專利名稱：內置催化劑的空氣水蒸氣氣化下吸式氣化燃燒鍋爐的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種生物質顆粒氣化燃燒鍋爐，尤其涉及一種內置催化劑的空氣水蒸氣氣化下吸式氣化燃燒鍋爐，屬于燃燒設備技術領域。
背景技術：
生物質能源是通過綠色植物的光合作用將太陽輻射的能量以一種生物質形式固定下來的能源。生物質能源作為可再生能源，能夠部分緩解人類對其它不可再生資源的依賴。采用燃煤鍋爐改燒生物質燃料時，由于生物質燃料揮發分含量高、熱解速度快，導致爐內的氧氣的擴散速度遠小于揮發份的燃燒速度，導致揮發分裂解為不易燃燒的碳黑粒子， 從而出現冒黑煙現象，且生物質燃料的灰熔點低，容易結渣，對換熱器有腐蝕等弊病，若不更換爐型，直接更換燃料基本上不能正常運行。
針對生物質燃料的特點，人們對生物質鍋爐進行了一定的改進。專利公告號為 CN101625117的“生物質氣化燃燒耦合式旋風鍋爐”中，公開了一種生物質氣化燃燒耦合式旋風鍋爐，用于解決現有生物質鍋爐存在的熱效率低，氣化氣中焦油含量高，高溫受熱面易結渣等問題生物質燃料鍋爐，該方法的核心思想是將氣化及燃燒系統分開，其燃料采用粉末狀燃料，難免在燃燒段氣化氣中的灰分含量較高，雖然解決了炭黑的問題，但煙氣中灰的含量高，引起煙氣排放中灰的處理問題。公開號為CN101737795A的“以空氣水蒸汽為氣化劑的生物質氣化鍋爐及耦合燃燒方法”中，公開了將熱空氣和水蒸汽混合后作為氣化劑從爐排底部噴孔噴入氣化燃燒室內并將生物質充分轉化為可燃性氣體、將生成的氫氣和一氧化碳通入到燃氣鍋爐的完全燃燒室內進行燃燒并三次給風，該專利技術引入了水蒸汽為氣化介質，在提高燃料的轉化率方面有較高的改進，但采用單一爐體進行氣化，沒有添加催化劑，且停留時間有限，氣化氣也存在少量焦油。公開號為CN101245922A的“生物質燃燒器” 中，公開了一種二次送風生物質燃燒器，但其設計理念為初步的先氣化后燃燒的二次燃燒方式。公開號為CN101196^6A的“生物質沸騰氣化燃燒方法和裝置”中，明確了先氣化后燃燒的二次燃燒方式，但在其專利中沒有考慮氣化氣和半焦的燃燒速率的問題，所以有可能存在點火不穩定及煙氣灰分含量高的缺陷。公開號為CN101893234A的“一種可實現合成氣與半焦聯合燃燒的生物質鍋爐”中，公開了一種解決生物質鍋爐半焦產率對燃燒效率的影響，通過設置于生物質氣化室和鍋爐主體之間的半焦燃燒室來調節，但后部采用鏈條排渣方式，難免存鏈條鍋爐中的灰含碳量高的缺點。公開號為CN102022737A的“生物質氣化氣混粉燃燒器”中，公開了一種具有兩個料倉的新型燃燒器，通過改變兩個給料器的給料量來降低揮發份裂解為難燃炭黑份額，但該燃燒器其中一個料倉的燃料必須為粉狀燃料。因此，采用先氣化后燃燒的二次燃燒方式是生物質燃料的最佳方式。發明內容
本發明針對上述現有技術中存在的問題，提供一種內置催化劑的空氣水蒸氣氣化下吸式氣化燃燒鍋爐，本發明生物質燃料熱轉化的方式為先氣化后燃燒的二次燃燒方式；3解決了現有技術中冒黑煙、灰塵含量高、焦油聚集多的問題，而且本發明容易控制氣化所耗用的蒸汽量。
本發明的技術方案是包括燃燒換熱部，燃燒換熱部包括燃燒器、燃燒器點火口及煙 ；設有氣化爐部和氣化介質生成部；所述的燃燒換熱部設置在氣化爐部的上方；所述氣化爐部為，爐體的上部設有填料口，爐體的下部設有氣化點火口，爐體內設有氣化爐內管、催化劑室和氣化氣引出管；所述的氣化介質生成部為，霧化水箱通過導管與氣化介質混合箱相通，氣化介質混合箱與氣化爐內管相通。
所述的氣化爐內管上設有開孔，氣化點火口的下方設有空腔。
所述的催化劑室的下部設有孔徑。
所述的氣化氣引出管的一端設在爐體內，另一端伸出爐體設在燃燒器的下方。
所述的爐體上設有除渣口。
所述的氣化介質生成部包括一次風入口和疏水口，一次風入口設置在氣化介質混合箱上，疏水口設置在爐體上。
所述的氣化介質混合箱的頂端設有隔板。
所述的燃燒換熱部設有二次風管，二次風管與燃燒器相通。
所述的煙囪上設有填料門。
本發明具有的優點及積極效果是由于采用先氣化后燃燒的二次燃燒方式，可避免生物質揮發分含量高，燃燒初期氧氣混合不良，炭黑生成高的缺點，避免了生物質鍋爐易冒黑煙的缺點。設計燃料采用生物質顆粒燃料，不僅氣化氣中灰塵含量低，降低了鍋爐受熱面的灰腐蝕，還增高了燃料的能量密度，使得燃料一定的前提下，設備的運行時間大大提高，降低了運行中工作強度。氣化介質生成部分采用外接霧化水直接轉化為蒸汽技術，容易控制氣化所耗用的蒸汽量。在氣化爐內設置了催化劑室，大大降低了燃燒換熱部分焦油聚集的問題，將焦油的裂解問題在氣化爐內解決，同時降低了外設催化劑需要外熱源保持催化活性的投資費用，能使得低成本的情形下，氣化氣中焦油含量降低，避免在燃燒換熱區域存在焦油及裂解的炭黑聚集現象的發生。此外，還添加了水蒸氣空氣混合裝置，使得氣體的熱值提高，降低了氣化爐燃燒區域的溫度，可避免氣化爐本體結渣問題。
以下結合附圖對本發明作進一步描述。
圖1為本發明的結構示意圖。
圖2為本發明氣化介質混合箱的截面示意圖。
圖中1、燃燒器，2、燃燒器點火口，3、氣化爐部，4、疏水口，5、氣化點火口，6、催化劑室，7、氣化氣引出管，8、除渣口，9、氣化爐內管，10、氣化介質混合箱，11、填料口，12、填料門，13、霧化水箱，14、燃燒換熱部，15、煙囪，16、隔板，17、一次風入口，18、霧化水進口，19、 混合介質出口，20、二次風管，21、進水口，22、出水口。
具體實施方式
實施例
根據圖1和圖2詳細說明本發明的具體結構和工作過程。本發明按照作用可分為氣化爐部，氣化介質生成部及燃燒換熱部三個部分。
氣化介質生成部包括一次風入口 17、霧化水箱13、氣化介質混合箱10及疏水口 4， 其作用是產生用于氣化的空氣和水蒸氣的混合物。霧化水箱13通過導管與氣化介質混合箱10相通，氣化介質混合箱10與氣化爐內管9相通，一次風入口 17設置在氣化介質混合箱10上，氣化介質混合箱10的頂端設有隔板16，疏水口 4設置在爐體上。在霧化水箱13 內的水通過導管進入氣化介質混合箱10，在氣化介質混合箱里與空氣混合，由于氣化爐內壁溫度高，使得水變為蒸汽，由于隔板16的作用，氣化介質在氣化介質混合箱內旋轉一周后流出，進入氣化爐內管9進行部分燃燒。
氣化爐部包括填料口 11、氣化點火口 5、催化劑室6、除渣口 8、開孔的氣化爐內管9 及氣化氣引出管7，其作用是產生小分子的可燃氣體；爐體的上部設有填料口 11，爐體的下部設有氣化點火口 5和除渣口 8，爐體內設有氣化爐內管9、催化劑室6和氣化氣引出管7， 氣化氣引出管7的一端設在爐體內，另一端伸出爐體設在燃燒器1的下方。生物質燃料通過填料口 11進行添加，在氣化爐內發生部分燃料燃燒，產生足夠的熱使得氣化和熱解能夠發生，所述的催化劑室6在氣化點火口 5附近區域，使得上部生物質燃料生成的熱解氣通過催化劑室6下部的孔徑進入所述的氣化氣引出管7 ；在氣化點火口 5下部存在一個空間，未燃盡的碳焦將部分燃燒產生的二氧化碳還原為一氧化碳，并通過氣化爐內管壁的孔徑進入所述的氣化引出管7。
燃燒換熱部可視為常規燃氣鍋爐設計，設置在氣化爐部的上方；由燃燒器1、二次風管20、進水口 21、出水口 22和水箱組成。其中燃燒器1的氣源來自氣化氣引出管7，二次風管20與燃燒器相通，提供足夠的空氣保證氣化氣充分燃燒，燃燒后的煙氣通過煙管使得鍋爐內的水加熱，煙氣經煙囪15排到大氣中去，在填料過程中存在氣化氣泄露的問題，為此，煙囪15設置填料門12，部分泄露的煙氣在填料門關閉后，可經煙囪排放到大氣中去。
制約生物質鍋爐發展的關鍵是燃料的運輸及燃料的供給問題，隨著生物質成型技術的發展，生物質顆粒的應用成為可能。因此，本氣化燃燒鍋爐的燃料定位于生物質顆粒成型燃料。整個生物質的燃燒過程分為兩級燃燒，第一步在氣化爐部分進行空氣與水蒸氣氣化，第二步在燃燒換熱部分對氣化氣進行完全燃燒。
權利要求
1.一種內置催化劑的空氣水蒸氣氣化下吸式氣化燃燒鍋爐，包括燃燒換熱部，燃燒換熱部包括燃燒器、燃燒器點火口及煙 ；其特征在于設有氣化爐部和氣化介質生成部；所述的燃燒換熱部設置在氣化爐部的上方；所述氣化爐部為，爐體的上部設有填料口，爐體的下部設有氣化點火口，爐體內設有氣化爐內管、催化劑室和氣化氣引出管；所述的氣化介質生成部為，霧化水箱通過導管與氣化介質混合箱相通，氣化介質混合箱與氣化爐內管相通。
2.根據權利要求1所述的內置催化劑的空氣水蒸氣氣化下吸式氣化燃燒鍋爐，其特征在于所述的氣化爐內管上設有開孔，氣化點火口的下方設有空腔。
3.根據權利要求1所述的內置催化劑的空氣水蒸氣氣化下吸式氣化燃燒鍋爐，其特征在于所述的催化劑室的下部設有孔徑。
4.根據權利要求1所述的內置催化劑的空氣水蒸氣氣化下吸式氣化燃燒鍋爐，其特征在于所述的氣化氣引出管的一端設在爐體內，另一端伸出爐體設在燃燒器的下方。
5.根據權利要求1所述的內置催化劑的空氣水蒸氣氣化下吸式氣化燃燒鍋爐，其特征在于所述的爐體上設有除渣口。
6.根據權利要求1所述的內置催化劑的空氣水蒸氣氣化下吸式氣化燃燒鍋爐，其特征在于所述的氣化介質生成部包括一次風入口和疏水口，一次風入口設置在氣化介質混合箱上，疏水口設置在爐體上。
7.根據權利要求1所述的內置催化劑的空氣水蒸氣氣化下吸式氣化燃燒鍋爐，其特征在于所述的氣化介質混合箱的頂端設有隔板。
8.根據權利要求1所述的內置催化劑的空氣水蒸氣氣化下吸式氣化燃燒鍋爐，其特征在于所述的燃燒換熱部設有二次風管，二次風管與燃燒器相通。
9.根據權利要求1所述的內置催化劑的空氣水蒸氣氣化下吸式氣化燃燒鍋爐，其特征在于所述的煙囪上設有填料門。
10.根據權利要求1所述的內置催化劑的空氣水蒸氣氣化下吸式氣化燃燒鍋爐，其特征在于采用生物質顆粒成型燃料。
全文摘要
本發明涉及一種內置催化劑的空氣水蒸氣氣化下吸式氣化燃燒鍋爐，包括燃燒換熱部，氣化爐部和氣化介質生成部；所述的燃燒換熱部設置在氣化爐部的上方；所述氣化爐部為，爐體的上部設有填料口，爐體的下部設有氣化點火口，爐體內設有氣化爐內管、催化劑室和氣化氣引出管；所述的氣化介質生成部為，霧化水箱通過導管與氣化介質混合箱相通，氣化介質混合箱與氣化爐內管相通。它采用先氣化后燃燒的二次燃燒方式，通過催化劑室內的催化劑降低生物質熱解氣中的焦油含量，提高可燃小分子氣體的份額，使冒黑煙現象減少，提高了現有生物質鍋爐燃燒效率。
文檔編號F23L7/00GK102519035SQ20111043256
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月21日 優先權日2011年12月21日
發明者關新, 徐有寧, 李效清, 李星科, 李洪濤 申請人:沈陽工程學院