CN204901743U - 煤块层燃与生物质气化喷燃相结合的链条炉复合燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种煤块层燃与生物质气化喷燃相结合的链条炉复合燃烧系统，包括链条炉、热交换器、混合器以及低碳气化炉，低碳气化炉连接在混合器与链条炉之间，其包括位于其一侧上的生物质气出口管，低碳气化炉的生物质气出口管与链条炉连接，链条炉的烟气出口连接热交换器的高温烟气进口，热交换器的热空气出口与混合器的热空气入口连接，链条炉的烟气出口还与混合器的烟气入口连接，混合器的混合气出口分别与低碳气化炉的气化炉本体以及生物质气出口管连接。本实用新型可以充分提高能源利用率、适应不同功率设备的需求并且适于对现有的链条锅炉进行改造升级。

Description

煤块层燃与生物质气化喷燃相结合的链条炉复合燃烧系统

技术领域

本实用新型涉及一种锅炉燃烧系统，特别涉及一种复合式锅炉燃烧系统。

背景技术

链条炉是目前广泛应用的一种高机械化程度层燃炉，是多用于工业生产的小容量或者中等容量炉型。链条炉的炉排以链条式履带状排布，煤块在移动过程中完成燃烧，燃烧工况相对稳定，烟尘排放浓度可控度较高。然而，由于其链条式排布方式，沿着炉排排布的长度方向上燃料层有明显的燃烧分区，并且链条炉多采用煤块为燃料，然而煤、石油、天然气等化石能源都是不可再生资源，在人类大规模的开采下已逐渐枯竭。另外，这些燃料在燃烧时会向空气中排放大量的有毒有害气体，造成大气严重污染。并且，仅采用煤块作为燃烧原料的链条炉热效率较低，热量损失大。为此，能源领域专家正努力寻找可再生的清洁燃料来代替化石能源。

生物质燃料(简称BMF，比如农林废弃物，如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等)具有以下几个特点：1、BMF的能量来自于其生长时对自然界CO₂的吸收，因此BMF具有CO₂生态“零”排放的特点；2、BMF的燃烧以挥发份为主，其固定碳的含量为15％左右，是典型的低碳燃料；3、BMF的含硫量比柴油还低，仅为0.05％，不需设置脱硫装置就可实现SO₂的排放；4、BMF的灰份仅为1.8％，是煤基燃料的1/10左右，设置简单的除尘装置就能实现粉尘排放达标；5、BMF含氮量低，氧含量高，燃烧时生成较少的NO_X；6、BMF来源于农林废弃物，原料分布广泛多样，成本低，循环生长，取之不尽用之不竭，是典型的循环经济项目。

生物质燃料技术的研究与开发己成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家的关注。生物质能的利用主要有直接燃烧、热化学转换和生物化学转换等3种途径。生物质的直接燃烧在相当长的历史时期是我国生物质能利用的主要方式。生物质的热化学转换是指在一定的温度和条件下，使生物质气化、炭化、热解和液化，以生产气态燃料、液态燃料和化学物质的技术。生物质的生物化学转换包括有生物质—沼气转换和生物质—乙醇转换等。

生物质气化是以生物质为原料，在气化剂作用下，通常以氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸气或氢气等作为气化剂(也称为气化质)，在高温条件下通过热化学反应，将生物质中可燃的部分转化为可燃气的过程。生物质气化时产生的气体成分主要包括H₂、CH₄和CO等，通常将这种可燃气体称为生物质燃气。

相对于其它的生物质利用技术而言，生物质气化技术是一种广泛使用的生物质能量转化方式。其特点主要包括能量转化效率高，设备简单，投资少，运行操作容易，不受地区、燃料种类和气候的限制。生物质的气化过程主要在气化炉中进行，由于气化炉的类型、气化反应条件、工艺流程、气化剂的种类、原料的性质和粉碎粒度等条件的不同，其气化反应过程也不尽相同。但生物质气化过程在不同条件下的基本包括：C+O₂＝CO₂；CO₂+C＝2CO；H₂O+C＝CO+H₂等。

由于生物质燃料相对于传统的煤、石油等燃料而言具备多种优势，因此近年来也被尝试用于链条炉中，例如中国专利申请公开第1916490A号所揭示的一种炉内设置火囱的无烟燃烧工艺及设备，主要涉及以煤、生物质为燃料的民用开水炉、热水炉、有机热载体锅炉、蒸汽锅炉、窑炉设备，其采用的燃料广泛，包括烟煤和无烟煤煤种的原煤、散煤、型煤和薪柴、谷壳、农林废弃物之类的生物质，其包括燃料的干馏及气化燃烧技术，采取在炉内设置火囱的措施来改善着火条件，消除煤烟，设备主要由干馏气化燃烧室、第二燃烧室、上炉排、下炉排、炉内火囱、炉膛、受热面、围护体组成，燃料和空气进入到干馏气化燃烧室，在干馏气化燃烧室内完成预热、烘干、挥发物逸出、气化、燃烧，燃烧产生的烟气穿过上炉排的灼热燃料层进入到第二燃烧室，上炉排的灼热燃料也漏落到第二燃烧室的下炉排上继续燃烧，干馏气化燃烧室和第二燃烧室产生的炽热火焰气流汇合后，通过炉内火囱的吸引作用进入到炉膛内，进入到炉膛内的炽热火焰气流把热能传递给炉膛内的受热面，交换出热能后因密度增大而下降，废气由出口排出；干馏气化燃烧室由侧墙、烘顶、上炉排、上炉门组成，上炉排构成干馏气化燃烧室的底，干馏气化燃烧室与炉膛隔离，干馏气化燃烧室内燃烧产生的热能同时以辐射传热的方式向炉膛内传递；第二燃烧室在干馏气化燃烧室的下方，由侧墙、火囱吸火口、下炉排、中炉门组成，第二燃烧室接受从干馏气化燃烧室落下的燃料继续燃烧；火囱吸火口在第二燃烧室，火气出口在炉膛内；上炉排包括水冷式炉排、风冷式炉排、摇动炉排、振动炉排其中的一种；下炉排包括固定炉排、手动炉排、机械链条炉排、机械往复炉排其中的一种。该无烟燃烧工艺及设备采用生物质燃料在链条锅炉中气化燃烧，然而依然存在以下缺点或不足：(1)、仅仅采用单一的煤或者生物质燃料，燃烧效果不佳，不能根据需要调节燃烧模式；(2)、燃烧产生的烟气直接排放，未对排放的烟气进行回收再利用，热量损失大且对环境的污染程度相对较大；(3)、其采用的炉排既可采用煤作为燃料，又可采用生物质作为燃料，炉排的结构专业化程度有限，因此对于生物质燃料而言，气化利用率低，无法获得最佳的气化状态，因此燃烧效率相对较低。

又如中国专利申请公开第101893234A号所揭示的一种可实现合成气与半焦联合燃烧的生物质锅炉，该生物质锅炉包括锅炉主体、链条炉排、多个风室、料仓、生物质气化室、气化风室和蒸汽进入管，锅炉主体的内腔为炉膛；该生物质锅炉还包括一次给料器、二次给料器、半焦燃烧室和合成气引出管；生物质气化室设置于锅炉主体入口端处，半焦燃烧室设置于生物质气化室和锅炉主体之间，且半焦燃烧室与炉膛连通，链条炉排设置在生物质气化室、半焦燃烧室以及锅炉主体三者的下方，气化风室设置在生物质气化室的下方用于提供物质气化室内生物质燃料燃烧所需空气，蒸汽进入管设置在生物质气化室的下方用于将雾化蒸汽引入生物质气化室内，生物质气化室用于产生氢气、甲烷和一氧化碳三者混合的合成气；生物质气化室的侧壁上设有合成气引出口，合成气引出管的一端通过合成气引出口与生物质气化室的内腔连通，合成气引出管的另一端与炉膛连通，料仓设置于生物质气化室、半焦燃烧室二者的上方，所述料仓内的生物质燃料通过一次给料器进入生物质气化室内，所述料仓内的生物质燃料通过二次给料器进入半焦燃烧室内；所述多个风室布置于与炉膛对应的链条炉排的下方用于提供炉膛内合成气及半焦燃烧所需空气。该生物质锅炉采用合成气与半焦联合燃烧，能够提高燃烧效率，但是该发明依然存在以下缺点或不足：(1)、由于采用单一的生物质作为燃料供给，其燃烧能够获得的热量有限，无法满足大功率设备的需求；(2)、燃烧产生的烟气直接排放，未对排放的烟气进行回收再利用，热量损失大且对环境的污染程度相对较大；(3)、锅炉炉壁未采取余热回收构造，浪费了一部分热能，燃烧使用的空气通过多个风室进入炉膛，但均未利用锅炉余热对空气进行预热；(4)、生物质气化后获得的合成气经过合成气引出管进入炉膛，但是合成气进入炉膛时未采用必要的手段将其与助燃空气充分混合扰动，因此燃料混合状态不佳，燃烧不充分，热效率相对较低。

因此，提供一种能够充分提高能源利用率且适用于不同功率设备的链条炉复合燃烧系统成为业内急需解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种煤块层燃与生物质气化喷燃相结合的链条炉复合燃烧系统，其能够充分提高能源利用率、适应不同功率设备的需求并且适于对现有的链条锅炉进行改造升级。

根据本实用新型的一个方面，提供一种煤块层燃与生物质气化喷燃相结合的链条炉复合燃烧系统，包括：链条炉、在烟气流动方向上位于链条炉下游的热交换器、混合器、以及低碳气化炉，链条炉的炉膛下部设置用于承载煤块的炉排，链条炉的一侧端壁上设置烟气出口；其中：低碳气化炉设置在混合器与链条炉之间，低碳气化炉包括气化炉本体以及位于气化炉本体的侧壁上的生物质气出口管，低碳气化炉通过生物质气出口管与链条炉的炉膛连通，使得低碳气化炉内的生物质料经气化反应后生成的生物质气通过生物质气出口管进入链条炉内作为燃料；热交换器包括高温烟气进口、低温烟气出口、冷空气入口以及热空气出口，混合器包括热空气入口、烟气入口以及混合气出口，链条炉的烟气出口通过烟气管道与热交换器的高温烟气进口连通，热交换器的低温烟气出口与外界连通，热交换器的冷空气入口与外部空气连通，热交换器的热空气出口通过管道与混合器的热空气入口连通，使得冷空气在热交换器中由高温烟气预热后进入混合器；以及混合器的烟气入口通过烟气支管与链条炉和热交换器之间的烟气管道连通，混合器的混合气出口通过管道分别与低碳气化炉的气化炉本体和生物质气出口管连通，使得从链条炉排出的高温烟气的一部分通过烟气入口进入混合器并在混合器内与来自热交换器的预热空气相混合而形成混合气，并且混合气的一部分进入生物质气出口管用作二次助燃空气，混合气的另一部分进入气化炉本体用作生物质料的气化剂。

可选择地，生物质气出口可以包括同轴设置的内套筒和外套筒，并且内套筒和外套筒邻近链条炉的一端呈渐缩状。

可选择地，低碳气化炉还可包括围绕气化炉本体周侧布置的风套，气化炉本体的顶部向上延伸设置生物质料进料筒，围绕生物质料进料筒于气化炉本体的顶部设置空气预热腔，空气预热腔的顶部设置有空气入口，空气预热腔的一次预热风出口经由管道与风套的二次预热风入口连通，风套的二次预热风出口经由管道与生物质气出口管的内套筒连通，使得来自风套的二次预热风进入生物质气出口管的内套筒内用作一次助燃空气。

可选择地，混合器的混合气出口可以通过第一分支管道与低碳气化炉的生物质气出口管的内套筒与外套筒之间的区域连通，混合器的混合气出口可以通过第二分支管道与气化炉本体的底壁上的混合气入口连通。

优选地，第一分支管道可以沿切线方向连接于生物质气出口管的内套筒与外套筒之间的区域。

可选择地，气化炉本体内可以包括设置于下部的水冷炉排、位于水冷炉排上方的气化反应区以及位于水冷炉排下方的除灰室，低碳气化炉还包括围绕气化炉本体周侧布置且位于风套下方的水套。

进一步地，水冷炉排可以包括共用供水管以及从共用供水管两侧间隔向外延伸的至少十个炉排管，至少十个炉排管的外端分别贯穿气化炉本体的炉壁以与水套的内部连通，其中，水套的水蒸汽出口经由管道与气化炉本体的底壁上的水蒸汽入口连通。

可选择地，链条炉的两侧可以各设置一个低碳气化炉，两个相对的低碳气化炉的生物质气出口管分别与链条炉的炉膛连通。

可选择地，二次助燃空气的温度可设定为150～250℃，二次助燃空气的氧含量可设定成以体积比计为15～20％，分别进入两个低碳气化炉的气化炉本体的用作气化剂的混合气可设定成以体积流量比计各为混合器所排出的混合气的15～25％，分别进入两个低碳气化炉的生物质气出口管的用作二次助燃空气的混合气可设定成以体积流量比计各为混合器所排出的混合气的25～35％。

可选择地，从链条炉进入热交换器的烟气可设定成以体积流量比计为链条炉所排出烟气的30～50％，从链条炉进入混合器的烟气可设定成以体积流量比计为链条炉所排出烟气的50～70％。

可选择地，从链条炉排出的烟气温度为大约240～280℃，而经过热交换器后经由低温烟气出口排出的烟气温度为大约100～140℃，从鼓风机进入热交换器的空气温度为大约20℃，而经过热交换器后经由热空气出口240输出的预热空气温度为大约80～120℃。

可选择地，从混合器的烟气入口进入的烟气与从混合器的热空气入口进入的预热空气二者的体积流量比大约为4：2～8：6，也就是说最终从混合器的混合器出口排出的混合气中大约有40～80％为来自于链条炉的烟气，此部分烟气的温度为大约240～280℃，而混合气中大约有20～60％为来自于热交换器的预热空气，此部分预热空气的温度为大约80～120℃。

可选择地，从风套出来的空气温度大约80～120℃，氧含量以体积比计为大约19～23％。

可选择地，空气预热腔于气化炉本体的顶部沿着气化炉本体的周缘向上延伸而成且其顶壁位于生物质料进料筒的入口下方。

可选择地，至少十个炉排管两两对称设置于共用供水管的两侧且位于同一水平面。

可替代的，可以采用多根平行间隔设置的炉排管，每根炉排管的两端分别与水套内部连通，并且分别通过不同的连接管从下方与各个炉排管的中段(比如中间点)连接以将来自水源的冷水供给至各个炉排管的内部。

可选择的，水冷炉排的每个炉排管在水套内的出口位于水套的水蒸汽出口的下方。

可选择的，生物质料进料筒设置于气化炉本体的顶部的中央，空气预热腔呈环形围绕生物质料进料筒。

可选择的，于热交换器的冷空气入口处安装鼓风机。

其中，本实用新型中的热交换器可以包括外壳、将外壳内部空间分隔为逆向平行的烟气流路和流体流路的中隔板、以及穿设在中隔板中的若干热管，其中，热管的蒸发端延伸于烟气流路中，热管的冷凝端延伸于流体流路中。可选择地，热交换器的热管内的工质可以为适用于200～500摄氏度左右工况的萘或氨等工质。

可选择地，本实用新型中的热交换器也可以为表面式换热器，即，温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。

其中，本实用新型中的混合器中可以设置风机以使烟气与空气混合更加均匀。

本实用新型的有益效果是：(1)、在链条炉上附加设置低碳气化炉，当负荷较小时可仅利用低碳气化炉所产生的生物质气作为燃料，在链条炉内仅燃烧生物质气，当负荷增加而仅依靠生物质气不能满足负荷需求时，则启动链条炉内的煤块燃烧，因此本实用新型可以根据负荷需求在两种燃烧模式中进行择一选择或同时启动，可调节性高，并且所设置的两个或多个低碳气化炉可以根据负荷需求选择部分启动，组合方式灵活；(2)、便于对现有的链条炉进行结构改造，在其上增设低碳气化炉构造，在传统燃料链条炉中加入对生物质燃料的利用，减少对环境的污染，降低对传统燃料的依赖程度，并且广泛适用于多种链条炉的改造，有利于旧设备的更新利用；(3)、从风套进入生物质气出口管的一次助燃空气经过了气化炉本体的预热，而从热交换器进入混合器的空气也经过了热交换器预热并在混合器内与高温烟气混合预热，因此来自混合器的二次助燃空气也经过了充分预热，有利于链条炉内的生物质气和燃煤的燃烧，可有效提高生物质气和燃煤的利用率；(4)、来自混合器的混合气一部分进入低碳气化炉用于生物质料的气化，该气化用混合气同样经过了充分的预热混合，其温度有利于提高生物质料的气化效率；(5)、链条炉排出的烟气得到了充分利用，一部分在热交换器中用于预热空气，一部分进入混合器中直接与空气混合而用于气化生物质料或直接从低碳气化炉的生物质气出口管进入链条炉作为二次助燃空气重新燃烧，因此链条炉的烟气利用率高，直接排放进入大气的烟气量减少，且排放烟气的温度大大降低，减少了对环境的污染；(6)、生物质气出口管采用内套筒、外套筒的双套管设计，生物质气、一次助燃空气、二次助燃空气分别经由不同路径进入链条炉，且二次助燃空气以切线方向进入内套筒、外套筒之间的区域并旋转着向生物质气出口管的端部流动，在端部均匀混合，有利于在链条炉内的充分燃烧，提高了燃烧效率。

附图说明

图1示出了本实用新型煤块层燃与生物质气化喷燃相结合的链条炉复合燃烧系统的示意图。

图2示出了图1中沿A向的侧视示意图。

图3示出了本实用新型的低碳气化炉的示意图。

图4示出了本实用新型的低碳气化炉的水冷炉排及水套构造的示意图。

图5示出了本实用新型的低碳气化炉的生物质气出口管构造的示意图。

具体实施方式

请参照图1，根据本实用新型的一种实施方式，煤块层燃与生物质气化喷燃相结合的链条炉复合燃烧系统包括：链条炉100、热交换器200、鼓风机300、混合器400以及低碳气化炉500。

链条炉100包括炉体110，炉体110下部的炉排111以链条式履带状布置，其上承载煤块。链条炉100上设置供燃烧后的烟气排出的烟气出口112。

热交换器200在烟气流动方向上位于链条炉100的下游。热交换器200包括高温烟气进口210、低温烟气出口220、冷空气入口230以及热空气出口240。链条炉100的烟气出口112与热交换器200的高温烟气进口210通过烟气管道150连接，从链条炉100经由烟气出口112排出的烟气的一部分进入热交换器200的高温烟气进口210，而外部空气通过鼓风机300经由热交换器200的冷空气入口230进入热交换器200，并在热交换器200中完成预热后从热空气出口240排出。来自链条炉100的烟气与空气在热交换器200处进行热交换，空气吸收了来自烟气的余热。从链条炉100排出的烟气温度为大约260℃，而经过热交换器200后经由低温烟气出口220排出的烟气温度为大约120℃。从鼓风机300进入热交换器200的空气温度为大约20℃，而经过热交换器200后经由热空气出口240输出的预热空气温度为大约100℃。因此，链条炉100所排出的烟气余热得以充分利用，并且预热后的空气用于助燃可提高燃烧效率。

混合器400包括热空气入口410、烟气入口420以及混合气出口430。从链条炉100的烟气出口112排出的烟气的一部分通过烟气管道150进入热交换器200，另一部分在进入热交换器200之前直接经由烟气支管160从混合器400的烟气入口420处进入混合器400。进入热交换器200的一部分烟气占烟气总量的大约40％，此部分烟气在通过热交换器200完成与空气的热交换后被排放，不再参与燃烧，而进入混合器400的另一部分烟气占烟气总量的大约60％，这部分烟气在经过混合器400与低碳气化炉500后，最终进入链条炉100中重新参与燃烧。来自热交换器200的预热空气经由管道从混合器400的热空气入口410处进入混合器400，并与来自于链条炉100的烟气进行混合，从混合器400的烟气入口420进入的烟气与从混合器400的热空气入口410进入的预热空气二者的体积流量比大约为6：4，也就是说最终从混合器400的混合器出口430排出的混合气中来自于链条炉100的烟气以体积比计大约占60％，此部分烟气的温度为大约260℃，来自于热交换器200的预热空气以体积比计大约占40％，此部分预热空气的温度为大约100℃。从混合器400排出的混合气温度大约为200℃，其氧含量以体积比计大约为18％。

低碳气化炉500连接在混合器400与链条炉100之间，来自混合器400的混合气作为一种气化剂进入低碳气化炉500，低碳气化炉500中的生物质料气化产生的生物质气输送至链条炉100内作为燃料。如图2所示，在链条炉100的两侧各设置一个相对的低碳气化炉500，两个相对的低碳气化炉500产生的生物质气均进入到链条炉100内。另外，可以根据负荷需要设置多个低碳气化炉500以产生所需要量的生物质气。

在图2所示的非限制性实施方式中，具有相对设置的两个低碳气化炉500，因此来自于混合器400的气化用混合气以及二次助燃空气均通过管道分为两个部分(根据两个低碳气化炉500的容量，可以分为等量或不等量的两部分)，分别输送给两个低碳气化炉500，以实现对应低碳气化炉500内的气化反应以及助燃。在两个低碳气化炉500的容量相等的情形下，进入两个气化炉本体510的气化用混合气以体积流量比计各占混合器400所排出混合气的20％，进入两个生物质气出口管540的二次助燃空气以体积流量比计分别占混合器400所排出混合气的30％，上述比例能够保证较佳的生物质料气化效果，并能保证在生物质气出口管540的端部具有较佳的气体混合效果，从而保证燃烧效率。

图3是本实用新型的低碳气化炉500的示意图。低碳气化炉500包括气化炉本体510、围绕气化炉本体510周侧布置的风套520、以及围绕气化炉本体510周侧布置且位于风套520下方的水套530。

气化炉本体510包括于顶部向上延伸设置的生物质料进料筒512、以及围绕生物质料进料筒512于气化炉本体510的顶部设置的空气预热腔555。具体的，生物质料进料筒512设置于气化炉本体510的顶部的中央，空气预热腔555呈环形围绕生物质料进料筒512，其中，空气预热腔555的顶壁位于生物质料进料筒512的入口下方。空气预热腔555的顶部设置有空气入口5551，于空气入口5551上方设置冷空气鼓风机550。

气化炉本体510内包括设置于下部的水冷炉排532、位于水冷炉排532上方的气化反应区(未标号)以及位于水冷炉排532下方的除灰室518。

风套520位于气化炉本体510的中上部。空气预热腔555的设置于其侧壁的一次预热风出口5552经由管道与风套520的设置于其侧壁上部的二次预热风入口5201连通，风套520的设置于其侧壁下部的二次预热风出口5202经由管道与生物质气出口管540的内套筒541的内部连通。空气在空气预热腔555内与气化炉本体510的顶壁进行热交换而获得一次预热，一次预热后的空气经由管道输送到风套520内。进入风套520内的空气进一步二次预热，温度进一步提高，从风套520出来的空气为一次助燃空气，其温度为大约100℃，氧含量按体积比计大约为21％。随后，一次助燃空气经由管道被输送到生物质气出口管540中，并由此进入链条炉100。

请参照图3及图4，水套530位于低碳气化炉500的下部，来自外部水源的冷水输送至共用供水管533，水在共用供水管533以及炉排管531中流动，吸收低碳气化炉500中气化反应区中产生的热量变成高温水汽混合物，高温水汽混合物进入水套530后进一步与炉壁进行热交换生成高温水蒸汽，高温水蒸汽从设置于水套530的侧壁上部的水蒸汽出口5301经由管道通过气化炉本体510的底壁上的水蒸汽入口5102输送至低碳气化炉500的气化反应区中，以作为一种气化剂参与生物质气化反应。

如图4所示，水冷炉排532包括共用供水管533以及从共用供水管533两侧间隔向外延伸的十四个炉排管531，十四个炉排管531的外端分别贯穿气化炉本体510的炉壁以与水套530的内部连通。具体的，十四个炉排管531等间隔地两两对称设置于共用供水管533的两侧且位于同一水平面，水冷炉排532的每个炉排管531在水套530内的出口位于水套530的水蒸汽出口5301的下方。

位于气化炉本体510内部的多个炉排管531用于堆积生物质料，在炉排管531的上部形成气化反应区，从生物质料进料筒512进入气化炉本体510的生物质料堆积在炉排管531上，生物质料在该气化反应区与空气、烟气、水蒸汽发生气化反应，以产生生物质气，所产生的生物质气经由生物质气出口管540进入到链条炉100的炉体110内进行燃烧。

如图3所示，生物质气出口管540设置在气化炉本体510的侧壁上部，生物质料经气化反应后通过生物质气出口管540进入链条炉100。生物质气出口管540为内外两层套筒构造，内套筒541与外套筒542同轴设置并且其邻近链条炉100的一端呈渐缩状。来自气化炉本体510的生物质气通过内套筒541进入链条炉100，并且来自低碳气化炉500的风套520的一次助燃空气也经由内套筒541进入链条炉100。另外，来自于混合器400的混合气首先分成两路输送至两个低碳气化炉500，这里以其中一个低碳气化炉500为例进行说明。输送至其中一个低碳气化炉500的混合气分成两部分，一部分经由第一分支管道450进入低碳气化炉500的生物质气出口管540的内套筒541与外套筒542之间的区域，该部分混合气作为二次助燃空气为生物质气助燃。另一部分经由第二分支管道460通过气化炉本体510的底壁上的混合气入口5103进入气化反应区作为生物质料的一种气化剂。

请参照图5，第一分支管道450沿切线方向连接于生物质气出口管540的内套筒541与外套筒542之间的区域，从而二次助燃空气沿生物质气出口管540的切向进入到内套筒541与外套筒542之间的区域，并在该区域内一边旋转一边朝着远离气化炉本体510的方向移动，即呈旋转状从内套筒541与外套筒542之间的区域朝着链条炉100内喷射燃烧。一次助燃空气通过管道进入生物质气出口管540的内套筒541内部，在内套筒541内生物质气和一次助燃空气经预混合后被输送给链条炉100。在生物质气出口管540的末端，生物质气、一次助燃空气和二次助燃空气均进入到链条炉100内，在此处二次助燃空气与之前在内套筒541内预混合后的生物质气和一次助燃空气再次混合，由于二次助燃空气呈切向旋转进入链条炉100，因此生物质气、一次助燃空气和二次助燃空气的混合更为均匀，对燃烧更为有利。此外，由于二次助燃空气在外侧旋转包围生物质气和一次助燃空气，使得火焰稳定不发散。

运行中，当生物质气、一次助燃空气和二次助燃空气进入链条炉100后，在链条炉100的炉体110内着火燃烧，此时链条炉100内的煤块可以同时燃烧，从而实现煤块层燃与生物质气化喷燃相结合的复合燃烧方式，一次助燃空气与二次助燃空气的旋转混合喷入也有助于煤块的燃烧，可同时提高煤块与生物质气的燃烧效率。

在使用过程中，根据负荷需求，可以同时采用煤块层燃与生物质气化喷燃相结合的复合燃烧方式以满足大负荷需求，也可以仅仅采用单一的生物质气燃烧方式或单一的煤块燃烧方式以满足相对较小的负荷需求。

尽管在此已详细描述本实用新型的优选实施方式，但要理解的是本实用新型并不局限于这里详细描述和示出的具体结构，在不偏离本实用新型的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。例如，热交换器、混合器等装置的具体构造可以根据需要进行选择。此外，低碳气化炉的数量也可以根据具体负荷需求以及使用条件在本实用新型所公开的范围内适当选取。

Claims (10)

1.一种煤块层燃与生物质气化喷燃相结合的链条炉复合燃烧系统，包括：

链条炉、在烟气流动方向上位于所述链条炉下游的热交换器、混合器、以及低碳气化炉，所述链条炉的炉膛下部设置用于承载煤块的炉排，所述链条炉的一侧端壁上设置烟气出口；

其特征在于：

所述低碳气化炉设置在所述混合器与所述链条炉之间，所述低碳气化炉包括气化炉本体以及位于所述气化炉本体的侧壁上的生物质气出口管，所述低碳气化炉通过所述生物质气出口管与所述链条炉的炉膛连通；

所述热交换器包括高温烟气进口、低温烟气出口、冷空气入口以及热空气出口，所述混合器包括热空气入口、烟气入口以及混合气出口，所述链条炉的所述烟气出口通过烟气管道与所述热交换器的高温烟气进口连通，所述热交换器的所述低温烟气出口与外界连通，所述热交换器的所述冷空气入口与外部空气连通，所述热交换器的所述热空气出口通过管道与所述混合器的所述热空气入口连通；以及

所述混合器的所述烟气入口通过烟气支管与所述链条炉和所述热交换器之间的所述烟气管道连通，所述混合器的所述混合气出口通过管道分别与所述低碳气化炉的所述气化炉本体和所述生物质气出口管连通。

2.如权利要求1所述的煤块层燃与生物质气化喷燃相结合的链条炉复合燃烧系统，其特征在于，所述生物质气出口包括同轴设置的内套筒和外套筒，并且所述内套筒和所述外套筒邻近所述链条炉的一端呈渐缩状。

3.如权利要求2所述的煤块层燃与生物质气化喷燃相结合的链条炉复合燃烧系统，其特征在于，所述低碳气化炉还包括围绕所述气化炉本体周侧布置的风套，所述气化炉本体的顶部向上延伸设置生物质料进料筒，围绕所述生物质料进料筒于所述气化炉本体的顶部设置空气预热腔，所述空气预热腔的顶部设置有空气入口，所述空气预热腔的一次预热风出口经由管道与所述风套的二次预热风入口连通，所述风套的二次预热风出口经由管道与所述生物质气出口管的所述内套筒连通。

4.如权利要求3所述的煤块层燃与生物质气化喷燃相结合的链条炉复合燃烧系统，其特征在于，所述混合器的所述混合气出口通过第一分支管道与所述低碳气化炉的所述生物质气出口管的所述内套筒与所述外套筒之间的区域连通，所述混合器的所述混合气出口通过第二分支管道与所述气化炉本体的底壁上的混合气入口连通。

5.如权利要求4所述的煤块层燃与生物质气化喷燃相结合的链条炉复合燃烧系统，其特征在于，所述第一分支管道沿切线方向连接于所述生物质气出口管的所述内套筒与所述外套筒之间的区域。

6.如权利要求3所述的煤块层燃与生物质气化喷燃相结合的链条炉复合燃烧系统，其特征在于，所述生物质料进料筒设置于所述气化炉本体的顶部的中央，所述空气预热腔呈环形围绕所述生物质料进料筒。

7.如权利要求3所述的煤块层燃与生物质气化喷燃相结合的链条炉复合燃烧系统，其特征在于，所述气化炉本体内包括设置于下部的水冷炉排、位于所述水冷炉排上方的气化反应区以及位于所述水冷炉排下方的除灰室，所述低碳气化炉还包括围绕所述气化炉本体周侧布置且位于所述风套下方的水套。

8.如权利要求7所述的煤块层燃与生物质气化喷燃相结合的链条炉复合燃烧系统，其特征在于，所述水冷炉排包括共用供水管以及从所述共用供水管两侧间隔向外延伸的至少十个炉排管，所述至少十个炉排管的外端分别贯穿所述气化炉本体的炉壁以与所述水套的内部连通，其中，所述水套的水蒸汽出口经由管道与所述气化炉本体的底壁上的水蒸汽入口连通。

9.如权利要求8所述的煤块层燃与生物质气化喷燃相结合的链条炉复合燃烧系统，其特征在于，所述水冷炉排的每个炉排管在所述水套内的出口位于所述水套的水蒸汽出口的下方。

10.如权利要求1～9中任一项所述的煤块层燃与生物质气化喷燃相结合的链条炉复合燃烧系统，其特征在于，所述链条炉的两侧各设置一个低碳气化炉，两个相对的所述低碳气化炉的所述生物质气出口管分别与所述链条炉的炉膛连通。