CN102519035B - 内置催化剂的空气水蒸气气化下吸式气化燃烧锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种内置催化剂的空气水蒸气气化下吸式气化燃烧锅炉，包括燃烧换热部，气化炉部和气化介质生成部；所述的燃烧换热部设置在气化炉部的上方；所述气化炉部为，炉体的上部设有填料口，炉体的下部设有气化点火口，炉体内设有气化炉内管、催化剂室和气化气引出管；所述的气化介质生成部为，雾化水箱通过导管与气化介质混合箱相通，气化介质混合箱与气化炉内管相通。它采用先气化后燃烧的二次燃烧方式，通过催化剂室内的催化剂降低生物质热解气中的焦油含量，提高可燃小分子气体的份额，使冒黑烟现象减少，提高了现有生物质锅炉燃烧效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物质颗粒气化燃烧锅炉，尤其涉及一种内置催化剂的空气水蒸气气化下吸式气化燃烧锅炉，属于燃烧设备技术领域。
背景技术
生物质能源是通过绿色植物的光合作用将太阳辐射的能量以一种生物质形式固定下来的能源。生物质能源作为可再生能源，能够部分缓解人类对其它不可再生资源的依赖。采用燃煤锅炉改烧生物质燃料时，由于生物质燃料挥发分含量高、热解速度快，导致炉内的氧气的扩散速度远小于挥发份的燃烧速度，导致挥发分裂解为不易燃烧的碳黑粒子，从而出现冒黑烟现象，且生物质燃料的灰熔点低，容易结渣，对换热器有腐蚀等弊病，若不更换炉型，直接更换燃料基本上不能正常运行。
针对生物质燃料的特点，人们对生物质锅炉进行了一定的改进。专利公告号为CN101625117的“生物质气化燃烧耦合式旋风锅炉”中，公开了一种生物质气化燃烧耦合式旋风锅炉，用于解决现有生物质锅炉存在的热效率低，气化气中焦油含量高，高温受热面易结渣等问题生物质燃料锅炉，该方法的核心思想是将气化及燃烧系统分开，其燃料采用粉末状燃料，难免在燃烧段气化气中的灰分含量较高，虽然解决了炭黑的问题，但烟气中灰的含量高，引起烟气排放中灰的处理问题。公开号为CN101737795A的“以空气水蒸汽为气化剂的生物质气化锅炉及耦合燃烧方法”中，公开了将热空气和水蒸汽混合后作为气化剂从炉排底部喷孔喷入气化燃烧室内并将生物质充分转化为可燃性气体、将生成的氢气和一氧化碳通入到燃气锅炉的完全燃烧室内进行燃烧并三次给风，该专利技术引入了水蒸汽为气化介质，在提高燃料的转化率方面有较高的改进，但采用单一炉体进行气化，没有添加催化剂，且停留时间有限，气化气也存在少量焦油。公开号为CN101245922A的“生物质燃烧器”中，公开了一种二次送风生物质燃烧器，但其设计理念为初步的先气化后燃烧的二次燃烧方式。公开号为CN101196296A的“生物质沸腾气化燃烧方法和装置”中，明确了先气化后燃烧的二次燃烧方式，但在其专利中没有考虑气化气和半焦的燃烧速率的问题，所以有可能存在点火不稳定及烟气灰分含量高的缺陷。公开号为CN101893234A的“一种可实现合成气与半焦联合燃烧的生物质锅炉”中，公开了一种解决生物质锅炉半焦产率对燃烧效率的影响，通过设置于生物质气化室和锅炉主体之间的半焦燃烧室来调节，但后部采用链条排渣方式，难免存链条锅炉中的灰含碳量高的缺点。公开号为CN102022737A的“生物质气化气混粉燃烧器”中，公开了一种具有两个料仓的新型燃烧器，通过改变两个给料器的给料量来降低挥发份裂解为难燃炭黑份额，但该燃烧器其中一个料仓的燃料必须为粉状燃料。因此，采用先气化后燃烧的二次燃烧方式是生物质燃料的最佳方式。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供一种内置催化剂的空气水蒸气气化下吸式气化燃烧锅炉，本发明生物质燃料热转化的方式为先气化后燃烧的二次燃烧方式；解决了现有技术中冒黑烟、灰尘含量高、焦油聚集多的问题，而且本发明容易控制气化所耗用的蒸汽量。
本发明的技术方案是：
包括燃烧换热部，燃烧换热部包括燃烧器、燃烧器点火口及烟囱；设有气化炉部和气化介质生成部；所述的燃烧换热部设置在气化炉部的上方；所述气化炉部为，炉体的上部设有填料口，炉体的下部设有气化点火口，炉体内设有气化炉内管、催化剂室和气化气引出管；所述的气化介质生成部为，雾化水箱通过导管与气化介质混合箱相通，气化介质混合箱与气化炉内管相通。
所述的气化炉内管上设有开孔，气化点火口的下方设有空腔。
所述的催化剂室的下部设有孔径。
所述的气化气引出管的一端设在炉体内，另一端伸出炉体设在燃烧器的下方。
所述的炉体上设有除渣口。
所述的气化介质生成部包括一次风入口和疏水口，一次风入口设置在气化介质混合箱上，疏水口设置在炉体上。
所述的气化介质混合箱的顶端设有隔板。
所述的燃烧换热部设有二次风管，二次风管与燃烧器相通。
所述的烟囱上设有填料门。
本发明具有的优点及积极效果是：由于采用先气化后燃烧的二次燃烧方式，可避免生物质挥发分含量高，燃烧初期氧气混合不良，炭黑生成高的缺点，避免了生物质锅炉易冒黑烟的缺点。设计燃料采用生物质颗粒燃料，不仅气化气中灰尘含量低，降低了锅炉受热面的灰腐蚀，还增高了燃料的能量密度，使得燃料一定的前提下，设备的运行时间大大提高，降低了运行中工作强度。气化介质生成部分采用外接雾化水直接转化为蒸汽技术，容易控制气化所耗用的蒸汽量。在气化炉内设置了催化剂室，大大降低了燃烧换热部分焦油聚集的问题，将焦油的裂解问题在气化炉内解决，同时降低了外设催化剂需要外热源保持催化活性的投资费用，能使得低成本的情形下，气化气中焦油含量降低，避免在燃烧换热区域存在焦油及裂解的炭黑聚集现象的发生。此外，还添加了水蒸气空气混合装置，使得气体的热值提高，降低了气化炉燃烧区域的温度，可避免气化炉本体结渣问题。
附图说明
以下结合附图对本发明作进一步描述。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明气化介质混合箱的截面示意图。
图中：1、燃烧器，2、燃烧器点火口，3、气化炉部，4、疏水口，5、气化点火口，6、催化剂室，7、气化气引出管，8、除渣口，9、气化炉内管，10、气化介质混合箱，11、填料口，12、填料门，13、雾化水箱，14、燃烧换热部，15、烟囱，16、隔板，17、一次风入口，18、雾化水进口，19、混合介质出口，20、二次风管，21、进水口，22、出水口。
具体实施方式
实施例
根据图1和图2详细说明本发明的具体结构和工作过程。本发明按照作用可分为气化炉部，气化介质生成部及燃烧换热部三个部分。
气化介质生成部包括一次风入口17、雾化水箱13、气化介质混合箱10及疏水口4，其作用是产生用于气化的空气和水蒸气的混合物。雾化水箱13通过导管与气化介质混合箱10相通，气化介质混合箱10与气化炉内管9相通，一次风入口17设置在气化介质混合箱10上，气化介质混合箱10的顶端设有隔板16，疏水口4设置在炉体上。在雾化水箱13内的水通过导管进入气化介质混合箱10，在气化介质混合箱里与空气混合，由于气化炉内壁温度高，使得水变为蒸汽，由于隔板16的作用，气化介质在气化介质混合箱内旋转一周后流出，进入气化炉内管9进行部分燃烧。
气化炉部包括填料口11、气化点火口5、催化剂室6、除渣口8、开孔的气化炉内管9及气化气引出管7，其作用是产生小分子的可燃气体；炉体的上部设有填料口11，炉体的下部设有气化点火口5和除渣口8，炉体内设有气化炉内管9、催化剂室6和气化气引出管7，气化气引出管7的一端设在炉体内，另一端伸出炉体设在燃烧器1的下方。生物质燃料通过填料口11进行添加，在气化炉内发生部分燃料燃烧，产生足够的热使得气化和热解能够发生，所述的催化剂室6在气化点火口5附近区域，使得上部生物质燃料生成的热解气通过催化剂室6下部的孔径进入所述的气化气引出管7；在气化点火口5下部存在一个空间，未燃尽的碳焦将部分燃烧产生的二氧化碳还原为一氧化碳，并通过气化炉内管壁的孔径进入所述的气化引出管7。
燃烧换热部可视为常规燃气锅炉设计，设置在气化炉部的上方；由燃烧器1、二次风管20、进水口21、出水口22和水箱组成。其中燃烧器1的气源来自气化气引出管7，二次风管20与燃烧器相通，提供足够的空气保证气化气充分燃烧，燃烧后的烟气通过烟管使得锅炉内的水加热，烟气经烟囱15排到大气中去，在填料过程中存在气化气泄露的问题，为此，烟囱15设置填料门12，部分泄露的烟气在填料门关闭后，可经烟囱排放到大气中去。
制约生物质锅炉发展的关键是燃料的运输及燃料的供给问题，随着生物质成型技术的发展，生物质颗粒的应用成为可能。因此，本气化燃烧锅炉的燃料定位于生物质颗粒成型燃料。整个生物质的燃烧过程分为两级燃烧，第一步在气化炉部分进行空气与水蒸气气化，第二步在燃烧换热部分对气化气进行完全燃烧。
Claims (4)
1.一种内置催化剂的空气水蒸气气化下吸式气化燃烧锅炉，包括燃烧换热部，燃烧换热部包括燃烧器、燃烧器点火口及烟囱；其特征在于设有气化炉部和气化介质生成部；所述的燃烧换热部设置在气化炉部的上方；所述气化炉部为，炉体的上部设有填料口，炉体的下部设有气化点火口，炉体内设有气化炉内管、催化剂室和气化气引出管；所述的气化介质生成部为，雾化水箱通过导管与气化介质混合箱相通，气化介质混合箱与气化炉内管相通；所述的气化炉内管上设有开孔，气化点火口的下方设有空腔；所述的催化剂室的下部设有孔径；所述的气化介质生成部包括一次风入口和疏水口，一次风入口设置在气化介质混合箱上，疏水口设置在炉体上；所述的气化介质混合箱的顶端设有隔板；所述的烟囱上设有填料门；采用生物质颗粒成型燃料。
2.根据权利要求1所述的内置催化剂的空气水蒸气气化下吸式气化燃烧锅炉，其特征在于所述的气化气引出管的一端设在炉体内，另一端伸出炉体设在燃烧器的下方。
3.根据权利要求1所述的内置催化剂的空气水蒸气气化下吸式气化燃烧锅炉，其特征在于所述的炉体上设有除渣口。
4.根据权利要求1所述的内置催化剂的空气水蒸气气化下吸式气化燃烧锅炉，其特征在于所述的燃烧换热部设有二次风管，二次风管与燃烧器相通。
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