d插入水浴池24的水平面以下少許。如圖2所示慣性室用2 3塊縱向隔板分為 3 4個小室(本實例是3個，分別是29-1、29-2、29-3)。慣性室g的進口也是小室29-1 的進口，開在29-1室下方的底板27上，與水浴池24水平面上方的空間相通；慣性室29的 出口也是爐外凈化裝置的出口 h開在29-3小室的側壁上方，通過外部管路與燃氣閥31聯(lián) 接。參見圖2，小室29-1通過出口 m和小室29-2相通，出口 m開在小室29_1和29_2之間 的縱向隔板上部；小室29-2通過出口 η和小室29-3相通；出口 η開在小室29_2和29_3之 間的縱向隔板的下部。 泄壓閥26下段穿過底板27，出口懸在水浴池24接近池底的水中，上段開口與大氣 相通。4.通液阻氣裝置由通液管、阻氣水池組成；其通液管形狀根據(jù)周圍結構的不同 可以是S型，U型，或是直管。本發(fā)明共有以下三套通夜阻氣裝置第一套通液阻氣裝置安裝在氣化發(fā)生爐的加料口外、導流管9下方，由通液S型管 10、阻氣水池11組成；水池底部設有清洗閥12。S型管10大部分浸于阻氣水池11的水中， 其進口 a與阻氣水池11水平面平齊，出口穿過阻氣水池11池底伸入裂解噴氣下室13-2進 口 14-1中；12是清洗塞。第二套通液阻氣裝置安裝在凈化器水浴池24中；由水浴池24和通液U型管23組 成、水浴池24在這里兼起阻氣水池作用。通液U型管23浸在水池中、其進口 e和出口 f分 別和水浴池24水平面平齊，其出口 f通過外接管路與裂解噴氣下室13-2的另一進口 14-2 連接；進口 14-2低于出口 f ；在外接管路上并聯(lián)溢水閥21，22是排污閥.第三套通液阻氣裝置也安裝在水浴池24中，由水浴池24和通液直管25組成；水 浴池24也兼作其阻氣水池。通液直管25進口設在下隔板27上，與慣性室29相通，出口懸 在水浴池24接近池底的水中。5.裂解噴氣裝置安裝在氣化發(fā)生器筒體1下部的氧化層區(qū)段，由上室13-1、下室 13-2、下室進口 14-1和14-2、清洗塞17組成。c為下室13_2出口，與上室13_1相通；b為 上室13-1出口，與筒體1內(nèi)腔相通。6.裂解灶具33 如圖2所示安裝在凈化器上隔板32上方；參見圖4圖5，由燃燒 室33-5，分流板33-11、筒裂解室33-2、環(huán)裂解室33_3、預熱室33_4、供氧管33_6、供氧室 33-7、攏火罩33-8、采氧室33-12組成。參見圖4和圖5 分流板33-11上方是燃燒室33_5，分流板33_11下方是筒裂解 室33-2 ；燃燒室33-5和筒裂解室33-2外圍依次是環(huán)裂解室33_3、預熱室33_4。筒裂解室 33-2通過設在其底部的進口 W與環(huán)裂解室33-3相通；環(huán)裂解室33-3通過設在其上部的進 口 H與預熱室33-4相通?；旌先細膺M口 33-1成切線方向進入預熱室33-4底部，且經(jīng)管路 與燃氣閥31、空氣閥30并聯(lián)；燃氣閥31另一端與爐外凈化裝置燃氣出口 h相聯(lián)；空氣閥30 的另一端通過管路與鼓風機分風口 19相聯(lián)。33-6是供氧管，其上半段穿過分流板33-11進入燃燒室33_5，并開有若干出氣孔； 供氧管33-6的下半段穿過筒裂解室33-2，端口作為進口穿過下隔板33-14，與采氧室33-12 相通。采氧室33-12通過進口 33-13與大氣相通。參見圖5，第一擋板33-15置于預熱室33_4內(nèi)、在混合燃氣進口 33_1逆切線方向 一側，與環(huán)裂解室33-3進氣口 H的一側相連；第二擋板33-16置于環(huán)裂解室33_3內(nèi)，與環(huán)裂解室進氣口 H的另一側和筒裂解室33-2進口 W的一側相連；開口和擋板的位置，應滿足 下述要求它能迫使混合燃氣從預熱室進口 33-1按切線方向進入預熱室33-4底部，轉一周 后經(jīng)環(huán)裂解室進口 H進入環(huán)裂解室33-3上部；再按同一方向轉一周后經(jīng)筒裂解室進口 W進 入筒裂解室33-2底部，然后經(jīng)分流板33-11上的一圈小孔分流后進入燃燒室33-5。本發(fā)明具體工作方式1.啟動秸稈氣化爐首次使用首先向阻氣水池11注水，注至水面與S型通水管進口 a平齊的位置。再 打開溢水閥21，從泄壓閥26向水浴池24注水，注至溢水閥21有水流出為止，關閉溢水閥 21。打開排氣閥4、關閉燃氣閥31和空氣閥30、從氣化發(fā)生器加料口向筒體1內(nèi)加入 生物質(zhì)燃料并搗實、要求燃料濕度< 23%、粒度< 5cmX5cm、裝滿后關閉加料口蓋7、打開 鼓風機20，從點火口(圖中未畫)點燃生物質(zhì)燃料、排煙3-8分鐘，此時氣化器內(nèi)便有粗燃 氣產(chǎn)生。打開燃氣閥31，點燃裂解灶具33、關閉排氣閥4，打開空氣閥30，調(diào)整空氣閥30和 燃氣閥31，調(diào)整火勢至最佳為止。2.爐內(nèi)凈化裝置的工作——完成燃氣的第一次凈化氣化爐工作時，氣化器內(nèi)的焦油和水分以氣態(tài)存在、在鼓風機風壓作用下，隨燃氣 上行接觸到加料口蓋7和導流桿8時，溫度下降，粗燃氣中的氣態(tài)焦油和水蒸氣約60%冷凝 并混合成廢水，廢水沿加料口蓋7的斜面和導流桿8下流，當下流到位于集水板6上方導流 桿8的端頭位置時，便滴落到集水板6上，再沿集水板6和密封板5組成的環(huán)形溝槽流動， 然后后經(jīng)導流管9流進阻氣水池11被稀釋，雜質(zhì)顆粒沉入池底；至此，粗燃氣中的焦油和水 蒸氣60%被分離，使粗燃氣未出氣化發(fā)生器就得到第一次凈化，減輕了焦油在爐外傳輸管 道的凝結，還大量減少了蓋內(nèi)表面凝結的廢水滴落到生物質(zhì)燃料上的數(shù)量，有利于氣化器 內(nèi)燃料的氣化。3.爐外凈化裝置的工作——燃氣的第二、第三次凈化粗燃氣經(jīng)第一次凈化后沿氣化器出氣口 2、傳輸管道、水浴室進口 q進入水浴室 28，并下行經(jīng)出口 d進入水浴池24的水中，然后再浮出水面；進入水浴池24的水平面上 方空間；在浮出過程中，燃氣中的焦油、水分因溫度降低由氣態(tài)凝結為液態(tài)廢水留在水浴池 24中且被稀釋，雜質(zhì)顆粒也被水分子阻留，使粗燃氣得到第二次凈化。經(jīng)第二次凈化的燃氣經(jīng)水浴池24的水平面上方空間、慣性室進口 g進入慣性小室 29-1，進入后上行經(jīng)出口 m進入小室29-2、下行經(jīng)出口 η進入小室29_3、再上行經(jīng)出口 h、外 部管路和燃氣閥31進入裂解灶具33。燃氣通過在慣性室29中連續(xù)改變氣流方向、溫度繼 續(xù)降低，焦油和水蒸氣進一步冷凝混合成廢水、雜質(zhì)顆粒在慣性力的作用下被甩出，隨同廢 水經(jīng)通液直管25流入水浴池24，焦油冷凝水溶于水中被稀釋，雜質(zhì)顆粒沉入池底；至此，使 燃氣得到第三次凈化。粗燃氣經(jīng)過上述三次凈化后，所含焦油、水蒸汽和雜質(zhì)顆粒的90%以 上已被分離出來。泄壓閥26可以隨時卸掉氣化爐整個系統(tǒng)內(nèi)的可能產(chǎn)生的氣體高壓，以保 證安全，同時兼做注水口。4.通液阻氣裝置的工作(1)通液以第一套通氣阻水裝置為例，接2所述，爐內(nèi)凈化裝置分離出來的焦油 廢水經(jīng)導流管9流進阻氣水池11、一方面使焦油得到稀釋，另一方面使水池內(nèi)水平面不斷增高，當水面超過S型通液管10的進口 a時，液態(tài)焦油和冷凝水就會流入S型通液管10，再 經(jīng)裂解噴氣下室入口 14-1流入下室13-2。(2)阻氣如圖2所示，氣化器筒體1中的燃氣壓力，可以經(jīng)導流管9傳至阻氣水 池11，還可以經(jīng)裂解噴氣上室進口 b、上室13-1、進口 C、下室13-2、進口 14-1、S型通液管 10傳至阻氣水池11 ；下室13-2的由焦油廢水轉變成的一次燃氣和高溫水蒸氣也會經(jīng)進口 14-1、S型通液管10傳至阻氣水池11，這三種氣體壓力都作用在阻氣水池11的水面上；如 果阻氣水池中沒有水或水層厚度過薄，那么在此壓力作用下，燃氣就會向外泄露；當使阻氣 水池中水層厚度達到某一厚度時，其水壓和大氣壓之和就會阻止燃氣泄露，以完成阻氣功 能。同理，第二套通液阻氣裝置U型通液管23可以把水浴室28和慣性室分離出來的 焦油廢水經(jīng)進口 e、出口 f、裂解噴氣下室進口 14-2流入裂解噴氣下室13-2 ；第三套通液阻 氣裝置通液直管25可以把慣性小室29-2和29-3分離出來的焦油廢水導入水浴池24 ；水 浴室29-1凝結的焦油廢水經(jīng)進口 g直接流入水浴池24，水浴池24，可以阻斷噴氣下室13-2 與水浴池24水面上方空間之間的燃氣相互串流；也可阻止水浴池24水面上方空間與慣性 室29-2和29-3之間的燃氣相互串流；保證了凈化裝置和裂解噴氣裝置的正常工作。(3)在工作中雜質(zhì)顆粒會不斷沉入阻氣水池11和水浴池24池底，可以通過清洗塞 12和排污閥22定期清洗清除。5.高溫裂解裝置的工作經(jīng)爐內(nèi)凈化裝置和爐外凈化裝置分離出來的液態(tài)焦油 廢水分別經(jīng)入口 14-1和14-2流入到裂解噴氣下室13-2 ；下室13_2和上室13_1因承受氣 化器氧化層高溫環(huán)境，溫度達900-100(TC，并處于缺氧狀態(tài)，在此環(huán)境下，液態(tài)焦油在下室 13-2中迅速蒸餾、裂解為一次燃氣；廢水則迅速蒸發(fā)成高溫水蒸氣，并經(jīng)出口 c噴入上室 13-1被繼續(xù)加熱；在上室，部分水蒸氣與一次燃氣發(fā)生還原反應，生成H2、C0、CH4、CmHn、C3等 新燃氣，并與剩余的高溫水蒸氣混合，然后經(jīng)出口 b噴入氣化器筒體1內(nèi)的氧化層和還原層 交界區(qū)段，隨同氣化器內(nèi)的生物質(zhì)燃料參與氧化反應和還原反應，再次生成新的生物質(zhì)氣 化燃氣。6.裂解灶具的工作裂解灶具是秸稈氣化爐系統(tǒng)的終端，其燃燒性能至關重要。 如前所述，粗燃氣盡管經(jīng)過凈化裝置的凈化，但仍含有5-10%的焦油和水蒸氣，而且十分難 分離，如果不加處理送到燃燒室直接燃燒，仍會導致燃燒不盡等一系列不良現(xiàn)象產(chǎn)生；若解 決此問題，必須要求氣化爐灶具具有裂解和燃燒完全的功能。本發(fā)明系統(tǒng)中裂解灶具的工作過程參見圖4和圖5，氣化器內(nèi)的粗燃氣經(jīng)爐內(nèi)外 凈化裝置三次凈化后，經(jīng)燃氣閥31、空氣閥30混合為混合燃氣，然后經(jīng)預熱室進口 33-1切 線方向進入預熱室33-4底部、轉一周后經(jīng)環(huán)裂解室進口 H由上部進入環(huán)裂解室33-3，再按 同方向轉一周后經(jīng)筒裂解室進口 W由底部進入筒裂解室33-2，上述路徑延長了燃氣在高溫 區(qū)的滯留時間。另外，預熱室33-4、筒裂解室33-2和環(huán)裂解室33-3由于與燃燒室33_5相 近或相鄰，燃燒室的高溫可使它們的溫度分別達到200°C、800°C、和1000°C。如前所述，經(jīng) 三次凈化的燃氣中仍含有微量焦油水分(約10% )，它以氣態(tài)方式混于燃氣中，且十分難以 分離，但進入裂解灶具33以后，經(jīng)歷了高溫區(qū)，并在高溫區(qū)滯留了足夠長的時間，燃氣中的 少量焦油和水蒸氣便全部發(fā)生裂解和還原反應，生成可燃氣，然后經(jīng)燃氣分流板33-11上 的一圈小孔進入燃燒室燃燒。燃燒時，供氧管33-6和供氧室33-7可以從燃燒室的底部、中心、四周和頂部向燃燒室多點立體供氧，使燃氣能夠和氧氣混合得充分均勻，燃燒得更完 全，同時還減少了對鼓風機風量的依賴。攏火罩33-8其錐形形狀和筒壁上的諸多小孔能夠 使火焰通過時加快流速，增加對周圍氧氣的吸力，同時還利于使火焰集中以提高燃燒溫度。
權利要求
1.一種秸稈氣化燃氣的凈化方法，其特征在于包括如下步驟(1)生物質(zhì)燃料在氣化發(fā)生器內(nèi)反應生成的粗燃氣依次經(jīng)爐內(nèi)凈化裝置、爐外凈化裝 置凈化，將焦油、水分和雜質(zhì)顆粒絕大部分從粗燃氣中分離；(2)經(jīng)步驟(1)爐內(nèi)、爐外凈化裝置分離出來的焦油、水分和雜質(zhì)混合廢水分別流入到 與之各自聯(lián)通的通液阻氣裝置中，通液阻氣裝置將焦油廢水輸送到裂解噴氣裝置中，把與 廢水同行、來自氣化器內(nèi)的粗燃氣阻留在來路中，把與廢水逆行、來自裂解噴氣裝置的燃氣 和水蒸氣也阻留在來路中，雜質(zhì)顆粒沉入池底；(3)焦油廢水進入步驟(2)所述的裂解噴氣裝置，該裝置內(nèi)的高溫缺氧環(huán)境使焦油廢 水發(fā)生蒸餾、裂解和還原反應，生成一次燃氣和高溫水蒸氣，之后進入氣化器氧化層和還原 層交界位置，隨生物質(zhì)燃料一起參與反應，再次生成新燃氣；(4)粗燃氣經(jīng)步驟(1)凈化后，輸送到裂解灶具，先由裂解灶具的預熱室和裂解室利用 燃燒余熱將燃氣中未分離掉的微量焦油和水分全部轉化成燃氣，然后隨其它燃氣進入灶具 的燃燒室燃燒；該燃燒室為立體供氧方式。
2.按照權利要求1的方法所使用的秸稈氣化燃氣凈化設備，包括氣化發(fā)生器、爐內(nèi)及 爐外凈化裝置、通液阻氣裝置、裂解噴氣裝置和裂解灶具，其特征在于爐內(nèi)凈化裝置安裝在 加料蓋(7)上，在加料蓋(7)內(nèi)表面鋪設多根導流桿(8)；在集水板(6)和加料蓋之間密 封板(5)的圓柱面上設有導流管(9)，導流管進口與圓柱面里側相通，出口連通阻氣水池 (11)；通液阻氣裝置的通液管(10)置于阻氣水池(11)中，入口 a與水平面平齊，出口與裂 解噴氣裝置連通；氣化發(fā)生器的燃氣出口(2)與排氣閥(4)和爐外凈化裝置進口 q并聯(lián)，q 兼水浴室(28)進口，出口 d通入水浴池(24)水中，與水浴室(28)相鄰設有慣性室，慣性室 進口 g開在下隔板(27)上，且與水浴室(28)水平面與下隔板(27)之間的空間相通；慣性 室的出口 h兼爐外凈化裝置的出口與裂解灶具(33)連通；爐外凈化裝置通過水浴池(24)、 池通液管(23)與裂解噴氣裝置下室(13-2)相通；裂解噴氣裝置設在氣化發(fā)生器下部的氧 化層區(qū)段；爐外凈化裝置通過水浴池(24)、池通液管(23)、進口(14-2)和裂解噴氣裝置下 室(13-2)相通。
3.按照權利要求2所述的秸稈氣化燃氣凈化裝置，其特征在于加料蓋(7)為錐形尖頂， 設在加料蓋(7)內(nèi)表面導流桿(8)呈傘狀排列，導流桿(8)的一端集中在加料蓋(7)頂部， 另一端在集水板(6)的上方；集水板(6)呈碟形，其外側固定在密封板(5)的里側圓柱面 上，在集水板(6)和加料蓋之間的密封板(5)的外側圓柱面上設有導流管(9)，導流管(9) 進口穿過密封板(5)與其圓柱面里側相通，其出口接入阻氣水池(11)。
4.按照權利要求2所述的秸稈氣化燃氣凈化裝置，其特征是所述慣性室內(nèi)用交替留 有上下氣道的縱向隔板分為多個小室，慣性室(29)的進口 g開在靠水浴室(28)第一小室 (29-1)的下隔板(27)上，與水浴池(24)水面上方的空間相通，慣性室的出口 h開在最后小 室(29-3)的側壁上方，并通過燃氣閥(31)與裂解灶具(33)連通。
5.按照權利要求2所述的秸稈氣化燃氣凈化裝置，其特征是裂解噴氣裝置設在氣化發(fā) 生器下部的氧化層區(qū)段，其特征是內(nèi)有隔板將其分為上下室(13-1、13-2)，下室(13-2)有 進口(14-1)和(14-2)，分別與串接在爐內(nèi)外凈化裝置與裂解噴氣裝置聯(lián)通的管路上的通 液阻氣裝置的通液管相通；隔板上開有通孔c使上下室相通，上室有噴口 b與氣化發(fā)生器內(nèi) 腔相通。
6.按照權利要求2所述的秸稈氣化燃氣凈化裝置，其特征是通液阻氣裝置設置三套， 均由通液管和阻氣水池組成，其中一套串聯(lián)在爐內(nèi)凈化裝置與裂解噴氣裝置聯(lián)通的管路 上，另一套串聯(lián)在爐外凈化裝置與裂解噴氣裝置聯(lián)通的管路上，第三套設在爐外凈化裝置 慣性室(29-3)下方，通液管形狀設計為S型、U型或直管。
7.按照權利要求2所述的秸稈氣化燃氣凈化裝置，其特征是裂解灶具(33)的結構是: 在灶腔由內(nèi)向外同軸設置的內(nèi)筒、中筒和外筒構成筒裂解室(33-2)、環(huán)裂解室(33-3)和預 熱室(33-4)，內(nèi)筒中設有供氧管(33-6)與帶孔分流板(33-11)，分流板將內(nèi)筒腔間隔為上 方燃燒室(33-5)和下方筒裂解室，在環(huán)裂解室(33-3)和預熱室(33-4)頂部設置頂板，其 上方為供氧室(33-7)，底板(33-14)設在筒裂解室、環(huán)裂解室和預熱室底面，其下方是采 氧室(33-12)，采氧室通過進氣孔(33-13)與大氣相通；供氧管(33_6)下管口穿過底板與 采氧室相通，供氧管上管口穿過分流板(33-11)進入燃燒室(33-5)，筒裂解室通過內(nèi)筒開 口 W與環(huán)裂解室相通，環(huán)裂解室通過中筒開口 H與預熱室相通，預熱室通過外筒上的進口 (33-1)與燃氣閥(31)和空氣閥(30)連通。
8.按照權利要求7所述的秸稈氣化燃氣凈化裝置，其特征是在預熱室(33-4)和環(huán)裂解 室(33-3)內(nèi)分別設有檔板，第一擋板(33-15)位于外筒與中筒之間且在環(huán)裂解室進氣口 H 的一側，第二擋板(33-16)位于中筒與內(nèi)筒之間且在進氣口 H的另一側。
9.按照權利要求7所述的秸稈氣化燃氣凈化裝置，其特征是供氧管(33-6)中部以上穿 過分流板(33-11)進入燃燒室(33-5)，穿過部分的管壁和頂蓋上分別開有與燃燒室相通的 若干出氣孔。
10.按照權利要求7所述的秸稈氣化燃氣凈化裝置，其特征是位于內(nèi)筒上方的攏火罩 (33-8)周圍是供氧室(33-7)，頂板兼作供氧室底板，頂板的直徑與供氧室的外徑相等，頂 板外圍開有進氧孔(33-10)，錐形筒位于攏火罩外側，錐形筒壁和碟形板上均開有出氧孔 (33-9)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種秸稈氣化燃氣的凈化方法及其設備。是在現(xiàn)有氣化爐氣化發(fā)生器和凈化裝置上設計安裝了焦油廢水分離、回收和轉化設備；該設備先把粗燃氣中絕大部分焦油和水分分離出來，分離出的焦油廢水不排放，將其全部轉化成可燃氣在灶具中充分燃燒。本發(fā)明在灶具上裝設了焦油廢水轉化裝置和立體供氧裝置，燃氣經(jīng)凈化裝置將未分離掉的少量焦油廢水，通過本裝置全部轉化成可燃氣，再隨其它燃氣輸送到燃燒室，在立體供氧的環(huán)境中燃燒，實現(xiàn)了氣化燃氣中焦油廢水的零排放；燃氣熱值達5100KJ/Nm3，氣化效率≥72％；比現(xiàn)有灶具燃燒溫度高100～200℃，比普通氣化爐節(jié)省燃料10～15％，易點火、燃燒充分，無有害氣體釋放，節(jié)能環(huán)保。
文檔編號C10J3/84GK102003721SQ20091018726
公開日2011年4月6日 申請日期2009年9月3日 優(yōu)先權日2009年9月3日
發(fā)明者李國年 申請人:北票市圣光秸桿氣化爐具廠