專利名稱：家用生物質制氣爐焦油高溫裂解方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及到家用生物質制氣爐焦油高溫裂解方法及裝置。
背景技術：
家用生物質制氣爐是利用生物質(如秸稈、稻殼、樹枝、雜草等農作物廢棄物或生活垃圾等)在缺氧狀態下進行燃燒，使大部分可燃燒物質轉化為可燃氣體，經冷卻凈化后供炊事、取暖等使用。常見的家用制氣爐包括上吸式固定床制氣爐和下吸式固定床制氣爐。但是，不管何種形式的家用制氣爐，由于其爐體結構、制造成本和使用條件等方面的限制，使得燃氣中的焦油含量較高，使得燃氣不利于儲存和輸送，燃氣熱值較低，甚至于造成輸氣管道阻塞，形成二次污染等等。因此，怎樣減少家用制氣爐燃氣中的焦油含量成為其推廣使用的重要課題。
目前，為解決家用制氣爐燃氣中的焦油含量較高的問題已經有較多的方法。如在燃氣輸送過程中設置一冷卻裝置，使燃氣中的焦油冷卻后沉積，此種方法存在環境污染嚴重、燃氣中焦油除去率較低等弊端。又如設置催化反應床，采用催化劑使焦油裂解反應更為充分，但此種方法存在成本增加，催化劑老化需要更換等問題。再如在制氣爐附近設一個生物質干餾爐，在干餾爐中放置有樹枝等一類生物質，在兩個爐體之間通過管道連接，使制氣爐產生的燃氣通過管道進入干餾爐，通過干餾爐內的樹枝等一類生物質吸附燃氣中的焦油，起到凈化燃氣的作用，此種方法仍然存在焦油去除效率較低，干餾爐中生物質需要替換且污染較為嚴重等缺陷。
發明內容
本發明焦油高溫裂解方法采用在制氣爐高溫段設置裂解管道，通過傳輸管道將制氣爐生成的含有焦油的燃氣送入裂解管道，使上述燃氣在裂解管道中流動，裂解管道連同在管道中流動的燃氣被加熱到高溫，使得燃氣中的焦油在高溫下裂解，達到減少或消除燃氣中焦油的目的。實驗證明，不論是上吸式固定床制氣爐還是下吸式固定床制氣爐在燃燒氣化的過程中，爐體中均會存在一個高溫區，其溫度可達到1000℃以上。而燃氣中的焦油在600℃時就會開始熱裂解，到達900℃時就可裂解60％以上。因此，采用本發明焦油高溫裂解方法可以有效的降低生物質制氣爐燃氣中的焦油含量，還可以提高燃氣熱值，并減少環境污染。
本發明焦油高溫裂解裝置包括設置于制氣爐高溫段的裂解管道，由于目前制氣爐的爐膛形狀從俯視角度看多為園形的，故設置于制氣爐高溫段的裂解管道實際上是一個由中空導管彎曲成的圓圈形管道，裂解管道的兩端分別有燃氣進口和出口。從制氣爐燃氣收集器收集的燃氣通過輸送管道送入設置于高溫段的裂解管道的進口，燃氣在裂解管道內流動一周，然后，從裂解管道的出口輸出被傳輸到燃燒器燃燒(通常還需通過冷凝器、過濾器等與燃燒器相連接)。由于裂解管道處于制氣爐的高溫段，因此，裂解管道連通里面流動的燃氣被加熱到較高的溫度(可達1000℃以上)，燃氣中的焦油被裂解成一氧化碳和碳氫化合物一類的可燃燒物質。
至于將制氣爐產生的焦油的燃氣輸送到裂解管道的傳輸管可以設置在制氣爐內，也可以設置在制氣爐外。
為了避免制氣爐處于悶火狀態時，制氣爐余熱產生的少量燃氣和水蒸氣等造成水或焦油在傳輸管和裂解管道內的沉積，在制氣爐燃氣傳輸管道系統中增加了三通閥門和排空管。當制氣爐處于正常工作狀態時，三通閥門被置于通往裂解管道的傳輸管開啟，排氣管關閉的位置，以保證燃氣被傳輸管送入裂解管道。當制氣爐處于悶火狀態時，三通閥門被置于傳輸管關閉，排空管打開的位置，使制氣爐余熱產生的少量燃氣和水蒸氣等從排空管4排除，以免造成水或焦油在傳輸管和裂解管道內的沉積。
附圖1是本發明制氣爐內傳輸式裂解裝置示意圖附圖2是本發明制氣爐外傳輸式裂解裝置示意圖附圖3是本發明裂解裝置的裂解管示意圖，圖中上部為俯視圖，下部為主視圖附圖4是本發明裂解裝置的“螺旋型”裂解管示意圖附圖5是本發明裂解裝置的“往復型”裂解管展開示意圖附圖6是本發明裂解裝置的“波浪型”裂解管展開示意圖下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步的說明。
圖1是本發明制氣爐內傳輸式裂解裝置示意圖，圖中1是設置于制氣爐高溫段的裂解管，2是燃氣內傳輸管，3是三通閥門，4是排空管，5是燃氣輸出管，6是制氣爐燃氣傳輸管。由圖可見，制氣爐的燃氣收集并經傳輸管6傳輸到制氣爐外后沒有直接送到燃燒器，而是通過三通閥門3傳輸到內傳輸管2，在通過內傳輸管2將燃氣傳輸到裂解管1，氣體在裂解管1內沿氣化爐的高溫段流動一周，燃氣被加熱到制氣爐高溫段的溫度(通常在1000℃)，燃氣中的焦油裂解后，燃氣再從輸出管5傳輸到燃燒器(通常還需通過冷凝器、過濾器等與燃燒器相連接)。三通閥門3和排空管4的作用是當制氣爐處于悶火狀態時，將三通閥門3旋置于內傳輸管2關閉，排空管4打開的位置，使制氣爐余熱產生的少量燃氣和水蒸氣等從排空管4排除，以免造成水或焦油在內傳輸管2和裂解管1內的沉積。
圖2是本發明制氣爐外傳輸式裂解裝置示意圖，與內傳輸式裂解裝置不同的相比，除了向裂解管輸送燃氣的傳輸管2設置在制氣爐的爐體外部外，其工作原理以及各個部件的作用與內傳輸式裂解裝置完全相同。
圖3本發明焦油高溫裂解裝置裂解管的示意圖，圖中上部為俯視圖，下部為主視圖。由圖可見，裂解管實際上是一個封閉的內空導管，整體按照制氣爐高溫段的結構和形狀被折彎成一個圓圈形，其圓圈形的外徑與制氣爐高溫段的內經基本相近，使其能夠連同爐襯一道安置在制氣爐的高溫段。制氣爐內的高溫通過熱傳導使得裂解管的溫度同樣達到了高溫段的溫度(通常在1000℃以上，在裂解管內流動的燃氣也被加熱到高溫，燃氣中的焦油被裂解。裂解管的兩個開口，一個與制氣爐燃氣收集器的輸出管相連接，使得燃氣流入裂解管，另一個與燃燒器(通常還需通過冷凝器、過濾器等)相連接，使得經過裂解處理的燃氣能夠傳輸到燃燒器。
顯然，含有焦油的燃氣在裂解管內駐留的時間直接影響燃氣中焦油的裂解效果。為了使未經裂解處理的燃氣在裂解管內駐留足夠長的時間，可以對裂解管的結構和形狀進行設計。
圖4是“螺旋型”裂解管的示意圖。由圖可知，裂解管在制氣爐高溫段盤旋了兩圈，與圖3相比，燃氣在裂解管內的流動路程增加了一倍，其駐留時間也增加了一倍。當然，只要制氣爐高溫段的結構和形狀允許，裂解管還可以在制氣爐高溫段盤旋一圈或一圈以上，保證其裂解效果。
圖5是本發明裂解裝置的“往復型”裂解管展開示意圖，所謂展開示意圖，是指裂解管從折彎成一個圓圈的工作狀態展開成一條直線的示意圖，目的是為了更清楚的表述“往復”的含義。此結構的裂解管實際上是兩根并排的中空導管，其中的一端通過一個半圓弧形的中空導管而相互聯通，另一端則形成兩個開口，一個用于未經裂解的含有焦油的燃氣進入，一個用于經裂解后的燃氣排除。此種結構和形狀的裂解管也能夠使燃氣在裂解管中駐留較長時間。與圖3所示的裂解管一樣，兩根并排的中空導管也將折彎成一個圓圈形，其圓圈形的外徑與制氣爐高溫段的內經基本相近，使其能夠連同爐襯一道安置在制氣爐的高溫段。顯然，往復型裂解管道可以往復一次或一次以上。
圖6本發明裂解裝置的“波浪型”裂解管展開示意圖，如同圖5一樣也是裂解管從折彎成一個圓圈的工作狀態展開成一條直線的示意圖。從圖中可以看出，被裂解燃氣通過的導管被彎曲成“波浪型”，使得燃氣在裂解管中流動的路程加長，駐留較長的時間，保證裂解完全。同樣，波浪型的裂解管同樣要折彎成一個圓圈形，且“波浪型”凸起的方向平行于制氣爐的爐壁，使裂解管在制氣爐高溫段的爐壁上形成“波浪型”，而裂解管折彎成圓圈形的外徑與制氣爐高溫段的內經基本相近，使其能夠連同爐襯一道安置在制氣爐的高溫段。
本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明設計方法的精神及其實質的情況下，本領域技術人員當可相據本發明設計方法作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變或變形均屬于本發明設計方法的權利要求保護范圍。
權利要求
1.一種家用生物質制氣爐焦油高溫裂解方法，其特征在于采用在制氣爐高溫段設置裂解管道，通過傳輸管道將制氣爐生成的含有焦油的燃氣送入裂解管道，使上述燃氣在裂解管道中流動，裂解管道連同在管道中流動的燃氣被加熱到高溫，使得燃氣中的焦油在高溫下裂解。
2.根據權利要求1所述接入方法，其特征在于將制氣爐產生的含有焦油的燃氣輸送到裂解管道的傳輸管可以設置在制氣爐內，也可以設置在制氣爐外。
3.根據權利要求1所述接入方法，其特征在于制氣爐燃氣傳輸管道系統中增加了三通閥門和排空管。
4.一種家用生物質制氣爐焦油高溫裂解裝置，其特征在于包含有裂解管道、燃氣傳輸管、三通閥門和排空管等零部件，其中設置于制氣爐高溫段的裂解管(1)的進口與燃氣傳輸管(2)的一端相連接，燃氣傳輸管(2)的另一端與三通閥門(3)的一個出口相連接，排空管(4)與三通閥門(3)的另一個出口相連接，制氣爐燃氣傳輸管(6)與三通閥門(3)的進口相連接，燃氣輸出管(5)與裂解管道(1)的出口相連接。
5.根據權利要求4所述家用生物質制氣爐焦油高溫裂解裝置，其特征在于將含有焦油的燃氣輸送到裂解管道(1)的傳輸管(2)可以設置在氣化爐內，也可以設置在氣化爐外。
6.根據權利要求4所述家用生物質制氣爐焦油高溫裂解裝置，其特征在于裂解管道(1)可以采用直線形、螺旋型、往復型或波浪型。
7.根據權利要求4所述家用生物質制氣爐焦油高溫裂解裝置，其特征在于螺旋型裂解管道(1)可以盤旋一圈或一圈以上。
8.根據權利要求4所述家用生物質制氣爐焦油高溫裂解裝置，其特征在于往復型裂解管道(1)可以往復一次或一次以上。
全文摘要
本發明焦油高溫裂解方法采用在制氣爐高溫段設置裂解管道，通過傳輸管道將制氣爐生成的含有焦油的燃氣送入裂解管道，使上述燃氣在裂解管道中流動，裂解管道連同在管道中流動的燃氣被加到高溫，使得燃氣中的焦油在高溫裂解下裂解，達到減少或消除燃氣中焦油的目的，實驗證明，不論上吸式固定床制氣爐還是下吸式固定床制氣爐在燃燒氣化的過程中，爐體中均會存在一個高溫區，其溫度可達1000℃以上。而燃氣中的焦油在600℃時就會開始熱裂解，到達900℃時就可裂解60％以上。因此，采用本發明焦油高溫裂解方法可以有效的降低生物質制氣爐中燃氣中的焦油含量，還可以提高燃氣熱值，并減少環境污染。
文檔編號C10B53/02GK1995827SQ20071007810
公開日2007年7月11日 申請日期2007年1月4日 優先權日2007年1月4日
發明者馬良奇 申請人:馬良奇