[發明專利]以空氣水蒸汽為氣化劑的生物質氣化鍋爐及耦合燃燒方法

有效

• 申請號: 200910073295.4
• 申請日: 2009-11-30
• 公開（公告）號: CN101737795A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 李炳熙;李洪濤;靖洪銘;張亞寧
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F23L7/00
• 分類號: F23L7/00;F23L9/02;F23J1/06;C10J3/80
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及一種用于燃燒粉狀生物質的氣化燃燒鍋爐及用所述鍋爐進行耦合燃燒的方法，屬于鍋爐燃燒技術領域。

背景技術

現有生物質直燃技術可以分為固定床、流化床、懸浮燃燒三種技術。目前，國內市場上尚沒有一種比較理想的生物質類燃料的鍋爐產品，各種生物質燃料鍋爐的設計仍然沿用燃煤鍋爐固定床燃燒的方式來制造，由于生物質燃料的燃料特性與煤有明顯的不同，大多數生物質燃料在干燥后，揮發分快速脫離母體迅猛燃燒，而不附著在生物質燃料表面燃燒，揮發分逸出后的燃料剩余物為黑色或呈焦碳狀暗紅色，未見明顯的火焰，依靠燃燒室內壁的輻射熱緩慢燃燒，燃盡時間也較長。且生物質燃料中通常都含有大量的堿金屬元素(鉀、鈉等)，所以，目前燃用生物質燃料的鍋爐都會出現爐排結焦、結瘤、斷焰，不能連續運行和不能長時間間歇燃燒的狀況；需要經常停爐清渣和重新點火。

針對生物質燃料存在的這些缺陷，人們對生物質燃料鍋爐進行了一系列的改進，如在授權公告號為CN201053749Y的實用新型專利“生物質燃料鍋爐”中，公開了一種在原燃煤鍋爐的基礎上改進的設計，利用一次風和二次風及風口調節擋板的作用，實現以懸浮燃燒為主、層燃為輔的方式，在一定程度上保證了換熱效率和料倉的安全，但由于生物質燃料灰的熔點低，易于在高溫受熱面發生結渣事故，進而引起鍋爐“爆管”事故。授權公告號為CN201074829Y的實用新型專利“一種生物質成型燃料氣化鍋爐”，爐體采用帶有爐烘的本體及機械進料裝置和爐體夾套內設置風量分配管的結構，因其未采用蒸汽助燃設備，故燃氣熱值低，存在焦油分解方面的難題，從而降低了鍋爐效率。授權公告號為CN201093717Y的實用新型專利“生物質氣化鍋爐”是一種以生物質原料為燃料的一般鍋爐，其也未采用蒸汽助燃裝置，因此燃氣熱值低，容易出現排煙中有未分解完全的焦油。授權公告號為CN201149245Y的實用新型專利“生物質高溫燃燒鍋爐”，在爐膽中得到預熱的生物質燃料與爐膽下方由噴嘴分段切向仰射進入爐膛的高溫空氣相遇，實現分級旋流燃燒。但要通過調整噴嘴的數量來嚴格控制過量空氣系數，這樣會使得爐內溫度不易控制，分級效果不理想，影響鍋爐熱效率。授權公告號為CN201081236Y的實用新型專利公開了一種能夠使生物質燃料充分燃燒的具有在多燃燒室內燃燒及蒸汽助燃燃燒裝置的鍋爐。鍋爐的二次風由與第一燃燒室連通的葉輪式供料機供給，二次風為常溫的冷風，二次風由第二燃燒室二次風入口進入，容易引起爐內溫度的波動，不能較好地控制燃料氣化溫度，增加了第二燃燒室內氣化氣中焦油含量，也容易使高溫受熱面產生結渣。另外，蒸汽要從蒸汽助燃燃燒裝置蒸汽入口進入，不僅要添設蒸汽發生裝置，增加設備成本，而且燃燒室內溫度不容易控制，使得燃燒室內出現結渣或燃燒不完全的現象。

發明內容

本發明的目的是提供一種以空氣水蒸汽為氣化劑的生物質氣化鍋爐及耦合燃燒方法，以解決現有的生物質氣化鍋爐存在熱效率低、氣化氣中焦油含量高，高溫受熱面易結渣等問題。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：

本發明所述的以空氣水蒸汽為介質的生物質氣化鍋爐包括爐體、爐排、燃料均分器和預熱管，所述爐體由內爐壁和套在內爐壁上的外爐壁構成，所述爐體的上部空腔的外形呈圓柱形，爐體的上部空腔為氣化燃燒室，所述爐體的下部空腔的外形呈倒錐形，爐體的下部空腔為落灰室，所述爐排位于落灰室的上方且設置在氣化燃燒室的下端內，預熱管設置氣化燃燒室內的上端且與安裝在爐體的上端壁的燃料均分器連通；所述生物質氣化鍋爐還包括進水管、霧化噴嘴、空氣進入管、隔板、熱空氣水蒸汽混合管路、喉管、二次風管組和連接管；熱空氣水蒸汽混合管路設置在爐排的下方，所述爐排由多個水平設置的爐排管縱橫交織在一起構成，每個爐排管的下半部管壁開有多個一次風通孔；位于爐排上方的圓柱形爐體的外側壁上設有密閉環形霧化腔，所述密閉環形霧化腔直接通過內爐壁與氣化燃燒室進行熱交換，隔板設置在密閉環形霧化腔內，空氣進入管與隔板一側的密閉環形霧化腔連通，進水管通過霧化噴嘴與隔板另一側的密閉環形霧化腔連通，熱空氣水蒸汽混合管路的出口和隔板與霧化噴嘴之間的密閉環形霧化腔連通，各個爐排管通過熱空氣水蒸汽混合管路與密閉環形霧化腔連通；二次風管組由彎管和多個切向噴管構成，彎管套設在位于密閉環形霧化腔上方處圓柱形爐體上，所述彎管通過多個均布設置的切向噴管與氣化燃燒室連通；喉管由內筒和套裝在內筒上的外筒構成，且二者之間形成的空腔是密封腔，內筒的側壁上開有多個三次風通孔，喉管的一端與爐體上端側壁連通，彎管通過連接管與喉管的密封腔連通，喉管上開有三次風入口。