CN113944925B - 一种高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧*** - Google Patents

一种高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***，所述***针对高含水颗粒燃料设计了包括具有间壁式强化换热结构的气化室以及上行燃烧室、下行燃烬室、前后两条横向烟道与锅炉换热室，使得初步干燥后的高含水颗粒燃料依次进行气化、燃烧、燃烬，产生的高温烟气分别通过两条横向烟道进入锅炉换热室。一方面，窄长和扩张的高温烟气通路有助于沉降轻质燃料生成的大量细灰；另一方面，两条横向烟道和上行燃烧室高温烟气可以为气化室提供热量；经除尘后的高温烟气继而在锅炉换热室通过蒸汽锅炉换热生产蒸汽，可以实现高含水颗粒燃料的清洁高效热回收，排放的烟气具有低NOx浓度、低灰含量的突出特点。

Description

一种高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***
技术领域
本发明涉及生物质转化技术领域，涉及生物质解耦燃烧***，具体涉及一种高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***。
背景技术
随着全球工业化的推进，地球上化石资源被加速消耗，这导致了化石资源尤其是高品位化石资源日益枯竭，同时带了全球范围内的环境问题。可再生资源、低品位化石资源及其它废弃资源的开发利用，是未来世界各国持续发展的必然选择。其中，可再生的生物质资源储量巨大、分布范围广，且碳中性，必将在社会生产中扮演越来越重要的角色。但生物质资源品质差别大，通常具有氮含量高、水分含量高、灰细等缺点，因此需要开发高效、低污染的转化技术，才能实现其清洁利用。这一需求也适用于化石资源开采和加工过程产生的高含泥水的废弃物或低品位资源(如洗煤、油泥)的清洁高效利用。
当前，能源化仍然是可再生资源、低品位化石资源及其它废弃资源的主要利用方式，依赖的技术主要是燃烧，且大多数情况下利用锅炉装置回收热量。常规的颗粒燃料直燃锅炉处理高含水、高含氮燃料，容易出现燃烧不稳定甚至熄火的问题，同时排放的烟气NOx浓度通常非常高。针对锅炉内脱硝，包括高温喷射还原剂(如氨气)或通过调控燃烧过程，可减轻锅炉尾部脱硝的压力。其中，调控燃烧过程有时甚至可实现烟气排放NOx直接满足排放标准。
CN110883050A公开一种高含水生活垃圾快速资源化清洁处理方法及其***，包括以下步骤：(1)破碎：含水50-80％的垃圾原料破碎至颗粒＜50mm；(2)干燥：破碎后垃圾与热空气接触15-60min；(3)热解：干燥后80-105℃的垃圾与高温烟气接触15-60min，垃圾升温至300-600℃进行热解；(4)净化：150-300℃热解气经高温除尘和脱硫后，得到残碳颗粒和燃气；(5)低氮燃烧：步骤(2)产生的120-200℃热湿空气与150-300℃燃气进行燃烧，所得高温烟气调温至600-800℃，送入步骤(3)；(6)换热：冷空气与步骤(3)产生的300-400℃中温烟气进行间接换热，所得200-300℃空气送入步骤(2)，并排放120-160℃烟气；(7)粉碎：步骤(3)得到的残碳和残碳颗粒混合、粉碎。所述清洁处理方法流程复杂，且清洁处理***占地面积大，热集成效果不佳。
颗粒燃料锅炉炉内控氮(低NOx燃烧)方式包括燃料分级燃烧、空气分级燃烧和解耦燃烧等，共同的原理是在局部区域形成还原性的氛围抑制NOx的生成或实现NOx的还原。其中，解耦燃烧将颗粒燃料的燃烧过程分为热解气化和燃烧两阶段，采用分级热转化的方式，首先可避免了高含水燃料直接燃烧不稳定、燃烬率低等问题；同时，通过工艺过程调控，在气体产物和半焦再燃时实现生成的NOx与还原性强的气体和高温半焦的交互而被还原为氮气，从而显著降低烟气中NOx含量。解耦燃烧技术最初是基于中小燃煤锅炉提出的，其目的是通过热载体循环将半焦燃烧释放热量用于干燥和热解过程，并利用其挥发分和半焦还原燃烧产生的NOx，这种技术充分利用了燃料本身产物，从而降低NOx排放。随着研究的深入和应用实践，其在高含水、高挥发分的颗粒燃料清洁能源化方面显现出独特的优势，而解耦的热传递方式也不限于利用固体热载体，针对轻质燃料，可采用间壁式换热。解耦燃烧技术不仅控氮效果好，而且对颗粒燃料的原料适应性好，实施方式灵活，正被广泛推荐应用于各类高含氮燃料，特别是高含水颗粒燃料。
综上所述，本发明提供了一种高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***，所述***针对高含水颗粒燃料设计了包括具有间壁式强化换热结构的气化室以及上行燃烧室、下行燃烬室、前后两条横向烟道与锅炉换热室，使得干燥后的高含水颗粒燃料依次进行气化、燃烧、燃烬，得到的高温烟气分别通过两条横向烟道进入锅炉换热室。一方面，窄长和扩张的高温烟气通路有助于沉降轻质燃料生成的大量细灰；另一方面，两条横向烟道和上行燃烧室高温烟气可以为气化室提供热量。经除尘后的高温烟气继而在锅炉换热室通过蒸汽锅炉换热生产蒸汽。所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***可以实现高含水颗粒燃料的清洁高效热回收，排放的烟气具有低NOx浓度、低灰含量的突出特点。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的目的在于提供一种高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***，所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***包括气化燃烧换热***；所述气化燃烧换热***包括气化燃烧子***与换热子***；
所述气化燃烧子***包括气化燃烧室，所述气化燃烧室设有第一内间壁与第二内间壁，所述第一内间壁从所述气化燃烧室的顶端延伸至中下部，形成位于底部的第一连通口，所述第二内间壁从所述气化燃烧室的底部延伸至中上部，形成位于顶部的第二连通口，所述气化燃烧室被所述第一内间壁与所述第二内间壁依次分为气化室、上行燃烧室与下行燃烬室，所述气化室与所述上行燃烧室通过所述第一连通口相连接，所述上行燃烧室与所述下行燃烬室通过第二连通口相连接；
所述换热子***包括锅炉换热室，所述锅炉换热室与所述气化室之间通过第三内间壁相隔断，所述下行燃烬室的前后两面开口，并分别通过前横向烟道以及后横向烟道与所述锅炉换热室相连通；所述锅炉换热室内部分布有锅炉管束；
在所述气化室的顶部开设物料进口，在所述气化室的底部开设供风口；所述锅炉换热室设有烟气出口。
值得说明的是，针对高含水颗粒燃料存在的氮含量高、水分含量高、灰细等问题，本发明所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***设计了包括具有间壁式强化换热结构的气化室以及上行燃烧室、下行燃烬室、前后两条横向烟道与锅炉换热室，使得干燥后的高含水颗粒燃料依次进行气化、燃烧、燃烬，得到的高温烟气分别通过两条横向烟道进入锅炉换热室。一方面，窄长和扩张的高温烟气通路有助于沉降轻质燃料生成的大量细灰；另一方面，两条横向烟道和上行燃烧室高温烟气可以为气化室提供热量。经除尘后的高温烟气继而在锅炉换热室通过蒸汽锅炉换热生产蒸汽。所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***可以实现高含水颗粒燃料的清洁高效热回收，排放的烟气具有低NOx浓度、低灰含量的突出特点。
作为本发明优选的技术方案，所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***还包括进料干燥***与供风***；
所述进料干燥***设有进气口、进料口与出料口，还包括气固分离装置和拨料装置，所述出料口与所述气固分离装置的入口相连接，所述气固分离装置的固体出口与所述拨料装置的入口相连接；所述气化室的物料进口与所述拨料装置的出口相连接；
所述供风***的气体入口与所述气固分离装置的气体出口相连接；所述供风***的第一出风口与所述气化室的供风口相连接，所述供风***的第二出风口设于所述上行燃烧室的底部；
其中，在所述上行燃烧室的底部设有出渣口，在所述下行燃烬室的底部设有燃烬清灰口，在所述锅炉换热室的底部设有锅炉清灰口。
在实际使用过程中，高含水颗粒燃料通过进料口进入进料干燥***，在从进气口进入的高温空气作用下，高含水颗粒燃料被干燥脱水，而气固混合物被气固分离装置进行气固分离，使得被初步干燥脱水的固体颗粒燃料由于重力和拨料风进入气化室；在气化室的四周高温墙壁传热作用与第一出风口供气的双重作用下，被初步干燥脱水的固体颗粒燃料在下降过程中发生气化燃烧，水分蒸发汽化同时固体颗粒热解气化，未能打散、结团的块状燃料掉入气化室的底部并在第一出风口的供风作用下继续气化燃烧，燃烧得到的灰渣定期出渣口排除，而生成的气体产物和半焦颗粒通过第一连通口进入上行燃烧室；在上行燃烧室的四周高温墙壁传热作用与第二出风口供气的双重作用下，生成的气体产物和流化的半焦颗粒进行交互燃烧，燃烧过程中产生的NOx被还原性的气体产物和热态半焦还原，并在高水蒸气环境中被强化，从而有效降低烟气中NOx浓度，未燃烬组分经过通过第二连通口进入下行燃烬室；未燃烬组分继续燃烧并受到下行燃烬室的墙壁阻滞发生减速与气路弯折，燃烧烟气分别从前后两面的开口进入窄长的前横向烟道与后横向烟道，进而进入扩张的锅炉换热室，气速被进一步降低且气路发生进一步弯折，导致细灰能够充分沉降与分离，从而可以从位于下行燃烬室底部的燃烬清灰口、位于锅炉换热室底部的锅炉清灰口清除；其中，被降温的空气通过气固分离装置的气体出口进入供风***，再通过第一出风口、第二出风口与第三出风口分别为气化室和上行燃烧室供风。
由此可见，利用本发明所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***来处理高含水轻质颗粒燃料，可通过解耦气化燃烧的方式实现NOx的有效控制，同时对高含水颗粒燃料进行初步脱水，使得初步脱水后的燃料及空气全量注入锅炉，即，全物料、全水分进入锅炉，在高水蒸汽氛围下强化NOx的还原，从而实现低NOx浓度烟气排放，一方面减轻了对大气的污染，另一方面强化了对NOx的还原，而且有效提高了锅炉***能效，此外，使得轻质颗粒燃料燃烧产生的大量灰渣，尤其是细灰，得到强化脱除，降低了烟气后续的净化处理难度。
作为本发明优选的技术方案，在所述气固分离装置的气体出口与所述供风***的气体入口相连接的管路上开设拨料风管路，所述拨料风管路的出口与所述拨料装置的气体入口相连接。
值得说明的是，本发明所述***通过设置拨料装置与拨料风管路有助于被初步干燥脱水的固体颗粒燃料能够顺利进入气化室，提高生产效率。
作为本发明优选的技术方案，所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***还包括空气预热器，所述空气预热器设有空气进口、空气出口、烟气进口与烟气出口，所述空气出口与所述进料干燥***的进气口相连接，所述烟气进口与所述锅炉换热室的烟气出口相连接，在所述空气进口设有鼓风机。
值得说明的是，从锅炉换热室的烟气出口排出的烟气仍然具有较高的温度，而空气预热器可以从较高温度烟气取热并为用于干燥的空气供热，不仅可以实现对高含水颗粒燃料的干燥脱水，还可以实现高效的热集成，节约了能耗。
作为本发明优选的技术方案，所述进料干燥***包括依次连接的低位空气横管、空气提升管与高位空气横管，所述低位空气横管的固体入口即所述进料干燥***的进料口，所述低位空气横管的气体入口即所述进料干燥***的进气口。
值得说明的是，所述进料干燥***通过设计依次连接的低位空气横管、空气提升管与高位空气横管，延长了高含水颗粒燃料与用于干燥的空气的接触时间，从而充分保证高含水颗粒燃料在进入气化室之前被干燥脱水；此外，若本发明所述***还包括空气预热器，则空气预热器的空气出口与低位空气横管的气体入口相连接。
作为本发明优选的技术方案，所述换热子***还包括汽包与蒸汽过热器，所述锅炉管束的出口与所述汽包的入口相连接，所述汽包的出口与所述蒸汽过热器相连接，所述蒸汽过热器的管束分布在所述气化室、上行燃烧室与下行燃烬室的顶部的外侧壁面上。
值得说明的是，所述蒸汽过热器的管束，一般为蛇形布置，可以进一步吸收气化室、上行燃烧室与下行燃烬室扩散至顶部外侧壁面的热量，使得来自汽包的饱和蒸汽变成过热蒸汽，可以满足后续工艺的需要。
作为本发明优选的技术方案，所述锅炉管束进一步分布在所述气化室、上行燃烧室与下行燃烬室的内部。
值得说明的是，为了进一步充分利用高含水颗粒燃料产生的热量，可以进一步将所述锅炉管束分布在所述气化室、上行燃烧室与下行燃烬室的内部来取热，可以根据热负荷来合理规划锅炉管束的布置，此处不再赘述。
作为本发明优选的技术方案，所述供风***的第一出风口连接位于所述气化室底部的第一出风管路，依靠所述第一出风管路实现第一出风均匀分布；所述供风***的第二出风口连接位于所述上行燃烧室底部的第二出风管路，依靠所述第二出风管路实现第二出风均匀分布；
所述供风***的第三出风口连接第三出风管路，所述第三出风管路分别穿过所述前横向烟道与所述后横向烟道，使得所述第三出风管路的出口位于所述上行燃烧室的前后两面内间壁上。
值得说明的是，本发明所述第一出风管路与所述第二出风管路有利于供风***的第一出风与第二出风更加均匀，更有利于被初步干燥脱水的固体颗粒燃料依次进行气化燃烧以及生成的气体产物和流化的半焦颗粒进行的交互燃烧；本发明所述供风***设置第三出风口与第三出风管路，可以在上行燃烧室底部供第二出风的基础上进一步在前后两面内间壁上进行第三供风，有利于生成的气体产物和流化的半焦颗粒充分进行交互燃烧，燃烧过程中进一步强化高水蒸气环境的作用，充分有效降低烟气中NOx浓度。
作为本发明优选的技术方案，所述第一连通口呈拱形。
值得说明的是，本发明将所述第一连通口设置成拱形不仅可以增大烟气的流量，还可以保证第一连通口的机械强度，降低因位于第一内间壁的底部缺口而导致的坍塌风险。
作为本发明优选的技术方案，所述气固分离装置为旋风分离器。
作为本发明优选的技术方案，在所述气化室的底部且所述第一出风口的上方设置炉排。
值得说明的是，优选进一步将所述炉排延伸至上行燃烧室的底部一侧，可以将掉落在上行燃烧室底部的残存的块状燃料继续气化燃烧。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***，针对高含水颗粒燃料存在的氮含量高、水分含量高、灰细等问题，设计了包括具有间壁式强化换热结构的气化室以及上行燃烧室、下行燃烬室、前后两条横向烟道与锅炉换热室，使得干燥后的高含水颗粒燃料依次进行气化、燃烧、燃烬，得到的高温烟气分别通过两条横向烟道进入锅炉换热室，两条横向烟道和上行燃烧室高温烟气可以为气化室提供热量，高温烟气流经锅炉换热室用于锅炉换热来生产蒸汽；
(2)本发明所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***，将下行燃烬室得到的高温烟气分别通过两条横向烟道进入锅炉换热室，窄长和扩张的高温烟气通路可以确保小颗粒半焦的充分燃烬，同时可通过弯折烟气气路、降低烟气气速，将产生的大量细灰从烟气中沉降分离出来，从而大大减少排放烟气中灰尘含量；
(3)本发明所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***，可通过解耦气化燃烧的方式实现NOx的有效控制，同时对高含水颗粒燃料进行初步脱水，使得初步脱水后的燃料及空气全量注入气化燃烧换热***，即，全物料、全水分进入气化燃烧换热***，在高水蒸汽氛围下强化NOx的还原，从而实现低NOx浓度烟气排放；
(4)本发明所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***通过设置空气预热器，可以从较高温度烟气取热并为用于干燥的空气供热，而且被预热的空气后续经过供风***全部返回至气化燃烧换热***中，减少燃料干燥水分蒸发带来的能量损失，由此提高***能效；
(5)本发明所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***尤其适用于高含水轻质固体颗粒燃料，具有燃烬效果好、锅炉效率高、排放烟气低NOx浓度和低灰含量的特点。
附图说明
图1是本发明实施例1所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***的正视(A-A)剖面示意图；
图2是本发明实施例1所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***的侧视(B-B)剖面示意图；
图3是本发明实施例1所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***的俯视(C-C)剖面示意图；
图中：1-进料干燥***；1.1-低位空气横管；1.2-空气提升管；1.3-高位空气横管；1.4-气固分离装置；1.5-拨料装置；
2-气化燃烧换热***；2.1-气化室；2.2-第一内间壁；2.3-上行燃烧室；2.4-第二内间壁；2.5-下行燃烬室；2.6-横向烟道；2.7-第三内间壁；2.8-锅炉换热室；2.9-锅炉管束；2.10-汽包；2.11-蒸汽过热器；2.12-燃烬清灰口；2.13-出渣口；2.14-锅炉清灰口；2.15-炉排；
3-供风***；3.1-鼓风机；3.2-空气预热器；3.3-旋风出风管；3.4-拨料风管路；3.5-第一出风口；3.6-第一出风管路；3.7-第二出风口；3.8-第二出风管路；3.9-第三出风口；3.10-第三出风管路。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供了一种高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***，如图1所示，所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***包括进料干燥***1、气化燃烧换热***2以及供风***3；所述气化燃烧换热***2包括气化燃烧子***与换热子***；
所述进料干燥***1包括依次连接的低位空气横管1.1、空气提升管1.2、高位空气横管1.3以及气固分离装置1.4，所述低位空气横管1.1的固体入口即所述进料干燥***1的进料口，所述低位空气横管1.1的气体入口即所述进料干燥***1的进气口；所述气固分离装置1.4为旋风分离器；所述气固分离装置1.4的气体出口与所述供风***3的气体入口通过旋风出风管3.3相连接，在所述旋风出风管3.3上开设拨料风管路3.4，在所述气固分离装置1.4的固体出口设有拨料装置1.5，所述拨料装置1.5的出口与所述气化室2.1的入口相连接，所述拨料装置1.5的气体入口与所述拨料风管路3.4相连接；
所述气化燃烧子***包括气化燃烧室，所述气化燃烧室设有第一内间壁2.2与第二内间壁2.4，所述第一内间壁2.2从所述气化燃烧室的顶端延伸至中下部，形成位于底部的第一连通口，所述第一连通口呈拱形，所述第二内间壁2.4从所述气化燃烧室的底部延伸至中上部，形成位于顶部的第二连通口，所述气化燃烧室被所述第一内间壁与所述第二内间壁依次分为气化室2.1、上行燃烧室2.3与下行燃烬室2.5，所述气化室2.1与所述上行燃烧室2.3通过所述第一连通口相连接，所述上行燃烧室2.3与所述下行燃烬室2.5通过第二连通口相连接；所述气化室2.1的入口与所述气固分离装置1.4的固体出口相连接；
所述换热子***包括锅炉换热室2.8，所述锅炉换热室2.8与所述气化室2.1之间通过第三内间壁2.7相隔断，所述下行燃烬室2.5的前后两面开口，并分别通过横向烟道2.6(分为前横向烟道以及后横向烟道)与所述锅炉换热室2.8相连通；所述锅炉换热室2.8内部分布有锅炉管束2.9；所述锅炉换热室2.8设有烟气出口；
所述换热子***还包括汽包2.10与蒸汽过热器2.11，所述锅炉管束2.9的出口与所述汽包2.10的入口相连接，所述汽包2.10的出口与所述蒸汽过热器2.11相连接，所述蒸汽过热器2.11的管束分布在所述气化室2.1、上行燃烧室2.3与下行燃烬室2.5的顶部的外侧壁面上；所述锅炉管束2.9进一步分布在所述气化室2.1、上行燃烧室2.3与下行燃烬室2.5的内部；在所述气化室2.1的底部且所述第一出风口3.5的上方设置炉排2.15；
所述供风***3包括空气预热器3.2，所述空气预热器3.2设有空气进口、空气出口、烟气进口与烟气出口，所述空气出口与所述进料干燥***1的进气口相连接，所述烟气进口与所述锅炉换热室2.8的烟气出口相连接，在所述空气进口设有鼓风机3.1；所述供风***3的第一出风口3.5连接位于所述气化室2.1底部的第一出风管路3.6，依靠所述第一出风管路3.6实现第一出风均匀分布；所述供风***3的第二出风口3.7连接位于所述上行燃烧室2.3底部的第二出风管路3.8，依靠所述第二出风管路3.8实现第二出风均匀分布；所述供风***3的第三出风口3.9连接第三出风管路3.10，所述第三出风管路3.10分别穿过所述前横向烟道与所述后横向烟道，使得所述第三出风管路3.10的出口位于所述上行燃烧室2.3的前后两面内间壁上；
其中，在所述上行燃烧室2.3的底部设有出渣口2.13，在所述下行燃烬室2.5的底部设有燃烬清灰口2.12，在所述锅炉换热室2.8的底部设有锅炉清灰口2.14。
应用例1
本应用例提供了一种利用实施例1所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***来处理高含水颗粒燃料的方法：
含水率为50％左右的生物质燃料通过低位空气横管1.1的固体入口进入进料干燥***1，鼓风机3.1将室温下的空气通入空气预热器3.2中预热，随后通过低位空气横管1.1的气体入口进入进料干燥***1，被预热的空气带动生物质燃料依次通过低位空气横管1.1、空气提升管1.2与高位空气横管1.3，被充分干燥脱水，将含水率降至20％左右，而气固混合物被旋风分离器1.4进行气固分离，分离得到的气体一部分通过旋风出风管3.3进入供风***3，另一部分通过拨料风管路3.4进入位于旋风分离器1.4固体出口处的拨料装置1.5内，有助于被初步干燥脱水的生物质固体颗粒燃料能够顺利进入气化室2.1；
在气化室2.1的四周高温墙壁传热作用与第一出风口3.5供气的双重作用下，被初步干燥脱水的固体颗粒燃料在下降过程中发生解耦气化燃烧，水分蒸发汽化同时固体颗粒热解气化，未能打散、结团的块状燃料掉入气化室2.1的底部落在炉排2.15上，并在第一出风口3.5的供风作用下继续气化燃烧，燃烧得到的灰渣定期从出渣口2.13排除，而生成的气体产物和半焦颗粒通过拱形第一连通口进入上行燃烧室2.3；
在上行燃烧室2.3的四周高温墙壁传热作用与第二出风口3.7供气的双重作用下，生成的气体产物和半焦颗粒进行交互燃烧，燃烧过程中产生的NOx被还原性的气体产物和热态半焦还原，并在高水蒸气环境中被强化，从而有效降低烟气中NOx浓度，未燃烬组分经过通过第二连通口进入下行燃烬室2.5；
未燃烬组分继续燃烧并受到下行燃烬室2.5的墙壁阻滞发生减速与气路弯折，燃烧烟气分别从前后两面的开口进入窄长的前横向烟道与后横向烟道，进而进入扩张的锅炉换热室2.8，气速被进一步降低且气路发生进一步弯折，导致细灰能够充分沉降与分离，从而可以从位于下行燃烬室2.5底部的燃烬清灰口2.12、位于锅炉换热室2.8底部的锅炉清灰口2.14清除；
其中，被降温的空气通过气固分离装置1.4的气体出口进入供风***3，再通过第一出风口3.5、第一出风管路3.6、第二出风口3.7、第二出风管路3.8、第三出风口3.9以及第三出风管路3.10能够为气化室2.1和上行燃烧室2.3供风；
从前横向烟道与后横向烟道进入锅炉换热室2.8的高温烟气的温度高达850℃左右，流经锅炉换热室用于锅炉换热来生产蒸汽后，烟气温度为300℃左右，随后烟气进入空气预热器3.2给用于干燥的空气预热，一方面将烟气温度进一步降至150℃左右，另一方面，将原本室温的空气预热至200℃左右。
实施例2
本实施例提供了一种高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***，基于实施例1所述***，区别仅在于：省略了空气预热器3.2，将锅炉换热室2.8的烟气出口排放的烟气直接进入后续净化处理，将鼓风机3.1提供的室温空气通过单独设置的电加热器加热至200℃左右。
本实施例所述***未充分利用锅炉换热室排放的高温烟气，反而使用额外的电加热器，造成了热能的浪费。
实施例3
本实施例提供了一种高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***，基于实施例1所述***，区别仅在于：省略了拨料风管路3.4与拨料装置1.5，即，旋风分离器分离得到的气体全部进入供气***3，而旋风分离器分离得到的固体单纯靠重力进入下面的气化室2.1。
由于气化室具有一定的压力，使得本实施例所述***在实际使用过程中，极易发生被干燥脱水的高含水颗粒燃料堵塞在气化室的固体进口处，造成生产事故。
综上所述，本发明所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***，针对高含水颗粒燃料存在的氮含量高、水分含量高、灰细等问题，设计了包括具有间壁式强化换热结构的气化室以及上行燃烧室、下行燃烬室、前后两条横向烟道与锅炉换热室，使得干燥后的高含水颗粒燃料依次进行气化、燃烧、燃烬，得到的高温烟气分别通过两条横向烟道进入锅炉换热室。一方面，窄长和扩张的高温烟气通路有助于沉降轻质燃料生成的大量细灰；另一方面，两条横向烟道和上行燃烧室高温烟气可以为气化室提供热量。经除尘后的高温烟气继而在锅炉换热室通过蒸汽锅炉换热生产蒸汽。所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***可以实现高含水颗粒燃料的清洁高效热回收，排放的烟气具有低NOx浓度、低灰含量的突出特点。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***，其特征在于，所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***包括气化燃烧换热***；所述气化燃烧换热***包括气化燃烧子***与换热子***；
所述气化燃烧子***包括气化燃烧室，所述气化燃烧室设有第一内间壁与第二内间壁，所述第一内间壁从所述气化燃烧室的顶端延伸至中下部，形成位于底部的第一连通口，所述第二内间壁从所述气化燃烧室的底部延伸至中上部，形成位于顶部的第二连通口，所述气化燃烧室被所述第一内间壁与所述第二内间壁依次分为气化室、上行燃烧室与下行燃烬室，所述气化室与所述上行燃烧室通过所述第一连通口相连接，所述上行燃烧室与所述下行燃烬室通过第二连通口相连接；
所述换热子***包括锅炉换热室，所述锅炉换热室与所述气化室之间通过第三内间壁相隔断，所述下行燃烬室的前后两面开口，并分别通过前横向烟道以及后横向烟道与所述锅炉换热室相连通；所述锅炉换热室内部分布有锅炉管束；
在所述气化室的顶部开设物料进口，在所述气化室的底部开设供风口；所述锅炉换热室设有烟气出口。
2.根据权利要求1所述的高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***，其特征在于，所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***还包括进料干燥***与供风***；
所述进料干燥***设有进气口、进料口与出料口，还包括气固分离装置和拨料装置，所述出料口与所述气固分离装置的入口相连接，所述气固分离装置的固体出口与所述拨料装置的入口相连接；所述气化室的物料进口与所述拨料装置的出口相连接；
所述供风***的气体入口与所述气固分离装置的气体出口相连接；所述供风***的第一出风口与所述气化室的供风口相连接，所述供风***的第二出风口设于所述上行燃烧室的底部；
其中，在所述上行燃烧室的底部设有出渣口，在所述下行燃烬室的底部设有燃烬清灰口，在所述锅炉换热室的底部设有锅炉清灰口。
3.根据权利要求2所述的高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***，其特征在于，在所述气固分离装置的气体出口与所述供风***的气体入口相连接的管路上开设拨料风管路，所述拨料风管路的出口与所述拨料装置的气体入口相连接。
4.根据权利要求2或3所述的高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***，其特征在于，所述高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***还包括空气预热器，所述空气预热器设有空气进口、空气出口、烟气进口与烟气出口，所述空气出口与所述进料干燥***的进气口相连接，所述烟气进口与所述锅炉换热室的烟气出口相连接，在所述空气进口设有鼓风机。
5.根据权利要求2-4任一项所述的高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***，其特征在于，所述进料干燥***包括依次连接的低位空气横管、空气提升管与高位空气横管，所述低位空气横管的固体入口即所述进料干燥***的进料口，所述低位空气横管的气体入口即所述进料干燥***的进气口。
6.根据权利要求2-5任一项所述的高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***，其特征在于，所述换热子***还包括汽包与蒸汽过热器，所述锅炉管束的出口与所述汽包的入口相连接，所述汽包的出口与所述蒸汽过热器相连接，所述蒸汽过热器的管束分布在所述气化室、上行燃烧室与下行燃烬室的顶部的外侧壁面上。
7.根据权利要求2-6任一项所述的高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***，其特征在于，所述锅炉管束进一步分布在所述气化室、上行燃烧室与下行燃烬室的内部。
8.根据权利要求2-7任一项所述的高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***，其特征在于，所述供风***的第一出风口连接位于所述气化室底部的第一出风管路，依靠所述第一出风管路实现第一出风均匀分布；所述供风***的第二出风口连接位于所述上行燃烧室底部的第二出风管路，依靠所述第二出风管路实现第二出风均匀分布；
所述供风***的第三出风口连接第三出风管路，所述第三出风管路分别穿过所述前横向烟道与所述后横向烟道，使得所述第三出风管路的出口位于所述上行燃烧室的前后两面内间壁上。
9.根据权利要求2-8任一项所述的高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***，其特征在于，所述第一连通口呈拱形。
10.根据权利要求2-9任一项所述的高含水颗粒燃料间壁式强化换热解耦气化燃烧***，其特征在于，在所述气化室的底部且所述第一出风口的上方设置炉排。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103697583A (zh) * 2013-11-29 2014-04-02 原平市暖圣热能设备有限公司 整体煤气化联燃热水锅炉
WO2016078177A1 (zh) * 2014-11-19 2016-05-26 武汉江河长能源科技有限公司 一种生物质微米燃料高温工业锅炉
CN205560764U (zh) * 2015-12-30 2016-09-07 重庆科技学院 机械炉排式垃圾气化焚烧双锅炉***
CN208282087U (zh) * 2018-04-19 2018-12-25 丹东蓝天环保锅炉制造有限公司 无炉排静态燃烧锅炉
CN212408625U (zh) * 2020-06-16 2021-01-26 朱泽玉 一种生物质气化燃烧锅炉
WO2021115028A1 (zh) * 2019-12-12 2021-06-17 青岛理工大学 利用固体颗粒热载体热解气化的梯级余热回收装置及方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103697583A (zh) * 2013-11-29 2014-04-02 原平市暖圣热能设备有限公司 整体煤气化联燃热水锅炉
WO2016078177A1 (zh) * 2014-11-19 2016-05-26 武汉江河长能源科技有限公司 一种生物质微米燃料高温工业锅炉
CN205560764U (zh) * 2015-12-30 2016-09-07 重庆科技学院 机械炉排式垃圾气化焚烧双锅炉***
CN208282087U (zh) * 2018-04-19 2018-12-25 丹东蓝天环保锅炉制造有限公司 无炉排静态燃烧锅炉
WO2021115028A1 (zh) * 2019-12-12 2021-06-17 青岛理工大学 利用固体颗粒热载体热解气化的梯级余热回收装置及方法
CN212408625U (zh) * 2020-06-16 2021-01-26 朱泽玉 一种生物质气化燃烧锅炉

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