CN103644649A - 生物质半气化燃烧常压热水锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物质半气化燃烧常压热水锅炉，包括燃烧室、进风腔和水套，其特征在于还包括半气化室，半气化室位于燃烧室上方，半气化室与燃烧室通过喷嘴连通；一次进风腔通过一次风孔连通半气化室，二次进风腔通过二次风孔连通燃烧室，所述水套围绕着半气化室和燃烧室，燃烧室通过燃烧室排烟孔连接烟气通道。具有热效率高、排烟温度低、运行稳定、负载适应性强、烟气排放低、无焦油污染、燃料适应性广等特点。

Description

生物质半气化燃烧常压热水锅炉

技术领域

本发明属于生物质燃料热水锅炉技术领域，特别涉及一种高效生物质半气化燃烧常压热水锅炉。

背景技术

我国正面临着能源供应紧张以及使用一次能源所带来的环境问题，节能减排、开发可再生能源的任务日益艰巨。随着化石燃料的大量消耗，能源短缺必将成为阻碍我国经济和环境可持续高速发展的重要因素，因此，开发生物质能源，降低对化石燃料的依赖，是我国重要的能源战略。

     现有生物质锅炉以直燃方式为主，结构主要由传统炉灶以及燃煤锅炉改进。此类锅炉对生物质燃料的燃烧特性针对性不强，存在燃烧不充分、燃烧效率低、碱金属腐蚀、受热面积灰严重、烟尘含量高、烟气超标等技术问题。

     目前国内生物质气化锅炉，可以在一定程度上提高生物质燃料的燃烧效率。但是由于气化过程中炉内燃料因高温易引起结渣，产生焦油等问题，且随着燃气行程越长，通道内的焦油沉积越多，对管道腐蚀越大，影响产品的使用寿命。

发明内容

本发明提供了一种生物质半气化燃烧常压热水锅炉，针对生物质燃料燃烧特性，结合了生物质直燃与气化的优势，有效解决了现有生物质锅炉存在的上述技术问题。采用该工艺结构设计的生物质锅炉具有热效率高、排烟温度低、运行稳定、负载适应性强、烟气排放低、无焦油污染、燃料适应性广等特点。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种生物质半气化燃烧常压热水锅炉，包括燃烧室、进风腔和水套，其特征在于还包括半气化室，半气化室位于燃烧室上方，半气化室与燃烧室通过喷嘴连通，半气化室开有进料门，燃烧室开有清灰门；所述进风腔分为一次进风腔和二次进风腔，一次进风腔通过一次风孔连通半气化室，二次进风腔通过二次风孔连通燃烧室，所述水套围绕着半气化室和燃烧室，水套上部和下部分别安装有出水管和进水管；燃烧室通过燃烧室排烟孔连接烟气通道。

本发明还可以通过如下技术方案进一步实施。

所述半气化室上部有半气化室排烟孔，半气化室排烟孔上有通过杠杆机构进行开闭操作的相适应的开闭阀。

所述二次风孔通过喷嘴连通燃烧室。

所述燃烧室外有烟气室，所述烟气室前端连通燃烧室，后端连接燃烧室排烟孔。

所述烟气通道为五面封闭的长方体腔，顶部以及后部背板开有清灰孔。

所述一次进风腔和二次进风腔的进风口出分别有一次进风调节板和二次进风调节板。

本发明的生物质半气化燃烧常压热水锅炉，其特征在于还包括一个总进风腔，总进风腔的进风口处有可调挡板，所述总进风腔设置在烟气通道内，分别连通一次进风腔和二次进风腔。

所述烟气通道内还装有水箱，所述水箱为连接水套的五面封闭长方体。

所述水箱带竖直放置的烟气过流换热管，换热管内放置螺旋形扰流器。

所述水套内顶部贯穿有一根冷却水管，所述水管入口接自来水，水管出口处连接有温控开关，可以根据锅炉出水口处的温度信号进行开闭。

本发明一种高效生物质半气化燃烧常压热水锅炉具有燃烧充分、配风合理、换热合理、无焦油污染等特点，燃烧效率高、锅炉换热效率高、排烟温度低、烟尘少、烟气符合环保要求，锅炉功率可根据需要进行配置。

附图说明

图1是本发明的生物质半气化燃烧常压热水锅炉的结构示意图。

图2是图1的A-A剖面结构示意图。

图3是图1的C向视图。

附图标记说明：

1-半气化室，2-燃烧室，3-喷嘴，4-水套，5-清灰孔，6-烟气通道，7-引风机，8-一次进风孔，9-半气化室排烟孔，10-烟囱接口，11-开闭阀，12-二次进风口，13-二次进风孔，14-烟气室，15-燃烧室排烟孔，16-一次进风腔，17-进料门，18-清灰门，19-二次进风腔，20-进水管，21-水箱，22-一次进风口，23-出水管，24-排污口，25-冷却水管，26-一次进风腔连接腔，27-总进风口，28-温控调节器，29-调节挡板，30-一次进风调节板，31-二次进风调节板。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明内容做进一步的说明。

如图1、图2、图3所示，本发明一种生物质半气化燃烧常压热水锅炉由半气化室1、燃烧室2、水套4、冷却***、进风***及烟气换热器组成。半气化室1下半部放置耐火砖，侧壁以及侧下部耐火砖具有一次风进风孔8，半气化室1底部放置耐火砖喷嘴3，半气化室1通过底部喷嘴3与燃烧室2相通，通过背板上部的半气化室排烟孔9直接与烟囱接口10相连，半气化室排烟孔9上有通过杠杆机构进行开闭操作的相适应的开闭阀11。喷嘴3上层具有一定厚度的红碳层12，生物质燃料经过高温气化，气化产物在抽力作用下，通过喷嘴3时，被红碳层12点燃，喷嘴3上有垂直炉体方向水平错开的二次风孔13，使燃烧充分，火焰碰到燃烧室2底部耐火砖后，在燃烧室2内产生扰流，烟气从燃烧室2前端经由侧壁的烟气室14流向尾部，经燃烧室排烟孔15通入烟气通道6，经引风机7抽力作用，从烟囱接口10排出。半气化室1外部由顶向下依次为顶部水套层、一次风腔16、侧面水套层，燃烧室2外部为水套层。在锅炉前端面板上，在进料门17与燃烧室清灰门18之间有水套层，通过面板上的开孔与炉体水套层相通。锅炉体背板喷嘴3水平位置开二次进风孔13，连通喷嘴3与二次进风腔19。炉体背板后部焊接背板水套层，增加吸热面。背板水套层尾部有烟气通道6，烟气通道6内具有进行烟气换热的水箱21，烟气从水箱21***以及水箱内部换热管中通过，烟气通道6尾部中间挂引风机7以及烟囱接口10，其余部位放置保温层。

所述半气化室1为多边形结构（或圆筒形结构），侧上部有一次风孔8，中部具有腰形孔，这些孔均与一次进风腔16相通，下侧壁放置耐火砖，耐火砖上开有圆形的一次风孔8，将一次空气引入内部空腔，底部为放置耐火砖预制的喷嘴3，内部空腔为生物质燃料放置区，燃料适应性广，可为块状、棒状，可使用原木直接燃烧。半气化室1前端为进料口，背部为水套4，背部上下分别开有一孔，上部孔为半气化室排烟孔9，直接与烟气通道上部相通，当开闭阀11打开时，烟气直接从该孔排至烟气通道6上部，经由引风机7直接排出炉内，当开闭阀11关闭时，产生的气化产物经由喷嘴3进入燃烧室2。背板下部孔为二次空气进风口13，连接二次空气腔(19)与烟气通道内二次进风腔19。

所述喷嘴3为耐火砖预制件，沿炉体长度方向中间开有条形方孔，供气化产物通过，方孔长度方向侧壁上开有错开的二次进风孔13，喷嘴3下半部与半气化室壁形成二次进风腔19。

所述水套4为包围半气化室1、燃烧室2的炉体水套、前面板水套、背板水套和水箱21，这些水套为相互连通结构，为锅炉介质水的流通区域。水套进水管20及出水管23分别开在背板水套下部和背板水套上部，背板水套最下方开有排污口24。

所述冷却***为半气化室1顶部水套内贯穿一根盘管结构的冷却水管25，进口连通自来水，出口由温控开关控制，当冷却水管25内水被顶部水套加温到警示温度时，温控开关自动打开，完成冷却作用。

所述进风***由一次进风***与二次进风***组成。一次进风***由一次进风口22、左右一次进风腔16、半气化室侧壁进风孔以及左右一次进风腔连接腔26组成。二次进风***由二次进风口12、二次进风腔19以及喷嘴3上的二次进风孔13组成。一次进风***与二次进风***公用一个总进风口27，空气从总进风口27进入，在总进风腔内受到烟气的预热，分别进入一次进风腔和二次进风腔，一次进风腔和二次进风腔的进风口出分别有一次进风调节板30和二次进风调节板31，通过拉杆可以调节进风量，根据不同燃料调节调节板的开度。总进风口27设置可调挡板29，根据锅炉出水温度通过温控调节器28自动调节挡板29开度，控制总进风量。

所述烟气通道6为五面封闭的长方体腔，顶部以及后部背板开有清灰孔5，内部放置水箱21以及二次进风腔19，并具有半气化室1背板顶部半气化室排烟孔9的开闭阀11。

所述水箱21为五面封闭长方体的换热装置，带竖直放置的烟气过流换热管，换热管内放置螺旋形扰流器，水箱开口一面与背板水套壁焊接密封，通过背板水套壁上的开孔将水套连接为一体。水箱高度方向三面与烟气换热通道均有一定距离，可供烟气通过。

本发明的一种生物质半气化燃烧常压热水锅炉，整个使用过程可分为三个状态：点火状态、运行状态、清理状态。

使用前需将整个炉体水套内均充满水。

点火状态：将上部进料门17、下部清灰门18打开，打开引风机7，拉开前面板拉杆将半气化室排烟孔9的开闭阀11打开，此时气流将直接从该烟气出口直接排出。用纸片或刨花等物做引火物，放置在喷嘴3上点燃，在其上覆盖引火柴，从下至上引火柴的尺寸逐渐加大，关闭进料门17，此时生物质燃料为直燃方式，一次风孔8与二次风孔13功能发生转换，一次风孔8此时排出的风作为二次风，二次风孔13排出的风以及燃烧室2进入的风作为一次风，此时引火柴迅速点燃并至正常燃烧，打开进料门17，将生物质燃料添入半气化室1内，关闭进料门17，继续采用直燃方式可以扩大半气化室内1的火势，待喷嘴3上方有一定的红碳层时，点火状态已完成。

运行状态：点火完成后，关闭清灰门18，推动前面板拉杆半气化室排烟孔9的开闭阀11，半气化室1内燃料在高温下发生气化，气化产物在引风机7抽力作用下，经过红碳层时被点燃，通过喷嘴3，并与二次空气混合，进入燃烧室2，混合物遇到燃烧室2底部耐火砖产生回旋，使混合物混合更加充分，保证了气化产物燃烧完全燃烧。高温烟气通过耐火砖与侧壁预留的烟气室14从前端流向尾部，并与燃烧室外包被的水套进行热交换，热交换后的烟气在燃烧室尾部的燃烧室排烟孔15汇合后流向尾部烟气通道6。进入烟气通道6后，烟气经水箱21换热后，由引风机7作用下从烟囱接口排出。

在运行过程中，可以通过总进风口调节以及冷却***保证出水温度恒定，同时可以连续运转，在添料时，需先打开半气化室排烟孔开闭阀11，让气化产物从该出口直接排出，然后再打开进料门，添满燃料后，关闭进料门，同时将半气化室排烟孔开闭阀11关闭。

清理状态：当燃烧室内耐火砖上灰分达到一定量时，可对灰分进行清理，此时可以不需停炉，将半气化室排烟孔9打开后，打开清灰门18，将燃烧室2内灰分进行清理。烟气通道的清理，积灰较少，可定期从清灰孔5进行清理。

Claims (10)

1.一种生物质半气化燃烧常压热水锅炉，包括燃烧室、进风腔和水套，其特征在于还包括半气化室，半气化室位于燃烧室上方，半气化室与燃烧室通过喷嘴连通，半气化室开有进料门，燃烧室开有清灰门；所述进风腔分为一次进风腔和二次进风腔，一次进风腔通过一次风孔连通半气化室，二次进风腔通过二次风孔连通燃烧室，所述水套围绕着半气化室和燃烧室，水套上部和下部分别安装有出水管和进水管；燃烧室通过燃烧室排烟孔连接烟气通道。

2.根据权利要求1所述的生物质半气化燃烧常压热水锅炉，其特征在于所述半气化室上部有半气化室排烟孔，半气化室排烟孔上有通过杠杆机构进行开闭操作的相适应的开闭阀。

3.根据权利要求1所述的生物质半气化燃烧常压热水锅炉，其特征在于所述二次风孔通过喷嘴连通燃烧室。

4.根据权利要求1所述的生物质半气化燃烧常压热水锅炉，其特征在于所述燃烧室外有烟气室，所述烟气室前端连通燃烧室，后端连接燃烧室排烟孔。

5.根据权利要求1所述的生物质半气化燃烧常压热水锅炉，其特征在于所述烟气通道为五面封闭的长方体腔，顶部以及后部背板开有清灰孔。

6.根据权利要求1所述的生物质半气化燃烧常压热水锅炉，其特征在于所述一次进风腔和二次进风腔的进风口出分别有一次进风调节板和二次进风调节板。

7.根据权利要求1所述的生物质半气化燃烧常压热水锅炉，其特征在于还包括一个总进风腔，总进风腔的进风口处有可调挡板，所述总进风腔设置在烟气通道内，分别连通一次进风腔和二次进风腔。

8.根据权利要求1所述的生物质半气化燃烧常压热水锅炉，其特征在于所述烟气通道内还装有水箱，所述水箱为连接水套的五面封闭长方体。

9.根据权利要求7所述的生物质半气化燃烧常压热水锅炉，其特征在于所述水箱带竖直放置的烟气过流换热管，换热管内放置螺旋形扰流器。

10.根据权利要求1所述的生物质半气化燃烧常压热水锅炉，其特征在于所述水套内顶部贯穿有一根冷却水管，所述冷却水管入口接自来水，出口处连接有温控开关，可以根据锅炉出水口处的温度信号进行开闭。

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