CN103557515A - 一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法 - Google Patents

Abstract

一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法，包括以下步骤：（1）初步裂解；（2）送料燃烧；（3）水蒸气助燃。生物质原料初步裂解，析出焦油，得到低焦油含量的生物质燃料，有效避免了炉膛内燃烧结焦的情况发生，有效减少停炉清渣的次数，提高工作效率并延长设备寿命。同时，通过蒸汽发生器往炉膛内喷射水蒸汽助燃。经试验得知，一般普通的生物质燃烧机火口火焰温度为800℃以下，在同样进料量与通风量的情况下，通入水蒸汽比不通入水蒸汽的火口火焰温度高100℃左右。本发明的燃烧火焰经火口喷出，对接锅炉、热交换器、供暖供热系统、热发电机及其他热利用设备进行加热利用，而不限于锅炉加热，其可广泛应用于各种具有明火加热需求的设备。

Description

一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法

技术领域

本发明涉及燃烧方法，特别是涉及一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法。

背景技术

生物质燃料作为新能源开发的一种重要方向，受到越来越多的关注，其多为茎状农作物经过加工而得。一般的生物质燃烧干基含水量小于10%~15%，灰分含量小于1.5%，硫含量和氯含量均小于0.05%，氮含量小于0.5%，是种理想的可再生能源，它来源广泛，可来源于工业、农业、森林及生活废弃物等。在目前世界的能源消耗中，生物质燃料消耗约占世界总能耗的14%，而在发展中国家，生物质燃料(主要是玉米、小麦水 稻秸秆、稻壳、稻草、木质类等)占较大的比重更大，达到 50%以上。

目前对生物质燃烧利用主要有两个方式，第一种是乡村将农作物废料直接燃烧，烧火煮饭、烧水及取暖等，此方式仅是适用于乡村居民使用，适用范围小，燃烧效率低，不适用城市居民生活使用，也不适合工作燃烧利用。第二种是在工业方面的利用，工业上生物质燃烧利用的方法主要是将生物质制成颗粒，然后送入传统的生物质燃烧机燃烧生火以对锅炉、热交换器、供暖供热系统及热发电机等进行加热。但是传统的生物质燃烧机在燃烧过程中容易结焦、易堵塞管道、堆积于炉膛下部并堵塞炉膛下的隔筛，以致于需要经常停炉清渣及重新点火，不能连续而稳定地工作。此种生物质燃烧利用方法存在生物质燃烧机内易结焦、燃烧利用效率低及不连续稳定等问题。

因此，针对现有技术中的存在问题，亟需提供一种避免燃烧装置内结焦、提高燃烧利用效率及连续稳定工作的生物质燃烧利用技术显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种避免生物质燃烧机内结焦、提高燃烧利用效率及连续稳定工作的用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法，包括以下步骤：

（1）初步裂解：将生物质原料在260~420℃的裂解温度下进行初步裂解处理，析出焦油，得到生物质燃料；

（2）送料燃烧：将生物质燃料送入生物质燃烧机的炉膛中，通风，点火燃烧，火焰从生物质燃烧机设有的火口喷出以利用；

    其中，1kg生物质燃料的通风量为4.5~6Nm³；

（3）水蒸气助燃：往燃烧中的生物质燃料喷射水蒸汽，水蒸汽气化成水蒸气后在炽热的生物质燃料表面发生水煤气反应的产物燃烧起来，得到可利用的火焰，火焰对接热利用设备，例如对接锅炉、热交换器、供暖供热系统及热发电机等利用热的设备或系统，而不局限应用于锅炉。

优选的，在（1）初步裂解中，所述裂解温度为380~420℃。

更优选的，在（1）初步裂解中，所述裂解温度为400℃。

优选的，在（2）送料燃烧中，1kg生物质燃料的通风量为5~5.5Nm³。

优选的，在（1）初步裂解中，裂解时间为20~50min。

更优选的，裂解时间为20~50min。

优选的，在（1）初步裂解中，将生物质原料置于裂解装置中进行初步裂解， 所述裂解装置包括驱动装置、螺杆和料筒，所述驱动装置与所述螺杆驱动连接，所述螺杆可转动地穿置于所述料筒的内部，所述料筒的内壁设置有发热层和保温层，所述保温层设置于所述料筒的内壁与所述发热层之间，所述螺杆与所述发热层之间形成裂解区；

所述裂解区的温度为260~420℃，出口温度为200~250℃。

更优选的，所述出口温度为220~230℃。

优选的，所述发热层设有至少一个的发热区，发热区之间相互独立工作。

优选的，在（3）水蒸气助燃中，水蒸汽由蒸汽发生器产生并通过蒸汽输送管喷射到生物质燃烧机内，蒸汽发生器的出气口为两个2mm的圆孔，蒸汽出气气压为0.2Mp。

 

本发明的有益效果：

一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法，包括以下步骤：

（1）初步裂解：将生物质原料在260~420℃的裂解温度下进行初步裂解处理，得到生物质燃料；

（2）送料燃烧：将生物质燃料送入生物质燃烧机的炉膛中，通风，点火燃烧，火焰从生物质燃烧机设有的火口喷出以利用；其中，1kg生物质燃料的通风量为4.5~6Nm³；

（3）水蒸气助燃：往燃烧中的生物质燃料喷射水蒸汽，水蒸汽气化成水蒸气后在炽热的生物质燃料表面发生水煤气反应的产物燃烧起来，得到可利用的火焰。

秸秆、树木、枯草等木质纤维素、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等生物质原料在260~420℃的温度下初步裂解，有效析出焦油，得到低焦油含量的生物质燃料，由于生物质燃料焦油含量低，接近零含量，有效避免了生物质燃料在生物质燃烧机的炉膛内燃烧结焦的情况发生，防止结焦的积炭粘附水冷壁、堵塞筛板及管道等部件，保证生物质燃烧机连续稳定地运行，有效减少停炉清渣的次数，提高生物质燃烧机的工作效率并延长其使用寿命。

同时，本发明在生物质燃料燃烧后通入适量的水蒸气助燃，当生物质燃料在炉膛内炽热燃烧时，通过蒸汽发生器往炉膛内喷射水蒸汽，水蒸汽在高温下气化成水蒸气，水蒸气在生物质燃料表面发生水煤气反应，可产生得到一氧化碳、氢气及少量小分子烃等可燃气体，可燃气体又与氧气发生反应，不仅能有助于消除结焦，而且提高了燃烧火焰的出火温度及生物质燃料的效率及热值，而燃烧火焰经火口喷出对锅炉、热交换器、供暖供热系统、热发电机及其他热利用设备进行加热利用，不仅限于锅炉加热，还可广泛应用于各种具有明火加热需求的设备。经试验得知，一般普通的生物质燃烧机火口火焰温度为800℃以下，在同样进料量与通风量的情况下，通入水蒸汽比不通入水蒸汽的火口火焰温度高100℃左右。

 

附图说明

利用附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明的一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法的实施例2的裂解装置结构示意图。

图2是本发明的一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法的实施例2的生物质燃烧机的结构示意图。

图1和图2中包括有：

1——驱动装置                      2——入料斗

3——料筒                          4——螺杆

5——炉膛                          6——落料斗

7——送料装置                      8——风机

9——均风箱                            10——输风管

11——入料口                           12——火口。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例的一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法，包括以下步骤：

（1）初步裂解：将生物质原料在260~420℃的裂解温度下进行初步裂解处理，析出焦油，得到生物质燃料；

生物质原料初步裂解在260~420℃的温度下初步裂解，有效析出焦油，得到低焦油含量的生物质燃料，由于经初步裂解的生物质燃料焦油含量低，接近零含量，避免燃烧时结焦的情况发生，防止结焦的积炭粘附水冷壁、堵塞筛板及管道等部件，保证生物质燃烧机连续稳定地运行，有效减少停炉清渣的次数，提高生物质燃烧机的工作效率并延长其使用寿命。

（2）送料燃烧：将生物质燃料送入生物质燃烧机的炉膛5中，通风，点火燃烧，火焰从生物质燃烧机设有的火口12喷出以利用；

    其中，1kg生物质燃料的通风量为4.5~6Nm³；

（3）水蒸气助燃：往燃烧中的生物质燃料喷射水蒸汽，水蒸汽气化成水蒸气后在炽热的生物质燃料表面发生水煤气反应的产物燃烧起来，得到可利用的蓝色高温火焰。

当生物质燃料在炉膛内炽热燃烧时，通过蒸汽发生器往炉膛内喷射水蒸汽，水蒸汽在高温下气化成水蒸气，水蒸气在生物质燃料表面发生水煤气反应得到小分子可燃气体，小分子可燃气体又与氧气发生反应，水蒸气不仅有助于消除结焦，协助生物质气化，而且提高了燃烧火焰的出火温度及生物质燃料的热值，经试验得知，一般普通的生物质燃烧机火口火焰温度为800℃以下，在同样进料量与通风量的情况下，通入水蒸汽比不通入水蒸汽的火口12火焰温度高100℃左右。

生物质原料在260~420℃的裂解温度下进行初步裂解的设备可选用现有的碳化机或者裂解装置，只要其能控制260~420℃的裂解温度并生物质原料其裂解室内裂解并析出焦油即可。

本发明的燃烧火焰经火口喷出，对接锅炉、热交换器、供暖供热系统、热发电机及其他热利用设备进行加热利用，不限于锅炉加热，其可广泛应用于各种具有明火加热需求的设备。

 

实施例2

本实施例的一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法，包括以下步骤：

（1）初步裂解：将生物质原料置于裂解装置中进行初步裂解，如图1所示，裂解装置包括驱动装置1、螺杆4和料筒3，驱动装置1与螺杆4驱动连接，螺杆4可转动地穿置于料筒3的内部，料筒3的内壁设置有发热层和保温层，保温层设置于料筒3的内壁与发热层之间，螺杆4与发热层之间形成裂解区；裂解区的温度为260~420℃，出口温度为200~250℃，裂解时间为20~50min，生物质原料在裂解区中初步裂解并析出焦油，得到生物质燃料，裂解气及焦油通过裂解装置开设的排放口排出。

在本实施例中，裂解装置的料筒3还设有入料斗2。同时，本实施例的驱动装置1包括电机及联轴器，所述螺杆4由轴承承接且其一端通过联轴器与电机的转轴连接。

本实施例的裂解装置可使生物质原料缺氧密封地置于螺杆4与料筒3之间，生物质原料进入在螺杆4与料筒3之间并在螺杆4旋转推进时受压挤实，空气被挤压赶走，生物质原料在螺杆4与料筒3之间形成缺氧密封螺杆4与料筒3的固体塞，使裂解装置的内部形成密闭、缺氧的工作区，发热层发热升温至裂解温度，生物质原料在裂解温度下裂解成可燃气体、焦油以及分子量较低的生物质燃料，裂解效率高、效果好、焦油析出效果佳，并且能高效连续作业，工作效率高。

（2）送料燃烧：将生物质燃料送入生物质燃烧机的炉膛5中，通风，点火燃烧，火焰从生物质燃烧机设有的火口12喷出以利用；其中，1kg生物质燃料的通风量为4.5~6Nm³；

其中，如图2所示，生物质燃烧机包括落料斗6、送料装置7、配风系统及炉膛5，落料斗6的下端与送料装置7的入料端连通，送料装置7的出料端与炉膛5的入料口11连通，配风系统与炉膛5连通。其中，配风系统还包括均风箱9，均风箱9的进风口与风机8的出风口连通，均风箱9的出风口与输风管10连通。均风箱9的作用是预存储空气，空气充满均风箱9后再通过输风管10送入炉膛5，风量稳定。

生物质原料从落料斗6进入并经送料装置7到炉膛5内，配风系统往炉膛5内通风，然后使用点火装置对生物质燃料点火使之燃烧。

（3）水蒸气助燃：当生物质燃烧起来后，利用蒸汽发生器产生水蒸汽，水蒸汽经蒸汽输送管喷射到生物质燃烧机内，水蒸汽气化成水蒸气并在炽热的生物质燃料表面发生水煤气反应产生小分子可燃气体，小分子可燃气体与生物质燃料同时燃烧得到可利用的蓝色高温火焰。

本发明的用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法的裂解装置测试结果如表1：

表1

本发明的用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法的炉膛测试结果如表2：

表2

经试验得知，本发明的用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法生物质燃烧率高、热值大、火焰温度高，同时，焦油析出效果好，能有效避免生物质燃烧机内结焦情况的发生，较少积炭，运行连续稳定、工作效率高。

本实施例的主要技术方案与实施例1基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。

实施例3

本实施例的一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法与实施例2的不同之处在于，

（1）初步裂解中，裂解温度为260℃，出口温度为200~250℃，在此裂解温度下，既能析出焦油有保留了生物质燃料的热值，裂解时间为40min。

（2）送料燃烧中，1kg生物质燃料的通风量为4.5Nm³，通风量合适，燃烧效果好。

本实施例的主要技术方案与实施例1或者实施例2基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或者实施例2中的解释，在此不再进行赘述。

实施例4

本实施例的一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法与实施例2的不同之处在于，

（1）初步裂解中，裂解温度为420℃，出口温度为220~230℃，在此裂解温度下，焦油析出效果佳，有效避免生物质燃料在炉膛5燃烧结焦的情况发生。

（2）送料燃烧中，1kg生物质燃料的通风量为6Nm³，通风量合适，燃烧效果好。

本实施例的主要技术方案与实施例1或者实施例2基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或者实施例2中的解释，在此不再进行赘述。

实施例5

本实施例的一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法与实施例2的不同之处在于，

（1）初步裂解中，裂解温度为400℃，出口温度为220℃，裂解时间为20min，在此裂解温度、出口温度及裂解时间下，不仅焦油析出效果佳而且最大限度保存了生物质燃料的热值。

（2）送料燃烧中，1kg生物质燃料的通风量为5Nm³，通风量合适，燃烧效果好。

本实施例的主要技术方案与实施例1或者实施例2基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或者实施例2中的解释，在此不再进行赘述。

实施例6

本实施例的一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法与实施例2的不同之处在于，

（1）初步裂解中，裂解温度为350℃，出口温度为230℃，裂解时间为50min，在此裂解温度、出口温度及裂解时间下，不仅焦油析出效果佳而且最大限度保存了生物质燃料的热值。

（2）送料燃烧中，1kg生物质燃料的通风量为5.5Nm³，通风量合适，燃烧效果好。其中，生物质燃烧系统的炉膛5的入料口11与地面夹角为48~60°，具体48°、50°、52°、55°及60°等角度，入料口11与地面夹角合适，入料效果好。。

实施例7

本实施例的一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法与实施例2的不同之处在于，

（1）初步裂解中，裂解温度为380℃，出口温度为225℃，裂解时间为30min，在此裂解温度、出口温度及裂解时间下，不仅焦油析出效果佳而且最大限度保存了生物质燃料的热值。

（2）送料燃烧中，1kg生物质燃料的通风量为5.2Nm³，通风量合适，燃烧效果好。

本实施例的主要技术方案与实施例1或者实施例2基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或者实施例2中的解释，在此不再进行赘述。

实施例8

本实施例的一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法与实施例2的不同之处在于，（1）初步裂解中，裂解装置的发热层设有至少一个的发热区，发热区之间相互独立工作，其根据实际生物质原料的量进行选择调整，可为两个、三个、四个及五个等多个发热区。

本实施例的主要技术方案与实施例1或者实施例2基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或者实施例2中的解释，在此不再进行赘述。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法，其特征在于： 包括以下步骤：

（1）初步裂解：将生物质原料在260~420℃的裂解温度下进行初步裂解处理，析出焦油，得到生物质燃料；

（2）送料燃烧：将生物质燃料送入生物质燃烧机的炉膛中，通风，点火燃烧，火焰从生物质燃烧机设有的火口喷出以利用；

     其中，1kg生物质燃料的通风量为4.5~6Nm³；

（3）水蒸气助燃：往燃烧中的生物质燃料喷射水蒸汽，水蒸汽气化成水蒸气后在炽热的生物质燃料表面发生水煤气反应的产物燃烧起来，得到可利用的火焰。

2.根据权利要求1所述的一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法，其特征在于：在（1）初步裂解中，所述裂解温度为380~420℃。

3.根据权利要求2所述的一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法，其特征在于：在（1）初步裂解中，所述裂解温度为400℃。

4.根据权利要求1所述的一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法，其特征在于：在（2）送料燃烧中，1kg生物质燃料的通风量为5~5.5Nm³。

5.根据权利要求1所述的一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法，其特征在于：在（1）初步裂解中，裂解时间为20~50min。

6.权利要求5所述的一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法，其特征在于：所述裂解时间为30~40min。

7.根据权利要求1所述的一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法，其特征在于：在（1）初步裂解中，将生物质原料置于裂解装置中进行初步裂解，

所述裂解装置包括驱动装置、螺杆和料筒，所述驱动装置与所述螺杆驱动连接，所述螺杆可转动地穿置于所述料筒的内部，所述料筒的内壁设置有发热层和保温层，所述保温层设置于所述料筒的内壁与所述发热层之间，所述螺杆与所述发热层之间形成裂解区；

所述裂解区的温度为260~420℃，出口温度为200~250℃。

8.根据权利要求7所述的一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法，其特征在于：所述出口温度为220~230℃。

9.根据权利要求75所述的一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法，其特征在于：所述发热层设有至少一个的发热区，发热区之间相互独立工作。

10.根据权利要求1或7所述的一种用于对接锅炉、热交换器的生物质燃烧利用方法，其特征在于：在（3）水蒸气助燃中，水蒸汽由蒸汽发生器产生并通过蒸汽输送管喷射到生物质燃烧机内，蒸汽发生器的出气口为两个2mm的圆孔，蒸汽出气气压为0.2Mp。