軸向逆流式秸稈鍘料耦合凈化富氫氣化爐灶的制作方法

本發明涉及生物質再利用技術領域，具體涉及軸向逆流式秸稈鍘料耦合凈化富氫氣化爐灶。

背景技術：

目前，中國林業科學院、林業化學工業研究所李安娜在2009年?林業化學與工業?雜志上刊登的“生物質熱化學法制備富氫燃氣的研究進展”中指出“生物質揮發值高、灰塵少、硫氮含量低，有綠色煤碳之稱”，同時它自身還是氫的載體，其中氫元素的質量分數為6%，占生物質總量的40%以上（氫氣熱值高143mj/kg，是汽油的三倍），以生物質為原料制氫具有清潔、節能和不消耗礦物質源，突出優點在反應過程中生成co2等生物質生長過程中吸收的co2在總量上實現平衡，不會造成溫室效應，可以達到真正意義的零排放。世界各國都傾入巨資研發，也有報道和發表了很多論文等發明專利以及成功案例，如丹麥技術大學（dtu）的二步法氣化發電系統，可燃氣低位燃值5.6mj/?，山東科學院能源所的二步法氣化發電系統，可燃氣低位熱值值5.0mj/?。但是各個步驟都是獨立反應，在不同的反應器中完成，占地面積大，熱能消耗多，轉化率低。

技術實現要素：

本發明的目的就是針對上訴現有方法中各個步驟都是獨立反應，在不同的反應器中完成，占地面積大，熱能消耗多，轉化率低之不足，而提供軸向逆流式秸稈鍘料耦合凈化富氫氣化爐灶。

本發明包括包括爐架、爐體、風機、催化重整反應器、催化劑投料裝置、冷水爐排、一組氣化劑左旋噴嘴、倒圓臺形空氣夾套、圓臺形氣化劑夾套、透氣孔板、電子脈沖點火器和水封箱，爐體的爐壁上開有進水口、出水口和一對進氣口，爐體安裝在爐架上，催化重整反應器包括催化筒和旋風分離混流筒，催化筒和旋風分離混流筒上下兩端分別為敞口，催化筒內設有圓柱形蜂窩陶瓷蓄熱體，旋風分離混流筒上開有一組降噪孔，旋風分離混流筒安裝在催化筒底部，且旋風分離混流筒頂部敞口與催化筒底部敞口相通，催化筒頂部一端通過支撐架安裝在爐體內；催化劑投料裝置包括雙翻板閥和集氣罩，集氣罩底部為敞口，集氣罩上分別開有下料口和出氣口，集氣罩底部敞口與催化筒頂部敞口相通，雙翻板閥的出料口和集氣罩下料口相通；所述集氣罩上設有空氣夾套，空氣夾套上分別開有進氣口和一對出氣口，風機安裝在空氣夾套上，且風機的出氣口和空氣夾套的進氣口相通，空氣夾套的一對出氣口分別通過管道與爐體的一對進氣口相通；冷水爐排包括導流葉片、一組水管和環形管道，導流葉片上開有一組孔，一組水管上分別開有蒸汽出口，且在蒸汽出口上設有蒸汽噴嘴，一組水管分別安裝在導流葉片相對應葉片的一側，環形管道上分別開有一組水流通過孔，一組水管的一端分別與環形管道的一組水流通過孔相通，所述催化筒上設有與環形管道配合使用的裙座，催化筒另一端通過裙座放置在環形管道上，所述一組水管的其中兩根水管兩端均為敞口，其余水管一端開口，另一端封閉，其中兩端均為敞口的兩根水管分別與爐體的進水口和出水口相通；所述爐體和倒圓臺形空氣夾套上下兩端分別為敞口，倒圓臺形空氣夾套頂部敞口和爐體底部敞口相通，水封箱上開有進水口、出水口和蒸汽排放口，水封箱安裝在倒圓臺形空氣夾套底部，且水封箱的蒸汽排放口與倒圓臺形空氣夾套底部敞口相通；所述倒圓臺形空氣夾套上分別開有進氣口、一組出氣口、進水口和點火器安裝孔，圓臺形氣化劑夾套上下兩端分別為敞口，圓臺形氣化劑夾套上分別開有一組進氣口和一組出氣口，圓臺形氣化劑夾套的一組進氣口分別通過管道與倒圓臺形空氣夾套的一組出氣口相通，一組氣化劑左旋噴嘴由低到高呈螺旋形排列，且一組氣化劑左旋噴嘴的進氣口分別與圓臺形氣化劑夾套的一組出氣口相通，一組氣化劑左旋噴嘴其中一根的出氣口位于旋風分離混流筒內，倒圓臺形空氣夾套的進氣口通過管道與集氣罩空氣夾套的出氣口相通，所述倒圓臺形空氣夾套的進氣口上設有風量調節閥；透氣孔板通過支架安裝在倒圓臺形空氣夾套內，并位于圓臺形氣化劑夾套下方，電子脈沖點火器安裝在倒圓臺形空氣夾套的安裝孔上，爐體的出水口分別通過管道與倒圓臺形空氣夾套和水封箱的進水口相通。

它還有過濾裝置，過濾裝置包括一組陶瓷過濾片和一組過濾管，一組過濾管的進氣口分別通過管道與集氣罩的出氣口相通，一組陶瓷過濾片分別安裝在一組過濾管內，過濾管上設有一對閥門，且一對閥門分別位于陶瓷過濾片兩端，所述集氣罩上設有負壓表。

它還有燃燒裝置，燃燒裝置包括灶具、一組平衡火孔內芯和排煙管道，灶具上分別開有富氫氣體進氣口、一組空氣進氣口、一組輔助進氣口和排煙孔，一組平衡火孔內芯分別位于灶具內，且一組平衡火孔內芯的進氣口分別與灶具的一組輔助進氣口相通，灶具的富氫氣體進氣口和集氣罩的出氣口相通，排煙管道的進氣口和灶具的排煙孔相通。

它還有一對蝸殼形導氣管，所述蝸殼形導氣管和爐體上分別開有一組攪流孔，且蝸殼形導氣管的攪流孔和爐體的攪流孔相通，所述集氣罩上空氣夾套的一對出氣口分別通過蝸殼形導氣管與爐體的一對進氣口相通。

所述一組氣化劑左旋噴嘴由低到高以26°左上螺旋角依次排列，所述導流葉片的葉片分別以水管為軸向下旋轉26°。

它還有防爆窗和觀察窗，所述倒圓臺形空氣夾套上分別開有防爆窗和觀察窗安裝孔，防爆窗和觀察窗分別安裝在對應的孔上；所述水封箱內底部設有沖洗管道，所述水封箱上設有液位計；所述倒圓臺形空氣夾套的進水口和水封箱的進水口上分別設有滴水閥和流量閥；所述爐體的出水口處設有限流板。

所述爐體上設有石棉保溫層。

所述催化筒與環形管道之間設有間隙，間隙為1-2mm。

本發明優點是：將生物質的熱解、高溫貧氧裂解、預熱預混氣流引射、高溫水蒸氣重整催化富氫以及以軸向逆流式旋分離器中內外旋風氣流場五個子系統中復雜而有序的化學反應、物理變化的有形載體與移動輸送工具有機的耦合，兼容于一爐，順利、安全、平穩、長周期的完成秸稈鍘料富氫氣化全過程，擴大生物質氣化氣富氫化的使用范圍，大幅度降低生物質氣化設備的造價、占地面積和運行管理成本，極具商業投資開發價值。

附圖說明

圖1是本發明結構示意圖。

圖2是本發明另一實施方案結構示意圖。

圖3是圖1的a-a截面示意圖。

圖4是本發明冷水爐排立體結構示意圖。

具體實施方式

如圖1、2、3、4所示，本發明包括包括爐架2、爐體3、風機4、催化重整反應器、催化劑投料裝置、冷水爐排、一組氣化劑左旋噴嘴14、倒圓臺形空氣夾套15、圓臺形氣化劑夾套18、透氣孔板20、電子脈沖點火器21和水封箱25，爐體3的爐壁上開有進水口、出水口和一對進氣口，爐體3安裝在爐架2上，催化重整反應器包括催化筒5和旋風分離混流筒12，催化筒5和旋風分離混流筒12上下兩端分別為敞口，催化筒5內設有圓柱形蜂窩陶瓷蓄熱體11，旋風分離混流筒12上開有一組降噪孔，旋風分離混流筒12安裝在催化筒5底部，且旋風分離混流筒12頂部敞口與催化筒5底部敞口相通，催化筒5頂部一端通過支撐架安裝在爐體3內；催化劑投料裝置包括雙翻板閥36和集氣罩37，集氣罩37底部為敞口，集氣罩37上分別開有下料口和出氣口，集氣罩37底部敞口與催化筒5頂部敞口相通，雙翻板閥36的出料口和集氣罩37下料口相通；所述集氣罩37上設有空氣夾套，空氣夾套上分別開有進氣口和一對出氣口，風機4安裝在空氣夾套上，且風機4的出氣口和空氣夾套的進氣口相通，空氣夾套的一對出氣口分別通過管道與爐體3的一對進氣口相通；冷水爐排包括導流葉片9、一組水管10和環形管道13，導流葉片9上開有一組孔，一組水管10上分別開有蒸汽出口，且在蒸汽出口上設有蒸汽噴嘴10-1，一組水管10分別安裝在導流葉片9相對應葉片的一側，環形管道13上分別開有一組水流通過孔，一組水管10的一端分別與環形管道13的一組水流通過孔相通，所述催化筒5上設有與環形管道13配合使用的裙座，催化筒5另一端通過裙座放置在環形管道13上，所述一組水管10的其中兩根水管兩端均為敞口，其余水管一端開口，另一端封閉，其中兩端均為敞口的兩根水管分別與爐體3的進水口和出水口相通；所述爐體3和倒圓臺形空氣夾套15上下兩端分別為敞口，倒圓臺形空氣夾套15頂部敞口和爐體3底部敞口相通，水封箱25上開有進水口、出水口和蒸汽排放口，水封箱25安裝在倒圓臺形空氣夾套15底部，且水封箱25的蒸汽排放口與倒圓臺形空氣夾套15底部敞口相通；所述倒圓臺形空氣夾套15上分別開有進氣口、一組出氣口、進水口和點火器安裝孔，圓臺形氣化劑夾套18上下兩端分別為敞口，圓臺形氣化劑夾套18上分別開有一組進氣口和一組出氣口，圓臺形氣化劑夾套18的一組進氣口分別通過管道與倒圓臺形空氣夾套15的一組出氣口相通，一組氣化劑左旋噴嘴14由低到高呈螺旋形排列，且一組氣化劑左旋噴嘴14的進氣口分別與圓臺形氣化劑夾套18的一組出氣口相通，一組氣化劑左旋噴嘴14其中一根的出氣口位于旋風分離混流筒12內，倒圓臺形空氣夾套15的進氣口通過管道與集氣罩37空氣夾套的出氣口相通，所述倒圓臺形空氣夾套15的進氣口上設有風量調節閥；透氣孔板20通過支架安裝在倒圓臺形空氣夾套15內，并位于圓臺形氣化劑夾套18下方，電子脈沖點火器21安裝在倒圓臺形空氣夾套15的安裝孔上，爐體3的出水口分別通過管道與倒圓臺形空氣夾套15和水封箱25的進水口相通。

它還有過濾裝置，過濾裝置包括一組陶瓷過濾片35和一組過濾管38，一組過濾管38的進氣口分別通過管道與集氣罩37的出氣口相通，一組陶瓷過濾片35分別安裝在一組過濾管38內，過濾管38上設有一對閥門，且一對閥門分別位于陶瓷過濾片35兩端，所述集氣罩37上設有負壓表44。

它還有燃燒裝置，燃燒裝置包括灶具40、一組平衡火孔內芯42和排煙管道41，灶具40上分別開有富氫氣體進氣口、一組空氣進氣口、一組輔助進氣口和排煙孔，一組平衡火孔內芯42分別位于灶具40內，且一組平衡火孔內芯42的進氣口分別與灶具40的一組輔助進氣口相通，灶具40的富氫氣體進氣口和集氣罩37的出氣口相通，排煙管道41的進氣口和灶具40的排煙孔相通。

它還有一對蝸殼形導氣管4-1，所述蝸殼形導氣管4-1和爐體3上分別開有一組攪流孔，且蝸殼形導氣管4-1的攪流孔和爐體3的攪流孔相通，所述集氣罩37上空氣夾套的一對出氣口分別通過蝸殼形導氣管4-1與爐體3的一對進氣口相通。

所述一組氣化劑左旋噴嘴14由低到高以26°左上螺旋角依次排列，所述導流葉片9的葉片分別以水管10為軸向下旋轉26°。

它還有防爆窗16和觀察窗17，所述倒圓臺形空氣夾套15上分別開有防爆窗和觀察窗安裝孔，防爆窗16和觀察窗17分別安裝在對應的孔上；所述水封箱25內底部設有沖洗管道27，所述水封箱25上設有液位計28；所述倒圓臺形空氣夾套15的進水口和水封箱25的進水口上分別設有滴水閥31和流量閥29；所述爐體3的出水口處設有限流板。

所述爐體3上設有石棉保溫層3-2。

所述催化筒5與環形管道13之間設有間隙，間隙為1-2mm。

工作方式和原理：將秸稈從爐體3頂部的敞口投入到爐體3內，同時風機4把空氣吹入到集氣罩37的空氣夾套內，風機4用變頻風機最佳；空氣在集氣罩37的空氣夾套內加熱后一部分通過蝸殼形導氣管4-1進入到爐體3內，另一部分通過管道進入到倒圓臺形空氣夾套15的夾層內；蝸殼形導氣管4-1和爐體3上分別開有一組攪流孔，部分空氣從一組攪流孔進入到爐體3內，增加空氣在爐體3內的均勻性。在第一次使用的時候，先把秸稈鍘料從爐體3頂部的敞口投入到爐體3內，通過明火點燃，使爐體3內溫度升高，作為后序所有物理化學反應的熱能基礎；然后不斷向爐體3內投放秸稈鍘料，進行連續反應。

水進入到冷水爐排內，并在冷水爐排的水管10內加熱產生蒸汽，蒸汽從蒸汽噴嘴10-1排放到爐體3內，蒸汽噴嘴10-1最佳的排列方式為，蒸汽噴嘴10-1在一組水管(10)上平面呈螺紋形排列，形成螺旋氣流對導流葉片9進行沖刷，以及熔渣殘炭崩解；熱空氣、秸稈和蒸汽一起在冷水爐排上方的爐體3內由上至下依次進行干燥、熱解、氧化和還原反應進行初級焦油熱裂解，產生粗燃氣、焦油、殘炭和灰分（此時還原反應的溫度在700-750℃），粗燃氣、焦油、殘炭和灰分經過非對稱冷水爐排的導流葉片9后，因導流葉片9的每個葉片分別以水管10為軸向下旋轉26°，形成一個風扇葉片狀，粗燃氣、焦油、殘炭和灰分進入到旋風分離混流筒12、倒圓臺形空氣夾套15和圓臺形氣化劑夾套18之間的腔體內形成第一次軸向逆流左下旋夾角26°氣流，圓臺形氣化劑夾套18底部一圈和倒圓臺形空氣夾套15之間以及透氣孔板20和倒圓臺形空氣夾套15之間分別有環形縫隙，殘炭從環形縫隙落入到水封箱25內，并被水封箱25內的高溫熱水氣化，第一次軸向逆流左下旋夾角26°氣流分成三部分，一部分從環形縫隙進入到水封箱25內，與水封箱25內的蒸汽一起經過透氣孔板20后進入到圓臺形氣化劑夾套18內產生預熱預混（400℃）的內左上旋夾角26°的氣流，氣流再從圓臺形氣化劑夾套18頂部敞口噴出；另一部分直接卷吸到旋風分離混流筒12內，還有一部分經過圓臺形氣化劑夾套18和倒圓臺形空氣夾套15之間的環形縫隙進入到圓臺形氣化劑夾套18內，再從圓臺形氣化劑夾套18頂部敞口噴出；旋風分離混流筒12上的一組孔可以把殘炭和灰分排除在外，實現氣體和固體分離。

同時進入到倒圓臺形空氣夾套15的夾層空間內的空氣進行二次預熱，進入到倒圓臺形空氣夾套15夾層空間內的水被氣化，熱空氣和水蒸氣一起再進入到圓臺形氣化劑夾套18的夾層空間內，混合氣體從一組氣化劑左旋噴嘴14噴出，并通過電子脈沖點火器21點火，混合氣體、粗燃氣、焦油以及殘炭一起點燃，一組氣化劑左旋噴嘴14由低到高以26°左上螺旋角依次排列，最低一個被點燃的氣化劑左旋噴嘴14依次點燃后面的一個，一組氣化劑左旋噴嘴14的出氣口呈26°螺旋排列，使上方燃燒形成26°左上螺旋氣流，使燃燒集中在一組氣化劑左旋噴嘴14的范圍內，螺旋燃燒能夠減少粗可燃氣體的燒損量，避免整個倒圓臺形空氣夾套15內的混合氣化劑被整個點燃，倒圓臺形空氣夾套15內其他沒點燃的氣體跟隨26°左上螺旋氣流卷吸到催化重整反應器內，被圓柱形蜂窩陶瓷蓄熱體(11)上的催化劑催化，形成富氫氣體；富氫氣體經過集氣罩37并從過濾管38排放收集，在經過過濾管38內的陶瓷過濾片35時氣體中含有的微量焦油和微顆進行末段攔截，提高富氫氣體的燃燒值；可以在爐體3的進氣口上和爐體3的氧化反應區域以及還原反應區域分別設有熱電偶，用于檢測爐體3內各個層次的溫度，方便工作人員進行及時的調整。

另一實施方式：如果該工藝過程用于軸向逆流秸稈鍘料耦合凈化富氫氣化灶制造及運行，則直接利用自然室內通風氣流和高煙囪（高度≥4m），空氣動力學產生的抽力（微負壓=30-40pa），節約風機的電能消耗，完成軸向逆流式秸稈耦合凈化富氫氣化灶使用的全過程，富氫氣體經過集氣罩37內的富氫氣體直接進入到灶具40內，室外空氣經過灶具40上的一組空氣進氣口進入到灶具40內參與燃燒，一組平衡火孔內芯42把室外空氣通過一組輔助進氣口引入到灶具40內，使灶具40內中部也能進行充分燃燒，提高富氫氣體燃燒值和平衡度，燃燒的煙氣從排煙管道41排放，作為家用做飯爐灶使用。

在一組氣化劑左旋噴嘴14的范圍內貧氧（氧氣占6%-10%）高溫富燃料燃燒（800℃），殘炭氣化、焦油第二次熱裂解，其催化反應區域被強制限定在以消耗能量的左上旋夾角26°內旋流內；故外旋氣流中焦油、粗燃氣、殘炭根本得不到氣化劑的預混、預熱，是無氧區域，摘錄孫立2013年化學工業出版?生物質熱解氣化原理與技術?中所述的“氣體燃料必須在氧化劑（即空氣）混合之后才能發生燃燒”，左上旋夾角26°的預熱預混氣引入一組氣化劑左旋噴嘴14處，被內上旋氣流充分預混的高溫混合氣體（包括可燃氣體、水蒸氣和氧氣），此時高溫混合氣體溫度在600℃，被預混燃燒發生一定程度擴散式射流燃燒，此時溫度在800-850℃，高速噴入左內上、下旋流夾角26°旋風分離混流筒12時，被第二次內上旋風氣流使氣、固進行二次分離；此處的可燃氣體被左上旋夾角26°的其中一根氣化劑左旋噴嘴14噴到圓柱形蜂窩陶瓷儲熱體11上的催化劑上（催化劑為木炭或木塊），此段位置設計在隔壁熱解區氧化層同一標高范圍，使催化筒5內外兩側分別進行氧化反應、水蒸氣重整催化反應和干式層整反應，是溫度、氣流、爐內氣壓的自然耦合和自動協調爐內各要素，（包括全系統反應時間≥12分鐘）一定程度上的空氣熱動力學平衡，氣化反應的化學平衡，其耦合的全系統的放熱反應和吸熱反應溫度的疊加，疊加后溫度可達到950-1000℃，將有利各自的化學反應和物理變化，共同完成生物質鍘料的干燥、熱解、氧化還原、殘炭氣化、蒸汽氣化、木炭催化劑的高溫水蒸氣重整富氫催化反應，至此催化筒(5)上部焦油成分被高溫催化裂解殆盡（成為無氧區），而且縮聚反應形成的少量積炭也大量減少，是由于高溫水蒸氣和積炭反應生成氫氣和一氧化碳可燃氣體的結果之一。

由于在左內上、下旋風夾角26°的旋風分離混流筒12處，為了成功實現殘炭和灰分的第二次氣、固相旋風分離，而提高了高溫預混完全的燃燒混合氣體在催化筒(5)內上旋風流速和總壓降為代價，這是空氣動力學動態平衡的自然耦合結果，也就是說旋風分離混流筒12的入口處，可高線速保證細顆粒（直徑在10μm-20μm）的流態化，同時催化筒(5)上部的低線速則可以抑制直徑在5μm-10μm顆粒從催化筒(5)頂部出氣口掦析出外，減少粉塵率。旋風分離混流筒12內流體和顆粒、殘炭、二級焦油的劇烈湍流，可以使流體在催化筒(5)內均勻分布，在低線速下，較長時間內可獲得良好的流態化催化反應工況，完成可燃氣體的富氫化。

至此，基本凈化的可燃富氫氣體進入蜂窩體陶瓷過濾片35處后（此時氣體溫度在300-500℃），其自身攜帶的微量焦油（5-10mg/?）灰粉被末段攔截，此時催化筒(5)內出去的可燃富氫氣體經過熱交換器或不經過熱交換器都可供給燃氣輪機發電，社區生物質燃氣站或直接供熱鍋爐燃燒以及供應灶具40民用或者用于流動車載式生物質氣發電設備，而不腐蝕相關設備。

一組過濾管38上的閥門組的功能是保證整個軸向逆流式秸稈鍘料耦合凈化富氫氣化爐長期連續安全平穩運行，為正常維護和更換蜂窩體陶瓷過濾片35提供空間和時間，因為其并聯輸送，關閉和開啟其中任何一組閥門進行更換陶瓷過濾片35，本系統依然正常運行。

雙翻板閥36處的功能是保證整個軸向逆流式秸稈鍘料耦合凈化富氫氣化爐內的圓柱形蜂窩陶瓷儲熱體11長期連續運行提供木炭或木塊等催化劑，投催化劑前打開雙翻板閥36上層的閥門，催化劑放入到雙翻板閥36上層空腔內，關閉上層的閥門，再打開下層的閥門，催化劑落入到圓柱形蜂窩陶瓷儲熱體11上，實現在投放催化劑的時候爐內的氣流，溫度以及氣壓波動幅度較小。

爐內殘炭和灰粉被夾角26°左下旋氣流強制送入倒圓臺形空氣夾套15和圓臺形氣化劑夾套18之間的環形縫隙后，落入到有限的高溫熱水的水封箱25內（高溫熱水溫度≤100℃），被爐內輻射熱再次加熱成≥100℃的水蒸氣氣化，其通過透氣孔板20后，被左向夾角26°內上旋氣流預混合后提高了內左旋氣流中粗可燃氣和水蒸氣的預混濃度和溫度，至此第一批被預熱、預混的氣流層形成，經過圓臺形氣化劑夾套18后，為首次實現少部分貧氧富燃料燃燒，爐內電子脈沖點火器21點火提供了物質基礎。

操作人員只要通過觀察窗17看見藍綠色火焰（藍綠色火焰溫度為≥800℃），少部分貧氧燃燒現象（貧氧氧氣濃度在6%-10%），便可以確定爐內氣化反應運行正常，平穩安全，不會發生回火、熄火的情況，進而實現了少部分氧氣的貧氧富燃料再燃燒條件，便于氮氧化物還原反應和少產生熱力型氮氧化物，最終達到超低氮氧化物排放成為現實。

防爆窗16是該爐平穩運行安全作業的第一道屏障。

必須嚴格控制流量閥29和滴水閥31防止爐溫下降太多，影響水蒸氣重整催化反應正常進行（正常水蒸氣量不超過s/b=水蒸氣：生物質質量≈0.3-0.7）；爐體3的出水口處設有限流板，限制環形管道13內的水位，防止水位過高，水從蒸汽噴嘴10-1噴出，當環形管道13內的水位高出限流板時，會自動從限流板上方流出。

由于蝸殼形導氣管4-1上有攪流孔，其穿孔軌跡分別按正弦曲線開；導流葉片9上的孔同軸環形弧形線、不等距、不等徑布置，熱解區將不會發生秸稈鍘料“搭橋”和“燒穿孔”現象，有助于氣化爐平穩和低噪聲，非同基頻聲音運行。

從風機4吹進空氣集氣罩37的空氣夾套內的空氣被預熱到150-200℃，空氣的體積受熱膨脹，減少了進入氣化爐的空氣質量和流量，也就是相應的減少了進入氣化爐內的氧、氮氣量，并最終減少了產出氣中氮氣含量，從而增加了產出氣的熱值，減少了氮氧化物的排放量。

在空氣左外下旋入口7處，≤200℃的左外下旋氣流與軸向截面角為23-30°，優選26°，與徑向截面角夾角60-67°，優選64°，此時下旋氣流將在爐內熱解氧化層，以扁射流基本段擴散角方向（速度、溫度、濃度均保持其原有特性）與爐內假想圓柱體外圓相切（秸稈氧化層內）進行劇烈的氧化反應，由于氧化反應層內的假想圓柱體與爐內壁保持一定距離。爐體3內一般都會設有耐火防腐耐磨層，可保證爐內耐火防腐耐磨層不受或少受高溫生物質顆粒、殘炭和氣流的沖刷，磨損而延長其使用壽命，同理，催化重整反應器外壁遠離強左下旋氣流的內側，亦可延長催化重整反應器使用壽命的工況。

現階段所有秸稈氣化爐內只要存在無焰貧氧不完全燃燒反應過程，他們都將以pm2.5排放91.8g/kg數量級，污染藍天白云，現摘錄北京大學“農作物秸稈燃燒排放pm2.5特征的研究”博士論文如下：

本發明軸向逆流式秸稈鍘料耦合、凈化、富氫氣化爐中將發生一次無焰悶燒貧氧燃燒，一次有焰（藍綠色火焰）貧氧燃燒，實驗證明:

該爐內的pm2.5的排放量將大幅度的降低，并且從上表中可看出爐內第一次無焰燜燒可減少對非對稱冷水爐排和其他金屬構件的高溫腐蝕的金屬和非金屬水溶性離子，ce-、f-、no3、so4-、nh4及k+（摘錄：“秸稈燃料鍋爐受熱面腐蝕機制及防護方法”2012張小輝）。

本發明氣化系統的能量平衡為正結余多，商業利潤是大的，首先將生物質氣化產生焦油所占能量5%-15%有價值釋放；其二軸向逆流秸稈耦合、凈化、富氫氣化爐產氣，熱值大幅提高，其三，大部分殘炭被氣化。

左內上旋夾角26°的旋風分離混流筒12內某個位置，是按張殿印2003年由化學工業出版社環境科學與工程出版中心出版發行的?除塵工程設計手冊?p66頁“吹吸式集氣吸塵罩”，p113頁“旋風除塵器集塵箱和空心隔離錐”，創新設計的，實踐也證明攜帶一定能量的氣流以一定初速度在向上方向的催化筒5內作噴射擴散式有焰貧氧富燃料燃燒所產生的氣壓、氣流速度、流量與爐外的大氣壓力。密度，流速之差是正值，氣流是向上的，更何況，本發明軸向逆流式秸稈耦合、凈化富氫氣化爐后序工程設備中必不可少的羅茨鼓風機（h≥4m的煙囪也行）所產生的負壓值有機耦合，完全可以勝任其旋風分離器職責，負擔起五個子系統的復雜而有序的化學反應，物理變化的有形載體與移動輸送工具，有機的耦合，兼容于一爐，順利安全平穩長周期的完成秸稈鍘料耦合凈化富氫氣化全過程。

圓柱狀集氣罩37的出氣方向是呈左旋切線方向水平輸出。