專利名稱：燃煤鍋爐生物質(zhì)氣化再燃系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種生物能源技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種燃煤鍋爐生物質(zhì)氣化 再燃系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)能作為一種可再生能源，其利用越來越受到廣泛重視。我國生物質(zhì)資源數(shù) 量巨大，然而分布較為分散，且能量密度低，不適于作為主要燃料，因此生物質(zhì)與煤混燒的 利用方式逐漸引起關(guān)注。生物質(zhì)與煤的混燒方式有直接混燒和間接混燒兩類，考慮到燃煤 鍋爐灰的利用及生物質(zhì)直接燃燒時的結(jié)渣腐蝕等問題，生物質(zhì)氣化后作為再燃燃料噴入爐 膛燃燒是一種理想的應(yīng)用方式。氣化爐和氣化爐-鍋爐連接系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。 考慮到投入成本、效率等問題，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、效率高等優(yōu)勢的上吸式氣化爐是一 種較為可行的爐型，但其氣化氣中大量的焦油容易引起輸送管道及其后部設(shè)備的堵塞和腐 蝕，且批量式的進料方式也給其與鍋爐的聯(lián)用造成了麻煩。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，K.T. Wu, H. T. Lee, C. I. Juch, H. P. Wan, H. S. Shim, B.R.Adams, S.L.Chen, Study of syngas co-firing and reburning in a coal fired boiler,Fuel,83(2004) 1991-2000.(燃煤鍋爐中氣化氣混燃和再燃的研究)提及了生物質(zhì) 氣化氣再燃的應(yīng)用方式，研究者選用了流化床氣化爐，將氣化爐的產(chǎn)氣噴入鍋爐爐膛，產(chǎn)氣 中的焦油組分被過濾脫除以避免堵塞和腐蝕。需要指出的是，該技術(shù)中流化床氣化爐燃料適應(yīng)性差、熱效率較低，且研究表明生 物質(zhì)中5%以上的熱值存在于焦油中，脫除焦油不但提高了成本，而且降低了生物質(zhì)的整體 利用效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種燃煤鍋爐生物質(zhì)氣化再燃系統(tǒng)， 能夠連續(xù)穩(wěn)定工作，適應(yīng)我國生物質(zhì)資源能量密度低、分布分散等特性，較好地解決生物質(zhì) 氣化過程中的焦油問題，最大程度提高生物質(zhì)的利用效率，同時減排氮氧化物。并且還需避 免對現(xiàn)有設(shè)備的大規(guī)模改造，不破壞生物質(zhì)灰和煤灰的利用。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括由絞籠進料系統(tǒng)、氣化爐體和旋 轉(zhuǎn)除灰系統(tǒng)組成的上吸式氣化爐以及高溫輸送管道系統(tǒng)，其中絞籠進料系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)除灰 系統(tǒng)都通過法蘭與氣化爐體連接，絞籠進料系統(tǒng)位于氣化爐體側(cè)上方的進料口處，旋轉(zhuǎn)除 灰系統(tǒng)位于氣化爐體的底部，高溫輸送管道系統(tǒng)通過法蘭連接氣化爐產(chǎn)氣口和鍋爐燃料噴所述的絞籠進料系統(tǒng)包括密封料倉、不銹鋼絞籠以及調(diào)速電機，其中密封料倉 的頂部開口且在非進料狀態(tài)下用法蘭封閉，料倉底部為斜面結(jié)構(gòu)且焊接于圓柱形進料管 上，不銹鋼絞籠位于圓柱形進料管的中央且斜向與氣化爐體相連接以減少煙氣倒灌，調(diào)速 電機與不銹鋼絞籠相連接以控制轉(zhuǎn)速。
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所述的氣化爐體為一圓柱形筒體，外壁為碳鋼，該氣化爐體的底面直徑與爐體高 度的比例控制在1 6，其上部兩側(cè)分別設(shè)有進料口和氣化氣出口。所述的旋轉(zhuǎn)除灰系統(tǒng)包括爐篦、調(diào)速電機及其灰倉，其中爐篦為兩塊重疊設(shè)置 的圓形不銹鋼鐵板，一塊爐篦固定在爐體上，另一塊爐篦與調(diào)速電機相連接實現(xiàn)控制爐篦 開關(guān)、除灰速率的功能，灰倉位于爐篦下方并采用法蘭密封。所述的高溫輸送管道系統(tǒng)包括圓形輸送管道、夾套外筒、加熱煙氣進口、加熱煙 氣出口和螺旋肋片，其中加熱煙氣進口和煙氣出口為法蘭鋼管結(jié)構(gòu)且焊接于夾套外筒上， 夾套外筒和圓形輸送管道的端部采用環(huán)形板密封焊接形成環(huán)形密封腔，螺旋肋片焊接于圓 形輸送管道與夾套外筒之間以弓I導煙氣流動以加強換熱。所述的夾套外筒和圓形輸送管道分別由直徑不同的無縫鋼管同心嵌入組成，其 中夾套外筒的直徑大于圓形輸送管道的直徑且夾套外筒的長度小于圓形輸送管道的長度。自鍋爐省煤器處抽取一股煙氣作為換熱器熱源介質(zhì)，加熱并保溫輸送管道內(nèi)的氣 化氣，使其恒溫在250°C左右。由于上吸式氣化爐產(chǎn)生的焦油多為環(huán)數(shù)較少的初級焦油，該 溫度足以避免焦油在管道中的冷凝。燃氣最終作為再燃燃料噴入爐膛進行燃燒。本發(fā)明工作流程如下a)氣化方面，根據(jù)生物質(zhì)的性質(zhì)以及各氣化爐型的特點，采用了一種連續(xù)進料、連 續(xù)除灰的上吸式氣化爐，以獲得最大的生物質(zhì)氣化效率。氣體輸運方面，采用了恒溫的輸送 管道以避免焦油的冷凝，將含焦油的生物質(zhì)氣化氣以再燃燃料的方式噴入燃煤鍋爐，降低 了鍋爐的氮氧化物排放，借助這種方式獲得氣化氣最高的利用效率。b)生物質(zhì)料由絞籠斜向上輸送進入氣化爐體，進料量可通過調(diào)節(jié)絞籠轉(zhuǎn)速較為精 確地控制，且配合物料的堆積，有效地避免了氣化氣從進料口泄露。氣化爐體由高溫混凝土 澆鑄，外壁為碳鋼，保障其保溫性和氣密性。出灰系統(tǒng)由爐篦及其下部的灰倉組成。爐篦為 兩塊重疊著的互相配合的圓形不銹鋼鐵板，一塊固定在爐體上，另一塊則通過電機帶動旋 轉(zhuǎn)，從而達到連續(xù)除灰的作用。本發(fā)明結(jié)合生物質(zhì)氣化的特性，采取了上述一系列措施，使生物質(zhì)在高效、連續(xù)穩(wěn) 定地被氣化的同時，其焦油亦作為燃料被充分的利用，避免了焦油造成的腐蝕、堵塞等問 題，提高系統(tǒng)的整體熱效率，降低了鍋爐氮氧化物的排放。


圖1為本發(fā)明生物質(zhì)氣化再燃系統(tǒng)示意圖。圖2為本發(fā)明連續(xù)進料、連續(xù)出灰生物質(zhì)氣化爐。圖3a為本發(fā)明高溫輸送管道系統(tǒng)側(cè)視圖。圖北為本發(fā)明高溫輸送管道系統(tǒng)右視圖。 圖4為實施例效果示意圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施 例。
如圖1所示，本實施例包括由絞籠進料系統(tǒng)1、氣化爐體2和旋轉(zhuǎn)除灰系統(tǒng)3組 成的上吸式氣化爐4以及高溫輸送管道系統(tǒng)5，其中絞籠進料系統(tǒng)1、旋轉(zhuǎn)除灰系統(tǒng)3都通 過法蘭與氣化爐體2連接，絞籠進料系統(tǒng)1位于氣化爐體2側(cè)上方的進料口處，旋轉(zhuǎn)除灰系 統(tǒng)3位于氣化爐體2的底部，高溫輸送管道系統(tǒng)5通過法蘭連接氣化爐產(chǎn)氣口和鍋爐燃料 噴口。所述的絞籠進料系統(tǒng)1包括密封料倉6、不銹鋼絞籠7以及第一調(diào)速電機8，其 中密封料倉6的頂部開口且在非進料狀態(tài)下用法蘭封閉，料倉底部為斜面結(jié)構(gòu)且焊接于 圓柱形進料管上，不銹鋼絞籠7位于圓柱形進料管的中央且斜向與氣化爐體2相連接以減 少煙氣倒灌，第一調(diào)速電機8與不銹鋼絞籠7相連接以控制轉(zhuǎn)速。所述的氣化爐體2為一圓柱形筒體，外壁為碳鋼，該氣化爐體2的底面直徑與爐體 高度的比例控制在1 6，其上部兩側(cè)分別設(shè)有進料口和氣化氣出口。所述的旋轉(zhuǎn)除灰系統(tǒng)3包括爐篦9、10、第二調(diào)速電機11及其灰倉12，其中第一 爐篦9固定在爐體上，第二爐篦10與第二調(diào)速電機11相連接實現(xiàn)控制爐篦開關(guān)、除灰速率 的功能，灰倉12位于爐篦9下方并采用法蘭密封。所述的高溫輸送管道系統(tǒng)5包括圓形輸送管道13、夾套外筒14、加熱煙氣進口 15、加熱煙氣出口 16和螺旋肋片17，其中圓形輸送管道13、夾套外筒14由直徑不同的無 縫鋼管同心嵌入組成，夾套外筒14的直徑大于圓形輸送管道13的直徑，夾套外筒14的長 度小于圓形輸送管道13，兩者端部采用環(huán)形板密封焊接，形成環(huán)形密封腔。加熱煙氣進口 15和煙氣出口 16為法蘭鋼管結(jié)構(gòu)，焊接于夾套外筒14上，抽取鍋爐省煤器處煙氣加熱圓形 輸送管道13內(nèi)氣體以避免冷凝。螺旋肋片17焊接于圓形輸送管道13和夾套外筒14間， 引導煙氣流動，以強化換熱效果。高溫輸送管道系統(tǒng)5的加入使得生物質(zhì)氣化氣中以焦油形態(tài)存在的5%以上的能 量得以被利用，提高了系統(tǒng)的整體效率，同時解決了焦油這一生物質(zhì)氣化技術(shù)的瓶頸問題。
權(quán)利要求
1.一種燃煤鍋爐生物質(zhì)氣化再燃系統(tǒng)，其特征在于，包括由絞籠進料系統(tǒng)、氣化爐體 和旋轉(zhuǎn)除灰系統(tǒng)組成的上吸式氣化爐以及高溫輸送管道系統(tǒng)，其中絞籠進料系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)除 灰系統(tǒng)都通過法蘭與氣化爐體連接，絞籠進料系統(tǒng)位于氣化爐體側(cè)上方的進料口處，旋轉(zhuǎn) 除灰系統(tǒng)位于氣化爐體的底部，高溫輸送管道系統(tǒng)通過法蘭連接氣化爐產(chǎn)氣口和鍋爐燃料 噴口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃煤鍋爐生物質(zhì)氣化再燃系統(tǒng)，其特征是，所述的絞籠進料 系統(tǒng)包括密封料倉、不銹鋼絞籠以及調(diào)速電機，其中密封料倉的頂部開口且在非進料狀 態(tài)下用法蘭封閉，料倉底部為斜面結(jié)構(gòu)且焊接于圓柱形進料管上，不銹鋼絞籠位于圓柱形 進料管的中央且斜向與氣化爐體相連接以減少煙氣倒灌，調(diào)速電機與不銹鋼絞籠相連接以 控制轉(zhuǎn)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃煤鍋爐生物質(zhì)氣化再燃系統(tǒng)，其特征是，所述的氣化爐 體為一圓柱形筒體，外壁為碳鋼，該氣化爐體的底面直徑與爐體高度的比例控制在1 6， 其上部兩側(cè)分別設(shè)有進料口和氣化氣出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃煤鍋爐生物質(zhì)氣化再燃系統(tǒng)，其特征是，所述的旋轉(zhuǎn)除灰 系統(tǒng)包括爐篦、調(diào)速電機及其灰倉，其中爐篦為兩塊重疊設(shè)置的圓形不銹鋼鐵板，一塊 爐篦固定在爐體上，另一塊爐篦與調(diào)速電機相連接實現(xiàn)控制爐篦開關(guān)、除灰速率的功能，灰 倉位于爐篦下方并采用法蘭密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃煤鍋爐生物質(zhì)氣化再燃系統(tǒng)，其特征是，所述的高溫輸送 管道系統(tǒng)包括圓形輸送管道、夾套外筒、加熱煙氣進口、加熱煙氣出口和螺旋肋片，其中 加熱煙氣進口和煙氣出口為法蘭鋼管結(jié)構(gòu)且焊接于夾套外筒上，夾套外筒和圓形輸送管道 的端部采用環(huán)形板密封焊接形成環(huán)形密封腔，螺旋肋片焊接于圓形輸送管道與夾套外筒之 間以弓I導煙氣流動以加強換熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃煤鍋爐生物質(zhì)氣化再燃系統(tǒng)，其特征是，所述的夾套外筒 和圓形輸送管道分別由直徑不同的無縫鋼管同心嵌入組成，其中夾套外筒的直徑大于圓 形輸送管道的直徑且夾套外筒的長度小于圓形輸送管道的長度。
全文摘要
一種生物能源技術(shù)領(lǐng)域的燃煤鍋爐生物質(zhì)氣化再燃系統(tǒng)，包括由絞龍進料系統(tǒng)、氣化爐體和旋轉(zhuǎn)除灰系統(tǒng)組成的上吸式氣化爐以及高溫輸送管道系統(tǒng)，絞龍進料系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)除灰系統(tǒng)都通過法蘭與氣化爐體連接，絞龍進料系統(tǒng)位于氣化爐體側(cè)上方的進料口處，旋轉(zhuǎn)除灰系統(tǒng)位于氣化爐體的底部，高溫輸送管道系統(tǒng)通過法蘭連接氣化爐產(chǎn)氣口和鍋爐燃料噴口。本發(fā)明能夠連續(xù)穩(wěn)定處理生物質(zhì)料穩(wěn)定輸出氣化氣，用作鍋爐再燃燃料，適應(yīng)我國生物質(zhì)資源能量密度低、分布分散等特性，較好地解決生物質(zhì)氣化過程中的焦油問題，最大程度提高生物質(zhì)的利用效率，同時減排氮氧化物。并且還避免了對現(xiàn)有設(shè)備的大規(guī)模改造，不破壞生物質(zhì)灰和煤灰的利用。
文檔編號C10J3/30GK102121706SQ20101051850
公開日2011年7月13日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者劉春元, 張睿智, 曹陽, 殷仁豪, 羅永浩 申請人:上海交通大學