一种生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧的燃烧装置制造方法及图纸

一种生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧的燃烧装置，属于生物质燃烧技术领域。其特征在于：燃烧方法包括如下步骤：步骤（1），生物质燃料干燥并热解成炭，干燥和热解产生的气体在生物质燃料上部燃烧；步骤（2），将热解后的生物质燃料破碎成粒径不大于3mm的炭粉并堆积；步骤（3），炭粉阴燃成灰分，阴燃的温度不高于650℃，阴燃产生的不完全燃烧的气体输送至生物质燃料上部燃烧；步骤（4），灰分经冷却后排出。本生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧方法从根源上解决秸秆等农业废弃物燃烧设备结焦、结渣、气固污染物排放高和灰肥失效问题；本生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置适应于中小型燃烧设备。

Biomass briquette fuel solid phase low temperature and gas phase high temperature combustion method and device

The invention relates to a solid phase low temperature and gas phase high temperature combustion method and a device for biomass molding fuel, belonging to the technical field of biomass combustion. Which is characterized by comprising the following steps: (1), biomass fuel drying and pyrolysis gas produced, drying and pyrolysis of biomass fuel combustion in the upper part; step (2), after pyrolysis of biomass fuels will be broken into particle size of not more than 3mm and the accumulation of carbon powder; step (3), carbon fly ash into the smoldering, smoldering temperature less than 650 degrees Celsius, incomplete combustion of biomass fuel gas to produce the upper smoldering combustion; step (4), ash discharged after cooling. The biomass fuel vapor solid low temperature and high temperature combustion method from the source to solve the straw and other agricultural waste burning equipment, coke slag, gas and solid pollutant emission and high ash fertilizer failures; the biomass fuel vapor solid low temperature, high temperature combustion device adapted to small and medium-sized combustion equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧方法及装置
一种生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧方法及装置，属于生物质燃烧

技术介绍
随着我国农业结构调整和农村经济发展，迫切需要解决农产品干燥、农业设施供暖等分布式小型供热问题。例如：我国粮食干燥机械化水平为10%(日韩80~90%的水平)，湿谷物霉变等损失高达5%(发达国家小于1%)。急需发展干燥机械及与之配套的中小型供热装置(一般小于2.8MW)。我国2/3国土面积的农业设施(畜禽舍、温室等)供暖需求也极为迫切。应用季节性收获、分散分布的秸秆，来满足季节性、分布式农产品干燥和供暖等中小型用能需求，可以节约能源、降低成本，同时解决秸秆焚烧引起的污染问题。对于中小型燃烧设备来说，成型燃料燃烧技术可降低燃料储存、运输成本，提高设备自动化程度和运行稳定性、可靠性，减少污染排放，是目前及将来生物质锅炉的主要技术。我国生物质能源的70%为秸秆等农业废弃物，秸秆等生物质成型燃料中含有大量的钾、钠、氯等元素，燃烧时如果固相温度高，特别是超过800℃时，这些元素会挥发、软化。挥发的钾、钠、氯化合物一部分会在炉膛的换热器表面冷凝、形成粘污，另一部分会随着烟气排放到大气中，形成气溶胶。另外，成型燃料锅炉一般采用螺旋喂料器等设备喂料，物料落入炉膛后比较集中。燃料落入炉膛中如果没有扰动，底灰中软化的钾钠化合物会形成熔渣，引起燃料严重结焦、结渣，导致固体的不完全燃烧，形成大量的固体废渣，不但影响燃烧的可靠性，也导致灰渣肥性失效，不能作为农田肥料应用。针对这些问题，申请号为201210533851.3的专利公开了带有炭燃烧池的生物质锅炉高效分段控制燃烧方法及系统，采用水冷振动炉排结合炭燃烧池实现分段燃烧，用来减少炉渣、飞灰中的含炭量，要求炭在燃烧池中的燃烧温度在400℃~600℃之间，虽然给出了炭燃烧的温度，但是没有给出具体的控制燃烧温度的方法或措施。申请号为201410216375.1的专利公开了一种用于链条炉上的，由破渣齿和冷却水管组成生物质锅炉破渣装置，解决链条炉的结焦结渣问题。申请号为201510129695.8的专利公开了一种气固两相分离再耦合燃烧装置，提供了一种包括固相燃烧室、气相还原室和气相燃烧室的链条炉，可以降低NOX的排放。申请号为201410819577.5的专利公开了一种安装了固定和活动炉排的生物质成型燃料燃烧锅炉，燃料在炉膛中移动通常可以用链条炉实现，燃料燃烧后可通过炉排中翻入排灰口，可以通过滑动活动炉排形成燃料扰动，解决燃烧过程燃料无扰动引起的结焦问题。这些装置均使用链条炉结构，然而水冷振动炉排炉和链条炉金属耗量大，结构复杂，设备体积和重量均较大，适用于10-65t/h中等容量的锅炉，不适用于小型生物质干燥和供暖用炉。另外，申请号为201210027287.8专利公开了一种由MgO，高岭土等组成的抗结焦剂及其制备方法，在燃料中添加抗结焦剂来解决结渣、结焦问题。申请号为201210161528.8的专利公开了一种根据对流烟道压差，启动推杆带动软管，清理烟道内灰尘的方法，解决燃烧颗粒排放大引起的烟管阻塞问题。这些技术和装备提高了生物质燃烧设备的可靠性，然而没有从根源上解决燃烧的主要问题。生物质燃烧过程中，前期干燥和热解时，由于吸热效应，固体燃料本身温度并不高。到炭燃烧阶段，由于剧烈的放热效应和炉膛的高温环境，会使燃料固体部分温度急剧升高，因此，关键是控制炭燃烧时的固相温度。堆积阴燃可以使炭细碎颗粒的燃烧维持在低温状态，且阴燃灰无任何结焦、结渣现象。（参见论文：1、何芳，FrankBehrendt，Experimentalinvestigationofnaturalsmolderingofchargranulesinapackedbed，FireSafetyJournal，2011，46：406-413；2、何芳，易维明，李志合等，生物质内部燃烧特性的阴燃实验研究，工程热物理学报，2014，35：792-796），然而常规堆积阴燃到后期时，受空气扩散速率的影响，燃烧速度很慢。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种从根源上解决秸秆等农业废弃物燃烧设备结焦、结渣、气固污染物排放高和灰肥失效问题，特别适合我国灰分较高的农业废弃物成型燃料燃烧的生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧方法及装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤（1），生物质燃料干燥并热解成炭，干燥和热解产生的气体在生物质燃料上部燃烧；步骤（2），将热解后的生物质燃料破碎成粒径不大于3mm的炭粉并堆积；步骤（3），向堆积的炭粉内输送空气助燃和冷却，使炭粉阴燃成灰分，阴燃的温度不高于650℃，阴燃产生的不完全燃烧的气体输送至生物质燃料上部燃烧；步骤（4），灰分经冷却后排出。优选的，步骤（3）所述的炭粉阴燃的温度为400℃~650℃。优选的，步骤（4）所述的灰分冷却后的温度不高于80℃。优选的，步骤（3）所述用于阴燃冷却的空气和步骤（4）中用于灰分冷却的空气作为二次风全部或部分输送至生物质燃料上方，并与步骤（1）中干燥和热解产生的气体混合燃烧。一种上述的生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧方法采用的装置，其特征在于：包括由上至下依次设置的炉膛、阴燃区以及冷却区，阴燃区的进料口与炉膛的出料口连通，阴燃区的出料口与冷却区连通，炉膛的下部设有炉篦，炉篦上安装有用于对物料进行破碎的破碎机构，生物质燃料在炉膛下部干燥和热解，炉篦连接有转动机构，对生物质燃料进行扰动，并使炭粉落入阴燃区阴燃，同时使块状生物质燃料移动至炉篦中部，破碎机构将块状生物质燃料破碎成炭粉后落入阴燃区阴燃，阴燃产生的灰分在冷却区内冷却后排出。优选的，所述的破碎机构包括导向板以及碎炭刀，导向板设置在炉篦上侧，炉篦相对于导向板转动，导向板在水平面的投影为螺旋线，从而使物料向导向板中部移动，碎炭刀设置在导向板中部，碎炭刀与炉篦固定连接并随炉篦同步转动。优选的，碎炭刀的上方设有挡炭板，挡炭板安装在导向板上。优选的，所述的阴燃区内间隔设有多根进风管，进风管的管壁上设有出气孔，进风管内充有流动的空气并对阴燃区降温，部分空气经出气孔进入阴燃区内助燃，进风管连接有助燃调节机构和风量调节单元，风量调节单元用于调节进风管内的冷却空气的流速，助燃调节机构和风量调节单元相配合调节进入阴燃区内的助燃空气量。优选的，所述的冷却区包括冷却箱、冷却箱侧部的冷却箱进气箱和冷却箱出气箱以及冷却箱内的换热管，换热管的两端分别与冷却箱进气箱和冷却箱出气箱连通，换热管有多根。优选的，所述的阴燃区和冷却区的冷却空气出口均与炉膛上部连通，使阴燃区的冷却空气和冷却区的冷却空气作为二次风进入炉膛上部，并与生物质燃料干燥和热解产生的气体混合燃烧。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果是：1、本生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧方法从根源上解决秸秆等农业废弃物燃烧设备结焦、结渣、气固污染物排放高和灰肥失效问题，特别适合我国灰分较高的农业废弃物成型燃料燃烧，阴燃后的灰分进入冷却区冷却，并对热量回收利用，提高能量的利用率。2、采用阴燃区冷却的方式实现炭粉阴燃的温度为400℃~6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤（1），生物质燃料干燥并热解成炭，干燥和热解产生的气体在生物质燃料上部燃烧；步骤（2），将热解后的生物质燃料破碎成粒径不大于3mm的炭粉并堆积；步骤（3），向堆积的炭粉内输送空气助燃和冷却，使炭粉阴燃成灰分，阴燃的温度不高于650℃，阴燃产生的不完全燃烧的气体输送至生物质燃料上部燃烧；步骤（4），灰分经冷却后排出。

【技术特征摘要】
1.一种生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤（1），生物质燃料干燥并热解成炭，干燥和热解产生的气体在生物质燃料上部燃烧；步骤（2），将热解后的生物质燃料破碎成粒径不大于3mm的炭粉并堆积；步骤（3），向堆积的炭粉内输送空气助燃和冷却，使炭粉阴燃成灰分，阴燃的温度不高于650℃，阴燃产生的不完全燃烧的气体输送至生物质燃料上部燃烧；步骤（4），灰分经冷却后排出。2.根据权利要求1所述的生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧方法，其特征在于：步骤（3）所述的炭粉阴燃的温度为400℃~650℃。3.根据权利要求1所述的生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧方法，其特征在于：步骤（4）所述的灰分冷却后的温度不高于80℃。4.根据权利要求1所述的生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧方法，其特征在于：步骤（3）所述用于阴燃冷却的空气和步骤（4）中用于灰分冷却的空气作为二次风全部或部分输送至生物质燃料上方，并与步骤（1）中干燥和热解产生的气体混合燃烧。5.一种权利要求1~4任一项所述的生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧方法采用的燃烧装置，其特征在于：包括由上至下依次设置的炉膛（1）、阴燃区（3）以及冷却区（4），阴燃区（3）的进料口与炉膛（1）的出料口连通，阴燃区（3）的出料口与冷却区（4）连通，炉膛（1）的下部设有炉篦（13），炉篦（13）上安装有用于对物料进行破碎的破碎机构（2），生物质燃料在炉膛（1）下部干燥和热解，炉篦（13）连接有转动机构，对生物质燃料进行扰动，并使炭粉落入阴燃区（3）阴燃，同时使块状生物质燃料移动至炉篦（13）中部，破碎机构（2）将块状生物质燃料破碎成炭粉后落入阴燃区（3）...

【专利技术属性】
技术研发人员：何芳，张毅，徐攀，高振强，杨彬彬，孙鹏，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37