一种生物质气化锅炉的制造方法与工艺

本发明涉及生物质锅炉技术领域。

背景技术：
生物质是指植物利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质，生物质通过光合作用能够把太阳能积聚起来，储存于有机物中，这些能量是人类发展所需能源的源泉和基础，生物质是地球上最广泛存在的物质，它包括所有植物、动物和微生物以及由以植物、微生物为食物的动物等这些由生命物质派生、排泄和代谢的许多有机质及其生产的废弃物，主要是指农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便、农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的牲畜粪便和废弃物等物质，它具有可再生性、低污染性和广泛分布性。作为生物质的主要成份——木质素和纤维素每年以约1640亿吨的速度再生，如以能量换算相当于石油产量的15～20倍。如果这部分资源得到好的利用，人类相当于拥有一个取之不尽的资源宝库。而且，生物质能量产生来源于空气中的CO2，燃烧后再生成CO2，所以不会增加空气中的CO2的含量。CO2是最主要的温室效应气体，它对全部温室效应的贡献为26%，对大气中除水蒸气外各种气体引起的温室效应的贡献约为65%。鉴于利用生物质作为能源不会增加大气中CO2的含量，生物质与矿物质能源相比更为清洁。以生物质为载体、由生物质产生的能量便是生物质能，生物质的能源来源于太阳，生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，直接或间接来源于植物的光合作用。地球上的植物进行光合作用所消费的能量，占太阳照射到地球总辐射量的0.2%，这个比例虽不大，但是经由光合作用转化的太阳能是目前人类能源消费总量的40倍。生物质能是可再生能源的重要组成部分，生物质能的高效开发和利用，对解决能源、生态环境问题将起到十分积极的作用。目前，世界各国尤其是经济发达国家都对此高度重视，积极开展生物质能应用技术的研究，并取得许多研究成果,达到工业化应用规模。生物质能应用技术研究主要是指将生物质能固化、液化、气化和直接燃烧等，根据生物质的不同特点和属性，利用技术也趋于复杂多样化。我国目前有工业锅炉约50多万台，每年耗煤量约为全国煤耗总量的1/3，由燃煤工业锅炉造成的环境污染非常严重，大量的工业锅炉必须换用洁净能源。根据我国的生物质资源条件，利用生物质燃料作为锅炉燃料使用则具有环境友好、可以再生的特点，研究工业锅炉生物质燃烧技术，开发生物质燃料锅炉，对节约常规能源、优化我国能源结构，减轻环境污染有着积极意义。我国的生物质燃料有很多种类，首先，我国是农业大国，农作物种植生态区复杂多样，在农业生产过程中，收获了小麦、玉米、稻谷等农作物后，残留不能食用的秸秆数量非常巨大。在农产品加工过程中要产生废弃物，如稻壳、玉米芯、花生壳、甘蔗渣和棉籽壳等，这些废弃物相对集中，容易收集处理，可作为生物质燃料使用。其次，畜牧业也比较多，根据我国主要畜禽鸡、牛和猪的的排粪量可获得资源实物量为3.2亿万t，拆合1.1亿t当量油。除此之外，还有生活污水和工业有机废水，工业有机废水主要是酒精、制糖、食品、制药、造纸等行业生产过程中排放的废水，废水中含有丰富的有机物，可以通过厌氧发酵制取沼气，同时处理污水。另外还有城市有机固体废弃物也是一种不容小看的能量来源，我国城市生活固体废弃物产量不断增长，2011年已达到11800Mt。生物质燃料发热量大，发热量在3900～4800千卡/千克左右，经炭化后的发热量高达7000～8000千卡/千克。生物质燃料纯度高，不含其他不产生热量的杂物，其含炭量75～85%，灰份3～6%，含水量1～3%。绝对不含煤矸石，石头等不发热反而耗热的杂质，将直接为企业降低成本。生物质燃料不含硫磷，不腐蚀锅炉，可延长锅炉的使用寿命，企业将受益匪浅，燃烧向大气中排放的烟尘比使用煤炭时减少99％，同时燃烧时不产生二氧化硫和五氧化二磷，将污染物降到最低，因而不会导致酸雨产生，不污染大气，不污染环境。生物质燃料清洁卫生，投料方便，减少工人的劳动强度，极大地改善了劳动环境，企业将减少用于劳动力方面的成本。生物质燃料燃烧后灰碴极少，极大地减少堆放煤碴的场地，降低出碴费用。生物质燃料燃烧后的灰烬是品位极高的优质有机钾肥，可回收创利。据测算，生物质燃料锅炉比燃煤锅炉可节电40%、节水33％，节约煤炭1500吨/年。生物质气化是在一定的热力学条件下，借助于空气部分（或者氧气）、水蒸气的作用，使生物质的高聚物发生热解、氧化、还原重整反应，最终转化为一氧化碳，氢气和低分子烃类等可燃气体的过程。在原理上，气化和燃烧都是有机物与氧发生反应。其区别在于，燃烧过程中氧气是不足量、足量或者过量的，燃烧后的产物是二氧化碳和水等不可再燃的烟气，并放出大量的反应热，即燃烧主要是将生物质的化学能转化为热能。而生物质气化是在一定的条件下，只提供有限氧的情况下使生物质发生不完全燃烧，生成一氧化碳、氢气和低分子烃类等可燃气体，即气化是将化学能的载体由固态转化为气态。相比燃烧，气化反应中放出的热量小得多，气化获得的可燃气体再燃烧可进一步释放出其具有的化学能。气体净...