专利名称：生物质的低NOx燃烧装置的制作方法
技术领域：
发明领域本发明涉及一种生物质燃烧装置，特别涉及一种可有效降低生物质燃烧排放的烟黑、氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)，提高生物质燃烧利用效率的高效燃烧装置。
背景技术：
随着化石能源的日益贫乏，作为第四大能源的生物质能的开发利用备受关注。我国生物质能丰富，其中的农业废弃物密度小，堆放体积大，露天燃烧污染严重，安全隐患大，为此，人们开发了多种生物质燃烧利用方法，但是由于生物质挥发分多，焦炭燃烧与挥发分燃烧不同步，燃尽程度差，冒黑烟情况严重，从而制约了生物质燃烧技术的推广和应用，而且生物质含有较多的氮元素，燃烧的同时会生成大量污染物NOx，所以需要开发一种低NOx高效燃烧生物质的装置。
公开号为CN 95102081.1发明专利公开了一种低NOx无烟燃煤方法和燃烧炉，煤首先在气化室中利用自身燃烧热量低氧热解气化，煤气化后剩下的半焦在燃烧室进行燃烧。气化室产生的热解气通过气化室底部燃烧口的半焦燃烧层时，NOx等含氮气体被半焦还原为N2。由于不完全燃烧产生的烟黑在经过燃烧口处的半焦层时，部分烟黑被吸附到半焦的表面，随着半焦的燃烧而被烧掉，降低烟黑和CO的排放。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物质的低NOx燃烧装置，该装置可在提高生物质燃烧效率的同时降低烟黑以及NOx等污染物的排放，实现生物质的高效环保燃烧利用。
本发明提供的生物质的低NOx高效燃烧装置，包括一立式燃烧炉19，炉体上方设有烟道出口8，炉体内腔被一隔板14隔分为底部相通的热解室2和燃烧室4，隔板14下部开有连通热解室2与燃烧室4的连通口9；所述热解室上方安装有料斗1；在燃烧室4下部依次设有倾斜炉排和旋转出渣装置12；燃烧室4内位于热解室2之下的燃烧区分为还原区10和燃尽区7，所述还原区10位于倾斜炉排之上，燃尽区7在还原区10之下，在与倾斜炉排、还原区10和燃尽区7相对应的炉壁上分别设有一次风进口18、二次风进口5和三次风进口3。
所述的立式燃烧(19)的截面为圆形和方形。所述隔板(14)为筒状隔板或平板隔板。所述的旋转出渣装置(12)为旋转阀或螺旋输送装置。
所述热解室2位于立式燃烧19中心处，所述倾斜炉排为一底边封闭的锥形炉排6，其锥角为90-120°。所述倾斜炉排也可为二层锥形炉排，即锥形炉排6为上层炉排，其下方设置一倒锥形下层炉排，锥角为90-120°。
所述热解室2位于立式燃烧炉19的一侧，所述的倾斜炉排为两层倾斜炉排，即倾斜炉排16为上层倾斜炉排，其下方设有与一倾斜炉排16成立体交叉的下层倾斜炉排17，下层倾斜炉排17与水平面的夹角为30-60°。
所述立式燃烧炉19为圆形截面，所述热解室2位于立式燃烧炉19的中心，所述由二次进风口5和三次进风口3吹入的二次风和三次风沿热解室2切向送入。
所述立式燃烧炉19为矩形截面，所述热解室2位于立式燃烧炉19的一侧，所述燃烧室4炉壁上的所述二次风进口5和三次风进口3的上下位置处分别安装与炉壁垂直和成角度的烟气导流板15。
本发明实现生物质的低NOx高效燃烧的过程如下1)生物质燃料从炉体上部的料斗1送入热解室2，利用燃烧室4热量与热解室2底部的倾斜炉排上生物质燃烧产生的热量使生物质升温、热解，析出挥发分，生成生物质焦炭；2)生成的挥发分在炉内负压的作用下一部分从隔板14上的连通口9进入燃烧室4与送入的二次风和三次风混合燃烧，缓减挥发分与焦炭相互抢氧燃烧的矛盾，可以减少冒黑烟和CO排放高的现象，提高燃烧效率；3)另一部分挥发分与生成的生物质焦炭在重力和旋转出渣装置12的作用下沿倾斜炉排下移进入还原区10，与送入的一次风混合燃烧，由于挥发分与焦炭混合燃烧时产生的部分烟黑在穿过灼热的焦炭层时被吸附到焦炭表面，随着焦炭的燃烧而被烧掉，可以减少烟黑生成量；在还原区10的燃烧为缺氧燃烧，形成的还原气氛可以减少燃烧中NOx的生成量，此外燃烧生成的NOx在穿过灼热的焦炭层时会被还原为N2，也可以降低生物质燃料燃烧过程中NOx的排放量；4)在重力和旋转出渣装置12的作用下，灼热的灰渣沿倾斜炉排移动，由还原区10进入燃尽区7，与送入燃尽区7的燃尽风混合燃烧，进一步燃尽，降低灰渣含碳量，生成的灰渣在旋转出渣装置12带动下排到炉外。
在工作过程中，生物质燃料可以在角度大于30°的倾斜炉排上依靠自身重力流动，形成移动床，当旋转出渣装置排出部分燃尽的灰渣后，炉排上燃烧的焦炭将自动流动补充，而热解室的部分燃料会流动到炉排上进一步补充，料斗中的燃料也随之进入热解室，使炉内生物质燃料连续运动。整个炉内的给料、燃烧和出渣可以利用控制旋转出渣装置的旋转速度进行调节，操作简单，方便易行。
本发明提供的生物质的低NOx燃烧装置的主要优点在于(1)利用重力使生物质燃料在具有一定角度的倾斜炉排上连续移动，形成移动床，整个炉内的给料、燃烧和出渣可以利用控制旋转出渣装置的旋转速度进行调节，操作简单，方便易行；(2)生物质的热解与燃烧分开进行，可以避免挥发分燃烧与焦炭燃烧之间的矛盾，减少冒黑烟的现象，提高燃烧效率；(3)还原区内的缺氧燃烧以及灼热焦炭的还原作用可以降低燃烧过程中NOx的生成量；(4)炉膛上部燃烧室内空气沿轴向分级送入，进一步降低NOx生成。
附图1为本发明实施例1的结构示意图；附图2为附图1的沿切向送风的示意图；附图3为本发明实施例2的结构示意图；具体实施方式
结合附图及实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1附图1是实施例1的结构示意图。
实施例1的燃烧炉19为一直立圆筒，筒状热解室2位于炉膛中部，下部为倒锥形炉排11与旋转阀式出渣装置12连接。燃烧过程中，生物质燃料的进料、除渣以及燃烧速度均由炉子下部的旋转阀式出渣装置12控制。生物质燃料从炉膛上部的料斗1进入位于炉膛中心的热解室2，在炉内热量的作用下迅速加热析出挥发分，析出的一部分挥发分由连通口9进入燃烧室4内燃烧，另一部分挥发分随燃料热解后的焦炭沿锥角为90-120°的锥形炉排6进入还原区10燃烧。在还原区，焦炭和挥发分与炉排下方送入的一次风接触后进行缺氧燃烧，形成可以抑制NOx生成的还原气氛，此外，由于灼热的焦炭对NOx有强烈的还原作用，燃烧生成的NOx在通过灼热的焦炭层进入燃烧室时被还原，进一步降低了NOx的生成量；在燃尽区7，未燃尽的焦炭与燃尽风混合充分燃尽，从而减少了灰渣含碳量，提高燃尽程度。燃尽的灰渣通过旋转阀式出渣装置12排出炉膛。在炉膛上部燃烧室4内，为强化燃烧采用了切圆燃烧方式，助燃空气(二、三次风)从四个方向沿假想圆13切向送入，如附图2所示。从二、三次风喷口5、3喷入炉膛的空气与进入燃烧室4的挥发分、烟气在筒状热解室2周围混合燃烧，形成螺旋上升的气流可以延长烟气在燃烧室4内的停留时间，减少烟黑排放，提高燃烧效率。此外，二次风、三次风分层送入还可以使燃烧室内沿轴向实现分级燃烧，进一步降低NOx生成量。
实施例2附图3是实施例2的结构示意图。
实施例2的炉膛截面为矩形，利用隔板14将炉膛上部分为热解室2和燃烧室4。两层倾斜炉排如图3所示布置，生物质燃料的进料、除渣以及燃烧速度均由炉子下部的螺旋输送器12控制。生物质燃料从炉膛上部的料斗1进入热解室2，在炉内热量的作用下迅速加热析出挥发分，析出的一部分挥发分由连通口9进入燃烧室4内燃烧，另一部分挥发分随燃料热解后的焦炭沿上层倾斜炉排16进入还原区10燃烧。在还原区，焦炭和挥发分与炉排下方送入的一次风接触后进行缺氧燃烧，抑制NOx生成，此外，由于灼热的焦炭对NOx有强烈的还原作用，燃烧生成的NOx在通过灼热的焦炭层进入燃烧室4时被还原，进一步降低了NOx的生成量。在燃尽区7，未燃尽的焦炭与燃尽风混合充分燃尽，减少灰渣含碳量，提高燃尽程度，燃尽的灰渣在螺旋输送器的作用下排出炉膛。在炉膛上部燃烧室4内，二、三次风5、3采用分层送入，使燃烧室4内沿轴向实现分级燃烧，进一步降低NOx生成量。为了加强燃烧强度，燃烧室4内设置了烟气导流板15，一方面可以增强烟气、挥发分以及空气之间的混合强度，另一方面还可以增加燃烧室内烟气流动行程，延长未完全燃烧成分在炉内的停留时间，降低烟黑排放程度，提高燃烧效率。
本实施例的倾斜炉排为两层倾斜炉排，即倾斜炉排16为上层倾斜炉排，其下方设有与一倾斜炉排16成立体交叉的下层倾斜炉排17，上层倾斜炉排16和下层倾斜炉排17与水平面的夹角均可以为30-60°。
本发明利用生物质(特别是农业废弃物)作为燃料，价格便宜，燃烧生成的灰渣又可以作为肥料应用，变废为宝，具有较大的经济效益，而且采用该技术还解决了生物质露天燃烧带来的环境污染问题，具有显著的社会效益。
权利要求1.一种生物质的低NOx效燃烧装置，其特征在于，包括一立式燃烧炉(19)，炉体上方设有烟道出口(8)，炉体内腔被一隔板(14)隔分为底部相通的热解室(2)和燃烧室(4)，隔板(14)下部开有连通热解室(2)与燃烧室(4)的连通口(9)；所述热解室上方安装有料斗(1)；在燃烧室(4)下部依次设有倾斜炉排和旋转出渣装置(12)；燃烧室(4)内位于热解室(2)之下的燃烧区分为还原区(10)和燃尽区(7)，所述还原区(10)位于倾斜炉排之上，燃尽区(7)在还原区(10)之下，在与倾斜炉排、还原区(10)和燃尽区(7)相对应的炉壁上分别设有一次风进口(18)、二次风进口(5)和三次风进口(3)。
2.按权利要求1所述的生物质的低NOx燃烧装置，其特征在于，所述的立式燃烧(19)的截面为圆形和方形。
3.按权利要求1所述的生物质的低NOx燃烧装置，其特征在于，所述隔板(14)为筒状隔板或平板隔板。
4.按权利要求1所述的生物质的低NOx燃烧装置，其特征在于，所述的旋转出渣装置(12)为旋转阀或螺旋输送器。
5.按权利要求1或2所述的生物质的低NOx燃烧装置，其特征在于，所述热解室(2)位于立式燃烧(19)中心处，所述倾斜炉排为一底边封闭的锥形炉排(6)，其锥角为90-120°。
6.按权利要求5所述的生物质的低NOx燃烧装置，其特征在于，所述倾斜炉排为二层锥形炉排，即锥形炉排(6)位上层炉排，其下方设置一倒锥形下层炉排，锥角为90-120°。
7.按权利要求1或2所述的生物质的低NOx燃烧装置，其特征在于，所述热解室(2)位于立式燃烧(19)的一侧，所述倾斜炉排为一与水平面呈30-60°夹角的倾斜炉排(16)，所述燃烧室(4)炉壁上的所述二次风进口(5)和三次风进口(3)的上下位置处分别安装与炉壁垂直和成角度的烟气导流板(15)。
8.按权利要求7所述的生物质的低NOx燃烧装置，其特征在于，所述的倾斜炉排为两层倾斜炉排，即倾斜炉排(16)为上层倾斜炉排，其下方设有与一倾斜炉排(16)成立体交叉的下层倾斜炉排(17)，下层倾斜炉排(17)与水平面的夹角为30-60°。
9.按权利要求1或2所述的生物质的低NOx燃烧装置，其特征在于，所述立式燃烧炉(19)为圆形截面，所述热解室(2)位于立式燃烧炉(19)的中心，所述由二次进风口(5)和三次进风口(3)吹入的二次风和三次风沿热解室(2)切向送入。
10.按权利要求1或2所述的生物质的低NOx燃烧装置，其特征在于，所述立式燃烧炉(19)为矩形截面，所述热解室(2)位于立式燃烧炉(19)的一侧，所述燃烧室(4)炉壁上的所述二次风进口(5)和三次风进口(3)的上下位置处分别安装与炉壁垂直和成角度的烟气导流板(15)。
专利摘要本实用新型涉及一种生物质的低NOx高效燃烧装置，其装置包括立式燃烧炉，其上方有烟道出口，其内腔被隔板分为底部相通的热解室和燃烧室，隔板下部有连通热解室与燃烧室的连通口；热解室上方安有料斗；在燃烧室下部依次设倾斜炉排和旋转出渣装置；燃烧室内位于热解室之下的燃烧区分为还原区和燃尽区，还原区在倾斜炉排之上，燃尽区在还原区之下，在与倾斜炉排、还原区和燃尽区相对应的炉壁上分别设有一次风进口、二次风进口和三次风进口；该装置通过结合生物质燃料挥发分燃烧与焦炭燃烧的特点，在炉内组织形成不同燃烧气氛来实现良好燃烧，减少黑烟的形成，利用缺氧燃烧以及灼热焦炭的还原作用降低燃烧过程中NOx生成量，提高燃烧效率的同时降低污染物的生成。
文档编号F23B10/02GK2788023SQ200520000560
公开日2006年6月14日 申请日期2005年1月12日 优先权日2005年1月12日
发明者董利, 宋文立, 高士秋, 何京东, 李静海 申请人:中国科学院过程工程研究所