一种生物质锅炉及其利用热能的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热能利用技术，特别涉及一种生物质锅炉及其利用热能的方法。
【背景技术】
[0002]我国是农业大国，生物质来源及其广泛，生物质燃料具有CO2净排放量为0，硫化物、NOdP重金属污染物排放低，灰渣可还田等优良的环保特性，称为绿色能源和低碳能源。同时生物质能又是可再生能源，在能源日益短缺的今天，其利用具有重大的能源战略意义，越来越被国家所重视。生物质锅炉是一种生物质能的利用设备，主要原理通过生物质燃料的燃烧利用其热能。现阶段很多生物质层燃炉由先前的燃煤层燃炉改造而成，生物质燃料在移动的炉排上燃烧，燃烧后落入除渣装置，高温烟气加热受热面后流出炉膛。然而，由于生物质锅炉刚开始推行，设计、改造和运行等过程还处于摸索阶段，对生物质燃料的特性研宄不够，生物质挥发份含量高，瞬间大量逸出燃烧会导致热量集中释放，使得一些生物质锅炉运行中存在着轰燃现象。另外，如果锅炉停止供风后，燃料继续从进料斗落入炉排并随之向前运动，此时炉膛高温的烟气传热和辐射加热进料，造成挥发份逸出，挥发份聚集于炉膛区域，达到一定浓度和温度后突然燃烧甚至爆炸，严重影响锅炉安全经济运行，也给生产带来了很大的安全隐患。此外，生物质锅炉更多地满足了挥发份燃烧要求，无法提供足够的燃烧时间使固定碳燃烧完全，所以改进燃烧方式，提高生物质燃料的燃烬率也具有一定的实际意义。
【发明内容】
[0003]本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种生物质锅炉，该生物质锅炉在进料区布置有隔离门，干燥阶段和挥发份逸出燃烧阶段在炉排上完成后，落入流化床燃烧区。
[0004]本发明的另一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种生物质锅炉的利用热能的方法，在该方法中，一部分空气从炉排底部供入，另一部分空气从流化床底部送入，供风按照燃烧阶段所需氧量进行分配，燃烧完全后灰渣由流化床底部的排渣阀排出；高温烟气由炉膛流向尾部烟道，并在此过程中加热受热面。
[0005]本发明的首要目的通过下述技术方案实现:一种生物质锅炉，包含以下装置:进料斗1-1、隔离门1-2、炉排2-1、前置炉拱2-2、供风口 2-3、流化床3_1、风帽3_2、排渣阀3-3、受热面4-1、烟气出口 4-2等；并按照燃料热能利用阶段按次序布置各个装置。
[0006]所述生物质锅炉的炉膛主体为炉排2-1，所述炉排前端的上方设有进料斗1-1，所述进料斗1-1与炉膛之间通过炉墙隔离开，所述进料斗与炉墙之间设置有隔离门1-2，所述炉排前半段的上方设置有前置炉拱2-2，从炉排中段的底部设置有供风口 2-3，所述炉排末端下方设置有流化床3-1，所述流化床的底部设置有风帽3-2，所述流化床末端的墙面上设置有排渣阀3-3 ;所述炉排和流化床的上方设置有受热面4-1，所述受热面与炉膛墙面之间的间隙为烟气出口 4-2。
[0007]所述进料斗与炉膛之间布置有隔离门，隔离门的升降装置开关与供风口开关连接，当炉膛有空气供给时，隔离门升起，此时燃料从进料斗落入右倾斜炉排并随之向前运动，当炉膛无空气供给时，隔离门关闭，此时燃料无法随炉排向前运动。
[0008]所述前置炉拱长度为炉拱长度为炉排的1/2长度，炉拱末端朝上有一定夹角。
[0009]所述炉排为链条炉，由进料斗方向向炉膛内侧运动，炉排由耐火砖砌墙承重。
[0010]所述炉排的长度取决于生物质燃料的挥发份燃烬位置，挥发份燃烬后的生物质燃料落入流化床中，以延长燃烧时间，增加气固混合，保证燃烧效率。
[0011 ] 所述供风口位于炉排底部，空气从炉排底部往上送入生物质锅炉内。
[0012]所述风帽位于流化床底部，送风后经过风帽的平均分配进入流化床，起维持流态化及供氧燃烧的作用。为使流质产生流体化作用，流化床风压大于炉排底部风压。
[0013]所述烟气出口靠近锅炉前部，烟气经过各受热面后进入烟气出口流出炉膛。
[0014]本发明的另一目的通过以下技术方案实现:一种所述的生物质锅炉的利用热能的方法，包括以下步骤:
[0015]步骤1、当锅炉启动时，检测供风口是否启动，若供风口未启动，则关闭隔离门，执行步骤5 ;当供风口启动时，将隔离门升起并执行步骤2 ;
[0016]步骤2、生物质燃料从进料斗落入炉排，燃料温度升高后，水分首先逸出，此后挥发份逸出并且燃烧，挥发份中的化学能转化为热能；
[0017]步骤3、生物质燃料进入流化床燃烧区，此时固定碳燃烧并释放热能，固定碳中的化学能转化为热能，残留的灰分将由排渣阀排出，当锅炉需要停止运行时执行步骤4 ;
[0018]步骤4、停止生物质燃料的供给，关闭供风口，并执行步骤I ;
[0019]步骤5、锅炉停止运行。
[0020]本发明的原理:本发明的生物质锅炉用于生物质的高效热能利用具有进料区、炉排燃烧区、流化床燃烧区和受热区，各区按热能利用阶段依次布置。进料区设置有隔离门，当停止供风时自动关闭燃料供给。炉排燃烧区由炉排构成，用于燃料的干燥及挥发份的燃烧，流化床燃烧区由流化床构成，用于固定碳的燃烧及灰渣的排出，受热区加热工质以用于热能利用。当供风设备开启后，进料区隔离门升起，生物质燃料从进料斗落入炉排，并随炉排向炉膛内部运动。由于受到引燃物加热和炉膛残余温度辐射而首先失去燃料中的水分，此后温度上升开始析出挥发份，挥发份点燃后开始生物质燃料的燃烧过程。燃料中部分挥发份析出并燃烧，在炉排末端落入流化床中。流化床底部有供风，起流态化燃料颗粒作用同时为燃料的燃烧提供所需的氧气。燃料继续燃烧，此时固定碳的燃烧占主导作用，直至燃烧完毕，燃料燃烧结束，然后灰渣可由排渣阀排出。与传统的生物质锅炉相比，在相同炉膛长度的条件下，同时布置炉排和流化床有助于延长燃烧时间，增大燃烧面积。挥发份逸出后流动空间大，不会聚集而引发轰燃等问题。针对生物质燃料的特点，燃料在炉排上完成脱水干燥、挥发份逸出燃烧等过程，接着在流化床中进行固定碳的燃烧，燃烧完毕后灰分从排渣口排出，可提高燃料的燃烬率。炉膛设置有前置炉拱，具有气体导流作用，使气体向受热面末端流动。高温烟气流经受热面后流向烟气出口，完成炉膛内热能利用过程。本发明针对生物质中不同成分的燃烧特性，改进传统的层燃炉结构，增加使用流态化燃烧技术燃用固定碳，可在更加紧凑空间内，保证生物质燃料的充分燃烧，提高燃料的利用率。
[0021]本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
[0022]1、本发明的生物质锅炉在进料区设置隔离门，杜绝停止供风后燃料的供给，防止轰燃的发生，使生物质锅炉能够安全稳定的运行，有效地消除了生产时的安全隐患。
[0023]2、在生物质锅炉的炉排末端加入流化床燃烧炉，加强了燃烬段的燃烧，有效地提高了生物质燃料的燃烧效率。
[0024]3、本发明的生物质锅炉与传统的煤改生物质锅炉相比