CN107366901B - 生物质气化可燃气的稳定环保燃烧方法及环保型燃烧腔 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于生物质气化可燃气稳定燃烧的环保型燃烧腔，它能够解决生物质可燃气热值波动采用传统的燃烧器燃烧火焰不稳定以及可燃气燃烧后尾部烟气中氮氧化物含量高的问题。该环保型燃烧腔，燃烧腔被蜂窝状的蓄热体分割成一级腔体和二级腔体；燃烧管与一级腔体相连接，一级腔体上设置有点火枪、热电偶T1，在二级腔体内设置与蜂窝状的蓄热体相对的二次布风管、热电偶T2、二级腔体与出口高温烟气管相连，一次布风管、风量调节阀与二次风管、风量调节阀一起连接到送风风机上，控制器与热电偶T1、热电偶T2、风量调节阀、风量调节阀、送风风机相连接。

Description

生物质气化可燃气的稳定环保燃烧方法及环保型燃烧腔

技术领域

本发明涉及的是一种用于生物质气化可燃气稳定燃烧的环保型燃烧腔及生物质气化可燃气的稳定环保燃烧方法，属于生物质能源以及固废处理领域。

背景技术

当前生物质气化技术中，气化产生的可燃气有以下特点：1）气化可燃气由于生物质材料多样性（材料本质不一样、形状不一样、含水率不一样等）的特点，产生可燃气的发热量不稳定，以空气作为气化剂，产生可燃气高的可以达到1300kcal左右，低的可以达到850kcal左右；2）气化可燃气中含的杂质种类较多，含有焦油、水、粉尘。目前，生物质气化可燃气的利用主要有以下几种方式：1）通过深度可燃气的净化技术，净化后的可燃气可以用来提供给内燃机发电、提供给锅炉燃烧，但是净化过程中产生大量提取液，焦油，如得不到合理的利用，必会污染环境；2）可燃气不经过净化，热燃气直接提供给锅炉燃烧。在国内，中小锅炉禁止燃煤的情况下，大量中小锅炉必须改造，生物质气化炭、气联产技术在经济性、环保性方面成为首选。传统可燃气燃烧技术采用燃气燃烧器，而传统的燃烧器在天然气的基础上开发的，燃气的定热值，定配风量，对于生物质可燃气热值不稳定无法适应，如采用此种燃烧器会出现以下问题：1）配风系统不适应热值变化，经常断火，燃烧不稳定，容易出现安全问题；2）自动点火器受到焦油、水的污染出现误点火或者不点火现象。因此，迫切需要研发一种能适应生物质热燃气稳定燃烧的环保型燃烧腔。

发明内容

本发明提出的是一种用于生物质气化可燃气稳定燃烧的环保型燃烧腔，其目的旨在适应生物质气化可燃气的特点，解决生物质可燃气热值波动采用传统的燃烧器燃烧火焰不稳定以及可燃气燃烧后尾部烟气中氮氧化物含量高的问题。

本发明技术解决方案：

用于生物质气化可燃气稳定燃烧的环保型燃烧腔，燃烧腔被蜂窝状的蓄热体46分割成一级腔体45和二级腔体48；燃烧管41与生物质燃气进口和一次布风管54相通，燃烧管41与一级腔体45相连接，一级腔体45上设置有点火枪42、热电偶T1，在二级腔体48内设置与蜂窝状的蓄热体46相对的二次布风管47、热电偶T2、二级腔体48与出口高温烟气管51相连，一次布风管54、一次风量调节阀52与二次布风管47、二次风量调节阀53一起连接到送风风机49上，控制器50与热电偶T1、热电偶T2、一次风量调节阀52、二次风量调节阀53、送风风机49相连接。

本燃烧腔采用蜂窝状的蓄热体，蓄热体散热慢，保证了其温度始终高于可燃气的燃点，即保证低热值可燃气的稳定燃烧，同时本燃烧腔采用了两级燃烧腔体、两级自动配风结构，控制燃烧温度以及给可燃气燃烧创造还原性的氛围，以达到控制尾气氮氧化物含量的目的。因此本燃烧腔是一种适用于生物质气化可燃气的燃烧稳定、环保型的燃烧腔，解决了生物质可燃气热值波动采用传统的燃烧器燃烧火焰不稳定以及可燃气燃烧后尾部烟气中氮氧化物含量高的问题。

所述的蜂窝状的蓄热体46与进口燃烧管41端部距离为燃烧火焰长度的1.1-1.3倍，蓄热体与燃烧管同轴，蓄热体中间部分具有与燃烧管截面积一样大的不开孔区域，蓄热体外周部分上开有通孔，通孔的通流面积为蓄热体外周部分截面积的40-50%，蓄热体材料采用锆刚玉砖、镁铬砖等，此蓄热体一直保持高温状态，低热值的可燃气体，在有氧、高温状态下直接被氧化放热，保证了生物质可燃气热值波动大时，系统能稳定运行。

通过一次布风管54进入燃烧管内的一次进风量为可燃气所需风量的90%左右，通过二次布风管进入二级腔体内二次进风量为可燃气所需风量的10%；一级腔体的温度在1000度以下。一次进风量为可燃气所需风量的90%左右，二次进风量为可燃气所需风量的10%左右，使得燃烧在还原性气氛下进行；其二，控制器从热电偶T1获得超温信号，调整一次风量调节阀52和二次风量调节阀53，降低一次风风量，同时提高二次风风量，控制一次腔的温度在1000度以下，从而达到减少热力型和燃料型氮氧化物产生目的。

本发明同时提供了一种减少氮氧化物产生的生物质气化可燃气的稳定环保燃烧方法。

本发明所述的生物质气化可燃气的稳定环保燃烧方法，是采用上述的环保型燃烧腔，控制器50通过控制一次风量调节阀52和二次风量调节阀53的开度，使得通过一次布风管54进入燃烧管内的一次进风量为可燃气所需风量的90%左右，通过二次布风管47进入二级腔体内的二次进风量为可燃气所需风量的10%。

上述的生物质气化可燃气的稳定环保燃烧方法，控制器实时监测从热电偶T1获得一级腔体内温度信号；若一级腔体内温度超过1000度，则控制器通过调整一次风量调节阀52和二次风量调节阀53，降低一次风风量，同时提高二次风风量，使得一级腔体的温度在1000度以下。

控制器50的作用，其一，控制一次进风量为可燃气所需风量的90%左右，二次进风量为可燃气所需风量的10%左右，使得燃烧在还原性气氛下进行，降低燃料型氮氧化物的产生；其二，控制一级腔体的温度在1000度以下，控制器从热电偶T1获得超温信号，调整一次风量调节阀52和二次风量调节阀53，降低一次风风量，同时提高二次风风量，减少热力型氮氧化物的产生。从而达到减少氮氧化物产生目的，更环保。

本发明的优点：

1）本燃烧器可以适应可燃气热值大范围波动，本燃烧腔内采用蜂窝状的蓄热体，蓄热体散热慢，保证了其温度始终高于可燃气的燃点，即保证低热值可燃气的稳定燃烧。

2）本燃烧腔采用了两级燃烧腔体、两级自动配风结构，控制燃烧温度以及给可燃气燃烧创造还原性的氛围，以达到控制尾气氮氧化物含量的目的。

因此，本燃烧腔是一种适用于生物质气化可燃气的燃烧稳定、环保型的燃烧腔。

附图说明

图1是一种用于生物质气化可燃气稳定燃烧的环保型燃烧腔的结构示意图。

图2是一种蓄热体的示意图。

图3是另一种蓄热体的示意图。

图4是二次布风管的示意图。

图5是图4的左视图。

图6是图5的局部放大图。

图中，41是燃烧管、42是有点火枪、43是看火门、45是一级腔体、46是蓄热体、461是蓄热体中间部分，462是蓄热体的外周部分（开孔区域），463是通孔；47是二次布风管、471是二次布风管出风孔、48是二级腔体、49是送风风机、50是控制器、51是出口高温烟气管、52是一次风量调节阀、53是二次风量调节阀、54是一次布风管。

具体实施方式

对照附图1，一种用于生物质气化可燃气稳定燃烧的环保型燃烧腔，包括与生物质燃气进口和一次布风管54相通的燃烧管41，燃烧管41与一级腔体45相连接，一级腔体45是上设置有点火枪42、看火门43、热电偶T1，一级腔体的后端与蜂窝状的蓄热体46相连，蜂窝状的蓄热体46后部与二级腔体48相连接，二级腔体48内（蜂窝状的蓄热体46后部）设置有二次布风管47、热电偶T2，二级腔体48与出口高温烟气管51相连，一次布风管54通过一次风量调节阀52、二次布风管47通过二次风量调节阀53一起连接到送风风机49上，控制器50与热电偶T1、热电偶T2、一次风量调节阀52、二次风量调节阀53、送风风机49相连接，继而形成燃烧腔。控制器50，其一，控制一次进风量为可燃气所需风量的90%左右，二次进风量为可燃气所需风量的10%左右；其二，控制一级腔体的温度在1000度以下，控制器从热电偶T1获得超温信号，调整一次风量调节阀52和二次风量调节阀53，降低一次风风量，同时提高二次风风量。

对照图2、3所示蓄热体，蓄热体46形状根据腔体形状变化，可以是方形，也可以设计成圆形，蓄热体46前端面与进口燃烧管41端部距离为燃烧火焰长度的1.1-1.3倍，蓄热体开孔通流面积为蜂窝状的蓄热横截面积的40-50%，蓄热体中间部分461不开孔，该不开孔区域的截面积与燃烧管截面积基本一样大，蓄热体的外周部分462是开孔区域，该区域上开有通孔463，各通孔的通流面积（截面积）之和为蓄热体外周部分开孔区域截面积的40-50%，蓄热体材料采用蓄热、耐温能力强的锆刚玉砖、镁铬砖等。

对照图4-6所示的二次布风管，二次布风管47距离蓄热体46后端面距离100-200cm之间，其布风管也根据腔体形状变化，可以是方形，也可以设计成圆形，其朝向蓄热体46的侧部均匀开有二次布风管出风孔471。

工作过程实例：

秸秆或者木片气化产生的生物质可燃气，假定初始热值为1000kcal,其含有焦油、水、少量粉尘，通过燃烧腔的燃烧管进入本燃烧腔燃烧。初始送风：送入一级腔体内的一次风风量为总风量的90%,送入二级腔体内的二次风风量为总风量10%。其在一级腔体形成一个限氧燃烧的环境，而燃料型氮氧化物是在氧化气氛下产生，一级腔体产生燃烧型氮氧化物量就会大大降低。还有10%可燃气没有燃烧，通过二级腔体供入氧气进行燃烧，通过控制一级腔体送风量控制一级腔体的温度在1000度以下，如果超温，控制器会自动降低一次风的风量，这样降低了热力型氮氧化物的产生。蓄热体在可燃气燃烧火焰灼烧下，始终保持温度，当可燃气出现大的波动时，比如可燃气热值突然降低至650kacl，此时火焰由于配风可能瞬间断火，当可燃气直接喷射到高温蓄热体上，立刻复燃（即使不能立刻燃烧，低热值可燃气也会立刻被氧化），同时控制器自动调整供风量，保证供氧，这样保证可燃气不因为热值波动，不燃烧的可燃气在后续锅炉中集蓄引起安全事故，同时也保证了燃烧腔的稳定运行。因此，本发明的燃烧腔既可以实现热值波动的生物质气化热燃气稳定燃烧，又降低氮氧化物含量，保障了燃烧的环保性。

Claims (5)

1.一种用于生物质气化可燃气稳定燃烧的环保型燃烧腔，其特征是：燃烧腔被蜂窝状的蓄热体(46)分割成一级腔体(45)和二级腔体(48)；燃烧管(41)与生物质燃气进口和一次布风管(54)相通，燃烧管(41)与一级腔体(45)相连接，一级腔体(45)上设置有点火枪(42)、热电偶T1，在二级腔体(48)内设置与蜂窝状的蓄热体(46)相对的二次布风管(47)、热电偶T2，二级腔体(48)与出口高温烟气管(51)相连，一次布风管(54)、一次风量调节阀(52)与二次布风管(47)、二次风量调节阀(53)一起连接到送风风机(49)上，控制器(50)与热电偶T1、热电偶T2、一次风量调节阀(52)、二次风量调节阀(53)、送风风机(49)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于生物质气化可燃气稳定燃烧的环保型燃烧腔，其特征是：所述的蜂窝状的蓄热体(46)与进口燃烧管(41)端部距离为燃烧火焰长度的1.1-1.3倍，蓄热体与燃烧管同轴，蓄热体中间部分具有与燃烧管截面积一样大的不开孔区域，蓄热体外周部分上开有通孔，通孔的通流面积为蓄热体外周部分截面积的40-50%，蓄热体材料采用锆刚玉砖、镁铬砖。

3.根据权利要求1所述的一种用于生物质气化可燃气稳定燃烧的环保型燃烧腔，其特征是：通过一次布风管(54)进入燃烧管内的一次进风量为可燃气所需风量的90%，通过二次布风管进入二级腔体内二次进风量为可燃气所需风量的10%；一级腔体的温度在1000度以下。

4.生物质气化可燃气的稳定环保燃烧方法，其特征是：采用权利要求1-3中任一项所述的用于生物质气化可燃气稳定燃烧的环保型燃烧腔，控制器(50)通过控制一次风量调节阀(52)和二次风量调节阀(53)的开度，使得通过一次布风管(54)进入燃烧管内的一次进风量为可燃气所需风量的90%，通过二次布风管(47)进入二级腔体内的二次进风量为可燃气所需风量的10%。

5.如权利要求4所述的生物质气化可燃气的稳定环保燃烧方法，其特征是：控制器实时监测从热电偶T1获得一级腔体内温度信号；若一级腔体内温度超过1000度，则控制器通过调整一次风量调节阀(52)和二次风量调节阀(53)，降低一次风风量，同时提高二次风风量，使得一级腔体的温度在1000度以下。