CN109539242A - 一种生物质捆垛气化供暖锅炉系统 - Google Patents

一种生物质捆垛气化供暖锅炉系统 Download PDF

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Abstract

本发明一种生物质捆垛气化供暖锅炉系统，包括气化仓，通过预混点火燃烧器与气化仓相连的炉膛，以及依次连接在炉膛烟气出口的对流换热面和除尘器；利用气化技术，将生物质捆垛部分燃烧供热，主体气化产气，高效得提高了能源的品质。通过设置的气化室分别对单个的生物质捆垛进行气化，能够多个并列设置，设备模块化程度高，使用方便，可应用于分布式能源发展，可以根据需求调节参与运行的气化室数量，实现变负荷工作。通过将预混区设置在燃烧室下方，从而使得气化后的气体需要先经过生物质捆垛进行过滤，使得生物质捆垛自过滤烟气，配合点火燃烧器的低氮燃烧和尾部除尘，实现了烟气的脱硝除尘，生产成本低。

Description

一种生物质捆垛气化供暖锅炉系统
技术领域
本发明涉及生物质利用领域，具体为一种生物质捆垛气化供暖锅炉系统。
背景技术
我国农业废弃生物质数量巨大，生物质分布广泛，若不加以利用，不但浪费资源而且会对环境带来巨大的负荷。目前生物质的利用形式主要包括零散式，成型颗粒和捆垛。其中零散式利用不适合规模化应用，且污染较高；制成成型颗粒能耗高，且不易燃尽；生物质捆垛则易燃尽且可应用于规模化生产，是最佳的生物质利用形式。同时，随着我国农业机械化程度的提升，已经具备大规模的生物质捆垛生产条件。但目前，国内外对于生物质捆垛的利用多集中于直接燃烧供电，存在着如下诸多问题：
(1)生物质捆垛直接燃烧的效率低，污染大，需要配备高要求的脱硝除尘设备才能满足排放要求，建设成本高。
(2)现有生物质捆垛直接燃烧利用多应用于大规模的集中供电，生物质捆垛收集运输困难，发电成本高。
(3)生物质捆垛直接燃烧发电设备投资高，规模过大，不适应分布式能源发展。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种生物质捆垛气化供暖锅炉系统，直接将生物质捆垛进行气化产生可燃烟气，利用带引射器的点火燃烧器实现低氮燃烧，以此实现供暖。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种生物质捆垛气化供暖锅炉系统，包括气化仓，通过预混点火燃烧器与气化仓相连的炉膛，以及依次连接在炉膛烟气出口的对流换热面和除尘器；
所述的气化仓包括至少一个气化室；所述气化室的上部为用于生物质捆垛燃烧气化的燃烧室，下部分别设置有灰坑和预混区，预混区通过引射器与燃烧室连通；燃烧室内设置有贯穿生物质捆垛设置的供气管，供气管的进气端伸出燃烧室外设置并连接有供气鼓风机；预混区烟气流向的端部布置有混合鼓风机，用于将空气引入预混区，维持气化室的负压环境；气化室顶部设置有喷射器，喷射器的输入端连接炉膛的供暖水出口，用于为气化提供水分；
所述的预混点火燃烧器的输入端连接预混区的混合空气出口，输出端设置在炉膛内，用于炉膛的点火和燃料供给；
所述的对流换热面用于供暖循环水的预热；炉膛用于预热后供暖循环水的加热，炉膛的烟气经对流换热面预热供暖循环水后接入除尘器，除尘器用于烟气排放时的除尘。
优选的，所述的气化仓内通过隔热墙分隔设置多个气化室；多个气化室形成的可燃气体通过预混区共同连接预混点火燃烧器；所述气化室根据功率选择全部运行或部分运行；运行的气化室内设置有位于上部和下部之间的网状炉箅，网状炉箅用于支撑生物质捆垛；未运行的气化室内设置有密封引射器的可燃烟气入口的封盖。
优选的，所述气化仓的内壁表面涂布有陶瓷层耐火材料。
优选的，所述气化室的燃烧室上设置有进风口、第一出风口和第二出风口；位于供气管上方的进风口内设置有引风机，第一出风口和第二出风口均呈长条状且对称设置于气化室侧壁下方；第一出风口和第二出风口分别与供气管平行设置。
优选的，所述供气管的内部中空，顶端为尖锥状，周向均匀排列多排通气孔；供气管通过绝热密封圈固定在气化室后壁中心处，安装在供气管末端的供气鼓风机为供气管提供空气，并经管壁上的通气孔喷入生物质捆垛的内部。
优选的，所述引射器为带有弯折头的管道，其开口方向与预混区中空气流出方向一致。
优选的，所述的灰坑包括对称设置在预混区两侧的第一积灰坑和第二积灰坑；第一积灰坑和第二积灰坑内分别设置有第一除灰口和第二除灰口。
优选的，所述预混点火燃烧器包括一次燃料通道，以及依次对称设置在一次燃料通道两侧的空气通道和二次燃料通道；
一次燃料通道和二次燃料通道的输入端分别连接预混区的混合空气出口，一次燃料通道输出端的通道端部设置有与空气通道连通的气孔，二次燃料通道的输出端与炉膛连通；空气通道输入端通入空气，输出端与炉膛连通；
一次燃料通道中的混合气体经通道端部的气孔进入两侧的空气通道与其中的空气混合，实现预混；
二次燃料通道分别设置有烟气引射口，构成引射器，用于将炉膛中烟气引入二次燃料通道，实现低氮燃烧。
优选的，所述炉膛为热水锅炉，炉膛内设置蛇形管换热器用于加热的经对流换热面预热后的供暖循环水，蛇形管换热器的输出端连接喷射器的输入端；所述对流换热面为针翅式换热器或H型翅片管换热器；所述除尘器为布袋除尘器。
优选的，所述生物质捆垛为麦秆，大豆杆，稻草，树枝和玉米秆至少一种生物质制成的捆垛。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明利用气化技术，将生物质捆垛部分燃烧供热，主体气化产气，高效得提高了能源的品质。通过设置的气化室分别对单个的生物质捆垛进行气化，能够多个并列设置，设备模块化程度高，使用方便，可应用于分布式能源发展，可以根据需求调节参与运行的气化室数量，实现变负荷工作。通过将预混区设置在燃烧室下方，从而使得气化后的气体需要先经过生物质捆垛进行过滤，使得生物质捆垛自过滤烟气，配合点火燃烧器的低氮燃烧和尾部除尘，实现了烟气的脱硝除尘，生产成本低。
附图说明
图1是本发明实例中所述生物质捆垛气化供暖锅炉系统的示意图。
图2是本发明实例中所述气化仓的结构示意图。
图3是本发明实例中所述参与运行时气化仓的示意图。
图4是本发明实例中所述未参与运行时气化仓的示意图。
图5是本发明实例中所述带引射功能的点火燃烧器的示意图。
图中：1、气化仓；2、点火燃烧器；3、炉膛；4、对流换热面；5、除尘器；6-1、第一气化室；6-2、第二气化室；6-3、第三气化室；6-4、第四气化室；7、生物质捆垛；8、绝热密封圈；9、供气鼓风机；10、供气管；11、进风口；12-1、第一出风口；12-2、第二出风口；13、网状炉箅；14-1、第一积灰坑；14-2、第二积灰坑；15-1、第一除灰口；15-2第二除灰口；16、引射器；17、预混区；18、混合鼓风机；19、封盖；20、一次燃料通道；21-1及21-2、二次燃料通道；22-1及22-2、空气通道；23、可燃气出口；24-引风机；25、蛇形管换热器；26、喷射器；27、气孔。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1、图2及图3所示，本发明一种生物质捆垛气化供暖锅炉系统，包括气化仓1，与气化仓1相连的带引射功能的预混点火燃烧器2，带引射功能的预混点火燃烧器2与炉膛3相连，实现炉膛3的点火和燃料供给；炉膛3与对流换热面4相连，对流换热面4与除尘器5相连。气化仓1包括四个完全相同的气化室，分别为第一气化室6-1，第二气化室6-2，第三气化室6-3，第四气化室6-4，每个燃烧室均可填入一个生物质捆垛7，并由网状炉箅13支撑。生物质捆垛7在气化室中主体气化，部分燃烧，燃烧为气化保持所需温度。气化所需要的低氧环境和燃烧所需要的氧气通过供气管10来实现。供气管10通过绝热密封圈8固定在气化室后壁中心处，安装在供气管10末端的供气鼓风机9为供气管10提供空气，并从管壁上的通气孔分别均匀喷入生物质捆垛7内部、生物质捆垛7前方、生物质捆垛7后方，实现空气的均匀分布。通过引风机24将气化室中的气体从进风口11吸入，再从位于气化室侧面的第一出风口12-1、第二出风口12-2喷出，实现气化室内的气化气氛均匀化。经炉膛3中蛇形管换热器25加热的高温水通过气化室顶部的喷射器26喷入气化室，为气化提供水分。第一积灰坑14-1和第二积灰坑14-2中收集燃烧气化后的生物质灰，并由第一除灰口15-1和第二除灰口15-2排出生物质灰。在预混区17端部布置有混合鼓风机18，将空气引入预混区17，并维持气化室的微负压环境。气化产生的可燃气体经生物质捆垛7过滤后，在预混区17中空气的引射作用下，通过引射器16被吸入预混区17，并与其中的空气混合得到混合气体。混合气体通过带引射功能的预混点火燃烧器2在炉膛3中实现低氮燃烧，并加热循环水。炉膛3中燃烧产生的烟气在对流换热面4中预加热循环水，之后在除尘器5中除尘后排出。混合气体还直接从可燃气出口23通出，用作家庭或小区域生活使用。
所述气化仓1可包含4个但不限于4个气化室，所包含的气化室可全部运行，也可根据功率部分运行。如图4所示，未运行的气化室需用封盖19密封引射器16的可燃烟气入口。所述气化仓1的内壁面为表面涂有陶瓷层的耐火材料。所述生物质捆垛7可为麦秆，大豆杆，稻草，树枝，玉米秆等生物质制成的捆垛。
所述供气管10为内部中空，顶端为尖锥状，周向均匀排列四排通气孔的钢管，其材料为316不锈钢。供气管10末端的供气鼓风机9可根据需要调节供气量。
所述带风机的进风口11位于供气管10上方；所述第一出风口12-1、第二出风口12-2位于气化室侧壁下方，呈长条状。
所述引射器16为带有弯折头的方管，其开口方向与预混区17中空气流出方向一致。
所述炉膛3为热水锅炉；所述对流换热面4为针翅式换热器，H型翅片管换热器等；所述除尘器5为布袋除尘器。
所述循环水先经过对流换热面4预加热，再通入炉膛3中进行进一步加热，加热完成后作为供暖水使用。
整套系统的可参数调节部分均通过传感器连接，可通过软件进行远程操纵。
如图5所示，所述带引射功能的预混点火燃烧器2的一次燃料通道20和二次燃料通道21-1及21-2通入混合气体，空气通道22-1及22-2通入空气，实现燃料分级燃烧；一次燃料通道20中的混合气体经通道端部的气孔27进入空气通道22-1及22-2，与其中的空气混合，实现预混；二次燃料通道21-1及21-2还构成引射器，将炉膛3中烟气引入二次燃料通道21-1及21-2，实现低氮燃烧。

Claims (10)

1.一种生物质捆垛气化供暖锅炉系统，其特征在于，包括气化仓(1)，通过预混点火燃烧器(2)与气化仓(1)相连的炉膛(3)，以及依次连接在炉膛(3)烟气出口的对流换热面(4)和除尘器(5)；
所述的气化仓(1)包括至少一个气化室；所述气化室的上部为用于生物质捆垛(7)燃烧气化的燃烧室，下部分别设置有灰坑和预混区(17)，预混区(17)通过引射器(16)与燃烧室连通；燃烧室内设置有贯穿生物质捆垛(7)设置的供气管(10)，供气管(10)的进气端伸出燃烧室外设置并连接有供气鼓风机(9)；预混区(17)烟气流向的端部布置有混合鼓风机(18)，用于将空气引入预混区(17)，维持气化室的负压环境；气化室顶部设置有喷射器(26)，喷射器(26)的输入端连接炉膛(3)的供暖水出口，用于为气化提供水分；
所述的预混点火燃烧器(2)的输入端连接预混区(17)的混合空气出口，输出端设置在炉膛(3)内，用于炉膛(3)的点火和燃料供给；
所述的对流换热面(4)用于供暖循环水的预热；炉膛(3)用于预热后供暖循环水的加热，炉膛(3)的烟气经对流换热面(4)预热供暖循环水后接入除尘器(5)，除尘器(5)用于烟气排放时的除尘。
2.根据权利要求1所述的一种生物质捆垛气化供暖锅炉系统，其特征在于，所述的气化仓(1)内通过隔热墙分隔设置多个气化室；多个气化室形成的可燃气体通过预混区(17)共同连接预混点火燃烧器(2)；所述气化室根据功率选择全部运行或部分运行；运行的气化室内设置有位于上部和下部之间的网状炉箅(13)，网状炉箅(13)用于支撑生物质捆垛(7)；未运行的气化室内设置有密封引射器(16)的可燃烟气入口的封盖(19)。
3.根据权利要求1所述的一种生物质捆垛气化供暖锅炉系统，其特征在于，所述气化仓(1)的内壁表面涂布有陶瓷层耐火材料。
4.根据权利要求1所述的一种生物质捆垛气化供暖锅炉系统，其特征在于，所述气化室的燃烧室上设置有进风口(11)、第一出风口(12-1)和第二出风口(12-2)；位于供气管(10)上方的进风口(11)内设置有引风机(24)，第一出风口(12-1)和第二出风口(12-2)均呈长条状且对称设置于气化室侧壁下方；第一出风口(12-1)和第二出风口(12-2)分别与供气管(10)平行设置。
5.根据权利要求1所述的一种生物质捆垛气化供暖锅炉系统，其特征在于，所述供气管(10)的内部中空，顶端为尖锥状，周向均匀排列多排通气孔；供气管(10)通过绝热密封圈(8)固定在气化室后壁中心处，安装在供气管(10)末端的供气鼓风机(9)为供气管(10)提供空气，并经管壁上的通气孔喷入生物质捆垛(7)的内部。
6.根据权利要求1所述的一种生物质捆垛气化供暖锅炉系统，其特征在于，所述引射器(16)为带有弯折头的管道，其开口方向与预混区(17)中空气流出方向一致。
7.根据权利要求1所述的一种生物质捆垛气化供暖锅炉系统，其特征在于，所述的灰坑包括对称设置在预混区(17)两侧的第一积灰坑(14-1)和第二积灰坑(14-2)；第一积灰坑(14-1)和第二积灰坑(14-2)内分别设置有第一除灰口(15-1)和第二除灰口(15-2)。
8.根据权利要求1所述的一种生物质捆垛气化供暖锅炉系统，其特征在于，所述预混点火燃烧器(2)包括一次燃料通道(20)，以及依次对称设置在一次燃料通道(20)两侧的空气通道和二次燃料通道；
一次燃料通道(20)和二次燃料通道的输入端分别连接预混区(17)的混合空气出口，一次燃料通道(20)输出端的通道端部设置有与空气通道连通的气孔(27)，二次燃料通道的输出端与炉膛连通；空气通道输入端通入空气，输出端与炉膛连通；
一次燃料通道(20)中的混合气体经通道端部的气孔(27)进入两侧的空气通道与其中的空气混合，实现预混；
二次燃料通道分别设置有烟气引射口，构成引射器，用于将炉膛(3)中烟气引入二次燃料通道，实现低氮燃烧。
9.根据权利要求1所述的一种生物质捆垛气化供暖锅炉系统，其特征在于，所述炉膛(3)为热水锅炉，炉膛(3)内设置蛇形管换热器(25)用于加热的经对流换热面(4)预热后的供暖循环水，蛇形管换热器(25)的输出端连接喷射器(26)的输入端；所述对流换热面(4)为针翅式换热器或H型翅片管换热器；所述除尘器(5)为布袋除尘器。
10.根据权利要求1所述的一种生物质捆垛气化供暖锅炉系统，其特征在于，所述生物质捆垛(7)为麦秆，大豆杆，稻草，树枝和玉米秆至少一种生物质制成的捆垛。
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