專利名稱：熱解燃用生物質(zhì)燃料的鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍋爐技術(shù)領(lǐng)域，尤其是能夠燃用生物質(zhì)燃料的鍋爐。
背景技術(shù)：
由于煤炭資源日益短缺，世界各國都在開展生物質(zhì)燃燒利用技術(shù)，以解決能源危機(jī)所產(chǎn)生的問題，目前，已經(jīng)推出的燃用生物質(zhì)的鍋爐都是在燃煤鍋爐的技術(shù)基礎(chǔ)上研發(fā)的。但是，由于生物質(zhì)燃料水份大、揮發(fā)點(diǎn)低、揮發(fā)份多、能量密度低，采用層燃燃煤鍋爐技術(shù)很難形成穩(wěn)定的燃燒條件。能實(shí)際應(yīng)用的燃用生物質(zhì)的鍋爐產(chǎn)品都是采用流化床燃燒技術(shù)或汽化后再配套燃汽爐具燃燒，這兩種方式，系統(tǒng)復(fù)雜，投資大，不易實(shí)現(xiàn)小型化，無法替代普遍使用的層燃式燃煤鍋爐。而正在研發(fā)的層燃式燃用生物質(zhì)燃料的鍋爐，都沒有達(dá)到理想的程度。所以，在廣大的農(nóng)林牧地區(qū)，大量的秸稈和枝椏材，不能被有效的利用，還需要使用燃煤鍋爐。
專利技術(shù)《可變爐拱低氮氧化物生物質(zhì)鍋爐》(03150475.2)(公開號(hào)CN1488889A)和《生物質(zhì)無煙燃燒高效熱水爐》(200420075910.8)(公開號(hào)CN2715039Y)等公開的燃燒技術(shù)和產(chǎn)品雖然有些進(jìn)步，但是，都存在下述的一些問題1.要求燃料的規(guī)格和品質(zhì)一致，難于適應(yīng)燃料的變化，只能使用限定的燃料，需要配套破碎設(shè)備，適用的范圍有很多的局限。
2.后續(xù)燃料的各種因素(發(fā)熱量、濕度、體積等)都會(huì)影響到燃燒狀態(tài)，不易保持穩(wěn)定燃燒。
3.燃燒裝置(爐體)和換熱裝置(鍋體)的能力很難匹配在合適的程度，熱能利用率低。如上述的專利技術(shù)《可變爐拱低氮氧化物生物質(zhì)鍋爐》沒有換熱裝置，《生物質(zhì)無煙燃燒高效熱水爐》只能生產(chǎn)熱水。

發(fā)明內(nèi)容
為解決這些問題而設(shè)計(jì)的熱解燃用生物質(zhì)燃料的鍋爐，是將熱解汽化技術(shù)和室燃技術(shù)相結(jié)合，采用火床爐爐體結(jié)構(gòu)，綜合各種燃燒方式的優(yōu)點(diǎn)。并且，應(yīng)具有系統(tǒng)可靠，操作簡(jiǎn)單，適應(yīng)性好，使用范圍廣，熱能利用率高的特點(diǎn)。要能夠替代小型的燃煤鍋爐。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是采用下述的技術(shù)方案來完成的在現(xiàn)有的層燃式鍋爐技術(shù)的基礎(chǔ)上，增加了熱解汽化裝置，將生物質(zhì)燃料在熱解汽化裝置中熱解，汽固分離，熱解的產(chǎn)物分別進(jìn)入燃燒裝置(爐體)中二次燃燒，然后與換熱裝置(鍋體)換熱，輸出熱能。
為此設(shè)計(jì)的鍋爐由熱解裝置、燃燒裝置(爐體)和換熱裝置(鍋體)組成，熱解裝置由熱解簡(jiǎn)、熱解箱、熱解爐排和主爐排組成，它可以放置在爐體的外部，一端與爐體連接，通過爐門連通，另一端是入料口，也是主要進(jìn)風(fēng)口。將燃料由入料口送入熱解筒內(nèi)、熱解爐排的上部，在入料口處點(diǎn)火，部分燃料沿?zé)峤鉅t排燃燒，在熱解爐排上面形成直接燃燒區(qū)，燒碎的半焦自己落到或被后續(xù)的燃料推落到主爐排上面的固體燃燒區(qū)繼續(xù)燃燒，半焦在主爐排上的燃燒機(jī)理與常規(guī)的火床層燃鍋爐相同。燃燒的溫度使其上部的燃料熱解，形成熱解區(qū)，熱解汽通過直接燃燒區(qū)，和燃燒的火焰混合，被升溫、點(diǎn)火后，進(jìn)入爐體內(nèi)的汽體燃燒區(qū)。汽體燃燒區(qū)是爐體和鍋體結(jié)合形成的內(nèi)部空間，相當(dāng)于常規(guī)鍋爐的爐膛或燃燒室。由主爐排下部進(jìn)入的空氣保證固體燃燒區(qū)穩(wěn)定燃燒。由入料口進(jìn)入的空氣一部分使熱解爐排上的燃料燃燒，另一部分沿?zé)峤鉅t排下面被固體燃燒區(qū)的碳火加熱后，進(jìn)入爐內(nèi)的火焰的下部，使其二次燃燒。
對(duì)于碎屑狀的燃料和劣質(zhì)的燃料(如垃圾)，可以采用配套的給料裝置，將燃料直接送到熱解爐排上。
給料裝置由主料倉及主輸送機(jī)、輔助燃料倉及輔助燃料倉輸送機(jī)、凈化劑料倉及輸送機(jī)，主料倉裝劣質(zhì)燃料，輔助燃料倉裝煤等優(yōu)質(zhì)燃料，當(dāng)需要在劣質(zhì)燃料中摻煤時(shí)，啟動(dòng)輔助燃料倉的輸送機(jī)，將煤送入主輸送機(jī)，填充部分空間，其余部分由主料倉的燃料填充。改變兩者的速比，可以調(diào)配兩者的混合比。對(duì)于有污染因素的燃料，可以在凈化劑料倉中投入相應(yīng)的凈化劑，摻混在燃料中抑制燃燒過程中污染因素的產(chǎn)生，使煙氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)沒有垃圾時(shí)，也可以全部燃煤來保證鍋爐正常出力。
熱解筒和熱解爐排也可以部分或全部設(shè)置在爐體內(nèi)部，熱解筒置于爐內(nèi)的高溫火焰中，筒壁的熱量促使筒內(nèi)的燃料快速熱解，可以提高熱解能力。
該鍋爐也可以作為加熱爐使用，首先，按正常程序燃燒，當(dāng)主爐排上形成足夠厚度的碳火層時(shí)將裝有要加熱的物料的熱解箱放到熱解爐排上，熱解箱由箱體和箱蓋組成，熱解汽由熱解箱的箱體和箱蓋的結(jié)合面排出，產(chǎn)生的正壓力能夠阻止空氣進(jìn)入，可以將物料無氧熱解。
由于采用上述方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品相比，其優(yōu)點(diǎn)是1.熱解筒的容積與燃燒過程無關(guān)，可以一次裝入較多的燃料，生物質(zhì)燃料不阻擋火焰，靠重力下落，保持燃料的接續(xù)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的燃燒。有效的解決了因?yàn)樯镔|(zhì)燃料體積蓬松而帶來的問題。
2.熱解汽由水蒸氣和可燃?xì)饨M成，它必然通過直接燃燒區(qū)后進(jìn)入爐內(nèi)，其中的水蒸氣與高溫碳進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)換成水煤氣，將固體能量轉(zhuǎn)換成氣體能量，所以，較高水分的燃料也不會(huì)破壞燃燒的條件，反而可以提高熱效率；其中的可燃?xì)獬煞?，與火焰混合時(shí)被升溫和點(diǎn)火，在汽體燃燒區(qū)二次燃燒，可以提高燃燒效率。
3.熱解汽二次燃燒所需的空氣由熱解爐排和固體燃燒區(qū)之間的空氣通道進(jìn)入，吸收利用了固體炭燃燒的熱量，不通過固體燃燒物，阻力小，減少了揚(yáng)塵效應(yīng)。
4.該鍋爐的換熱裝置(鍋體)和燃燒裝置(爐體)與熱解裝置沒有相互制約的結(jié)構(gòu)關(guān)系，可根據(jù)用戶的不同的具體要求，設(shè)計(jì)出不同性能(蒸汽或熱水、有壓或常壓)、不同規(guī)格的鍋爐，可實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)。而且可以在現(xiàn)有的各種形式的燃煤鍋爐外部增設(shè)熱解裝置，將現(xiàn)有的燃煤鍋爐改造成燃生物質(zhì)鍋爐。
5.本鍋爐可以燃用各種品質(zhì)和規(guī)格的生物質(zhì)燃料和常規(guī)燃料，平常時(shí)，由入料口投入燃料，特殊情況時(shí)也可以從調(diào)火爐門或在主爐排上投入一些煤等優(yōu)質(zhì)燃料來增強(qiáng)燃燒強(qiáng)度。
本發(fā)明涉及的其它相關(guān)的結(jié)構(gòu)、部件和技術(shù)，都可以采用常規(guī)結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)部件和通用技術(shù)設(shè)計(jì)制造。
本發(fā)明的特點(diǎn)是燃料在熱解裝置的熱解爐排上實(shí)現(xiàn)能量的汽固分離，提高了能量的密度，相當(dāng)于煤氣的制備過程，抵消了生物質(zhì)燃料的各種不利因素，固體碳在固體燃燒區(qū)燃燒，保持爐體的必要溫度條件，并使進(jìn)入的空氣加熱提高二次燃燒的效率，熱解汽直接進(jìn)入汽體燃燒區(qū)燃燒，沒有冷卻和輸送過程，不必考慮中間產(chǎn)物對(duì)燃燒的影響和能量的損失，其燃燒的工況相似于燃汽鍋爐或室燃鍋爐，便于鍋體和爐體的設(shè)計(jì)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1是熱解燃用生物質(zhì)燃料的鍋爐第一實(shí)施例工作原理2是圖1的A-A、B-B剖視3是圖1的C-C、D-D剖視4是給料裝置工作原理5是熱解燃用生物質(zhì)燃料的鍋爐的第二實(shí)施例工作原理6是圖5的E-E、F-F剖視7是熱解燃用生物質(zhì)燃料的鍋爐的第三實(shí)施例工作原理8是圖7的左視圖和G-G剖視中1.熱解筒、2.燃料、3.熱解區(qū)、4.入料口、5.熱解爐排、6.直接燃燒區(qū)、7.固體燃燒區(qū)、8.主爐排、9.鍋體、10.汽體燃燒區(qū)、11.爐門、12.調(diào)火爐門、13.爐體、14.輔助燃料倉、15.輔助燃料倉輸送機(jī)、16.主料倉、17.凈化劑料倉及輸送機(jī)、18.主輸送機(jī)、19.熱解箱蓋、20.熱解箱體、21.被加熱的物料具體實(shí)施方式
第一實(shí)施例如圖1、圖2、圖3、圖4所示鍋爐由熱解裝置、爐體13和鍋體9組成，熱解裝置由熱解筒1、熱解爐排5和主爐排8組成，放置在爐體13的外部，一端與爐體13連接，通過爐門11連通，另一端是入料口4，也是主要進(jìn)風(fēng)口。將燃料由入料4送入熱解筒1內(nèi)、熱解爐排5的上部，在入料4處點(diǎn)火，部分燃料沿?zé)峤鉅t排5燃燒，燒碎的半焦自己落到或被后續(xù)的燃料推落到主爐排8上面的固體燃燒區(qū)7繼續(xù)燃燒。由入料口4進(jìn)入的空氣一部分使熱解爐排上的燃料燃燒，形成直接燃燒區(qū)6，燃燒的溫度使其上部的燃料熱解，形成熱解區(qū)3，燃燒汽體產(chǎn)物和熱解汽，通過爐門11進(jìn)入爐內(nèi)的氣體燃燒區(qū)10。另一部分沿?zé)峤鉅t排下面被固體燃燒區(qū)的碳火加熱后，進(jìn)入爐內(nèi)的火焰的下部，使其二次燃燒。兩部分空氣的分配比例與熱解爐排上的燃料密度和熱解爐排與固體燃燒區(qū)之間的通道阻力相關(guān)，可以通過調(diào)火爐門12和入料口4調(diào)整固體燃燒區(qū)7的高度來改變通道的阻力，調(diào)整配風(fēng)比例。
本鍋爐可以燃燒各種生物質(zhì)燃料和常規(guī)燃料，特殊情況時(shí)也可以從調(diào)火爐門12或在主爐排8上投放一些煤等優(yōu)質(zhì)燃料來增強(qiáng)燃燒強(qiáng)度，但應(yīng)避免一次投入量過多，產(chǎn)生悶火現(xiàn)象。對(duì)于碎屑狀的燃料和劣質(zhì)的燃料(如垃圾)，可以采用配套的給料裝置(圖4)，將燃料直接送到熱解爐排5上。
給料裝置的工作原理是主料倉16裝劣質(zhì)燃料，輔助燃料倉14裝煤等優(yōu)質(zhì)燃料，當(dāng)需要在劣質(zhì)燃料中摻煤時(shí)，啟動(dòng)輔助燃料倉的輸送機(jī)15，將煤送入主輸送機(jī)18，填充部分空間，其余部分由主料倉的燃料填充。改變兩者的速比，可以調(diào)配兩者的混合比。對(duì)于有污染因素的燃料，可以在凈化劑料倉17中投入相應(yīng)的凈化劑，摻混在燃料中抑制燃燒過程中污染因素的產(chǎn)生，使煙氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)沒有垃圾時(shí)，也可以全部燃煤來保證鍋爐正常出力。
第二實(shí)施例如圖5、圖6所示與上例不同之處是，熱解筒和熱解爐排一部分設(shè)置在爐體內(nèi)部，熱解筒置于爐內(nèi)的高溫火焰中；部分熱解汽由熱解筒5下部排出，著火后通過熱解筒壁與爐體13的空隙上升到汽體燃燒區(qū)10，筒壁的熱量可以促使筒內(nèi)的燃料快速熱解，提高熱解能力。
第三實(shí)施例如圖7、圖8所示適合將物料加熱或?qū)⑽锪蠠o氧熱解，首先，按正常程序燃燒，使?fàn)t體升溫并在主爐排8上形成足夠厚度的碳火層7時(shí)，將要加熱的物料21裝在熱解箱體20內(nèi)，蓋上熱解箱蓋19、放在熱解爐排5上加熱，熱解汽由熱解箱的箱體和箱蓋的結(jié)合面排出，產(chǎn)生的正壓力能夠阻止空氣進(jìn)入，可以將物料無氧熱解。如將裝有木材的熱解箱送入爐內(nèi)，在爐內(nèi)的高溫作用下，熱解箱內(nèi)的木材開始炭化，排出的熱解汽被主爐排上的碳火引燃后進(jìn)入到汽燃燒區(qū)燃燒，同時(shí)，也可以在熱解爐排5和主爐排8上添加燃料參與燃燒，以保證爐內(nèi)溫度維持在必要的條件，熱解結(jié)束后，出爐冷卻后得到木炭。也可以用同樣的方法分解電子垃圾，電子垃圾主要都是由硅、金屬材料和塑料、焊錫粘結(jié)成型的，熱解后，失去粘結(jié)作用，可以篩選回收，熱解過程中產(chǎn)生的氣體在爐內(nèi)燃燒后排出，不會(huì)污染環(huán)境。
在上述的三個(gè)實(shí)施例中，分別的敘述了不同形式的熱解裝置、爐體和鍋體的組合方式，但并不是唯一的和必須的方式，在用本發(fā)明設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的鍋爐產(chǎn)品中，各種形式和規(guī)格的熱解裝置、爐體、和鍋體都可以相互組合，以滿足用戶的要求，熱解箱也可以在其它的實(shí)施方式中使用。
權(quán)利要求
1.熱解燃用生物質(zhì)燃料的鍋爐，是由熱解裝置、爐體和鍋體等組成，其特征是熱解裝置由熱解筒、熱解箱、熱解爐排和主爐排組成；爐體和鍋體結(jié)合形成的內(nèi)部空間是汽體燃燒區(qū)；主爐排上面是固體燃燒區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱解燃用生物質(zhì)燃料的鍋爐，其特征是熱解裝置放置在爐體的外部，一端與爐體連接，通過爐門連通，另一端是入料口，也是主要進(jìn)風(fēng)口；將燃料由入料口送入熱解筒內(nèi)、熱解爐排的上部；在入料口處點(diǎn)火，部分燃料沿?zé)峤鉅t排燃燒，在熱解爐排上面形成直接燃燒區(qū)，燒碎的半焦自己落到或被后續(xù)的燃料推落到固體燃燒區(qū)，燃燒的溫度使其上部的燃料熱解，形成熱解區(qū)，熱解汽通過直接燃燒區(qū)，和燃燒的火焰混合，被升溫、點(diǎn)火后，進(jìn)入爐體內(nèi)的汽體燃燒區(qū)；由主爐排下部進(jìn)入的空氣保證固體燃燒區(qū)穩(wěn)定燃燒，由入料口進(jìn)入的空氣一部分使熱解爐排上的燃料燃燒，另一部分沿?zé)峤鉅t排下面被固體燃燒區(qū)的碳火加熱后，進(jìn)入爐內(nèi)的火焰的下部，使其二次燃燒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱解燃用生物質(zhì)燃料的鍋爐，其特征是熱解筒和熱解爐排一部分設(shè)置在爐體內(nèi)部，熱解筒置于爐內(nèi)的高溫火焰中，部分熱解汽由熱解筒下部排出，著火后通過熱解筒壁與爐體的空隙上升到汽體燃燒區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱解燃用生物質(zhì)燃料的鍋爐，其特征是熱解筒和熱解爐排全部設(shè)置在爐體內(nèi)部，將要加熱的物料裝在熱解箱體內(nèi)，蓋上熱解箱蓋、放在熱解爐排上加熱，熱解汽由熱解箱的箱體和箱蓋的結(jié)合面排出，物料在無氧的條件下熱解。
全文摘要
該鍋爐由熱解裝置、燃燒裝置和換熱裝置組成，熱解裝置由熱解筒、熱解爐排和主爐排組成，熱解爐排與主爐排之間形成空氣通道，將燃料由入料口送入熱解筒內(nèi)、熱解爐排的上部，在入料口處點(diǎn)火，部分燃料沿?zé)峤鉅t排開始燃燒，燒碎的半焦自己落到或被后續(xù)的燃料推落到主爐排上繼續(xù)燃燒，半焦在主爐排上的燃燒機(jī)理與常規(guī)的固定床層燃鍋爐相同。燃燒的溫度使其上部的燃料熱解，氣固分離，提高了能量的密度，熱解汽和燃燒的火焰混合后進(jìn)入爐體內(nèi)二次燃燒。熱解筒的容積與燃燒過程無關(guān)，可以一次裝入較多的燃料，生物質(zhì)燃料不阻擋火焰，靠重力下落，保持燃料的接續(xù)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的燃燒。有效的解決了因?yàn)樯镔|(zhì)燃料體積蓬松而帶米的問題。
文檔編號(hào)F23G5/027GK1959202SQ200510010509
公開日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2005年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月2日
發(fā)明者韓楓 申請(qǐng)人:韓楓