CN105368500A - 一种生物质、污泥气化火电锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质、污泥气化火电锅炉，包括气化炉体和设于所述气化炉体上方的进料斗，所述气化炉体上部设有炉盖，气化炉体的内部设有炉膛，气化炉体上部侧壁设有燃气出口，气化炉体的下部设有点火器和送氧风机，所述炉膛上部设有蒸汽集气管，所述炉膛由上至下被分隔成多个炉腔，每一个炉腔的底部均设置一炉膛气门，所述炉膛气门均与炉膛气门控制器连接，所述进料斗内由上至下设有多个进料气门，所述多个进料气门均与一进料气门控制器连接。该生物质、污泥气化火电锅炉可实现连续化作业、能源利用率高、清洁环保。

Description

一种生物质、污泥气化火电锅炉

技术领域

本发明属于锅炉技术领域，尤其涉及一种生物质、污泥气化火电锅炉。

背景技术

我国正面临着严重的能源供应短缺问题及其石化能源使用所带来的环境污染问题，节能减排、开发绿色能源的任务艰巨。随着化石燃料的匮乏，煤炭、石油天然气价格飙升，能源问题必将给我国经济和社会发展带来巨大的压力，因此减少对化石燃料的依赖，大力开发生物质能源，是我国急需解决的重大问题。

生物质燃料是国际上公认的绿色、无污染、可再生的新型能源。近年来随着我国能源战略的调整，以及环保、节能规定的严格实施，生物质燃料开始被人们广泛的关注和接受，进入规模化应用时期，发挥其独有的优势，成为一种重要的补充和替代能源。

生物质气化技术将生物质资源转化为高品位能源加以利用，对缓解能源紧张，改善生态环境起到重要作用。

城镇污泥是现代城市重大污染源之一，同时也是一种有价值的可利用资源。污泥气化工艺是指将污泥原料在气化装置中进行氧化燃烧和还原，使其能量转换成可燃气体的过程。

现有的生物质、污泥气化锅炉的炉膛通常采用单气门设计，在对炉膛内生物质、污泥气化后的碳粒进行下泄清理时容易导致炉膛内气体外泄。因此，在清理碳粒前需要暂停生物质、污泥气化处理工作，导致生物质、污泥气化处理不能连续化进行，影响工作效率。并且，现有的生物质、污泥气化锅炉往往能源利用率不高，造成大量的能源流失；此外，现有生物质、污泥气化锅炉排放出的尾气温度较高，对环境造成污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种可连续化作业、能源利用率高、清洁环保的生物质、污泥气化火电锅炉。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种生物质、污泥气化火电锅炉，包括气化炉体和设于所述气化炉体上方的进料斗，所述气化炉体上部设有炉盖，气化炉体的内部设有炉膛，气化炉体上部侧壁设有燃气出口，气化炉体的下部设有点火器和送氧风机，所述炉膛上部设有蒸汽集气管，所述炉膛由上至下被分隔成多个炉腔，每一个炉腔的底部均设置一炉膛气门，所述炉膛气门均与炉膛气门控制器连接，所述进料斗内由上至下设有多个进料气门，所述多个进料气门均与一进料气门控制器连接。

上述本发明的技术方案通过进料斗和炉膛多层结构及上、下气门的设计，有效地减少了进料时和下泄碳粒时炉内气体外泄，有利于实现生物质、污泥气化处理的连续化操作。

上述的生物质、污泥气化火电锅炉，优选的，所述炉膛由上至下被分隔成三个炉腔，所述多个进料气门包括进料上气门和进料下气门，所述进料上气门和进料下气门均与进料气门控制器连接。

上述的生物质、污泥气化火电锅炉，优选的，所述生物质、污泥气化火电锅炉还包括与气化炉体连接的燃气处理装置，所述燃气处理装置包括依次连接的油水分离器、燃气燃烧器、尾气余热回收装置和喷淋降尘装置，所述油水分离器与燃气出口连接，油水分离器和燃气燃烧器之间设有四通接头，所述四通接头的另外两端分别连接燃气输出管和直燃发电机，所述油水分离器底部设有排水口和排油口。

上述的生物质、污泥气化火电锅炉，优选的，所述燃气燃烧器外部套设有热量回收装置。

上述的生物质、污泥气化火电锅炉，优选的，所述气化炉体底部连接有碳粒燃烧装置，所述碳粒燃烧装置包括与气化炉体连接的碳粒燃烧机和设于所述碳粒燃烧机上方的高压蒸汽炉管，所述高压蒸汽炉管的进水口通过管道与热量回收装置的出水口连接。

上述的生物质、污泥气化火电锅炉，优选的，所述尾气余热回收装置包括尾气盘管和尾气换热装置，所述尾气盘管为双层套管，套管内层为尾气通道，套管外层为冷凝水通道，所述尾气通道的一端与燃气燃烧器连接，另一端为出口。

上述的生物质、污泥气化火电锅炉，优选的，所述尾气换热装置包括换热器和与所述换热器连接的热水储水箱，所述换热器内部设有压缩机，所述换热器通过第一水管和第二水管分别连接至位于尾气盘管进气端和出气端处的冷凝水通道，尾气盘管靠近出口的一端设有引风机。

上述的生物质、污泥气化火电锅炉，优选的，所述喷淋降尘装置上方设有烟囱，喷淋降尘装置下方设有空气净化器，所述烟囱为PVC塑料管。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过进料斗和炉膛多层结构和上、下气门的设计，有效地减少了进料时和下泄碳粒时炉内气体外泄，实现了生物质、污泥气化处理的连续化操作；利用热量回收装置和碳粒燃烧装置，提高了生物质、污泥气化处理过程的能源利用率；采用尾气余热回收装置，降低了尾气的排放温度，提高能源利用率的同时减少了对环境的污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明生物质、污泥气化火电锅炉的结构示意图。

图例说明：

1、气化炉体；2、炉盖；3、炉膛；4、进料斗；5、送料机；6、炉膛上气门；7、炉膛下气门；8、炉膛气门控制器；9、点火器；10、送氧风机；11、进料上气门；12、进料下气门；13、进料气门控制器；14、燃气出口；15、油水分离器；16、燃气燃烧器；17、尾气余热回收装置；18、喷淋降尘装置；19、四通接头；20、燃气输出管；21、直燃发电机；22、排水口；23、排油口；24、热量回收装置；25、碳粒燃烧机；26、高压蒸汽炉管；27、尾气盘管；28、引风机；29、换热器；30、热水储水箱；31、压缩机；32、第一水管；33、第二水管；34、空气净化器；35、烟囱；36、蒸汽集气管。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例：

如图1所示，本发明的一种生物质、污泥气化火电锅炉实施例，包括气化炉体1、设于该气化炉体1上方的炉盖2、设于该气化炉体1内部的炉膛3以及与气化炉体1连接的进料斗4、点火器9、送氧风机10和燃气出口14。炉膛3的上部设有蒸汽集气管36，由该蒸汽集气管36产生少量水蒸汽供炉膛内生物质、污泥气化时所需水气。其中，炉膛3为上、下双层结构，该炉膛3的上层和下层底部分别设有炉膛上气门6和炉膛下气门7，炉膛上气门6和炉膛下气门7与炉膛气门控制器8连接，通过控制该炉膛气门控制器8可打开或闭合该炉膛上气门6和炉膛下气门7。该生物质、污泥气化火电锅炉的进料斗4内由上至下设有进料上气门11和进料下气门12，该进料上气门11和进料下气门12均与进料气门控制器13连接。将生物质颗粒或污泥从进料斗4投入炉膛3内，开启送氧风机10对炉膛3进行正压送氧，蒸汽集气管36提供水蒸汽供炉膛3内生物质、污泥气化使用，启动点火器9使炉膛3底部的生物质、污泥燃烧。随着底部生物质颗粒或污泥的燃烧，炉膛3内的温度不断上升，当炉膛3内温度达到700~800℃时炉膛3内生物质或污泥开始气化热解。气化热解产生的可燃气体经燃气出口14排出后进入燃气处理装置，该燃气处理装置包括依次连接的油水分离器15、燃气燃烧器16、尾气余热回收装置17和喷淋降尘装置18，其中，油水分离器15与设于气化炉体1侧壁上的燃气出口14连接，油水分离器15和燃气燃烧器16之间设有四通接头19，该四通接头19的另外两端分别连接燃气输出管20和直燃发电机21，通过油水分离器15将燃气中包含的水汽和生物油等进行分离，该油水分离器15的底部还设有排水口22和排油口23，分离后得到的水和生物油分别经排水口22和排油口23排出。经处理后的燃气分为三部分，一部分通过燃气输出管20将燃气直接送给用户使用，第二部分供给直燃发电机21发电，第三部分进入燃气燃烧器16进行燃烧，该燃气燃烧器16的外部套设有热量回收装置24，用于将燃烧燃气所得热量进行回收。该热量回收装置24上设有冷凝水进水口和冷凝水出水口，热量回收装置24内通有冷凝水。

燃气燃烧后所产生的尾气具有较高的温度，并且夹带有颗粒物质。如果直接排放不仅会造成资源的浪费而且会对环境造成污染。本实施例中，该生物质、污泥气化火电锅炉还包括与燃气燃烧器16连接的尾气余热回收装置17，该尾气余热回收装置17包括尾气盘管27和尾气换热装置。该尾气盘管27的一端与燃气燃烧器16连接，另一端连接喷淋降尘装置18，尾气盘管27两端连接尾气换热装置，尾气盘管27靠近喷淋降尘装置18的一端装设有引风机28。该尾气盘管27为双层套管，套管内层为尾气通道，套管外层为冷凝水通道。该尾气换热装置包括换热器29和与该换热器29连接的热水储水箱30。该换热器29内部设有压缩机31，换热器29通过第一水管32和第二水管33，分别连接至位于尾气盘管27进气端和出气端处的冷凝水通道。经燃气燃烧器16燃烧后的尾气进入尾气盘管27，利用尾气换热装置将尾气中的热量置换出来，获得生活热水或用于给锅炉补水，同时大大降低了尾气的温度。尾气经换热后进入喷淋降尘装置18，该喷淋降尘装置18的上方设有烟囱35，喷淋降尘装置18的下方设有空气净化器34。经喷淋降尘和排气净化处理后，尾气中的烟尘等颗粒物质大大减少，尾气温度在20-30°左右，减少了热量排放，没有冷热空气交换产生雾气，没有热量排放，推动PM2.5颗粒升空，被雾气包裹形成的雾霾，减少了对环境的污染。由于尾气温度低，烟囱35可采用PVC塑料管。采用上述的尾气处理方法使尾气以较低温度进行排放，不仅节约了能源，而且减少了对环境的污染。

生物质、污泥气化后产生的碳粒可进行二次燃烧，使资源得到充分利用。本实施例中，该生物质、污泥气化火电锅炉还包括一个与气化炉体1底部连接的碳粒燃烧装置，该碳粒燃烧装置包括与气化炉体1连接的碳粒燃烧机25和设于碳粒燃烧机25上方的高压蒸汽炉管26，该高压蒸汽炉管26的进水口通过管道与热量回收装置24的冷凝水出水口连接。热量回收装置24内的水对燃气燃烧器16进行换热后温度升高，换热后的水再进入高压蒸汽炉管26内，使用碳粒燃烧机25进一步加热，得到高温水蒸汽，供用户使用，从而实现了对生物质、污泥气化后所产生碳粒的综合利用。

本发明生物质、污泥气化火电锅炉的工作原理为：控制炉膛气门控制器8关闭炉膛上气门6和炉膛下气门7；将生物质或污泥投入进料斗4内，控制进料气门控制器13打开进料上气门11和进料下气门12，生物质或污泥通过送料机5进入炉膛3内；进料完毕后控制进料气门控制器13关闭进料上气门11和进料下气门12；开启送氧风机10，对炉膛3进行正压送氧；然后启动点火器9进行点火，使炉膛3内生物质或污泥燃烧。当炉膛3内温度升至700~800℃时，炉膛3内生物质或污泥开始进行气化热解。蒸汽集气管产少量蒸汽，供炉内气化热解，随着气化热解的进行，炉膛3上层底部的碳粒越来越多，适当时候需要对炉膛3内的碳粒进行清理。当对碳粒进行处理时，首先调节炉膛气门控制器8打开炉膛上气门6，关闭炉膛下气门7，碳粒经炉膛上气门6下泄至炉膛下气门7，碳粒下泄完毕后再调节炉膛气门控制器8关闭炉膛上气门6，打开炉膛下气门7，将碳粒排出气化炉体1。通过该炉膛上气门6和炉膛下气门7相互配合打开或关闭的方式可减少下泄碳粒时炉膛3内气体的外泄；当需要向气化炉内添加生物质或污泥时，可通过控制进料气门控制器13打开或闭合进料上气门11和进料下气门12来减少加料时炉膛3内气体外泄，碳粒下泄和添加燃料过程中不需暂停生物质或污泥的气化工作，实现了生物质、污泥气化热解的连续化作业，提高了工作效率。

气化炉体1中生物质或污泥气化热解得到的可燃气体经燃气出口14排出至油水分离器15，将可燃气体中携带的水汽和气化产生的生物油进行分离，分别从设于油水分离器15底部的排水口22和排油口23排出收集。经油水分离器15处理后的燃气分为三部分，一部分通过燃气输出管20将燃气输出供用户使用，另一部分供给直燃发电机21发电，还有一部分进入燃气燃烧器16内燃烧，热量回收装置24将燃气燃烧器16内燃气燃烧时放出的热量回收，得到热水。热量回收装置24中的热水再流入高压蒸汽炉管26内，利用碳粒燃烧机25对高压蒸汽炉管26内的热水进行进一步加热，直到烧成高压水蒸气供用户使用。燃气燃烧器16内的可燃气体燃烧后变成尾气，该尾气还具有较高温度，并且携带有一些固体颗粒物质，直接排放不仅浪费能源而且污染环境。因此，有必要对该尾气做进一步处理。将该尾气通入尾气盘管27，通过尾气余热回收装置17将尾气热量进一步回收获得高温热水，可作为居民生活用热水或用作锅炉补水。尾气经过余热回收后再进入喷淋降尘装置18和空气净化器34进行喷淋除尘和进化。经除尘和进化后的尾气，其温度和颗粒物质大大减少，尾气温度一般为20-30°可直接排放。由于尾气温度低，烟囱35可使用PVC塑料管。

综上所述，本发明生物质、污泥气化火电锅炉通过进料斗4和炉膛3的多层结构和上、下气门的设计，有效地减少了进料时和下泄碳粒时炉内气体外泄，实现了生物质、污泥气化热解的连续化操作；利用热量回收装置24和碳粒燃烧装置，提高了生物质、污泥气化过程的能源利用率；采用尾气余热回收装置17，降低了尾气的排放温度，提高能源利用率的同时减少了对环境的污染。

Claims (8)

1.一种生物质、污泥气化火电锅炉，包括气化炉体（1）和设于所述气化炉体（1）上方的进料斗（4），所述气化炉体（1）上部设有炉盖（2），气化炉体（1）的内部设有炉膛（3），气化炉体（1）上部侧壁设有燃气出口（14），气化炉体（1）的下部设有点火器（9）和送氧风机（10），所述炉膛（3）上部设有蒸汽集气管（36），其特征在于：所述炉膛（3）由上至下被分隔成多个炉腔，每一个炉腔的底部均设置一炉膛气门，所述炉膛气门均与炉膛气门控制器（8）连接，所述进料斗（4）内由上至下设有多个进料气门，所述多个进料气门均与一进料气门控制器（13）连接。

2.根据权利要求1所述的生物质、污泥气化火电锅炉，其特征在于：所述炉膛（3）由上至下被分隔成三个炉腔，所述多个进料气门包括进料上气门（11）和进料下气门（12），所述进料上气门（11）和进料下气门（12）均与进料气门控制器（13）连接。

3.根据权利要求1或2所述的生物质、污泥气化火电锅炉，其特征在于：所述生物质、污泥气化火电锅炉还包括与气化炉体（1）连接的燃气处理装置，所述燃气处理装置包括依次连接的油水分离器（15）、燃气燃烧器（16）、尾气余热回收装置（17）和喷淋降尘装置（18），所述油水分离器（15）与燃气出口（14）连接，油水分离器（15）和燃气燃烧器（16）之间设有四通接头（19），所述四通接头（19）的另外两端分别连接燃气输出管（20）和直燃发电机（21），所述油水分离器（15）底部设有排水口（22）和排油口（23）。

4.根据权利要求3所述的生物质、污泥气化火电锅炉，其特征在于：所述燃气燃烧器（16）外部套设有热量回收装置（24）。

5.根据权利要求4所述的生物质、污泥气化火电锅炉，其特征在于：所述气化炉体（1）底部连接有碳粒燃烧装置，所述碳粒燃烧装置包括与气化炉体（1）连接的碳粒燃烧机（25）和设于所述碳粒燃烧机（25）上方的高压蒸汽炉管（26），所述高压蒸汽炉管（26）的进水口通过管道与热量回收装置（24）的出水口连接。

6.根据权利要求5所述的生物质、污泥气化火电锅炉，其特征在于：所述尾气余热回收装置（17）包括尾气盘管（27）和尾气换热装置，所述尾气盘管（27）为双层套管，套管内层为尾气通道，套管外层为冷凝水通道，所述尾气通道的一端与燃气燃烧器（16）连接，另一端为出口。

7.根据权利要求6所述的生物质、污泥气化火电锅炉，其特征在于：所述尾气换热装置包括换热器（29）和与所述换热器（29）连接的热水储水箱（30），所述换热器（29）内部设有压缩机（31），所述换热器（29）通过第一水管（32）和第二水管（33）分别连接至位于尾气盘管（27）进气端和出气端处的冷凝水通道，尾气盘管（27）靠近出口的一端设有引风机（28）。

8.根据权利要求3所述的生物质、污泥气化火电锅炉，其特征在于：所述喷淋降尘装置（18）上方设有烟囱（35），喷淋降尘装置（18）下方设有空气净化器（34），所述烟囱（35）为PVC塑料管。