專利名稱：一種生物質(zhì)氣傳輸管道防止焦油凝聚的方法及結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種生物質(zhì)氣傳輸管道防止焦油凝聚的方法及結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)作為一種古老的傳統(tǒng)能源，直接燃燒是其長(zhǎng)期以來(lái)的唯一用能方式。但是直接燃燒轉(zhuǎn)化效率低，能量損失嚴(yán)重，不僅直接導(dǎo)致大氣污染，還嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境，所以實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)燃料的清潔燃燒和高效利用，發(fā)展生物質(zhì)的各種能源轉(zhuǎn)換利用技術(shù)非常重要， 其中生物質(zhì)氣化技術(shù)是高效利用生物質(zhì)能的重要方法之一。生物質(zhì)氣化技術(shù)是將氣化爐內(nèi)的生物質(zhì)在缺氧狀態(tài)下進(jìn)行不完全燃燒，從而完成了生物質(zhì)能量從固態(tài)到氣態(tài)的轉(zhuǎn)換。但是生物質(zhì)氣化技術(shù)還是一項(xiàng)較新的技術(shù)，目前還不成熟，尤其是對(duì)氣化燃?xì)獾膬艋八a(chǎn)生的大量焦油的合理處理都是生物質(zhì)氣化利用方面急需解決的瓶頸問題。生物質(zhì)氣化后，焦油成分呈霧化狀態(tài)與氣化燃?xì)饣旌显谝黄?。在傳輸管道中傳輸時(shí)，溫度逐漸降低，當(dāng)?shù)陀?00°C時(shí)，霧化狀態(tài)的焦油逐漸聚集成大顆粒，然后在管道壁上凝聚成粘稠的液態(tài)。當(dāng)停爐期間時(shí)溫度進(jìn)一步降到常溫，焦油呈現(xiàn)固態(tài)。久而久之焦油堵塞管道，凝聚在管道閥上的焦油使管道閥失效。常用的管道保溫措施(如保溫棉等)效果不理想，采用電加熱等需要額外熱源，成本較高。
氣化爐的爐膽內(nèi)的最高溫度可高達(dá)1000° C左右，而生物質(zhì)中分解的微量元素在高溫下有較強(qiáng)的腐蝕性，所以對(duì)爐體的耐高溫和耐腐蝕要求很高，為了控制爐體溫度的過度上升，保護(hù)爐膽和爐內(nèi)耐火磚，延長(zhǎng)氣化爐的使用壽命，通常采用爐體外圍水循環(huán)控溫裝置給氣化爐降溫。另外，生物質(zhì)氣化代油燃燒系統(tǒng)的燃燒器通常都是常溫配風(fēng)，使得混合后的燃?xì)鉁囟嚷愿哂诔?，而生物質(zhì)燃?xì)獾狞c(diǎn)火溫度一般要求高于700°C，因此低溫燃?xì)獠焕邳c(diǎn)火。上述問題嚴(yán)重制約了生物質(zhì)氣化代油燃燒系統(tǒng)的推廣普及，亟待克服。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種生物質(zhì)氣傳輸管道防止焦油凝聚的方法及結(jié)構(gòu)，以解決因焦油在傳輸管道中凝聚而導(dǎo)致的管道堵塞及管道閥失效等問題。本發(fā)明的生物質(zhì)氣傳輸管道防止焦油凝聚的方法是利用氣化爐外表面將用于冷卻氣化爐的空氣加熱，并利用加熱后的空氣對(duì)燃?xì)鈧鬏敼艿肋M(jìn)行保溫。在氣化爐對(duì)空氣加熱的同時(shí)，空氣也對(duì)氣化爐起到了降溫及控溫的作用，防止氣化爐溫度過高。利用加熱后的空氣對(duì)燃?xì)鈧鬏敼艿肋M(jìn)行保溫，可以防止燃?xì)庠趥鬏斶^程中溫度降低而導(dǎo)致焦油凝聚，使焦油在管道傳輸過程中保持初始的霧化狀態(tài)，進(jìn)而進(jìn)入鍋爐直接燃燒，提高整個(gè)氣化系統(tǒng)的熱轉(zhuǎn)換效率。進(jìn)一步地，本發(fā)明的生物質(zhì)氣傳輸管道防止焦油凝聚的方法最終將對(duì)燃?xì)鈧鬏敼艿肋M(jìn)行保溫后的空氣輸送至燃燒器內(nèi)作為燃?xì)獾呐滹L(fēng)來(lái)使用，實(shí)現(xiàn)燃燒器高溫配風(fēng)，有利于燃燒器內(nèi)燃?xì)恻c(diǎn)火及穩(wěn)定燃燒。本發(fā)明的生物質(zhì)氣傳輸管道防止焦油凝聚的結(jié)構(gòu)包括氣化爐，所述氣化爐包括進(jìn)料口、出渣口、助燃空氣進(jìn)口和燃?xì)獬隹?，所述燃?xì)獬隹谕ㄟ^燃?xì)鈧鬏敼艿琅c一個(gè)燃燒器相通，所述燃燒器設(shè)置有配風(fēng)入口，關(guān)鍵在于所述氣化爐的外表面設(shè)置有中空的導(dǎo)風(fēng)腔，所述導(dǎo)風(fēng)腔的入口安裝有鼓風(fēng)機(jī)，所述燃?xì)鈧鬏敼艿赖墓鼙谠O(shè)置有中空夾層，所述中空夾層的兩端分別與導(dǎo)風(fēng)腔出口、燃燒器配風(fēng)入口相通。在使用時(shí)，利用鼓風(fēng)機(jī)將冷空氣由導(dǎo)風(fēng)腔入口送入導(dǎo)風(fēng)腔，并在導(dǎo)風(fēng)腔中與氣化爐爐體進(jìn)行熱量交換，可以給氣化爐降溫及控溫，防止氣化爐溫度過高，同時(shí)用于冷卻的空氣被加熱；冷空氣加熱后，由導(dǎo)風(fēng)腔的出口進(jìn)入到燃?xì)鈧鬏敼艿赖墓鼙谒O(shè)置的中空夾層， 可以給燃?xì)鈧鬏敼艿辣兀乐谷細(xì)庠趥鬏斶^程中溫度降低而導(dǎo)致焦油凝聚，使焦油在管道傳輸過程中保持初始的霧化狀態(tài)，進(jìn)而進(jìn)入鍋爐直接燃燒，提高整個(gè)氣化系統(tǒng)的熱轉(zhuǎn)換效率。另外，燃燒器高溫配風(fēng)，有利于燃燒器點(diǎn)火及穩(wěn)定燃燒。進(jìn)一步地，所述導(dǎo)風(fēng)腔呈螺旋狀纏繞于氣化爐的外表面，以增長(zhǎng)導(dǎo)風(fēng)腔的長(zhǎng)度，從而加大導(dǎo)風(fēng)腔與氣化爐外表面的接觸面積，改善導(dǎo)風(fēng)腔內(nèi)的冷空氣與氣化爐之間的熱量交換，提高氣化爐的冷卻效果，并使得冷空氣加熱充分。進(jìn)一步地，所述導(dǎo)風(fēng)腔的入口設(shè)置于導(dǎo)風(fēng)腔的底部，所述導(dǎo)風(fēng)腔的出口設(shè)置于導(dǎo)風(fēng)腔的頂部。氣化爐底部的溫度較高，而冷空氣從導(dǎo)風(fēng)腔底部的入口進(jìn)入，可以改善導(dǎo)風(fēng)腔內(nèi)的冷空氣與氣化爐之間的熱量交換。進(jìn)一步地，所述導(dǎo)風(fēng)腔出口處設(shè)置有溫度采集裝置，所述溫度采集裝置與一個(gè)控制單元相連，所述控制單元接收溫度采集裝置的信號(hào)并根據(jù)該信號(hào)控制鼓風(fēng)機(jī)的工作。由溫度采集裝置檢測(cè)出螺旋形的導(dǎo)風(fēng)腔出口處的空氣溫度，當(dāng)溫度過高時(shí)，控制單元控制鼓風(fēng)機(jī)加快冷卻風(fēng)的流速與流量，反之則減少，從而控制氣化爐體的保溫與冷卻效果。進(jìn)一步地，所述燃?xì)鈧鬏敼艿涝O(shè)置有與大氣相通的燃?xì)馀趴展?，所述燃?xì)馀趴展苌习惭b有燃?xì)馀趴臻y，所述燃?xì)鈧鬏敼艿赖闹锌諍A層設(shè)置有配風(fēng)排空閥，以調(diào)節(jié)進(jìn)入燃燒器的燃?xì)馀c配風(fēng)之間的比例，保證燃燒充分。本發(fā)明的生物質(zhì)氣傳輸管道防止焦油凝聚的方法及結(jié)構(gòu)通過設(shè)置獨(dú)特的配風(fēng)及燃?xì)鈧鬏敼苈?，一舉解決了氣化爐冷卻、燃?xì)鈧鬏敼艿辣?、燃燒器高溫配風(fēng)的難題，提高了整個(gè)氣化代油燃燒系統(tǒng)的熱轉(zhuǎn)換效率，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，使得整個(gè)燃燒系統(tǒng)更加科學(xué)合理。


圖1是本發(fā)明的生物質(zhì)氣傳輸管道防止焦油凝聚的結(jié)構(gòu)的原理圖，其中1、氣化爐 2、導(dǎo)風(fēng)腔 3、導(dǎo)風(fēng)腔入口 4、助燃空氣進(jìn)口 5、出渣口 6、燃?xì)獬隹?7、導(dǎo)風(fēng)腔出口 8、進(jìn)料口 9、燃?xì)馀趴展?10、燃?xì)馀趴臻y 11、燃燒器 12、 燃?xì)夤艿篱y 13、燃?xì)鈧鬏敼艿拦鼙诘闹锌諍A層 14、燃?xì)鈧鬏敼艿馈?br> 具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖來(lái)詳細(xì)說明本發(fā)明。
實(shí)施例1
如圖1所示，本實(shí)施例的生物質(zhì)氣傳輸管道防止焦油凝聚的結(jié)構(gòu)包括氣化爐1，氣化爐 1包括進(jìn)料口 8、出渣口 5、助燃空氣進(jìn)口 4和燃?xì)獬隹?6，燃?xì)獬隹?6通過燃?xì)鈧鬏敼艿?4 與燃燒器11相通，燃燒器11設(shè)置有配風(fēng)入口，氣化爐1的外表面設(shè)置有中空的導(dǎo)風(fēng)腔2，導(dǎo)風(fēng)腔的入口 3安裝有鼓風(fēng)機(jī)，燃?xì)鈧鬏敼艿?4的管壁設(shè)置有中空夾層13，中空夾層13的兩端分別與導(dǎo)風(fēng)腔出口 7、燃燒器配風(fēng)入口相通(鼓風(fēng)機(jī)在圖中未畫出)。導(dǎo)風(fēng)腔2呈螺旋狀纏繞于氣化爐1的外表面，以增長(zhǎng)導(dǎo)風(fēng)腔2的長(zhǎng)度，從而加大導(dǎo)風(fēng)腔2與氣化爐1外表面的接觸面積，改善導(dǎo)風(fēng)腔2內(nèi)的冷空氣與氣化爐1之間的熱量交換，提高氣化爐2的冷卻效果，并使得冷卻空氣加熱充分。導(dǎo)風(fēng)腔的入口 3設(shè)置于導(dǎo)風(fēng)腔2的底部，導(dǎo)風(fēng)腔的出口 7設(shè)置于導(dǎo)風(fēng)腔2的頂部。 氣化爐1底部的溫度較高，而冷空氣從導(dǎo)風(fēng)腔底部的入口 3進(jìn)入，可以改善導(dǎo)風(fēng)腔2內(nèi)的冷空氣與氣化爐1之間的熱量交換。導(dǎo)風(fēng)腔出口 7處設(shè)置有溫度采集裝置，該溫度采集裝置與一個(gè)控制單元相連，所述控制單元接收溫度采集裝置的信號(hào)并根據(jù)該信號(hào)控制鼓風(fēng)機(jī)的工作(溫度采集裝置、控制單元在圖中未畫出)。燃?xì)鈧鬏敼艿?4設(shè)置有與大氣相通的燃?xì)馀趴展?，燃?xì)馀趴展?上安裝有燃?xì)馀趴臻y10，燃?xì)鈧鬏敼艿涝O(shè)置有兩個(gè)管道閥12 (圖中只畫出一個(gè))，以切斷燃?xì)夤┙o通道。在使用時(shí)，利用鼓風(fēng)機(jī)將冷空氣由導(dǎo)風(fēng)腔入口 3送入導(dǎo)風(fēng)腔2，并在導(dǎo)風(fēng)腔2中與氣化爐1爐體進(jìn)行熱量交換，可以給氣化爐1降溫，防止氣化爐1溫度過高，同時(shí)給冷空氣加熱；冷空氣加熱后(其溫度已經(jīng)與外輸燃?xì)獾臏囟然窘咏?，約500°C左右)，由導(dǎo)風(fēng)腔的出口 7進(jìn)入到燃?xì)鈧鬏敼艿赖墓鼙谒O(shè)置的中空夾層13，可以給燃?xì)鈧鬏敼艿?4保溫，防止燃?xì)庠趥鬏斶^程中溫度降低而導(dǎo)致焦油凝聚，使焦油在管道傳輸過程中保持初始的霧化狀態(tài)，進(jìn)而在鍋爐中直接燃燒，提高整個(gè)氣化代油燃燒系統(tǒng)的熱轉(zhuǎn)換效率。傳統(tǒng)的生物質(zhì)氣傳輸管道防止焦油凝聚的結(jié)構(gòu)(一般為利用石棉層保溫)中，500°C的高溫燃?xì)饨?jīng)燃?xì)鈧鬏敼艿肋M(jìn)入到燃燒器時(shí)，大約降低到200°C左右，因此在燃?xì)鈧鬏敼艿滥┒颂幗褂湍圯^嚴(yán)重。而本實(shí)施例采用高溫空氣保溫，可使管道末端燃?xì)鉁囟缺３衷?00°C以上，焦油凝聚大大減少。另外，溫度較高的配風(fēng)與燃?xì)饣旌虾笤偎腿肴紵?1后，有利于燃?xì)恻c(diǎn)火及穩(wěn)定燃燒。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)氣傳輸管道防止焦油凝聚的方法，其特征在于利用氣化爐外表面將用于冷卻氣化爐的空氣加熱，并利用加熱后的空氣對(duì)燃?xì)鈧鬏敼艿肋M(jìn)行保溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)氣傳輸管道防止焦油凝聚的方法，其特征在于最終將對(duì)燃?xì)鈧鬏敼艿肋M(jìn)行保溫后的空氣輸送至燃燒器內(nèi)作為燃?xì)獾呐滹L(fēng)來(lái)使用，實(shí)現(xiàn)燃燒器高溫配風(fēng)。
3.—種生物質(zhì)氣傳輸管道防止焦油凝聚的結(jié)構(gòu)，包括氣化爐，所述氣化爐包括進(jìn)料口、 出渣口、助燃空氣進(jìn)口和燃?xì)獬隹?，所述燃?xì)獬隹谕ㄟ^燃?xì)鈧鬏敼艿琅c一個(gè)燃燒器相通，所述燃燒器設(shè)置有配風(fēng)入口，其特征在于所述氣化爐的外表面設(shè)置有中空的導(dǎo)風(fēng)腔，所述導(dǎo)風(fēng)腔的入口安裝有鼓風(fēng)機(jī)，所述燃?xì)鈧鬏敼艿赖墓鼙谠O(shè)置有中空夾層，所述中空夾層的兩端分別與導(dǎo)風(fēng)腔出口、燃燒器配風(fēng)入口相通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物質(zhì)氣傳輸管道防止焦油凝聚的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述導(dǎo)風(fēng)腔呈螺旋狀纏繞于氣化爐的外表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)氣傳輸管道防止焦油凝聚的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述導(dǎo)風(fēng)腔的入口設(shè)置于導(dǎo)風(fēng)腔的底部，所述導(dǎo)風(fēng)腔的出口設(shè)置于導(dǎo)風(fēng)腔的頂部。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所述的生物質(zhì)氣傳輸管道防止焦油凝聚的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述導(dǎo)風(fēng)腔出口處設(shè)置有溫度采集裝置，所述溫度采集裝置與一個(gè)控制單元相連，所述控制單元接收溫度采集裝置的信號(hào)并根據(jù)該信號(hào)控制鼓風(fēng)機(jī)的工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生物質(zhì)氣傳輸管道防止焦油凝聚的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述燃?xì)鈧鬏敼艿涝O(shè)置有與大氣相通的燃?xì)馀趴展?，所述燃?xì)馀趴展苌习惭b有燃?xì)馀趴臻y。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生物質(zhì)氣傳輸管道防止焦油凝聚的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述燃?xì)鈧鬏敼艿赖闹锌諍A層設(shè)置有配風(fēng)排空閥。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種生物質(zhì)氣傳輸管道防止焦油凝聚的方法及結(jié)構(gòu)，以解決因焦油在傳輸管道中凝聚而導(dǎo)致的管道堵塞及管道閥失效等問題。該方法是利用氣化爐外表面將用于冷卻氣化爐的空氣加熱，并利用加熱后的空氣對(duì)燃?xì)鈧鬏敼艿肋M(jìn)行保溫，其結(jié)構(gòu)包括氣化爐，該氣化爐包括進(jìn)料口、出渣口、燃燒氣進(jìn)口和燃?xì)獬隹冢細(xì)獬隹谕ㄟ^燃?xì)鈧鬏敼艿琅c一個(gè)燃燒器相通，燃燒器設(shè)置有配風(fēng)入口，氣化爐的外表面設(shè)置有中空的導(dǎo)風(fēng)腔，導(dǎo)風(fēng)腔的入口安裝有鼓風(fēng)機(jī)，燃?xì)鈧鬏敼艿赖墓鼙谠O(shè)置有中空夾層，中空夾層的兩端分別與導(dǎo)風(fēng)腔出口、燃燒器配風(fēng)入口相通。本發(fā)明提高了整個(gè)氣化代油燃燒系統(tǒng)的熱轉(zhuǎn)換效率，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，使得整個(gè)燃燒系統(tǒng)更加科學(xué)合理。
文檔編號(hào)C10J3/82GK102191090SQ20111009098
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者葉世棟, 杜海江, 楊文峰, 趙光華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州電子技術(shù)研究所