倾斜式燃煤气化炉.pdf

一种倾斜式燃煤气化炉，包括炉体、炉底、供风装置，炉体由外壳和耐火材料层构成，炉体的上部设置有加煤门，炉体的底部设置有炉排，炉体向前倾斜地安装在炉底上，在炉排的下方安装有一次送风管，该一次送风管的管口靠近炉排的后部，在炉体前侧壁的上部安装有二次送风管，二次送风管与炉体前侧壁上设置的向下倾斜的进风通道连通，在炉体的后侧壁的下部设置有向上倾斜的煤气通道，该煤气通道和进风通道都与炉体内腔连通；一次送风管、二次送风管都与供风装置连通。本发明的倾斜式燃煤气化炉，改变了燃料气化过程中水平均匀分层状态，使燃料氧化还原反应充分，不受间歇加煤影响，可连续制气，产气量高，烟尘燃烧充分，无浓烟排放。

1.  一种倾斜式燃煤气化炉，包括炉体、炉底、供风装置，炉体由外壳和耐火材料层构成，炉体的上部设置有加煤门，炉体的底部设置有炉排，其特征是：炉体向前倾斜地安装在炉底上，在炉排的下方安装有一次送风管，该一次送风管的管口靠近炉排的后部，在炉体前侧壁的上部安装有二次送风管，二次送风管与炉体前侧壁上设置的向下倾斜的进风通道连通，在炉体的后侧壁的下部设置有向上倾斜的煤气通道，该煤气通道和进风通道都与炉体内腔连通，所述一次送风管、二次送风管都与供风装置连通。

2.  如权利要求1所述的倾斜式燃煤气化炉，其特征是：所述供风装置由鼓风机、一次风箱、二次风箱组成，该鼓风机与一次风箱连通，一次风箱经过一号联接管与二次风箱连通，二次风箱与一次送风管连通，一次风箱经过二号联接管与二次送风管连通，所述一号联接管、二号联接管上分别设置有阀门。

3.  如权利要求1所述的倾斜式燃煤气化炉，其特征是：所述炉体后侧壁的后方设置有回燃室，该回燃室的中部设置有弧形的导流墙，该回燃室的尾部设置有排烟口。

4.  如权利要求1所述的倾斜式燃煤气化炉，其特征是：所述炉体向前倾斜的角度是10-40度。

5.  如权利要求1所述的倾斜式燃煤气化炉，其特征是：所述进风通道向下倾斜的角度是10-70度。

6.  如权利要求1所述的倾斜式燃煤气化炉，其特征是：所述煤气通道向上的倾斜角度是10-60度。

倾斜式燃煤气化炉
技术领域
本发明涉及一种炉灶，用于各种锅炉、窑炉以及热风炉。
背景技术
近年来，人们为了减少燃煤炉对于大气的污染，开发了燃煤气化炉的新技术，燃煤气化炉的工作机理与工业上使用的煤气发生炉基本相同，请参照图1，在煤气发生炉中，煤是由上而下加入、气化剂则是由下而上地进行逆流运动，它们之间发生化学反应和热量交换。从而在煤气发生炉中形成了几个区域，称为“层”。按照煤气发生炉内气化过程进行顺序，可以将发生炉内部分为六层：即灰渣层21；氧化层22(又称火层)；还原层23；干馏层24；干燥层25；空层26；其中氧化层和还原层又统称为反应层，干馏层和干燥层又统称为煤料准备层。各层的作用如下：
灰渣层：煤燃烧后产生灰渣，形成灰渣层，它在发生炉的最下部，覆盖在炉排上。其主要作用为：a保护炉排，使它们不被氧化层的高温烧坏；b预热气化剂，气化剂(一次送风)从炉底进入后，首先经过灰渣层进行热交换，使灰渣层温度降低，气化剂温度升高。一般气化剂能预热达300-450℃左右；c灰渣层还起了布风作用，使进入的气化剂在炉膛内尽量均匀分布。
氧化层：也称为燃烧层(火层)。从灰渣层中升上来的气化剂中的氧与燃料中的碳发生剧烈的燃烧而生成二氧化碳，并放出大量的热量。它是气化过程中的主要区域之一，氧化层的温度一般要小于煤的灰熔点，控制在1200℃左右。
还原层：氧化层的上面是还原层。赤热的碳具有很强的夺取氧化物中的氧而与之化合的本领，所以在还原层中，二氧化碳和水蒸汽被碳还原成一氧化碳和氢气。这一层也因此而得名，称为还原层，由于还原层位于氧化层之上，从上升的气体中得到大量热量，因此还原层有较高的温度约800-1100℃，这就为需要吸收热量的还原反应提供了条件。而严格地讲，还原层还有第一、第二之分，下部温度较高的地方称第一还原层，温度达950-1100℃，第二层为700-950℃之间。
干馏层：干馏层位于还原层的上部，由还原层上升的气体随着热量被消耗，其温度逐渐下降，故干馏层温度约在150-700℃之间，煤在这个温度下，历经低温干馏的过程，煤中挥发份发生裂解，产生甲烷、烯烃及焦油等物质，受热成为气态，即生成煤气并通过上面干燥层而逸出，成为煤气的组成部分。
干燥层：干燥层位于干馏层上面，也即是燃料的面层，上升的热煤气与刚入炉的燃料在这层相遇，进行热交换，燃料中的水分受热蒸发。一般认为干燥温度在室温-150℃之间。
空层：层即燃料层上部，炉体内的自由区，其主要作用是汇集煤气。煤气发生炉内进行的气化过程是比较复杂的，既有气化反应，也有干馏和干燥过程。而且在实际生产的发生炉中，分层也不是很严格的，相邻两层往往是相互交错的，各层的温度也是逐步过渡的。
现有的燃煤气化炉借鉴了煤气发生器的原理，其气化室与煤气发生器基本相同，气化室为竖直方向设置，各料层在空间上是水平的，每个料层在横向方向上厚度相同，气化剂沿气化室的轴向方向垂直上升，布风均匀，燃烧速度均匀，各料层由上至下在燃烧过程中依次下降，对于小型燃煤气化炉，这种气化方式会产生一个问题，因为小型燃煤气化炉，均为人工加煤，加煤周期为还原层、干馏层、干燥层耗尽后在炉内只存有灰渣层、氧化层后才能重新加煤，这样，新入炉燃料需重新形成还原层、干馏层、干燥层，在此期间产生的烟气中可燃气体含量低，不易点燃，由此形成含大量碳的浓烟排放。在初次点火中再形成氧化层过程中有较长的时间，由于可燃气体含量低，不易点燃，也会产生大量浓烟排放。通常情况下，间隙加煤需4-5小时才能燃尽，而气化过程仅占三分之一左右的时间，产气效率极低，燃料消耗大，气化反应不充分，烟尘排放量大，污染环境。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种倾斜式燃煤气化炉，改变了燃料气化过程中水平均匀分层状态，使燃料氧化还原反应充分，不受间歇加煤影响，可连续制气，产气量高，烟尘燃烧充分，无浓烟排放。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种倾斜式燃煤气化炉，包括炉体、炉底、供风装置，炉体由外壳和耐火材料层构成，炉体的上部设置有加煤门，炉体的底部设置有炉排，其特征是：炉体向前倾斜地安装在炉底上，在炉排的下方安装有一次送风管，该一次送风管的管口靠近炉排的后部，在炉体前侧壁的上部安装有二次送风管，二次送风管与炉体前侧壁上设置的向下倾斜的进风通道连通，在炉体的后侧壁的下部设置有向上倾斜的煤气通道，该煤气通道和进风通道都与炉体内腔连通，所述一次送风管、二次送风管都与供风装置连通。
所述供风装置由鼓风机、一次风箱、二次风箱组成，该鼓风机与一次风箱连通，一次风箱经过一号联接管与二次风箱连通，二次风箱与一次送风管连通，一次风箱经过二号联接管与二次送风管连通，所述一号联接管、二号联接管上分别设置有阀门。
所述炉体后侧壁的后方设置有回燃室，该回燃室的中部设置有弧形的导流墙，该回燃室的尾部设置有排烟口。
所述炉体向前倾斜的角度A是10-40度。
所述进风通道向下倾斜的角度B是10-70度。
所述煤气通道向上的倾斜角度C是10-60度。
由于采用上述技术方案，本发明有以下积极有益效果：
各料层在横向方上薄厚不均，上风的位置靠近煤气通道，在煤气通道附近，容易上风，燃烧速度快、气化速度快，因而氧化层厚的部分靠近煤气通道，氧化层薄的部分背离煤气通道，还原层厚的部分背离煤气通道，还原层薄的部分靠近煤气通道，这种分层结构，有利于煤气快速产生，加煤时，还原层较厚的部分没有消耗殆尽，给后续煤气产生保留了优质气源，可连续制气，气化室内的煤气、烟气和二次供风形成旋流状，在旋流过程中烟尘与火焰充分混合，使烟尘与燃烧的氧化层接触面更大，提高了燃尽度，实现了运行时无烟气排放。
附图说明
图1是现有煤气发生炉的结构示意图。
图2是本发明一实施例的结构示意图。
图3是图2的使用状态示意图。
图4是图3的工作原理示意图。
图5是本发明作为热水锅炉应用时的结构示意图。
图6是图5的D-D剖视图。
具体实施方式
图中标号
1炉体       2炉底(底座)   3加煤门      4炉排
5一次送风管 6二次送风管   7进风通道    8煤气通道
9气化室     10一号联接管
11灰渣层    12氧化层      13还原层
14干馏层    15干燥层      16空层
17烟道      18水套        19烟箱       20二号联接管
21灰渣层    22氧化层      23还原层
24干馏层    25干燥层      26空层
27鼓风机    28一次风箱    29二次风箱
30回燃室    31阀门        32前侧壁
33后侧壁    34导流墙      35排烟口      36阀门
请参照图2、图3，本发明是一种倾斜式燃煤气化炉，包括炉体1、炉底2、供风装置，炉体1由外壳和耐火材料层构成，炉体1的上部设置有加煤门3，炉体1的底部设置有炉排4，炉体1向前倾斜地安装在炉底2上，在炉排4的下方安装有一次送风管5，一次送风管5的管口靠近炉排4的后部，在炉体前侧壁32的上部安装有二次送风管6，二次送风管6与炉体前侧壁32上设置的向下倾斜的进风通道7连通，在炉体1的后侧壁33的下部设置有向上倾斜的煤气通道8，该煤气通道8和进风通道7都与炉体内腔即气化室9连通。炉体1向前倾斜的角度A是10-40度。进风通道7向下倾斜的角度B是10-70度。煤气通道8向上的倾斜角度C是10-60度，在上述角度范围内，有利于煤气快速产生，可连续制气，气化室内的煤气、烟气和二次供风形成旋流状，在旋流过程中烟尘与火焰充分混合，使烟尘与燃烧的氧化层接触面更大，提高了燃尽度，实现了运行时无烟气排放。煤气通道8有多个如图6所示。
供风装置由鼓风机27、一次风箱28、二次风箱29组成，鼓风机27与一次风箱28连通，一次风箱28经过一号联接管10与二次风箱29连通，二次风箱29与一次送风管5连通，一次风箱28经过二号联接管20与二次送风管6连通。在一号联接管10上设置有阀门36，在二号联接管20上设置有阀门31。炉体后侧壁33的后方设置有回燃室30，回燃室30的中部设置有弧形的导流墙34。
请参照图4，本发明的炉体1由于是倾斜设置，因而各料层在横向方向上薄厚不均，上风的位置靠近煤气通道8，在煤气通道8附近，容易上风，一次送风很容易穿透灰渣层11，经氧化层12初燃形成的火苗由煤气通道8喷出进入回燃室30，燃烧速度快。
气化室9内的料层也分为六层：由下向上依次为灰渣层11；氧化层12(又称火层)；还原层13；干馏层14；干燥层15；空层16；虽然层数基本不变，但是各层的薄厚和分布形态发生了明显变化，其中氧化层12厚的部分靠近煤气通道8，氧化层12薄的部分背离煤气通道8，还原层13厚的部分背离煤气通道，气化速度快，还原层13薄的部分靠近煤气通道8，这种分层结构，有利于煤气快速产生，需加温时，打开阀门36、31，启动一、二次供风，使气化室9内的烟尘和氧化层12充分混合，生成煤气，加煤时，还原层13较厚的部分没有消耗殆尽，给后续煤气产生保留了优质气源，可连续制气，气化室内的煤气、烟气和二次供风形成旋流状，在旋流过程中烟尘与氧化层接触面更大，燃烧充分，灰渣层11中的碳含量低，提高了燃尽度，实现了运行时无浓烟排放。
请参照图3、图4，点火前将炉渣水平铺设于炉排4上至煤气通道8下沿，形成灰渣层11，在灰渣层11上平铺木柴后点燃，当木柴燃到火势较旺时，加入煤块10-15公分，关闭加煤门3，启动鼓风机27，由于炉体1是倾斜的，靠近煤气通道8处的料层较薄，通风条件好，瞬间即可产生优质煤气，优质煤气在炉底一次鼓风及炉顶二次补风的作用下在气化室内形成旋流状，在旋流过程中烟尘与火焰充分混合，且在气化室9内腔滞留时间较长，得到了充分的混合燃烧后，经煤气通道8喷入回燃室30，火焰遇到回燃室30中部的导流墙34后，迂回绕行燃烧，进入下一级的换热器或窑炉，由于上述炉体结构及燃烧原理，有效地提高了燃料的燃尽度，避免了初次点火及重新加煤时所产生大量浓烟排放，达到了消烟、除尘、节能效果。
当炉内煤块全部烧红形成氧化层后，可停止鼓风，打开加煤门3，重新加煤至加煤门3下沿，此时炉内料层的分布状态完全不同于传统的煤气发生炉及煤碳气化锅炉，由于气化炉处于倾斜状态，靠近煤气通道8部位的料层较薄，通风阻力小，能够较快形成氧化层，在煤气通道8的相对一侧部位的料层较厚，气化风量较小，燃烧速度慢，料层基本为还原层，还原层的温度为700-1100℃之间，给后续煤气产生保留了优质气源，由于重新加煤前炉内已储有一定面积的还原层，当新的煤块加入炉体的内腔(气化室9)中，关闭加煤门3，启动鼓风机27后，瞬间便可产生优质煤气，在炉内原存的还原层未转变为氧化层前，新入炉内的煤块已完成了干燥、干馏、还原过程，已经形成的煤块产气的完整过程。
也就是说，在气化室9内始终保留着一个还原层，由于它的存在，在下次加煤时炉体内已具有能产生优质煤气的条件，从而克服了传统煤气炉加煤后需要重新培养干燥、干馏、还原层的过程，由于不需要培养上述三层，也就不会大量浓烟排放，因此不因间歇加煤而产生大量浓烟排放，重新加煤燃料厚度约为50公分左右，这样能够较长时间输出无烟热能。当不需加温时，关闭鼓风机27，氧化层12，还原层13立即放慢了燃烧速度，处于闷火状态，不再产生烟尘。
请参照图5、图6，在回燃室30的外部增加水套18，让烟道17迂回穿过水套18，就构成热水锅炉，烟道17中部的折弯处可以设置起联接作用的烟箱19。本发明的燃煤气化炉可以应用于各种热水锅炉、采暖锅炉、窑炉、烘干炉等。