一種生物質(zhì)氣化燃燒爐的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種生物質(zhì)氣化燃燒爐，涉及生物質(zhì)鍋爐領(lǐng)域。本發(fā)明包括氣化室、水冷爐排和氣相燃燒室，本發(fā)明將傳統(tǒng)的氣化爐和鍋爐結(jié)合起來(lái)，組成了新型的氣化燃燒一體化熱水鍋爐。燃料在氣化室中氣化產(chǎn)生的可燃?xì)庵苯舆M(jìn)入下方的氣相燃燒室中燃燒，可燃?xì)庵兴鶖y帶的焦油在爐膛中高溫裂解，不僅解決了傳統(tǒng)氣化爐焦油堵塞管道的問(wèn)題，而且合理利用了焦油中的能量。氣化爐中未完全氣化的燃料下落到燃燒室中再次燃燒，大大降低了殘?jiān)鼉?nèi)的含碳量，提高了燃燒的效率，因此達(dá)到經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、結(jié)構(gòu)緊湊、熱效率高等目的。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種生物質(zhì)氣化燃燒爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物質(zhì)鍋爐領(lǐng)域，特別涉及一種高效節(jié)能的生物質(zhì)氣化燃燒爐；該裝置將低熱值固體生物質(zhì)能源資源(如農(nóng)業(yè)廢棄物秸桿、稻殼等)通過(guò)氣化處理轉(zhuǎn)化成燃?xì)膺M(jìn)行二次燃燒并實(shí)現(xiàn)提供熱水的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著我國(guó)能源消耗的迅速增長(zhǎng)，化石燃料的大量使用帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，越來(lái)越多的生物質(zhì)能源需要開(kāi)發(fā)和利用；生物質(zhì)氣化爐有固定床、流化床兩種類(lèi)型，其中，固定床氣化爐因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉、操作容易、適用于塊狀及大顆粒原料等優(yōu)點(diǎn)被廣泛利用，但是焦油的存在對(duì)固定床氣化有多方面的不利影響，生物質(zhì)氣化爐出來(lái)的氣化氣中焦油塵為10-200g/m3，焦油含量高導(dǎo)致能量浪費(fèi)、輸氣管道堵塞；生物質(zhì)氣化爐工作后產(chǎn)生的灰渣的含碳量比較高，對(duì)能源的浪費(fèi)比較嚴(yán)重；生物質(zhì)直燃方式主要可分為爐灶燃燒和鍋爐燃燒，爐灶燃燒一般用于家庭用火爐，它投資省，效率低，燃燒效率一般在15%-20%之間，所以對(duì)生物質(zhì)的資源浪費(fèi)比較嚴(yán)重。鍋爐燃燒效率較高，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，但是投資也是相對(duì)較大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有的生物質(zhì)氣化爐和生物質(zhì)直燃鍋爐存在的缺點(diǎn)，目的在于推出一種燃料充分燃燒和提高燃燒效率的生物質(zhì)氣化燃燒一體化爐，其有效利用熱效率可達(dá)到80%以上；新型生物質(zhì)氣化燃燒爐具有經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、結(jié)構(gòu)緊湊、排煙損失小等特點(diǎn)。
[0004]一種生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐，包括將生物質(zhì)氣化的氣化室和氣相燃燒室，其特征在于:氣化室與位于下方的氣相燃燒室相通，氣化室與氣相燃燒室之間設(shè)有水冷爐排，氣化室內(nèi)氣化產(chǎn)生的可燃?xì)庵苯舆M(jìn)入氣相燃燒室燃燒，未燃盡的燃料通過(guò)水冷爐排進(jìn)入氣相燃燒室與燃?xì)庖煌紵?，在氣相燃燒室一?cè)開(kāi)有二次風(fēng)進(jìn)口為燃?xì)獾娜紵峁┭鯕狻?br>
[0005]所述氣化室頂端中部設(shè)有給料口，頂端兩側(cè)設(shè)有觀察孔。
[0006]所述氣化室的喉部?jī)蓚?cè)設(shè)有通入氣化室的空氣預(yù)熱器，空氣預(yù)熱器的端口為氣化劑入口，對(duì)應(yīng)氣化室的氧化區(qū)。
[0007]所述氣化室的喉部以上外圍附有耐火爐壁，氣化室的喉部以下直至氣相燃燒室底端附有水冷夾套，水冷夾套與水冷爐排相通。
[0008]所述氣相燃燒室呈“L”型，起始端高度a大于尾端高度b，氣相燃燒室尾端與“U”型煙道連接。
[0009]所述“U”型煙道與氣相燃燒室尾部相連接的一條煙道對(duì)應(yīng)于氣化室喉部高度以上的外圍附有耐火爐壁，對(duì)應(yīng)于氣化室喉部高度以下的外圍附有水冷夾套，煙道內(nèi)布置有若干排縱向交錯(cuò)的熱交換水管。
[0010]所述的氣相燃燒室周?chē)乃鋳A套內(nèi)嵌有觀察孔，該觀察孔位于二次風(fēng)入口的正對(duì)面。
[0011 ] 所述的煙道尾端外側(cè)設(shè)有排煙口。
[0012]所述的氣相燃燒室底端與煙道尾端都設(shè)有除渣口。
[0013]所述水冷爐排由7根直徑為20mm的圓管組成，其起到支撐氣化室內(nèi)燃料的作用，同時(shí)可以隔開(kāi)氣化室與氣相燃燒室。
[0014]為了合理利用氣化產(chǎn)生的焦油，本發(fā)明的生物質(zhì)氣化燃燒爐將下吸式氣化爐與直燃鍋爐相結(jié)合，在生物質(zhì)氣化過(guò)程中，產(chǎn)生焦油隨著二次風(fēng)的通入，物料與二次空氣充分接觸，發(fā)生燃燒反應(yīng)，使得氧化區(qū)溫度提高，裂解區(qū)生成的可燃?xì)馀c二次空氣接觸燃燒，此時(shí)燃燒室內(nèi)溫度高達(dá)1200k，裂解區(qū)產(chǎn)生的大量焦油在高溫下迅速裂解，形成小分子顆粒；這樣不僅減少了焦油所帶來(lái)的危害，同時(shí)有效地利用了能量，提高了能量轉(zhuǎn)化的效率，燃燒爐所產(chǎn)生的焦油量低于10mg/m3，符合GB/T12208-1990的相關(guān)規(guī)定。
[0015]本發(fā)明的氣化室與位于下方的氣相燃燒室相通，氣化室所產(chǎn)生的可燃?xì)饬魅胂路綒庀嗳紵胰紵?，由于生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐的氣相燃燒室的溫度在1200k左右，可燃?xì)庵兴鶖y帶的焦油在氣相燃燒室中高溫裂解，避免了傳統(tǒng)氣化爐管道被焦油堵塞的情況，氣化爐中未燃盡的生物質(zhì)余料隨著產(chǎn)生的可燃?xì)?，通過(guò)水冷爐排進(jìn)入下方的氣相燃燒室中再次燃燒，使灰渣內(nèi)的含碳量低于30%。
[0016]本發(fā)明的氣化室的喉部?jī)蓚?cè)設(shè)有通入氣化室的空氣預(yù)熱器，喉部結(jié)構(gòu)可以使氧化區(qū)內(nèi)(如圖5)的溫度均勻一致，不至于產(chǎn)生死區(qū)和過(guò)熱區(qū)，從而保證焦油裂解反正最大限度的進(jìn)行?？諝忸A(yù)熱器將通入氣化室內(nèi)的氣化劑預(yù)熱，保證氣化室內(nèi)的氣化效率。
[0017]本發(fā)明的氣化室的喉部以上外圍附有耐火爐壁，氣化室的喉部以下直至氣相燃燒室底端附有水冷夾套；水冷夾套可以吸收氣相燃燒室內(nèi)的熱量，水冷夾套內(nèi)產(chǎn)生的熱水經(jīng)過(guò)水管通出并且加以利用，水冷夾套與水冷爐排相通，保證爐排不會(huì)在高溫下燒壞，水冷夾套中設(shè)有水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)，當(dāng)水位低于標(biāo)準(zhǔn)線時(shí)，閥門(mén)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)補(bǔ)充水冷夾套內(nèi)的水。
[0018]本發(fā)明的水冷爐排位于氣化室和氣相燃燒室之間，其起到支撐氣化室內(nèi)燃料的作用，同時(shí)可以隔開(kāi)氣化室與氣相燃燒室。
[0019]本發(fā)明的爐體下方是臥室氣相燃燒室，燃燒室被適當(dāng)?shù)睦L(zhǎng)，燃燒室成“L”型，與煙道相連，氣相燃燒室中b=620mm，a=830mm,這種形式的燃燒室延長(zhǎng)了燃?xì)庠谌紵覂?nèi)停留的時(shí)間，可燃?xì)庠谌紵覂?nèi)充分燃燒，提高了燃燒的效率，燃燒室旁側(cè)的二次風(fēng)進(jìn)口(距離氣相燃燒室底部150mm)為氣體的燃燒提供了二次補(bǔ)風(fēng)，使燃燒更加充分。
[0020]本發(fā)明的煙道呈“U”型，煙道內(nèi)布置有若干排縱向交錯(cuò)的熱交換水管，該結(jié)構(gòu)延長(zhǎng)煙道內(nèi)高溫氣體與熱交換水管的接觸時(shí)間和面積，極大可能的提高煙道內(nèi)高溫氣體與熱交換水管的熱交換效率。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明的新型生物質(zhì)氣化燃燒爐示意圖。
[0022]圖2是圖1的俯視圖。
[0023]圖3是圖1的左視圖。
[0024]圖4是水冷爐排示意圖。
[0025]圖5是氣化室氣化區(qū)域示意圖。
[0026]在圖中:1、給料口 ；2、觀察孔；3、氣化室；4、空氣預(yù)熱器；5、氣化劑入口 ；6、水冷爐排；7、氣相燃燒室；8、二次風(fēng)進(jìn)口 ；9、煙道；10、熱交換水管；11、耐火爐壁；12、水冷夾套；13、觀察孔；14、排煙口 ；15、除渣口。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0028]參見(jiàn)圖1，它的整個(gè)爐體包括氣化室3、水冷爐排6、氣相燃燒室7、除渣口 15、水冷夾套12 ;生物質(zhì)燃料從給料口 I持續(xù)投入氣化室爐膛中，料層高度保持在300_左右，爐膛內(nèi)為微負(fù)壓運(yùn)行，燃料根據(jù)氣化室內(nèi)的氣化溫度分為四個(gè)區(qū)域(如圖5)，由上到下依次是干燥區(qū)、裂解區(qū)、氧化區(qū)和還原區(qū)，進(jìn)入到氣化室3的生物質(zhì)最初在物料的最上層，即處在干燥區(qū)內(nèi)，在這里蒸發(fā)出生物質(zhì)內(nèi)的水分，變成干物料，之后隨著物料的消耗下移到裂解區(qū)，由于裂解區(qū)溫度較高，揮發(fā)分氣體開(kāi)始產(chǎn)生，干生物質(zhì)分解為炭、揮發(fā)分及焦油等。而生成的炭隨物料的消耗繼續(xù)下移到氧化區(qū)。
[0029]在氣化劑入口 5通入氣化劑，即在氧化區(qū)通入氣化劑，一次風(fēng)量占總風(fēng)量的30% ；氣化劑入口距離爐膛底部460mm，在該區(qū)，由裂解區(qū)生成的炭和氣化劑中的氧進(jìn)行燃燒反應(yīng)生成二氧化碳、一氧化碳，同時(shí)放出大量的能量，沒(méi)有在反應(yīng)中消耗的炭繼續(xù)下移還原區(qū)，與裂解區(qū)及氧化區(qū)生成的二氧化碳發(fā)生還原反應(yīng)生成一氧化碳；炭還與水蒸氣反應(yīng)生成氫氣和一氧化碳；燃料充分氣化后產(chǎn)生的可燃?xì)怆S著氣化劑向下方流動(dòng)通過(guò)水冷爐排6進(jìn)入氣相燃燒室7，水冷爐排6與周?chē)乃鋳A套12相連通，參見(jiàn)圖1，如圖4，水冷爐排由7根直徑為20_的圓管組成，起到支撐燃料和隔開(kāi)氣化室與燃燒室的作用，未完全氣化的生物質(zhì)燃料通過(guò)爐排縫隙下落到氣相燃燒室7中，二次風(fēng)進(jìn)口 8持續(xù)地向燃燒室內(nèi)通入空氣，二次風(fēng)量占總風(fēng)量的70%，可燃?xì)夂臀慈急M的生物質(zhì)燃料在其間燃燒，燃盡后產(chǎn)生的灰渣由除渣口 15排除，爐膛周?chē)伤鋳A套12包圍，水冷夾套內(nèi)產(chǎn)生的熱水經(jīng)過(guò)水管通出提供戶用，水冷夾套中設(shè)有水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)，當(dāng)水位低于標(biāo)準(zhǔn)線時(shí)，閥門(mén)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)補(bǔ)充水冷夾套內(nèi)的水；氣相燃燒室7尾部連接煙道9，氣相燃燒室后面接U型煙道，燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)U型煙道，與里面橫向交錯(cuò)布置的熱交換水管進(jìn)行熱量的傳遞。得到的熱水通過(guò)輸送水管供給戶用，在煙道的尾部是除渣口 15，尾氣從煙氣出口 14排出。
[0030]為了便于觀察爐內(nèi)的燃燒情況，以及對(duì)鍋爐的檢修和維護(hù)，氣化爐頂部和燃燒室旁側(cè)位置分別都設(shè)有觀察孔2和觀察孔13。
【權(quán)利要求】
1.一種生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐，包括將生物質(zhì)氣化的氣化室和氣相燃燒室，其特征在于:氣化室與位于下方的氣相燃燒室相通，氣化室與氣相燃燒室之間設(shè)有水冷爐排，氣化室內(nèi)氣化產(chǎn)生的可燃?xì)庵苯舆M(jìn)入氣相燃燒室燃燒，未燃盡的燃料通過(guò)水冷爐排進(jìn)入氣相燃燒室與燃?xì)庖煌紵跉庀嗳紵乙粋?cè)開(kāi)有二次風(fēng)進(jìn)口為燃?xì)獾娜紵峁┭鯕狻?br>
2.如權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐，其特征在于:所述氣化室頂端中部設(shè)有給料口，頂端兩側(cè)設(shè)有觀察孔。
3.如權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐，其特征在于:所述氣化室的喉部?jī)蓚?cè)設(shè)有通入氣化室的空氣預(yù)熱器，空氣預(yù)熱器的端口為氣化劑入口，對(duì)應(yīng)氣化室的氧化區(qū)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐，其特征在于:所述氣化室的喉部以上外圍附有耐火爐壁，氣化室的喉部以下直至氣相燃燒室底端附有水冷夾套，水冷夾套與水冷爐排相通。
5.如權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐，其特征在于:所述氣相燃燒室呈“L”型，起始端高度a大于尾端高度b，氣相燃燒室尾端與“U”型煙道連接。
6.如權(quán)利要求5所述的一種生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐，其特征在于:所述“U”型煙道與氣相燃燒室尾部相連接的一條煙道對(duì)應(yīng)于氣化室喉部高度以上的外圍附有耐火爐壁，對(duì)應(yīng)于氣化室喉部高度以下的外圍附有水冷夾套，煙道內(nèi)布置有若干排縱向交錯(cuò)的熱交換水管。
7.如權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐，其特征在于:所述的氣相燃燒室周?chē)乃鋳A套內(nèi)嵌有觀察孔，該觀察孔位于二次風(fēng)入口的正對(duì)面。
8.如權(quán)利要求6所述的一種生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐，其特征在于:所述的煙道尾端外側(cè)設(shè)有排煙口。
9.如權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐，其特征在于:所述的氣相燃燒室底端與煙道尾端都設(shè)有除渣口。
10.如權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐，其特征在于:所述水冷爐排由7根直徑為20_的圓管組成，其起到支撐氣化室內(nèi)燃料的作用，同時(shí)可以隔開(kāi)氣化室與氣相燃燒室。
【文檔編號(hào)】C10J3/76GK104315500SQ201410539493
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月14日
【發(fā)明者】施愛(ài)平, 龐弋驤, 葉麗華, 李成, 鄭慶明 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)