[发明专利]一种生物质成型燃料热水锅炉系统

说明书

本发明涉及一种生物质成型燃料热水锅炉系统，其特征在于：其包括锅炉、水循环系统、炉排与燃烧系统、传热系统、成型燃料给料系统、除尘系统、引风系统、烟气再循环系统、太阳光伏电能系统以及控制系统。成型燃料给料系统中的燃料由锅炉下端的进料口进入炉排与燃烧系统进行燃烧，燃烧产生高温烟气通过传热系统对水循环系统中低温水进行加热，加热后的高温水送至玻璃温室，低温烟气由传热系统的排烟口进入除尘系统，经除尘系统除尘后的烟气由引风系统抽出后，一部分经烟囱排出，另一部分经烟气再循环系统进入炉排与燃烧系统，还抽出一小部分为玻璃温室补充作物光合作用所需的二氧化碳。本发明可以广泛应用于可再生能源供热系统中。

技术领域

本发明涉及可再生能源供热和高效节能领域，特别是关于一种生物质成型燃料热水锅炉系统。

背景技术

我国北方地区工业民用建筑和农作物温室在冬季的采暖需求非常巨大，开发利用可再生能源供热系统，特别是多能互补的综合集成供热系统，对于减少煤炭等化石能源消费，降低雾霾污染，保护生态环境，促进城乡经济社会的可持续发展，具有重要的意义。我国是农业大国，林产品加工的规模也很大，每年产生的可作为燃料使用的农作物秸秆、果枝、其它农林产品加工剩余物的总量相当于4—5亿吨标准煤。把这些剩余物加工成固体成型燃料，开发适合生物质成型燃料特点的清洁高效的燃烧利用设备，是实现上述供热和改善环境目标的重要途径。生物质燃烧利用过程中排放的CO₂与生物质生长过程中的光合作用所消耗的CO₂相平衡，因此生物质能是一种CO₂零排放的清洁能源。用生物质成型燃料热水锅炉作为采暖供热热源，同时若有太阳光伏发电的条件，把一部分光伏电能和成型燃料锅炉集成为一个多能互补的供热热源，代替燃煤锅炉，是比较理想的方案。要实现该集成供热热源的高热效率和锅炉大气污染物中NOx的低排放，需要对生物质成型燃料锅炉和整个集成热源的运行进行精细的控制调节。所以开发一种具有先进控制调节功能的生物质成型燃料——太阳光伏电能综合互补的供热热源系统，对于解决我国北方地区的供热和农林固体剩余物(特别是秸秆)的能源化利用问题，同时减少大气污染有着重要意义。

现有的生物质成型燃料工业锅炉(包括热水锅炉和蒸汽锅炉)是在传统的燃煤工业锅炉技术和结构的基础上稍加改进发展起来的。现有生物质成型燃料工业锅炉一般构成单一可再生能源的供热系统，没有与其它可再生能源进行综合集成。虽然工业锅炉用的动力煤和生物质成型燃料都是固体燃料，而固体燃料的燃烧方式和锅炉结构有很多相似之处，但是二者的燃料特性却有很大的区别，比如：生物质成型燃料的挥发分含量约是煤的2-3倍，而固定碳含量只有煤的四分之一到三分之一，灰含量是煤的五分之一到二分之一，硫含量也低得多，灰熔点比煤低大约200到300℃，等等。这就要求对生物质成型燃料锅炉的燃烧系统进行专门设计和制造，以合理分配一、二次风的比例，控制和调节一次风沿炉排长度的分配，合理设计二次风进入炉膛的位置和方式。同时在改进锅炉受热面的结构和提高锅炉热效率、控制NOx生成率、智能化运行控制锅炉系统等方面，都有必要对现有的生物质成型燃料锅炉进行创新式的发展。

概括起来，现有的生物质成型燃料工业锅炉存在以下技术问题：

1、链条炉排或往复炉排燃烧的锅炉，一次风和二次风的配比、一次风沿炉排长度的分配，一般都没有，也没有有效的手段随负荷变化加以控制和调节。

2、炉排燃料层及其上表面的温度容易超过生物质成型燃料的灰熔点而导致结渣影响炉排正常通风和燃料的正常燃烧。

3、水冷壁受热面为光圆管，管间用耐火材料密封，单位炉墙面积的辐射传热强度较低，且炉体较大，炉墙重，热响应迟缓。

4、燃料燃烧区氧化气氛强烈，不利于降低烟气中NOx的浓度。

5、锅炉运行的自动调节控制水平低，多凭锅炉工的经验操作，难以提高锅炉效率，降低大气污染物排放浓度。

发明内容