CN102777890A - 一种生物质燃料锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质燃料锅炉属于锅炉技术领域。本发明主要包括生物质进料口，阀门，二次空气分流管道，二次空气管道，排渣口，灰渣室，栅板安装在气化室底部，固体回料管，旋风分离器，气化气收集管道，预混燃烧器，燃烧室炉壁，燃烧室，二次高温烟气通道，高温烟气室，气化室，二次空气室中设有挡板。采用中温对生物质进行气化，气化产生的可燃气体在燃烧段采用高温贫氧燃烧方法进行燃烧放热，增加了燃烧效率与热效率，解决了目前生物质能源利用过程中燃烧温度高会引起氯碱腐蚀，结渣，与燃烧温度低会出现焦油，能量利用率低两者之间的矛盾，可实现可再生能源生物质能的高效，低污染高品位利用。

Description

一种生物质燃料锅炉

技术领域：

本发明涉及一种生物质燃料锅炉。

背景技术：

与化石燃料能源相比，生物质能具有独特的优点：a) 可再生性；b)低污染性；c) 广泛分布性；d) 总量丰富。改变能源生产和消费方式，开发利用生物质能等具有环境友好、可再生和资源十分丰富的清洁能源资源，是解决中国石油、煤炭短缺，建立可持续的能源***，保障国家能源安全，保护生态环境，提高我国持续发展能力的主要战略措施。因此，改变能源生产和消费方式，开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续的能源***，促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。目前生物质利用技术主要包括生物质的气化，液化，直接燃烧三个方面。与生物质气化和液化相比，直接燃烧具有以下优势：(1)生物质燃烧所放出的二氧化碳大体相当于其生长时通过光合作用所吸收的二氧化碳，因此可以认为是二氧化碳的零排放。有助于缓解温室效应；(2)生物质的燃烧产物用途广泛，灰渣可加以综合利用；但生物质直接燃烧过程中，燃烧温度过高会出现氯碱腐蚀，结渣的问题；燃烧温度低会出现焦油，能量利用率低的问题。生物质利用存在的以上问题，一定程度上限制了生物质利用的普及与发展。

发明内容：

为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种生物质燃料锅炉，将生物质中温气化与气化气高温贫氧燃烧***耦合，以期提高生物质能源的利用效率，解决目前生物质能源利用过程中燃烧温度高会引起氯碱腐蚀，结渣，与燃烧温度过低会出现焦油，能量利用率低两者之间的矛盾，可更充分的利用资源丰富的秸秆，缓解能源紧张，提高能源品味，强有力的促进生物质能源的利用。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种生物质燃料锅炉，其包括：

设于锅炉底部的灰渣室以及排渣口，所述灰渣室的顶部设有栅板；

所述灰渣室的上方依次设有气化室、预混燃烧器以及高温烟气室，在所述高温烟气室内部设有与所述预混燃烧器连通的燃烧室，所述燃烧室的下部侧壁设有与所述高温烟气室内腔相通的一次高温烟气通道，所述高温烟气室的顶部设有二次高温烟气通道；

锅炉内位于所述气化室及所述预混燃烧器的外周设有二次空气室，所述二次空气室的上部与所述预混燃烧器连通，下部连通有二次空气管道，所述二次空气管道的分流管道与所述预混燃烧器连通；所述二次空气管道以及二次空气管道的分流管道上各自设有独立控制的阀门。

锅炉下部侧壁设有与所述气化室下部相通的进料口、一次空气管道；

锅炉外部设有旋风分离器，所述旋风分离器的入口与所述气化室内腔相通，旋风分离器上部出口经气化气收集管道与所述预混燃烧器内腔相通，下部出口经固体回料管与所述气化室下部相通。

本发明的结构也在于：

所述一次空气管道上设有风机，一次空气在气化室底部以四角切圆的方式进入气化室。

所述二次空气室的内腔设有多个倾斜的挡板。

所述燃烧室的炉壁采用碳化硅材料制作。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1）一次空气通过四角切圆的方式进入气化室，可使助燃空气与生物质粉末实现旋风燃烧，提高生物质燃烧效率；

2）二次空气分流，可以更好的利用气化段对其预热，提高燃烧室的燃烧温度，也可以利用二次空气控制气化室内的温度为600~700℃中温段；

3）二次空气室内设有挡板，可以提高二次空气的换热面积，提高二次空气温度。

4）燃烧室炉壁采用导热性能良好的SiC材料，将下游高温已燃区的燃烧热传递到上游低温未燃区，实现超焓燃烧，提高燃烧温度至1000-1200℃高温段；

5）二次空气与生物质气化气及焦油蒸汽在预混燃烧器内混合均匀后，再进入燃烧室，由于预混燃烧器的的射流作用与烟气回流，未燃预混气体在燃烧室内卷吸高温烟气，形成高温贫氧的燃烧环境；

6）高温贫氧燃烧环境，可以使焦油裂解、氧化等燃烧过程加速；化学反应速率和燃烧温度的提高，提高了能量品位，大大提高了***热效率，***可用能增加；焦油在高温条件与气化段干燥生物质生成的水蒸气反应，可防止炭黑的生成；贫氧环境可使NOX排放降低。

附图说明：

图1为本发明的剖视图。

图中标号：1进料口，2挡板，3阀门，4分流管道，5二次空气管道，6一次空气管道，7风机，8排渣口，9灰渣室，10栅板，11固体回料管，12旋风分离器，13气化气收集管道，14预混燃烧器，15炉壁，16一次高温烟气通道，17燃烧室，18二次高温烟气通道，19高温烟气室，20二次空气室，21气化室。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式：

实施例：结合图1，本实施例的生物质燃料锅炉，其包括：

设于锅炉底部的灰渣室9以及排渣口8，在灰渣室的顶部设有栅板10，灰渣室的上方依次设有气化室21、预混燃烧器14以及高温烟气室19，在高温烟气室内部设有与预混燃烧器连通的燃烧室17，而预混燃烧室与高温烟气室不直接连通，在燃烧室的下部侧壁设有与高温烟气室内腔相通的一次高温烟气通道16，在高温烟气室19的顶部设有二次高温烟气通道18。

锅炉内位于气化室21及预混燃烧器14的外周设有二次空气室20，二次空气室的上部与预混燃烧器连通，下部连通有二次空气管道5，二次空气管道5的分流管道4与预混燃烧器14连通，二次空气管道以及二次空气管道的分流管道上各自设有独立控制的阀门3。

锅炉下部侧壁设有与气化室下部相通的进料口1、一次空气管道6，在一次空气管道6上设有风机7，一次空气在气化室21底部以四角切圆的方式进入气化室21。

锅炉外部设有旋风分离器12，旋风分离器12的入口与气化室21内腔中上部相通，旋风分离器上部出口经气化气收集管道13与预混燃烧器14内腔相通，下部出口经固体回料管11与气化室21下部相通。

二次空气室20的内腔设有多个倾斜的挡板2，可以提高二次空气的换热面积，提高二次空气温度。具体设置中，燃烧室17的炉壁15采用碳化硅材料制作。预混燃烧室的内腔采用下部大上部小的结构，可以使预混燃烧器内的混合气体以射流方式进入燃烧室，由于预混燃烧器的射流作用与烟气回流，未燃预混气体在燃烧室内卷吸高温烟气，形成高温贫氧的燃烧环境。

工作过程 ：生物质粉末由生物质进料口1进入气化室21中，风机7输送的一次空气以四角切圆的方式吹入气化室21，与生物质粉末混合气化后，生成的合成气首先进入旋风分离器12，合成气在旋风分离器中进行分离，合成气中的固体颗粒由固体回料管11回收，再次进入气化室21中燃烧，而净化后的生物质气化气则由气化气收集管道13送入预混燃烧器14中；与此同时二次空气由二次空气管道5送入二次空气室，并经过二次空气分流管道4进行分流，一部分通过二次空气室20直接进入预混燃烧器14，一部分经过气化室中的二次空气分流管道4进入预混燃烧器14；二次空气和气化气在预混燃烧器14中充分混合后，射入燃烧室17，二者在燃烧室17内进行高温贫氧燃烧，生成的高温烟气经由一次高温烟气通道16排入高温烟气室19，最后由二次高温烟气通道18排出；在气化室21中的灰渣由栅板10排入灰渣室9，最后由排渣口8排出。

本发明根据生物质燃料特性，采用二次空气分流，利用二次空气和一次空气量及生物质含水率控制气化室内的温度为600~700℃中温段；采用SiC材料作为燃烧室的炉壁，将下游高温已燃区的燃烧热传递到上游低温未燃区，提高燃烧温度至1000-1200℃高温段。这种两段式生物质中温气化耦合气化气高温贫氧燃烧方案，解决了目前生物质能源利用过程中燃烧温度高会引起氯碱腐蚀，结渣，与燃烧温度低会出现焦油，能量利用率低两者之间的矛盾；为今后生物质能高效清洁利用装置的结构设计提供新的理论模型。

Claims (4)

1.一种生物质燃料锅炉，其特征在于包括：

设于锅炉底部的灰渣室（9）以及排渣口（8），所述灰渣室的顶部设有栅板（10）；

所述灰渣室的上方依次设有气化室（21）、预混燃烧器（14）以及高温烟气室（19），在所述高温烟气室内部设有与所述预混燃烧器连通的燃烧室（17），所述燃烧室的下部侧壁设有与所述高温烟气室内腔相通的一次高温烟气通道（16），所述高温烟气室（19）的顶部设有二次高温烟气通道（18）；

锅炉内位于所述气化室（21）及所述预混燃烧器（14）的外周设有二次空气室（20），所述二次空气室的上部与所述预混燃烧器连通，下部连通有二次空气管道（5），所述二次空气管道（5）的分流管道（4）与所述预混燃烧器（14）连通；

锅炉下部侧壁设有与所述气化室下部相通的进料口（1）、一次空气管道（6）；

锅炉外部设有旋风分离器（12），所述旋风分离器（12）的入口与所述气化室（21）内腔相通，旋风分离器上部出口经气化气收集管道（13）与所述预混燃烧器（14）内腔相通，下部出口经固体回料管（11）与所述气化室（21）下部相通。

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，所述一次空气管道（6）上设有风机（7），一次空气在气化室（21）底部以四角切圆的方式进入气化室（21）。

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，所述二次空气室（20）的内腔设有多个倾斜的挡板（2）。

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，所述燃烧室（17）的炉壁（15）采用碳化硅材料制作。

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