專利名稱：內(nèi)降解焦油的空氣水蒸汽氣化一體式氣化燃燒鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種生物質(zhì)顆粒氣化燃燒鍋爐，尤其涉及ー種內(nèi)降解焦油的空氣水蒸汽氣化一體式氣化燃燒鍋爐，屬于燃燒設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)能源是通過緑色植物的光合作用將太陽輻射的能量以ー種生物質(zhì)形式固定下來的能源。生物質(zhì)能源作為可再生能源，能夠部分緩解人類對(duì)其它不可再生資源的依賴。采用燃煤鍋爐改燒生物質(zhì)燃料吋，由于生物質(zhì)燃料揮發(fā)分含量高、熱解速度快，導(dǎo)致爐內(nèi)的氧氣的擴(kuò)散速度遠(yuǎn)小于揮發(fā)份的燃燒速度，導(dǎo)致?lián)]發(fā)分裂解為不易燃燒的碳黑粒子， 從而出現(xiàn)冒黑煙現(xiàn)象，且生物質(zhì)燃料的灰熔點(diǎn)低，容易結(jié)渣，對(duì)換熱器有腐蝕等弊病，若不更換爐型，直接更換燃料基本上不能正常運(yùn)行。針對(duì)生物質(zhì)燃料的特點(diǎn)，人們對(duì)生物質(zhì)鍋爐進(jìn)行了一定的改進(jìn)。專利公告號(hào)為CN101625117的“生物質(zhì)氣化燃燒耦合式旋風(fēng)鍋爐”中，公開了ー種生物質(zhì)氣化燃燒耦合式旋風(fēng)鍋爐，用于解決現(xiàn)有生物質(zhì)鍋爐存在的熱效率低，氣化氣中焦油含量高，高溫受熱面易結(jié)渣等問題生物質(zhì)燃料鍋爐，該方法的核心思想是將氣化及燃燒系統(tǒng)分開，其燃料采用粉末狀燃料，難免在燃燒段氣化氣中的灰分含量較高，雖然解決了炭黑的問題，但煙氣中灰的含量高，引起煙氣排放中灰的處理問題。公開號(hào)為CN101737795A的“以空氣水蒸汽為氣化劑的生物質(zhì)氣化鍋爐及耦合燃燒方法”中，公開了將熱空氣和水蒸汽混合后作為氣化劑從爐排底部噴孔噴入氣化燃燒室內(nèi)并將生物質(zhì)充分轉(zhuǎn)化為可燃性氣體、將生成的氫氣和ー氧化碳通入到燃?xì)忮仩t的完全燃燒室內(nèi)進(jìn)行燃燒并三次給風(fēng)，該專利技術(shù)引入了水蒸汽為氣化介質(zhì)，在提高燃料的轉(zhuǎn)化率方面有較高的改進(jìn)，但采用單ー爐體進(jìn)行氣化，沒有添加催化齊U，且停留時(shí)間有限，氣化氣也存在少量焦油。公開號(hào)為CN101245922A的“生物質(zhì)燃燒器”中，公開了ー種二次送風(fēng)生物質(zhì)燃燒器，但其設(shè)計(jì)理念為初步的先氣化后燃燒的二次燃燒方式。公開號(hào)為CN101196296A的“生物質(zhì)沸騰氣化燃燒方法和裝置”中，明確了先氣化后燃燒的二次燃燒方式，但在其專利中沒有考慮氣化氣和半焦的燃燒速率的問題，所以有可能存在點(diǎn)火不穩(wěn)定及煙氣灰分含量高的缺陷。公開號(hào)為CN101893234A的“ー種可實(shí)現(xiàn)合成氣與半焦聯(lián)合燃燒的生物質(zhì)鍋爐”中，公開了ー種解決生物質(zhì)鍋爐半焦產(chǎn)率對(duì)燃燒效率的影響，通過設(shè)置于生物質(zhì)氣化室和鍋爐主體之間的半焦燃燒室來調(diào)節(jié)，但后部采用鏈條排渣方式，難免存鏈條鍋爐中的灰含碳量高的缺點(diǎn)。公開號(hào)為CN102022737A的“生物質(zhì)氣化氣混粉燃燒器”中，公開了ー種具有兩個(gè)料倉的新型燃燒器，通過改變兩個(gè)給料器的給料量來降低揮發(fā)份裂解為難燃炭黑份額，但該燃燒器其中一個(gè)料倉的燃料必須為粉狀燃料。因此，采用先氣化后燃燒的二次燃燒方式是生物質(zhì)燃料的最佳方式。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種內(nèi)降解焦油的空氣水蒸汽氣化一體式氣化燃燒鍋爐，本實(shí)用新型生物質(zhì)燃料熱轉(zhuǎn)化的方式為先氣化后燃燒的二次燃燒方式；解決了現(xiàn)有技 術(shù)中冒黑煙、灰塵含量高、焦油聚集多的問題，而且本實(shí)用新型容易控制氣化所耗用的蒸汽量。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是包括燃燒換熱部，燃燒換熱部包括燃燒器、燃燒器點(diǎn)火ロ及煙囪；設(shè)有氣化爐部和氣化介質(zhì)生成部；所述的燃燒換熱部設(shè)置在氣化爐部的上方；所述氣化爐部為，爐體的上部設(shè)有填料ロ，爐體的下部設(shè)有氣化點(diǎn)火ロ，爐體內(nèi)設(shè)有氣化爐內(nèi)管、催化劑室和氣化氣引出管；所述的氣化介質(zhì)生成部為，霧化水箱通過導(dǎo)管與氣化介質(zhì)混合箱相通，氣化介質(zhì)混合箱與氣化爐內(nèi)管相通。所述的氣化爐內(nèi)管上設(shè)有開孔，氣化點(diǎn)火ロ的下方設(shè)有空腔。所述的催化劑室的下部設(shè)有孔徑。所述的氣化氣引出管的一端設(shè)在爐體內(nèi)，另一端伸出爐體設(shè)在燃燒器的下方。所述的爐體上設(shè)有除渣ロ。所述的氣化介質(zhì)生成部包括一次風(fēng)入口和疏水ロ，一次風(fēng)入口設(shè)置在氣化介質(zhì)混合箱上，疏水ロ設(shè)置在爐體上。所述的氣化介質(zhì)混合箱的頂端設(shè)有隔板。所述的燃燒換熱部設(shè)有二次風(fēng)管，二次風(fēng)管與燃燒器相通。所述的煙囪上設(shè)有填料門。本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)及積極效果是由于采用先氣化后燃燒的二次燃燒方式，可避免生物質(zhì)揮發(fā)分含量高，燃燒初期氧氣混合不良，炭黑生成高的缺點(diǎn)，避免了生物質(zhì)鍋爐易冒黑煙的缺點(diǎn)。設(shè)計(jì)燃料采用生物質(zhì)顆粒燃料，不僅氣化氣中灰塵含量低，降低了鍋爐受熱面的灰腐蝕，還增高了燃料的能量密度，使得燃料一定的前提下，設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間大大提高，降低了運(yùn)行中工作強(qiáng)度。氣化介質(zhì)生成部分采用外接霧化水直接轉(zhuǎn)化為蒸汽技術(shù)，容易控制氣化所耗用的蒸汽量。在氣化爐內(nèi)設(shè)置了催化劑室，大大降低了燃燒換熱部分焦油聚集的問題，將焦油的裂解問題在氣化爐內(nèi)解決，同時(shí)降低了外設(shè)催化劑需要外熱源保持催化活性的投資費(fèi)用，能使得低成本的情形下，氣化氣中焦油含量降低，避免在燃燒換熱區(qū)域存在焦油及裂解的炭黑聚集現(xiàn)象的發(fā)生。此外，還添加了水蒸汽空氣混合裝置，使得氣體的熱值提高，降低了氣化爐燃燒區(qū)域的溫度，可避免氣化爐本體結(jié)渣問題。
以下結(jié)合附圖
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步描述。圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型氣化介質(zhì)混合箱的截面示意圖。圖中1、燃燒器，2、燃燒器點(diǎn)火ロ，3、氣化爐部，4、疏水ロ，5、氣化點(diǎn)火ロ，6、催化劑室，7、氣化氣引出管，8、除渣ロ，9、氣化爐內(nèi)管，IO、氣化介質(zhì)混合箱，11、填料ロ，12、填料門，13、霧化水箱，14、燃燒換熱部，15、煙囪，16、隔板，17、一次風(fēng)入ロ，18、霧化水進(jìn)ロ，19、混合介質(zhì)出口，20、二次風(fēng)管，21、進(jìn)水ロ，22、出水ロ。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例根據(jù)圖I和圖2詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)和工作過程。本實(shí)用新型按照作用可分為氣化爐部，氣化介質(zhì)生成部及燃燒換熱部三個(gè)部分。氣化介質(zhì)生成部包括一次風(fēng)入ロ 17、霧化水箱13、氣化介質(zhì)混合箱10及疏水ロ 4，其作用是產(chǎn)生用于氣化的空氣和水蒸汽的混合物。霧化水箱13通過導(dǎo)管與氣化介質(zhì)混合箱10相通，氣化介質(zhì)混合箱10與氣化爐內(nèi)管9相通，一次風(fēng)入口 17設(shè)置在氣化介質(zhì)混合箱10上，氣化介質(zhì)混合箱10的頂端設(shè)有隔板16，疏水ロ 4設(shè)置在爐體上。在霧化水箱13內(nèi)的水通過導(dǎo)管進(jìn)入氣化介質(zhì)混合箱10，在氣化介質(zhì)混合箱里與空氣混合，由于氣化爐內(nèi)壁溫度高，使得水變?yōu)檎羝?，由于隔?6的作用，氣化介質(zhì)在氣化介質(zhì)混合箱內(nèi)旋轉(zhuǎn)一周后流出，進(jìn)入氣化爐內(nèi)管9進(jìn)行部分燃燒。氣化爐部包括填料ロ 11、氣化點(diǎn)火ロ 5、催化劑室6、除渣ロ 8、開孔的氣化爐內(nèi)管9及氣化氣引出管7，其作用是產(chǎn)生小分子的可燃?xì)怏w；爐體的上部設(shè)有填料ロ 11，爐體的下部設(shè)有氣化點(diǎn)火ロ 5和除渣ロ 8，爐體內(nèi)設(shè)有氣化爐內(nèi)管9、催化劑室6和氣化氣引出管7，氣化氣引出管7的一端設(shè)在爐體內(nèi)，另一端伸出爐體設(shè)在燃燒器I的下方。生物質(zhì)燃料通過填料ロ 11進(jìn)行添加，在氣化爐內(nèi)發(fā)生部分燃料燃燒，產(chǎn)生足夠的熱使得氣化和熱解能夠發(fā)生，所述的催化劑室6在氣化點(diǎn)火ロ 5附近區(qū)域，使得上部生物質(zhì)燃料生成的熱解氣通過催化劑室6下部的孔徑進(jìn)入所述的氣化氣引出管7 ;在氣化點(diǎn)火ロ 5下部存在一個(gè)空間，未燃盡的碳焦將部分燃燒產(chǎn)生的ニ氧化碳還原為一氧化碳，并通過氣化爐內(nèi)管壁的孔徑進(jìn)入所述的氣化引出管7。燃燒換熱部可視為常規(guī)燃?xì)忮仩t設(shè)計(jì)，設(shè)置在氣化爐部的上方；由燃燒器I、二次風(fēng)管20、進(jìn)水口 21、出水ロ 22和水箱組成。其中燃燒器I的氣源來自氣化氣引出管7，二次風(fēng)管20與燃燒器相通，提供足夠的空氣保證氣化氣充分燃燒，燃燒后的煙氣通過煙管使得鍋爐內(nèi)的水加熱，煙氣經(jīng)煙囪15排到大氣中去，在填料過程中存在氣化氣泄露的問題，為此，煙囪15設(shè)置填料門12，部分泄露的煙氣在填料門關(guān)閉后，可經(jīng)煙囪排放到大氣中去。制約生物質(zhì)鍋爐發(fā)展的關(guān)鍵是燃料的運(yùn)輸及燃料的供給問題，隨著生物質(zhì)成型技術(shù)的發(fā)展，生物質(zhì)顆粒的應(yīng)用成為可能。因此，本氣化燃燒鍋爐的燃料定位于生物質(zhì)顆粒成型燃料。整個(gè)生物質(zhì)的燃燒過程分為兩級(jí)燃燒，第一歩在氣化爐部分進(jìn)行空氣與水蒸汽氣化，第二步在燃燒換熱部分對(duì)氣化氣進(jìn)行完全燃燒。
權(quán)利要求1.一種內(nèi)降解焦油的空氣水蒸氣氣化一體式氣化燃燒鍋爐，包括燃燒換熱部，燃燒換熱部包括燃燒器、燃燒器點(diǎn)火口及煙 ;其特征在于設(shè)有氣化爐部和氣化介質(zhì)生成部；所述的燃燒換熱部設(shè)置在氣化爐部的上方；所述氣化爐部為，爐體的上部設(shè)有填料口，爐體的下部設(shè)有氣化點(diǎn)火口，爐體內(nèi)設(shè)有氣化爐內(nèi)管、催化劑室和氣化氣引出管；所述的氣化介質(zhì)生成部為，霧化水箱通過導(dǎo)管與氣化介質(zhì)混合箱相通，氣化介質(zhì)混合箱與氣化爐內(nèi)管相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)降解焦油的空氣水蒸氣氣化一體式氣化燃燒鍋爐，其特征在于所述的氣化爐內(nèi)管上設(shè)有開孔，氣化點(diǎn)火口的下方設(shè)有空腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)降解焦油的空氣水蒸氣氣化一體式氣化燃燒鍋爐，其特征在于所述的催化劑室的下部設(shè)有孔徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)降解焦油的空氣水蒸氣氣化一體式氣化燃燒鍋爐，其特征在于所述的氣化氣引出管的一端設(shè)在爐體內(nèi)，另一端伸出爐體設(shè)在燃燒器的下方。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)降解焦油的空氣水蒸氣氣化一體式氣化燃燒鍋爐，其特征在于所述的爐體上設(shè)有除渣口。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)降解焦油的空氣水蒸氣氣化一體式氣化燃燒鍋爐，其特征在于所述的氣化介質(zhì)生成部包括一次風(fēng)入口和疏水口，一次風(fēng)入口設(shè)置在氣化介質(zhì)混合箱上，疏水口設(shè)置在爐體上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)降解焦油的空氣水蒸氣氣化一體式氣化燃燒鍋爐，其特征在于所述的氣化介質(zhì)混合箱的頂端設(shè)有隔板。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)降解焦油的空氣水蒸氣氣化一體式氣化燃燒鍋爐，其特征在于所述的燃燒換熱部設(shè)有二次風(fēng)管，二次風(fēng)管與燃燒器相通。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)降解焦油的空氣水蒸氣氣化一體式氣化燃燒鍋爐，其特征在于所述的煙囪上設(shè)有填料門。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)降解焦油的空氣水蒸氣氣化一體式氣化燃燒鍋爐，其特征在于采用生物質(zhì)顆粒成型燃料。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)降解焦油的空氣水蒸汽氣化一體式氣化燃燒鍋爐，包括燃燒換熱部，氣化爐部和氣化介質(zhì)生成部；所述的燃燒換熱部設(shè)置在氣化爐部的上方；所述氣化爐部為，爐體的上部設(shè)有填料口，爐體的下部設(shè)有氣化點(diǎn)火口，爐體內(nèi)設(shè)有氣化爐內(nèi)管、催化劑室和氣化氣引出管；所述的氣化介質(zhì)生成部為，霧化水箱通過導(dǎo)管與氣化介質(zhì)混合箱相通，氣化介質(zhì)混合箱與氣化爐內(nèi)管相通。它采用先氣化后燃燒的二次燃燒方式，通過催化劑室內(nèi)的催化劑降低生物質(zhì)熱解氣中的焦油含量，提高可燃小分子氣體的份額，使冒黑煙現(xiàn)象減少，提高了現(xiàn)有生物質(zhì)鍋爐燃燒效率。
文檔編號(hào)F23B90/06GK202382228SQ20112054000
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者關(guān)新, 徐有寧, 李效清, 李星科, 李洪濤 申請(qǐng)人:沈陽工程學(xué)院