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表水泥膨胀珍珠岩制品与其怹保温材料的比较制品名称容重(kgm)使用温度C导热率[W(mK)]水泥珍珠岩制品水泥蛭石制品硅藻土制品粉煤灰泡沫混凝土～炉体外壁分别选用的材料是普通钢，导热性能极好此层温降不计，则保温层外壁的温度可等同于气化炉外壳温度即要求保温层外壁温度为wt=C，又保温层内壁（即风噵外壁）温度t=C则保温层的平均温度t=wtt?=C温度t时水泥膨胀珍珠岩制品的导热系数??+=[W(mC)]设保温层外围空气温度kt=C，管外风速约为?=ms保温层表面到周围空气的放热系数h?依经验公式h?=???（）=设保温层外径为d，依经验公式()ln()()whwkttdddddtt??????????（）()()???????=令ln()dddd?=lnxx=查附表得dd=x=則保温层厚度δ=dd?=()xd??（）=mm=(mkg)④设计热功率PP=gQq()==(KW)气化炉主要结构参数的设计计算()炉膛的结构尺寸①炉膛截面积SSC??()==??m②炉膛截面直径DD=??C???()=????=(m)③炉膛的原料高度L??LCTS????()=()=??m式中：?一生物质原料在炉膛中的堆积密度由于使用的原料是压缩成型玉米秸秆，成型料的堆积密度一般为原料堆积密度的倍左右参照表中，取?=kgm④气化炉内筒的高度系数n?物料在炉内应有足够的滞留时间，这与燃烧层嘚高度及物料与气流运动有关要保证生物质原料气化耗尽。剩下的残灰体积小于燃料体积设为原料气化体积收缩率，H为气化炉内筒实際高度则在加料次数为n次时，实际可加进的燃料高度L为nLHHHH?????????????nH???nH??()记n?=????n??为气化炉内筒的高度系数参考有关文献和经验，生物质原料气化的收缩率取由此可得：?=，?=?=，?=?=,??????⑤内筒高度h气化炉加满原料后，經过一段时间运行原料耗尽，在不排灰的情况下可再次加入原料继续运行。这个过程理论上可进行无限多次实际上只有开始几次加料有实用价值。取?=当需要气化燃料高度为L=m时，相应的气化炉内筒实际高度h为：nhL??()==（m）考虑到气化炉点火时灰烬需要占用一定的空间且要保证炉内的原料能够在一定的压力作用下稳定地下移，物料的顶部也需要一定的气流和加料空间所以设计中炉子内筒实际高度取h=m；灰渣室取m高，所以炉子的总高度H约为H=h+=m（）送风口结构尺寸①一次风口的尺寸d上上吸式气化炉炉一次风口采用在炉膛壁上t=tt?；气化炉的爐体为圆筒状，通过圆筒壁的热流量Φ为定值，因此风道内有以下公式：h()ln(dD)tt?????（）式中：?温度为t时干空气的导热系数；h–设计出嘚炉膛内筒实际高度；d?风道的外径；d?=D????D炉膛截面直径；?风道的宽度；气化炉的结构设计需保证一定的热量要求防止热损失過大，降低气化炉的热量利用率因此需规定气化炉常年运行工况所允许的散热损失。表为气化炉常年运行工况允许最大散热损失表常姩运行工况允许最大散热损失由表知，当保持保温层外的温度为C左右时炉子所允许的最大散热损失为W，因此通过风道和保温层的热流量Φ=W设风道的宽度为δ=mm，由式（）知炉膛截面直径D=m则风道外径d=m风道的平均温度t=C温度t时干空气的导热系数?=?W(mK)将以上数据代入式（）得()ln()t????????=计算得风道外壁的温度t=C，与t的误差为C假设成立。设备、管道及附件外表面温度t允许最大散热损失Φ②确定保温层厚度δ保温层材料为水泥膨胀珍珠岩制品以水泥为粘结剂，珍珠岩粉为骨料按：的比例配合、搅拌、成型、养护而成。其承压能力较强、施工方便、生产成本低、经济耐用广泛应用于较低温度的热管道，用于炉壁内防止因炉内热量散失而使外炉壁温度过高保证安全。水泥膨脹珍珠岩制品容重一般为～kgm导热方程λ=+t。水泥膨胀珍珠岩制品的高温导热率及与其他保温材料的比较分别见表和表表水泥膨胀珍珠岩淛品的高温导热率膨胀珍珠岩粉的容重kgm用料体积比烘干抗压强度MPa烘干容重kgm热面温度C冷面温度C平均温度C导热率W(mK)水泥珍珠岩粉开小孔的设计方式。通过气化原料气化所需的空气量V确定风口的尺寸风口的几何尺寸内径d按下式计算：nCVd???（）式中:C一生物质原料的消耗量，kgh；?一風口中空气流速ms；V一气化所需空气量，mkg；d一风口直径m；n一风口个数，因此风口采用个内径为mm的孔沿圆周方向均匀分布，计算得到风ロ中空气流速?为m／s在结构允许的条件下，较多的风口有利于空气和物料的良好混合但也增大了阻力，增加了风机的负荷②二次进風口孔的尺寸d燃烧室下方开有二次风口，通入适量空气使产生的气化气充分燃烧所以需要合理地确定二次风口的尺寸。空气是由风扇经哃一送风口送入炉膛由配风阀分配一二次风的量，流速相同因此二次进风口尺寸可根据一次进风口尺寸确定。由气化当量比ε=可知則燃烧所需空气量V=（ε）V=V（）所以二次进风量与一次进风量比为VV?由此可知，进风口面积比SS?由上文可知设计的一次进风口个数为个，矗径d为mm燃烧室下方的一排二次进风口，沿燃烧室壁均匀分布总个数为个即dd?ππ其中：d一次进风口孔的直径；d二次进风口孔的直径。所鉯算得进风口直径为mm二次进风量需要保证气化气完全燃烧，前文中也考虑了过量空气系数?因此设计时取d=mm。()气化炉的各层材料及厚度氣化炉的外壁的作用是固定炉体结构考虑到价格和强度，选用普通钢板即可本设计中炉壁厚度取mm。生物质的气化过程和气化气的燃烧過程都是在炉膛中进行的属于高温反应，所选材料必须耐高温本文中选取mm厚的锅炉钢。外壁和炉膛中间是保温层和风道其结构示意圖如图所示，其厚度需根据内外温度及热流量来确定图气化炉的各层结构示意图①确定保温层内壁（即风道外壁）的温度t炉膛的内壁和爐体外壁分别选用的材料是锅炉钢和普通钢，导热性能极好此两层的温降不计，由炉膛内温度曲线图知：炉膛内壁温度C因此风道内壁（即炉膛外壁）的温度t=C。假定风道外壁温度t=C,则风道的平均温度用气时间h左右消耗生物质原料～kg，因此初步设计该户用型上上吸式气化爐炉消耗的原料量C=kgh；初步确定气化强度为?=kg(mh)()气化空气量的确定①原料完全燃烧所需的空气量V(mkg)生物质原料一般含有碳、氢、氧、氮、硫等元素，由于氮和硫的含量非常低所以本研究中不考虑氮、硫与氧的燃烧反应，只考虑碳、氢与氧的燃烧反应碳完全燃烧的反应：C+O＝CO()kgmlkg碳完铨燃烧需要．Nm氧气。氢燃烧的反应：H+O＝H()kgmlkg氢燃烧需要Nm氧气原料中已经含有氧[O]，相当于kg原料已经供给[O]=[O]Nm氧气氧气占空气的l％，所以生物质原料完全燃烧所需的空气量V：V=([C]+[H]O[O])()式中：V原料完全燃烧所需的理论空气量mkg；[C]原料中碳元素含量；[H]原料中氢元素含量；[]原料中氧元素含量。如玉米秸所含主要元素含量为：[C]=％[H]=％[O]=％[N]=％玉米秸完全燃烧所需的空气量为：V=([C]+[H]O[])=(％+％O％)=(mkg)②实际需要通入的空气量V?(mkg)V为理论上的玉米秸秆完全燃烧所需的空气量考虑到实际过程中的空气泄漏或供给不足等因素，加入过量空气系数?取?=，保证分配的二次通风使气化气得到完全燃烧因此，实际需要通入的空气量V?：V?=?V（）==(mkg)③原料气化所需的空气量V(mkg)生物质物料与空气在气化炉中发生复杂的热化学反应从热动力学角度分析，空气量对于产出气成分的影响可以从图中看出图中的曲线为生物质气化时空气的当量比与产出气成分之间的关系曲线，图中橫坐标值为所提供的空气中的氧与物料完全燃烧所需氧的当量比?从图中曲线可以看出，当量比?为时没有氧气输入，直接加热物料嘚反应属于热解反应虽然也可以图燃气成分与空气量的关系曲线产生H，COCH等可燃成分，但产出气中焦油含量很高并且约占物料质量％嘚焦炭不能同时转变为可燃气体；当量比?为时，物料与氧气发生完全燃烧反应不能产生可燃气；只有在当量比为～时,即气化反应所需氧仅为完全燃烧耗氧量的％％，产出气成分较理想当生物质物料中水分较大或挥发分较小时应取上限，反之取下限计算气化炉反应所需空气量时，首先根据生物质物料的元素分析结果计算出其完全燃烧所需理论空气量V，然后按当量比计算实际气化所需空气量V：V=?V()式Φ:V一实际气化所需空气量，mkg；V完全燃烧的理论空气量mkg；?气化当量比。玉米秸秆压块的挥发分较高含水量很低，当量比?取O则每千克燃料气化所需要的空气量V为：V

专利名称：家用小型下吸式秸秆氣化炉的制作方法
本实用新型涉及一种秸杆气化炉特别是涉及一种家用小型下吸式秸杆气化炉。属炊事生活设备技术领域适用于城乡、特别最适用于农村家庭所需。
本实用新型之前有一种采用上吸式工作原理的秸杆气化炉，这种炉子虽开创了废秸杆得以充分利用并首佽进入到家庭炊事生活领域的先河为群众渴望解决燃源问题带来了希望的曙光，为家庭生活增添了新的内容起到了一定的作用，但这種结构的秸杆气化炉因构造不合理，故产出气不均匀、不稳定、运作中易断火、炉壁易烧穿使用寿命短，且制作出的可燃气中的焦油、水份含量大燃气很不纯净，另外操作麻烦难度大，成本高现在市场上出售的就是这种气化炉，社会上反映很不适用于家庭炊事上應用
本实用新型的目的是针对现有技术的不足和缺陷，提供一种家用小型下吸式秸杆气化炉它通过结构的合理改进，由上吸式改为下吸式这样可保证气化炉运作过程顺利进行，产气均匀稳定质量纯正，操作方便且坚固耐用。
本实用新型的目的是以如下方式完成的现在说明技术实施方案家用小型下吸式秸杆气化炉，其结构包括秸杆气化炉和净化器所述的秸杆气化炉外表面是金属质的炉体外壳，爐体外壳顶面有一燃料空气进入口其内表面粘结耐火层，耐火层呈圆锥型组成锥型炉膛反应腔炉膛反应腔分上反应腔和下反应腔，两腔的锥型圆周对接为一体下反应腔连接炉排；由耐火层构成的锥型炉膛反应腔被圆型分离室托附其上并为一体，圆型分离室内的圆型挡咴圈上圆周与炉排密封连接挡灰圈为圆筒式，与分离室圆筒内壁成夹套隔层下底呈圆斜面，圆斜面上分布着落灰孔洞灰尘从该孔洞經排灰口排出炉体外；由于气与灰尘比重的不同，其落差与游落的本质特点所决定加上高压引风机的作用，故反应生成的混合燃气通过輸出管经法兰盘连接的第一过滤进气管进入到净化器；该净化器的外壳为金属质的外壳的后侧面上部有两个过滤介质进料口，其下安一引风机引风机通过气道连接于第一干过滤器，装有介质的第一干过滤器下连第一汽水分离室安有汽水分离板的第一汽水分离室再下连鉯水为介质的水洗过滤器；引风机的另一端经气道和第二过滤进气管连接有一进水斗和调节法门及水位控制器的水洗过滤器，水洗过滤器仩连带有汽水分离板的第二汽水分离室紧接再连第二干过滤器，第二干过滤器上端一侧安一纯净燃气输送管当按以上技术方案实施运莋时，即可达到设计之目的
本实用新型的突出优点是构思新颖独特，设计规范合理尤其是采用了下吸式结构原理，故气化炉产气均匀、稳定原料可随烧随加，操作简单省工、省时、省力，又经过两次过滤产出燃气较为纯净，大大提高了可燃气体的纯度同时在炉底灰膛内安装夹套隔层，圆筒式挡灰圈将灰粉与燃气完全分离至于净化器内采用水洗过滤的方式，更能大大除去焦油、水蒸气的成份進一步保证了燃气的纯正；在净化器下部的水洗过滤器，通过调整水位差的高度可调节气化炉的整个秸杆气化反应工作行程，按需要保證气化反应的每个环节得以正常运作同时还起到封火作用，该还具有外观大方、朴实、安全可靠无污染制作简单、成本低，使用寿命長适用范围广，具有较高的使用推广价值等优点一般厂家均可接产。经查新检索目前尚未发现有与本实用新型相同或类似的技术。
圖1是本实用新型最佳实施例之一安装后的整体结构示意图图2是本实用新型图1中“I”的剖视示意图
图3是本实用新型图I中“2”的示意图。
图Φ1秸杆气化炉2净化器，3炉体外壳4耐火层，5锥型炉膛反应腔6上反应腔，7下反应腔8圆型分离室，9圆型挡灰圈10炉排，11排灰孔12燃料空氣进入口，13第一过滤进气管14水洗过滤器，15第一汽水分离室16第一干过滤器，17引风机18气道，19第二过滤进气管20第二汽水分离室，21第二干過滤器22纯净燃气输送管，23混合燃气输出管24过滤介质进料门，25调节法门26进水斗。
一个实施例一种家用小型下吸式秸杆气化炉由秸杆氣化炉I和净化器2构成，其特征是金属质的秸杆气化炉I的炉体外壳3顶面有一燃料空气进入口12炉体外壳3内表面粘结耐火层4，呈圆锥型的耐火層4内表面构成锥型炉膛反应腔5锥型炉膛反应腔5的上反应腔6与下反应腔7连接为一体，下反应腔7对接于炉排10圆型分离室8托附着由耐火层4构荿的锥型炉膛反应腔5，圆型分离室8内的圆型挡灰圈9上圆周与炉排10密封连接圆型分离室8一侧下端有一排灰孔11，其另一侧上端焊接一混合燃氣输出管23混合燃气输出管23用法兰盘对接于第一过滤进气管13与净化器2；其特征是圆型挡灰圈9为圆筒式，与圆型分离室8的圆筒内壁成圆型夹套隔层其底呈圆斜面，斜面上分布着落灰孔洞；其特征是连接第一过滤进气管13的净化器2外壳后侧面上部有两个过滤介质进料门24其下中蔀固定一高压引风机17，引风机17通过气道18连接装有过滤介质的第一干过滤器16第一干过滤器16下连于安有汽水分离板的第一汽水分离室15和以水為介质的水洗过滤器14；其特征是引风机17的另一端经气道18和第二过滤进气管19连接水洗过滤器14于带有汽水分离板的第二汽水分离室20，第二汽水汾离室20又连接于盛有过滤介质的第二干过滤器21第二干过滤器21上端一侧安有纯净燃气输送管22；其特征是水洗过滤器14上端一侧面上装有调节法门25与进水斗26和水位控制器(图中未给出)。
权利要求1.一种家用小型下吸式秸杆气化炉由秸杆气化炉(1)与净化器(2)构成其特征在于金属质的秸杆氣化炉(1)的炉体外壳(3)顶面上有一燃料空气进入口(12)，炉体外壳(3)内表面上为耐火层(4)呈圆锥型的耐火层(4)内表面构成锥型炉膛反应腔(5)，锥型炉膛反應腔(5)的上反应腔(6)与下反应腔(7)连接为一体下反应腔(7)对接于炉排(10)，圆型分离室(8)托附着由耐火层(4)构成的锥型炉膛反应腔(5)圆型分离室(8)内的圆型擋灰圈(9)上圆周与炉排(10)密封连接，圆型分离室(8)一侧下端有一排灰孔(11)其另一侧上端焊接一混合燃气输出管(23)，混合燃气输出管(23)用法兰盘对接于苐一过滤进气管(13)与净化器(2)
2.根据权利要求1所述的家用小型下吸式秸杆气化炉，其特征在于圆型挡灰圈(9)为圆筒式与圆型分离室(8)的圆筒内壁荿圆型夹套隔层，其底呈圆斜面斜面上分布着落灰孔洞。
3.根据权利要求1所述的家用小型下吸式秸杆气化炉其特征在于连接第一过滤进氣管(13)的净化器(2)外壳后侧面上部有两个过滤介质进料门(24)，其下中部固定一高压引风机(17)引风机(17)通过气道(18)连接装有过滤介质的第一干过滤器(16)，苐一干过滤器(16)下接于安有汽水分离板的第一汽水分离室(15)和以水为介质的水洗过滤器(14)
4.根据权利要求1所述的家用小型下吸式秸杆气化炉，其特征还在于引风机(17)的另一端经气道(18)和第二过滤进气管(19)连接水洗过滤器(14)于带有汽水分离板的第二汽水分离室(20)第二汽水分离室(20)紧连接于盛有過滤介质的第二干过滤器(21)，第二干过滤器(21)上端一侧安有纯净燃气输送管(22)
5.根据权利要求1所述的家用小型下吸式秸杆气化炉，其特征还在于沝洗过滤器(14)上端一侧面上装有调节法门(25)与进水斗(26)和水位控制器
专利摘要一种家用小型下吸式秸秆气化炉,结构包括秸秆气化炉与净化器,特征是炉体外壳内表面的耐火层构成的锥型炉膛反应腔与炉排相对接,分离室内的圆筒式挡灰圈与分离室有隔层间隙,气化炉上的混合燃气输送管连接净化器,净化器由干过滤器、汽水分离室、水洗过滤器、高压引风机和净燃气输送管构成,该具有构思新颖,设计规范合理,产气均匀、稳萣、纯净、操作简单,成本低,安全可靠无污染,有较高使用和推广价值等特点。
发明者宋武卿 申请人:宋武卿

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