一種高效節能生物質氣化燃燒鍋爐及其應用的制作方法

本發明涉及生物質氣化燃燒鍋爐領域。更具體地，涉及一種高效節能生物質氣化燃燒鍋爐及其應用。

背景技術：

根據粗略估計，目前我國直接用作生活燃料的部分秸稈占總量20％，用作工業原料的秸稈量約占總量的2％，廢棄或露天焚燒的部分秸稈約占總量的22％，露天焚燒是目前解決秸稈去向的主要途徑，既浪費了資源又污染了大氣環境，因此，在厲行能源節約和加強常規能源開發的同時，改變目前能源消費結構，向能源多元化和可再生清潔能源時代過渡，節能減排，發展低碳循環經濟已是大勢所趨。生物質能是一種理想的可再生清潔能源，國家發改委《可再生能源中長期發展規劃》提出2010年至2020年可再生能源的發展目標和任務，確立了生物質燃料作為現代清潔能源的地位，而我國生物質燃燒研制遲后，成為生物質燃料推廣應用的瓶頸，研制開發高效潔凈生物質燃料鍋爐成為必然要求。

目前大多數鍋爐的結構不適合使用生物質燃料，現有生物質鍋爐均在原有層燃燃煤鏈條爐基礎上改用生物質燃料，由于生物質顆粒與煤的燃燒特性不同，結果必然造成爐膛溫度高，導致爐膛結渣。如果仍然采用原來的一次風，容易造成爐內氣流混和不充分，可燃懸浮顆粒在爐內停留時間也短，不能充分燃盡，出現冒黑煙，熱效率降低等不利現象。

因此，需要提供一種可解決目前生物質成型燃料鍋爐存在的燃燒不穩定、排煙溫度高、熱損失大、熱效率低的問題的新的生物質氣化燃燒鍋爐。

技術實現要素：

本發明的第一個目的在于提供一種高效節能生物質氣化燃燒鍋爐，該鍋爐對生物質燃料的燃燒充分、燃燒穩定、排煙溫度低、熱損失小，熱效率高，且燃燒產生的氣體中的污染物排放量低，起到節能減排的作用。

本發明的另一個目的在于提供上述高效節能生物質氣化燃燒鍋爐在生物質氣化燃燒中的應用。

為達到上述第一個目的，本發明采用下述技術方案：

一種高效節能生物質氣化燃燒鍋爐，包含燃燒裝置、結渣室、換熱裝置和除塵裝置，所述燃燒裝置包含設于上部的層燃燒室和下部的氣化燃燒室，所述層燃燒室和氣化燃燒室通過水冷爐排隔開，所述氣化燃燒室的底部設有爐柵，所述氣化燃燒室的側壁設有煙窗，所述氣化燃燒室通過煙窗與結渣室連通；所述換熱裝置包含鍋筒、水夾層和對流換熱面煙管，所述鍋筒設于層燃燒室的上表面，所述水夾層貼覆于層燃燒室的側壁，所述鍋筒與結渣室通過對流換熱面煙管連通；所述除塵裝置包含煙箱、引風機和除塵器，所述煙箱的側壁與鍋筒連通，所述煙箱通過管道與引風機連通，所述引風機通過管道與除塵器連通。

優選地，所述水夾層與水冷爐排和鍋筒的腔體連通。可加快層燃燒室中生物質燃料燃燒時的鍋爐升溫速度，提高熱轉換率。

本發明中，所述結渣室可防止煙氣進入對流換熱面煙管中時，顆粒物堵塞煙管。

優選地，所述對流換熱面煙管的一部分置于鍋筒中，置入部分為一回程或多回程結構，所述結構在有效的空間內加長了煙道長度，可降低排煙溫度，減少排煙熱損失。進一步地，通過對流換熱面煙管的煙氣再經過鍋筒，使得煙氣的溫度進一步降低，完成熱交換。

優選地，所述層燃燒室的側壁設有爐門。

優選地，所述燃燒鍋爐還包含鼓風機；所述鼓風機的一次鼓風管路與層燃燒室的側壁連通；所述鼓風機的二次鼓風管路與氣化燃燒室的側壁連通。所述鼓風機二次鼓風管路用于向氣化燃燒室中鼓入空氣，促進燃燒，增加發熱量。

優選地，所述層燃燒室內設有點火裝置，用于將層燃燒室中的生物質燃料點燃。進一步地，所述生物質燃料可為生物質成型顆粒，也可為玉米秸稈。

優選地，所述煙箱內設置有熱電偶溫度計，用于監控排煙溫度。

優選地，所述引風機內設置有變頻器。

優選地，所述鼓風機內設置有變頻器。

本發明還保護上述高效節能生物質氣化燃燒鍋爐在生物質氣化燃燒中的應用。

本發明的有益效果如下：

1.本發明中的生物質氣化燃燒鍋爐相比較傳統的鍋爐具有更大的熱交換面積、且該裝置結構簡單、緊湊，占用空間小。

2.本發明鍋爐中通過鼓風機和引風機，形成空氣動力場，加速熱交換。在氣化燃燒室中燃燒完全產生的高溫煙氣通過結渣室，高溫結焦，進一步的有效減少煙氣中的顆粒物，同時可防止煙氣進入對流換熱面煙管中時，顆粒物堵塞煙管。

3.本發明鍋爐中對流換熱面煙管中的煙氣通過煙箱，可進一步實現熱交換，降低出口煙氣的溫度。

4.本發明鍋爐燃燒潔凈、高效節能、排放低，使用壽命高且鍋爐熱效率高。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明。

圖1示出本發明高效節能生物質氣化燃燒鍋爐的結構示意圖。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發明，下面結合優選實施例和附圖對本發明做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發明的保護范圍。

如圖1所示，一種高效節能生物質氣化燃燒鍋爐，該燃燒鍋爐包含燃燒裝置、結渣室(13)、換熱裝置和除塵裝置，所述燃燒裝置包含設于上部的層燃燒室5和下部的氣化燃燒室7，所述層燃燒室5和氣化燃燒室7通過水冷爐排6隔開，所述氣化燃燒室7的底部設有爐柵8，所述氣化燃燒室7的側壁設有煙窗11，所述氣化燃燒室7通過煙窗11與結渣室13連通；所述換熱裝置包含鍋筒10、水夾層2和對流換熱面煙管14，所述鍋筒10設于層燃燒室5的上表面，所述水夾層2貼覆于層燃燒室5的側壁，所述鍋筒10與結渣室13通過對流換熱面煙管14連通；所述除塵裝置包含煙箱12、引風機15和除塵器16，所述煙箱12的側壁與鍋筒10連通，所述煙箱12通過管道與引風機15連通，所述引風機15通過管道與除塵器16連通，其中，引風機15內設置有變頻器。

其中，層燃燒室5的側壁設有爐門1，層燃燒室5內設有點火裝置，用于將層燃燒室5中的生物質燃料點燃。進一步地，所述生物質燃料可為生物質顆粒，也可直接為秸稈。

水夾層2與水冷爐排6和鍋筒10腔體相通，整體可加快層燃燒室5中生物質燃料燃燒時的升溫速度，提高熱轉換率。

對流換熱面煙管14的一部分置于鍋筒10中，置入部分為一回程或多回程結構，所述結構在有效的空間內加長了煙道長度，可降低排煙溫度，減少排煙熱損失。進一步地，通過對流換熱面煙管14的煙氣再經過鍋筒10，使得煙氣的溫度進一步降低，完成熱交換。

所述燃燒鍋爐還包含鼓風機9；所述鼓風機9的一次鼓風管路3與層燃燒室5的側壁連通；所述鼓風機9的二次鼓風管路4與氣化燃燒室7的側壁連通。所述鼓風機9的二次鼓風管路用于向氣化燃燒室7中鼓入空氣，促進燃燒，增加發熱量，且鼓風機9內設置有變頻器。

所述煙箱12內設置有熱電偶溫度計，用于監控排煙溫度。

當此高效節能生物質氣化燃燒鍋爐工作時，將生物質燃料通過爐門1進入層燃燒室5，在層燃燒室5中形成一定厚度的燃料層，將層燃燒室5中的點火裝置進行點火，同時采用鼓風機9通過一次鼓風管路3向層燃燒室5中鼓入空氣助燃，同時，層燃燒室5由水夾層2和鍋筒10冷卻吸熱，層燃燒室5中的燃料燃燒自上而下燃燒，依次經過氧化、還原、干燥、熱解、氣化等一系列過程，產生的氣體(不充分燃燒，產生的氣體中含有氫、一氧化碳、甲烷、煤焦油、硫、氮氧化物等氣體)及未燃盡的生物質燃料經過水冷爐排6分別進入氣化燃燒室7及氣化燃燒室7底部的爐柵8上，鼓風機9通過二次鼓風管路4持續的向氣化燃燒室7中鼓入空氣，使得爐柵8上的燃料繼續充分的燃燒，得到高溫煙氣，高溫煙氣通過煙窗11進入結渣室13，使得煙氣中的微小顆粒物質結渣留在結渣室13中，煙氣再繼續進入對流換熱面煙管14中，進行熱交換后，再進入鍋筒10中，進一步的進行熱交換，此外，鍋筒10自身可作為輻射受熱面，增大了輻射受熱面，進入鍋筒10中完成熱交換的煙氣在引風機15的作用下依次經過煙箱12、引風機15進入除塵器16除塵，再排入大氣。

經測定，除塵器出口中粉塵排放濃度≤30.71mg/Mm³，NO_x(氮氧化物)排放濃度≤38mg/m³、SO₂排放濃度≤0.3％、CO排放濃度≤0.06％、煙氣格林曼黑度小于1級。且回水溫度約66℃，出水溫度約為87℃，鍋爐的熱效率在95％以上。

顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定，對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之列。