CN114646048B - 一种生物质气化低氮燃烧系统及生物质气化低氮燃烧方法 - Google Patents

一种生物质气化低氮燃烧系统及生物质气化低氮燃烧方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及节能环保技术领域，尤其涉及一种生物质气化低氮燃烧系统及生物质气化低氮燃烧方法，包括空气输送道、生物质燃气输送道、燃烧仓，所述空气输送道及所述生物质燃气输送道与燃烧管道相连通，所述燃烧管道通入所述燃烧仓；所述燃烧仓内设置有蒸汽发生器与烟气外循环口，所述烟气外循环口连接烟气外循环管道的一端，所述烟气外循环管道的另一端通入所述燃烧管道内。与现有技术相比较，本发明提出的一种生物质气化低氮燃烧系统及生物质气化低氮燃烧方法，可燃混合气体进行燃烧后得到燃烧产物通过烟气外循环管道和烟气内循环通道重新通入燃烧管道内，降低可燃混合气体中的氧浓度，避免燃烧仓内的燃烧温度变得过高，从而抑制氮氧化物的生成。

Description

一种生物质气化低氮燃烧系统及生物质气化低氮燃烧方法
技术领域
本发明涉及节能环保技术领域，尤其涉及一种生物质气化低氮燃烧系统及生物质气化低氮燃烧方法。
背景技术
生物质气化是指生物质由固态转变为气态的一种变化，这种变化是混合变化既有物理变化也有化学变化。通过气化，我们可以将干燥的有机物转化为一氧化碳，氢气和低分子烃类等可燃气体。气体成分例如：CO 23％、H27.2％、CH43.3％、CnHm 0.9％、CO29％、O21.5％、N255.1％，热值10-15MJ/m3。
生物质气化炉在生物质气化反应后产生可燃气体经过气化炉的燃烧系统进行燃烧，目前气化炉的燃烧系统较为单一，且存在较多问题：
1、生物质经过设备气化之后的生物质燃气无燃料型含氮化物，但燃气成分特性不一，且燃烧过程中无法降低燃烧火焰温度和控制反应时间，导致燃烧产物氮氧化物含量较高。
2、燃烧过程中由于传统燃煤或燃气燃烧系统的限制性，无法使可燃生物质气与空气达成适量配比，燃烧时无法将氧气完全发生反应，无法降低锅炉或炉膛内的含氧量，导致燃烧产物氮氧化物含量较高。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物质气化低氮燃烧系统及生物质气化低氮燃烧方法，对生物质气的成分和热值特性，实现PM、SO2和NOx超低排放水平，控制生物质燃气的燃烧过程中氮氧化物的生成，降低氮氧化物的含量，实现CO含量的零排放，能够最大程度有效解决以上问题。
为实现上述目的之一，本发明提供如下技术方案：
一种生物质气化低氮燃烧系统，包括空气输送道、生物质燃气输送道、燃烧仓，所述空气输送道及所述生物质燃气输送道与燃烧管道相连通，所述燃烧管道通入所述燃烧仓；
所述燃烧仓内设置有蒸汽发生器与烟气外循环口，所述烟气外循环口连接烟气外循环管道的一端，所述烟气外循环管道的另一端通入所述燃烧管道内。
优选地，所述空气输送道及所述生物质燃气输送道均连接至混合仓，所述混合仓与所述燃烧管道相连通。
优选地，在所述空气输送道上设置有空气阀组及均流管，在所述生物质燃气输送道上设置有生物质燃气阀组及均流管。
优选地，在所述混合仓内设置有混合风机。
优选地，在所述燃烧管道通入所述燃烧仓的部分包括内部圆柱管道及外部圆柱管道，所述内部圆柱管道位于所述外部圆柱管道内。
优选地，在所述内部圆柱管道上设置有出气孔。
优选地，所述出气孔在所述内部圆柱管道均匀分布。
优选地，在所述燃烧管道内设置有内部圆柱管道及外部圆柱管道，所述内部圆柱管道位于所述外部圆柱管道内；
所述生物质燃气输送道与所述内部圆柱管道相连通，所述空气输送道与所述外部圆柱管道相连通；
在所述内部圆柱管道上设置有出气孔。
为实现上述目的之二，本发明提供如下技术方案：
一种生物质气化低氮燃烧方法，包含如前所述的生物质气化低氮燃烧系统，包含下列步骤：
将生物质燃气与空气分别通过生物质燃气输送道与空气输送道输送至混合仓内进行预混，得到可燃混合气体；
可燃混合气体经燃烧管道内的内部圆柱管道上的出气孔进入燃烧仓进行燃烧，得到燃烧产物；
燃烧产物一部分经烟气外循环管道重新通入内部圆柱管道内与可燃混合气体混合，燃烧产物另一部分经烟气内循环通道通入外部圆柱管道与可燃混合气体混合。
与现有技术相比较，本发明提出的一种生物质气化低氮燃烧系统及生物质气化低氮燃烧方法，有益效果在于：
1、本发明中，可燃混合气体进行燃烧后得到燃烧产物通过烟气外循环管道和烟气内循环通道重新通入燃烧管道内，降低可燃混合气体中的氧浓度，使得燃烧仓内的燃烧温度变得过高，从而抑制氮氧化物的生成。
2、本发明中，空气与生物质燃气在燃烧之前，先通过混合仓进行混合，这样使空气和生物质燃气进行充分混合，保证进入燃烧仓前气体混合均匀，保证燃烧仓内生物质燃气燃烧过程中氧气完全发生反应，降低含氧量；此外，为了更进一步提高混合效果，在混合仓内增加了混合风机。
3、本发明中，可燃混合气体通过内部圆柱管道上的出气孔进入燃烧仓进行燃烧，这样可以可有效降低燃烧火焰温度，降低燃烧产物中氮氧化物的含量。
4、本发明中，出气孔的均匀合理布置，可使可燃混合气体充分均匀燃烧，并通过风机系统的控制，可有效控制燃烧仓的进气量，根据实际使用需求，可对燃烧仓火焰进行即时调节。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明一个实施例提出的一种生物质气化低氮燃烧系统的结构示意图。
图2为本发明另一个实施例提出的一种生物质气化低氮燃烧系统的结构示意图。
图中示意如下：
1-空气输送道；2-生物质燃气输送道；3-空气阀组；4-生物质燃气阀组；5-均流管；6-混合风机；7-烟气外循环管道；8-烟气内循环通道；9-蒸汽发生器；10-空气风机；11-生物质燃气风机；12-炉头；13-炉尾；14-燃烧仓；15-出气孔；16-混合仓。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
生物质气化是指生物质由固态转变为气态的一种变化，这种变化是混合变化既有物理变化也有化学变化。通过气化，我们可以将干燥的有机物转化为一氧化碳，氢气和低分子烃类等可燃气体。气体成分例如：CO 23％、H27.2％、CH43.3％、CnHm 0.9％、CO29％、O21.5％、N255.1％，热值10-15MJ/m3。
生物质气化炉在生物质气化反应后产生可燃气体经过气化炉的燃烧系统进行燃烧，目前气化炉的燃烧系统较为单一，且存在较多问题：
1、生物质经过设备气化之后的生物质燃气无燃料型含氮化物，但燃气成分特性不一，且燃烧过程中无法降低燃烧火焰温度和控制反应时间，导致燃烧产物氮氧化物含量较高。
2、燃烧过程中由于传统燃煤或燃气燃烧系统的限制性，无法使可燃生物质气与空气达成适量配比，燃烧时无法将氧气完全发生反应，无法降低锅炉或炉膛内的含氧量，导致燃烧产物氮氧化物含量较高。
有鉴于此，本发明实施例提供一种生物质气化低氮燃烧系统及生物质气化低氮燃烧方法，对生物质气的成分和热值特性，实现PM、SO2和NOx超低排放水平，控制生物质燃气的燃烧过程中氮氧化物的生成，降低氮氧化物的含量，实现CO含量的零排放，能够最大程度有效解决以上问题。
如图1所示，本发明的其中一个实施例提供一种生物质气化低氮燃烧系统，包括空气输送道1、生物质燃气输送道2、空气阀组3、生物质燃气阀组4、均流管5、混合风机6、烟气外循环管道7、烟气内循环通道8、蒸汽发生器9、炉头12、炉尾13、燃烧仓14、出气孔15、混合仓16；
其中，空气输送道1和生物质燃气输送道2上分别设置有空气阀组3和生物质燃气阀组4，这样通过空气阀组3和生物质燃气阀组4各自控制生物质燃气与空气的进入量可以保证燃烧仓14内生物质燃气燃烧过程中氧气完全全部发生反应，降低含氧量。
此外，在本实施例中，空气输送道1和生物质燃气输送道2均通过均流管5通入混合仓16内，因此空气与生物质燃气在燃烧之前，先通过混合仓16进行混合，这样使空气和生物质燃气进行充分混合，保证进入燃烧仓14前气体混合均匀，保证燃烧仓14内生物质燃气燃烧过程中氧气完全发生反应，降低含氧量；此外，为了更进一步提高混合效果，在混合仓16内增加了混合风机6，通过混合风机6可以进一步使得空气和生物质燃气进行充分混合，保证进入燃烧仓14前气体混合均匀，保证燃烧仓14内生物质燃气燃烧过程中氧气完全发生反应，降低含氧量。
在本实施例中，在所述燃烧仓14内设置有烟气外循环口，烟气外循环口连接烟气外循环管道7的一端，所述烟气外循环管道7的另一端通入所述燃烧管道内。本发明中，可燃混合气体进行燃烧后得到燃烧产物通过烟气外循环管道7重新通入燃烧管道内，降低可燃混合气体中的氧浓度，使得燃烧仓14内的燃烧温度变得过高，从而抑制氮氧化物的生成。为了进一步提高烟气外循环管道7的循环效果，在烟气外循环管道7中设置烟气外循环风机。
在本实施例中，在所述燃烧仓14内设置有蒸汽发生器9，本发明中燃烧产物在燃烧仓14内部形成了烟气内循环通道8，燃烧产物重新通入至燃烧管道内，这样进一步降低可燃混合气体中的氧浓度，避免燃烧仓14内的燃烧温度变得过高，从而抑制氮氧化物的生成。
在本实施例中，燃烧管道通入所述燃烧仓14的部分包括内部圆柱管道及外部圆柱管道，所述内部圆柱管道位于所述外部圆柱管道内。此外，在所述内部圆柱管道上设置有出气孔15。在本实施例中，可燃混合气体通过内部圆柱管道上的出气孔15进入燃烧仓14进行燃烧，这样可以可有效降低燃烧火焰温度，降低燃烧产物中氮氧化物的含量。
为进一步使得可燃混合气体充分均匀燃，出气孔15在所述内部圆柱管道均匀分布。在本实施例中，出气孔15的均匀合理布置，可使可燃混合气体充分均匀燃烧，并通过风机系统的控制，可有效控制燃烧仓14的进气量，根据实际使用需求，可对燃烧仓14火焰进行即时调节。
如图2所示，本发明另一个实施例提供一种生物质气化低氮燃烧系统，包括空气输送道1、生物质燃气输送道2、空气阀组3、生物质燃气阀组4、均流管5、烟气外循环管道7、烟气内循环通道8、蒸汽发生器9、空气风机10、生物质燃气风机11、炉头12、炉尾13、燃烧仓14、出气孔15；
本实施例中，在燃烧管道内设置有内部圆柱管道及外部圆柱管道，所述内部圆柱管道位于所述外部圆柱管道内；所述生物质燃气输送道2与所述内部圆柱管道相连通，所述空气输送道1与所述外部圆柱管道相连通；在所述内部圆柱管道上设置有出气孔15。其它燃烧仓14内的结构与实施例1中的结构相同。
在本实施例中，空气外经空气输送道1，通过空气阀组3控制，经过均流管5进入空气风机10输送至燃烧管道的外部圆柱管道，生物质燃气经生物质燃气输送道2，通过生物质燃气阀组4控制，经过均流管5进入生物质燃气风机11至燃烧管道的内部圆柱管道，实现混合燃烧。本实施例采用了不预混燃烧的方式，燃气进入燃烧管道的炉头12内部圆柱管道喷射，空气进入燃烧管道的炉头12外部圆环柱管道喷射，这样空气风机10、生物质燃气风机11和阀组各自控制气流量，保证燃烧仓14内生物质燃气燃烧过程中氧气完全全部发生反应，降低含氧量。本实施例中生物质燃气和空气的送气通道进行分离，经过研究计算及有效控制可对于输送气体的量进行合理配比，保证生物质燃气及空气的相对流量。
另外，为解决上述问题，本发明的实施例还提供一种生物质气化低氮燃烧方法，包含实施例1中所述的生物质气化低氮燃烧系统，包含下列步骤：
将生物质燃气与空气分别通过生物质燃气输送道2与空气输送道1输送至混合仓16内进行预混，得到可燃混合气体；
可燃混合气体经燃烧管道内的内部圆柱管道上的出气孔15进入燃烧仓14进行燃烧，得到燃烧产物；
燃烧产物一部分经烟气外循环管道7重新通入内部圆柱管道内与可燃混合气体混合，燃烧产物另一部分经烟气内循环通道8通入外部圆柱管道与可燃混合气体混合。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (2)

1.一种生物质气化低氮燃烧系统，其特征在于，包括空气输送道、生物质燃气输送道、燃烧仓，所述空气输送道及所述生物质燃气输送道与燃烧管道相连通，所述燃烧管道通入所述燃烧仓；所述燃烧仓内设置有蒸汽发生器与烟气外循环口，所述烟气外循环口连接烟气外循环管道的一端，所述烟气外循环管道的另一端通入所述燃烧管道内；
所述空气输送道及所述生物质燃气输送道均连接至混合仓，所述混合仓与所述燃烧管道相连通；
在所述空气输送道上设置有空气阀组及均流管，在所述生物质燃气输送道上设置有生物质燃气阀组及均流管；
在所述混合仓内设置有混合风机；
在所述燃烧仓内形成有烟气内循环通道；
在所述燃烧管道通入所述燃烧仓的部分包括内部圆柱管道及外部圆柱管道，所述内部圆柱管道位于所述外部圆柱管道内；
在所述内部圆柱管道上设置有出气孔；
所述出气孔在所述内部圆柱管道均匀分布；
所述生物质燃气输送道与所述内部圆柱管道相连通，所述空气输送道与所述外部圆柱管道相连通。
2.一种生物质气化低氮燃烧方法，包含如权利要求1所述的生物质气化低氮燃烧系统，其特征在于，包含下列步骤：将生物质燃气与空气分别通过生物质燃气输送道与空气输送道输送至混合仓内进行预混，得到可燃混合气体；可燃混合气体经燃烧管道内的内部圆柱管道上的出气孔进入燃烧仓进行燃烧，得到燃烧产物；燃烧产物一部分经烟气外循环管道重新通入内部圆柱管道内与可燃混合气体混合，燃烧产物另一部分经烟气内循环通道通入外部圆柱管道与可燃混合气体混合。
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