本發(fā)明涉及生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐領(lǐng)域。更具體地，涉及一種高效節(jié)能生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

根據(jù)粗略估計(jì)，目前我國(guó)直接用作生活燃料的部分秸稈占總量20％，用作工業(yè)原料的秸稈量約占總量的2％，廢棄或露天焚燒的部分秸稈約占總量的22％，露天焚燒是目前解決秸稈去向的主要途徑，既浪費(fèi)了資源又污染了大氣環(huán)境，因此，在厲行能源節(jié)約和加強(qiáng)常規(guī)能源開發(fā)的同時(shí)，改變目前能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，向能源多元化和可再生清潔能源時(shí)代過渡，節(jié)能減排，發(fā)展低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)已是大勢(shì)所趨。生物質(zhì)能是一種理想的可再生清潔能源，國(guó)家發(fā)改委《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》提出2010年至2020年可再生能源的發(fā)展目標(biāo)和任務(wù)，確立了生物質(zhì)燃料作為現(xiàn)代清潔能源的地位，而我國(guó)生物質(zhì)燃燒研制遲后，成為生物質(zhì)燃料推廣應(yīng)用的瓶頸，研制開發(fā)高效潔凈生物質(zhì)燃料鍋爐成為必然要求。

目前大多數(shù)鍋爐的結(jié)構(gòu)不適合使用生物質(zhì)燃料，現(xiàn)有生物質(zhì)鍋爐均在原有層燃燃煤鏈條爐基礎(chǔ)上改用生物質(zhì)燃料，由于生物質(zhì)顆粒與煤的燃燒特性不同，結(jié)果必然造成爐膛溫度高，導(dǎo)致爐膛結(jié)渣。如果仍然采用原來的一次風(fēng)，容易造成爐內(nèi)氣流混和不充分，可燃懸浮顆粒在爐內(nèi)停留時(shí)間也短，不能充分燃盡，出現(xiàn)冒黑煙，熱效率降低等不利現(xiàn)象。

因此，需要提供一種可解決目前生物質(zhì)成型燃料鍋爐存在的燃燒不穩(wěn)定、排煙溫度高、熱損失大、熱效率低的問題的新的生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種高效節(jié)能生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐，該鍋爐對(duì)生物質(zhì)燃料的燃燒充分、燃燒穩(wěn)定、排煙溫度低、熱損失小，熱效率高，且燃燒產(chǎn)生的氣體中的污染物排放量低，起到節(jié)能減排的作用。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供上述高效節(jié)能生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐在生物質(zhì)氣化燃燒中的應(yīng)用。

為達(dá)到上述第一個(gè)目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種高效節(jié)能生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐，包含燃燒裝置、結(jié)渣室、換熱裝置和除塵裝置，所述燃燒裝置包含設(shè)于上部的層燃燒室和下部的氣化燃燒室，所述層燃燒室和氣化燃燒室通過水冷爐排隔開，所述氣化燃燒室的底部設(shè)有爐柵，所述氣化燃燒室的側(cè)壁設(shè)有煙窗，所述氣化燃燒室通過煙窗與結(jié)渣室連通；所述換熱裝置包含鍋筒、水夾層和對(duì)流換熱面煙管，所述鍋筒設(shè)于層燃燒室的上表面，所述水夾層貼覆于層燃燒室的側(cè)壁，所述鍋筒與結(jié)渣室通過對(duì)流換熱面煙管連通；所述除塵裝置包含煙箱、引風(fēng)機(jī)和除塵器，所述煙箱的側(cè)壁與鍋筒連通，所述煙箱通過管道與引風(fēng)機(jī)連通，所述引風(fēng)機(jī)通過管道與除塵器連通。

優(yōu)選地，所述水夾層與水冷爐排和鍋筒的腔體連通?？杉涌鞂尤紵抑猩镔|(zhì)燃料燃燒時(shí)的鍋爐升溫速度，提高熱轉(zhuǎn)換率。

本發(fā)明中，所述結(jié)渣室可防止煙氣進(jìn)入對(duì)流換熱面煙管中時(shí)，顆粒物堵塞煙管。

優(yōu)選地，所述對(duì)流換熱面煙管的一部分置于鍋筒中，置入部分為一回程或多回程結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)在有效的空間內(nèi)加長(zhǎng)了煙道長(zhǎng)度，可降低排煙溫度，減少排煙熱損失。進(jìn)一步地，通過對(duì)流換熱面煙管的煙氣再經(jīng)過鍋筒，使得煙氣的溫度進(jìn)一步降低，完成熱交換。

優(yōu)選地，所述層燃燒室的側(cè)壁設(shè)有爐門。

優(yōu)選地，所述燃燒鍋爐還包含鼓風(fēng)機(jī)；所述鼓風(fēng)機(jī)的一次鼓風(fēng)管路與層燃燒室的側(cè)壁連通；所述鼓風(fēng)機(jī)的二次鼓風(fēng)管路與氣化燃燒室的側(cè)壁連通。所述鼓風(fēng)機(jī)二次鼓風(fēng)管路用于向氣化燃燒室中鼓入空氣，促進(jìn)燃燒，增加發(fā)熱量。

優(yōu)選地，所述層燃燒室內(nèi)設(shè)有點(diǎn)火裝置，用于將層燃燒室中的生物質(zhì)燃料點(diǎn)燃。進(jìn)一步地，所述生物質(zhì)燃料可為生物質(zhì)成型顆粒，也可為玉米秸稈。

優(yōu)選地，所述煙箱內(nèi)設(shè)置有熱電偶溫度計(jì)，用于監(jiān)控排煙溫度。

優(yōu)選地，所述引風(fēng)機(jī)內(nèi)設(shè)置有變頻器。

優(yōu)選地，所述鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)設(shè)置有變頻器。

本發(fā)明還保護(hù)上述高效節(jié)能生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐在生物質(zhì)氣化燃燒中的應(yīng)用。

本發(fā)明的有益效果如下：

1.本發(fā)明中的生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐相比較傳統(tǒng)的鍋爐具有更大的熱交換面積、且該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，占用空間小。

2.本發(fā)明鍋爐中通過鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)，形成空氣動(dòng)力場(chǎng)，加速熱交換。在氣化燃燒室中燃燒完全產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^結(jié)渣室，高溫結(jié)焦，進(jìn)一步的有效減少煙氣中的顆粒物，同時(shí)可防止煙氣進(jìn)入對(duì)流換熱面煙管中時(shí)，顆粒物堵塞煙管。

3.本發(fā)明鍋爐中對(duì)流換熱面煙管中的煙氣通過煙箱，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)熱交換，降低出口煙氣的溫度。

4.本發(fā)明鍋爐燃燒潔凈、高效節(jié)能、排放低，使用壽命高且鍋爐熱效率高。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1示出本發(fā)明高效節(jié)能生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，一種高效節(jié)能生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐，該燃燒鍋爐包含燃燒裝置、結(jié)渣室(13)、換熱裝置和除塵裝置，所述燃燒裝置包含設(shè)于上部的層燃燒室5和下部的氣化燃燒室7，所述層燃燒室5和氣化燃燒室7通過水冷爐排6隔開，所述氣化燃燒室7的底部設(shè)有爐柵8，所述氣化燃燒室7的側(cè)壁設(shè)有煙窗11，所述氣化燃燒室7通過煙窗11與結(jié)渣室13連通；所述換熱裝置包含鍋筒10、水夾層2和對(duì)流換熱面煙管14，所述鍋筒10設(shè)于層燃燒室5的上表面，所述水夾層2貼覆于層燃燒室5的側(cè)壁，所述鍋筒10與結(jié)渣室13通過對(duì)流換熱面煙管14連通；所述除塵裝置包含煙箱12、引風(fēng)機(jī)15和除塵器16，所述煙箱12的側(cè)壁與鍋筒10連通，所述煙箱12通過管道與引風(fēng)機(jī)15連通，所述引風(fēng)機(jī)15通過管道與除塵器16連通，其中，引風(fēng)機(jī)15內(nèi)設(shè)置有變頻器。

其中，層燃燒室5的側(cè)壁設(shè)有爐門1，層燃燒室5內(nèi)設(shè)有點(diǎn)火裝置，用于將層燃燒室5中的生物質(zhì)燃料點(diǎn)燃。進(jìn)一步地，所述生物質(zhì)燃料可為生物質(zhì)顆粒，也可直接為秸稈。

水夾層2與水冷爐排6和鍋筒10腔體相通，整體可加快層燃燒室5中生物質(zhì)燃料燃燒時(shí)的升溫速度，提高熱轉(zhuǎn)換率。

對(duì)流換熱面煙管14的一部分置于鍋筒10中，置入部分為一回程或多回程結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)在有效的空間內(nèi)加長(zhǎng)了煙道長(zhǎng)度，可降低排煙溫度，減少排煙熱損失。進(jìn)一步地，通過對(duì)流換熱面煙管14的煙氣再經(jīng)過鍋筒10，使得煙氣的溫度進(jìn)一步降低，完成熱交換。

所述燃燒鍋爐還包含鼓風(fēng)機(jī)9；所述鼓風(fēng)機(jī)9的一次鼓風(fēng)管路3與層燃燒室5的側(cè)壁連通；所述鼓風(fēng)機(jī)9的二次鼓風(fēng)管路4與氣化燃燒室7的側(cè)壁連通。所述鼓風(fēng)機(jī)9的二次鼓風(fēng)管路用于向氣化燃燒室7中鼓入空氣，促進(jìn)燃燒，增加發(fā)熱量，且鼓風(fēng)機(jī)9內(nèi)設(shè)置有變頻器。

所述煙箱12內(nèi)設(shè)置有熱電偶溫度計(jì)，用于監(jiān)控排煙溫度。

當(dāng)此高效節(jié)能生物質(zhì)氣化燃燒鍋爐工作時(shí)，將生物質(zhì)燃料通過爐門1進(jìn)入層燃燒室5，在層燃燒室5中形成一定厚度的燃料層，將層燃燒室5中的點(diǎn)火裝置進(jìn)行點(diǎn)火，同時(shí)采用鼓風(fēng)機(jī)9通過一次鼓風(fēng)管路3向?qū)尤紵?中鼓入空氣助燃，同時(shí)，層燃燒室5由水夾層2和鍋筒10冷卻吸熱，層燃燒室5中的燃料燃燒自上而下燃燒，依次經(jīng)過氧化、還原、干燥、熱解、氣化等一系列過程，產(chǎn)生的氣體(不充分燃燒，產(chǎn)生的氣體中含有氫、一氧化碳、甲烷、煤焦油、硫、氮氧化物等氣體)及未燃盡的生物質(zhì)燃料經(jīng)過水冷爐排6分別進(jìn)入氣化燃燒室7及氣化燃燒室7底部的爐柵8上，鼓風(fēng)機(jī)9通過二次鼓風(fēng)管路4持續(xù)的向氣化燃燒室7中鼓入空氣，使得爐柵8上的燃料繼續(xù)充分的燃燒，得到高溫?zé)煔?，高溫?zé)煔馔ㄟ^煙窗11進(jìn)入結(jié)渣室13，使得煙氣中的微小顆粒物質(zhì)結(jié)渣留在結(jié)渣室13中，煙氣再繼續(xù)進(jìn)入對(duì)流換熱面煙管14中，進(jìn)行熱交換后，再進(jìn)入鍋筒10中，進(jìn)一步的進(jìn)行熱交換，此外，鍋筒10自身可作為輻射受熱面，增大了輻射受熱面，進(jìn)入鍋筒10中完成熱交換的煙氣在引風(fēng)機(jī)15的作用下依次經(jīng)過煙箱12、引風(fēng)機(jī)15進(jìn)入除塵器16除塵，再排入大氣。

經(jīng)測(cè)定，除塵器出口中粉塵排放濃度≤30.71mg/Mm³，NO_x(氮氧化物)排放濃度≤38mg/m³、SO₂排放濃度≤0.3％、CO排放濃度≤0.06％、煙氣格林曼黑度小于1級(jí)。且回水溫度約66℃，出水溫度約為87℃，鍋爐的熱效率在95％以上。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)，這里無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。