以空气水蒸汽为气化剂的生物质气化锅炉及耦合燃烧方法技术

以空气水蒸汽为气化剂的生物质气化锅炉及耦合燃烧方法，它属于锅炉燃烧技术领域，解决了现有生物质锅炉存在的热效率低，气化气中焦油含量高，高温受热面易结渣等问题。隔板设置在密闭的环形雾化腔内，空气进入管与隔板一侧的密闭环形雾化腔连通，进水管通过雾化喷嘴与隔板另一侧的密闭环形雾化腔连通，热空气水蒸汽混合管路的出口和隔板与雾化喷嘴之间的密闭环形雾化腔连通。方法主要步骤为：将热空气和水蒸汽混合后作为气化剂从炉排底部喷孔喷入气化燃烧室内并将生物质充分转化为可燃性气体、将生成的氢气和一氧化碳通入到燃气锅炉的完全燃烧室内进行燃烧并三次给风。本发明专利技术具有热效率高、气化气中焦油含量少，高温受热面不结渣等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于燃烧粉状生物质的气化燃烧锅炉及用所述锅炉进行耦合燃烧的方法，属于锅炉燃烧

技术介绍
现有生物质直燃技术可以分为固定床、流化床、悬浮燃烧三种技术。目前，国内市 场上尚没有一种比较理想的生物质类燃料的锅炉产品，各种生物质燃料锅炉的设计仍然沿 用燃煤锅炉固定床燃烧的方式来制造，由于生物质燃料的燃料特性与煤有明显的不同，大 多数生物质燃料在干燥后，挥发分快速脱离母体迅猛燃烧，而不附着在生物质燃料表面燃 烧，挥发分逸出后的燃料剩余物为黑色或呈焦碳状暗红色，未见明显的火焰，依靠燃烧室内 壁的辐射热缓慢燃烧，燃尽时间也较长。且生物质燃料中通常都含有大量的碱金属元素(钾、钠等)，所以，目前燃用生物质燃料的锅炉都会出现炉排结焦、结瘤、断焰，不能连续运 行和不能长时间间歇燃烧的状况；需要经常停炉清渣和重新点火。 针对生物质燃料存在的这些缺陷，人们对生物质燃料锅炉进行了一系列的改进， 如在授权公告号为CN201053749Y的技术专利"生物质燃料锅炉"中，公开了一种在原 燃煤锅炉的基础上改进的设计，利用一次风和二次风及风口调节挡板的作用，实现以悬浮 燃烧为主、层燃为辅的方式，在一定程度上保证了换热效率和料仓的安全，但由于生物质燃 料灰的熔点低，易于在高温受热面发生结渣事故，进而引起锅炉"爆管"事故。授权公告号 为CN201074829Y的技术专利"一种生物质成型燃料气化锅炉"，炉体采用带有炉烘的 本体及机械进料装置和炉体夹套内设置风量分配管的结构，因其未采用蒸汽助燃设备，故 燃气热值低，存在焦油分解方面的难题，从而降低了锅炉效率。授权公告号为CN201093717Y 的技术专利"生物质气化锅炉"是一种以生物质原料为燃料的一般锅炉，其也未采用 蒸汽助燃装置，因此燃气热值低，容易出现排烟中有未分解完全的焦油。授权公告号为 CN201149245Y的技术专利"生物质高温燃烧锅炉"，在炉胆中得到预热的生物质燃料与 炉胆下方由喷嘴分段切向仰射进入炉膛的高温空气相遇，实现分级旋流燃烧。但要通过调 整喷嘴的数量来严格控制过量空气系数，这样会使得炉内温度不易控制，分级效果不理想， 影响锅炉热效率。授权公告号为CN201081236Y的技术专利公开了一种能够使生物质 燃料充分燃烧的具有在多燃烧室内燃烧及蒸汽助燃燃烧装置的锅炉。锅炉的二次风由与第 一燃烧室连通的叶轮式供料机供给，二次风为常温的冷风，二次风由第二燃烧室二次风入 口进入，容易引起炉内温度的波动，不能较好地控制燃料气化温度，增加了第二燃烧室内气 化气中焦油含量，也容易使高温受热面产生结渣。另外，蒸汽要从蒸汽助燃燃烧装置蒸汽入 口进入，不仅要添设蒸汽发生装置，增加设备成本，而且燃烧室内温度不容易控制，使得燃 烧室内出现结渣或燃烧不完全的现象。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以空气水蒸汽为气化剂的生物质气化锅炉及耦合燃烧4方法，以解决现有的生物质气化锅炉存在热效率低、气化气中焦油含量高，高温受热面易结 渣等问题。 本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是 本专利技术所述的以空气水蒸汽为介质的生物质气化锅炉包括炉体、炉排、燃料均分 器和预热管，所述炉体由内炉壁和套在内炉壁上的外炉壁构成，所述炉体的上部空腔的外 形呈圆柱形，炉体的上部空腔为气化燃烧室，所述炉体的下部空腔的外形呈倒锥形，炉体的 下部空腔为落灰室，所述炉排位于落灰室的上方且设置在气化燃烧室的下端内，预热管设 置气化燃烧室内的上端且与安装在炉体的上端壁的燃料均分器连通；所述生物质气化锅炉 还包括进水管、雾化喷嘴、空气进入管、隔板、热空气水蒸汽混合管路、喉管、二次风管组和 连接管；热空气水蒸汽混合管路设置在炉排的下方，所述炉排由多个水平设置的炉排管纵 横交织在一起构成，每个炉排管的下半部管壁开有多个一次风通孔；位于炉排上方的圆柱 形炉体的外侧壁上设有密闭环形雾化腔，所述密闭环形雾化腔直接通过内炉壁与气化燃烧 室进行热交换，隔板设置在密闭的环形雾化腔内，空气进入管与隔板一侧的密闭环形雾化 腔连通，进水管通过雾化喷嘴与隔板另一侧的密闭环形雾化腔连通，热空气水蒸汽混合管 路的出口和隔板与雾化喷嘴之间的密闭环形雾化腔连通，各个炉排管通过热空气水蒸汽混 合管路与密闭环形雾化腔连通；二次风管组由弯管和多个切向喷管构成，弯管套设在位于 密闭环形雾化腔上方处圆柱形炉体上，所述弯管通过多个均布设置的切向喷管与气化燃烧 室连通；喉管由内筒和套装在内筒上的外筒构成，且二者之间形成的空腔是密封腔，内筒的 侧壁上开有多个三次风通孔，喉管的一端与炉体上端侧壁连通，弯管通过连接管与喉管的 密封腔连通，喉管上开有三次风入口 。 利用上述生物质气化锅炉的耦合燃烧方法，所述方法是按照以下步骤实现的步 骤一、采用螺旋送料机送料使生物质燃料送入气化燃烧室后呈悬浮状态，并控制气化燃烧 室的温度在60(TC以下；步骤二、利用气化燃烧室内产生的热量将空气加热、将雾化后的细 小水雾气化成水蒸汽，再将热空气和水蒸汽混合后作为气化剂从炉排底部喷孔喷入气化燃 烧室内，气化剂中的热空气为一次风；在炉排上部的气化燃烧室进行切向二次给风；将生 物质充分转化为可燃性气体氢气和一氧化碳；步骤三、将步骤二生成的氢气和一氧化碳 通过喉管通入到燃气锅炉的完全燃烧室内进行燃烧，并在喉管上进行三次给风。 本专利技术具有的优点及积极效果是 本专利技术解决了现有生物质锅炉存在的热效率低，气化气中焦油含量高，高温受热 面易结渣等问题，包括夹套式炉体及其给料装置，三次送风技术，水雾发生装置，振打除灰 装置，其技术要点是采用气化室内热量加热气化空气，并通过蒸汽雾化装置将水蒸汽直接 与一次空气混合作为气化剂的新技术；且采用气化燃烧室和与之连接的完全燃烧室的两级 反应器、以提高生物质能转化效率的内套加热式生物质空气水蒸汽气化燃烧耦合技术。其 结构设计合理，运行稳定，强化了传热和燃料气化效果，可以提高生物质能转化效率和生物 质燃料气化产物的热值，使生物质燃料完全充分燃烧，既节能，提高了锅炉的热效率，又环 保，减轻了环境污染。 本专利技术方法由于在炉体上部采用螺旋给料使生物质燃料送入气化燃烧室后呈悬 浮状态，再利用炉体夹套的外炉壁内侧与进水管连通的雾化喷嘴使得一次风中直接携带蒸 汽，利用气化燃烧室内燃料部分燃烧所产生的热量使得夹套内层温度升高，而雾化喷嘴产生的细小水雾，直接与夹套的内炉壁接触产生水蒸汽，以一次风与水蒸汽由炉排底部喷孔 喷入气化燃烧室作为气化剂，抑制生物质中碳黑的生成，能够提高生物质燃料气化质量。其 结构设计合理，运行稳定，强化了传热和燃料气化效果，可以提高生物质能转化效率和生物 质燃料气化产物的热值，使生物质燃料完全充分燃烧，从而大大减轻完全燃烧室内换热器 的高温受热面结渣的可能性。 利用蒸汽雾化装置产生的水蒸汽进入气化燃烧室内，来调节生物质不完全燃烧放 出的热和生物质气化吸收的热，合理控制炉内温度；并通过调节一次风量，使得生物质燃料 产生可燃得C0、H4和其它可燃气体，在保证生物质燃料气化的效果前提下，合理降低一次风 量和一次风速，使得进入气化燃烧室产生的可燃气体尽可能少携带飞灰，有独特设计的二 次风形成热风幕，也可降低燃气中携带的飞灰。因为在完全本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以空气水蒸汽为气化剂的生物质气化锅炉，所述生物质气化锅炉包括炉体（２１）、炉排（３）、燃料均分器（１０）和预热管（８），所述炉体（２１）由内炉壁（１７）和套在内炉壁（１７）上的外炉壁（１８）构成，所述炉体（２１）的上部空腔的外形呈圆柱形，炉体（２１）的上部空腔为气化燃烧室（１２），所述炉体（２１）的下部空腔的外形呈倒锥形，炉体（２１）的下部空腔为落灰室（２），所述炉排（３）位于落灰室（２）的上方且设置在气化燃烧室（１２）的下端内，预热管（８）设置气化燃烧室（１２）内的上端且与安装在炉体（２１）的上端壁的燃料均分器（１０）连通；其特征在于：所述生物质气化锅炉还包括进水管（１）、雾化喷嘴（７）、空气进入管（２２）、隔板（１９）、热空气水蒸汽混合管路（２０）、喉管（１３）、二次风管组（５）和连接管（４）；热空气水蒸汽混合管路（２０）设置在炉排（３）的下方，所述炉排（３）由多个水平设置的炉排管（３－１）纵横交织在一起构成，每个炉排管（３－１）的下半部管壁开有多个一次风通孔（３－１－１）；位于炉排（３）上方的圆柱形炉体的外侧壁上设有密闭环形雾化腔（６），所述密闭环形雾化腔（６）直接通过内炉壁（１７）与气化燃烧室（１２）进行热交换，隔板（１９）设置在密闭的环形雾化腔（６）内，空气进入管（２２）与隔板（１９）一侧的密闭环形雾化腔（６）连通，进水管（１）通过雾化喷嘴（７）与隔板（１９）另一侧的密闭环形雾化腔（６）连通，热空气水蒸汽混合管路（２０）的出口和隔板（１９）与雾化喷嘴（７）之间的密闭环形雾化腔（６）连通，各个炉排管（３－１）通过热空气水蒸汽混合管路（２０）与密闭环形雾化腔（６）连通；二次风管组（５）由弯管（５－１）和多个切向喷管（５－２）构成，弯管（５－１）套设在位于密闭环形雾化腔（６）上方处的圆柱形炉体上，所述弯管（５－１）通过多个均布设置的切向喷管（５－２）与气化燃烧室（１２）连通；喉管（１３）由内筒（１３－２）和套装在内筒（１３－２）上的外筒（１３－１）构成，且二者之间形成的空腔是密封腔（１３－３），内筒（１３－２）的侧壁上开有多个三次风通孔（１３－２－１），喉管（１３）的一端与炉体（２１）上端侧壁连通，弯管（５－１）通过连接管（４）与喉管（１３）的密封腔（１３－３）连通，喉管（１３）上开有三次风入口（１１）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李炳熙，李洪涛，靖洪铭，张亚宁，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]