一种生物质半气化燃烧设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于热能动力设备领域，特别涉及一种以生物质粉碎料或生物质成型颗粒料为燃料，及应用半气化燃烧工艺的生物质半气化燃烧设备。
【背景技术】
[0002]生物质能源具有可再生性、广泛分布性、低污染性(二氧化碳零排放)和资源总量巨大等特点。地球上每年由植物光合作用固定的生物质碳达1.8X10nt，所含热能量达3X1021J，相当于全世界每年总耗能量的10倍。同样，我国每年也还有相当于7亿吨标煤的各种农林废弃物未被得到利用，占国内生物质颗粒料的消耗量近50%的广东省，2014年度的用量也仅为50万吨。一旦生物质能源得到更大规模应用，对于减排C02、S02、N0x和减少雾霾、酸雨、粉尘微粒是极大的利好。生物质能源成为未来替代能源的组成部分是大势所趋，是改善和修复生态环境的必充条件。
[0003]大量的农林废弃物、秸杆未能充分利用的主要原因，除受到销售流通渠道的因素影响外，燃烧技术尚需完善改进和生物质燃料烘干、成型工序产生的高成本，是生物质能源市场发展的主要影响因素。
[0004]在植物生长过程中会产生痕量的碱土金属元素沉积(钾、钠、钙、镁、铝、硅、铁等)，主要是沉积在草本植物的全株和木本植物的果壳、枝叶、树皮等部位。目前业内对直燃生物质燃料产生问题和原因已有共识；生物质内痕量沉积的碱土金属对燃料灰渣特性有显著影响，直燃生物质将引起炉膛结焦、受热面积灰、加剧受热面磨损、对金属壁面形成腐蚀等问题，对锅炉运行安全性和经济性造成影响。目前常规的操作工艺是；采用降低炉内燃烧负荷、合理布置二次风位置、加大炉内过量空气系数等方法，能够起到降低燃烧室烟气温度、缓解炉膛结焦和受热面积灰的作用，但随之会影响到锅炉负荷和燃烧效率。显然这对锅炉运行经济性是明显不利的，而且并未彻底解决直燃生物质燃料带来的锅炉运行安全性问题。
[0005]通过在生物质能源利用方面不断开辟新的途径，将越来越彰显出本实用新型的商业应用价值。
[0006]经过检索后，目前查询到相关的专利技术如下:
[0007]1、在中国申请和公布的实用新型专利:多灰分生物质颗粒燃料燃烧器，申请号:200910147181.X，公开号:CN 101566339A。该实用新型公开了一种多灰分生物质颗粒燃料燃烧器。该实用新型主要结构是燃烧室呈平底长形腔体，腔体后上方为对着送料装置的进料口，腔体前端为敞口，推灰电机通过连杆、曲柄、铰链在燃烧室内驱动活塞往复运动。提出疑问:①现有结构无法调节总风量及一、二、三次风率的分配，该专利提出提出的多级旋转配风的半气化燃烧工艺能否实现？②如何做到对返火板、平底物料床底板的冷却保护？③定时推出平底物料床灰渣，每次完成出渣操作的前、后，将使一次风量和布风均匀性会受到干扰，腔体内生物质半气化燃烧的稳定性如何保证？ 2、在中国申请和公布的实用新型专利:生物质成型燃料气化直燃燃烧器，申请号:200910018247.5，公开号:CN101660750A。该实用新型摘要提出“采用独特燃烧方式使生物质燃料得到了充分气化燃烧，实现了生物质的高能效转换...”，但在说明书和【实用新型内容】中并未阐述如何实现气化燃烧的设计思路，只是提到“旋转炉排结构使燃料在分布均匀、不停翻动的情况下进行充分的气化燃烧”。提出的疑问是该【实用新型内容】和附图上都未显示出该气化直燃燃烧器的出渣结构，如果不具备在运行中清理灰渣的功能，燃料燃烧时产生的小颗粒灰渣只能从燃烧器喷口排出。因此需要选用较大的旋转炉排风速，使燃烧生产的烟气具备足够动量以携带灰渣颗粒。要达到这种效果，燃烧就需要处在半沸腾燃烧或高温直燃的工况下运行。据此作出推断是；该燃烧器内部没有一个氧量及温度均适合生物质燃料气化的区域，用“直燃”表述该燃烧器工作特性应更准确。3、在中国申请和公布的实用新型专利:一种生物质燃烧器，申请号:200910064444.0，公开号:CN 1015104812A。【实用新型内容】和实施方式提出”一种生物质燃烧器，包括气化室和燃烧室，在气化室下部...”，“燃料在气化室经气化燃烧后逐步被炭化，炭化后的燃料在进料叶片的推动下逐步进入燃烧室，进入燃烧室的炭化燃料和气化室气化后形成的可燃气体，经看火孔、炉门、配风孔等多处配风后形成二次燃烧”。对此提出的疑问是①、【实用新型内容】和附图上没有显示出向气化室内的送风管道和喷嘴，气化室内的燃料没有获取氧气进行生物质热解气化的基本条件(气化需要的水蒸汽利用燃料携带的水份)。②、气化室内部没有体现出具有进料和出炭功能的结构，如果仅是依靠气化室外侧的螺旋叶片在水平方向推动，气化室内只能是会在充满物料之后再继续加料挤压，才可能有碳化燃料流出、进入燃烧室。结论是气化室内的燃料缺少足够的氧气、热量和空间进行生物质气化的过程，二次燃烧贡献的份额不会很大。4、在中国申请和公布的实用新型专利:生物质半气化燃烧常压热水锅炉，申请号:201310691773.4公开号:CN103644649A。【实用新型内容】和实施方式提出:“一种生物质半气化燃烧常压热水锅炉，包括燃烧室、进风腔和水套，其特征在于还包括半气化室，半气化室位于燃烧室上方，半气化室与燃烧室通过喷嘴连通，半气化室开有进料门...”。在【实用新型内容】和附图上没有显示出半气化室的清理灰渣门孔及一次风率调整控制方法，未涉及半气化燃烧方面技术的数据。提出疑问①、“本实用新型的一种生物质半气化燃烧常压热水锅炉，整个使用过程可分为三个状态:点火状态、运行状态、清理状态”。说明该炉在三个状态下交替运行，燃料量添加受到半气化室容量所限、半气化室内清灰只能在停炉时进行，将影响锅炉连续燃烧和稳定供热。②、气化室底部为耐火砖结构，堆积在底部的红炭层为燃料层提供热量，同时有一次风从喷口进入，处在高温有氧环境下的生物质燃料必然产生热解，燃气在气化室内或向下穿越红炭层过程中就会燃烧(在通过喷嘴之前)。当一次风率过高，气化室内燃烧反应就强烈，热解气在穿过红碳层过程中就已经消耗殆尽。当一次风率过低，参与热解反应的氧当量就不够，造成生物质热解速率低，气化室内积炭和结焦。在实际工况中，保持下吸式半气化设备的稳定运行，需要跟随气化室内存料量的变化精确地调控一次风率。按以上分析，该实用新型给出的设备结构较难达到这样的技术要求。5、在中国申请和公布的实用新型专利:实用新型涉及一种生物质半气化供暖系统，申请号:201410097813.7公开号:CN103836711A。仅在实用新型摘要和有益效果中简要提到；“新型生物质半气化供暖系统把生物质半气化炉、节能水箱、烟囱、空气预热管和室内换热器有机结合在一起，在生物质半气化炉设计中充分利用燃烧和反烧技术...”，“2.采用生物质半气化燃烧方式。由于没有气化炉中生物质气体的输送、储存等环节，可以有效地避免全气化燃烧产生的大量焦油及一些有害气体...”这里要指出的是；?、实用新型没有说明在供暖系统和热水锅炉的设计中应用了哪些生物质半气化燃烧技术和燃烧工艺，仅在热水锅炉设计中使用了燃烧和反烧技术并不能说明这就是生物质半气化炉。②、关于生物质热解气化；慢速热解或快速热解工艺生产的生物质燃气就会产生焦油和木醋液，继续重整反应之后才能够分解。如果直接制成冷煤气使用，就需要具备冷却净化、输送储存等环节，热解燃气内的焦油和木醋液在净化过程中冷凝和分离出来。如果制成400°C、含有粉尘的热解燃气(业内称为热脏煤气)，当焦油和木醋液还处于气态时，直接燃烧这些气体就避免了焦油和木醋液的难题。因此全气化燃烧工艺不会带来焦油的问题，而是燃烧未去除焦油和木醋液的冷煤气造成的。③、半气化燃烧的定义是，在生物质燃料未达到完全热解气化阶段之前，就将产生的燃气和剩余的燃料一同送入炉内燃烧。而全气化燃烧是指，将生物质热解气化之后的燃气送入炉内燃烧，可以燃用净化的冷煤气或未净化热煤气(焦油和木醋液则以气态形式留在燃气内)。
【实用新型内容】
[0008]鉴于上述问题