CN110566996A - 一种生物质燃料锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质燃料锅炉，生物质燃料锅炉包括锅炉本体、开设于锅炉本体上的进风口和排烟口、用于向进风口通入空气的供气单元、沿着进风口至排烟口的方向依次设置的用于放置并燃烧生物质燃料的燃烧单元以及用于生物质燃料燃烧后产生的烟气流动的烟气通道、设于烟气通道内的用于吸收烟气热量的吸热单元、设于排烟口处的用于检测排出的烟气中的CO含量的检测单元，检测单元内预设有CO含量设定值。本发明的一种生物质燃料锅炉，开创性的在排烟口处设置CO含量检测单元，通过测量排出烟气的CO含量，来有效的确定生物质燃料燃烧所需空气供给量，避免了空气供给不当而造成的诸多问题，燃烧效率高且环保。
Description
技术领域
本发明涉及生物能源技术领域，具体涉及一种生物质燃料锅炉。
背景技术
生物质能是地球上最普遍的一种可再生能源，量大面广，开发利用潜力巨大，根据我国的生物质资源条件，农林剩余物作为锅炉燃料使用具有环境友好、可以再生的特点，研究锅炉生物质燃烧技术，开发生物质燃料锅炉，对节约常规能源、优化我国能源结构，减轻环境污染有着积极意义。
但是，由于生物质燃料密度小，结构比较松散，挥发分含量高，在250℃时热分解开始，350℃时挥发分能析出80%，因此挥发分析出时间较短，若空气供应不当，会产生较为严重的后果。其中，若空气供给过多，会使过量的冷空气进入锅炉吸收燃烧产生的热量，降低燃烧温度，淡化可燃气体的浓度，使化学反应减慢，同时过量供应的空气会携带大量的热量随烟气一起排出锅炉，从而增加锅炉的热损失，使锅炉总效率下降；而若空气供给过少、或空气受阻、分配不良，会使可燃气体未经燃烧而逸出，并在逸出过程中生成大量的有毒的CO和形成排烟黑度炭黑颗粒，一方面降低了锅炉燃料的燃烧效率从而降低了锅炉的总效率，另一方面会造成锅炉排放烟气中的环保指标如：CO指标、黑度指标、颗粒物指标等不能达标，造成环境污染。
目前，为了有效控制对生物质燃料的空气供给，通常采用两种方法。1）火焰观察法：该种方法在设计锅炉时，根据燃料的理论需氧量，设置好风门，当运行调整时，由有经验的锅炉操作工根据观察到的燃烧火焰情况，人工对风门开度进行修正，以调节供风量。但是该方法依赖于操作人员的经验及操作责任心等人为因素，可控性差。2）氧量控制法：该种方法一般在锅炉的对流吸热面的中间区域（需要合适的烟气温度）布置有氧化锆氧量测量仪表，运行中根据氧量仪表测量的烟气含氧量（燃烧后烟气中氧气过量比）自动调整锅炉的供风量。本方法虽然可以使供风量有一个客观的依据，但是，由于锅炉的烟气通道由炉墙组成，因此不可避免的会有部分冷空气从炉墙的缝隙进到烟气通道中，造成烟气氧量测量的偏差；同时，不同性质的生物质燃料，其含水率变化、颗粒大小变化、生物质类型变化等均不相同，原来根据经验设定的烟气含氧量（燃烧后烟气中氧气过量比）会变得不够准确，可能实际需要的更多（燃料已经不能燃烧完全了）或者需要的更少（燃烧需要更少的空气就能燃烧完全）。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种生物质燃料锅炉，该锅炉开创性的在排烟口处设置CO含量检测单元，通过测量排出烟气的CO含量，来有效的确定生物质燃料燃烧所需空气供给量，避免了空气供给不当而造成的诸多问题，燃烧效率高且环保。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种生物质燃料锅炉，所述生物质燃料锅炉包括锅炉本体、开设于所述锅炉本体上的进风口和排烟口、用于向所述进风口通入空气的供气单元、沿着所述进风口至所述排烟口的方向依次设置的用于放置并燃烧生物质燃料的燃烧单元以及用于所述生物质燃料燃烧后产生的烟气流动的烟气通道、设于所述烟气通道内的用于吸收所述烟气热量的吸热单元、设于所述排烟口处的用于检测排出的所述烟气中的CO含量的检测单元，所述检测单元内预设有CO含量设定值，
当所述检测单元检测到所述烟气中CO含量小于所述设定值时，所述供气单元减少空气供给量，若所述烟气中CO含量变化不明显，则继续减少空气供给量，直至所述烟气中CO含量出现大幅上升趋势时，停止减少空气供给量；
当所述检测单元检测到所述烟气中CO含量大于所述设定值时，所述供气单元增加空气供给量，若所述烟气中CO含量有大幅下降趋势，则继续增加空气供给量，直至所述烟气中CO含量下降幅度趋于平缓时，停止增加空气供给量。
优选地，所述生物质燃料锅炉还包括控制系统，所述控制系统，用于接收所述检测单元发出的CO含量检测信号，并控制所述供气单元增加或减少空气供给量。
优选地，所述供气单元为风机。
优选地，所述进风口包括第一进风口和第二进风口，所述第一进风口开设于所述燃烧单元远离所述烟气通道一侧的所述锅炉本体上，所述第二进风口开设于所述燃烧单元和所述烟气通道之间的所述锅炉本体上。
优选地，所述烟气通道由炉墙围设而成。
优选地，所述吸热单元包括沿着所述烟气通道的延伸方向依次排布的第一吸热单元和第二吸热单元。
进一步优选地，所述第一吸热单元为贴设于所述烟气通道内壁的辐射吸热面。
进一步优选地，所述第二吸热单元为设于所述烟气通道内的对流吸热面。
优选地，所述生物质燃料锅炉还包括开设于所述锅炉本体上且位于所述燃烧单元上方的用于添加所述生物质燃料的进料口。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的一种生物质燃料锅炉，开创性的在排烟口处设置CO含量检测单元，通过测量排出烟气的CO含量，来有效的确定生物质燃料燃烧所需空气供给量，避免了空气供给不当而造成的诸多问题，燃烧效率高且环保。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图。
其中：1、锅炉本体；2、进风口；2a、第一进风口；2b、第二进风口；3、排烟口；4、燃烧单元；5、烟气通道；5a、炉墙；6、吸热单元；6a、第一吸热单元；6b、第二吸热单元；7、检测单元；8、进料口。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
参见图1所示，一种生物质燃料锅炉，该生物质燃料锅炉包括锅炉本体1、开设于锅炉本体1上的进风口2和排烟口3、用于向进风口2通入空气的供气单元（图中未示出）、沿着进风口2至排烟口3的方向依次设置的用于放置并燃烧生物质燃料的燃烧单元4以及用于生物质燃料燃烧后产生的烟气流动的烟气通道5、设于烟气通道5内的用于吸收烟气热量的吸热单元6、设于排烟口3处的用于检测排出的烟气中的CO含量的检测单元7，检测单元7内预设有CO含量设定值。这里，CO为一氧化碳，燃烧单元4为现有技术中的燃烧设备，如水冷振动炉排、链条炉排等；烟气通道5为锅炉的炉墙5a围设而成的供烟气流动的通道；检测单元7为气体检测仪，为现有技术，具体结构不赘述。其中CO含量设定值为国家排放标准值的50%~80%，由于各地区的排放标准值不相同，因此CO含量设定值根据不同地区的排放标准值来制定。
当检测单元7检测到烟气中CO含量小于设定值时，则可能空气供给过多导致影响了燃料的正常化学反应。此时供气单元尝试适当减少空气供给量，减少空气供给量后，若烟气中CO含量变化不明显，说明空气供给量仍然多于燃料燃烧所需风量，此时继续减少空气供给量，直至烟气中CO含量出现大幅上升趋势时，停止减少空气供给量。烟气中的CO含量能出现大幅上升的趋势，说明此时的空气供给量能够适应燃料的燃烧，不再对燃料的燃烧产生负面影响。CO含量由变化不明显至大幅上升的拐点处的空气供给量即为燃料燃烧的合理供风量。
当检测单元7检测到烟气中CO含量大于设定值时，则可能空气供给过少导致燃料燃烧不完全。此时供气单元增加空气供给量，增加空气供给量后，若烟气中CO含量有大幅下降趋势，说明增加的空气供给量能够帮助燃料燃烧的更完全，此时继续增加空气供给量，直至烟气中CO含量下降幅度趋于平缓时，停止增加空气供给量。烟气中的CO含量下降幅度趋于平缓，说明此时燃料已经能够燃烧完全，增加的空气供给量已无法使燃料燃烧的更加完全。CO含量下降幅度趋于平缓的拐点处的空气供给量即为燃料燃烧的合理供风量。
上述生物质燃料锅炉还包括控制系统（图中未示出），这里的控制系统为计算机程序系统，用于接收检测单元7发出的CO含量检测信号，并控制供气单元增加或减少空气供给量。在本实施例中，上述控制系统还用于计算排放的烟气中CO含量与空气供给量的线性关系，通过判断CO含量与空气供给量线性关系的斜率来确定合理供风量。具体地，CO含量大于设定值时，增加空气供给量，空气供给量与CO含量线性关系由平缓变得陡峭，当斜率不再是趋近于零的数值时，即表示此时的空气供给量能够适应燃料的燃烧，不再对燃料的燃烧产生负面影响，此时的空气供给量即为合理供风量；CO含量小于设定值时，减少空气供给量，空气供给量与CO含量线性关系由陡峭变得平缓，当斜率逐渐趋近于零时，即表示此时燃料已经能够燃烧完全，CO含量已不随空气供给量的增加而减少，此时的空气供给量即为合理供风量。这里，CO含量与空气供给量线性关系的拐点由控制系统计算而得，不同的种类和性质的生物质燃料，其拐点也不相同。在这里，供气单元为风机，通过在风机前加设挡板，并改变挡板的遮挡面积来增加或减少空气供给量；或者通过改变风机的转速来增加或减少空气供给量。
本发明开创性的在排烟口3处设置CO含量检测单元7，通过测量排出烟气的CO含量，来有效的确定生物质燃料燃烧所需空气供给量，避免了空气供给不当而造成的诸多问题，燃烧效率高且环保。本发明对空气供给量的控制，能够非常理想的契合生物质燃料燃烧的需风量，而且能自动排除现有技术中空气通过锅炉炉墙5a向内泄漏、燃料性质变化而引起的燃料完全燃烧对过量氧气需求发生变化的干扰。具体地，1）空气通过锅炉炉墙5a向内泄漏的变化，对尾部排烟口3处烟气中CO的含量仅有少量的降低，但不影响控制系统对尾部排烟口3处烟气中CO的含量变化拐点的判断。2）燃料性质变化引起的燃料完全燃烧对过量氧气需求的变化，会在燃料完全燃烧的前提下，反映到烟气含氧量这个指标，该指标会有变化，但是尾部排烟口3处烟气中CO的含量这个指标依然是表征生物质燃料是否燃烧完全的直接指标。
在本实施例中，进风口2包括第一进风口2a和第二进风口2b，第一进风口2a开设于燃烧单元4远离烟气通道5一侧的锅炉本体上，第二进风口2b开设于燃烧单元4和烟气通道5之间的锅炉本体1上。这里，第一进风口2a用于首次通入空气，并使得空气向上穿过燃烧单元4，与位于燃烧单元4上的生物质燃料进行混合燃烧，燃烧过程中产生的烟气向上流动，其中含有的大量的热解挥发分，此时自第二进风口2b处二次通入空气，并与上升的烟气进一步混合氧化燃烧，提高了燃烧效率。
吸热单元6包括沿着烟气通道5的延伸方向依次排布的第一吸热单元6a和第二吸热单元6b。第一吸热单元6a为贴设于烟气通道5内壁的辐射吸热面，第二吸热单元6b为设于烟气通道5内的对流吸热面。这里，辐射吸热面用于吸收高温烟气的热辐射从而实现热量的吸收，对流吸热面用于与烟气接触换热从而实现热量的吸收。高温烟气沿着烟气通道5流动，并依次经过辐射吸热面和对流吸热面的吸热后，成为低温烟气并自排烟口排出。
在本实施例中，上述生物质燃料锅炉还包括开设于锅炉本体1上且位于燃烧单元4上方的用于添加生物质燃料的进料口8。
以下具体阐述下本实施例的工作过程：工作开始时，自进料口8加入生物质燃料，使生物质燃料均布于燃烧单元4上，随后自第一进风口2a首次通入空气，空气向上穿过燃烧单元4，与位于燃烧单元4上的生物质燃料进行混合燃烧，燃烧过程中产生的烟气向上流动，其中含有的大量的热解挥发分，此时自第二进风口2b处二次通入空气，并与上升的烟气进一步混合氧化燃烧。
燃烧后的高温烟气沿着烟气通道5流动，并依次经过第一吸热单元6a和第二吸热单元6b的吸热后，成为低温烟气并到达排烟口，此时检测单元自动检测烟气中的CO含量。
当检测单元7检测到烟气中CO含量小于设定值时，供气单元尝试适当减少空气供给量，减少空气供给量后，若烟气中CO含量变化不明显，则继续减少空气供给量，直至烟气中CO含量出现大幅上升趋势时，停止减少空气供给量。CO含量由变化不明显至大幅上升的拐点处的空气供给量为燃料燃烧的合理供风量，此后按照该合理供风量供给空气。
当检测单元7检测到烟气中CO含量大于设定值时，供气单元增加空气供给量，增加空气供给量后，若烟气中CO含量有大幅下降趋势，则继续增加空气供给量，直至烟气中CO含量下降幅度趋于平缓时，停止增加空气供给量。CO含量下降幅度趋于平缓的拐点处的空气供给量为燃料燃烧的合理供风量，此后按照该合理供风量供给空气。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种生物质燃料锅炉，其特征在于：所述生物质燃料锅炉包括锅炉本体（1）、开设于所述锅炉本体（1）上的进风口（2）和排烟口（3）、用于向所述进风口（2）通入空气的供气单元、沿着所述进风口（2）至所述排烟口（3）的方向依次设置的用于放置并燃烧生物质燃料的燃烧单元（4）以及用于所述生物质燃料燃烧后产生的烟气流动的烟气通道（5）、设于所述烟气通道（5）内的用于吸收所述烟气热量的吸热单元（6）、设于所述排烟口（3）处的用于检测排出的所述烟气中的CO含量的检测单元（7），所述检测单元（7）内预设有CO含量设定值，
当所述检测单元（7）检测到所述烟气中CO含量小于所述设定值时，所述供气单元减少空气供给量，若所述烟气中CO含量变化不明显，则继续减少空气供给量，直至所述烟气中CO含量出现大幅上升趋势时，停止减少空气供给量；
当所述检测单元（7）检测到所述烟气中CO含量大于所述设定值时，所述供气单元增加空气供给量，若所述烟气中CO含量有大幅下降趋势，则继续增加空气供给量，直至所述烟气中CO含量下降幅度趋于平缓时，停止增加空气供给量。
2.根据权利要求1所述的一种生物质燃料锅炉，其特征在于：所述生物质燃料锅炉还包括控制系统，所述控制系统，用于接收所述检测单元（7）发出的CO含量检测信号，并控制所述供气单元增加或减少空气供给量。
3.根据权利要求1所述的一种生物质燃料锅炉，其特征在于：所述供气单元为风机。
4.根据权利要求1所述的一种生物质燃料锅炉，其特征在于：所述进风口（2）包括第一进风口（2a）和第二进风口（2b），所述第一进风口（2a）开设于所述燃烧单元（4）远离所述烟气通道（5）一侧的所述锅炉本体上，所述第二进风口（2b）开设于所述燃烧单元（4）和所述烟气通道（5）之间的所述锅炉本体（1）上。
5.根据权利要求1所述的一种生物质燃料锅炉，其特征在于：所述烟气通道（5）由炉墙（5a）围设而成。
6.根据权利要求1所述的一种生物质燃料锅炉，其特征在于：所述吸热单元（6）包括沿着所述烟气通道（5）的延伸方向依次排布的第一吸热单元（6a）和第二吸热单元（6b）。
7.根据权利要求6所述的一种生物质燃料锅炉，其特征在于：所述第一吸热单元（6a）为贴设于所述烟气通道（5）内壁的辐射吸热面。
8.根据权利要求6所述的一种生物质燃料锅炉，其特征在于：所述第二吸热单元（6b）为设于所述烟气通道（5）内的对流吸热面。
9.根据权利要求1所述的一种生物质燃料锅炉，其特征在于：所述生物质燃料锅炉还包括开设于所述锅炉本体（1）上且位于所述燃烧单元（4）上方的用于添加所述生物质燃料的进料口（8）。
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| CN113883911A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-01-04 | 北京泓泰天诚科技有限公司 | 常减压加热炉控风方法和系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20191213 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |