采用生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能工業(yè)窯爐的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種采用生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能工業(yè)窯爐，包括：窯爐爐體、至少四個(gè)防回火噴嘴、煙氣管道、沿?zé)煔夤艿赖臒煔饬鲃?dòng)方向依次布置的第一換熱器和第二換熱器、渦輪發(fā)電裝置及生物質(zhì)氣化爐，生物質(zhì)氣化爐具有水蒸汽入口、熱空氣入口以及生物質(zhì)燃?xì)獬隹?；第一換熱器具有第一煙氣流路和第一流體流路，第一流體流路的出口通過(guò)水蒸汽管線依次與渦輪發(fā)電裝置及生物質(zhì)氣化爐的水蒸汽入口相連接；第二換熱器具有第二煙氣流路和第二流體流路，第二流體流路的出口通過(guò)熱空氣管線與生物質(zhì)氣化爐的熱空氣入口相連接；生物質(zhì)氣化爐的生物質(zhì)燃?xì)獬隹谕ㄟ^(guò)生物質(zhì)燃?xì)夤芫€與至少四個(gè)防回火噴嘴相連以將生物質(zhì)燃?xì)鈬娚渲粮G爐爐體內(nèi)燃燒放熱。
【專利說(shuō)明】
采用生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能工業(yè)窯爐
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)窯爐，尤其涉及一種燃燒生物質(zhì)氣的工業(yè)窯爐。
【背景技術(shù)】
[0002]面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題和能源危機(jī)，全世界都在大力提倡節(jié)能減排。尤其是對(duì)于耗能和污染都較嚴(yán)重的工業(yè)窯爐相關(guān)產(chǎn)業(yè)而言，如何進(jìn)行節(jié)能減排改造，已經(jīng)成為本領(lǐng)域技術(shù)人員在設(shè)計(jì)該類設(shè)備時(shí)必須要考慮的因素。
[0003]以工業(yè)窯爐為例，其不僅在使用時(shí)需要大量燃料燃燒來(lái)提供熱能，而這些燃料在燃燒時(shí)會(huì)向空氣中排放大量的有毒有害氣體，造成大氣嚴(yán)重污染;另外，工業(yè)窯爐煙氣出口處的煙氣溫度通常會(huì)達(dá)到900攝氏度左右，如果將這些高溫?zé)煔庵苯优欧诺江h(huán)境中，不但會(huì)造成能源浪費(fèi)還會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定程度的破壞。
[0004]如中國(guó)專利201420329574.9號(hào)公開(kāi)了一種帶煙氣余熱回用的生物質(zhì)燃?xì)夤I(yè)窯爐燃燒系統(tǒng)，其包括板式換熱器、窯爐以及燃燒器，板式換熱器內(nèi)部設(shè)置有煙氣通道和助燃空氣通道，煙氣通道的一端與窯爐內(nèi)部連通，煙氣通道的另一端與外界連通，助燃空氣通道的一端與燃燒器的內(nèi)部連通，助燃空氣通道的另一端與外界連通，燃燒器上還連接有生物質(zhì)氣化燃?xì)馔ǖ?。然而，該專利公開(kāi)的生物質(zhì)燃?xì)夤I(yè)窯爐燃燒系統(tǒng)并未揭示或建議生物質(zhì)氣化燃?xì)獾膩?lái)源，排出煙氣的余熱也沒(méi)有得以完全的利用。
[0005]又如中國(guó)專利201420819512.6號(hào)公開(kāi)了一種用于工業(yè)窯爐的生物質(zhì)氣化燃燒供熱系統(tǒng)，包括:窯爐，設(shè)有煙氣出口和燃燒入口 ；熱解器，設(shè)有加熱通道、熱解氣出口和物料出口，加熱通道入口連接窯爐的煙氣出口；內(nèi)含反應(yīng)區(qū)的氣化爐，熱解氣出口通過(guò)管道通至反應(yīng)區(qū)，氣化爐的物料入口通過(guò)管道連接熱解器的物料出口，氣化爐的燃?xì)獬隹谕ㄖ粮G爐的燃燒入口；以及換熱器，換熱器包括相互連通的高溫入口、低溫出口，以及相互連通的低溫入口、高溫出口，高溫入口連接窯爐的氣體出口，高溫出口通過(guò)管道通至反應(yīng)區(qū)中。然而，該專利公開(kāi)的生物質(zhì)氣化燃燒供熱系統(tǒng)中的氣化爐還需要利用熱解器提供物料來(lái)源，而且該生物質(zhì)氣化燃燒供熱系統(tǒng)也未揭示或建議如何能夠利用窯爐的煙氣進(jìn)行發(fā)電。
[0006]因此，提供一種能夠充分利用煙氣余熱既能發(fā)電又能為生物質(zhì)氣化爐提供氣化劑來(lái)源的節(jié)能工業(yè)窯爐成為業(yè)內(nèi)急需解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種采用生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能工業(yè)窯爐，其能夠充分回收利用工業(yè)窯爐高溫?zé)煔獾挠酂徇M(jìn)行發(fā)電，又能給為生物質(zhì)氣化爐提供氣化劑來(lái)源，利用生物質(zhì)氣化爐為工業(yè)窯爐加熱，實(shí)現(xiàn)能量的循環(huán)使用。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種采用生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能工業(yè)窯爐，包括:窯爐爐體，窯爐爐體內(nèi)設(shè)有爐膛;至少四個(gè)防回火噴嘴，至少四個(gè)防回火噴嘴間隔設(shè)置在窯爐爐體的底端爐壁上，用于將燃?xì)夂椭細(xì)怏w噴射到爐膛內(nèi)燃燒放熱；以及煙氣管道，煙氣管道連接于窯爐爐體的一側(cè)爐壁上以將爐膛內(nèi)產(chǎn)生的煙氣排出至煙囪；其中，采用生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能工業(yè)窯爐還包括生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)、及沿?zé)煔夤艿赖臒煔饬鲃?dòng)方向依次布置的用于使煙氣管道中的煙氣與不同的流體分別進(jìn)行熱交換的第一換熱器和第二換熱器;其生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)包括渦輪發(fā)電裝置及生物質(zhì)氣化爐，生物質(zhì)氣化爐具有水蒸汽入口、熱空氣入口以及生物質(zhì)燃?xì)獬隹?；第一換熱器具有第一煙氣流路和第一流體流路，第一流體流路的出口通過(guò)水蒸汽管線依次與渦輪發(fā)電裝置及生物質(zhì)氣化爐的水蒸汽入口相連接;第二換熱器具有第二煙氣流路和第二流體流路，第二流體流路的出口通過(guò)熱空氣管線與生物質(zhì)氣化爐的熱空氣入口相連接;生物質(zhì)氣化爐的生物質(zhì)燃?xì)獬隹谕ㄟ^(guò)生物質(zhì)燃?xì)夤芫€與至少四個(gè)防回火噴嘴相連以將生物質(zhì)燃?xì)鈬娚渲粮G爐爐體內(nèi)燃燒放熱。
[0009]優(yōu)選地，熱空氣管線還分支有熱空氣分管線，熱空氣分管線與生物質(zhì)燃?xì)夤芫€相連接并在連接處設(shè)有第一混合器以將來(lái)自第二換熱器的部分熱空氣與生物質(zhì)燃?xì)饣旌闲纬深A(yù)混氣。
[0010]可選擇地，熱空氣分管線將熱空氣總量的20?40%輸送至第一混合器以與生物質(zhì)燃?xì)饣旌闲纬深A(yù)混氣，優(yōu)選地將熱空氣總量的30%輸送至第一混合器。
[0011]優(yōu)選地，在煙氣管道上于第二換熱器的第二煙氣流路的出口的下游連接有第一煙氣回流管線及第二煙氣回流管線，其中，第一煙氣回流管線與至少四個(gè)防回火噴嘴相連接以將部分煙氣回流至至少四個(gè)防回火噴嘴處用于助燃;第二煙氣回流管線與熱空氣管線上設(shè)置的第二混合器相連接以將部分煙氣回流至第二混合器中用于與來(lái)自第二換熱器的熱空氣混合后輸送至生物質(zhì)氣化爐作為氣化劑。
[0012]可選擇地，第一煙氣回流管線將煙氣總量的10?20%回流到至少四個(gè)防回火噴嘴用于助燃，優(yōu)選地將煙氣總量的15%回流到至少四個(gè)防回火噴嘴。
[0013]可選擇地，第二煙氣回流管線將煙氣總量的10?20%回流到第二混合器用于與來(lái)自第二換熱器的熱空氣混合，優(yōu)選地將煙氣總量的15%回流到第二混合器。
[0014]優(yōu)選地，至少四個(gè)防回火噴嘴中的每個(gè)防回火噴嘴包括噴嘴本體、設(shè)于噴嘴本體一端的噴射口、設(shè)于噴嘴本體內(nèi)部的混合腔、以及設(shè)于噴嘴本體的另一端并與混合腔連通的風(fēng)道分配器，其中，風(fēng)道分配器包括自內(nèi)向外同心設(shè)置的中心風(fēng)道、混合氣風(fēng)道及煙氣風(fēng)道，混合氣風(fēng)道與生物質(zhì)燃?xì)夤芫€相連通，中心風(fēng)道及煙氣風(fēng)道分別與第一煙氣回流管線相連通。
[0015]可選擇地，至少四個(gè)防回火噴嘴可以為五個(gè)或五個(gè)以上。
[0016]優(yōu)選地，每個(gè)防回火噴嘴進(jìn)一步包括鄰近混合腔設(shè)置于混合氣風(fēng)道內(nèi)的第一旋流風(fēng)機(jī)以及設(shè)置于煙氣風(fēng)道內(nèi)的第二旋流風(fēng)機(jī)。
[0017]優(yōu)選地，第一混合器或第二混合器包括混合器本體、設(shè)于混合器本體一端的第一類氣體入口、設(shè)于混合器本體一側(cè)的第二類氣體入口、設(shè)于混合器本體內(nèi)部的氣體混合腔、以及設(shè)于混合器本體的另一端的混合氣出口，其中，氣體混合腔中鄰近混合氣出口設(shè)有旋轉(zhuǎn)葉輪。
[0018]優(yōu)選地，生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)還包括螺桿發(fā)電裝置，從渦輪發(fā)電裝置流出的部分水蒸汽經(jīng)由管線輸送至螺桿發(fā)電裝置用于發(fā)電轉(zhuǎn)變?yōu)槔渌?，再?jīng)過(guò)管線輸送至第一換熱器的第一流體流路的入口。
[0019]可選擇地，從渦輪發(fā)電裝置流出水蒸汽總量的20?40%經(jīng)由管線輸送至螺桿發(fā)電裝置用于發(fā)電，優(yōu)選地從渦輪發(fā)電裝置流出水蒸汽總量的30%經(jīng)由管線輸送至螺桿發(fā)電裝置。
[0020]其中，渦輪發(fā)電裝置可以是通用的汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，過(guò)熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功，使葉片轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
[0021]可選擇地，螺桿發(fā)電裝置采用螺桿膨脹機(jī)發(fā)電技術(shù)，其工作原理是通過(guò)陰陽(yáng)螺桿槽道中熱流體的體積膨脹，推動(dòng)陰陽(yáng)螺桿向相反方向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)將熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的做功過(guò)程。
[0022]其中，從渦輪發(fā)電裝置流出水蒸汽的溫度為100?115攝氏度，從螺桿發(fā)電裝置流出的冷水溫度為55?65攝氏度。
[0023]優(yōu)選地，第一換熱器的第一流體流路的入口處設(shè)有用于向第一流體流路中引入第一流體的第一水栗，第二換熱器的第二流體流路的入口處設(shè)有用于向第二流體流路中引入第二流體的第一風(fēng)機(jī)。
[0024]可選擇地，第一換熱器的第一流體流路中的第一流體為水，第二換熱器的第二流體流路中的第二流體為空氣。
[0025]可選擇地，從螺桿發(fā)電裝置流出的冷水的管線上設(shè)有第二水栗以將冷水引入第一流體流路的入口。
[0026]可選擇地，第一煙氣回流管線上設(shè)有第二風(fēng)機(jī)以將部分煙氣回流至至少四個(gè)防回火噴嘴處用于助燃。
[0027]優(yōu)選地，第一換熱器包括第一外殼、將第一外殼內(nèi)部空間分隔為逆向平行的第一煙氣流路和第一流體流路的第一中隔板、以及穿設(shè)在第一中隔板中的若干第一熱管，其中，第一熱管的蒸發(fā)端延伸于第一煙氣流路中，第一熱管的冷凝端延伸于第一流體流路中，第一熱管的蒸發(fā)端的外壁上均布有若干個(gè)用于增加換熱面積的第一鰭片。
[0028]優(yōu)選地，第二換熱器包括第二外殼、將第二外殼內(nèi)部空間分隔為逆向平行的第二煙氣流路和第二流體流路的第二中隔板、以及穿設(shè)在第二中隔板中的若干第二熱管，其中，第二熱管的蒸發(fā)端延伸于第二煙氣流路中，第二熱管的冷凝端延伸于第二流體流路中，第二熱管的蒸發(fā)端和冷凝端的外壁上分別均布有若干個(gè)用于增加換熱面積的第二鰭片。
[0029]其中，爐膛排出的約900攝氏度的高溫?zé)煔饬鹘?jīng)第一換熱器后降溫至約500攝氏度，再流經(jīng)第二換熱器降溫至約150攝氏度后，煙氣再分別回流至至少四個(gè)防回火噴嘴及第二混合器。
[0030]可選擇地，第一換熱器的第一熱管內(nèi)的工質(zhì)為適用于1000攝氏度左右工況的液態(tài)納或鐘等工質(zhì)。
[0031]可選擇地，第二換熱器的第二熱管內(nèi)的工質(zhì)為適用于500攝氏度左右工況的萘等工質(zhì)。
[0032]可選擇地，經(jīng)第一換熱器進(jìn)行熱交換后的第一流體流路的出口處的水蒸汽的溫度為250?350攝氏度，經(jīng)第二換熱器進(jìn)行熱交換后的第二流體流路的出口處的熱空氣的溫度為250?350攝氏度。
[0033]其中，經(jīng)第二換熱器處理后的煙氣中的含氧量為6%左右，經(jīng)第二換熱器處理后的熱空氣的含氧量為21 %左右，經(jīng)第二混合器處理后的氣化劑的含氧量為15%左右。
[0034]本實(shí)用新型的有益效果是:(1)、沿?zé)煔夤艿赖臒煔饬鲃?dòng)方向依次布置用于使煙氣管道的煙氣與不同的流體分別進(jìn)行熱交換的第一換熱器及第二換熱器使得煙氣管道的煙氣余熱分級(jí)由第一換熱器及第二換熱器回收，充分提高了熱回收效率同時(shí)有效降低了排放污染；(2)、采用第一換熱器對(duì)高溫?zé)煔膺M(jìn)行二級(jí)回收利用發(fā)電，充分提高了煙氣余熱回收率；(3)、第一換熱器及第二換熱器分別預(yù)熱冷水和冷空氣，冷水加熱變成水蒸汽后輸送至生物質(zhì)氣化爐作為一種氣化劑，冷空氣預(yù)熱后變成熱空氣輸送至生物質(zhì)氣化爐作為另一種氣化劑，產(chǎn)生的生物質(zhì)燃?xì)庠倥c另一股熱空氣混合后輸送至窯爐燃燒，實(shí)現(xiàn)了爐膛高溫?zé)煔庥酂岬难h(huán)利用，達(dá)到了節(jié)能減排的目的；(4)、占總量15%左右的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)第一煙氣回流管線輸送至防回火噴嘴助燃，提高了燃燒效率；(5)、防回火噴嘴構(gòu)造成將煙氣及生物質(zhì)燃?xì)獬浞只旌?，并采用旋流風(fēng)機(jī)加強(qiáng)旋轉(zhuǎn)、混合效果，進(jìn)一步提高了燃燒效率；(6)極大的降低了窯爐排出的最終煙氣中的二氧化碳、氮氧化物的含量，有效地保護(hù)了環(huán)境。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1示出了本實(shí)用新型的采用生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能工業(yè)窯爐的構(gòu)造示意圖。
[0036]圖2示出了本實(shí)用新型的第一換熱器的構(gòu)造示意圖。
[0037]圖3示出了本實(shí)用新型的第二換熱器的構(gòu)造示意圖。
[0038]圖4示出了本實(shí)用新型的第一混合器或第二混合器的構(gòu)造示意圖。
[0039]圖5示出了本實(shí)用新型的防回火噴嘴的構(gòu)造示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]請(qǐng)參照?qǐng)D1，根據(jù)本實(shí)用新型的一種非限制性實(shí)施方式，采用生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能工業(yè)窯爐包括:窯爐爐體100、四個(gè)防回火噴嘴120、煙氣管道130、第一換熱器200、第二換熱器300、渦輪發(fā)電機(jī)400以及生物質(zhì)氣化爐500。
[0041]其中，窯爐爐體100內(nèi)設(shè)有爐膛(圖未示)，四個(gè)防回火噴嘴120間隔設(shè)置在窯爐爐體100的底端爐壁上，從而能夠?qū)⑷細(xì)夂椭細(xì)怏w噴射到爐膛內(nèi)燃燒放熱，煙氣管道130連接于窯爐爐體100的一側(cè)爐壁上以將爐膛內(nèi)產(chǎn)生的煙氣排出至煙囪(圖未示)。
[0042]沿?zé)煔夤艿?30的煙氣流動(dòng)方向依次布置有用于使煙氣管道130中的煙氣與不同的流體分別進(jìn)行熱交換的第一換熱器200和第二換熱器300。從爐膛中排出的約900攝氏度的高溫?zé)煔饬鹘?jīng)第一換熱器200后降溫至約500攝氏度，再流經(jīng)第二換熱器300后降溫至約150攝氏度。
[0043]如圖2所不，第一換熱器200包括第一外殼210、將第一外殼210內(nèi)部空間分隔為逆向平行的第一流體流路220和第一煙氣流路230的第一中隔板240、以及穿設(shè)在第一中隔板240中的若干第一熱管250，其中，第一熱管250的蒸發(fā)端延伸于第一煙氣流路230中，第一熱管250的冷凝端延伸于第一流體流路220中。第一換熱器200的熱管內(nèi)的工質(zhì)為適用于大約800?1200攝氏度(比如1000攝氏度左右)工況的液態(tài)鈉或鉀，為了提高換熱效率，第一熱管250的蒸發(fā)端的外壁上均布有若干個(gè)用于增加換熱面積的第一鰭片251。
[0044]如圖3所示，第二換熱器300包括第二外殼310、將第二外殼310內(nèi)部空間分隔為逆向平行的第二流體流路320和第二煙氣流路330的第二中隔板340、以及穿設(shè)在第二中隔板340中的若干第二熱管350，其中，第二熱管350的蒸發(fā)端延伸于第二煙氣流路330中，第二熱管350的冷凝端延伸于第二流體流路320中，同樣為了提高換熱效率，第二熱管350的蒸發(fā)端和冷凝端的外壁上分別均布有若干個(gè)用于增加換熱面積的第二鰭片351。
[0045]在圖1所示的非限制性實(shí)施方式中，第一換熱器200的第一流體流路220的入口221通過(guò)管線連接至用于向第一流體流路200中補(bǔ)充作為第一流體的水的第一水栗Pl，第二換熱器300的第二流體流路320的入口 321通過(guò)管線連接至用于向第二流體流路320中輸送作為第二流體的空氣的第一風(fēng)機(jī)Fl。由此，利用第一水栗Pl和第一風(fēng)機(jī)Fl分別向第一換熱器200和第二換熱器300中引入冷水和冷空氣。第一換熱器200的第一流體流路220的出口 222通過(guò)水蒸汽管線260依次與渦輪發(fā)電裝置400及生物質(zhì)氣化爐500的水蒸汽入口 510相連接，第二換熱器300的第二流體流路320的出口 322通過(guò)熱空氣管線360與生物質(zhì)氣化爐500的熱空氣入口 520相連接，生物質(zhì)氣化爐500的生物質(zhì)燃?xì)獬隹?530通過(guò)生物質(zhì)燃?xì)夤芫€540與四個(gè)防回火噴嘴120相連以將生物質(zhì)燃?xì)鈬娚渲粮G爐爐體100內(nèi)燃燒放熱。來(lái)自窯爐爐體100的高溫?zé)煔饨?jīng)由煙氣管道130依次流經(jīng)第一換熱器200的第一煙氣流路230的入口 231和出口 232以及第二換熱器300的第二煙氣流路330的入口 331和出口 332，充分換熱后排出至煙囪(圖未示)。
[0046]在該非限制性實(shí)施方式中，熱空氣管線360還分支有熱空氣分管線370，熱空氣分管線370與生物質(zhì)燃?xì)夤芫€540相連接并在連接處設(shè)有第一混合器600，從而將來(lái)自第二換熱器300的熱空氣總量約30% (體積含量)、含氧量約21 %、溫度為300攝氏度左右的熱空氣與生物質(zhì)燃?xì)庠诘谝换旌掀?00混合形成預(yù)混氣，再輸送至防回火噴嘴120處。
[0047]作為一種可替代實(shí)施方式，在煙氣管道130上于第二換熱器300的第二煙氣流路330的出口 332的下游連接有第一煙氣回流管線140及第二煙氣回流管線150。其中，第一煙氣回流管線140中設(shè)有第二風(fēng)機(jī)F2并與四個(gè)防回火噴嘴120相連接，從而將煙氣總量約15%(體積分?jǐn)?shù))、含氧量約6% (體積含量)、溫度為150攝氏度左右的煙氣回流至四個(gè)防回火噴嘴120處作為助燃?xì)怏w使用。第二煙氣回流管線150與熱空氣管線360上設(shè)置的第二混合器700相連接，從而將約占煙氣總量15% (體積分?jǐn)?shù))、含氧量約6% (體積含量)、溫度為150攝氏度左右的煙氣回流至第二混合器700中，與來(lái)自第二換熱器300的含氧量約21%、溫度為300攝氏度左右的熱空氣混合形成含氧量約15%、溫度為200攝氏度左右的熱空氣后，輸送至生物質(zhì)氣化爐500處作為氣化劑。
[0048]在該非限制性實(shí)施方式中，如圖4所示，第一混合器600與第二混合器700的結(jié)構(gòu)相同，其分別包括混合器本體MB、設(shè)于混合器本體MB—端的第一類氣體入口GI1、設(shè)于混合器本體一側(cè)的第二類氣體入口GI2、設(shè)于混合器本體內(nèi)部的氣體混合腔MC、以及設(shè)于混合器本體的另一端的混合氣出口 G0，氣體混合腔MC中鄰近混合氣出口 GO設(shè)有旋轉(zhuǎn)葉輪RI。
[0049]在該非限制性實(shí)施方式中，如圖5所示，每個(gè)防回火噴嘴120包括噴嘴本體121、設(shè)于噴嘴本體121—端的噴射口 122、設(shè)于噴嘴本體121內(nèi)部的混合腔123、以及設(shè)于噴嘴本體121的另一端并與混合腔123連通的風(fēng)道分配器124，其中，風(fēng)道分配器124包括自內(nèi)向外同心設(shè)置的中心風(fēng)道1241、混合氣風(fēng)道1242及煙氣風(fēng)道1243，混合氣風(fēng)道1242與生物質(zhì)燃?xì)夤芫€540相連通，中心風(fēng)道1241及煙氣風(fēng)道1243分別與第一煙氣回流管線140相連通。為了使生物質(zhì)燃?xì)馀c煙氣較好的混合，在鄰近混合腔123處于混合氣風(fēng)道1242內(nèi)設(shè)有第一旋流風(fēng)機(jī)CFl，煙氣風(fēng)道1243內(nèi)設(shè)有第二旋流風(fēng)機(jī)CF2。
[0050]作為又一種可替代實(shí)施方式，經(jīng)第一換熱器200進(jìn)行熱交換后流出的約300攝氏度的水蒸汽在流過(guò)渦輪發(fā)電裝置成為100攝氏度左右的水蒸汽后，將占水蒸汽總量約30% (體積分?jǐn)?shù))的水蒸汽經(jīng)由管線輸送至螺桿發(fā)電裝置800中進(jìn)行發(fā)電，從而再次利用工業(yè)窯爐的余熱，從螺桿發(fā)電裝置流出的60攝氏度的冷水可再經(jīng)過(guò)管線利用第二水栗P2輸送至第一換熱器200的第一流體流路220的入口，實(shí)現(xiàn)了能量的循環(huán)利用。
[0051]由此，窯爐爐體100的爐膛中排出的約900攝氏度的高溫?zé)煔庋刂鵁煔夤艿?30依次流經(jīng)利用冷水進(jìn)行熱交換的第一換熱器200降溫至約500攝氏度，再流經(jīng)利用冷空氣進(jìn)行熱交換的第二換熱器300降溫至約150攝氏度左右排出至煙囪。從第一換熱器200進(jìn)行熱交換產(chǎn)生的300攝氏度左右的水蒸汽進(jìn)入渦輪發(fā)電機(jī)400進(jìn)行發(fā)電并降溫為100攝氏度左右的低溫水蒸汽流出，低溫水蒸汽的約70% (體積)流入生物質(zhì)氣化爐500作為生物質(zhì)氣化爐500的一種氣化劑，約30%低溫水蒸汽則流入螺桿發(fā)電裝置800中再次進(jìn)行發(fā)電，而從螺桿發(fā)電裝置800中流出的約60攝氏度的冷水則在第二水栗P2的作用下，輸送至第一換熱器200的第一流體流路220的入口，進(jìn)行循環(huán)熱交換。同時(shí)，在第二換熱器300中進(jìn)行熱交換產(chǎn)生的300攝氏度左右的熱空氣則約一半(體積)進(jìn)入第二混合器700中，第二換熱器300排出的煙氣的約15% (體積)則沿著第二煙氣回流管線150也進(jìn)入第二混合器700中，煙氣與熱空氣在第二混合器700中混合后流入生物質(zhì)氣化爐500作為生物質(zhì)氣化爐500的另一種氣化劑，生物質(zhì)氣化爐500通過(guò)利用第一換熱器200提供的水蒸汽及第二換熱器300提供的熱空氣產(chǎn)生生物質(zhì)燃?xì)?。而在第二換熱器300中進(jìn)行熱交換產(chǎn)生的另一半熱空氣則進(jìn)入第一混合器600中，與生物質(zhì)氣化爐500產(chǎn)生的生物質(zhì)燃?xì)饣旌铣蔀轭A(yù)混氣，通過(guò)生物質(zhì)燃?xì)夤芫€540輸送至防回火噴嘴120的混合氣風(fēng)道1242中作為燃?xì)?，同時(shí)，第二換熱器300排出的煙氣的約15 % (體積)則沿著第一煙氣回流管線140進(jìn)入防回火噴嘴120的中心風(fēng)道1241及煙氣風(fēng)道1243中作為助燃?xì)狻?br>[0052]盡管在此已詳細(xì)描述本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但要理解的是本實(shí)用新型并不局限于這里詳細(xì)描述和示出的具體結(jié)構(gòu)，在不偏離本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)其它的變型和變體。例如，可以設(shè)置不同于第一換熱器和第二換熱器的余熱利用系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)各處的溫度、含氧量等參數(shù)可以根據(jù)具體使用條件在本實(shí)用新型所公開(kāi)的范圍內(nèi)適當(dāng)選取。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能工業(yè)窯爐，包括: 窯爐爐體，所述窯爐爐體內(nèi)設(shè)有爐膛； 至少四個(gè)防回火噴嘴，所述至少四個(gè)防回火噴嘴間隔設(shè)置在所述窯爐爐體的底端爐壁上；以及 煙氣管道，所述煙氣管道連接于所述窯爐爐體的一側(cè)爐壁上； 其特征在于: 所述采用生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能工業(yè)窯爐還包括生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)、及沿所述煙氣管道的煙氣流動(dòng)方向依次布置的第一換熱器和第二換熱器； 其中，所述生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)包括渦輪發(fā)電裝置及生物質(zhì)氣化爐，所述生物質(zhì)氣化爐具有水蒸汽入口、熱空氣入口以及生物質(zhì)燃?xì)獬隹?； 所述第一換熱器具有第一煙氣流路和第一流體流路，所述第一流體流路的出口通過(guò)水蒸汽管線依次與所述渦輪發(fā)電裝置及所述生物質(zhì)氣化爐的水蒸汽入口相連接； 所述第二換熱器具有第二煙氣流路和第二流體流路，所述第二流體流路的出口通過(guò)熱空氣管線與所述生物質(zhì)氣化爐的熱空氣入口相連接； 所述生物質(zhì)氣化爐的生物質(zhì)燃?xì)獬隹谕ㄟ^(guò)生物質(zhì)燃?xì)夤芫€與所述至少四個(gè)防回火噴嘴相連。2.如權(quán)利要求1所述的采用生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能工業(yè)窯爐，其特征在于，所述熱空氣管線還分支有熱空氣分管線，所述熱空氣分管線與所述生物質(zhì)燃?xì)夤芫€相連接并在連接處設(shè)有第一混合器。3.如權(quán)利要求2所述的采用生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能工業(yè)窯爐，其特征在于，在所述煙氣管道上于所述第二換熱器的第二煙氣流路的出口的下游連接有第一煙氣回流管線及第二煙氣回流管線，其中，所述第一煙氣回流管線與所述至少四個(gè)防回火噴嘴相連接；所述第二煙氣回流管線與所述熱空氣管線上設(shè)置的第二混合器相連接。4.如權(quán)利要求3所述的采用生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能工業(yè)窯爐，其特征在于，所述至少四個(gè)防回火噴嘴中的每個(gè)防回火噴嘴包括噴嘴本體、設(shè)于所述噴嘴本體一端的噴射口、設(shè)于所述噴嘴本體內(nèi)部的混合腔、以及設(shè)于所述噴嘴本體的另一端并與所述混合腔連通的風(fēng)道分配器，其中，所述風(fēng)道分配器包括自內(nèi)向外同心設(shè)置的中心風(fēng)道、混合氣風(fēng)道及煙氣風(fēng)道，所述混合氣風(fēng)道與所述生物質(zhì)燃?xì)夤芫€相連通，所述中心風(fēng)道及所述煙氣風(fēng)道分別與所述第一煙氣回流管線相連通。5.如權(quán)利要求4所述的采用生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能工業(yè)窯爐，其特征在于，每個(gè)所述防回火噴嘴進(jìn)一步包括鄰近所述混合腔設(shè)置于所述混合氣風(fēng)道內(nèi)的第一旋流風(fēng)機(jī)以及設(shè)置于所述煙氣風(fēng)道內(nèi)的第二旋流風(fēng)機(jī)。6.如權(quán)利要求5所述的采用生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能工業(yè)窯爐，其特征在于，所述第一混合器或第二混合器包括混合器本體、設(shè)于所述混合器本體一端的第一類氣體入口、設(shè)于所述混合器本體一側(cè)的第二類氣體入口、設(shè)于所述混合器本體內(nèi)部的氣體混合腔、以及設(shè)于所述混合器本體的另一端的混合氣出口，其中，所述氣體混合腔中鄰近所述混合氣出口設(shè)有旋轉(zhuǎn)葉輪。7.如權(quán)利要求6所述的采用生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能工業(yè)窯爐，其特征在于，所述生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)還包括設(shè)于所述渦輪發(fā)電裝置與所述第一換熱器之間的螺桿發(fā)電裝置。8.如權(quán)利要求7所述的采用生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能工業(yè)窯爐，其特征在于，所述第一換熱器的第一流體流路的入口通過(guò)管線與第一水栗相連，所述第二換熱器的第二流體流路的入口通過(guò)管線與第一風(fēng)機(jī)相連。9.如權(quán)利要求8所述的采用生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能工業(yè)窯爐，其特征在于，所述第一換熱器包括第一外殼、將所述第一外殼內(nèi)部空間分隔為逆向平行的所述第一煙氣流路和所述第一流體流路的第一中隔板、以及穿設(shè)在所述第一中隔板中的若干第一熱管，其中，所述第一熱管的蒸發(fā)端延伸于所述第一煙氣流路中，所述第一熱管的冷凝端延伸于所述第一流體流路中，所述第一熱管的蒸發(fā)端的外壁上均布有若干個(gè)用于增加換熱面積的第一鰭片。10.如權(quán)利要求9所述的采用生物質(zhì)氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)的節(jié)能工業(yè)窯爐，其特征在于，所述第二換熱器包括第二外殼、將所述第二外殼內(nèi)部空間分隔為逆向平行的所述第二煙氣流路和所述第二流體流路的第二中隔板、以及穿設(shè)在所述第二中隔板中的若干第二熱管，其中，所述第二熱管的蒸發(fā)端延伸于所述第二煙氣流路中，所述第二熱管的冷凝端延伸于所述第二流體流路中，所述第二熱管的蒸發(fā)端和冷凝端的外壁上分別均布有若干個(gè)用于增加換熱面積的第二鰭片。
【文檔編號(hào)】F27D17/00GK205505762SQ201620081336
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年1月27日
【發(fā)明人】劉效洲, 高富強(qiáng), 涂騰, 蘇曉鍵, 盧堅(jiān)偉
【申請(qǐng)人】廣東工業(yè)大學(xué)