CN113251421B - 生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧方法 - Google Patents

Abstract

生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧方法，属于生物质燃料燃烧设备技术领域。其特征在于：步骤1）将生物质燃料堆积放置在阴燃室（4）内，并在生物质燃料上侧覆盖灰粉或碎料；步骤2）将阴燃室（4）内的生物质燃料点燃，使生物质燃料进行无焰阴燃；步骤3）阴燃室（4）排出的烟气进入烟气电加热装置（12）内升温；步骤4）升温后的烟气在高温烟气燃烬室（14）内燃烬；步骤5）燃烬的烟气进入到烟气换热器（9）内，换热后的烟气排放到大气中；步骤6）烟气换热器（9）回收的热量进行供暖供热。本发明可避免燃料结焦结渣，减少污染气体排放，电加热功率不到生物质燃烧放热的十分之一，且电功和燃烧放热均被换热器回收利用。

Description

生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧方法

技术领域

生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧方法，属于生物质燃料燃烧设备技术领域。

背景技术

目前，生物质能耗占世界总能耗的14%，相当1257Mt石油，仅次于石油、煤炭和天然气，位居第4位。我国农林生物质资源我国十分丰富，年产秸秆8亿吨，林业果木生物质10亿吨，应用农林废弃物小型燃烧可满足我国急剧增长的农业生产供热（如食品干燥，农业设施供暖需求）。

目前我国秸秆等农林废弃物小型燃烧技术主要存在两个问题。一是经济性问题，除生物质收运、预处理成本高外；生物质燃烧时的固相高温，使K、Na、Cl等化合物逸出，在换热器形成粘污，导致换热效率低；使燃料结焦、结渣，导致设备故障率高，运行维护成本高。二是环保性问题，生物质燃烧VOCs、CO、NOx、固体颗粒物、固渣等排放高。

生物质堆积阴燃时可实现固相低温（<800℃），申请号为CN201721561886.2的专利公开了一种城市固体废弃物自维持阴燃处理装置，但未涉及烟气处理问题。申请号为CN201610435984.5的专利公开了一种生物质颗粒燃烧烟气处理方法，仅去除烟气中的颗粒物，并未提及未完全燃烧气体的处理。申请号为CN201910522702.9的专利公开了一种有机固体废弃物阴燃处理及烟气净化的方法，采用添加燃气处理烟气，但在小型批式设备中，燃气与非稳态烟气混合后的燃烬调控方面较难实施。申请号为CN201710174853.0的发明公开了一种生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧的燃烧方法，可同时实现固相低温和烟气燃烬，但仅限成型颗粒物燃料，且设备结构较为复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种对多种形态生物质进行堆积阴燃和对阴燃烟气进行电加热燃烬，电功和烟气燃烧的热量回收的生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1）将生物质燃料堆积放置在阴燃室内，并在生物质燃料上侧覆盖灰粉或粒径小于2mm的碎料，并在阴燃室顶部留有烟气通道；

步骤2）将阴燃室内的生物质燃料点燃，使生物质燃料进行无焰阴燃；

步骤3）阴燃室排出的烟气进入烟气电加热装置内升温；

步骤4）升温后的烟气在高温烟气燃烬室内燃烬；

步骤5）燃烬的烟气进入到烟气换热器内，换热后的烟气经引风装置排放到大气中；

步骤6）烟气换热器回收的热量进行供暖供热。

优选的，步骤1）中所述的阴燃室内堆放的生物质燃料的厚度在0.3m到10m之间。

优选的，步骤1）中所述的生物质燃料床层内留有空气向下流通的孔隙。

优选的，步骤1）中所述的生物质燃料的堆积密度在每立方米300公斤到每立方米1500公斤之间。

优选的，步骤2）中所述的阴燃室侧部设有进风口，通过调节进风量来控制燃料燃烧速度，改变燃烧设备的加热功率。

优选的，步骤1）中所述的灰粉或碎料的厚度为4~7mm。

优选的，通过调节步骤3）中所述的烟气电加热装置的加热温度和进风口的上下位置来使CO浓度低于500ppm，烟气电加热装置的加热温度小于或等于1100℃。

优选的，步骤4）中所述的烟气在高温烟气燃烬室内停留1s以上。

优选的，步骤2）或步骤3）中所述的阴燃室内维持负压状态。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

本生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧方法的生物质燃料可选用多种形态燃料，包括原树干树枝料、铡碎料、成型颗粒、粉碎料等，原料范围广、成本低、适用性强；可采用批式装料、一次清灰，减少运行人工和机械成本；生物质燃料堆积阴燃不会出现因为高温燃烧K、Cl逸出在换热器常形成粘污，或燃料结焦结渣现象，热效率较高，运行维护成本低；另外高温燃烬烟气，避免气相不完全燃烧，燃烬后的烟气可达欧洲小型生物质炉的排放标准；灰中的K等营养元素含量高，且80%以上处于植物可直接吸收状态；电加热调节方便、准确。电加热功率不到生物质燃烧放热的十分之一，且电功和燃烧放热均被换热器回收利用，设备适用于低于200kW的分散式设备供暖利用。

附图说明

图1为生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧供热装置的主视剖视示意图。

图2为阴燃室的空气进口的主视示意图。

图3为散热装置的主视剖视示意图。

图中：1、空气进气管 2、进气位置上下调节板 3、进气量调节阀 4、阴燃室 401、空气进口 5、填料口 6、封盖 7、灰粉层 8、燃料层 9、烟气换热器 10、出水口 11、离心风机12、烟气电加热装置 13、进水口 14、高温烟气燃烬室 15、保温层 16、水蒸气冷凝器 17、电热管 18、截止阀 19、进水管 20、翅片换热管 21、调温风机 22、温控装置 23、排水管。

具体实施方式

图1~3是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~3对本发明做进一步说明。

生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧供热装置，包括阴燃室4、烟气电加热装置12、烟气换热器9以及CO排放控制装置，阴燃室4的侧部设置有空气进气管1和烟气出口，空气进气管1通过CO排放控制装置与阴燃室4连通，阴燃室4的烟气出口与烟气电加热装置12的进气口相连通，烟气电加热装置12的排气口与烟气换热器9的进气口相连通，烟气换热器9的出气口连接有引风装置。本生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧供热装置的生物质燃料采用批式装料、一次清灰，减少了运行人工和机械成本。生物质燃料堆积阴燃不会出现K、Cl逸出、粘连以及结焦结渣现象，热效率较高，减少运行维护成本；堆积燃烧固体物料温度低表面氧浓度低，减少燃料中的N转化到NO_x；另外高温燃烬烟气，减少烟气中的可燃成分；烟气排放可达欧洲小型生物质炉的排放标准；灰中的K等营养元素含量高，且80%以上处于植物可直接吸收状态；电加热可实现方便安全精确控制。电加热功率不到生物质燃烧放热的十分之一，且电功和燃烧放热均被换热器回收利用，设备适用于低于200kW的分散式设备供暖利用。

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，然而熟悉本领域的人们应当了解，在这里结合附图给出的详细说明是为了更好的解释，本发明的结构必然超出了有限的这些实施例，而对于一些等同替换方案或常见手段，本文不再做详细叙述，但仍属于本申请的保护范围。

具体的：如图1~2所示：本生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧供热装置还包括水蒸气冷凝器16、高温烟气燃烬室14以及散热装置，水蒸气冷凝器16设置在阴燃室4与烟气电加热装置12之间，阴燃室4的烟气出口同时与烟气电加热装置12的进气口和水蒸气冷凝器16的进气口相连通，水蒸气冷凝器16的出气口也与烟气电加热装置12的进气口相连通，且在阴燃室4的烟气出口与水蒸气冷凝器16的进气口之间，以及在阴燃室4的烟气出口与烟气电加热装置12的进气口之间均设置有截止阀18。当生物质燃料的含水率较高时，阴燃室4内的烟气通过水蒸气冷凝器16冷凝后进入到烟气电加热装置12内，当生物质燃料的含水率较低时，阴燃室4内的烟气直接进入到烟气电加热装置12内燃烧。在本实施例中，引风装置为离心风机11，离心风机11能够将阴燃室4中的烟气送出，并使阴燃室4内维持负压。

高温烟气燃烬室14设置在烟气电加热装置12和烟气换热器9之间，高温烟气燃烬室14的进气口与烟气电加热装置12的出气口相连通，高温烟气燃烬室14的出气口与烟气换热器9的进气口相连通。在本实施例中，高温烟气燃烬室14外壁和阴燃室4外壁均包覆有保温层15。

散热装置与烟气换热器9的进水口13和出水口10相连，烟气换热器9内回收的热量通过散热装置释放到室内，以实现供热取暖。烟气换热器9的左侧上部为出水口10，右侧下部为进水口13。

阴燃室4为箱体结构，阴燃室4的左侧通过CO排放控制装置连接空气进气管1，阴燃室4的右侧顶部设置有烟气出口。阴燃室4的顶部设置有填料口5，通过填料口5可以向阴燃室4内添加生物质燃料，还可以将阴燃室4内阴燃产生的灰粉取出。填料口5通过封盖6封闭。

CO排放控制装置包括CO检测仪、进气位置上下调节板2以及动力装置，阴燃室4的左侧设置有竖向的长孔，即空气进口401，进气位置上下调节板2可滑动的设置在阴燃室4的左侧，可上下调节并将空气进口401的部分封闭，以上下调节进气口的位置。阴燃室4上设置有竖向的滑轨，进气位置上下调节板2与滑轨可滑动的连接。空气进气管1安装在进气位置上下调节板2上，并随其同步升降，进气位置上下调节板2上设置有将空气进气管1与空气进口401连通的通孔。动力装置与进气位置上下调节板2相连，并推动其升降，以调节空气进气管1的高度，进而使烟气中CO的体积浓度低于500ppm。当烟气中CO的体积浓度大于500ppm时，可调高烟气电加热装置12的加热温度，并提高空气进气管1的高度。动力装置可以为电机，电机通过丝杠螺母副带动进气位置上下调节板2升降。CO检测仪设置在离心风机11的出气口，CO检测仪和动力装置均与控制装置相连，实现了空气进气管1根据烟气中CO浓度自动调节。控制装置可以用PLC控制器。

空气进气管1上安装进气量调节阀3，通过进气量调节阀3能够调节空气进气管1的进气口的大小，改变燃料燃烧速度。

烟气电加热装置12包括导烟管以及电热管17，导烟管的一端为进气口，另一端为出气口，电热管17环绕导烟管设置，并通过导烟管对烟气进行加热，使烟气内的VOC和CO燃烬。

如图3所示：散热装置包括安装架以及设置在安装架上的翅片换热管20、调温风机21以及温控装置22，翅片换热管20水平设置，翅片换热管20并排间隔设置有若干根。翅片换热管20的左端为进水口，右端为出水口，各翅片换热管20的进水口均与进水管19相连通，各翅片换热管20的出水口均与排水管23相连通，进水管19与烟气换热器9的出水口10相连通，排水管23与烟气换热器9的进水口13相连通。

调温风机21设置在安装架的顶部，调温风机20并排且间隔设置有若干个，各调温风机20均与温控装置相连通，温控装置22可以采用温度控制器实现。

本生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧供热装置在使用时，从填料口5向阴燃室4内装填生物质燃料，且生物质燃料的高度在0.3m~10m之间，且堆积密度在每立方米300公斤到1500公斤之间，形成生物质燃料层7，生物质燃料床层有供空气向下流通的孔隙。在生物质燃料层上覆盖灰粉或粒度小于2mm的碎料，形成无焰淬熄层8，淬熄层8的厚度为4~7mm。

通过空气输入管1点火，使阴燃室4内的生物质燃料进行无焰阴燃，并调节引风装置11使阴燃室4维持负压状态。

阴燃室4内生物质燃料燃烧释放的烟气进入到烟气电加热装置12内，并通过烟气电加热装置12实现加热，使烟气中的VOC和CO燃烧，烟气进入到高温烟气燃烬室14内，并在高温烟气燃烬室14内停留1s以上，使烟气充分燃烧，烟气中的VOC和CO燃烬。燃烧后的烟气经离心风机11排入大气。

翅片换热管20对阴燃室4内燃料燃烧的热量和电加热所耗电能进行供暖利用。生物质燃料可以采用颗粒料、粉状料、树枝树干原料夹杂粉状料。生物质燃料的含水量大于40%时，烟气经水蒸气冷凝器16后进入到烟气电加热装置12内。烟气电加热装置12对烟气加热至850℃~1100℃。

本发明还包括生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧方法，包括如下步骤：

步骤1）将生物质燃料堆积放置在阴燃室4内，并在生物质燃料上侧覆盖灰粉或粒径小于2mm的碎料，并在阴燃室4顶部留有烟气通道。

将生物质燃料通过填料口5堆放在阴燃室4内，生物质燃料为原料、铡碎料或粉末，生物质燃料堆积的厚度在0.3m至10m之间，生物质燃料的堆积密度在每立方米300公斤到每立方米1500公斤之间，且的生物质燃料床层内留有空气向下流通的孔隙。灰粉或碎料的厚度为4~7mm。

步骤2）将阴燃室4内的生物质燃料点燃，使生物质燃料进行无焰阴燃。

将阴燃室4内的生物质燃料点燃，使生物质燃料在阴燃室4内进行无焰阴燃。通过离心风机11使阴燃室4始终维持负压状态。

步骤3）阴燃室4排出的烟气进入烟气电加热装置12内升温。

当生物质燃料的含水率低于40%时，阴燃室4内的烟气直接进入到烟气电加热装置12内，当生物质燃料的含水率高于40%时，阴燃室4内的烟气经水蒸气冷凝器16后再进入到烟气电加热装置12内。烟气电加热装置12对烟气进行加热，烟气电加热装置12对烟气加热至850℃~1100℃。

步骤4）升温后的烟气在高温烟气燃烬室14内燃烬。

经烟气电加热装置12加热后的烟气进入到高温烟气燃烬室14内停留1s以上，以保证烟气在高温烟气燃烬室14内燃烬。

步骤5）燃烬的烟气进入到烟气换热器9内，换热后的烟气经离心风机11排放到大气中。

燃烬后的烟气进入到烟气换热器9内，并在烟气换热器9内与冷水换热，换热后的烟气经离心风机11排放到大气中。

步骤6）烟气换热器9回收的热量进行供暖供热。

烟气换热器9内的冷水吸热后，进入到散热装置的翅片换热管20内，并进行散热，以对室内进行供暖供热。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1）将生物质燃料堆积放置在阴燃室（4）内，并在生物质燃料上侧覆盖灰粉或粒径小于2mm的碎料，并在阴燃室（4）顶部留有烟气通道；

步骤2）将阴燃室（4）内的生物质燃料点燃，使生物质燃料进行无焰阴燃；

步骤3）阴燃室（4）排出的烟气进入烟气电加热装置（12）内升温；

步骤4）升温后的烟气在高温烟气燃烬室（14）内燃烬；

步骤5）燃烬的烟气进入到烟气换热器（9）内，换热后的烟气经引风装置（11）排放到大气中；

步骤6）烟气换热器（9）回收的热量进行供暖供热；

步骤2）中所述的阴燃室（4）侧部设有进风口，通过调节进风口的上下位置来使烟气中的CO的体积浓度在500ppm以下；阴燃室（4）的左侧通过CO排放控制装置连接空气进气管（1）；CO排放控制装置包括CO检测仪、进气位置上下调节板（2）以及动力装置，阴燃室（4）的左侧设置有空气进口（401），空气进口（401）为竖向的长孔，进气位置上下调节板（2）可滑动的设置在阴燃室（4）的左侧，可上下调节并将空气进口（401）的部分封闭，阴燃室（4）上设置有竖向的滑轨，进气位置上下调节板（2）与滑轨可滑动的连接，空气进气管（1）安装在进气位置上下调节板（2）上，进气位置上下调节板（2）上设置有将空气进气管（1）与空气进口（401）连通的通孔，动力装置与进气位置上下调节板（2）相连，并推动其升降。

2.根据权利要求1所述的生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧方法，其特征在于：步骤1）中所述的阴燃室（4）内堆放的生物质燃料的厚度在0.3m到10m之间。

3.根据权利要求1所述的生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧方法，其特征在于：步骤1）中所述的生物质燃料床层内留有空气向下流通的孔隙。

4.根据权利要求1或2所述的生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧方法，其特征在于：步骤1）中所述的生物质燃料的堆积密度在每立方米300公斤到每立方米1500公斤之间。

5.根据权利要求1所述的生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧方法，其特征在于：步骤1）中所述的灰粉或碎料的厚度为4~7mm。

6.根据权利要求1所述的生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧方法，其特征在于：通过调节步骤3）中所述的烟气电加装置（12）的加热温度来使CO浓度低于500ppm，烟气电加热装置（12）的加热温度小于或等于1100℃。

7.根据权利要求1所述的生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧方法，其特征在于：步骤4）中所述的烟气在高温烟气燃烬室（14）内停留1s以上。

8.根据权利要求1所述的生物质堆积阴燃及电加热烟气燃烬的燃烧方法，其特征在于：步骤2）或步骤3）中所述的阴燃室（4）内维持负压状态。

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