CN101430093B - 低热值燃料闪速燃烧气化装置 - Google Patents

Abstract

一种综合高温空气燃烧和高效燃烧气化优势的低热值燃料燃烧气化装置，包括燃气快切阀，蓄热燃烧器，圆柱形燃烧气化室，均孔阻渣板，圆台形集渣室和空燃气换向阀，燃烧气化室底面和集渣室大底面通过阻渣板相连通，燃烧器成对选用对称均布且轴线延长相交于阻渣板中心，外部燃气和部分合成燃气汇入燃烧器燃料管，经换向阀送入的空气流过同一燃烧器蓄热室并被预热，燃空气与物料在阻渣板中心相遇并发生闪速燃烧气化反应，燃烧器配合换向阀动作周期性组织燃烧和蓄热。发明紧凑，燃烧气化效率和热效率高，缩容明显，使用干净且无异味，二噁英排放低，燃料适应性强。各类减少低热值燃料环境污染、开发新能源和节能减排场所均可使用。

Description

低热值燃料闪速燃烧气化装置

技术领域  本发明涉及一种综合高温空气燃烧和高效燃烧气化优势，以减少低热值燃料环境污染、新能源开发和抑制二恶英生成为使用目的的燃烧气化装置。适用于低热值煤、生物质燃料和城市生活垃圾高效节能、低污染处理场所使用。

背景技术  我国生物质燃料分布极其广泛，总量也十分巨大，仅农村每年产生的生物质燃料可折合2.7×10⁹t标准煤，占农村总能耗40％左右，其中秸秆产量超过700Mt，谷壳40Mt。但是，目前生物质利用程度不高，大量宝贵的生物质燃料被白白浪费。全国有近一半的秸秆在田间直接焚烧，木材加工、木制品生产产生的大量木屑、锯木等被废弃，食品加工产生的壳、皮等被当作垃圾填埋。随着经济发展，我国城市生活垃圾产生量不断增长，1998年产量达到150Mt，并以每年8-10％的速度增长。然而目前城市生活垃圾的处理率只有57.3％，其中垃圾无害化处理资源化利用不超过20％，大量城市生活垃圾露天堆放或简易填埋处理，有300多个城市正面临着“垃圾围城”等环保问题。研发新型低热值固体燃料燃烧气化新技术，可扩宽城市生活垃圾、部分工业垃圾、医疗垃圾、生物质、造纸厂污泥及低热值煤的应用范围，促进我国新能源开发水平，缓解我国面临的日益严重的环保压力。

目前许多垃圾焚烧电站利用蓖式炉焚烧废料，其综合热效率只有15～20％，产生的HCl常常造成锅炉管道的严重锈蚀。为避免管道锈蚀带来的问题，有采用流化床处理可燃废弃物，热效率增加到30％。常规的低温燃烧气化存在许多问题：热效率不高；因燃料热值低，燃烧温度不高，燃烧不稳定；生成强腐蚀性焦油；有异味的高分子有机物未得到有效处理，使用环境污染严重，有明显异味；有二恶英气体生成；反应不完全，合成燃气热值低。开发高效节能和环境友好型低热值燃料燃烧气化装置，具有明显经济效率和社会效率。

发明内容  为了克服低热值固体燃料低温燃烧气化出现的燃烧温度不高、燃烧不稳定、环境污染严重，有二恶英生成，热效率不高等缺点，本发明吸收高温空气燃烧传热优势，提供一种通过烟气余热回收和空气预热，并优化燃料和空气在炉内的流动传热和燃烧，组织高效燃烧气化区的低热值燃料燃烧气化装置。

低热值燃料闪速燃烧气化装置，主要包括燃气快切阀，蓄热式燃烧器，圆柱形燃烧气化室，圆形均孔阻渣板，倒置式圆台形集渣室和空燃气换向阀，进料口设置在燃烧气化室顶壁面中心位置上，燃烧气化室底面和集渣室大底面通过阻渣板相连通，排渣口设置在集渣室小底面中心位置上，燃烧器成对选用对称布置在燃烧气化室侧壁上且轴线延长相交于阻渣板中心，外部燃气管和内部合成燃气管上都安装有燃气快切阀，外部燃气和部分合成燃气汇入燃烧器燃料管，经空燃气换向阀送入的空气流过外部燃气和部分合成燃气汇入的燃烧器的蓄热室并被预热，在阻渣板中心区域燃气空气与经进料口垂直下落的低热值燃料混合并发生闪速燃烧气化反应，燃烧器和燃气快切阀配合空燃气换向阀动作周期性交替组织燃烧气化和回收燃气显热。

发明结构紧凑，燃烧气化反应速度快，燃烧气化效率和热效率高，缩容效果明显，使用干净且无异味，二恶英排放极低，燃料适应性强。各类以减少低热值燃料环境污染、开发新能源和节能减排为目的场所均可使用。

附图说明

图1为低热值燃料闪速燃烧气化装置结构示意图。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

具体实施方式：

如图1所示，低热值燃料闪速燃烧气化装置本体主要包括圆柱形燃烧气化室3，圆形均孔阻渣板6，倒置式圆台形集渣室7和2个非预混型蓄热式燃烧器2和5，进料口设置在燃烧气化室3顶壁面中心位置上，燃烧气化室3底面和集渣室7大底面通过阻渣板6相连通，排渣口设置在集渣室7小底面中心位置上。发明本体内腔可划分为燃烧气化区、恒温阻渣区和集渣区。燃烧器2和5包括球形或蜂窝状蓄热体。选用蜂窝状蓄热体时气流通道孔径大于3mm，以便防止液体物质冷凝阻塞气流通道。燃烧器2和5通常成对选用，对称布置在燃烧气化室3的侧壁上，两个燃烧器中心轴线向下倾斜且延长相交于阻料板6中心区域。阻料板6可由多层均匀布孔的阻渣板组成，阻渣板蓄热性能良好，能恒定燃烧气化室3温度。阻渣板6钻有渣孔，上层阻渣板渣孔大，下层阻料板渣孔小，上下阻料板渣孔交错排列。液渣穿过阻渣板6渣孔下落到集渣室7。

发明的附属装置包括4个燃气快切阀1、4、8和9，空燃气换向阀10。燃气快切阀1和4分别安装在外部燃气管道上，燃气快切阀8和9分别安装在合成燃气管道上。经燃气快切阀2送入的外部燃气和经快切阀8送入的部分合成燃气汇入燃烧器2燃气管，经燃气快切阀4送入的外部燃气和经燃气快切阀9送入的部分合成燃气汇入燃烧器5燃气管。

燃烧器2和5配合换向阀10动作周期性交替工作，分别起到组织闪速燃烧气化和回收高温合成燃气显热作用。低热值燃料从燃烧气化室3顶部入口在自身重力作用下下落到燃烧气化室3。固体燃料形成的料封能有效地阻止外界空气渗入燃烧气化室3。经空燃气换向阀10送入的空气流过同一燃烧器蓄热室并被预热，在阻渣板6中心区域燃气空气与经进料口垂直下落的低热值燃料混合并发生闪速燃烧气化反应。定期打开集渣室7底部的放渣板使得液渣排入炉外。沉积在集渣室7底部的液渣能阻止外界空气混入本体内。

以右侧组织燃烧为例，燃气快切阀4和9开启，燃气快切阀1和8关闭。空气经切换装置10进入蓄热式燃烧器5，穿过蓄热体并吸收蓄热体高温显热后进入燃烧气化室3。蓄热体通道里发生强烈的气固传热，空气温度迅速上升到1000℃以上。在阻渣板6中心区域燃气，高温空气与经进料口垂直下落的低热值固体燃料混合并发生闪速燃烧气化反应。高温烟气或合成燃气经过左侧燃烧器2蓄热体，并将其自身显热迅速传递至蓄热体，降温至高于环境温度50-100℃的温度水平，再经过燃烧器2和换向阀10后一部分排入本体外，剩余部分经燃气快切阀9送入左侧燃烧器5作为燃料。随着燃烧气化反应进行，右侧燃烧器5蓄热体温度逐渐降低以致于空气预热不到800℃，左侧燃烧器2蓄热体温度逐渐升高到1000℃以上，此时空燃气换向阀10动作，燃气快切阀4和9关闭，燃气快切阀1和8开启，右侧燃烧器5回收燃气显热而左侧燃烧器2组织闪速燃烧气化。

当发明用于燃料燃烧处理时，燃气快切阀8和9关闭，本体内壁可布置受热面。当发明用于燃料气化处理时，燃气快切阀1、4、8和9周期性开启和关闭。

燃料下落时发生蒸发干馏等物理变化，阻料板6中心区域温度高，为高效燃烧气化区，此区域里空气和燃料相接触并发生快速反应。高温空气在本体内腔里经过一个V字形行程，延长了氧化剂在燃烧气化区里的停留时间，强化了燃烧气化反应，使反应更完全。阻料板6能将未完全燃烧气化的固体物质停留在高效燃烧气化区域里，有效地延长了固体燃料燃烧气化反应时间。

体积庞大的烟气余热对流回收装置被蓄热体所代替，装置尺寸和占地面积缩小，操作简单。空气温度达到1000℃温度水平，燃烧气化温度整体水平提高，发生闪速燃烧气化反应，燃烧气化效率和热效率高，运行稳定，有异味的高分子化合物分解彻底，使用环境干净。燃烧气化产物中的固体物质以液渣形式排出炉外，冷却凝结后可用于建材或肥料制粒。二恶英和焦油生成反应得到抑制。可以燃用低热值燃料。各类减少低热值燃料环境污染、开发新能源和节能减排的场所均可使用本发明。

Claims (1)

1.一种低热值燃料闪速燃烧气化装置，其特征在于：包括燃气快切阀，蓄热燃烧器，圆柱形的燃烧气化室，圆形且均孔的阻渣板，倒置的圆台形集渣室和空燃气换向阀，在燃烧气化室顶壁面的中心位置上设置进料口，燃烧气化室的底面和集渣室的大底面通过阻渣板相连通，排渣口设置在集渣室小底面的中心位置上，蓄热燃烧器成对对称选用且布置在燃烧气化室的侧壁上，蓄热燃烧器的中心轴线延长相交于阻渣板的中心，燃气快切阀安装在燃气管上，外部燃气和部分合成燃气汇入燃烧器燃料管，经空燃气换向阀送入的空气流过外部燃气和部分合成燃气汇入的燃烧器的蓄热室，在阻渣板中心区域燃气空气与经进料口垂直下落的低热值燃料相遇。

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