[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明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，属于锅炉燃烧技术领域。

背景技术

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的实用新型专利“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的实用新型专利“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的实用新型专利“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的实用新型专利“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的实用新型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。

发明内容

本发明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。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

本发明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。