专利名称：生物质沸腾气化燃烧装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及生物质能源利用技术领域，特别涉及一种用于农作物秸秆、 木屑、树叶等生物质燃料以及由生物质燃料加工而成的生物质颗粒燃料沸腾气 化燃烧装置。
技术背景生物质与常规能源相比，具有挥发分含量高、能量密度小、燃烧时易结渣、 对金属设备有腐蚀等特点。生物质在现有的用能设备直接燃烧时，由于原设备 的设计燃料与生物质的性质差别较大，往往存在设备出力不够、燃烧不稳定等 问题，如在原燃煤设备上直接烧生物质，因原锅炉的炉膛较小，导致生物质挥 发分燃烧不充分、灰分易结渣、对换热器有腐蚀等弊病，基本上不能正常运行， 而现有的燃油与燃气设备也不能直接燃烧生物质燃料。目前，有一类生物质气化设备，是将生物质燃料投入炉膛内，堆积在炉桥 上进行不完全燃烧，生成可燃气体，燃气通过净化系统净化后收集贮存，使用 时再由管道输送到燃气灶终端点燃。这种气化设备的目的是制造出可燃气体， 是一种将固体生物质转化为气体燃料的物化转换装置，而非燃烧装置，并且在 燃气净化时还有焦油等有害成分析出，造成环境的二次污染。市场上另一类利用生物质的设备是生物质成型燃料燃烧炉，是利用成型后 的生物质做燃料，人工从加料口间歇地添加燃料，堆积在炉桥上进行不完全燃 烧，生物质燃料在高温作用下先气化，形成的燃气上升到炉口，在炉口遇二次 风道提供的助燃气体后燃烧，生物质燃烧后的灰烬落入炉桥下，由人工从出灰 口排出。这种燃烧炉虽然采用了生物质先气化后燃烧的二次燃烧方式，但它仅 能使用生物质成型燃料，会提高燃烧炉的使用成本，而且燃料在炉桥上以堆积 的方式燃烧，在燃烧过程中，部分未燃尽的燃料及形成的生物质碳会随着灰烬一起落入炉桥下排出，造成一定的浪费和污染；人工间歇加料和除灰都增添了 使用中的劳动量，使用不方便，而且提供的火焰不稳定。这种以堆积方式燃烧 的生物质燃烧炉仅适合于小型化民用炉，目前还没有适合于工业化应用的生物 质气化燃烧装置。 实用新型内容本实用新型的目的是提供一种适合于工业化应用的生物质沸腾气化燃烧装 置，可以对一定粒度范围的生物质燃料进行沸腾气化燃烧。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案生物质沸腾气化燃烧装置，包括给料机构、给风机构和气化燃烧室，在气化燃烧室侧壁的中上部设有 用于高温燃气排出燃烧的气体燃烧器，给料机构的出料口设置于气化燃烧室侧 壁低于气体燃烧器的部位上、并与气化燃烧室相通；气化燃烧室底部设有布风 装置，给风机构通过布风装置给气化燃烧室提供一次风气流，给风机构通过给 料风管与给料机构的出料口连通。给风机构通过二次风管与气体燃烧器的排气通道连通。在气体燃烧器排气通道的出口处设有环形风道，环形风道的内环壁上沿圆 周方向间隔开设有切向进风口， 二次风管的出风口位于环形风道上。 所述切向进风口为两排，两排切向进风口的旋向相反。所述的布风装置包括匀压箱，匀压箱通过作为箱顶的布风板上的风口与气 化燃烧室连通。给风机构包括风机和与风机连通的风箱，风箱通过一次风管与匀压箱连通， 给料风管和二次风管的进风口均与风箱连通。所述给料机构包括驱动装置和由驱动装置驱动的给料搅龙，给料搅龙的进 料口设有加料斗，给料搅龙的出料口为给料机构的出料口。所述驱动装置包括电机，电机通过联轴器与给料搅龙传动连接。本实用新型中，给料机构配合给料风管的风力将生物质燃料吹入气化燃烧 室，由于气化燃烧室内空气量不足，使生物质燃料进行不完全氧化沸腾燃烧， 以完成生物质挥发分的热解气化与固定炭的直接燃烧，从而产生大量的CO、 CH4 等高温可燃气体，同时使气化燃烧室内的压力略大于大气压，这样高温可燃气 体便自动从气体燃烧器排出直接燃烧。本实用新型在气化燃烧室底部设置布风装置，均匀向气化燃烧室内提供一 次风上升气流，使进入气化燃烧室中的生物质燃料处于沸腾状态，所述沸腾状 态是指生物质燃料悬散在气化燃烧室空中，并翻滚运动，不结块、堆积，粒径 较小的生物质燃料燃烧后灰分被气流带出，而粒径较大的燃料在气化燃烧室内 继续燃烧，直到完全气化燃烧完毕灰分才随气流排出气化燃烧室，这样气化、 燃烧效果好，生物质燃烧完全，燃烧效率可达95%以上。给料装置可以连续供 给气化燃烧室燃料，使可燃气体充足、燃气火馅稳定、温度高，给工业化的连 续生产提供了保障。给料风管的风力可把生物质燃料均匀吹入气化燃烧室，同 时在气化燃烧室的上部提供部分空气，以提高气化燃烧室的温度，使燃烧装置 运行稳定。另外，通过调整一次风与给料风的比例，还可以控制气化燃烧室的 内部温度，使之不高于85(TC，保证了气化燃烧室内不结渣。由于生物质内的固定炭颗粒在气化燃烧室内进行了充分燃烧，燃尽后的灰分便可随可燃气体一起排出，气化燃烧室内无灰分积存，不用人工除灰，使用 简便。另外，在高温燃气燃烧的同时，混合在高温燃气中的气态焦油也随之直接燃烧掉，无焦油污染；灰分中的余碳同时也进行了二次燃烧，燃烧后灰分含 炭量非常低，能达到城市大气排放标准。本实用新型中，增设二次风管，在气体燃烧器处提供的二次风与可燃气体 混合后有助于可燃气快速燃烧，燃烧火焰短、温度高。环形风道及两排不同方 向的切向进风口使得二次风与可燃气体混合的更充分均匀，燃烧效果更好。匀 压箱使一次风上升气流均匀稳定，确保气化燃烧室内的生物质燃料始终处于均 匀的沸腾状态。本实用新型可以燃烧含水率小于30%、尺寸小于30mm的各种生物质燃料， 如玉米秸、稻壳、花生壳、玉米芯、锯末、刨花、造纸废料等均可使用，不再 受限于成型生物质燃料，原料适用性广泛，使用成本低。
图l是本实用新型的结构示意图；图2是图1中的A-A剖视图。
具体实施方式
图1、图2所示的是生物质沸腾气化燃烧装置，包括底座1、给料机构、 给风机构和用于生物质沸腾气化的气化燃烧室9，气化燃烧室9的室壁主要由 高铝耐火砖内衬16和硅酸铝纤维外衬17构成。底座1的侧边上固设有匀压箱 11，该匀压箱的箱顶是带有风口的布风板IO，气化燃烧室9设置于布风板10 上，匀压箱11通过布风板上的风口与气化燃烧室9相通。在气化燃烧室9侧 壁的中上部设有用于高温燃气排出燃烧的气体燃烧器8，在气体燃烧器的排气 通道的出口处设有环形风道19， 二次风管14的出风口位于环形风道上，该出 风口与环形风道相切；环形风道19的内环壁上沿圆周方向间隔开设有切向进 风口20，切向进风口20有两排，两排切向进风口的旋向相反。气体燃烧器8 具有耐火混凝土内衬18。上述给料机构包括给料搅龙6和通过电机架3固设于底座1上的电机4， 电机4通过联轴器5与给料搅龙6传动连接；给料搅龙5的进料口设有加料斗 7，给料搅龙6的出料口设置于气化燃烧室侧壁低于气体燃烧器8的部位上、 并与气化燃烧室9相通，该出料口与气体燃烧器8相对而设，当然可以根据需 要将两者呈一定夹角布设。上述给风机构包括高压离心风机2和与该风机出风口连通的风箱13，风 箱13上设有给料风管12和一次风管14、 二次风管15，给料风管12的出风口与给料搅龙6的出料口连通， 一次风管14的出风口与匀压箱11连通，二次风 管15的出风口与气体燃烧器的环形风道19连通； 一次风管14、 二次风管15 和给料风管12上均设有控制阀，高压离心风机2和风箱13均固设于底座1 上。工作时，高压离心风机2给风箱13提供高压空气，风箱13把高压空气分 为三股， 一股通过一次风管U进入匀压箱ll、经过布风板进入气化燃烧室9 内形成上升气流，另一股通过给料风管12送至给料搅龙出料口、将生物质燃 料吹进气化燃烧室内，使之分散开，第三股通过二次风管15送至气体燃烧器 8、与排出的高温燃气混合助燃。本实用新型是将30mm以下的生物质燃料如玉米秸、稻壳、花生壳、玉米 芯、锯末、刨花、造纸废料等从给料机构的加料斗加入，电机驱动给料搅龙连 续不断地将燃料输送至气化燃烧室，在给料搅龙的出料口，由给料风管的风力 把生物质燃料吹入温度不高于85(TC的沸腾气化燃烧室内，并均匀分散开，同 时来自气化燃烧室下部通过布风板后上升的一次风气流使生物质燃料在气化 燃烧室内沸腾起来；由于气化燃烧室内的空气量不足，生物质燃料进行不完全 燃烧，完成生物质挥发分的热解气化与固定炭的直接燃烧，产生大量的CO、 CH4等高温可燃气体，随着燃料中挥发分的析出，燃料颗粒密度逐渐减少，最 后燃尽的燃料灰分随着高温可燃气体一起从气体燃烧器的排气通道排出，高温 可燃气体与灰分中的炭在气体燃烧器出口处与二次风混合后迅速剧烈燃烧，高 温可燃气体进行完全燃烧，灰分中的余碳进行二次燃烧。生物质沸腾气化燃烧装置可适用于民用锅炉、小型电站锅炉、窑炉或者其 它加热设备，也可以直接应用于现有的燃煤、燃油、燃气锅炉的改造，还可利 用生物质燃烧产生的高温烟气用于干燥等行业。在用于各种锅炉改造时费用较 低，且运行成本比燃煤锅炉加热成本降低30%—40%，比燃油锅炉加热成本降低 50%—70%。
权利要求1.生物质沸腾气化燃烧装置，其特征在于包括给料机构、给风机构和气化燃烧室，在气化燃烧室侧壁的中上部设有用于高温燃气排出燃烧的气体燃烧器，给料机构的出料口设置于气化燃烧室侧壁低于气体燃烧器的部位上、并与气化燃烧室相通；气化燃烧室底部设有布风装置，给风机构通过布风装置给气化燃烧室提供一次风气流，给风机构通过给料风管与给料机构的出料口连通。
2. 根据权利要求1所述的生物质沸腾气化燃烧装置，其特征在于给 风机构通过二次风管与气体燃烧器的排气通道连通。
3. 根据权利要求2所述的生物质沸腾气化燃烧装置，其特征在于在 气体燃烧器排气通道的出口处设有环形风道，环形风道的内环壁上沿圆周方向 间隔开设有切向进风口， 二次风管的出风口位于环形风道上。
4. 根据权利要求3所述的生物质沸腾气化燃烧装置，其特征在于所 述切向进风口为两排。
5. 根据权利要求4所述的生物质沸腾气化燃烧装置，其特征在于所述两排切向进风口的旋向相反。
6. 根据权利要求2-5中任一权利要求所述的生物质沸腾气化燃烧装 置，其特征在于所述的布风装置包括匀压箱，匀压箱通过作为箱顶的布风板上的风口与气化燃烧室连通。
7. 根据权利要求6所述的生物质沸腾气化燃烧装置，其特征在于给风机构包括风机和与风机连通的风箱，风箱通过一次风管与匀压箱连通，给料 风管和二次风管的进风口均与风箱连通。
8. 根据权利要求1-5中任一权利要求所述的生物质沸腾气化燃烧装置，其特征在于所述给料机构包括驱动装置和由驱动装置驱动的给料搅龙，给料搅龙的进料口设有加料斗，给料搅龙的出料口为给料机构的出料口 。
9. 根据权利要求8所述的生物质沸腾气化燃烧装置，其特征在于所述驱动装置包括电机，电机通过联轴器与给料搅龙传动连接。
专利摘要本实用新型涉及一种生物质沸腾气化燃烧装置，包括给料机构、给风机构和气化燃烧室，在气化燃烧室侧壁的中上部设有用于高温燃气排出燃烧的气体燃烧器，给料机构的出料口设置于气化燃烧室侧壁低于气体燃烧器的部位上、并与气化燃烧室相通；气化燃烧室底部设有布风装置，给风机构通过布风装置给气化燃烧室提供一次风气流，给风机构通过给料风管与给料机构的出料口连通。该装置将生物质燃料从气化燃烧室的进料口吹入气化燃烧室内，在自气化燃烧室底部上升的一次风气流的作用下，生物质燃料沸腾；点燃后，生物质燃料在沸腾状态下进行不完全燃烧生成高温可燃气体，高温可燃气体由气体燃烧器排出直接燃烧。
文档编号F24B1/00GK201145305SQ200720307169
公开日2008年11月5日 申请日期2007年12月21日 优先权日2007年12月21日
发明者何晓峰, 朱金陵, 李在峰, 炜 白, 赵陆凯, 雷廷宙 申请人:河南省科学院能源研究所有限公司