一種混燃型生物質(zhì)燃料鍋爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鍋爐領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用生物質(zhì)燃?xì)夂蜕镔|(zhì)燃料的混燃型生物質(zhì)燃料鍋爐。
【背景技術(shù)】
[0002]因?yàn)樘烊粴?、燃料油、燃煤等化石燃料被大量使用，造成了整個(gè)大氣的CO2水平提高，因此引發(fā)的溫室效應(yīng)，使得全球氣候持續(xù)溫暖，也使得生態(tài)與環(huán)境產(chǎn)生了不可逆轉(zhuǎn)的惡化，造成整個(gè)大氣和環(huán)境污染嚴(yán)重。譬如霧霾、酸雨、粉塵微粒等現(xiàn)象，其主要根源于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、開發(fā)過(guò)程中，產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物、粉塵微粒對(duì)大氣和環(huán)境的無(wú)序排放。
[0003]另外，中國(guó)的可再生生物質(zhì)能源非常豐富，大量的農(nóng)林廢棄物、秸桿因?yàn)橄鄳?yīng)的燃燒技術(shù)和流通渠道原因，還未能被充分利用。目前，我國(guó)能源、環(huán)保管理部門并未明確認(rèn)可生物質(zhì)燃料屬于清潔能源范疇，作為燃料只能是有條件地使用。如果這類生物質(zhì)能源得到大規(guī)模普及應(yīng)用，將有助于改善生態(tài)環(huán)境和減排C02、SO2, NOx,同時(shí)也將成為未來(lái)替代能源的重要組成部分。
[0004]將生物質(zhì)燃料應(yīng)用于清潔能源上是一項(xiàng)重大技術(shù)進(jìn)步，主要是利用秸桿、薪材、稻殼、花生殼、樹皮、鋸木肩等農(nóng)林廢棄作物，經(jīng)粉碎、烘干、混合、擠壓等工藝，制成燃料供給生物質(zhì)燃料鍋爐。燃燒生物質(zhì)燃料的鍋爐有效提高了生物質(zhì)資源的利用率，能實(shí)現(xiàn)環(huán)保和高效利用的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]因?yàn)橹参镌谏L(zhǎng)過(guò)程中會(huì)富集某些金屬元素，尤其是在草本植物的全株和木本植物的果實(shí)、枝葉、樹皮等部位容易沉積痕量金屬元素。如果對(duì)這些生物質(zhì)燃料采用直接燃燒的工藝，其中的鉀、鈉、鈣、鎂、鋁、硅、鐵等元素對(duì)燃料灰渣特性的影響(主要是堿土金屬產(chǎn)生的影響)就會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。直燃生物質(zhì)燃料會(huì)引起爐膛結(jié)焦、受熱面積灰、加劇受熱面磨損、對(duì)金屬壁面形成腐蝕等問(wèn)題，對(duì)鍋爐運(yùn)行安全性造成影響。為了解決直燃生物質(zhì)燃料帶來(lái)的難題，通常采用降低爐內(nèi)燃燒負(fù)荷、加大爐內(nèi)過(guò)量空氣系數(shù)等工藝。雖然采用這種操作工藝可以起到降低燃燒室煙氣溫度、緩解爐膛結(jié)焦和受熱面積灰現(xiàn)象的作用，但是會(huì)直接影響到鍋爐蒸汽產(chǎn)量和燃燒效率，對(duì)鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性是明顯不利的，同時(shí)也不能夠徹底解決直燃生物質(zhì)產(chǎn)生的鍋爐運(yùn)行安全性問(wèn)題。
[0006]對(duì)于生物質(zhì)燃料燃燒時(shí)，必須要兼顧到鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。采用混燒或純燒生物質(zhì)燃?xì)獾腻仩t爐型和生產(chǎn)工藝，無(wú)疑是又開辟了一條新的途徑。若是既能夠燃燒生物質(zhì)燃料，又能燃燒生物質(zhì)燃?xì)獾幕烊夹蜕镔|(zhì)燃料的鍋爐，則越來(lái)越有其商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
[0007]在現(xiàn)有類似技術(shù)中，有采用生物質(zhì)燃料混合不同種類燃料使用的蒸汽鍋爐報(bào)道；
[0008]中國(guó)實(shí)用新型專利名稱為:一種天然氣與生物質(zhì)燃料兩用的小型蒸汽鍋爐結(jié)構(gòu)，申請(qǐng)?zhí)枮?201320535317.6，公開了一種可適用于天然氣和生物質(zhì)燃料兩種燃料的鍋爐。該實(shí)用新型采用臥式、折角雙爐膛結(jié)構(gòu)，但是在燃天然氣爐膛和燃燒生物質(zhì)燃料爐膛內(nèi)均未布置輻射受熱面。而固體燃料燃燒的發(fā)光火焰與天然氣燃燒的不發(fā)光火焰在熱輻射特性上有較大區(qū)別，設(shè)計(jì)者在鍋爐輻射受熱面的結(jié)構(gòu)布置時(shí)，必須要考慮和體現(xiàn)這種區(qū)別。另夕卜，在生物質(zhì)燃料直燃過(guò)程中，結(jié)焦、積灰問(wèn)題是普遍存在的。該實(shí)用新型公開的內(nèi)容中僅是提出天然氣和生物質(zhì)燃料混燃的工藝，沒有給出直燃生物質(zhì)燃料或天然氣和生物質(zhì)混燃工況下的受熱面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)則和解決結(jié)焦積灰的技術(shù)措施。
[0009]中國(guó)申請(qǐng)公開的發(fā)明名稱為:鍋爐，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)?zhí)?96196429.4，公開號(hào):CN1194028A，國(guó)際申請(qǐng)?zhí)?PCT/DE96/1049096.8.8，國(guó)際公布號(hào):W097/08492 德 97.3.6。據(jù)該專利說(shuō)明書公開的鍋爐采用雙燃燒室結(jié)構(gòu)，第一級(jí)燃燒室以煤為燃料，采用半氣化工藝制造燃?xì)猓糠治慈紵娜細(xì)庾鳛楣ぷ鹘橘|(zhì)進(jìn)入第二級(jí)燃燒室內(nèi)，繼續(xù)與生物質(zhì)燃料以及無(wú)煙煤混合燃燒。該專利說(shuō)明書也坦承；設(shè)計(jì)考慮采用2.5倍過(guò)量空氣系數(shù)的配風(fēng)方式來(lái)降低煙氣溫度，將爐膛出口煙溫控制在<1050°C。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)雖然對(duì)爐膛結(jié)焦問(wèn)題有所緩解，但是直燃生物質(zhì)燃料產(chǎn)生的堿土金屬高溫腐蝕問(wèn)題還是存在。通過(guò)鍋爐熱力計(jì)算可知，過(guò)量空氣系數(shù)超過(guò)1.35以上，鍋爐排煙熱損失將隨之逐步增加。摻燒無(wú)煙煤雖然可以降低燃料成本，但要將燃煤產(chǎn)生的污染物環(huán)保達(dá)標(biāo)排放，反過(guò)來(lái)還將使得鍋爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、環(huán)保治理成本的增加。
[0010]中國(guó)申請(qǐng)公開的發(fā)明名稱為:氣固雙燃環(huán)保工業(yè)鍋爐，申請(qǐng)?zhí)?201310171387.2，申請(qǐng)公布號(hào):CN 103292307A。該鍋爐本體采用膜式壁立式結(jié)構(gòu)，整體外形呈Π型布置。煤、生物質(zhì)等固體燃料采用旋流燃燒器，天然氣、液化氣采用氣體燃燒器，兩種燃燒器之間固定有隔板以維持爐內(nèi)燃燒工況正常。從燃燒理論上分析:固體、氣體兩種燃料的燃燒反應(yīng)級(jí)數(shù)、火焰?zhèn)鞑ニ俣?、火焰發(fā)光特性完全不同，采用雙爐膛結(jié)構(gòu)或分區(qū)段燃燒更符合燃燒動(dòng)力學(xué)的規(guī)律，僅靠一層隔板較難解決氣體燃料和固體燃料混合燃燒工況下產(chǎn)生的問(wèn)題。另外，選用旋流燃燒器燃燒生物質(zhì)，必須對(duì)生物質(zhì)的水分和顆粒度進(jìn)行預(yù)處理，否則采用采層燃方式更合適。按照該發(fā)明給出的爐膛結(jié)構(gòu)和燃燒器配置，實(shí)現(xiàn)鍋爐污染物低濃度排放的難度較大，氣固雙燃工況下的鍋爐效率將會(huì)降低。
[0011]在中國(guó)申請(qǐng)公開的發(fā)明名稱為:生物質(zhì)燃料鍋爐，申請(qǐng)?zhí)?200710049037.3，申請(qǐng)公布號(hào):CN 101105336A。，發(fā)明資料介紹；該鍋爐是在燃煤鍋爐基礎(chǔ)上該進(jìn)設(shè)計(jì)的，采用風(fēng)機(jī)集中供風(fēng)系統(tǒng)、分散布置一二次風(fēng)噴口的配風(fēng)方式，在給料管內(nèi)和給料口下方設(shè)置有送風(fēng)噴嘴，以保證均勻拋送燃料及料倉(cāng)安全。爐膛燃燒區(qū)橫截面大于燃燼區(qū)橫截面，以懸浮燃燒為主、層燃為輔的燃燒方式。從圖紙和設(shè)計(jì)參數(shù)上看，雙爐膛結(jié)構(gòu)或分區(qū)段燃燒的特性體現(xiàn)不夠充分，要做到生物質(zhì)燃料的穩(wěn)定燃燒和提高燃燼度應(yīng)該還存在難度。想達(dá)到燃燼生物質(zhì)燃料中的固定碳，爐內(nèi)燃燒溫度水平須要>900°C，而生物質(zhì)燃料中的堿土金屬〈700°C就已產(chǎn)生氣化升華，此時(shí)煙氣中富含的氣相堿金屬微粒，將是煙氣降溫時(shí)形成煙塵顆粒的核心同時(shí)也會(huì)對(duì)金屬壁面生產(chǎn)高溫腐蝕。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種適用于生物質(zhì)燃?xì)夂蜕镔|(zhì)燃料充分燃燒，及能夠解決燃燒生物質(zhì)產(chǎn)生的爐膛受熱面結(jié)焦和對(duì)流受熱面積灰問(wèn)題的混燃型生物質(zhì)燃料鍋爐。
[0013]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種混燃型生物質(zhì)燃料鍋爐，其中，包括爐膛、在爐膛上部設(shè)有輻射換熱室、在爐膛下部設(shè)有燃燒室，及燃燒室底部設(shè)有出渣裝置。爐膛內(nèi)送入的生物質(zhì)燃?xì)馐菍儆谇鍧嵞茉葱腿剂?。生物質(zhì)燃?xì)馐遣捎盟腿牒趿繕O少的高溫?zé)煔鈱?duì)生物質(zhì)燃料直接加熱進(jìn)行熱解氣化得到的，高溫?zé)煔鉁囟葹閒 550°C。輻射換熱室與燃燒室之間設(shè)置有縮腰結(jié)構(gòu)，使得爐膛結(jié)構(gòu)形成半開式爐膛?？s腰結(jié)構(gòu)包括在輻射換熱室與燃燒室之間設(shè)有的前水冷壁折焰角和后水冷壁折焰角。前水冷壁折焰角深入爐膛較大，水冷壁折焰角深入爐膛較小。前水冷壁折焰角深入爐膛內(nèi)25-35%，后水冷壁折焰角深入爐膛內(nèi)5-10%，前水冷壁折焰角標(biāo)高比后水冷壁折焰角標(biāo)高高?？s腰結(jié)構(gòu)內(nèi)采用的煙氣流速>10m/so燃燒室前側(cè)設(shè)置有進(jìn)料裝置。進(jìn)料裝置包括落料管、一次風(fēng)噴口和噴播調(diào)節(jié)板。燃燒室后側(cè)設(shè)置有多組二次風(fēng)氣流。燃燒室兩側(cè)的前水冷壁折焰角和后水冷壁折焰角標(biāo)高區(qū)域設(shè)置有煙氣接入口，煙氣接入口與L型燃燒蓄熱爐連接。二次風(fēng)氣流和L型燃燒蓄熱爐產(chǎn)生的煙氣流在前水冷壁折焰角和后水冷壁折焰角對(duì)導(dǎo)向作用下使?fàn)t膛內(nèi)煙氣向上呈S型流動(dòng)軌跡。
[0014]在生物質(zhì)燃?xì)庵迫」に嚂r(shí)送入含氧量極少的高溫?zé)煔庵苯蛹訜嵘镔|(zhì)燃料，且對(duì)其進(jìn)行熱解氣化，整個(gè)熱解氣化過(guò)程中不伴隨產(chǎn)生氧化燃燒反應(yīng)，控制熱解氣化反應(yīng)溫度^ 550°C。因此，生物質(zhì)燃料中的草本植物或木本植物的果實(shí)、表皮和枝葉富含的堿土金屬元素不會(huì)產(chǎn)生升華而留在生物質(zhì)炭渣中。按此工藝獲得潔凈的生物質(zhì)燃?xì)馑腿隠型燃燒蓄熱爐內(nèi)進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生的熱煙氣再送入爐膛內(nèi)繼續(xù)換熱。
[0015]爐膛采用帶有縮腰的半開式結(jié)構(gòu)。二次風(fēng)氣流和L型燃燒蓄熱爐產(chǎn)生的煙氣流在前水冷壁折焰角和后水冷壁折焰角的導(dǎo)向作用下，使?fàn)t膛內(nèi)煙氣向上呈S型流動(dòng)軌跡，從而延長(zhǎng)了煙氣停留時(shí)間、提高了爐膛內(nèi)煙氣充滿度、增強(qiáng)了爐膛內(nèi)煙氣混合和擾動(dòng)。使得鍋爐整體高度和鋼耗量能夠控制在合理范圍，使設(shè)備投資成本降低。
[0016]對(duì)于生物質(zhì)燃料燃燒過(guò)程中常見的結(jié)焦、積灰、堿金屬腐蝕問(wèn)題，處理的技術(shù)手段是采用通過(guò)L型燃燒蓄熱爐向爐膛內(nèi)送入的生物質(zhì)燃?xì)夂蛷穆淞瞎茌斔腿霠t膛內(nèi)的生物質(zhì)燃料混燃或單獨(dú)燃燒生物質(zhì)燃?xì)獾男鹿に?。生物質(zhì)燃?xì)馀c生物質(zhì)燃料混燃的比例為0% -100%，隨著燃燒生物質(zhì)燃?xì)獾谋壤哟?