本实用新型涉及生物质能综合利用技术领域，具体为一种生物质直燃锅炉耦合生物质气化联产炭的装置。
背景技术：
我国稻壳、秸秆、木片等生物质资源丰富，作为可再生、可储运能源逐渐受到政府和科研人员的重视。生物质直燃技术发展比较成熟，2006年12月1日投产的国能单县30兆瓦生物质直燃发电项目是我国第一个生物质直燃发电项目，拉开了国内大规模生物质发电产业发展的序幕。直燃锅炉对生物质适应范围较广，可适用各种生物质原料，加工也较为简单，但是直燃锅炉参数低，产品单一，灰渣含碳量大，企业效益低。生物质气化多联产技术虽起步较晚，近年来，在众多科研人员的不断探索研究和国家政策的扶持下，已得到快速发展。国内已有许多正在运行和建设的生物质气化多联产项目。由生物质气化多联产出来的生物质碳的价值高，不仅可以作为活性炭、速燃炭等高品质炭的原料,而且因其良好微观结构和理化特性，能够作为生产炭基肥、土壤改良剂和缓释肥的原料；生物质气化在我国主要以使用低水分，高热值、高灰熔点、流动性好的生物质(例如木屑、稻壳等)为原料，其他原料容易导致生物质气化不稳定、气化过程中结渣等问题，装置无法长期稳定运行。
因此，需要一种合理的生物质利用模式，既能提高原料利用的广泛性、原料的利用率，也能实现生物质产品的多元化、高值化。
技术实现要素：
本实用新型所解决的技术问题在于提供一种生物质直燃锅炉耦合生物质气化联产炭的装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种生物质直燃锅炉耦合生物质气化联产炭的装置，包括：炭气联产装置，所述炭气联产装置一侧设有生物质原料仓库，所述生物质原料仓库内设有原料检测装置，所述炭气联产装置一侧设有生物质直燃锅炉炉膛，炭气联产装置产生的生物质燃气出口与生物质直燃锅炉炉膛的中部燃气喷口和中下部燃气喷口连接，所述炭气联产装置下侧设有集炭装置，炭气联产装置生产出来的生物质炭由集炭装置收集。
进一步地，所述生物质原料仓库上设有炭气联产原料出口、直燃锅炉原料出口，炭气联产原料出口上设有原料烘干装置，直燃锅炉原料出口连接于生物质直燃锅炉炉膛。
进一步地，所述生物质直燃锅炉炉膛上侧设有排气管，排气管内设有过热器，所述排气管尾端连接于烟囱，所述排气管尾端一侧旁接有引风机，锅炉尾气一部分经引风机连接到炭气联产装置的原料烘干装置，其余的尾气流向烟囱。
进一步地，所述原料检测装置包括工业分析仪及分选装置，通过对生物质原料仓库的原料进行检测，筛选出适宜气化联产炭的原料，不适宜气化联产炭的原料将送入直燃锅炉燃烧。
进一步地，所述中部燃气喷口和中下部燃气喷口上设有流量调节阀，20％～80％的生物质燃气从中下部燃气喷口进入炉膛燃烧，有效地促进了炉膛底部生物质的燃烧进程，减少了灰渣中的含碳量；其余的生物质燃气从中部燃气喷口进入炉膛燃烧，使得中上部炉膛的烟气呈还原性气氛，不仅让已生成的NOx得到还原，而且抑制了新的NOx的生成。
进一步地，所述生物质直燃锅炉炉膛底部设有一次进风口，生物质直燃锅炉炉膛上部一侧设有二次风喷口，实行锅炉燃烧的分级配风，降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平，避免了热力型NOx的生成；而且产生的还原性气氛区域能够还原烟气中的NOx和抑制新的NOx的生成。二次风的布置，实现对烟气中可燃成分的燃烬。
进一步地，所述生物质直燃锅炉炉膛的中下部的燃气喷口上方增设了热辐射板，热辐射板与炉壁面的夹角为20°～60°，其产生的辐射热促进了炉膛底部生物质的燃烧，且对烟气的流动不会造成大的影响，对炉膛本体结构也起到一定的稳固作用。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型提高了生物质原料利用的广泛性，通过把生物质原料的分成适合气化和只适合直燃的两类，实现了生物质的多级利用和价值梯级利用，实现了生物质产品的多元化和高值化，而炭气联产装置与直燃锅炉之间的物质和能量交换进一步提高了生物质综合利用效率。
本实用新型中生物质燃气从燃气喷口通入炉膛，有助于炉膛底部生物质的着火和燃烬，减少了灰渣中的含碳量；生物质燃气从燃气喷口通入炉膛，使得炉膛烟气呈还原性气氛，不仅能让已生成的NOx得到还原，而且抑制了新的NOx的生成；二次风喷口的布置，促进烟气中可燃成分的燃烬。
本实用新型在直燃炉膛中下部的燃气喷口的上方增设的热辐射板产生的辐射热有助于炉底生物质的着火与燃烬，对炉膛本体结构也有一定的稳固作用；直燃锅炉的尾气对炭气联产装置原料的烘干，降低了原料入炉时的水分，因而降低了炭气联产装置对初始原料水分的要求。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的热辐射板结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
如图1、图2所示，一种生物质直燃锅炉耦合生物质气化联产炭的装置，包括：炭气联产装置4，所述炭气联产装置一侧设有生物质原料仓库1，所述生物质原料仓库1内设有原料检测装置2，所述炭气联产装置4一侧设有生物质直燃锅炉炉膛9，炭气联产装置4产生的生物质燃气出口与生物质直燃锅炉炉膛9炉膛的中部燃气喷口7和中下部燃气喷口8连接，所述炭气联产装置4下侧设有集炭装置5，炭气联产装置生产出来的生物质炭由集炭装置5收集。
具体的，所述生物质原料仓库1上设有炭气联产原料出口、直燃锅炉原料出口，炭气联产原料出口上设有原料烘干装置，直燃锅炉原料出口连接于生物质直燃锅炉炉膛9。
具体的，所述生物质直燃锅炉炉膛9上侧设有排气管，排气管内设有过热器11，所述排气管尾端连接于烟囱13，所述排气管尾端一侧旁接有引风机12，锅炉尾气一部分经引风机12连接到炭气联产装置的原料烘干装置3，其余的尾气流向烟囱13。
具体的，所述原料检测装置2包括工业分析仪及分选装置，通过对生物质原料仓库的原料进行检测，筛选出适宜气化联产炭的原料，不适宜气化联产炭的原料将送入直燃锅炉燃烧。
具体的，所述中部燃气喷口7和中下部燃气喷口8上设有流量调节阀，20％～80％的生物质燃气从中下部燃气喷口8进入炉膛燃烧，有效地促进了炉膛底部生物质的燃烧进程，减少了灰渣中的含碳量；其余的生物质燃气从中部燃气喷口7进入炉膛燃烧，使得中上部炉膛的烟气呈还原性气氛，不仅让已生成的NOx得到还原，而且抑制了新的NOx的生成。
具体的，所述生物质直燃锅炉炉膛9底部设有一次进风口，生物质直燃锅炉炉膛9上部一侧设有二次风喷口6，实行锅炉燃烧的分级配风，降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平，避免了热力型NOx的生成；而且产生的还原性气氛区域能够还原烟气中的NOx和抑制新的NOx的生成。二次风的布置，实现对烟气中可燃成分的燃烬。
具体的，所述生物质直燃锅炉炉膛9的中下部的燃气喷口8上方增设了热辐射板10，热辐射板与炉壁面的夹角为20°～60°，其产生的辐射热促进了炉膛底部生物质的燃烧，且对烟气的流动不会造成大的影响，对炉膛本体结构也起到一定的稳固作用。
一种生物质直燃锅炉耦合生物质气化联产炭方法，包括以下步骤：
(1)对生物质原料仓库1的原料运用原料工业分析仪进行检测，其中固定碳与灰分的比值≥1的原料可分选出来送入炭气联产装置进行气化联产炭，其余送入直燃锅炉燃烧；
(2)生物质原料和过量空气系数为0.5～1.1的一次风送入直燃锅炉进行燃烧,在炉膛二次风喷口6配置过量空气系数为0.1～0.4的二次风进行充分燃烧；
(3)适合气化联产炭的原料经炭气联产装置气化之后，原料中绝大部分的固定碳、少量的挥发分以及灰分形成的生物质炭经排炭装置排出炭气联产装置后进行收集，炭气联产装置4产生的20％～80％的生物质燃气进入炉膛进行燃烧，其余的生物质燃气通入炉膛进行燃烧；
(4)生物质原料和生物质燃气在锅炉炉膛燃烧，锅炉部分尾气经引风机12送入到炭气联产装置的烘干装置3，对即将进入炭气联产装置的原料进行烘干，其余的尾气流向烟囱13。
实施例1：原料为稻秆和竹片，利用原料分析仪检测出两种生物质固定炭和灰分的比值，其中，稻秆固定炭与灰分的比值为0.91，竹片固定炭与灰分的比值为10.1。经过筛选，稻杆送入直燃锅炉与空气系数为0.85的一次风进行燃烧。竹片经过锅炉尾气的烘干后水分为28％，然后送入到炭气联产装置中进行气化，收集到约竹片原料重量的15％的竹片炭，炭气联产装置产生的生物质燃气送入到直燃锅炉进行燃烧，有60％的生物质燃气从炉膛下部的燃气入口进入炉膛燃烧，有40％的生物质燃气从炉膛中部的燃气入口进入炉膛燃烧，炉膛上部通入空气系数为0.3的二次风，锅炉燃产生的一部分尾气送入到炭气联产装置炉前给料仓对原料烘干。经检测，锅炉产生灰渣含碳量约3％，尾气NOx含量为113mg/Nm3，相比原直燃锅炉，生物质燃气耦合直燃锅炉之后的灰渣含碳量和尾气中NOx的含量分别降低22％、15％。
实施例2：原料为树叶、小麦秸秆、木片，利用原料分析仪检测出三种生物质的固定炭和灰分的比值，其中，树叶、小麦秸秆、木片的固定炭与灰分的比值分别为0.8、0.92、9.5。经过筛选，树叶和小麦秸秆送入直燃锅炉与空气系数为0.9的一次风进行燃烧。木片经过锅炉尾气的烘干后水分为25％，然后送入到炭气联产装置中进行气化，收集到约竹片原料重量的14％的木片炭，炭气联产装置产生的生物质燃气送入到直燃锅炉进行燃烧，有50％的生物质燃气从炉膛下部的燃气入口进入炉膛燃烧，有50％的生物质燃气从炉膛中部的燃气入口进入炉膛燃烧，炉膛上部通入空气系数为0.3的二次风，锅炉燃产生的一部分尾气送入到炭气联产装置炉前给料仓对原料烘干。经检测，该锅炉产生灰渣含碳量约4％，尾气NOx含量为108mg/Nm3，相比原直燃锅炉，生物质燃气耦合直燃锅炉之后的灰渣含碳量和尾气中NOx的含量分别降低20％、18％。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。