CN106402844A - 一种高效节能生物质气化燃烧锅炉及其应用 - Google Patents

一种高效节能生物质气化燃烧锅炉及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效节能生物质气化燃烧锅炉，包含燃烧装置、结渣室、换热装置和除尘装置，其特征在于：所述燃烧装置包含设于上部的层燃烧室和下部的气化燃烧室，所述层燃烧室和气化燃烧室通过水冷炉排隔开，所述气化燃烧室的底部设有炉栅，所述气化燃烧室的侧壁设有烟窗，所述气化燃烧室通过烟窗与结渣室连通；所述换热装置包含锅筒、水夹层和对流换热面烟管，所述锅筒设于层燃烧室的上表面，所述水夹层贴覆于层燃烧室的侧壁，所述锅筒与结渣室通过对流换热面烟管连通；所述除尘装置包含烟箱、引风机和除尘器，所述烟箱的侧壁与锅筒连通，所述烟箱通过管道与引风机连通，所述引风机通过管道与除尘器连通。本发明还公开了该燃烧锅炉的应用。

Description

一种高效节能生物质气化燃烧锅炉及其应用
技术领域
本发明涉及生物质气化燃烧锅炉领域。更具体地，涉及一种高效节能生物质气化燃烧锅炉及其应用。
背景技术
根据粗略估计，目前我国直接用作生活燃料的部分秸秆占总量20％，用作工业原料的秸秆量约占总量的2％，废弃或露天焚烧的部分秸秆约占总量的22％，露天焚烧是目前解决秸秆去向的主要途径，既浪费了资源又污染了大气环境，因此，在厉行能源节约和加强常规能源开发的同时，改变目前能源消费结构，向能源多元化和可再生清洁能源时代过渡，节能减排，发展低碳循环经济已是大势所趋。生物质能是一种理想的可再生清洁能源，国家发改委《可再生能源中长期发展规划》提出2010年至2020年可再生能源的发展目标和任务，确立了生物质燃料作为现代清洁能源的地位，而我国生物质燃烧研制迟后，成为生物质燃料推广应用的瓶颈，研制开发高效洁净生物质燃料锅炉成为必然要求。
目前大多数锅炉的结构不适合使用生物质燃料，现有生物质锅炉均在原有层燃燃煤链条炉基础上改用生物质燃料，由于生物质颗粒与煤的燃烧特性不同，结果必然造成炉膛温度高，导致炉膛结渣。如果仍然采用原来的一次风，容易造成炉内气流混和不充分，可燃悬浮颗粒在炉内停留时间也短，不能充分燃尽，出现冒黑烟，热效率降低等不利现象。
因此，需要提供一种可解决目前生物质成型燃料锅炉存在的燃烧不稳定、排烟温度高、热损失大、热效率低的问题的新的生物质气化燃烧锅炉。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种高效节能生物质气化燃烧锅炉，该锅炉对生物质燃料的燃烧充分、燃烧稳定、排烟温度低、热损失小，热效率高，且燃烧产生的气体中的污染物排放量低，起到节能减排的作用。
本发明的另一个目的在于提供上述高效节能生物质气化燃烧锅炉在生物质气化燃烧中的应用。
为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：
一种高效节能生物质气化燃烧锅炉，包含燃烧装置、结渣室、换热装置和除尘装置，所述燃烧装置包含设于上部的层燃烧室和下部的气化燃烧室，所述层燃烧室和气化燃烧室通过水冷炉排隔开，所述气化燃烧室的底部设有炉栅，所述气化燃烧室的侧壁设有烟窗，所述气化燃烧室通过烟窗与结渣室连通；所述换热装置包含锅筒、水夹层和对流换热面烟管，所述锅筒设于层燃烧室的上表面，所述水夹层贴覆于层燃烧室的侧壁，所述锅筒与结渣室通过对流换热面烟管连通；所述除尘装置包含烟箱、引风机和除尘器，所述烟箱的侧壁与锅筒连通，所述烟箱通过管道与引风机连通，所述引风机通过管道与除尘器连通。
优选地，所述水夹层与水冷炉排和锅筒的腔体连通。可加快层燃烧室中生物质燃料燃烧时的锅炉升温速度，提高热转换率。
本发明中，所述结渣室可防止烟气进入对流换热面烟管中时，颗粒物堵塞烟管。
优选地，所述对流换热面烟管的一部分置于锅筒中，置入部分为一回程或多回程结构，所述结构在有效的空间内加长了烟道长度，可降低排烟温度，减少排烟热损失。进一步地，通过对流换热面烟管的烟气再经过锅筒，使得烟气的温度进一步降低，完成热交换。
优选地，所述层燃烧室的侧壁设有炉门。
优选地，所述燃烧锅炉还包含鼓风机；所述鼓风机的一次鼓风管路与层燃烧室的侧壁连通；所述鼓风机的二次鼓风管路与气化燃烧室的侧壁连通。所述鼓风机二次鼓风管路用于向气化燃烧室中鼓入空气，促进燃烧，增加发热量。
优选地，所述层燃烧室内设有点火装置，用于将层燃烧室中的生物质燃料点燃。进一步地，所述生物质燃料可为生物质成型颗粒，也可为玉米秸秆。
优选地，所述烟箱内设置有热电偶温度计，用于监控排烟温度。
优选地，所述引风机内设置有变频器。
优选地，所述鼓风机内设置有变频器。
本发明还保护上述高效节能生物质气化燃烧锅炉在生物质气化燃烧中的应用。
本发明的有益效果如下：
1.本发明中的生物质气化燃烧锅炉相比较传统的锅炉具有更大的热交换面积、且该装置结构简单、紧凑，占用空间小。
2.本发明锅炉中通过鼓风机和引风机，形成空气动力场，加速热交换。在气化燃烧室中燃烧完全产生的高温烟气通过结渣室，高温结焦，进一步的有效减少烟气中的颗粒物，同时可防止烟气进入对流换热面烟管中时，颗粒物堵塞烟管。
3.本发明锅炉中对流换热面烟管中的烟气通过烟箱，可进一步实现热交换，降低出口烟气的温度。
4.本发明锅炉燃烧洁净、高效节能、排放低，使用寿命高且锅炉热效率高。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明高效节能生物质气化燃烧锅炉的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种高效节能生物质气化燃烧锅炉，该燃烧锅炉包含燃烧装置、结渣室(13)、换热装置和除尘装置，所述燃烧装置包含设于上部的层燃烧室5和下部的气化燃烧室7，所述层燃烧室5和气化燃烧室7通过水冷炉排6隔开，所述气化燃烧室7的底部设有炉栅8，所述气化燃烧室7的侧壁设有烟窗11，所述气化燃烧室7通过烟窗11与结渣室13连通；所述换热装置包含锅筒10、水夹层2和对流换热面烟管14，所述锅筒10设于层燃烧室5的上表面，所述水夹层2贴覆于层燃烧室5的侧壁，所述锅筒10与结渣室13通过对流换热面烟管14连通；所述除尘装置包含烟箱12、引风机15和除尘器16，所述烟箱12的侧壁与锅筒10连通，所述烟箱12通过管道与引风机15连通，所述引风机15通过管道与除尘器16连通，其中，引风机15内设置有变频器。
其中，层燃烧室5的侧壁设有炉门1，层燃烧室5内设有点火装置，用于将层燃烧室5中的生物质燃料点燃。进一步地，所述生物质燃料可为生物质颗粒，也可直接为秸秆。
水夹层2与水冷炉排6和锅筒10腔体相通，整体可加快层燃烧室5中生物质燃料燃烧时的升温速度，提高热转换率。
对流换热面烟管14的一部分置于锅筒10中，置入部分为一回程或多回程结构，所述结构在有效的空间内加长了烟道长度，可降低排烟温度，减少排烟热损失。进一步地，通过对流换热面烟管14的烟气再经过锅筒10，使得烟气的温度进一步降低，完成热交换。
所述燃烧锅炉还包含鼓风机9；所述鼓风机9的一次鼓风管路3与层燃烧室5的侧壁连通；所述鼓风机9的二次鼓风管路4与气化燃烧室7的侧壁连通。所述鼓风机9的二次鼓风管路用于向气化燃烧室7中鼓入空气，促进燃烧，增加发热量，且鼓风机9内设置有变频器。
所述烟箱12内设置有热电偶温度计，用于监控排烟温度。
当此高效节能生物质气化燃烧锅炉工作时，将生物质燃料通过炉门1进入层燃烧室5，在层燃烧室5中形成一定厚度的燃料层，将层燃烧室5中的点火装置进行点火，同时采用鼓风机9通过一次鼓风管路3向层燃烧室5中鼓入空气助燃，同时，层燃烧室5由水夹层2和锅筒10冷却吸热，层燃烧室5中的燃料燃烧自上而下燃烧，依次经过氧化、还原、干燥、热解、气化等一系列过程，产生的气体(不充分燃烧，产生的气体中含有氢、一氧化碳、甲烷、煤焦油、硫、氮氧化物等气体)及未燃尽的生物质燃料经过水冷炉排6分别进入气化燃烧室7及气化燃烧室7底部的炉栅8上，鼓风机9通过二次鼓风管路4持续的向气化燃烧室7中鼓入空气，使得炉栅8上的燃料继续充分的燃烧，得到高温烟气，高温烟气通过烟窗11进入结渣室13，使得烟气中的微小颗粒物质结渣留在结渣室13中，烟气再继续进入对流换热面烟管14中，进行热交换后，再进入锅筒10中，进一步的进行热交换，此外，锅筒10自身可作为辐射受热面，增大了辐射受热面，进入锅筒10中完成热交换的烟气在引风机15的作用下依次经过烟箱12、引风机15进入除尘器16除尘，再排入大气。
经测定，除尘器出口中粉尘排放浓度≤30.71mg/Mm3，NOx(氮氧化物)排放浓度≤38mg/m3、SO2排放浓度≤0.3％、CO排放浓度≤0.06％、烟气格林曼黑度小于1级。且回水温度约66℃，出水温度约为87℃，锅炉的热效率在95％以上。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种高效节能生物质气化燃烧锅炉，包含燃烧装置、结渣室(13)、换热装置和除尘装置，其特征在于：所述燃烧装置包含设于上部的层燃烧室(5)和下部的气化燃烧室(7)，所述层燃烧室(5)和气化燃烧室(7)通过水冷炉排(6)隔开，所述气化燃烧室(7)的底部设有炉栅(8)，所述气化燃烧室(7)的侧壁设有烟窗(11)，所述气化燃烧室(7)通过烟窗(11)与结渣室(13)连通；所述换热装置包含锅筒(10)、水夹层(2)和对流换热面烟管(14)，所述锅筒(10)设于层燃烧室(5)的上表面，所述水夹层(2)贴覆于层燃烧室(5)的侧壁，所述锅筒(10)与结渣室(13)通过对流换热面烟管(14)连通；所述除尘装置包含烟箱(12)、引风机(15)和除尘器(16)，所述烟箱(12)的侧壁与锅筒(10)连通，所述烟箱(12)通过管道与引风机(15)连通，所述引风机(15)通过管道与除尘器(16)连通。
2.根据权利要求1所述的高效节能生物质气化燃烧锅炉，其特征在于，所述水夹层(2)与水冷炉排(6)和锅筒(10)的腔体连通。
3.根据权利要求1所述的高效节能生物质气化燃烧锅炉，其特征在于，所述对流换热面烟管(14)的一部分置于锅筒(10)中，置入部分为一回程或多回程结构。
4.根据权利要求1所述的高效节能生物质气化燃烧锅炉，其特征在于，所述层燃烧室(5)的侧壁设有炉门(1)。
5.根据权利要求1所述的高效节能生物质气化燃烧锅炉，其特征在于，所述生物质气化燃烧锅炉还包含鼓风机(9)；所述鼓风机(9)的一次鼓风管路(3)与层燃烧室(5)的侧壁连通；所述鼓风机(9)的二次鼓风管路(4)与气化燃烧室(7)的侧壁连通。
6.根据权利要求1所述的高效节能生物质气化燃烧锅炉，其特征在于，所述层燃烧室(5)内设有点火装置。
7.根据权利要求1所述的高效节能生物质气化燃烧锅炉，其特征在于，所述烟箱(12)内设置有热电偶温度计，用于监控排烟温度。
8.根据权利要求1所述的高效节能生物质气化燃烧锅炉，其特征在于，所述引风机(15)内设置有变频器。
9.根据权利要求5所述的高效节能生物质气化燃烧锅炉，其特征在于，所述鼓风机(9)内设置有变频器。
10.如权利要求1～9任一项所述的高效节能生物质气化燃烧锅炉在生物质气化燃烧中的应用。
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