[发明专利]在发电厂的炉中悬架燃料的装置和为发电厂提供热能的系统和方法

说明书

本发明涉及在发电厂中为发电而提供热能的系统，并涉及在燃烧室中悬架燃料的高压、水冷叠层管冷却炉栅。

目前为满足未来电能需求的最经济的发电方案是燃煤发电厂。核电由于其昂贵的建设费用，并不是最近的将来的一种经济的发电方式。另外，水电在国家的许多区域也不能大量发展，燃油、燃气发电的成本上升而失去竞争力。因此，燃煤发电厂，尽管防治污染成本昂贵，已经成了发电的主力。

燃烧木材的发电厂是一种有环境及成本效益的替代技术。不断生长的燃料用树木是获取和储存太阳能的最清洁的形式。另外这种资源是国内的，可以100％地更新。在美国应用木材发电的最大发电厂在佛蒙特州的伯灵顿。

但是，普通的燃烧木材的发电厂是使用加工成木屑、木片、木粒、木粉及其它形式的木材。由于为发电将树木加工成适当的形式的成本较高，因而普通的燃烧木材的发电与煤、水、核等其它发电能源相比没有竞争力。另外，上述经过加工的木材送入炉栅上方的炉内时燃烧迅速，常常处于悬浮状态。为了向发电厂的锅炉提供恒定和稳定的热源，经过加工的木材必须以精确控制的速率送至炉内。

美国专利第4,706,645号公开了一种木材燃烧的技术方案，该专利在本说明书中用作参考文献。在该专利中，基本完整的树木可用作燃料。虽然减少了为发电厂将树木加工成适当形式而引起的成本，但是却带来了在燃烧室中支承基本完整的树木的问题。在炉中支承树木的炉栅必须加以冷却以避免因炉中高温而造成的损害。用来支承固体燃料的水冷炉栅一般是铸造的，并且在炉内连续地移动或运行。这种炉栅一般设计用来支承大约6英寸的固体燃料，而且不具备支承厚的一层完整树木的强度，也不能承受大型蒸汽发生炉的高压和流动状况。

本发明的目的是提供一种在发电厂中用于支承基本完整树木的高压、水冷叠层管冷却炉栅。这种炉栅在一种系统中使用，该系统使用基本完整的树木作燃料以取代普通的加工木材来发电，因此无需将木材加工成小而均匀的木块或颗粒。

本发明的另一个目的是提供一种为发电厂提供发电热能的系统和方法。

按照本发明的第一方面，提供一种在发电厂的炉中悬架燃料的装置，包括：一个用于支承所述燃料的支承装置，所述支承装置由多个水冷却管束构成；以及供水装置，其用于向所述支承装置的所述水冷却管束供水，使所述水冷却管束被通过水冷却管束的循环水冷却，其特征在于：所述水冷却管束中的至少有些是通过将一根上部管叠放在至少一根在所述上部管垂向下方的下部管上形成的。

按照本发明的第二方面，提供一种为发电厂提供热能的系统，包括：限定一个燃烧室的装置，在所述燃烧室内燃烧基本完整的树木；将所述基本完整的树木送入所述燃烧室以便燃烧的输送装置；将所述基本完整的树木从所述输送装置投入所述燃烧室的投送装置；用于吸收所述基本完整的树木燃烧热的吸热装置，所述吸热装置适于在工作中与将所吸收的热转变成电力的装置相连接；以及用于在燃烧过程中在所述燃烧室中悬架所述基本完整的树木的装置，所述悬架装置包括：一个用于支承所述燃料的支承装置，所述支承装置由多个水冷却管束构成；以及供水装置，其用于向所述支承装置的所述水冷却管束供水，使所述水冷却管束被通过水冷却管束的循环水冷却，其特征在于：所述水冷却管束中的至少有些是通过将一根上部管叠放在至少一根在所述上部管垂向下方的下部管上形成的。

按照本发明的第三方面，提供一种为发电厂中提供发电热能的方法，包括以下步骤：向燃烧室供送未切割和未修整的基本完整树木；在所述燃烧室中，在叠层冷却炉栅上形成一层所述基本完整树木层；在所述燃烧室的第一燃烧区中燃烧所述基本完整树木层，使所述基本完整树木中的可挥发气体挥发到所述第一燃烧区上方；在所述基本完整树木层上方的第二燃烧区中燃烧所述挥发气体，所述第二燃烧区的温度高于所述第一燃烧区的平均温度；在所述基本完整树木层下方的第三燃烧区中燃烧来自所述第一燃烧区的木炭；控制所述基本完整树木层的燃烧温度；控制在燃烧的树木下面的空气流动速率；在所述燃烧室下方的蒸汽发生器的锅炉部分中吸收燃烧热；以及在燃烧过程中，循环流过所述叠层冷却炉栅的水，以便冷却所述叠层冷却炉栅。

现在对照以下附图详述本发明的实施例，进一步阐明本发明的目的，特征和其它方面。

图1是使用本发明的发电厂的一个实施例的外观示意图，部分剖开的表示干燥房的内部。

图2是按照第一推荐实施例的炉、锅炉和燃料供给设备的剖视图。

图3是按照第二推荐实施例的燃烧室的示意图。

图4是沿图2和3中4-4线的侧视图。

图5是图4所示管组中的三根管的详图。