CN104560218A - 一种生物质气化炉和工业燃气锅炉联合高效供热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物质气化炉和工业燃气锅炉联合高效供热系统，此系统利用工业燃气锅炉产出蒸汽，部分作为气化介质供给气化炉气化，蒸汽与空气联合气化，有助于提高生物质燃气的稳定性和品质；经过预热的空气作为助燃气体供给工业燃气锅炉，可提高整体的热效率；电解除焦裂解器可以裂解生物质燃气中焦油，提高生物质燃气的稳定性，有助于生物质燃气的燃烧；同时，系统通过全水冷套进行水冷，可有效避免生物质气化炉的炉内结焦，此发明用于锅炉供热系统领域。

Description

一种生物质气化炉和工业燃气锅炉联合高效供热系统
技术领域
本发明涉及锅炉供热系统领域，特别是涉及一种生物质气化炉和工业燃气锅炉联合高效供热系统。
背景技术
生物质能作为一种可再生、无污染的清洁能源已得到广泛应用，生物质气化燃烧是生物质高效利用的主要方式之一，生物质气化燃烧一般采用专用的生物质气化炉及配套的生物质锅炉系统，目前已经有较完善的实施结构，且已经取得了一定的工业应用。但是在实际运行过程中也存在很多问题，现有的技术也有很多有待于改进和发展，具体如下：
1）、现有的生物质气化炉设计的本体结构采用耐火材料砌筑，耐火材料价格昂贵，且使用寿命短；
2）、生物质气化一般采用空气为气化剂，虽然结构简单，但生物质燃气热值低、气化效率不高；
3）、由于生物质气化产出的生物质燃气含有一定量的焦油，经常堵塞燃气管道，使得生物质燃气的应用受到极大的限制；
4）、现有的工业燃气锅炉燃烧供热系统尾部为省煤器结构，排烟温度较高，热量损失大，且气化炉和锅炉供风均为冷风，气化效率和锅炉燃烧效率低，系统综合效率较低。
发明内容
    为解决上述问题，本发明提供一种操作简单、热效率高且生物质燃气焦油含量低的生物质气化炉和工业燃气锅炉联合高效供热系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种生物质气化炉和工业燃气锅炉联合高效供热系统，包括生物质气化炉、工业燃气锅炉、通过冷热水隔板分隔为水箱高温区和水箱低温区的水循环装置，以及连接于生物质气化炉和工业燃气锅炉间的电热除焦裂解器，生物质气化炉外设有全水冷套，全水冷套的顶部通过气化炉循环水泵连接至水箱高温区底部，全水冷套的底部连接至水箱低温区，工业燃气锅炉通过锅炉给水泵连接至水箱高温区顶部，生物质气化炉的底部设有气化风室，气化风室的进口连接至工业燃气锅炉上的蒸汽出口，并通过一次风管连接至工业燃气锅炉尾部的余热回收装置。
进一步作为本发明技术方案的改进，工业燃气锅炉的一端设有绝热强化燃烧室和位于绝热强化燃烧室和工业燃气锅炉腔体间的蜂窝状蓄热燃烧墙，生物质燃烧器安装于绝热强化燃烧室的外端。
进一步作为本发明技术方案的改进，生物质气化炉的顶端与绝热强化燃烧室间连接有电热除焦裂解器，生物质燃烧器也连接至电热除焦裂解器，生物质燃烧器和绝热强化燃烧室均连接至余热回收装置，电热除焦裂解器的底部设有排焦管。
进一步作为本发明技术方案的改进，生物质燃烧器的两侧均设有控制阀，绝热强化燃烧室通向余热回收装置的通道上设有控制阀。
进一步作为本发明技术方案的改进，余热回收装置包括一级空气预热器和二级空气预热器，一级空气预热器的进口侧设有气化炉风机，二级空气预热器的进口侧设有燃烧器风机，二级空气预热器的底部设有排烟口。
进一步作为本发明技术方案的改进，工业燃气锅炉的蒸汽出口设有电动调节阀。
进一步作为本发明技术方案的改进，水循环装置的水箱低温区顶端设有补水进口。
本发明的有益效果：此生物质气化炉和工业燃气锅炉联合高效供热系统利用工业燃气锅炉产出蒸汽，部分作为气化介质供给气化炉气化，蒸汽与空气联合气化，有助于提高生物质燃气的稳定性和品质；经过预热的空气作为助燃气体供给工业燃气锅炉，可提高整体的热效率；电解除焦裂解器可以裂解生物质燃气中焦油，提高生物质燃气的稳定性，有助于生物质燃气的燃烧；同时，系统通过全水冷套进行水冷，可有效避免生物质气化炉的炉内结焦。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例整体结构示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明为一种生物质气化炉和工业燃气锅炉联合高效供热系统，包括生物质气化炉1、工业燃气锅炉3、通过冷热水隔板64分隔为水箱高温区和水箱低温区的水循环装置6，以及连接于生物质气化炉1和工业燃气锅炉3间的电热除焦裂解器2，生物质气化炉1外设有全水冷套12，全水冷套12的顶部通过气化炉循环水泵63连接至水箱高温区底部，全水冷套12的底部连接至水箱低温区，工业燃气锅炉3通过锅炉给水泵62连接至水箱高温区顶部，生物质气化炉1的底部设有气化风室11，气化风室11的进口连接至工业燃气锅炉3上的蒸汽出口，并通过一次风管13连接至工业燃气锅炉3尾部的余热回收装置7。
此生物质气化炉和工业燃气锅炉联合高效供热系统利用工业燃气锅炉3产出蒸汽，部分作为气化介质供给气化炉气化，蒸汽与空气联合气化，有助于提高生物质燃气的稳定性和品质；经过预热的空气作为助燃气体供给工业燃气锅炉3，可提高整体的热效率；电解除焦裂解器2可以裂解生物质燃气中焦油，提高生物质燃气的稳定性，有助于生物质燃气的燃烧；同时，系统通过全水冷套12进行水冷，可有效避免生物质气化炉1的炉内结焦。
系统的水循环设计使系统的热能得到合理分配，热效率有所提高，系统的供风装置和余热回收装置7的巧妙结合，从锅炉出来的烟气热量用来加热冷空气，经过换热后热空气分别送入气化炉和锅炉利用，气化效率和锅炉燃烧效率得到提高。
本发明给出了一种综合热利用的连接设备，使得系统的综合热效率提高到90%。
作为本发明优选的实施方式，工业燃气锅炉3的一端设有绝热强化燃烧室31和位于绝热强化燃烧室31和工业燃气锅炉3腔体间的蜂窝状蓄热燃烧墙32，生物质燃烧器4安装于绝热强化燃烧室31的外端。
作为本发明优选的实施方式，生物质气化炉1的顶端与绝热强化燃烧室31间连接有电热除焦裂解器2，生物质燃烧器4也连接至电热除焦裂解器2，生物质燃烧器4和绝热强化燃烧室31均连接至余热回收装置7，电热除焦裂解器2的底部设有排焦管21。
作为本发明优选的实施方式，生物质燃烧器4的两侧均设有控制阀，绝热强化燃烧室31通向余热回收装置7的通道上设有控制阀。
作为本发明优选的实施方式，余热回收装置7包括一级空气预热器71和二级空气预热器72，一级空气预热器71的进口侧设有气化炉风机51，二级空气预热器72的进口侧设有燃烧器风机52，二级空气预热器72的底部设有排烟口。
作为本发明优选的实施方式，工业燃气锅炉3的蒸汽出口设有电动调节阀33。
作为本发明优选的实施方式，水循环装置6的水箱低温区顶端设有补水进口61。
在系统运行过程中，生物质气化炉1产生的生物质燃气首先经过电热除焦裂解器2除焦，电热除焦裂解器2采用电热棒加热，内部温度控制在900℃左右，保证了生物质燃气中的焦油被充分裂解，初步净化后的生物质燃气送入生物质燃烧器4进行燃烧，未被裂解的极少量焦油通过排焦管被收集到指定位置。生物质燃烧器4采用双级配风分级燃烧形式，生物质燃气经过生物质燃烧器4后进入绝热强化燃烧室31中被进一步裂解并分级强化燃烧，然后进入蜂窝状蓄热燃烧墙32进行除灰进一步裂解均流，再送入工业燃气锅炉3中燃烧。工业燃气锅炉3产出的高温蒸汽一部分通过主蒸汽管道引出一路支路连入气化炉的气化风室11用于蒸汽-空气联合气化，蒸汽流量通过电动调节阀33自动调节，电动调节阀3的开度和生物质气化炉1的氧化区温度执行连锁控制，设定生物质气化炉1的氧化区温度范围600～1000℃，温度高至1000℃启动，温度低至600℃封停。
蒸汽-空气联合气化能方便控制气化炉氧化区的温度，提高生物质燃气中的氢含量，并且生物质气化炉1内的温度得到有效控制，避免炉内结焦，同时也保护炉排的安全。燃烧后生成的高温烟气进入一级空气预热器71，与气化炉风机51送入的冷空气进行换热，烟气入口温度350℃，出口温度250℃，空气进风温度20℃，出风温度250℃，经过换热后的热空气通过一次风管13送入气化风室11和二次风管14进行蒸汽-空气气化，从一级空气预热器71出来的烟气送入二级空气预热器72进一步余热回收，与燃烧器风机52送入的冷空气进行换热，烟气进口温度250℃，出口温度90℃，空气进风温度20℃，出口温度180℃，经过换热后的热空气送入生物质燃烧器4进行配风燃烧，从二级空气预热器72引出的低温烟气检测达标排放。
此外，来自外部的锅炉软化水通过补水进口61流入水循环装置6水箱低温区，水箱低温区的冷水通过气化炉进水管66进入气化炉的全水冷套12，被加热的循环水通过气化炉出水管65送入水循环装置6的水箱高温区，水箱高温区热水通过锅炉给水泵63进入工业燃气锅炉3提供锅炉用水，实现水路的循环。
综上所述，生物质气化炉和工业燃气锅炉高效供热系统在使用过程中，机械化强度高，操作简单，综合热效率高，经济型和实用性强，可广泛用于生物质气化炉和工业燃气锅炉高效供热系统中，也可用于生物质气化炉和现有工业燃气锅炉技术改造系统中，节能减排效果较好，具有良好的市场前景。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种生物质气化炉和工业燃气锅炉联合高效供热系统，其特征在于：包括生物质气化炉（1）、工业燃气锅炉（3）、通过冷热水隔板（64）分隔为水箱高温区和水箱低温区的水循环装置（6），以及连接于所述生物质气化炉（1）和工业燃气锅炉（3）间的电热除焦裂解器（2），所述生物质气化炉（1）外设有全水冷套（12），所述全水冷套（12）的顶部通过气化炉循环水泵（63）连接至水箱高温区底部，所述全水冷套（12）的底部连接至水箱低温区，所述工业燃气锅炉（3）通过锅炉给水泵（62）连接至水箱高温区顶部，所述生物质气化炉（1）的底部设有气化风室（11），所述气化风室（11）的进口连接至工业燃气锅炉（3）上的蒸汽出口，并通过一次风管（13）连接至工业燃气锅炉（3）尾部的余热回收装置（7）。
2.根据权利要求1所述的生物质气化炉和工业燃气锅炉联合高效供热系统，其特征在于：所述工业燃气锅炉（3）的一端设有绝热强化燃烧室（31）和位于绝热强化燃烧室（31）和工业燃气锅炉（3）腔体间的蜂窝状蓄热燃烧墙（32），所述生物质燃烧器（4）安装于绝热强化燃烧室（31）的外端。
3.根据权利要求2所述的生物质气化炉和工业燃气锅炉联合高效供热系统，其特征在于：所述生物质气化炉（1）的顶端与绝热强化燃烧室（31）间连接有电热除焦裂解器（2），所述生物质燃烧器（4）也连接至电热除焦裂解器（2），所述生物质燃烧器（4）和绝热强化燃烧室（31）均连接至余热回收装置（7），所述电热除焦裂解器（2）的底部设有排焦管（21）。
4.根据权利要求3所述的生物质气化炉和工业燃气锅炉联合高效供热系统，其特征在于：所述生物质燃烧器（4）的两侧均设有控制阀，所述绝热强化燃烧室（31）通向余热回收装置（7）的通道上设有控制阀。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的生物质气化炉和工业燃气锅炉联合高效供热系统，其特征在于：所述余热回收装置（7）包括一级空气预热器（71）和二级空气预热器（72），所述一级空气预热器（71）的进口侧设有气化炉风机（51），所述二级空气预热器（72）的进口侧设有燃烧器风机（52），所述二级空气预热器（72）的底部设有排烟口。
6.根据权利要求1所述的生物质气化炉和工业燃气锅炉联合高效供热系统，其特征在于：所述工业燃气锅炉（3）的蒸汽出口设有电动调节阀（33）。
7.根据权利要求1所述的生物质气化炉和工业燃气锅炉联合高效供热系统，其特征在于：所述水循环装置（6）的水箱低温区顶端设有补水进口（61）。
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