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CN116624862A - 一种生物质气化合成气直燃供热装置及加工方法 - Google Patents

一种生物质气化合成气直燃供热装置及加工方法 Download PDF

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CN116624862A
CN116624862A CN202310897488.1A CN202310897488A CN116624862A CN 116624862 A CN116624862 A CN 116624862A CN 202310897488 A CN202310897488 A CN 202310897488A CN 116624862 A CN116624862 A CN 116624862A
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CN
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pipeline
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徐鹏程
齐景伟
宫臣
虎训
郭斌
胡利华
邵哲如
肖诚斌
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Everbright Envirotech China Ltd
Everbright Environmental Protection Technology Research Institute Shenzhen Co Ltd
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Everbright Envirotech China Ltd
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Abstract

本发明涉及一种生物质气化合成气直燃供热装置及加工方法,属于环保设备及工艺领域。该装置包括用于产生合成气的上吸式气化炉,上吸式气化炉由合成气管路与旋风除尘器相连通;旋风除尘器通过合成气管路与直燃锅炉燃烧器相连通,直燃锅炉燃烧器连通至一体式直燃锅炉;空气由空气管路连通至一体式直燃锅炉;一体式直燃锅炉还通过空气管路分两路向外输气,一路空气管路连通至上吸式气化炉、另一路空气管路回流连通至一体式直燃锅炉。本发明采用上吸式气化炉进行生物质气化,通过控制气化炉出口温度,提升合成气的品质,解决目前生物质气化过程中普遍存在的合成气品质差,后续净化及利用难的问题。

Description

一种生物质气化合成气直燃供热装置及加工方法
技术领域
本发明涉及一种生物质气化合成气直燃供热装置及加工方法,属于环保设备及工艺领域。
背景技术
生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。生物质能源具有资源丰富、可转换为清洁燃料、是唯一可存储和运输的可再生能源、也是唯一可再生炭源等显著特点。
生物质气化技术是生物质能最重要利用途径之一。生物质气化方式根据气化炉结构不同分成多类,已使用的气化炉有上吸式、下吸式、敞口式和流化床等。目前不管何种气化方式普遍面临气化排气温度控制不稳定、合成气品质差、合成气利用难、投资大、经济效益差等问题。
现有技术CN104830377B公开了一种生物质热解气化燃烧分段转化生物炭/蒸汽联产装置及工艺,利用两级分离装置实现生物炭和燃气的分离,得到高品质生物炭,分离后的高温燃气送入低热值燃烧室燃烧,燃烧所产生的高温烟气送入蒸汽发生装置生产蒸汽。该技术中采用多级分离、分炭装置及燃烧处理装置,随之增加了多条管路,气体输送效率低,在整个处理工艺中热消耗较大,节能率较低。
现有技术CN102643676B燃气回流燃烧自供热生物质热解气化方法,利用产出燃气的余热将由蒸发器产出的水蒸汽制备成过热水蒸汽给炉内补热,并回流部分产出的燃气入炉燃烧为气化反应提供热量。反应炉内产生的可燃气体,先后穿过炉内的盘管过热器和炉外的蒸发器才进入冷却器,充分利用了可燃气的余热制取气化过程所需的过热水蒸汽。该技术中主要目的是为了产出合成气,为了产出合成气体二对气化炉的结构进行了优化,优化了炉内补热后半程进行生产蒸汽的方式。
现有技术CN105441134A一种生物质热解气助燃直燃锅炉工艺的系统及方法提供一种生物质热解气助燃直燃锅炉工艺的系统及方法,其系统包括生物质热解气化炉、生物质炭收集系统、高温除尘净化系统、生物质气燃烧系统、直燃锅炉系统。利用现有的直燃锅炉系统产生生物质炭,为后端的直燃锅炉经汽轮发电获取电力,采用发电的形式进行能量利用,利用合成气经过直燃锅炉全部用于生产蒸汽后进行发电,没有提供具体的设备结构及燃烧方式,发电效益低。
前端的生物质气化炉生产出产品一:生物质炭;后端的直燃锅炉经汽轮发电机组获得产品二:电力。
根据上面综述,目前针对生物质气化工艺存在几点问题:
1、部分生物质气化炉合成气出口温度低,产生的合成气品质差,需要进行复杂的净化过程后才能进行燃烧利用,如采用高温多级除尘等,增加了系统的投资及能量损耗。
2、气化炉产生的合成气中不可避免的带有大分子焦油,在合成气直燃过程中,由于燃烧高温区空间受限,合成气易燃烧不完全,产生黑烟。
3、生物质燃料中一般含有较高氮,在气化过程中会生成大量的燃料型NOx,后续工艺不处理容易导致系统排放NOx超标。
4、受限于原料产量供应及气化炉技术限制,一般生物质气化炉处理规模较小,因此针对合成气的生产收集销售或是用来上网发电都很难产生一定的经济效益。
发明内容
针对上述目前生物质气化系统及产业面临的问题,本发明提供例如一种生物质气化合成气直燃供热装置及加工方法,提出采用上吸式气化炉进行生物质气化,通过空气预热、工艺调控等方式保障气化炉出口温度,提升合成气的品质,通过直燃锅炉燃烧器的设计及两段燃烧方式,保障了合成气的完全反应及达标排放,从而形成了一种生物质气化合成气直燃供热系统及方法,系统工艺简单稳定,燃烧稳定排放达标,具有较好的环境和经济效益。
本发明采用如下技术方案:
本发明所述的一种生物质气化合成气直燃供热装置,包括
用于产生合成气的上吸式气化炉,所述上吸式气化炉通过顶部填料;
用于混合燃烧气体的一体式直燃锅炉;
对气体进行过滤的旋风除尘器;
用于混合燃烧气体的直燃锅炉燃烧器;
所述上吸式气化炉由合成气管路与所述旋风除尘器相连通;
所述旋风除尘器通过合成气管路与所述直燃锅炉燃烧器相连通,所述直燃锅炉燃烧器连通至所述一体式直燃锅炉;
空气由空气管路连通至所述一体式直燃锅炉;所述一体式直燃锅炉还通过空气管路分两路向外输气,一路空气管路连通至所述上吸式气化炉、另一路空气管路回流连通至所述一体式直燃锅炉。
本发明所述的生物质气化合成气直燃供热装置,所述一体式直燃锅炉连通至所述上吸式气化炉的空气管路由所述上吸式气化炉的底端通入;位于所述上吸式气化炉的燃烧腔的侧壁设有燃烧器,所述燃烧器设有两个气路接口端,一个接口端接入由所述一体式直燃锅向外输送空气的空气管路、另一个接口端通过合成气分管路接入旋风除尘器。
本发明所述的生物质气化合成气直燃供热装置,所述一体式直燃锅炉分为合成气燃烧区,蒸汽发生区,空预区;所述直燃锅炉燃烧器气体输出端连通至合成气燃烧区;所述一体式直燃锅炉的空预区分别连通输入空气管路及输出空气管路,输出空气管路分别连通至上吸式气化炉、直燃锅炉燃烧器;
所述蒸汽发生区内装配蒸汽发生器,所述蒸汽发生器采用膜式壁结构;所述空预区内装配空预器,所述空预器采用盘管式换热器结构。
本发明所述的生物质气化合成气直燃供热装置,位于所述一体式直燃锅炉的合成气燃烧区设有用于二次输风的直燃锅炉进气口;所述直燃锅炉进气口还与所述一体式直燃锅炉的输出空气管路相连通。
本发明所述的生物质气化合成气直燃供热装置,所述直燃锅炉进气口沿所述一体式直燃锅炉的径向切入合成气燃烧区,直燃锅炉进气口的轴向中心线与合成气燃烧区内径径向线非重叠。
本发明所述的生物质气化合成气直燃供热装置,所述直燃锅炉进气口呈倾斜状嵌入一体式直燃锅炉的合成气燃烧区,燃锅炉进气口的轴向中心线与合成气燃烧区的水平径向线之间的夹角为5°-15°;所述直燃锅炉进气口至少为四个,所述直燃锅炉进气口与相邻的所述直燃锅炉进气口之间的轴向中心线相互垂直形成相交点呈直角或呈夹角。
本发明所述的生物质气化合成气直燃供热装置,直燃锅炉燃烧器或燃烧器包括空气管,点火管,合成气管道,助燃管路,旋流板;所述空气管与所述点火管相连通,所述空气管与所述点火管相接处设有所述旋流板,所述合成气管道从空气管穿过所述旋流板通入所述点火管内,所述合成气管道内套置所述助燃管路,所述合成气管道位于所述空气管的管壁上设有通气孔;所述合成气管道一端呈锥形状,所述助燃管路的喷嘴延伸至合成气管锥形端的外部,所述助燃管路的喷嘴采用环形缩口喷嘴;所述点火管用于接入上吸式气化炉或一体式直燃锅炉。
本发明所述的生物质气化合成气直燃供热装置,所述燃烧器的合成气分管路连接至旋风除尘器输出端合成气管路上。
本发明所述的物质气化合成气直燃供热装置,所述上吸式气化炉的顶部入料口设有料仓及喂料器。
本发明所述的生物质气化合成气直燃供热装置的加工方法,步骤如下:
S1、原料在破碎预处理后经料仓和喂料器送入上吸式气化炉进行气化;在上吸式气化炉内注入空气经过燃烧产生的合成气,经过燃烧产生的生物质炭沉积在上吸式气化炉内;
S2、合成气从合成气管路输送至旋风除尘器;经过旋风除尘器后输送至直燃锅炉燃烧器进行一次混合燃烧;
S3、在直燃锅炉燃烧器中燃烧后气体中含有燃尽烟气及未燃尽合成气;将燃尽烟气及未燃尽合成气输送入一体式直燃锅炉的合成气燃烧区进行二次燃烧;燃烧后的产生燃尽高温烟气;
S4、在合成气燃烧区内燃尽的高温烟气输至送蒸汽发生区产生工业用蒸汽;
S5、部分燃尽的高温烟气输送至空预区,由空预区的外接设备向外排放。
本发明所述的生物质气化合成气直燃供热装置的加工方法, 所述S1步骤中外部空气从输入空气管路输送至空预区内,由所述空预区内空预器将空气加热后通过输出空气管路从上吸式气化炉底部注入空气。
本发明所述的生物质气化合成气直燃供热装置的加工方法, S2步骤具体为:上吸式气化炉内产生的合成气向上运动,经过旋风除尘器过滤除尘后将合成气输送至直燃锅炉燃烧器、且同时与由经过一体式直燃锅炉空预区向直燃锅炉燃烧器内注入的外部空气与合成气形成一次混合并燃烧。
本发明所述的生物质气化合成气直燃供热装置的加工方法, S3步骤具体为:经过一次燃烧后燃尽烟气及未燃尽合成气输送至一体式直燃锅炉内的合成气燃烧区;此时直燃锅炉进气口向一体式直燃锅炉内的合成气燃烧区注气,使得一体式直燃锅炉内的合成气燃烧区形成旋流流场,燃尽烟气及未燃尽合成气进入旋流流场增加和空气的混合度,并进行二次充分燃烧。
本发明所述的生物质气化合成气直燃供热装置的加工方法, S1步骤中当上吸式气化炉起炉后,所述上吸式气化炉上的燃烧器停止工作。
有益效果:
本发明提供的生物质气化合成气直燃供热装置,采用上吸式气化炉进行生物质气化,通过控制气化炉出口温度,提升合成气的品质,解决目前生物质气化过程中普遍存在的合成气品质差,后续净化及利用难的问题。优化直燃锅炉燃烧器的设计及两段燃烧方式,切实保障气化炉出口合成气的完全反应、达标排放及系统的稳定运行。
本发明提供的生物质气化合成气直燃供热装置,针对燃烧器的内部结构进行了优化,燃烧器合成气管道的内管走助燃气并略短于合成气套管,可以利用助燃气提升合成气喷嘴处的温度,保障合成气内焦油等大分子物质完全反应,降低堵塞的概率。合成气喷嘴采用渐缩形喷嘴,方便检修清理。
本发明采用的一种生物质气化合成气直燃供热装置,系统工艺简单稳定,燃烧稳定排放达标,具有较好的环境和经济效益,解决了目前生物质气化工艺经济性普遍欠缺的问题。
本发明采用的一生物质气化合成气直燃供热装置的加工方法,合成气直燃采用两段配风,燃烧器进行一次燃烧,采用不完全供氧,生成少量的一氧化碳,可以将部分氮氧化物还原成氮气,显著降低氮氧化物的排放。其次、二段风通过直燃锅炉进风口进入,通过通入过量空气并进行旋流的方式,通过加剧混合加速合成气内可燃气体的快速燃尽。通过提升气化出口温度,促进了气化过程中大分子焦油的分解成为小分子气体组分从而大大降低了合成气中焦油的含量,提升了合成气的品质,简化了合成气的净化工艺,为直燃利用提供了条件。
其次、合成气采用直燃供热的方式进行综合利用,简化了流程,降低了投资及运行成本,提高了生物质气化工艺的经济效能。
附图说明
图1是本发明的生物质气化合成气直燃供热装置结构示意图;
图2a是本发明的直燃锅炉进气口径向结构示意图;
图2b是本发明的直燃锅炉进气口轴向结构示意图;
图3是本发明的燃烧器结构示意图;
图4是本发明的物质气化合成气直燃供热装的加工方法气体走向示意图。
图中1-料仓,2-喂料器,3-上吸式气化炉,4-燃烧器,5-旋风除尘器,6-直燃锅炉燃烧器,7-直燃锅炉进气口,8-蒸汽发生区,9-空预区,10-合成气燃烧区,11-一体式直燃锅炉,12-合成气管路,13-空气管路,14-空气管,15-点火管,16-合成气管道,17-助燃管路,18-旋流板,121-合成气分管路,131-输入空气管路,132-输出空气管路。
实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚,下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示:生物质气化合成气直燃供热装置,包括:用于混合燃烧气体的直燃锅炉燃烧器6,用于混合燃烧气体的一体式直燃锅炉11;对气体进行过滤的旋风除尘器5;用于产生合成气的上吸式气化炉3,上吸式气化炉3通过顶部填料;原料在破碎等预处理后经料仓1和喂料器2送入上吸式气化炉3进行气化,上吸式气化炉3在气化过程中进料含水率一般为20%以下,由于生物质本身热值较高,不需要额外补充热量;又因为采用的气化方式不同,合成气热值高,合成气中含有残碳及飞灰含量极少,无需进行两级分炭装置,生物质炭上吸式气化炉3底部排出。合成气经过简单除尘后通过直燃锅炉上燃烧器进入直燃锅炉进行燃烧;
上吸式气化炉3由合成气管路12与旋风除尘器5相连通;
旋风除尘器5通过合成气管路12与所述直燃锅炉燃烧器6相连通,直燃锅炉燃烧器6连通至一体式直燃锅炉11;空气由空气管路13连通至一体式直燃锅炉11;一体式直燃锅炉11还通过空气管路13分两路向外输气,一路空气管路13连通至所述上吸式气化炉3、另一路空气管路13回流连通至所述一体式直燃锅炉11。
一体式直燃锅炉11连通至所述上吸式气化炉3的空气管路13由所述上吸式气化炉3的底端通入;位于所述上吸式气化炉3的燃烧腔的侧壁设有燃烧器4,所述燃烧器4设有两个气路接口端,一个接口端接入由所述一体式直燃锅炉11向外输送空气的空气管路13、另一个接口端通过合成气分管路121连接至旋风除尘器输出端合成气管路12上。
一体式直燃锅炉11分为蒸汽发生区8,空预区9,合成气燃烧区10;直燃锅炉燃烧器6的气体输出端连通至合成气燃烧区10;一体式直燃锅炉11的空预区9分别连通输入空气管路131及输出空气管路132,输出空气管路132分别连通至上吸式气化炉3、燃烧器4、直燃锅炉燃烧器6;蒸汽发生区8内装配蒸汽发生器,蒸汽发生器采用膜式壁结构;空预区9内装配空预器,空预器采用盘管式换热器结构。
如图2a所示:生物质气化合成气直燃供热装置,一体式直燃锅炉11的合成气燃烧区设有用于二次输风的直燃锅炉进气口7;直燃锅炉进气口7与空气管路13相连通;直燃锅炉进气口7沿所述一体式直燃锅炉11的径向切入合成气燃烧区10,直燃锅炉进气口7的轴向中心线与合成气燃烧区内径径向线非重叠。直燃锅炉进气口7呈倾斜状嵌入一体式直燃锅炉11的合成气燃烧区,直燃锅炉进气口7的轴向中心线与合成气燃烧区的水平径向线之间的夹角为5°-15°;
从图2b的截面图可以看到,直燃锅炉进气口7至少为四个;四个直燃锅炉进气口7沿合成气燃烧区10的圆周方向呈现一定的切角,图中D为合成气燃烧区10的内径长度,由于四个直燃锅炉进气口7均在合成气燃烧区10的内径切线上,因此从四个直燃锅炉进气口7喷出的气流都是切向的,相汇后在合成气燃烧区10中形成类似于内切圆的旋流,此时内切圆旋流大小一般为合成气燃烧区10内径的1/2D-3/4D。
如图3所示:直燃锅炉燃烧器6或燃烧器4包括空气管14,点火管15,合成气管道16,助燃管路17,旋流板18;所述空气管14与所述点火管15相连通,所述空气管14与所述点火管15相接处设有旋流板18,合成气管道16从空气管14穿过所述旋流板18通入点火管15内,合成气管道16内套置助燃管路17,合成气管道16位于空气管14的管壁上设有通气孔;合成气管道16一端呈锥形状,助燃管路17的喷嘴延伸至合成气管锥形端的外部,助燃管路17的喷嘴采用环形缩口喷嘴;点火管15用于接入上吸式气化炉3或直燃锅炉燃烧器6。助燃管路17的长度略小于合成气管道16。位于空气管14上设有点火针及火检,点火针通过引线穿过旋流板18在点火管15进行点火,同样火检的检测端对点火是否成功进行检测。
助燃气可以作为长明灯或阶段性通入进行燃烧,通过增加燃气烧嘴附近温度,减少喷嘴处积碳或焦油的堆积。燃气管可以单独取出维护,合成气燃烧器喷嘴采用环形缩口喷嘴的形式,维持燃烧稳定性的同时降低喷嘴堵塞的概率。
如图4所示:生物质气化合成气直燃供热装置的加工方法,步骤如下:
S1、原料在破碎预处理后经料仓和喂料器送入上吸式气化炉进行气化;
生物质经过预处理后的入炉原料分析如表1所示:
表1 生物质经过预处理后的入炉原料分析表
起炉前,上吸式气化炉3上的燃烧器4中助燃气进行点火,此时没有产生稳定的合成气,经过燃烧产生的生物质炭沉积在上吸式气化炉3内;外部空气从输入空气管路输送至空预区内,由空预区内空预器将空气加热后通过输出空气管路从上吸式气化炉底部注入空气;经过一段时间在上吸式气化炉3内注入空气经过燃烧产生的合成气;此时,虽然产生了合成气,但还未达到正常的起炉要求,合成气回流至燃烧器4内持续参与点火起炉;
正常起炉后,上吸式气化炉3上的燃烧器4停止工作,不再进行补热、合成气不再回流。物料在上吸式气化炉3内进行热解气化,气化所需要的热风通过底部床层及气化区进气口通入,总热风量6425Nm3/h。气化炉出口温度330℃,产生生物炭余约486kg/h,出口合成气总量8243Nm3/h,主要成分如表2所示:
表2 主要成分表
S2、上吸式气化炉3出口合成气经过旋风除尘后,粉尘含量降低至50mg/Nm3,焦油含量降低至7g/Nm3,然后进入直燃锅炉燃烧器6,一体式直燃锅炉11配风总量为18764Nm3/h,其中进入直燃锅炉燃烧器6风量为12197Nm3/h,占比约为65%。其它部分进入一体式直燃锅炉11与合成气进行混合燃烧。经过一体式直燃锅炉11后合成气中主要可燃成分完全燃尽生成二氧化塔和水,烟气中NOX浓度降低至80mg/Nm3以下;合成气从合成气管路12输送至旋风除尘器5;经过旋风除尘器5后输送至直燃锅炉燃烧器6进行一次混合燃烧;
S3、在直燃锅炉燃烧器6中燃烧后气体中含有燃尽烟气及未燃尽合成气;将燃尽烟气及未燃尽合成气输送入一体式直燃锅炉11的合成气燃烧区10进行二次燃烧;本发明通过直燃锅炉分段供气实现两段式燃烧,同时直接进入直燃锅炉的预热空气经过进口结构设计形成旋流。
二次燃烧的方式为:经过一次燃烧后燃尽烟气及未燃尽合成气输送至一体式直燃锅炉11内的合成气燃烧区10;此时直燃锅炉进气口7向一体式直燃锅炉11内的合成气燃烧区10持续注气,使得一体式直燃锅炉11内的合成气燃烧区10形成旋流流场,燃尽烟气及未燃尽合成气进入旋流流场增加和空气的混合度,并进行二次充分燃烧。
燃烧后的产生燃尽高温烟气;该步骤中一体式直燃锅炉11可根据需要采用立式或卧式结构,不影响直燃锅炉的整体性能;
S4、在合成气燃烧区10内燃尽的高温烟气输至送蒸汽发生区8,直燃锅炉蒸汽发生器软水进口温度为60℃左右,产生1.5MPa的过饱和蒸汽,蒸汽售卖外送,供给项目所在的园区其它企业进行利用。本项目蒸汽产量约20t/h,蒸汽外售价格约200元/t,每年蒸汽营收3000万以上;该步骤中蒸汽发生器采用膜式壁结构,经过水冷壁换热后烟气温度一般在300℃左右,再次经过空预器;
S5、部分燃尽的高温烟气输送至空预区9,由空预区9的外接设备向外排放;空预器进口风温度为环境温度,所需风量为25189Nm3/h,直燃锅炉排烟温度为140℃,空预器出口烟气温度为120℃,空预器消耗能量占比直燃锅炉烟气总能量的4%左右。空预器采用盘管式换热器结构,换热管整体支撑在直燃锅炉内部。经过空预器后烟气温度根据需要可以降低至100℃以下后通过风机直接排放,也可以温度维持在135℃以上后通过高温引风机直接排放,以消除“白烟”。
本发明中采用热燃气回送到流化床热解气化炉底部的方式,利用热燃气的燃烧速率远高于固定碳燃烧速率的特点,消耗掉空气中多余的氧,减少固定碳烧损,同时为热解气化提供能量。本发明中利用生物质燃气为500℃以上的热燃气特点,直接将热燃气通入绝热的低热值燃气燃烧室,同时通入预热的高温空气,实现低热值燃气的彻底燃尽。
通过上述方法针对余热利用部分,与传统的气化炉内进行热量回收利用的手段相比,本方法是在后续通过空预器及蒸汽发生器分段进行回收利用。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种生物质气化合成气直燃供热装置,其特征在于:包括
用于产生合成气的上吸式气化炉,所述上吸式气化炉通过顶部填料;
用于混合燃烧气体的一体式直燃锅炉;
对气体进行过滤的旋风除尘器;
用于混合燃烧气体的直燃锅炉燃烧器;
所述上吸式气化炉由合成气管路与所述旋风除尘器相连通;
所述旋风除尘器通过合成气管路与所述直燃锅炉燃烧器相连通,所述直燃锅炉燃烧器连通至所述一体式直燃锅炉;
空气由空气管路连通至所述一体式直燃锅炉;所述一体式直燃锅炉还通过空气管路分两路向外输气,一路空气管路连通至所述上吸式气化炉、另一路空气管路回流连通至所述一体式直燃锅炉。
2.根据权利要求1所述的生物质气化合成气直燃供热装置,其特征在于:所述一体式直燃锅炉连通至所述上吸式气化炉的空气管路由所述上吸式气化炉的底端通入;位于所述上吸式气化炉的燃烧腔的侧壁设有燃烧器,所述燃烧器设有两个气路接口端,一个接口端接入由所述一体式直燃锅向外输送空气的空气管路、另一个接口端通过合成气分管路接入旋风除尘器。
3.根据权利要求1所述的生物质气化合成气直燃供热装置,其特征在于:所述一体式直燃锅炉分为合成气燃烧区,蒸汽发生区,空预区;所述直燃锅炉燃烧器气体输出端连通至合成气燃烧区;所述一体式直燃锅炉的空预区分别连通输入空气管路及输出空气管路,输出空气管路分别连通至上吸式气化炉、直燃锅炉燃烧器;
所述蒸汽发生区内装配蒸汽发生器,所述蒸汽发生器采用膜式壁结构;所述空预区内装配空预器,所述空预器采用盘管式换热器结构。
4.根据权利要求3所述的生物质气化合成气直燃供热装置,其特征在于:位于所述一体式直燃锅炉的合成气燃烧区设有用于二次输风的直燃锅炉进气口;所述直燃锅炉进气口还与所述一体式直燃锅炉的输出空气管路相连通。
5.根据权利要求4所述的生物质气化合成气直燃供热装置,其特征在于:所述直燃锅炉进气口沿所述一体式直燃锅炉的径向切入合成气燃烧区,直燃锅炉进气口的轴向中心线与合成气燃烧区内径径向线非重叠。
6.根据权利要求4或5所述的生物质气化合成气直燃供热装置,其特征在于: 所述直燃锅炉进气口呈倾斜状嵌入一体式直燃锅炉的合成气燃烧区,燃锅炉进气口的轴向中心线与合成气燃烧区的水平径向线之间的夹角为5°-15°;所述直燃锅炉进气口至少为四个,所述直燃锅炉进气口与相邻的所述直燃锅炉进气口之间的轴向中心线相互垂直形成相交点呈直角或呈夹角。
7.根据权利要求1或2所述的生物质气化合成气直燃供热装置,其特征在于:直燃锅炉燃烧器或燃烧器包括空气管,点火管,合成气管道,助燃管路,旋流板;所述空气管与所述点火管相连通,所述空气管与所述点火管相接处设有所述旋流板,所述合成气管道从空气管穿过所述旋流板通入所述点火管内,所述合成气管道内套置所述助燃管路,所述合成气管道位于所述空气管的管壁上设有通气孔;所述合成气管道一端呈锥形状,所述助燃管路的喷嘴延伸至合成气管锥形端的外部,所述助燃管路的喷嘴采用环形缩口喷嘴;所述点火管用于接入上吸式气化炉或一体式直燃锅炉。
8.根据权利要求2所述的生物质气化合成气直燃供热装置,其特征在于:所述燃烧器的合成气分管路连接至旋风除尘器输出端合成气管路上。
9.根据权利要求1所述的生物质气化合成气直燃供热装置,其特征在于:所述上吸式气化炉的顶部入料口设有料仓及喂料器。
10.利用权利要求1至9任意一项所述的生物质气化合成气直燃供热装置的加工方法,其特征在于:步骤如下:
S1、原料在破碎预处理后经料仓和喂料器送入上吸式气化炉进行气化;在上吸式气化炉内注入空气经过燃烧产生的合成气,经过燃烧产生的生物质炭沉积在上吸式气化炉内;
S2、合成气从合成气管路输送至旋风除尘器;经过旋风除尘器后输送至直燃锅炉燃烧器进行一次混合燃烧;
S3、在直燃锅炉燃烧器中燃烧后气体中含有燃尽烟气及未燃尽合成气;将燃尽烟气及未燃尽合成气输送入一体式直燃锅炉的合成气燃烧区进行二次燃烧;燃烧后的产生燃尽高温烟气;
S4、在合成气燃烧区内燃尽的高温烟气输至送蒸汽发生区产生工业用蒸汽;
S5、部分燃尽的高温烟气输送至空预区,由空预区的外接设备向外排放。
11.根据权利要求10所述的生物质气化合成气直燃供热装置的加工方法,其特征在于:所述S1步骤中外部空气从输入空气管路输送至空预区内,由所述空预区内空预器将空气加热后通过输出空气管路从上吸式气化炉底部注入空气。
12.根据权利要求10所述的生物质气化合成气直燃供热装置的加工方法,其特征在于:S2步骤具体为:上吸式气化炉内产生的合成气向上运动,经过旋风除尘器过滤除尘后将合成气输送至直燃锅炉燃烧器、且同时与由经过一体式直燃锅炉空预区向直燃锅炉燃烧器内注入的外部空气与合成气形成一次混合并燃烧。
13.根据权利要求10所述的生物质气化合成气直燃供热装置的加工方法,其特征在于:S3步骤具体为:经过一次燃烧后燃尽烟气及未燃尽合成气输送至一体式直燃锅炉内的合成气燃烧区;此时直燃锅炉进气口向一体式直燃锅炉内的合成气燃烧区注气,使得一体式直燃锅炉内的合成气燃烧区形成旋流流场,燃尽烟气及未燃尽合成气进入旋流流场增加和空气的混合度,并进行二次充分燃烧。
14.根据权利要求10所述的生物质气化合成气直燃供热装置的加工方法,其特征在于:S1步骤中当上吸式气化炉起炉后,所述上吸式气化炉上的燃烧器停止工作。
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Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101625117A (zh) * 2009-08-14 2010-01-13 沈阳亚太伟业生物质再生能源研究所 生物质气化燃烧耦合式旋风锅炉
CN103205540A (zh) * 2013-03-29 2013-07-17 合肥德博生物能源科技有限公司 一种生物质燃气铝合金退火系统
CN104696948A (zh) * 2015-03-10 2015-06-10 广西吉然科技有限公司 糖厂蔗渣锅炉前端烟气三步法脱硝工艺
CN105090980A (zh) * 2015-08-19 2015-11-25 河南科技大学 一种旋流式流化床焚烧装置
CN107013902A (zh) * 2017-04-24 2017-08-04 大唐东北电力试验研究所有限公司 褐煤与生物质耦合锅炉燃烧系统
CN206771325U (zh) * 2017-04-24 2017-12-19 大唐东北电力试验研究所有限公司 褐煤与生物质耦合锅炉燃烧系统
CN108753369A (zh) * 2018-08-02 2018-11-06 廊坊达能新能源技术股份有限公司 流化床稻壳气化炉碳气联产供热系统
CN110513687A (zh) * 2019-08-07 2019-11-29 广东工业大学 生物质高温气化与低氮燃烧综合利用系统
CN110788115A (zh) * 2019-10-25 2020-02-14 光大生物热电(六安)有限公司 一种移动式生物质直燃发电底渣处理系统
CN110787612A (zh) * 2019-10-25 2020-02-14 光大生物热电(六安)有限公司 一种生物质发电循环利用装置及方法
CN111960418A (zh) * 2020-06-23 2020-11-20 光大环境科技(中国)有限公司 一种生物质气化及活化的一体化系统
CN112197286A (zh) * 2020-11-11 2021-01-08 西安热工研究院有限公司 一种生物质锅炉烟气多污染物协同超低排放控制系统
CN113336222A (zh) * 2021-05-19 2021-09-03 光大环保技术研究院(深圳)有限公司 一种生物质制备活性炭耦合垃圾焚烧发电的系统及其运行工艺
CN115851319A (zh) * 2022-11-08 2023-03-28 光大环境科技(中国)有限公司 一种改进的上吸式生物质气化装置

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101625117A (zh) * 2009-08-14 2010-01-13 沈阳亚太伟业生物质再生能源研究所 生物质气化燃烧耦合式旋风锅炉
CN103205540A (zh) * 2013-03-29 2013-07-17 合肥德博生物能源科技有限公司 一种生物质燃气铝合金退火系统
CN104696948A (zh) * 2015-03-10 2015-06-10 广西吉然科技有限公司 糖厂蔗渣锅炉前端烟气三步法脱硝工艺
CN105090980A (zh) * 2015-08-19 2015-11-25 河南科技大学 一种旋流式流化床焚烧装置
CN107013902A (zh) * 2017-04-24 2017-08-04 大唐东北电力试验研究所有限公司 褐煤与生物质耦合锅炉燃烧系统
CN206771325U (zh) * 2017-04-24 2017-12-19 大唐东北电力试验研究所有限公司 褐煤与生物质耦合锅炉燃烧系统
CN108753369A (zh) * 2018-08-02 2018-11-06 廊坊达能新能源技术股份有限公司 流化床稻壳气化炉碳气联产供热系统
CN110513687A (zh) * 2019-08-07 2019-11-29 广东工业大学 生物质高温气化与低氮燃烧综合利用系统
CN110788115A (zh) * 2019-10-25 2020-02-14 光大生物热电(六安)有限公司 一种移动式生物质直燃发电底渣处理系统
CN110787612A (zh) * 2019-10-25 2020-02-14 光大生物热电(六安)有限公司 一种生物质发电循环利用装置及方法
CN111960418A (zh) * 2020-06-23 2020-11-20 光大环境科技(中国)有限公司 一种生物质气化及活化的一体化系统
CN112197286A (zh) * 2020-11-11 2021-01-08 西安热工研究院有限公司 一种生物质锅炉烟气多污染物协同超低排放控制系统
CN113336222A (zh) * 2021-05-19 2021-09-03 光大环保技术研究院(深圳)有限公司 一种生物质制备活性炭耦合垃圾焚烧发电的系统及其运行工艺
CN115851319A (zh) * 2022-11-08 2023-03-28 光大环境科技(中国)有限公司 一种改进的上吸式生物质气化装置

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