CN102434997A

CN102434997A - 生物质颗粒燃料直燃式溴化锂冷热水机组

Info

Publication number: CN102434997A
Application number: CN2011103685011A
Authority: CN
Inventors: 杨志军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-20
Filing date: 2011-11-20
Publication date: 2012-05-02

Abstract

本发明公开了一种生物质颗粒燃料直燃式溴化锂冷热水机组，包括高压发生器、低压发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器。其特征是高压发生器由主燃烧室、副燃烧室、燃尽室、多管旋风除尘器、波浪板对流换热器组成，本发明采用机械流化内循环燃烧技术，具有热惰性小、燃烧强度高、燃烧充分、不结渣、热转换效率高、换热面污染轻可长期稳定工作、输出功率可调整范围大、易于智能自动控制的优点。解决了生物质燃料因燃烧惰性大、可调制性差、无法长期稳定工作等原因无法满足直燃式溴化锂冷热水机组要求的技术难题，使直燃式溴化锂冷热水机组以生物质为燃料成为现实。

Description

生物质颗粒燃料直燃式溴化锂冷热水机组

技术领域

本发明属于一种可再生能源转换技术领域，涉及一种直接利用生物质颗粒燃料做热源的直燃式溴化锂冷热水机组。

背景技术

生物质能源应用技术近几年得到了迅速发展。其中特别是直燃技术及应用发展尤为迅猛。但当前生物质能源固化直燃技术因热惰性大、可调制性差、无法长期稳定工作等原因无法满足直燃式溴化锂冷热水机组的技术要求，所以以生物质作为燃料的直燃式溴化锂冷热水机组一直是不能实现的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种热惰性小、可调制性好、燃烧强度高、燃尽率高、热效率高、整体体积小高度低、能长期稳定工作的生物质颗粒燃料直燃式溴化锂冷热水机组。为了实现上述目的，本发明依据生物质燃料所具有的挥发份高、高温裂解快、易形成灰壳和灰熔点低的燃烧特性和溴化锂冷热水机组对高压发生器热惰性小、可调制性好、能长期稳定工作的要求，采用了机械流化技术、炉膛折叠技术、内循环技术、分段精确燃烧技术、前置除尘技术进行高压发生器整体设计，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用一种新型的生物质颗粒燃料直燃式溴化锂冷热水机组，包括有高压发生器、低压发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器。其要点是高压发生器由主燃烧室、副燃烧室、燃尽室、多管旋风除尘器、波浪板对流换热器组成，主燃烧室采用方形水冷壁和上方下圆形底座构成异型炉膛，在底座底部安装了主燃烧室机械流化机，主燃烧室机械流化机流化翅采用中空风保护结构，机械流化机布风板上安装了定向风帽，在底座四角安装了文丘里管内循环器，燃烧时生物质燃料由燃料输入口进入主燃烧室，生物质燃料进入主燃烧室后在高温环境作用下迅速热解燃烧，在机械流化翅、定向风帽和文丘里管喷口的共同作用下燃料呈快速旋转状燃烧，一次风由定向风帽、风保护流化翅和文丘里管提供，风保护流化翅能迅速将燃烧燃料的灰壳打碎加快了燃烧速率并防止了灰壳粘结形成结渣，燃料热解燃烧后大的碳粒在旋风的作用下甩到了炉壁四角被文丘里管内循环器捕捉口捕捉后返回燃烧室底部继续燃烧，一次大碳粒燃烧后的小碳粒和热烟气经主燃烧室出烟管排入副燃烧室。

所述的副燃烧室由副燃烧室异型分离器和副燃烧室机械流化机构成，副燃烧室异型分离器由副燃烧室方形炉壁和副燃烧室上方下圆底座及副燃烧室圆形出烟管、副燃烧室方形出烟管构成，副燃烧室机械流化机安装在副燃烧室底部，从主燃烧室出烟管进入的热烟气经副燃烧室异型分离器分离后小碳粒沉积于底部继续流化燃烧，二次风由机械流化机风保护流化翅提供，风保护流化翅对小碳粒进行机械流化可使二次风与燃料充分混合提高燃烧强度及有效防止灰壳粘连结渣，二次小碳粒燃烧后的热烟气和少许微型碳粒由副燃烧室出烟管排入燃尽室进行三次燃尽燃烧。

所述的燃尽室由内覆耐火砼的炉壁组成，多管旋风除尘器安装在燃尽室下部，多管旋风除尘器进烟口与燃尽室连接，多管旋风除尘器出烟口与波浪板对流换热器连接，由副燃烧室进入的含有微小碳粒的热烟气在燃尽室进行燃尽燃烧，燃尽后的热烟气先进入多管旋风除尘器进行除尘再经波浪板对流换热器换热后由出烟口排出。

本发明采用机械流化、文丘里管内循环、分段精确燃烧方式、截面热负载可达6MW/m²。锅炉自前向后依次设置的主燃烧室、副燃烧室和燃尽室通过内部不同结构的设计可使燃料在三个炉膛始终处于流化、悬浮状态燃烧，有效地降低了燃烧室热惰性。燃烧室从停止供料到燃烧室无明火时间约2-3分钟。应用炉膛折叠技术将燃烧分成主燃烧室的热解和粗碳粒一次内循环流化燃烧、副燃烧室的细碳粒分离二次流化燃烧和燃尽室的三次悬浮完全燃烧可有效降低燃烧室高度，一般燃烧室高度可控制在2米以下，同时三个阶段的分级燃烧形成了精确分段燃烧系统，可使燃料燃尽率达99%以上。尤其是可通过在炉壁敷设耐火砼调整辐射换热量控制主燃烧室的温度在900℃左右、副燃烧室的温度在800℃左右、燃尽室的温度在600℃左右，有效的减少了NOx的排放量。在燃尽室后部安装的多管旋风除尘器可将约90%的烟气灰分清除。可有效减少灰分对波浪板对流换热器的污染，提高了高压发生器整体换热效率和长期稳定工作性能。

附图说明：

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是本发明生物质颗粒燃料直燃式溴化锂冷热水机组的系统图。

图2是本发明生物质颗粒燃料直燃式溴化锂冷热水机组高压发生器的右侧剖视图。此图主要是为了展示主燃烧室、副燃烧室、燃尽室、多管旋风除尘器、机械流化机、文丘里管内循环器内部结构。为便于展示内部结构去除了外保温层和外包装壳。

图3是本发明生物质颗粒燃料直燃式溴化锂冷热水机组高压发生器的后侧剖视图。为便于展示内部结构去除了检修门封板、外保温层和外包装壳。

图4是本发明生物质颗粒燃料直燃式溴化锂冷热水机组高压发生器前侧剖视图。为便于展示内部结构去除了转烟室检修门封板、外保温层和外包装壳。

图5是本发明生物质颗粒燃料直燃式溴化锂冷热水机组高压发生器机械流化机结构图。

图中1.高压发生器、2.低压发生器、3.冷凝器、4.蒸发器、5.吸收器、6.主燃烧室机械流化机、7.主燃烧室机械流化机风保护流化翅、8. 文丘里管内循环器进风口及喷口、9.点火机安装法兰、10. 文丘里管内循环器、11.主燃烧室上方下圆底座、12.副燃烧室机械流化机风保护流化翅、13.副燃烧室上方下圆底座、14.文丘里管内循环器连通管及捕捉口、15.副燃烧室、16.副燃烧室圆形出烟管、17.主燃烧室、18.主燃烧室出烟管、19. 生物质颗粒燃料输入口、20.副燃烧室方形出烟管、21多管旋风除尘器出烟管、22.燃尽室、23.多管旋风除尘器进烟口、24.多管旋风除尘器、25.副燃烧室机械流化机、26.螺旋除灰机、27.进风口、28.出烟口、29.上波浪板对流换热器检修口、30.波浪板对流换热器、31.汽水分离器、32.转烟室检修口、33.布风板、34.耐热铸铁底座、35.电机、36.减速机、37.风保护进风口。

具体实施方式：

参照图1、图2、图3、图4、图5，本发明包括高压发生器（1）、低压发生器（2）、冷凝器（3）、蒸发器（4）、吸收器（5）；高压发生器（1）由主燃烧室（17）、副燃烧室（15）、燃尽室（22）、多管旋风除尘器（24）、波浪板对流换热器（30）组成；主燃烧室（17）由主燃烧室机械流化机（6）、主燃烧室上方下圆底座（11）、文丘里管内循环器（10）组成；副燃烧室（15）由副燃烧室上方下圆底座（13）、副燃烧室机械流化机（25）、副燃烧室圆形出烟管（16）副燃烧室方形出烟管（20）组成；主燃烧室机械流化机（6）和副燃烧室机械流化机（25）由布风板（33）、耐热铸铁底座（34）、电机（35）、减速机（36）、风保护进风口（37）组成；主燃烧室（17）与副燃烧室（15）由主燃烧室出烟管（18）连通；副燃烧室（15）经副燃烧室圆形出烟管（16）、副燃烧室方形出烟管（20）与燃尽室（22）连通；多管旋风除尘器（24）安装于燃尽室（22）下部，多管旋风除尘器进烟口（21）与燃尽室（22）连通；多管旋风除尘器出烟管（21）与波浪板对流换热器（30）连通；波浪板对流换热器（30）与出烟口（28）连通；多管旋风除尘器（24）出灰口与螺旋除灰机（26）连通；

生物质颗粒燃料直燃式溴化锂冷热水机组运行过程及操作步骤是：首先适量开启鼓风机和引风机并开启点火机对主燃烧室（17）进行预热。（点火机可采用燃油点火机、燃气点火机或电点火机）当主燃烧室（17）温度达到600℃左右时将燃料由定量喂料绞龙和闭风器精确定量和风隔离后从燃料仓经生物质颗粒燃料输入口（19）输送进主燃烧室（17），同时开启主燃烧室机械流化机（6）和副燃烧室机械流化机（25）。当主燃烧室（17）中生物质颗粒燃料进入碳燃烧时关闭点火机，点火完成。整个点火过程约2-5分钟。

点火完成后根据负载需求调整定量喂料绞龙确定燃料输入量并根据燃料输入量调整鼓风机和引风机确定正确进风量。此时高压发生器进入运行状态。由生物质颗粒燃料进料口（19）进入的生物质颗粒燃料在主燃烧室（17）高温环境作用下迅速热解，并在主燃烧室机械流化机风保护流化翅（7）、布风板（33）的定向风帽和文丘里管内循环器（10）的共同作用下呈快速旋转状燃烧，一次风由主燃烧室机械流化机风保护流化翅（7）、布风板（33）、文丘里管内循环器（10）提供，主燃烧室机械流化机风保护流化翅（7）能迅速将燃烧的灰壳打碎加快燃烧速率并防止灰壳粘结形成结渣，燃料热解燃烧后大的碳粒在旋风的作用下甩到了炉壁四角被文丘里管内循环器连通管及捕捉口（14）捕捉后返回主燃烧室（17）底部继续燃烧，一次大碳粒燃烧后的小碳粒和热烟气排入副燃烧室（15）继续燃烧。主燃烧室（17）主要完成生物质颗粒燃料的裂解和大碳粒燃烧过程，合理布置的水冷壁辐射受热面可保证主燃烧室（17）燃烧温度在900℃左右，从而大大减少了NOx的排放量和有效保证了燃烧过程中不结渣。

进入副燃烧室（15）的热烟气经副燃烧室（15）的异型分离作用分离后小碳粒沉积于底部继续流化燃烧，二次风由副燃烧室机械流化机风保护流化翅（12）提供，副燃烧室机械流化机风保护流化翅（12）对燃料进行机械流化可使二次风与颗粒燃料充分混合提高燃烧强度及有效防止灰壳粘连结渣，合理布置的水冷壁辐射受热面及耐火砼保温层可保证副燃烧室（15）燃烧温度在800℃左右。二次燃烧后的热烟气和少许微小碳粒由副燃烧室方形出烟管（20）排入燃尽室（22）。

进入燃尽室（22）的含有微小碳粒的热烟气在燃尽室（22）进行最后三次燃尽燃烧。燃尽的热烟气经多管旋风除尘器（24）除尘和波浪板对流换热器（30）换热后经出烟口（28）排出。多管旋风除尘器（24）分离出的烟灰由螺旋除灰机（26）排出。

关闭高压发生器（1）只需关闭定量喂料绞龙不向主燃烧室（17）输送燃料即可。约2-3分钟后主燃烧室（17）即没有明火。保持鼓风机、引风机运行一段时间使主燃烧室（17）温度下降到适当温度以下即可全部关闭。

本发明由于采用了机械流化内循环燃烧技术，燃烧室热惰性很小，燃烧可调制性好，可满足生物质颗粒燃料直燃式溴化锂冷热水机组对高压发生器的要求。同时由于采用了前置除尘烟尘对波浪板对流换热器污染较小，可保证长期稳定运行。

以上所有操作均可编程由程序自动控制运行。

Claims

1.一种生物质颗粒燃料直燃式溴化锂冷热水机组，包括高压发生器、低压发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器。特征是高压发生器由主燃烧室、副燃烧室、燃尽室、多管旋风除尘器、波浪板对流换热器组成，主燃烧室由方形水冷壁和上方下圆底座构成炉膛，底座四角安装有文丘里管内循环器，炉膛底部安装有机械流化机，副燃烧室由方形水冷壁、上方下圆底座、出烟管构成异型旋风分离炉膛，炉膛底部安装有机械流化机；燃尽室下部为多管旋风除尘器进烟口，多管旋风除尘器出烟管与波浪板对流换热器连接。

2.根据权利要求1所述的生物质颗粒燃料直燃式溴化锂冷热水机组，其特征是：机械流化机由耐热铸铁底座、布风板、电机、减速机、风保护流化翅组成。

3.根据权利要求1所述的生物质颗粒燃料直燃式溴化锂冷热水机组，其特征是：文丘里管内循环器由文丘里管内循环器连通管及捕捉口、进风口及喷口组成，文丘里管内循环器采用顺向四角布置。

4.根据权利要求1所述的生物质颗粒燃料直燃式溴化锂冷热水机组，其特征是：主燃烧室后设有异形旋风分离副燃烧室，副燃烧室由方形水冷壁和上方下圆底座组成，底部设有机械流化机，上部设有出烟管，出烟管由圆管部分和方管部分构成，圆管部分垂直安装于副燃烧室上部中央，方管将圆管与燃尽室连通。

5.根据权利要求1所述的生物质颗粒燃料直燃式溴化锂冷热水机组，其特征是：副燃烧室后部设有燃尽室，燃尽室由表面覆有耐火砼的方形水冷壁构成，多管旋风除尘器安装在燃尽室下部，进口与燃尽室连接，出口与波浪板对流换热器连接。