[发明专利]一种液态排渣生物质燃烧装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液态排渣生物质燃烧装置及方法，属于生物质燃烧技术领域。

背景技术

随着世界范围内化石能源不断减少及国内油价、煤价的不断攀升，我国现阶段大力号召开发新能源，同时面临着巨大的CO₂减排任务。生物质能源在这些方面有着巨大的优势，我国生物质资源丰富，年产量约为10亿吨左右，总折合标准煤可达5亿吨，且生物质燃烧CO₂为近零排放，所产生的SO_x和NO_x也很少，因而有着广泛的应用前景。

然而生物质中因富含K、Na、Cl等元素，生物质燃烧后所形成的灰渣灰熔点较低，一般在950-1100℃之间，燃烧过程中极易熔化并在受热面上粘结或流化床布风板上结焦，严重影响锅炉设备的正常运行，显著降低锅炉的传热效果，且氯腐蚀现象严重，这些问题一直长期以来制约着生物质燃烧的发展。

针对以上问题，业界一直在探讨，不少人试图从提高生物质灰熔点的方向出发寻求解决的方案和技术，如中国专利CN101550374A所公开的一种生物质固体成型燃料添加剂，寻求了几种提高生物质灰熔点添加剂的不同配方，该添加剂由Al₂O₃、Fe₂O₃和高龄土所组成，但是该专利所揭示的方案大大增加了生物质成型燃料的制作困难和使用成本，大规模应用还有待技术突破。

发明内容

本发明针对现阶段生物质富含氯及碱金属元素而导致的灰熔点低、腐蚀和结焦问题，提出一种液态排渣生物质燃烧装置及方法，燃烧过程中生物质灰渣熔化、实现液态排渣，进入外部炉膛的烟气含尘率低，有效解决了受热面腐蚀及结渣等问题。

本发明的技术方案是：一种液态排渣生物质燃烧装置，含有生物质燃烧炉和给料装置，其特征在于：所述生物质燃烧炉包括进料口、燃烧室、汇渣室、燃烧室烟气出口、炉墙和二次风口；所述燃烧室下端的收缩段为汇渣室，汇渣室下部设有粒化水箱；所述进料口位于燃烧室的顶部；所述二次风口位于燃烧室上部的炉墙上；所述燃烧室烟气出口位于燃烧室下部与汇渣室的连接处；燃烧室烟气出口处设有一排捕渣管，捕渣管的顶部设有挡渣檐；该生物质燃烧装置还包括余热锅炉和尾部烟道，所述余热锅炉通过水平烟道与燃烧室烟气出口相连接，在余热锅炉内布置有炉膛水冷壁，余热锅炉的炉膛内悬挂有过热器，余热锅炉的底部设有密封水箱；所述尾部烟道内的空气预热器出口与二次风口通过管道相连接，尾部烟道外设置引风机。

本发明的另一技术特征是：所述捕渣管是由余热锅炉的炉膛水冷壁的管排弯折延伸拉稀而成。若燃烧室的内壁设有燃烧室水冷壁，捕渣管则由燃烧室水冷壁拉稀而成。

本发明的又一技术特征是：所述二次风口为四个环形分布的风口，且呈水平倾斜布置，倾斜角度α为30-60°。所述挡渣檐是由对称布置且向下倾斜的两檐构成，两檐与水平面的夹角β为5-15°，镶焊于燃烧室的内壁上；挡渣檐跨度H大于燃烧室烟气出口的宽度L。

所述过热器由汽冷屏或蛇形管所形成，屏间布置有吹灰装置。所述给料装置为活塞推料器。

本发明的技术方案还提供了一种采用所述装置的液态排渣生物质燃烧方法，该方法包括如下步骤：

1)生物质燃料通过进料口送入生物质燃烧炉的燃烧室内，二次风空气经余热锅炉尾部烟道内的空气预热器预热到150-400℃，通过燃烧室上部的二次风口旋流送入燃烧室内；

2)生物质燃料在旋流二次风的带动下在燃烧室内形成旋流燃烧，燃烧温度为1200～1400℃，生物质灰渣即熔化，形成液态熔渣；

3)液态熔渣被旋流流动甩向燃烧室内壁，流入粒化水箱；

4)烟气经燃烧室烟气出口进入余热锅炉内与炉膛受热面进行热交换，进入尾部烟道的烟气降至480-520℃，余热锅炉炉膛内的熔渣落入密封水箱；

5)烟气在尾部烟道内与对流受热面换热后降至120-150℃经引风机排出。

上述方法中，所述生物质燃烧炉的燃烧室内过量空气系数为1.0～1.2。