[發明專利]一種生物質鍋爐及其利用熱能的方法

在審

• 申請號: 201510017000.7
• 申請日: 2015-01-13
• 公開（公告）號: CN104676584A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 樓波;鄔思柯;王小聰;馬括;李茂東
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;廣州特種承壓設備檢測研究院
• 主分類號: F23C10/00
• 分類號: F23C10/00;F23C10/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本發明涉及一種熱能利用技術，特別涉及一種生物質鍋爐及其利用熱能的方法。

背景技術

我國是農業大國，生物質來源及其廣泛，生物質燃料具有CO₂凈排放量為0，硫化物、NO_x和重金屬污染物排放低，灰渣可還田等優良的環保特性，稱為綠色能源和低碳能源。同時生物質能又是可再生能源，在能源日益短缺的今天，其利用具有重大的能源戰略意義，越來越被國家所重視。生物質鍋爐是一種生物質能的利用設備，主要原理通過生物質燃料的燃燒利用其熱能。現階段很多生物質層燃爐由先前的燃煤層燃爐改造而成，生物質燃料在移動的爐排上燃燒，燃燒后落入除渣裝置，高溫煙氣加熱受熱面后流出爐膛。然而，由于生物質鍋爐剛開始推行，設計、改造和運行等過程還處于摸索階段，對生物質燃料的特性研究不夠，生物質揮發份含量高，瞬間大量逸出燃燒會導致熱量集中釋放，使得一些生物質鍋爐運行中存在著轟燃現象。另外，如果鍋爐停止供風后，燃料繼續從進料斗落入爐排并隨之向前運動，此時爐膛高溫的煙氣傳熱和輻射加熱進料，造成揮發份逸出，揮發份聚集于爐膛區域，達到一定濃度和溫度后突然燃燒甚至爆炸，嚴重影響鍋爐安全經濟運行，也給生產帶來了很大的安全隱患。此外，生物質鍋爐更多地滿足了揮發份燃燒要求，無法提供足夠的燃燒時間使固定碳燃燒完全，所以改進燃燒方式，提高生物質燃料的燃燼率也具有一定的實際意義。

發明內容

本發明的首要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種生物質鍋爐，該生物質鍋爐在進料區布置有隔離門，干燥階段和揮發份逸出燃燒階段在爐排上完成后，落入流化床燃燒區。

本發明的另一目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種生物質鍋爐的利用熱能的方法，在該方法中，一部分空氣從爐排底部供入，另一部分空氣從流化床底部送入，供風按照燃燒階段所需氧量進行分配，燃燒完全后灰渣由流化床底部的排渣閥排出；高溫煙氣由爐膛流向尾部煙道，并在此過程中加熱受熱面。

本發明的首要目的通過下述技術方案實現：一種生物質鍋爐，包含以下裝置：進料斗1-1、隔離門1-2、爐排2-1、前置爐拱2-2、供風口2-3、流化床3-1、風帽3-2、排渣閥3-3、受熱面4-1、煙氣出口4-2等；并按照燃料熱能利用階段按次序布置各個裝置。

所述生物質鍋爐的爐膛主體為爐排2-1，所述爐排前端的上方設有進料斗1-1，所述進料斗1-1與爐膛之間通過爐墻隔離開，所述進料斗與爐墻之間設置有隔離門1-2，所述爐排前半段的上方設置有前置爐拱2-2，從爐排中段的底部設置有供風口2-3，所述爐排末端下方設置有流化床3-1，所述流化床的底部設置有風帽3-2，所述流化床末端的墻面上設置有排渣閥3-3；所述爐排和流化床的上方設置有受熱面4-1，所述受熱面與爐膛墻面之間的間隙為煙氣出口4-2。

所述進料斗與爐膛之間布置有隔離門，隔離門的升降裝置開關與供風口開關連接，當爐膛有空氣供給時，隔離門升起，此時燃料從進料斗落入右傾斜爐排并隨之向前運動，當爐膛無空氣供給時，隔離門關閉，此時燃料無法隨爐排向前運動。

所述前置爐拱長度為爐拱長度為爐排的1/2長度，爐拱末端朝上有一定夾角。

所述爐排為鏈條爐，由進料斗方向向爐膛內側運動，爐排由耐火磚砌墻承重。

所述爐排的長度取決于生物質燃料的揮發份燃燼位置，揮發份燃燼后的生物質燃料落入流化床中，以延長燃燒時間，增加氣固混合，保證燃燒效率。

所述供風口位于爐排底部，空氣從爐排底部往上送入生物質鍋爐內。

所述風帽位于流化床底部，送風后經過風帽的平均分配進入流化床，起維持流態化及供氧燃燒的作用。為使流質產生流體化作用，流化床風壓大于爐排底部風壓。

所述煙氣出口靠近鍋爐前部，煙氣經過各受熱面后進入煙氣出口流出爐膛。

本發明的另一目的通過以下技術方案實現：一種所述的生物質鍋爐的利用熱能的方法，包括以下步驟：

步驟1、當鍋爐啟動時，檢測供風口是否啟動，若供風口未啟動，則關閉隔離門，執行步驟5；當供風口啟動時，將隔離門升起并執行步驟2；

步驟2、生物質燃料從進料斗落入爐排，燃料溫度升高后，水分首先逸出，此后揮發份逸出并且燃燒，揮發份中的化學能轉化為熱能；

步驟3、生物質燃料進入流化床燃燒區，此時固定碳燃燒并釋放熱能，固定碳中的化學能轉化為熱能，殘留的灰分將由排渣閥排出，當鍋爐需要停止運行時執行步驟4；

步驟4、停止生物質燃料的供給，關閉供風口，并執行步驟1；