一种气化炉烧嘴及其使用方法、含其的气化炉

专利荣誉

2021年6月24日，《一种气化炉烧嘴及其使用方法、含其的气化炉》获得第二十二届中国专利优秀奖。

按气化工艺要求，气化炉内需用高压氮气和烧嘴燃烧的烟气充压到约1MPa 后才投入煤粉，如此高的压力和高密度的惰性环境，无疑将给气化炉点火造成很大难度。因此，与常规火电负压燃烧的燃煤锅炉相比， 壳牌气化炉的点火系统设计比较复杂， 共设计了三级点火， 并对应设置了点火烧嘴(IB)、开工烧嘴(SUB)、粉煤烧嘴(CB)，以此来克服炉内高压和高浓度氮气对点火的影响。烧嘴数量共6个：其中点火烧嘴1 个，燃烧介质为燃料气(天然气或液化石油气)加仪表空气；开工烧嘴1 个，燃烧介质为纯氧加柴油；粉煤烧嘴4 个，燃烧介质为粉煤、纯氧加水蒸气。开工烧嘴功率约为10MW(为粉煤烧嘴功率的6%)，点火烧嘴功率约为100kW(为开工烧嘴功率的1%)。

烧嘴点火和开工烧嘴位于同一个垂直平面，均为插入式结构，开工阶段，开工和点火烧嘴暂时插入气化炉内，之后随即撤出，其伸缩过程全部由DCS 控制。4 个粉煤烧嘴与点火烧嘴位于同一水平面，均匀分布，为固定式结构，安装在水冷壁上的隔焰罩内。

下面简述壳牌气化炉的三级点火过程：

当高压氮气完成对气化炉的吹扫后，系统先通过电子点火装置将点火烧嘴IB 点燃， 随后启动系统的引氧程序，待引氧程序第一阶段( 即氧气引至SUB 阀前)完成后，启动开工烧嘴SUB 的点火顺控程序13KS0003，若SUB 点火成功，点火烧嘴立即退出，并启动煤烧嘴的粉煤循环，同时气化系统开始升压(在SUB 点火成功后，一旦燃烧烟气中氧气含量小于0.5%， 系统放空方式随即从大气放空切换至火炬燃烧排放)，压力调节阀B(粗合成气去火炬总管排放阀)由手动变为自动调节模式来调节气化炉的压力，当气化炉压力达到0.65MPa 时开始启动激冷气循环压缩机并调整稳定(根据各型号压缩机不同的特性，有的用户已改为常压启动)，当压力接近1.0MPa 时开始投入第一个粉煤烧嘴CB，稳定几分钟后开始投人第二个粉煤烧嘴(与第一个烧嘴相对)， 当第二个粉煤烧嘴点燃后， 开工烧嘴立即退出，随后再依次点燃剩下的两个粉煤烧嘴，至此气化炉点火过程结束 。

空温式气化炉空温式气化炉特点

大幅度降低基建、供热、供电、消防等方面的投资。

无须运行成本，操作、保养简单，大幅度降低了管理费用。

设备关键部件采用先进国家的进口产品。

空温式气化炉空温式气化炉技术特性

工作温度：5-45℃；

设计压力：1.76MPa；

工作压力：0.15MPa；

强度试验压力：2.4MPa；

气密性试验压力：1.76MPa；

安全阀开启压力：0.6MPa。

秸秆气化炉气化炉

高能秸秆红外线气化炉

设计科学：气化炉由料筒、净化装置、管道、灶头等部分组成。生物质燃料通过制气室，在密闭缺氧的条件下，采用干馏热解及化学氧化反应后产生一种可燃性气体，在氮气的支持和氧气的助燃下达到理想的燃烧效果。该炉具装置系统本身具有生物质原料造气、燃气净化、自动分离的功能。当燃料投入料筒内反应产生一氧化碳、氢气、甲烷、丙烷等可燃气体，燃气自动导入分离系统通过净化装置实行净化焦油、净化烟尘、净化水蒸气的程序，从而产生优质燃气，并通过管道输送到红外线灶头，燃烧十分完全；且内部耐火层设计了专用内胆，确保使用寿命在十年以上。

高效节能：不添加任何化工原料，将秸秆等可燃物直接转化为气体，热值高，燃烧效果好，经国家权威质检部门检测合格。一次投料2公斤，可持续燃烧3小时左右，封火时间达72小时以上；根据需要投料一次可连续猛火燃烧10小时以上；并应用红外线燃烧技术，可得到较高的炉面温度（近1000摄氏度）。由于红外线本身可以携带能量，不需要空气作为传播介质，且具有极强的穿透能力。所以热效率大大提高，使物体加热时间缩短，从而使加热更加快捷、高效。并缩短厨房劳动时间，减轻疲劳。如喜欢猛火炒菜，选用红外线气化炉，效果更好！

秸秆红外线气化炉技术是通过特殊的设计将木质或秸杆等生物质所产生的气体燃烧，其热量转化为红外线燃烧热辐射传递，由于燃烧方式与传统机理上的革命，使红外线灶具有普通燃气灶无可比拟的显著优势：在常规不炊事工作状态下，采用了梯级传热供暖方式，在零下20度的寒冷地区，能使60至100平方米的房屋温度提高至18~25度。由于燃料是使用的常规秸秆等生物质原料，不断节能、而且采暖，更加经济，是我国北方地区最经济、最理想的采暖炉具。

性能优越：炉具占地面积小，电子打火、随用随点、大小可调；使用普通秸秆气化炉有将近一半的燃气被白白浪费,主要是燃烧不充分,亦称为“化学热损失”,未被烧尽的燃气热能被白白浪费了；再就是大气式炉具是靠火焰通过对流传热给锅底，但火焰与锅底的接触只是一瞬间,大量热量未被利用就散发至空间,这被称为“物理热损失”。所以大气式燃气炉热效率通常只有45%，即将近一半的燃气被白白浪费。而秸秆红外线气化炉就是通过减少这两种热损失达到节能效果:

原料广泛：只要是可以燃烧的农、林废弃物均可作为原料，原料干湿、粗细不论均可直接燃烧；也可烧原煤，比传统直接烧原煤省煤1/3以上。

安全环保：炉灶安装均可通过管道连接，无安全隐患；完全消除游离碳析出的条件，达到“无焰燃烧”的效果，所以长期使用不会熏黑锅底。无烟、无味、无积碳、无废气产生。

方便适用：一般2-3天加一次料，5-7天出一次灰。普通家庭只需2-3公斤即可满足日常需求，且资源永不枯竭，家家都买的起，户户都适用。

超导供暖型气化炉及锅炉工程技术

秸秆供暖气化炉是本公司在红外线气化炉基础上针对我国北方地区开发的新产品。生物质在热气化过程中所产生的热能或气体直接燃烧带动暖气系统，采用超导传热技术，达到取暖目的，取暖面积可达60—5000平方米，一次性加料可连续使用24小时以上，在室外温度-20度情况下，室内温度可达20度以上。并且可同时炊事、洗浴和供暖。安全环保，经济实用，使用方便，不改变原有的取暖设备、管道、暖气片等，还可以用于传统锅炉的改造和全新安装。

团体食堂、餐饮业专用气化炉灶

该产品2006年底研发成功、2007年5月推向市场，火力强劲，炉面温度可达1000℃左右；原料不分粗细、干湿，均可使用，也可使用原煤，比直接烧煤，省煤1/3以上；该炉可用铁板生产，也可以用复合材料生产（成本更低，每套500元左右）；燃烧的灶头只需将以前的简单改装即可；一次性投料多灶头可以连续使用10小时以上；干净卫生、没有异味，节能环保，省时、省力、省钱，是机关团体、学校食堂、餐饮服务行业理想的更新换代产品。

高效生物质气化自动炒锅

该产品2007年底研发实验成功，2008年推向市场，颇受传统榨油坊、炒坊经营户的欢迎。其独特的灶头设计，火力更强劲、温度分布更均匀；炒货速度快，比传统炒锅提高工效40%以上；燃料广泛，自然界一切可以燃烧的农、林废弃物均可作为燃料，也可以使用燃煤、将煤转化成燃气使用，省煤1/3以上，大大降低了生产成本。

秸秆气化炉半汽化炉

诚然，秸秆气化炉是有着它自身的优越性，它可以将一切生物质燃料转化为可燃气体，为人们提供新的能源，且再生能源的利用是国家所提倡的。但是，由于秸秆汽化炉设计理念落后，结构不合理而产生严重破坏环境的焦油及许多有害气体，而导致用户将其摒弃，厂家纷纷倒闭，经营者关门，几乎到了全军覆没的地步，究其原因，不外乎以下几个方面的原因：

使用过程繁琐

1.秸秆气化炉的原料，必须事先粉碎才能使用。这就要求用户具备粉碎设备。现实是不可能每家为了气化炉而买一台粉碎机，若此这必将增加使用成本，且增加劳动强度，这必然影响了秸秆气化炉的推广。

2.气化炉的燃料必须干透才能使用。水分大，燃气多，影响了造气。水分过大，甚至于中断产气并产生大量的有害烟雾。

3.在点炉前必须将燃料在气化桶中压紧压实，不可留有空隙，否则气化不好，产生大量的烟雾，而且在燃烧过程中往往会形成烧空状态，上边的料下不来，不能正常产气。如若打开炉盖，气化之中的烟气就会冒到整个室内，而使人无法忍受。

4.秸秆气化炉只能一次性填料，一次性使用，不能连续加料，因此产气量有限，而限制了气化炉的使用价值，如用气取暖是绝不可能的。

5.柴草气化炉在使用中必须使用鼓风机，甚至于还用抽风机，这不仅仅关系到用电成本的问题，而且在经常断电地区或无电地区就无法使用。

污染环境严重

柴草经过气化的气体，成份复杂，必须经过过滤才能使用。然而在过滤过程中会产生大量的废气,焦油,废水及诸多有害气体。这些过滤物无法分解，长期停留在环境中，造成环境严重污染，影响人体健体，影响水源，影响土地的正常使用，影响人们的居住环境。使使用者长期处于恶劣的有害环境中，严重的影响了使用者的身体健康。因此，很多家庭虽然购买了气化炉，但往往用了几天后就不再使用了，这是其中的主要原因之一。

功能单一

一般来说，柴草气化炉经过过滤以后的燃气，其燃烧效果确实让人满意，热值也较高，可以满足做饭烧水的需要。但是却不能满足采暖和其他功能的需要。因为，它是一次性投料，一次性使用，燃烧时间短。若再使用时就必须重复前面的程序，所以在整过使用过程中，程序复杂，影响使用价值。

得失对比

综上所述，作为秸秆气化炉从使用角度来说是有可取之处的，但是，从综合评价来说，却是失大于得。以复杂的使用程序和高昂的环境污染作代价，换取一点燃气显然是不合算的。因此，从长远来说，如果秸秆气化炉克服不了上述的缺点，则这种老式的汽化炉是毫无前途的，必将彻底被淘汰，若听之任之，将继续破坏我们的环境！虽然还有一些客户，但是大多数是被电视里片面的宣传而误导，因为在电视中只说好听的，只演好看的，也就是说只让观众看到灶头气化的那一面，而根本不谈污染的严重和程序的复杂，所以人们很容易被假象所迷惑。甚至更有甚者干脆用一根软管将液化气引入灶头，，冒充秸秆汽化产生的汽，以迷惑群众。而当用户在实际使用过程中发现汽化炉并非如此神妙，几乎很难有人坚持使用气化炉达一个星期以上。可见，若气化炉不彻底改造就绝不可能发展起来。

出路

其实，秸秆气化炉从将生物质转化为燃气的角度来说是有可取之处的，但问题在于要以保护环境为基本原则去设计一种高性能、无污染的炉具才能闯出一条新路。为此，我国科学工作者通过五年多的努力，已经研制出一种国家提倡的，无污染的半汽化炉（免风机全功能生物质锅炉）。该生物质半汽化炉彻底改变了常规的秸秆汽化炉所存在的缺点，因此半汽化炉就成为国家重点推广项目。已在我国南北地区得到重点的推广运用。这对我国节能减排和利用可再生能源的国策作出了新贡献。为了推广该项成果，济南市东方龙科技实业公司已将这种生物质半气化炉推广到印度尼西亚、澳大利亚、加拿大、美国、韩国等一些国家。由于这些国家都建立了大型农场，原料来源广、需要供暖设备多，而这种半汽化炉符合这些国家的环保要求，因此受到特别的青睐。这也是我国科学工作者对保护世界环境、可再生能源的利用做出的更大范围的贡献。