1、燃燒單元2和常規(guī)結構形式的燃氣或者燃油鍋爐3等組成部分，該設備中采用了平均粒徑為微米量級的(優(yōu)選地，粒徑在400微米以下的生物質微米燃料)來完全代替燃氣或者燃油作為燃料，并通過對其關鍵組件在結構和設置方面的設計，相應實現(xiàn)對現(xiàn)有工業(yè)鍋爐的有利改造，并能夠很好地適用于各類工業(yè)鍋爐應用環(huán)境下的清潔和高效要求。
[0028]具體而言，參見圖2，所述生物質微米燃料輸送單元I包括料斗4、定量給料器5、粉塵云發(fā)生器6、風機7和粉塵云輸送管8等，其中料斗4譬如呈柜狀結構，其用于貯存作為燃料的上述生物質微米燃料，并在定量給料器5的配合下，將生物質微米燃料定量配送給粉塵云發(fā)生器6 ;該粉塵云發(fā)生器6則將生物質微米燃料與空氣優(yōu)選按照1:3?6的體積比充分混合后形成保持懸浮的粉塵云形式，然后在風機7的作用下經(jīng)由粉塵云輸送管8繼續(xù)輸送至燃燒單元2。
[0029]對于上述組件，按照本實用新型的一個優(yōu)選實施例，所述粉塵云發(fā)生器6的壓力優(yōu)選被設定0.005MPa?0.05MPa ;的范圍；并且所述生物質微米燃料與空氣之間按照0.98?1.25的過?？諝庀禂?shù)進行充分混合；以此方式，較多的對比測試表明，能夠確保生物質微米燃料以懸浮狀態(tài)進入到燃燒單元2中，并去后續(xù)的高溫燃燒提供必要的條件。
[0030]燃燒單元作為本設備中的另一關鍵組件，它整體可以是臥式或者立式結構，包括密封爐體12、燃料入口 16、點火口 10、流態(tài)排渣口 27和火焰出口 25等，其中密封爐體13整體譬如呈圓柱體結構，并且其容積燃燒強度在本實用新型中被設定為150kg/m3?350kg/m3，它的外壁被保溫材料層所包圍，并使得流經(jīng)外壁的熱量不超過燃料燃燒能量的10%，由此構成一個相對封閉的儲熱及燃燒空間；正是通過為生物質微米燃料的燃燒過程設置儲熱及燃燒空間并對上述關鍵性能參數(shù)進行設定，形成了一個相對封閉的絕熱燃燒單元，將能量密度相對低的生物質燃料的能量聚積在其中，形成高溫燃燒條件，與此同時，還使得微粉的氣化和燃燒在同一空間內同時刻瞬間完成，反過來繼續(xù)促進燃燒溫度的持續(xù)上升，最終使得生物質微米燃料的燃燒高度可高度1350攝氏度以上，并且在此溫度下燃料充分燃燒后基本無焦油、碳粒等中間廣物存在。
[0031]燃料入口 16設置在密封爐體13的左側下端，并用于將由生物質微米燃料與空氣混合形成的粉塵云沿著切向方向以Im/秒?1m/秒的流速噴射至此密封爐體13內部；該流態(tài)排渣口 27設置在密封爐體的最下端處，并用于在整個燃燒過程中將高溫熔化的爐渣予以排出；該火焰出口 25則設置在所述密封爐體的右側上部并保持與燃料入口 16相對置；以此方式與上述儲熱及燃燒空間相配合，生物質微米燃料在燃燒單元內部始終保持懸浮燃燒，并經(jīng)由火焰出口將燃燒溫度高達1350°C以上的高溫火焰噴入燃氣/燃油鍋爐。
[0032]此外，按照本實用新型的一個優(yōu)選實施例，所述燃燒單元2的有效燃燒容積優(yōu)選被設計為所述燃氣/燃油鍋爐的有效燃燒容積的0.5倍?0.9倍，并優(yōu)選還配備有水蒸汽入口，該水蒸汽入口用于在燃燒過程中向所述密封爐體內補充適量的水蒸汽，并且水蒸汽的加入量與所述生物質微米燃料之間的質量比被設定為1:30?150:1。通過在燃燒過程中添加適水蒸汽并對其比例進行設計，在整個燃燒過程中水蒸汽可作為氣化劑與燃燒中間產(chǎn)物發(fā)生反應，進而將其分解為氫氣和一氧化碳等，其中的氫氣又能夠在相對封閉的絕熱空間內加快燃燒速度，并且確保在極短時間內即達到期望的燃燒溫度峰值和效率。
[0033]燃氣或者燃油鍋爐3的結構基本上采用了現(xiàn)有的形式不變，其主要改動之處包括其與燃燒單元之間的接口。按照本實用新型的一個優(yōu)選實施例，該燃燒器接口的直徑在原有基礎上被擴大1.5倍?3倍，并且其殼體從內向外依次為厚度譬如為80mm-120mm的無機耐熱磚層和厚度譬如為200mm-250mm的保溫棉層共同構成的雙層結構；通過以上設計，不僅充分考慮了生物質燃燒過程中高溫煙氣與燃氣/燃油燃燒的不同，而且針對其高達1350度以上的高溫能夠起到良好的防護作用，避免工業(yè)鍋爐側的鋼板由于高溫而損壞。
[0034]此外，按照本實用新型的另一優(yōu)選實施例，上述工業(yè)鍋爐的尾部還優(yōu)選設置有一個旋風除塵器和一個余熱收集單元，由此將鍋爐余熱能夠返回至鍋爐內部，由此起到進一步提高熱效率的作用。
[0035]綜上，按照本實用新型進行改造的燃燒設備由于生物質微米燃料的燃燒溫度進一步被提高到1350度以上，使得中間產(chǎn)物如焦油、碳粒等完全分解，而且還可使得所含的不可燃燒的無機物組分也獲得熔化，并在絕熱燃燒室內轉化成液體作為液態(tài)爐渣從爐底排出，與現(xiàn)有技術的工業(yè)鍋爐相比，在節(jié)省能源和環(huán)保方面具有極大優(yōu)勢，因而適用于各類工業(yè)鍋爐應用環(huán)境下的清潔和高效要求。
[0036]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于燃氣/燃油鍋爐改造的生物質微米流態(tài)燃燒設備，其特征在于，該設備中采用生物質微米燃料完全代替燃氣或者燃油作為流態(tài)燃料，并包括生物質微米燃料輸送單元(I)、燃燒單元(2)和常規(guī)結構形式的燃氣或者燃油鍋爐(3)，其中: 所述生物質微米燃料輸送單元(I)包括料斗(4)、定量給料器(5)、粉塵云發(fā)生器(6)、風機(7)和粉塵云輸送管(8)，其中該料斗(4)用于貯存作為燃料的生物質微米燃料，并在所述定量給料器(5)的配合下將生物質微米燃料定量配送給所述粉塵云發(fā)生器￠);該粉塵云發(fā)生器(6)則將生物質微米燃料與空氣充分混合后形成保持懸浮的粉塵云形式，然后在所述風機(7)的作用下經(jīng)由所述粉塵云輸送管(8)繼續(xù)輸送至所述燃燒單元(2); 所述燃燒單元⑵包括燃燒室(12)、密封爐體(13)、燃料入口(16)、點火口(10)、流態(tài)排渣口(27)和火焰出口(25)，其中該密封爐體(13)的容積燃燒強度被設定為150kg/m3?600kg/m3，它的外壁被保溫材料層(19)所包圍，并使得流經(jīng)外壁的熱量不超過燃料燃燒能量的10%，由此構成一個相對封閉的儲熱及燃燒空間；該燃料入口(16)設置在離火焰出口(25)流程最遠處，并用于將由生物質微米燃料與空氣混合形成的粉塵云沿著切向方向以Im/秒?12m/秒的流速噴射至此密封爐體內部；該流態(tài)排渣口(27)設置在所述燃燒室(12)的最低水位處，并用于在整個燃燒過程中將高溫熔化的爐渣予以排出；該火焰出口(25)則設置在離所述燃料入口(16)流程最遠的位置；以此方式，生物質微米燃料在燃燒單元內部保持足夠時間的懸浮燃燒，并經(jīng)由所述火焰出口(25)將燃燒溫度高達1350°C以上的高溫火焰噴入所述燃氣/燃油鍋爐(3); 所述燃氣/燃油鍋爐的原來的燃料入口(20)與所述燃燒單元(2)相連通，由此向鍋爐輸送所述高溫火焰。
2.如權利要求1所述的生物質微米流態(tài)燃燒設備，其特征在于，所述粉塵云發(fā)生器(6)的壓力被設定為0.005MPa?0.05MPa ;并且所述生物質微米燃料與空氣之間按照0.98?1.25的過?？諝庀禂?shù)進行充分混合。
3.如權利要求1或2所述的生物質微米流態(tài)燃燒設備，其特征在于，所述燃燒單元(2)的有效燃燒容積被設計為所述燃氣/燃油鍋爐(3)的有效燃燒容積的0.5倍?0.9倍，并配備有水蒸汽入口(28)，該水蒸汽入口用于在燃燒過程中向所述密封爐體(13)內補充水蒸汽，以助于殘留碳和焦油的氣化和燃盡，并且水蒸汽的加入量與所述生物質微米燃料之間的質量比被設定為1: 30?150。
4.如權利要求3所述的生物質微米流態(tài)燃燒設備，其特征在于，所述燃燒單元(2)的容積燃燒強度被設定為150kg/m3?600kg/m3;此外，它的側壁壁厚為200mm?500mm，燃燒室高度或長度與其平均截面積之比為0.8倍?4倍。
5.如權利要求4所述的生物質微米流態(tài)燃燒設備，其特征在于，所述燃燒單元(2)還包括測溫口(15)、二次進風口(14)和火焰觀察孔(28)，其中該測溫口(15)設置在所述燃料入口(16)的相對側，用于檢測所述燃燒室(12)內部的最高燃燒溫度；該二次進風口(14)設置在所述燃料入口(16)流程的下游，用于輸入二次風的同時起到調節(jié)作用；該火焰觀察孔(28)設置在所述密封爐體(13)側部，其用于對燃燒狀況進行觀察，并執(zhí)行相應調控。
6.如權利要求1或2所述的生物質微米流態(tài)燃燒設備，其特征在于，所述燃料噴管(9)的直徑被設定為與燃燒室(12)直徑之比為1:5?12，所述流態(tài)排渣口(27)的孔徑被設定為所述燃燒單元的燃燒室(12)直徑的1/8到1/25。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于燃氣/燃油鍋爐改造的生物質微米流態(tài)燃燒設備，包括生物質微米燃料輸送單元、燃燒單元和常規(guī)結構形式的燃氣或者燃油鍋爐，其中生物質微米燃料輸送單元包括料、定量給料器、粉塵云發(fā)生器、風機和粉塵云輸送管；燃燒單元包括密封爐體、燃燒室、燃料入口、點火口、流態(tài)排渣口和火焰出口，并且所述密封爐體的容積燃燒強度被設定為150kg/m3～600kg/m3，它的外壁被保溫材料層所包圍，并使得流經(jīng)外壁的熱量不超過燃料燃燒能量的10％，由此構成一個相對封閉的儲熱及燃燒空間。通過本實用新型，可獲得高達1350℃以上的燃燒溫度，同時與現(xiàn)有生物質鍋爐相比其產(chǎn)物中基本無焦油、無殘留碳和灰分，同時具備熱效率高、燃料利用效率高、清潔環(huán)保等優(yōu)點。
【IPC分類】F23C10-22, F23C10-00, F23C10-18, F23L7-00
【公開號】CN204534557
【申請?zhí)枴緾N201520203593
【發(fā)明人】肖波, 肖博劍, 黃傳桂
【申請人】武漢江河長能源科技有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月3日