CN205261906U - 生物质气化燃烧热水炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种生物质气化燃烧热水炉，包括：热水器、生物质气化装置及燃烧室。热水器包括水箱及若干烟气管，生物质气化装置用于生成生物质燃气，燃烧室设于热水器与生物质气化装置之间。生物质气化装置包括装置本体、将装置本体内部分隔为位于中部的气化反应室和位于下部的风室的炉排、将装置本体内部分隔为位于上部的储气室和位于中部的气化反应室的挡火墙、以及风套和第一水套。其中，挡火墙包括环形顶壁和锥形侧壁，环形顶壁、锥形侧壁与装置本体的内壁之间围起的空间形成热空气室，并且锥形侧壁上形成若干空气喷孔，空气支管的一端连接于风套的热风出口与燃烧室之间的空气管线，空气支管的另一端连接于热空气室。

Description

生物质气化燃烧热水炉

技术领域

本实用新型涉及一种锅炉设备，特别涉及一种热水炉。

背景技术

众所周知，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。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。

然而，生物质燃气的热值低、焦油含量高，如果像天然气或煤气那样直接供给至热水锅炉作为燃料使用，一方面燃烧效率低，另一方面可能带来安全隐患。

如中国专利公开第202328755U号所揭示的一种生物质热水炉，包括主炉体、加热内胆以及提供加热内胆燃气的生物质半气化燃烧炉，加热内胆和燃烧炉内胆分别置于主炉体内，燃烧炉的加料口伸出主炉体外，加热内胆设有若干储水管道，燃烧炉燃烧产生的热气通过环形气道以及位于加热内胆底部并与环形气道连通的燃气进口进入加热内胆。燃烧炉内胆通过第一螺栓与燃烧炉上的法兰连接，燃烧炉的内置出渣盒的吊桶通过第二螺栓与燃烧炉的炉体连接。然而，该生物质热水炉存在以下缺点或不足：(1)、其属于半气化燃烧，生物质能利用效率低；(2)、其仅采用一级燃烧，排出的烟气中含有未燃烬的生物质料，造成能源浪费；(3)、燃烧产生的烟气未经过滤除尘直接用于加热内胆，存在一定的安全隐患；(4)、热水炉的构造简单，换热效率低；(5)、燃烧炉炉体的余热以及加热水后的烟气的余热未得到充分的回收利用。

又如中国专利公开第202835774U号所揭示的一种生物质燃料气化热水炉，包括气化炉，气化炉包括炉筒，炉筒设有炉膛，在炉筒的下端连接有夹套式换热水箱，夹套式换热水箱中部设有与炉膛连通的出气腔室，夹套式换热水箱的底部分别设有与出气腔室相通的主出灰口和出气口，出气口上连接有出气管路，夹套式换热水箱的夹套上设有出水口和进水口；在出气管路上设有水换热器，水换热器包括水箱，水箱的上部设有上气室，水箱的下部设有下气室，穿过水箱设有连通上气室和下气室的若干个导气管。然而，该生物质燃料气化热水炉存在以下缺点或不足：(1)、其利用气化生成的生物质燃气的余热加热水，而不是燃烧生物质燃气来加热水，因此属于一种余热锅炉，不适合作为专门的热水锅炉稳定地向用户提供热水；(2)、气化生成的生物质燃气未经过滤除尘直接用于水换热器，存在一定的安全隐患。

再如中国专利申请公开第103134178A号所揭示的一种充分利用生物质燃料的高效热水炉，一个气化室和三个燃烧室、螺旋除尘器、灰斗、渣料室及与燃烧室连接的管道和部件均设置在可以充满水的炉体内，在气化室将生物质燃料气化成可燃气体，大量的生物质燃料气化后在主燃烧室燃烧，主燃烧室燃烧不完全的燃料气体在第二燃烧室和第三燃烧室进行后续的补充燃烧。然而，该充分利用生物质燃料的高效热水炉存在以下缺点或不足：(1)、所有设备/器件均设置在可以充满水的炉体内，因此所有设备/器件必须采用防水材料制成且必须进行严格密封，这使得制造成本升高；(2)、同时，因为所有设备/器件均设置在水中，维护也非常困难。

因此，提供一种安全高效且节能减排的采用生物质燃气的热水炉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生物质气化燃烧热水炉，其能够显著提高生物质能源利用率并提高热水炉的热效率和安全性。

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。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。

一般而言，生物质的实际反应过程主要包括四个部分：(1)、干燥层，其中生物质从气化炉顶部进入气化器，被加热至大约200～300℃左右后，生物质原料中的水分首先受热蒸发，最终产物为干物料；(2)、热解层，其中生物质干物料从干燥层向下移动进入热解层，在高温作用下，生物质中挥发分将会大量地析出，其作用温度在500～600℃左右，挥发分析出后，生物质只剩下残余的木炭，其中热分解反应析出的挥发分主要包括氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、焦油和其它碳氢化合物等；(3)、氧化层(也叫燃烧层)，其中生物质经热解层后仅剩下木炭，此时在氧化层中与被引入的空气发生剧烈反应，同时释放出大量的热量，为其它区域的反应提供热量，在氧化层中，其特点是反应速率快，层高较低，温度可以高达1000～1200℃左右，同时挥发分参与燃烧后进一步降解；(4)、还原层，还原层中没有氧气存在，氧化层中的燃烧产物及水蒸气与还原层中木炭发生还原反应，生物氢气和一氧化碳，这些气体与挥发分等形成了可燃气体，完成固体生物质向气体燃料的转化过程，由于还原反应是吸热反应，此时的温度降低到700～900℃左右，而其所需热量主要来源于氧化层。

生物质气化反应主要在气化炉中进行，以上吸式固定床气化炉为例，生物质原料从气化炉顶部送入，气化剂由炉体底部的进气口进入炉内参与反应，反应产生的气体自下向上流动，最后由气化炉上部的燃气出口排出。其中，生物质的反应过程从上到下依次包括干燥层、热解层、还原层、氧化层。其优点主要是：燃气在经过热分解区和干燥区时，将其本身所携带的热量传给生物质原料，用于原料的干燥和热分解，同时降低燃气的温度，提高气化炉的热效率；由于生物质原料从炉子上部加入，因此生物燃气由上部出来时经过物料层，对燃气有一定的过滤作用，减少生物燃气中的灰分含量。

根据本实用新型的一方面，提供一种生物质气化燃烧热水炉，包括：热水器、生物质气化装置以及燃烧室。热水器包括水箱以及延伸穿过水箱内部的若干烟气管，生物质气化装置用于生成生物质燃气，燃烧室设于热水器与生物质气化装置之间，用于燃烧来自生物质气化装置的生物质燃气并将燃烧后的烟气输送至热水器的若干烟气管中以加热水箱中的水。生物质气化装置包括装置本体、设于装置本体内部并将装置本体内部分隔为位于中部的气化反应室和位于下部的风室的炉排、设于装置本体内部并将装置本体内部分隔为位于上部的储气室和位于中部的气化反应室的挡火墙、围绕装置本体的外壁设置且位于气化反应室外侧的风套、以及设于装置本体顶壁外侧的第一水套。其中，第一水套的水蒸汽出口通过水蒸汽管线与风室连通以将第一水套中生成的水蒸汽供给至气化反应室作为气化剂，风套的热风出口通过空气管线与燃烧室连通以将来自第一风机的冷空气在风套中预热成热空气后供给至燃烧室助燃，储气室的生物质燃气出口通过燃气管线与燃烧室连通以将生物质燃气供给至燃烧室燃烧。

其中，挡火墙从装置本体的内周壁向中央延伸并形成中央通道，气化反应室内生成的生物质燃气经由中央通道进入储气室。

可选择地，沿装置本体的竖向方向由上到下，挡火墙从装置本体的内周壁向中央延伸的长度递减。

可选择地，中央通道的纵截面形状大致为等腰梯形。

可选择地，挡火墙可由实心耐火材料构成。

可选择地，挡火墙可包括环形顶壁和锥形侧壁，环形顶壁、锥形侧壁与生物质气化装置的装置本体的内壁之间围起的空间形成热空气室，并且锥形侧壁上形成若干空气喷孔；生物质气化燃烧热水炉进一步包括空气支管，空气支管的一端连接于风套的热风出口与燃烧室之间的空气管线，另一端连接于热空气室以将部分预热空气经由若干空气喷孔喷射至生物质气化装置的气化反应室作为气化剂。

可选择地，在挡火墙的锥形侧壁上设置可开/闭的生物质进料口，生物质料通过生物质气化装置的装置本体侧壁上的可开/闭的进料门进入热空气室后，再经由生物质进料口进入气化反应室，这能够使储气室内燃气压力稳定，保障系统连续稳定运行。

可选择地，风套包括间隔设置于侧壁的冷风入口和热风出口，冷风入口与第一风机相连以将冷空气输送至风套内预热。

可选择地，经过第一风机进入风套的冷空气温度为15～20摄氏度。

可选择地，来自第一风机的冷空气进入风套，冷空气在风套内吸收气化反应室侧壁的余热预热成约150～200摄氏度的热空气，其中，约50～70％的热空气通过空气管线输送至燃烧室助燃，约30～50％的热空气通过空气支管输送至生物质气化装置的气化反应室作为气化剂。

可选择地，储气室的侧壁上设置可开/闭的生物质进料口，生物质料经由生物质进料口和挡火墙的中央通道进入气化反应室。

其中，燃烧室包括位于中上部的燃烧腔、位于下部的除灰腔、以及围绕燃烧腔侧壁设置的第二水套，燃烧腔从除灰腔的顶壁的中央向上延伸形成并与除灰腔相互连通，第二水套包括冷水入口和温水出口，温水出口与第一水套的温水入口连通。

可选择地，第二水套的冷水入口连接至第一水泵，来自第一水泵的冷水的温度为20～25摄氏度。

可选择地，第一水泵的冷水经由第二水套预热成60～80摄氏度的温水后进入第一水套继续加热生成水蒸汽后输送至风室内作为气化剂。

可选择地，燃烧室包括间隔设于燃烧腔侧壁的生物质燃气入口和至少一个助燃空气入口，生物质燃气入口通过燃气管线与储气室的生物质燃气出口连通以将储气室中的生物质燃气输送至燃烧室内燃烧，至少一个助燃空气入口通过空气管线与风套的热风出口连通以将风套中预热的空气供给至燃烧室助燃。

优选地，除灰腔的横截面面积为燃烧腔的横截面面积的1.5～3倍。

可选择地，至少一个助燃空气入口包括邻近燃烧腔的顶壁设置于燃烧腔侧壁的至少二个助燃空气入口，至少二个助燃空气入口位于与燃烧腔的顶壁平行的同一横截面上。至少二个助燃空气入口分别沿切向方向设于燃烧腔的侧壁并且绕着燃烧腔的周向等间隔布置，生物质燃气入口在至少二个助燃空气入口的下方沿切向方向设于燃烧腔的侧壁，第二水套在生物质燃气入口下方围绕燃烧腔的侧壁外侧设置，除灰腔包括间隔设于侧壁的一次烟气出口和除灰口，一次烟气出口通过烟气管线与热水器的若干烟气管连通。

可选择地，生物质燃气和预热空气以切向方向进入燃烧室内旋转混合，在约500～600摄氏度下进行剧烈高温燃烧。

可选择地，燃烧室的燃烧腔的顶壁进一步设有防爆门。

优选地，该热水炉进一步包括设于燃烧室与热水器之间的旋风燃烬室，旋风燃烬室包括燃烬室本体、设于燃烬室本体顶壁的二次烟气出口、设于燃烬室本体侧壁的至少一个一次烟气入口、以及围绕二次烟气出口从燃烬室本体顶壁向燃烬室本体内部延伸的中央筒，其中，至少一个一次烟气入口通过烟气管线与除灰腔的一次烟气出口连通，二次烟气出口通过烟气管线与热水器的若干烟气管连通，至少一个一次烟气入口邻近燃烬室本体的顶壁沿切向方向设于燃烬室本体的侧壁，使得来自燃烧室的一次烟气在燃烬室本体的内壁与中央筒的外壁之间的环形空间内旋转燃烬除尘后由上而下经由中央筒的末端开口通过二次烟气出口输送至热水器。

其中，热水器进一步包括位于水箱上方的上气室和位于水箱下方的下气室，若干烟气管的两端分别与上气室和下气室连通。上气室的室壁上设有二次烟气入口，下气室的室壁上设有三次烟气出口，二次烟气入口通过烟气管线与旋风燃烬室的二次烟气出口连通，三次烟气出口通过烟气管线连通至烟囱。水箱包括间隔设于侧壁的温水入口和热水出口，温水入口通过热水管线连接至第二水泵，热水出口通过热水管线连接至用户。

优选地，该热水炉进一步包括热管换热器，热管换热器包括外壳、将外壳内部空间分隔为逆向平行的烟气流路和水汽流路的中隔板、以及穿设在中隔板中的若干热管。其中，若干热管的蒸发端延伸于烟气流路中，若干热管的冷凝端延伸于水汽流路中，烟气流路的两端分别形成三次烟气入口和四次烟气出口，三次烟气入口通过烟气管线与热水器的三次烟气出口连通，四次烟气出口通过烟气管线连接至烟囱。水汽流路的两端分别形成冷水入口和温水出口，冷水入口通过热水管线连接至第二水泵，温水出口通过热水管线与水箱的温水入口连通。

可选择地，若干热管内的工质可以为水或氨。

其中，来自第二水泵的冷水温度约为20～25摄氏度。经由热管换热器预热后的温水温度约为50～60摄氏度。经由水箱加热后的热水温度约为80～90摄氏度。

优选地，该热水炉进一步包括烟气回流管线和设于烟气回流管线中的混合器，烟气回流管线与烟气管线连接以将烟气管线中的部分烟气回流至生物质气化装置的风室作为气化剂。其中，混合器包括空气入口、四次烟气入口以及空烟混合气出口，空气入口与第二风机连接以向烟气回流管线中补充氧气。具体地，烟气回流管线与烟气管线连接以将烟气管线中的部分烟气回流至混合器中与空气混合后进入生物质气化装置的风室作为气化剂，空气入口与第二风机连接以向烟气回流管线中送入空气来补充氧气助燃。

优选地，在烟气流动方向上，烟气回流管线在混合器下游分支为烟气回流第一支管和烟气回流第二支管，烟气回流第一支管连接至生物质气化装置的风室，烟气回流第二支管连接至燃烧室的除灰腔。

优选地，通过烟气管线排出至烟囱的烟气占烟气总量的50～70％，进入烟气回流管线用于作为气化剂和/或助燃气的烟气占烟气总量的30～50％。

其中，进入烟气回流管线的烟气温度约为150～200摄氏度、氧含量(体积)约为3～5％。采用第二风机向烟气回流管线中补氧后，空烟混合气的温度约为100～120摄氏度、氧含量(体积)约为10～15％。

可选择地，烟气回流管线可以设于燃烧室与旋风燃烬室之间的烟气管线中、旋风燃烬室与热水器之间的烟气管线中、热水器与热管换热器之间的烟气管线中、或者热管换热器与烟囱之间的烟气管线中。

可选择地，在第二水套与第一水套之间的温水管线中设置第三水泵。

可选择地，该热水炉在混合器的空烟混合气出口与烟气回流管线的分支点之间设有第三风机。

其中，防爆门亦称锅炉防爆门(BoilerExplosiondoor)，是用于在炉膛或烟道发生轻度爆炸时，能自行泄压避免事故的扩大，从而保护锅炉尤其是炉体的安全。本实用新型中的防爆门可以采用本领域常见的翻板式防爆门或爆破膜式防爆门。

本实用新型的有益效果是：(1)、充分利用生物质气化装置的炉壁高温以及生物质燃气的高温来预热空气和水，并将生成的水蒸汽供给至气化反应室作为气化剂，将生成的热空气部分输送至生物质气化装置的气化反应室作为气化剂、另一部分输送至燃烧室助燃，节省了能源和成本；(2)、采用第二水套加热冷水，充分利用了燃烧室燃烧生物质燃气产生的热量；(3)、生物质燃气和预热空气在燃烧室内约500～600摄氏度下进行剧烈高温燃烧，除去燃气中的焦油，并采用旋风燃烬室对烟气进行燃烬除尘，避免了由于长期积累焦油和/或烟囱给热水炉带来的安全隐患；(4)、采用热管换热器将烟气与冷水换热，降低了该热水炉排出的烟气温度，减少对环境的污染，并将得到的温水通过管线送至水箱加热，最大效率的利用了该热水炉运转产生的热量，减少了能源的浪费；(5)、采用烟气回流管线回收部分烟气至生物质气化装置的风室作为气化剂或燃烧室的除灰腔作为助燃剂，减少该热水炉排出的烟气量并节约了该热水炉运转所需能源，同时降低了排放至环境的烟气中的二氧化碳含量和氮氧化合物含量。

附图说明

图1示出了本实用新型的生物质气化燃烧热水炉的构造示意图。

图2示出了本实用新型采用的燃烧室的燃烧腔的局部示意图。

图3示出了沿图2中A-A线的剖视示意图。

图4示出了沿图2中B-B线的剖视示意图。

图5示出了本实用新型采用的旋风燃烬室的横截面示意图。

图6示出了另一实施例的生物质气化装置的构造示意图。

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，生物质气化燃烧热水炉包括：生物质气化装置200、燃烧室300以及热水器800。

生物质气化装置200用于生成生物质燃气。如图1所示，生物质气化装置200包括装置本体210、设于装置本体210内部并将装置本体210内部分隔为位于中部的气化反应室220和位于下部的风室230的炉排240、设于装置本体210内部并将装置本体210内部分隔为位于上部的储气室250和位于中部的气化反应室220的挡火墙260、围绕装置本体210的外壁设置且位于气化反应室220外侧的风套270、以及设于装置本体210顶壁外侧的第一水套280。

其中，储气室250的侧壁上设有可开/闭的生物质进料口(图未示)，第一水套280的水蒸汽出口281通过水蒸汽管线(未标号)与风室230连通以将第一水套280中生成的水蒸汽供给至气化反应室220作为气化剂，风套270包括间隔设置于侧壁的冷风入口271和热风出口272，第一风机273连接至风套270的冷风入口271，风套270的热风出口272通过空气管线(未标号)与燃烧室300连通以将来自第一风机273的冷空气在风套270中预热成热空气后供给至燃烧室300助燃，储气室250的生物质燃气出口251通过燃气管线(未标号)与燃烧室300连通以将生物质燃气供给至燃烧室300燃烧。

挡火墙260从装置本体210的内周壁向中央延伸并形成中央通道266，沿装置本体210的竖向方向由上到下，挡火墙260从装置本体210的内周壁向中央延伸的长度递减，在该非限制性实施方式中，中央通道266的纵截面形状为等腰梯形。气化反应室220内生成的生物质燃气经由中央通道266进入储气室250。

如图1-4所示，燃烧室300包括位于中上部的燃烧腔310、位于下部的除灰腔320、以及围绕燃烧腔侧壁设置的第二水套330。燃烧腔310从除灰腔320的顶壁的中央向上延伸形成并与除灰腔320相互连通，在该非限制性实施方式中，除灰腔320的横截面面积约为燃烧腔310的横截面面积的2倍。第二水套330包括冷水入口331和温水出口332，第二水套330的冷水入口331连接至第一水泵333，温水出口332与第一水套280的温水入口282连通，在第二水套330与第一水套280之间的温水管线中设置第三水泵(图未示)。

燃烧室300包括间隔设于燃烧腔310侧壁的生物质燃气入口340和二个助燃空气入口350，生物质燃气入口340通过燃气管线(未标号)与储气室250的生物质燃气出口251连通以将储气室250中的生物质燃气输送至燃烧室300内燃烧，二个助燃空气入口350通过空气管线与风套270的热风出口272连通以将风套270中预热的空气供给至燃烧室300助燃。燃烧室300的燃烧腔310的顶壁进一步设有防爆门380。

二个助燃空气入口350邻近燃烧腔310的顶壁设置于燃烧腔310侧壁，二个助燃空气入口350位于与燃烧腔310的顶壁平行的同一横截面上，二个助燃空气入口350分别沿切向方向设于燃烧腔310的侧壁并且绕着燃烧腔310的周向等间隔布置。生物质燃气入口340在二个助燃空气入口350的下方沿切向方向设于燃烧腔310的侧壁。第二水套330在生物质燃气入口340下方围绕燃烧腔310的侧壁设置。除灰腔320包括间隔设于侧壁的一次烟气出口321和除灰口322。

尽管在图1中示出了旋风燃烬室400、热管换热器500以及混合器600，但根据本实用新型的一种非限制实施方式，可以不包括这些构造。具体地，热水器800包括水箱810以及延伸穿过水箱810内部的若干烟气管820。燃烧室300的一次烟气出口321直接通过烟气管线与热水器800的若干烟气管820连通，以将高温烟气输送至热水器800的若干烟气管820中以加热水810箱中的水。

请继续参照图1，该生物质气化燃烧热水炉进一步包括设于燃烧室300与热水器800之间的旋风燃烬室400。如图1及图5所示，旋风燃烬室400包括燃烬室本体410、设于燃烬室本体410顶壁的二次烟气出口420、设于燃烬室本体410侧壁的一个一次烟气入口430、以及围绕二次烟气出口420从燃烬室本体410顶壁向燃烬室本体410内部延伸的中央筒440。其中，一次烟气入口430通过烟气管线(未标号)与除灰腔320的一次烟气出口321连通，二次烟气出口420通过烟气管线与热水器800的若干烟气管820连通。一次烟气入口430邻近燃烬室本体410的顶壁沿切向方向设于燃烬室本体410的侧壁，使得来自燃烧室300的一次烟气在燃烬室本体410的内壁与中央筒440的外壁之间的环形空间内旋转燃烬除尘后，由上而下经由中央筒440的末端开口441通过二次烟气出口420输送至热水器800。

尽管在图1中示出了热管换热器500以及混合器600，但根据本实用新型的一种非限制实施方式，可以不包括这些构造。具体地，热水器800包括水箱810以及延伸穿过水箱810内部的若干烟气管820。热水器800还包括位于水箱810上方的上气室830和位于水箱810下方的下气室840，若干烟气管820的两端分别与上气室830和下气室840连通。上气室830的室壁上设有二次烟气入口831，下气室840的室壁上设有三次烟气出口841，二次烟气入口831通过烟气管线与旋风燃烬室400的二次烟气出口420连通，三次烟气出口841通过烟气管线(未标号)连通至烟囱(图未示)。水箱810包括间隔设于侧壁的温水入口811和热水出口812，温水入口811通过热水管线(未标号)连接至第二水泵813，热水出口812通过热水管线连接至用户。

请继续参照图1，该生物质气化燃烧热水炉进一步包括热管换热器500，热管换热器包括外壳510、将外壳510内部空间分隔为逆向平行的烟气流路520和水汽流路530的中隔板540、以及穿设在中隔板540中的若干热管550。其中，若干热管550的蒸发端551延伸于烟气流路520中，若干热管550的冷凝端552延伸于水汽流路530中。烟气流路520的两端分别形成三次烟气入口521和四次烟气出口522，三次烟气入口521通过烟气管线与热水器800的三次烟气出口841连通，四次烟气出口522通过烟气管线连接至烟囱。水汽流路530的两端分别形成冷水入口531和温水出口532，冷水入口531通过热水管线连接至第二水泵813，温水出口532通过热水管线与水箱810的温水入口811连通。

该生物质气化燃烧热水炉进一步包括烟气回流管线670和设于烟气回流管线中的混合器600，烟气回流管线670的一端连接于热管换热器500与烟囱之间的烟气管线上以将烟气管线中的部分烟气回流至生物质气化装置200的风室230。

混合器600包括空气入口610、四次烟气入口620以及空烟混合气出口630，空气入口610与第二风机640连接以向烟气回流管线中补充氧气，在混合器600的空烟混合气出口630与生物质气化装置200之间设有第三风机650。

请参照图6，作为一种可替代实施方式，挡火墙260包括环形顶壁261和锥形侧壁262，锥形侧壁上设有可开/闭的生物质进料口(图未示)。环形顶壁261、锥形侧壁262与生物质气化装置的装置本体210的内壁之间围起的空间形成热空气室264，并且锥形侧壁262上形成若干空气喷孔265。并且，在该可替代实施方式中，生物质料通过生物质气化装置的装置本体侧壁上的可开/闭的进料门(图未示)进入热空气室264后，再经由生物质进料口进入气化反应室220，这能够使储气室内燃气压力稳定，保障系统连续稳定运行。

该生物质气化燃烧热水炉还包括空气支管291，空气支管291的一端连接于风套270的热风出口272与燃烧室300之间的空气管线，另一端连接于热空气室264以将部分预热空气经由若干空气喷孔265喷射至生物质气化装置200的气化反应室220作为气化剂。

在该可替代实施方式中，在烟气流动方向上，烟气回流管线670在混合器600下游分支为烟气回流第一支管680和烟气回流第二支管690，烟气回流第一支管680连接至生物质气化装置200的风室230，烟气回流第二支管690连接至燃烧室300的除灰腔320。其中，进入烟气回流管线用于作为气化剂和/或助燃气的烟气占烟气总量的40％(体积)。

作为另一种可替代实施方式，该生物质气化燃烧热水炉不包括旋风燃烬室400，燃烧室200的一次烟气出口321通过烟气管线直接与热水器800的若干烟气管120连通。

作为又一种可替代实施方式，该生物质气化燃烧热水炉不包括热管换热器500，热水器的温水入口811通过热水管线直接与第二水泵813连接，热水器的三次烟气出口841通过烟气管线连接至烟囱。

作为再一种可替代实施方式，该生物质气化燃烧热水炉的烟气回流管线还可以设于燃烧室与旋风燃烬室之间的烟气管线中、旋风燃烬室与热水器之间的烟气管线中或热水器与热管换热器之间的烟气管线中。

运行过程中，生物质气化装置的气化反应室220内的生物质料在气化剂的作用下发生气化反应生成生物质燃气，生物质燃气首先进入储气室250，然后通过燃气管线输送至燃烧室300燃烧。来自第一风机273的冷空气进入风套270，冷空气在风套内吸收气化反应室侧壁的余热预热成约150～200摄氏度的热空气，其中约50～70％的热空气通过空气管线输送至燃烧室300助燃，约30～50％的热空气通过空气支管291输送至生物质气化装置作为气化剂。

来自第一水泵333的冷水进入第二水套330，冷水在第二水套内吸收燃烧腔侧壁的余热预热成约60～80摄氏度的温水，温水通过温水管线输送至第一水套280，温水在第一水套内吸收生物质气化装置的储气室的顶壁余热加热成水蒸汽，水蒸汽通过水蒸汽管线输送至风室230作为气化剂。

来自生物质气化装置的储气室250的生物质燃气和来自风套270的预热空气以切向方向进入燃烧室300内旋转混合，在约500～600摄氏度下进行剧烈高温燃烧，可除去燃气中的焦油。高温烟气在燃烬除尘室400进一步燃烬除尘后输送至热水器800以加热水箱810内的水，烟气随后进入热管换热器500中与冷水换热，最后约50～70％的烟气通过烟气管线排出至烟囱，约30～50％的烟气进入烟气回流管线670用于作为气化剂和/或助燃气。其中，进入烟气回流管线670的烟气温度约为150～200摄氏度且氧含量(体积)约为3～5％，在采用第二风机640向烟气回流管线中补氧后，空烟混合气的温度约为100～120摄氏度且氧含量(体积)约为10～15％。

来自第二水泵813的冷水先经由热管换热器500预热成约50～60摄氏度的温水，再通过热水管线输送至水箱810内进一步加热成约80～90摄氏度的热水，最后通过热水管线输送至用户。

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，根据具体使用条件采用其它装置代替旋风燃烬室除去高温烟气中的灰尘，或者在烟气管道的与烟气回流管线连接处的下游设置空气预热器以进一步利用烟气余热预热冷空气。此外，系统各处的温度、压力等参数可以根据具体使用条件适当选取。

Claims (8)

1.一种生物质气化燃烧热水炉，包括：

热水器，所述热水器包括水箱以及延伸穿过所述水箱内部的若干烟气管；

生物质气化装置；以及

燃烧室，所述燃烧室设于所述热水器与所述生物质气化装置之间；

其特征在于：

所述生物质气化装置包括装置本体、设于所述装置本体内部并将所述装置本体内部分隔为位于中部的气化反应室和位于下部的风室的炉排、设于所述装置本体内部并将所述装置本体内部分隔为位于上部的储气室和位于中部的所述气化反应室的挡火墙、围绕所述装置本体的外壁设置且位于所述气化反应室外侧的风套、以及设于所述装置本体顶壁外侧的第一水套，其中，所述第一水套的水蒸汽出口通过水蒸汽管线与所述风室连通，所述风套的热风出口通过空气管线与所述燃烧室连通，所述储气室的生物质燃气出口通过燃气管线与所述燃烧室连通；并且

所述挡火墙从所述装置本体的内周壁向中央延伸并形成中央通道，所述挡火墙包括环形顶壁和锥形侧壁，所述环形顶壁、锥形侧壁与所述装置本体的内壁之间围起的空间形成热空气室，并且所述锥形侧壁上形成若干空气喷孔，所述生物质气化燃烧热水炉进一步包括空气支管，所述空气支管的一端连接于所述风套的所述热风出口与所述燃烧室之间的空气管线，所述空气支管的另一端连接于所述热空气室。

2.如权利要求1所述的生物质气化燃烧热水炉，其特征在于，所述燃烧室包括位于中上部的燃烧腔、位于下部的除灰腔、以及围绕所述燃烧腔侧壁设置的第二水套，所述燃烧腔从所述除灰腔的顶壁的中央向上延伸形成并与所述除灰腔相互连通，所述第二水套包括冷水入口和温水出口，所述温水出口与所述第一水套的温水入口连通。

3.如权利要求2所述的生物质气化燃烧热水炉，其特征在于，所述燃烧室包括间隔设于所述燃烧腔侧壁的生物质燃气入口和至少一个助燃空气入口，所述生物质燃气入口通过燃气管线与所述储气室的所述生物质燃气出口连通，所述至少一个助燃空气入口通过空气管线与所述风套的所述热风出口连通。

4.如权利要求3所述的生物质气化燃烧热水炉，其特征在于，所述至少一个助燃空气入口包括邻近所述燃烧腔的顶壁设置于所述燃烧腔侧壁的至少二个助燃空气入口，所述至少二个助燃空气入口位于与所述燃烧腔的顶壁平行的同一横截面上，所述至少二个助燃空气入口分别沿切向方向设于所述燃烧腔的侧壁并且绕着所述燃烧腔的周向等间隔布置，所述生物质燃气入口在所述至少二个助燃空气入口的下方沿切向方向设于所述燃烧腔的侧壁，所述第二水套在所述生物质燃气入口下方围绕所述燃烧腔的侧壁外侧设置，所述除灰腔包括间隔设于侧壁的一次烟气出口和除灰口。

5.如权利要求4所述的生物质气化燃烧热水炉，其特征在于，进一步包括设于所述燃烧室与所述热水器之间的旋风燃烬室，所述旋风燃烬室包括燃烬室本体、设于所述燃烬室本体顶壁的二次烟气出口、设于所述燃烬室本体侧壁的至少一个一次烟气入口、以及围绕所述二次烟气出口从所述燃烬室本体顶壁向所述燃烬室本体内部延伸的中央筒，其中，所述至少一个一次烟气入口通过烟气管线与所述除灰腔的所述一次烟气出口连通，所述二次烟气出口通过烟气管线与所述热水器的所述若干烟气管连通，所述至少一个一次烟气入口邻近所述燃烬室本体的顶壁沿切向方向设于所述燃烬室本体的侧壁。

6.如权利要求5所述的生物质气化燃烧热水炉，其特征在于，所述热水器进一步包括位于所述水箱上方的上气室和位于所述水箱下方的下气室，所述若干烟气管的两端分别与所述上气室和所述下气室连通，所述上气室的室壁上设有二次烟气入口，所述下气室的室壁上设有三次烟气出口，所述二次烟气入口通过烟气管线与所述旋风燃烬室的所述二次烟气出口连通，所述三次烟气出口通过烟气管线连通至烟囱，所述水箱包括间隔设于侧壁的温水入口和热水出口，所述温水入口通过热水管线连接至第二水泵，所述热水出口通过热水管线连接至用户设备。

7.如权利要求6所述的生物质气化燃烧热水炉，其特征在于，进一步包括热管换热器，所述热管换热器包括外壳、将所述外壳内部空间分隔为逆向平行的烟气流路和水汽流路的中隔板、以及穿设在所述中隔板中的若干热管，其中，所述若干热管的蒸发端延伸于所述烟气流路中，所述若干热管的冷凝端延伸于所述水汽流路中，所述烟气流路的两端分别形成三次烟气入口和四次烟气出口，所述三次烟气入口通过烟气管线与所述热水器的所述三次烟气出口连通，所述四次烟气出口通过烟气管线连接至烟囱，所述水汽流路的两端分别形成冷水入口和温水出口，所述冷水入口通过热水管线连接至所述第二水泵，所述温水出口通过热水管线与所述水箱的所述温水入口连通。

8.如权利要求7所述的生物质气化燃烧热水炉，其特征在于，进一步包括烟气回流管线和设于所述烟气回流管线中的混合器，所述烟气回流管线的一端连接至烟气管线，所述烟气回流管线的另一端连接至所述生物质气化装置的所述风室，其中，所述混合器包括空气入口、四次烟气入口以及空烟混合气出口，所述空气入口与第二风机连接。