本发明涉及生物质型煤的燃烧与生物质燃料的气化技术领域，具体涉及一种同轴循环流化床生物质型煤与生物质联合气化-燃烧锅炉。
背景技术：
生物质型煤颗粒是一种新型的固体燃料，具有热值高、燃烧产物中污染物含量少等优点，而生物质燃料具有二氧化碳零排放、不含硫磷成分等特点。充分利用生物质能源不仅可有效减轻化石能源的使用危机，还可减轻对环境的污染与破坏，但有关生物质能源的实际利用程度不高。循环流化床锅炉与其他类型的锅炉相比，具有效率高、氮氧化合物产量低、脱硫效果好等优势，发展前景明朗。但循环流化床锅炉发展多年依然存在着所用燃料单一、燃料燃烧后的余热利用不充分等问题，且排放的环境污染物含量仍不容忽视。
技术实现要素：
为了最大程度地减少氮氧化物、二氧化碳、二氧化硫等环境污染物的排放，提高燃料的利用率，提供了一种燃料内部循环的同轴循环流化床生物质型煤与生物质联合气化-燃烧的技术。
本发明的技术方案是：此种循环流化床生物质型煤与生物质联合气化-燃烧锅炉采用两个同轴的圆柱体炉体构成，形成两个叠套的炉膛结构，即室1与室2。其中室1为燃烧室（8），进行生物质型煤颗粒的燃烧；室2为气化室（3），进行生物质颗粒燃料的气化。两室分别设置了独立的流化系统，室1中生物质型煤颗粒经布风板用鼓风机从床层底部送入炉膛；气化室（3）中生物质颗粒在墙2（4）下部进料管（5）送入。墙2（4）上部设有气化产物水煤气的气化气收集管（9）。气化室（3）床层底部均匀铺设有石英砂用来稳定床层，改善颗粒流动性。两室底部都设有排渣管（6）。炉体顶部由一半球形顶盖封闭，构成半球形炉顶（10），球形炉顶（10）上设有燃烧室排烟管（1），管口设有旋风分离器。墙1（7）与墙2（4）之间在上部由一个环形挡板（2）连结，环形挡板（2）位于半球形炉顶（10）与柱体炉身连接处。挡板上均匀布置一定数量的颗粒滤过孔（11），用来滤过燃烧室（8）所产生烟气中的高温颗粒，使高温颗粒沉积到气化室（3）中充当生物质气化的部分热源。生物质型煤在燃烧室（8）内燃烧释放的大量热量被烟气携带出炉膛，烟气中的高温颗粒被旋风分离器分离送入气化室（3），分离后的烟气流经炉膛外部的蒸气发生器。蒸气发生器产生的高温水蒸气经由节流阀的调节高速地射入气化室（3）炉膛，对床体起到流化作用，同时也作为生物质的气化介质。燃烧室（8）中燃烧后的灰渣通过底部排渣孔排除，气化室（3）中为完全气化的焦炭颗粒也由排渣孔排出，与生物质型煤颗粒混合后重新送入燃烧室（8）内燃烧。生物质型煤颗粒进料方向（12）、生物质颗粒进料方向（13）与灰渣排放方向（14）如图3显示。
本发明与现有设计技术相较下有以下有以效果：本发明采用双锅筒叠套方式，将燃烧室（8）和气化室（3）进行结合，节省空间的同时实现了生物质型煤颗粒的燃烧、残碳的燃烧、生物质气化的过程同时分床进行；半球形炉顶（10）具有一定的烟气导向的作用，流化状态下的固体颗粒在旋风分离器的作用下留在了炉膛，经过环形挡板上的颗粒滤过孔（11）进入气化室（3），气化后的主要成分为残碳的混合物被重新收集，送入燃烧室（8）内进一步燃烧，从而实现双床的物质及能量间的定向循环，构成了一个内部循环系统；本发明所涉及的燃烧过程及气化过程所利用的燃料中生物质的占比较大，利用率生物质燃料二氧化碳零排放、无硫磷成分等特性，大大减少氮氧化物、二氧化碳、二氧化硫、焦油等污染物及废弃物的排放，充分体现了本设计节能减排的设计初衷。
附图说明
图1是同轴循环流化床生物质型煤与生物质联合气化-燃烧锅炉的主视图；
图2是环形挡板的俯视图；
图3是物料进入方向与灰渣排放方向；
图中标号：1-排烟管；2-环形挡板；3-气化室2；4-墙2；5-进料管；6-排渣管；7-墙1；8-燃烧室1；9-气化气收集管；10-半球形炉顶；11-颗粒滤过孔；12-生物质型煤颗粒进料方向；13-生物质颗粒进料方向；14-灰渣排放方向。
具体实施方式
同轴循环流化床生物质型煤与生物质联合气化-燃烧锅炉的工作原理如下：
1、燃烧室（8）：
生物质型煤颗粒的组成部分主要是少量煤粉颗粒与生物质颗粒，实验所用生物质颗粒的组成采用木屑与秸秆粉末。燃料经一次分的携带通过布风板均匀从床层底部送入，与空气充分接触后发生燃烧反应，释放大量热量，发生的主要化学反应有：
（煤中）
此外，从气化室（3）的床层底部收集的灰渣混合物主要成分是生物质气化后的残碳，被重新送回燃烧室（8）中燃烧，其化学反应方程式主要为：
上述各化学反应均为放热反应，燃烧室（8）床层温度约为800-950℃。燃烧后产生的烟气携带大部分热量离开燃烧室（8），其中的高温颗粒又携带部分热量进入气化室（3），作为气化室（3）中的生物质气化的高温热源。
经旋风分离器分离后的烟气通过外部蒸汽发生器，利用烟气余热生产水蒸汽，高温水蒸气被送入气化室（3）的流化系统，充当生物质的气化反应的气化介质。
燃烧反应所产生的残渣通过燃烧室（8）床层底部的排渣孔排出。
2、气化室（3）：
作为生物质燃料气化介质的高温水蒸气从蒸气发生器放出后送入连接管，从气化室（3）床层底部均匀喷射进炉内，其流速与流量可通过节流阀调节，同时起到了一定的流化作用。
从燃烧室（8）沉积到气化室（3）的高温固体颗粒所携带的热量被用作生物质气化的部分稳定热源，从墙2（4）下部的进料管（5）送入一定量的生物质燃料颗粒，高温水蒸气从底部送入，两者在高温环境中将发生气化反应，得到预期的气化产物水煤气。
生物质气化反应体系中主要的反应包括：生物质材料的热分解反应、甲烷化反应、水蒸气-碳的还原反应、水蒸气与CO的变换反应等。当环境温度在150℃以上时，生物质即会发生不可逆的热分解反应。生物质成分中碳水化合物的化学键被打破，挥发分将析出。挥发分中主要包括一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷、焦油，剩余的碳将进行进一步的反应。具体的化学反应方程式为：
燃烧室（8）中生物质气化后的残碳混合物颗粒经排由排渣管（6）排除，再由管道收集并连接到燃烧室（8）的送料管道，重新送回燃烧室（8）内参与燃烧反应，从而形成了一个较为完整的炉内物质与能量的循环系统。