一种生物质气化锅炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及生物质锅炉技术领域。
【背景技术】
[0002]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、果实以外的秸杆、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。
[0003]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C02，燃烧后再生成C02，所以不会增加空气中的0)2的含量。C0 2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C02的含量，生物质与矿物质能源相比更为清洁。
[0004]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。
[0005]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，残留不能食用的秸杆数量非常巨大。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。
[0006]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。
[0007]气体净化是中国生物质气化最薄弱的环节。目前都采用水洗的办法，既降低系统效率，又产生含焦油的污水，按现在的技术看来，减少焦油和水处理使废水循环使用是气体净化的两个关键问题。由于目前生物质气化的焦油问题仍未解决，为避免二次污染，必须投入定的资金建设污水处理设备，对不同的系统处理污水的投入不同，但总的来说，功率越小，比例越大，这也是难以推广的主要原因，而且由于污水处理占地较大，很多用户为了节省投入和降低运行费用，对污水不进行处理，引起环境问题。
[0008]目前，投入运行的很多生物质气化装置存在结构复杂，制造、运行成本高，生物质种类适应性差，气化效率低，气化燃气纯度底、可燃性差、焦油产量大等问题。
[0009]申请号为201310249204.4的中国专利公开了一种气化炉内原料可充分反应的生物质气化炉，，它包括炉体、设在炉体上侧部的出气口、设在炉体下部的通风机构，其特征是炉体内上部至少设有一个与出气口连接的引气管，引气管上设有引气孔；所述的引气孔沿炉体的径向平面在引气管上均布；引气孔的开口朝向炉体的下部；所述的引气管为圆环设置；所述的通风机构包括风机、风道、至少一个与风道连通的风管，风管在炉体内沿炉体的轴向方向设置，风管的管壁上设有风孔。此实用新型虽一定程度上解决了生物质气化装置结构复杂，制作运行成本高的问题，但是结构还不够简单。
【实用新型内容】
[0010]本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种生物质气化锅炉，结构简单、体积小，制造成本低，运行成本低，操作方便，充分利用农业垃圾和生活垃圾等为原料，对原料要求低，利用燃料的不完全燃烧产生一氧化碳，气化效率高，安全节能环保，热量利用率高。
[0011]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是:一种生物质气化锅炉，包括炉体、炉腔、进料口、封闭式落灰室、常闭出灰口，其特征在于所述炉腔的上部为装料仓，下部为燃烧室，炉体外壳和炉腔之间设有中空的炉体夹层，炉体夹层的上部为烟道，下部为水腔，水腔之中充满水，在水腔的环形圆周中间设置有若干烟气管的竖管，若干烟气管呈若干U型，若干烟气管在燃烧室的底部形成支撑的炉排；烟道的环形圆周中间设置有若干水管，水管与水腔相连通，烟气管与烟道相连通；烟气管的U型底部和封闭式落灰室之间连通有若干进气管；炉体夹层上部设置有穿过炉体将烟道与外界联通的出气管；若干水管的上部连有环形水腔，环形水腔和出水管相连通，进水管和水腔相连通；炉排的下部设置有落灰
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[0012]作为优选，所述燃烧室的下部设置有电子点火器。
[0013]作为优选，所述烟气管设置有8?36个。
[0014]作为优选，所述炉体外壳直径为1.5?2.2米，高2.5?3.1米；所述进料口为圆形或正方形，若为圆形，直径为40?60厘米，若为正方形，边长为40?60厘米。
[0015]作为优选，所述进料口处设置有密封盖。
[0016]作为优选，所述进水管的供水方式采用自来水供水或水箱供水；锅炉的给料方式为人工给料或机器给料，机器给料采用振动给料器给料或皮带运输机给料。
[0017]作为优选，所述出水管连接炊事用水管、取暖用水管或淋浴用水管；出气管经过净化装置之后连接工业小型锅炉用气管或家用炉灶用气管。
[0018]作为优选，所述出气管连接喷淋塔、多级过滤器和抽气栗。
[0019]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本实用新型提供一种生物质气化锅炉，结构简单、体积小，制造成本低，运行成本低，操作方便，充分利用农业垃圾和生活垃圾等为原料，对原料要求低，利用燃料的不完全燃烧产生一氧化碳，气化效率高，安全节能环保，热量利用率高。本实用新型锅炉炉体外壳和炉腔之间有炉体夹层，夹层之中充满水，燃料燃烧的热量被炉体夹层中间的水吸收，穿过炉体夹层到达炉体外壳的热量很小，炉墙蓄热也相应较少，减少热能损失，提高热效率。
[0020]本实用新型所用的生物质燃料随处可见，属再生能源，可循环利用，可代替木材、煤、天然气，经济实惠，燃烧后对环境无任何污染，真正实现一氧化碳零排放，硫化物零排放，不用设置气体脱硫设备，降低了成本，保护了环境，另外生物质燃烧所释放的二氧化碳大致相当于其生长时经过光合作用所吸收的二氧化碳，因而能够以为是二氧化碳的零排放，有助于缓解温室效应，有效降低PM2.5的排放，解决农民进行秸杆焚烧和垃圾堆放问题，同时将资源充分利用，锅炉燃烧后的灰烬是优质的有机钾肥，是非常好的肥料，实是一举多得。
[0021]本实用新型所述进料