采用生物质气化燃烧发电系统的节能工业窑炉技术方案

本实用新型专利技术公开了一种采用生物质气化燃烧发电系统的节能工业窑炉，包括：窑炉炉体、至少四个防回火喷嘴、烟气管道、沿烟气管道的烟气流动方向依次布置的第一换热器和第二换热器、涡轮发电装置及生物质气化炉，生物质气化炉具有水蒸汽入口、热空气入口以及生物质燃气出口；第一换热器具有第一烟气流路和第一流体流路，第一流体流路的出口通过水蒸汽管线依次与涡轮发电装置及生物质气化炉的水蒸汽入口相连接；第二换热器具有第二烟气流路和第二流体流路，第二流体流路的出口通过热空气管线与生物质气化炉的热空气入口相连接；生物质气化炉的生物质燃气出口通过生物质燃气管线与至少四个防回火喷嘴相连以将生物质燃气喷射至窑炉炉体内燃烧放热。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种工业窑炉，尤其涉及一种燃烧生物质气的工业窑炉。
技术介绍
面对日益严峻的环境问题和能源危机，全世界都在大力提倡节能减排。尤其是对于耗能和污染都较严重的工业窑炉相关产业而言，如何进行节能减排改造，已经成为本领域技术人员在设计该类设备时必须要考虑的因素。以工业窑炉为例，其不仅在使用时需要大量燃料燃烧来提供热能，而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；另外，工业窑炉烟气出口处的烟气温度通常会达到900摄氏度左右，如果将这些高温烟气直接排放到环境中，不但会造成能源浪费还会对环境造成一定程度的破坏。如中国专利201420329574.9号公开了一种带烟气余热回用的生物质燃气工业窑炉燃烧系统，其包括板式换热器、窑炉以及燃烧器，板式换热器内部设置有烟气通道和助燃空气通道，烟气通道的一端与窑炉内部连通，烟气通道的另一端与外界连通，助燃空气通道的一端与燃烧器的内部连通，助燃空气通道的另一端与外界连通，燃烧器上还连接有生物质气化燃气通道。然而，该专利公开的生物质燃气工业窑炉燃烧系统并未揭示或建议生物质气化燃气的来源，排出烟气的余热也没有得以完全的利用。又如中国专利201420819512.6号公开了一种用于工业窑炉的生物质气化燃烧供热系统，包括：窑炉，设有烟气出口和燃烧入口；热解器，设有加热通道、热解气出口和物料出口，加热通道入口连接窑炉的烟气
出口；内含反应区的气化炉，热解气出口通过管道通至反应区，气化炉的物料入口通过管道连接热解器的物料出口，气化炉的燃气出口通至窑炉的燃烧入口；以及换热器，换热器包括相互连通的高温入口、低温出口，以及相互连通的低温入口、高温出口，高温入口连接窑炉的气体出口，高温出口通过管道通至反应区中。然而，该专利公开的生物质气化燃烧供热系统中的气化炉还需要利用热解器提供物料来源，而且该生物质气化燃烧供热系统也未揭示或建议如何能够利用窑炉的烟气进行发电。因此，提供一种能够充分利用烟气余热既能发电又能为生物质气化炉提供气化剂来源的节能工业窑炉成为业内急需解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种采用生物质气化燃烧发电系统的节能工业窑炉，其能够充分回收利用工业窑炉高温烟气的余热进行发电，又能给为生物质气化炉提供气化剂来源，利用生物质气化炉为工业窑炉加热，实现能量的循环使用。为了实现上述目的，本技术提供了一种采用生物质气化燃烧发电系统的节能工业窑炉，包括：窑炉炉体，窑炉炉体内设有炉膛；至少四个防回火喷嘴，至少四个防回火喷嘴间隔设置在窑炉炉体的底端炉壁上，用于将燃气和助燃气体喷射到炉膛内燃烧放热；以及烟气管道，烟气管道连接于窑炉炉体的一侧炉壁上以将炉膛内产生的烟气排出至烟囱；其中，采用生物质气化燃烧发电系统的节能工业窑炉还包括生物质气化燃烧发电系统、及沿烟气管道的烟气流动方向依次布置的用于使烟气管道中的烟气与不同的流体分别进行热交换的第一换热器和第二换热器；其生物质气化燃烧发电系统包括涡轮发电装置及生物质气化炉，生物质气化炉具有水蒸汽入口、热空气入口以及生物质燃气出口；第一换热器具有第一烟气流路和第一流体流路，第一流体流路的出口通过水蒸汽管线依次与涡轮发电装置及生物质气化炉的水蒸汽入口相连接；第二换热器具有第二烟气流路和第二流体流路，第二流体流路的出口通过热空气管线与生物质气化炉的热空气入口相连接；生物质气化炉的生物质燃气出口通过生物质燃气管线与至少四个防回火喷嘴相连以将生物
质燃气喷射至窑炉炉体内燃烧放热。优选地，热空气管线还分支有热空气分管线，热空气分管线与生物质燃气管线相连接并在连接处设有第一混合器以将来自第二换热器的部分热空气与生物质燃气混合形成预混气。可选择地，热空气分管线将热空气总量的20～40％输送至第一混合器以与生物质燃气混合形成预混气，优选地将热空气总量的30％输送至第一混合器。优选地，在烟气管道上于第二换热器的第二烟气流路的出口的下游连接有第一烟气回流管线及第二烟气回流管线，其中，第一烟气回流管线与至少四个防回火喷嘴相连接以将部分烟气回流至至少四个防回火喷嘴处用于助燃；第二烟气回流管线与热空气管线上设置的第二混合器相连接以将部分烟气回流至第二混合器中用于与来自第二换热器的热空气混合后输送至生物质气化炉作为气化剂。可选择地，第一烟气回流管线将烟气总量的10～20％回流到至少四个防回火喷嘴用于助燃，优选地将烟气总量的15％回流到至少四个防回火喷嘴。可选择地，第二烟气回流管线将烟气总量的10～20％回流到第二混合器用于与来自第二换热器的热空气混合，优选地将烟气总量的15％回流到第二混合器。优选地，至少四个防回火喷嘴中的每个防回火喷嘴包括喷嘴本体、设于喷嘴本体一端的喷射口、设于喷嘴本体内部的混合腔、以及设于喷嘴本体的另一端并与混合腔连通的风道分配器，其中，风道分配器包括自内向外同心设置的中心风道、混合气风道及烟气风道，混合气风道与生物质燃气管线相连通，中心风道及烟气风道分别与第一烟气回流管线相连通。可选择地，至少四个防回火喷嘴可以为五个或五个以上。优选地，每个防回火喷嘴进一步包括邻近混合腔设置于混合气风道内的第一旋流风机以及设置于烟气风道内的第二旋流风机。优选地，第一混合器或第二混合器包括混合器本体、设于混合器本体一端的第一类气体入口、设于混合器本体一侧的第二类气体入口、设
于混合器本体内部的气体混合腔、以及设于混合器本体的另一端的混合气出口，其中，气体混合腔中邻近混合气出口设有旋转叶轮。优选地，生物质气化燃烧发电系统还包括螺杆发电装置，从涡轮发电装置流出的部分水蒸汽经由管线输送至螺杆发电装置用于发电转变为冷水后，再经过管线输送至第一换热器的第一流体流路的入口。可选择地，从涡轮发电装置流出水蒸汽总量的20～40％经由管线输送至螺杆发电装置用于发电，优选地从涡轮发电装置流出水蒸汽总量的30％经由管线输送至螺杆发电装置。其中，涡轮发电装置可以是通用的汽轮机驱动的发电机，过热蒸汽进入汽轮机内膨胀做功，使叶片转动而带动发电机发电。可选择地，螺杆发电装置采用螺杆膨胀机发电技术，其工作原理是通过阴阳螺杆槽道中热流体的体积膨胀，推动阴阳螺杆向相反方向旋转，实现将热能转换成机械能的做功过程。其中，从涡轮发电装置流出水蒸汽的温度为100～115摄氏度，从螺杆发电装置流出的冷水温度为55～65摄氏度。优选地，第一换热器的第一流体流路的入口处设有用于向第一流体流路中引入第一流体的第一水泵，第二换热器的第二流体流路的入口处设有用于向第二流体流路中引入第二流体的第一风机。可选择地，第一换热器的第一流体流路中的第一流体为水，第二换热器的第二流体流路中的第二流体为空气。可选择地，从螺杆发电装置流出的冷水的管线上设有第二水泵以将冷水引入第一流体流路的入口。可选择地，第一烟气回流管线上设有第二风机以将部分烟气回流至至少四个防回火喷嘴处用于助燃。优选地，第一换热器包括第一外壳、将第一外壳内部空间分隔为逆向平行的第一烟气流路和第一流体流路的第一中隔板、以及穿设在第一中隔板中的若干第一热管，其中，第一热管的蒸发端延伸于第一烟气流路中，第一热管的冷凝端延伸于第一流体流路中，第一热管的蒸发端的外壁上均布有若干个用于增加换热面积的第一鳍片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用生物质气化燃烧发电系统的节能工业窑炉，包括：窑炉炉体，所述窑炉炉体内设有炉膛；至少四个防回火喷嘴，所述至少四个防回火喷嘴间隔设置在所述窑炉炉体的底端炉壁上；以及烟气管道，所述烟气管道连接于所述窑炉炉体的一侧炉壁上；其特征在于：所述采用生物质气化燃烧发电系统的节能工业窑炉还包括生物质气化燃烧发电系统、及沿所述烟气管道的烟气流动方向依次布置的第一换热器和第二换热器；其中，所述生物质气化燃烧发电系统包括涡轮发电装置及生物质气化炉，所述生物质气化炉具有水蒸汽入口、热空气入口以及生物质燃气出口；所述第一换热器具有第一烟气流路和第一流体流路，所述第一流体流路的出口通过水蒸汽管线依次与所述涡轮发电装置及所述生物质气化炉的水蒸汽入口相连接；所述第二换热器具有第二烟气流路和第二流体流路，所述第二流体流路的出口通过热空气管线与所述生物质气化炉的热空气入口相连接；所述生物质气化炉的生物质燃气出口通过生物质燃气管线与所述至少四个防回火喷嘴相连。

【技术特征摘要】
1.一种采用生物质气化燃烧发电系统的节能工业窑炉，包括：窑炉炉体，所述窑炉炉体内设有炉膛；至少四个防回火喷嘴，所述至少四个防回火喷嘴间隔设置在所述窑炉炉体的底端炉壁上；以及烟气管道，所述烟气管道连接于所述窑炉炉体的一侧炉壁上；其特征在于：所述采用生物质气化燃烧发电系统的节能工业窑炉还包括生物质气化燃烧发电系统、及沿所述烟气管道的烟气流动方向依次布置的第一换热器和第二换热器；其中，所述生物质气化燃烧发电系统包括涡轮发电装置及生物质气化炉，所述生物质气化炉具有水蒸汽入口、热空气入口以及生物质燃气出口；所述第一换热器具有第一烟气流路和第一流体流路，所述第一流体流路的出口通过水蒸汽管线依次与所述涡轮发电装置及所述生物质气化炉的水蒸汽入口相连接；所述第二换热器具有第二烟气流路和第二流体流路，所述第二流体流路的出口通过热空气管线与所述生物质气化炉的热空气入口相连接；所述生物质气化炉的生物质燃气出口通过生物质燃气管线与所述至少四个防回火喷嘴相连。2.如权利要求1所述的采用生物质气化燃烧发电系统的节能工业窑炉，其特征在于，所述热空气管线还分支有热空气分管线，所述热空气分管线与所述生物质燃气管线相连接并在连接处设有第一混合器。3.如权利要求2所述的采用生物质气化燃烧发电系统的节能工业窑炉，其特征在于，在所述烟气管道上于所述第二换热器的第二烟气流路的出口的下游连接有第一烟气回流管线及第二烟气回流管线，其中，所述第一烟气回流管线与所述至少四个防回火喷嘴相连接；所述第二烟气回流管线与所述热空气管线上设置的第二混合器相连接。4.如权利要求3所述的采用生物质气化燃烧发电系统的节能工业
\t窑炉，其特征在于，所述至少四个防回火喷嘴中的每个防回火喷嘴包括喷嘴本体、设于所述喷嘴本体一端的喷射口、设于所述喷嘴本体内部的混合腔、以及设于所述喷嘴本体的另一端并与所述混合腔连通的风道分配器，其中，所述风道分配器包括自内向外同心设置的中心风道、混合气风道及烟气风道，所述混合气风道与所述生物质燃气管线相连通，所述中心风道及所述烟气风道分别与...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘效洲，高富强，涂腾，苏晓键，卢坚伟，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：广东;44