采用生物質氣化燃燒發電系統的節能工業窯爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種工業窯爐，尤其涉及一種燃燒生物質氣的工業窯爐。
【背景技術】
[0002]面對日益嚴峻的環境問題和能源危機，全世界都在大力提倡節能減排。尤其是對于耗能和污染都較嚴重的工業窯爐相關產業而言，如何進行節能減排改造，已經成為本領域技術人員在設計該類設備時必須要考慮的因素。
[0003]以工業窯爐為例，其不僅在使用時需要大量燃料燃燒來提供熱能，而這些燃料在燃燒時會向空氣中排放大量的有毒有害氣體，造成大氣嚴重污染;另外，工業窯爐煙氣出口處的煙氣溫度通常會達到900攝氏度左右，如果將這些高溫煙氣直接排放到環境中，不但會造成能源浪費還會對環境造成一定程度的破壞。
[0004]如中國專利201420329574.9號公開了一種帶煙氣余熱回用的生物質燃氣工業窯爐燃燒系統，其包括板式換熱器、窯爐以及燃燒器，板式換熱器內部設置有煙氣通道和助燃空氣通道，煙氣通道的一端與窯爐內部連通，煙氣通道的另一端與外界連通，助燃空氣通道的一端與燃燒器的內部連通，助燃空氣通道的另一端與外界連通，燃燒器上還連接有生物質氣化燃氣通道。然而，該專利公開的生物質燃氣工業窯爐燃燒系統并未揭示或建議生物質氣化燃氣的來源，排出煙氣的余熱也沒有得以完全的利用。
[0005]又如中國專利201420819512.6號公開了一種用于工業窯爐的生物質氣化燃燒供熱系統，包括:窯爐，設有煙氣出口和燃燒入口 ；熱解器，設有加熱通道、熱解氣出口和物料出口，加熱通道入口連接窯爐的煙氣出口；內含反應區的氣化爐，熱解氣出口通過管道通至反應區，氣化爐的物料入口通過管道連接熱解器的物料出口，氣化爐的燃氣出口通至窯爐的燃燒入口；以及換熱器，換熱器包括相互連通的高溫入口、低溫出口，以及相互連通的低溫入口、高溫出口，高溫入口連接窯爐的氣體出口，高溫出口通過管道通至反應區中。然而，該專利公開的生物質氣化燃燒供熱系統中的氣化爐還需要利用熱解器提供物料來源，而且該生物質氣化燃燒供熱系統也未揭示或建議如何能夠利用窯爐的煙氣進行發電。
[0006]因此，提供一種能夠充分利用煙氣余熱既能發電又能為生物質氣化爐提供氣化劑來源的節能工業窯爐成為業內急需解決的問題。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種采用生物質氣化燃燒發電系統的節能工業窯爐，其能夠充分回收利用工業窯爐高溫煙氣的余熱進行發電，又能給為生物質氣化爐提供氣化劑來源，利用生物質氣化爐為工業窯爐加熱，實現能量的循環使用。
[0008]為了實現上述目的，本發明提供了一種采用生物質氣化燃燒發電系統的節能工業窯爐，包括:窯爐爐體，窯爐爐體內設有爐膛;至少四個防回火噴嘴，至少四個防回火噴嘴間隔設置在窯爐爐體的底端爐壁上，用于將燃氣和助燃氣體噴射到爐膛內燃燒放熱；以及煙氣管道，煙氣管道連接于窯爐爐體的一側爐壁上以將爐膛內產生的煙氣排出至煙囪；其中，采用生物質氣化燃燒發電系統的節能工業窯爐還包括生物質氣化燃燒發電系統、及沿煙氣管道的煙氣流動方向依次布置的用于使煙氣管道中的煙氣與不同的流體分別進行熱交換的第一換熱器和第二換熱器;其生物質氣化燃燒發電系統包括渦輪發電裝置及生物質氣化爐，生物質氣化爐具有水蒸汽入口、熱空氣入口以及生物質燃氣出口 ；第一換熱器具有第一煙氣流路和第一流體流路，第一流體流路的出口通過水蒸汽管線依次與渦輪發電裝置及生物質氣化爐的水蒸汽入口相連接;第二換熱器具有第二煙氣流路和第二流體流路，第二流體流路的出口通過熱空氣管線與生物質氣化爐的熱空氣入口相連接;生物質氣化爐的生物質燃氣出口通過生物質燃氣管線與至少四個防回火噴嘴相連以將生物質燃氣噴射至窯爐爐體內燃燒放熱。
[0009]優選地，熱空氣管線還分支有熱空氣分管線，熱空氣分管線與生物質燃氣管線相連接并在連接處設有第一混合器以將來自第二換熱器的部分熱空氣與生物質燃氣混合形成預混氣。
[0010]可選擇地，熱空氣分管線將熱空氣總量的20?40%輸送至第一混合器以與生物質燃氣混合形成預混氣，優選地將熱空氣總量的30%輸送至第一混合器。
[0011]優選地，在煙氣管道上于第二換熱器的第二煙氣流路的出口的下游連接有第一煙氣回流管線及第二煙氣回流管線，其中，第一煙氣回流管線與至少四個防回火噴嘴相連接以將部分煙氣回流至至少四個防回火噴嘴處用于助燃;第二煙氣回流管線與熱空氣管線上設置的第二混合器相連接以將部分煙氣回流至第二混合器中用于與來自第二換熱器的熱空氣混合后輸送至生物質氣化爐作為氣化劑。
[0012]可選擇地，第一煙氣回流管線將煙氣總量的10?20%回流到至少四個防回火噴嘴用于助燃，優選地將煙氣總量的15%回流到至少四個防回火噴嘴。
[0013]可選擇地，第二煙氣回流管線將煙氣總量的10?20%回流到第二混合器用于與來自第二換熱器的熱空氣混合，優選地將煙氣總量的15%回流到第二混合器。
[0014]優選地，至少四個防回火噴嘴中的每個防回火噴嘴包括噴嘴本體、設于噴嘴本體一端的噴射口、設于噴嘴本體內部的混合腔、以及設于噴嘴本體的另一端并與混合腔連通的風道分配器，其中，風道分配器包括自內向外同心設置的中心風道、混合氣風道及煙氣風道，混合氣風道與生物質燃氣管線相連通，中心風道及煙氣風道分別與第一煙氣回流管線相連通。
[0015]可選擇地，至少四個防回火噴嘴可以為五個或五個以上。
[0016]優選地，每個防回火噴嘴進一步包括鄰近混合腔設置于混合氣風道內的第一旋流風機以及設置于煙氣風道內的第二旋流風機。
[0017]優選地，第一混合器或第二混合器包括混合器本體、設于混合器本體一端的第一類氣體入口、設于混合器本體一側的第二類氣體入口、設于混合器本體內部的氣體混合腔、以及設于混合器本體的另一端的混合氣出口，其中，氣體混合腔中鄰近混合氣出口設有旋轉葉輪。
[0018]優選地，生物質氣化燃燒發電系統還包括螺桿發電裝置，從渦輪發電裝置流出的部分水蒸汽經由管線輸送至螺桿發電裝置用于發電轉變為冷水后，再經過管線輸送至第一換熱器的第一流體流路的入口。
[0019]可選擇地，從渦輪發電裝置流出水蒸汽總量的20?40%經由管線輸送至螺桿發電裝置用于發電，優選地從渦輪發電裝置流出水蒸汽總量的30%經由管線輸送至螺桿發電裝置。
[0020]其中，渦輪發電裝置可以是通用的汽輪機驅動的發電機，過熱蒸汽進入汽輪機內膨脹做功，使葉片轉動而帶動發電機發電。
[0021]可選擇地，螺桿發電裝置采用螺桿膨脹機發電技術，其工作原理是通過陰陽螺桿槽道中熱流體的體積膨脹，推動陰陽螺桿向相反方向旋轉，實現將熱能轉換成機械能的做功過程。
[0022]其中，從渦輪發電裝置流出水蒸汽的溫度為100?115攝氏度，從螺桿發電裝置流出的冷水溫度為55?65攝氏度。
[0023]優選地，第一換熱器的第一流體流路的入口處設有用于向第一流體流路中引入第一流體的第一水栗，第二換熱器的第二流體流路的入口處設有用于向第二流體流路中引入第二流體的第一風機。
[0024]可選擇地，第一換熱器的第一流體流路中的第一流體為水，第二換熱器的第二流體流路中的第二流體為空氣。
[0025]可選擇地，從螺桿發電裝置流出的冷水的管線上設有第二水栗以將冷水引入第一流體流路的入口。
[0026]可選擇地，第一煙氣回流管線上設有第二風機以將部分煙氣回流至至少四個防回火噴嘴處用于助燃。
[0027]優選地，第一換熱器包括第一外殼、將第一外殼內部空間分隔為逆向平行的第一煙氣流路和第一流體流路的第一中隔板、以及穿設在第一中隔板中的若干第一熱管，其中，第一熱管的蒸發端延伸于第一煙氣流路中，第一熱管的冷凝端延伸于第一流體流路中，第一熱管的蒸發端的外壁上均布有若干個用于增加換熱面積的第一鰭片。
[0028]優選地，第二換熱器包括第二外殼、將第二外殼內部空間分隔為逆向平行的第二煙氣流路和第二流體流路的第二中隔板、以及穿設在第二中隔板中的若干第二熱管，其中，第二熱管的蒸發端延伸于第二煙氣流路中，第二熱管的冷凝端延伸于第二流體流路中，第二熱管的蒸發端和冷凝端的外壁上分別均布有若干個用于增加換熱面積的第二鰭片。
[0029]其中，