• / 15
  • 下載費用:30 金幣  

內置式生物質氣化燃燒熱水爐.pdf

摘要
申請專利號:

CN201511025326.0

申請日:

2015.12.29

公開號:

CN105485895A

公開日:

2016.04.13

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 著錄事項變更IPC(主分類):F24H 1/22變更事項:申請人變更前:廣州市祈雅典鍋爐有限公司變更后:廣州市祈雅典環保科技有限公司變更事項:地址變更前:511442 廣東省廣州市番禺區南村鎮坑頭村東線路二橫路3號變更后:511450 廣東省廣州市番禺區大龍街新橋村新環中路11號101|||實質審查的生效IPC(主分類):F24H 1/22申請日:20151229|||公開
IPC分類號: F24H1/22; F23B90/06(2011.01)I 主分類號: F24H1/22
申請人: 廣州市祈雅典鍋爐有限公司
發明人: 劉效洲; 馬亞典
地址: 511442廣東省廣州市番禺區南村鎮坑頭村東線路二橫路3號
優先權:
專利代理機構: 北京獻智知識產權代理事務所(特殊普通合伙)11434 代理人: 楊獻智; 李永虎
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201511025326.0

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.01.05|||2017.06.16|||2016.04.13

法律狀態類型:

著錄事項變更|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開一種內置式生物質氣化燃燒熱水爐,包括:熱水器、生物質氣化裝置及燃燒室。熱水器包括水箱及若干煙氣管,生物質氣化裝置用于生成生物質燃氣,燃燒室設于熱水器與生物質氣化裝置之間,用于燃燒生物質燃氣并將燃燒后的煙氣輸送至熱水器中以加熱水箱中的水。生物質氣化裝置包括裝置本體、將裝置本體內部分隔為位于中部的氣化反應室和位于下部的風室的爐排、將裝置本體內部分隔為位于上部的儲氣室和位于中部的氣化反應室的擋火墻、以及風套和第一水套。其中,第一水套將生成的水蒸汽供給至氣化反應室作為氣化劑,風套將冷空氣在風套中預熱成熱空氣后供給至燃燒室助燃,儲氣室將生物質燃氣供給至燃燒室燃燒。

權利要求書

1.一種內置式生物質氣化燃燒熱水爐,包括:
熱水器,所述熱水器包括水箱以及延伸穿過所述水箱內部的若干煙
氣管;
生物質氣化裝置,所述生物質氣化裝置用于生成生物質燃氣;以及
燃燒室,所述燃燒室設于所述熱水器與所述生物質氣化裝置之間,
用于燃燒來自所述生物質氣化裝置的生物質燃氣并將燃燒后的煙氣輸
送至所述熱水器的所述若干煙氣管中以加熱所述水箱中的水;
其特征在于:
所述生物質氣化裝置包括裝置本體、設于所述裝置本體內部并將所
述裝置本體內部分隔為位于中部的氣化反應室和位于下部的風室的爐
排、設于所述裝置本體內部并將所述裝置本體內部分隔為位于上部的儲
氣室和位于中部的所述氣化反應室的擋火墻、圍繞所述裝置本體的外壁
設置且位于所述氣化反應室外側的風套、以及設于所述裝置本體頂壁外
側的第一水套,其中,所述第一水套的水蒸汽出口通過水蒸汽管線與所
述風室連通以將所述第一水套中生成的水蒸汽供給至所述氣化反應室
作為氣化劑,所述風套的熱風出口通過空氣管線與所述燃燒室連通以將
來自第一風機的冷空氣在所述風套中預熱成熱空氣后供給至所述燃燒
室助燃,所述儲氣室的生物質燃氣出口通過燃氣管線與所述燃燒室連通
以將生物質燃氣供給至所述燃燒室燃燒。
2.如權利要求1所述的內置式生物質氣化燃燒熱水爐,其特征在
于,所述擋火墻從所述裝置本體的內周壁向中央延伸并形成中央通道,
所述氣化反應室內生成的生物質燃氣經由所述中央通道進入所述儲氣
室。
3.如權利要求2所述的內置式生物質氣化燃燒熱水爐,其特征在
于,所述擋火墻包括環形頂壁和錐形側壁,所述環形頂壁、錐形側壁與
所述生物質氣化裝置的所述裝置本體的內壁之間圍起的空間形成熱空
氣室,并且所述錐形側壁上形成若干空氣噴孔;所述內置式生物質氣化
燃燒熱水爐進一步包括空氣支管,所述空氣支管的一端連接于所述風套
的所述熱風出口與所述燃燒室之間的空氣管線,另一端連接于所述熱空
氣室以將部分預熱空氣經由所述若干空氣噴孔噴射至所述生物質氣化
裝置的所述氣化反應室作為氣化劑。
4.如權利要求1~3中任一項所述的內置式生物質氣化燃燒熱水
爐,其特征在于,所述燃燒室包括位于中上部的燃燒腔、位于下部的除
灰腔、以及圍繞所述燃燒腔側壁設置的第二水套,所述燃燒腔從所述除
灰腔的頂壁的中央向上延伸形成并與所述除灰腔相互連通,所述第二水
套包括冷水入口和溫水出口,所述溫水出口與所述第一水套的溫水入口
連通。
5.如權利要求4所述的內置式生物質氣化燃燒熱水爐,其特征在
于,所述燃燒室包括間隔設于所述燃燒腔側壁的生物質燃氣入口和至少
一個助燃空氣入口,所述生物質燃氣入口通過燃氣管線與所述儲氣室的
所述生物質燃氣出口連通以將所述儲氣室中的生物質燃氣輸送至所述
燃燒室內燃燒,所述至少一個助燃空氣入口通過空氣管線與所述風套的
所述熱風出口連通以將所述風套中預熱的空氣供給至所述燃燒室助燃。
6.如權利要求5所述的內置式生物質氣化燃燒熱水爐,其特征在
于,所述至少一個助燃空氣入口包括鄰近所述燃燒腔的頂壁設置于所述
燃燒腔側壁的至少二個助燃空氣入口,所述至少二個助燃空氣入口位于
與所述燃燒腔的頂壁平行的同一橫截面上,所述至少二個助燃空氣入口
分別沿切向方向設于所述燃燒腔的側壁并且繞著所述燃燒腔的周向等
間隔布置,所述生物質燃氣入口在所述至少二個助燃空氣入口的下方沿
切向方向設于所述燃燒腔的側壁,所述第二水套在所述生物質燃氣入口
下方圍繞所述燃燒腔的側壁外側設置,所述除灰腔包括間隔設于側壁的
一次煙氣出口和除灰口。
7.如權利要求6所述的內置式生物質氣化燃燒熱水爐,其特征在
于,進一步包括設于所述燃燒室與所述熱水器之間的旋風燃燼室,所述
旋風燃燼室包括燃燼室本體、設于所述燃燼室本體頂壁的二次煙氣出
口、設于所述燃燼室本體側壁的至少一個一次煙氣入口、以及圍繞所述
二次煙氣出口從所述燃燼室本體頂壁向所述燃燼室本體內部延伸的中
央筒,其中,所述至少一個一次煙氣入口通過煙氣管線與所述除灰腔的
所述一次煙氣出口連通,所述二次煙氣出口通過煙氣管線與所述熱水器
的所述若干煙氣管連通,所述至少一個一次煙氣入口鄰近所述燃燼室本
體的頂壁沿切向方向設于所述燃燼室本體的側壁,使得來自所述燃燒室
的一次煙氣在所述燃燼室本體的內壁與所述中央筒的外壁之間的環形
空間內旋轉燃燼除塵后由上而下經由所述中央筒的末端開口通過所述
二次煙氣出口輸送至所述熱水器。
8.如權利要求7所述的內置式生物質氣化燃燒熱水爐,其特征在
于,所述熱水器進一步包括位于所述水箱上方的上氣室和位于所述水箱
下方的下氣室,所述若干煙氣管的兩端分別與所述上氣室和所述下氣室
連通,所述上氣室的室壁上設有二次煙氣入口,所述下氣室的室壁上設
有三次煙氣出口,所述二次煙氣入口通過煙氣管線與所述旋風燃燼室的
所述二次煙氣出口連通,所述三次煙氣出口通過煙氣管線連通至煙囪,
所述水箱包括間隔設于側壁的溫水入口和熱水出口,所述溫水入口通過
熱水管線連接至第二水泵,所述熱水出口通過熱水管線連接至用戶。
9.如權利要求8所述的內置式生物質氣化燃燒熱水爐,其特征在
于,進一步包括熱管換熱器,所述熱管換熱器包括外殼、將所述外殼內
部空間分隔為逆向平行的煙氣流路和水汽流路的中隔板、以及穿設在所
述中隔板中的若干熱管,其中,所述若干熱管的蒸發端延伸于所述煙氣
流路中,所述若干熱管的冷凝端延伸于所述水汽流路中,所述煙氣流路
的兩端分別形成三次煙氣入口和四次煙氣出口,所述三次煙氣入口通過
煙氣管線與所述熱水器的所述三次煙氣出口連通,所述四次煙氣出口通
過煙氣管線連接至煙囪,所述水汽流路的兩端分別形成冷水入口和溫水
出口,所述冷水入口通過熱水管線連接至所述第二水泵,所述溫水出口
通過熱水管線與所述水箱的所述溫水入口連通。
10.如權利要求9所述的內置式生物質氣化燃燒熱水爐,其特征在
于,進一步包括煙氣回流管線和設于所述煙氣回流管線中的混合器,所
述煙氣回流管線與煙氣管線連接以將煙氣管線中的部分煙氣回流至所
述生物質氣化裝置的所述風室作為氣化劑,其中,所述混合器包括空氣
入口、四次煙氣入口以及空煙混合氣出口,所述空氣入口與第二風機連
接以向所述煙氣回流管線中送入空氣助燃。

說明書

內置式生物質氣化燃燒熱水爐

技術領域

本發明涉及一種鍋爐設備,特別涉及一種熱水爐。

背景技術

眾所周知,煤、石油、天然氣等化石能源都是不可再生資源,在人
類大規模的開采下已逐漸枯竭。另外,這些燃料在燃燒時會向空氣中排
放大量的有毒有害氣體,造成大氣嚴重污染。為此,能源領域專家正努
力尋找可再生的清潔燃料來代替化石能源。

生物質燃料(簡稱BMF,比如農林廢棄物,如秸稈、鋸末、甘蔗
渣、稻糠等)具有以下幾個特點:1、BMF的能量來自于其生長時對自
然界CO2的吸收,因此BMF具有CO2生態“零”排放的特點;2、BMF
的燃燒以揮發份為主,其固定碳的含量為15%左右,是典型的低碳燃料;
3、BMF的含硫量比柴油還低,僅為0.05%,不需設置脫硫裝置就可實
現SO2的排放;4、BMF的灰份僅為1.8%,是煤基燃料的1/10左右,
設置簡單的除塵裝置就能實現粉塵排放達標;5、BMF含氮量低,氧含
量高,燃燒時生成較少的NOX;6、BMF來源于農林廢棄物,原料分布
廣泛多樣,成本低,循環生長,取之不盡用之不竭,是典型的循環經濟
項目。

生物質氣化是以生物質為原料,在氣化劑作用下,通常以氧氣(空
氣、富氧或純氧)、水蒸氣或氫氣等作為氣化劑(也稱為氣化質),在高
溫條件下通過熱化學反應,將生物質中可燃的部分轉化為可燃氣的過
程。生物質氣化時產生的氣體成分主要包括H2、CH4和CO等,通常將
這種可燃氣體稱為生物質燃氣。

然而,生物質燃氣的熱值低、焦油含量高,如果像天然氣或煤氣那
樣直接供給至熱水鍋爐作為燃料使用,一方面燃燒效率低,另一方面可
能帶來安全隱患。

如中國專利公開第202328755U號所揭示的一種生物質熱水爐,包
括主爐體、加熱內膽以及提供加熱內膽燃氣的生物質半氣化燃燒爐,加
熱內膽和燃燒爐內膽分別置于主爐體內,燃燒爐的加料口伸出主爐體
外,加熱內膽設有若干儲水管道,燃燒爐燃燒產生的熱氣通過環形氣道
以及位于加熱內膽底部并與環形氣道連通的燃氣進口進入加熱內膽。燃
燒爐內膽通過第一螺栓與燃燒爐上的法蘭連接,燃燒爐的內置出渣盒的
吊桶通過第二螺栓與燃燒爐的爐體連接。然而,該生物質熱水爐存在以
下缺點或不足:(1)、其屬于半氣化燃燒,生物質能利用效率低;(2)、
其僅采用一級燃燒,排出的煙氣中含有未燃燼的生物質料,造成能源浪
費;(3)、燃燒產生的煙氣未經過濾除塵直接用于加熱內膽,存在一定
的安全隱患;(4)、熱水爐的構造簡單,換熱效率低;(5)、燃燒爐爐體
的余熱以及加熱水后的煙氣的余熱未得到充分的回收利用。

又如中國專利公開第202835774U號所揭示的一種生物質燃料氣化
熱水爐,包括氣化爐,氣化爐包括爐筒,爐筒設有爐膛,在爐筒的下端
連接有夾套式換熱水箱,夾套式換熱水箱中部設有與爐膛連通的出氣腔
室,夾套式換熱水箱的底部分別設有與出氣腔室相通的主出灰口和出氣
口,出氣口上連接有出氣管路,夾套式換熱水箱的夾套上設有出水口和
進水口;在出氣管路上設有水換熱器,水換熱器包括水箱,水箱的上部
設有上氣室,水箱的下部設有下氣室,穿過水箱設有連通上氣室和下氣
室的若干個導氣管。然而,該生物質燃料氣化熱水爐存在以下缺點或不
足:(1)、其利用氣化生成的生物質燃氣的余熱加熱水,而不是燃燒生
物質燃氣來加熱水,因此屬于一種余熱鍋爐,不適合作為專門的熱水鍋
爐穩定地向用戶提供熱水;(2)、氣化生成的生物質燃氣未經過濾除塵
直接用于水換熱器,存在一定的安全隱患。

再如中國專利申請公開第103134178A號所揭示的一種充分利用生
物質燃料的高效熱水爐,一個氣化室和三個燃燒室、螺旋除塵器、灰斗、
渣料室及與燃燒室連接的管道和部件均設置在可以充滿水的爐體內,在
氣化室將生物質燃料氣化成可燃氣體,大量的生物質燃料氣化后在主燃
燒室燃燒,主燃燒室燃燒不完全的燃料氣體在第二燃燒室和第三燃燒室
進行后續的補充燃燒。然而,該充分利用生物質燃料的高效熱水爐存在
以下缺點或不足:(1)、所有設備/器件均設置在可以充滿水的爐體內,
因此所有設備/器件必須采用防水材料制成且必須進行嚴格密封,這使得
制造成本升高;(2)、同時,因為所有設備/器件均設置在水中,維護也
非常困難。

因此,提供一種安全高效且節能減排的采用生物質燃氣的熱水爐成
為業內急需解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種內置式生物質氣化燃燒熱水爐,其能夠顯
著提高生物質能源利用率并提高熱水爐的熱效率和安全性。

相對于其它的生物質利用技術而言,生物質氣化技術是一種廣泛使
用的生物質能量轉化方式。生物質的氣化過程主要在氣化爐中進行,由
于氣化爐的類型、氣化反應條件、工藝流程、氣化劑的種類、原料的性
質和粉碎粒度等條件的不同,其氣化反應過程也不盡相同。但生物質氣
化過程在不同條件下的基本包括:C+O2=CO2;CO2+C=2CO;
H2O+C=CO+H2等。

一般而言,生物質的實際反應過程主要包括四個部分:(1)、干燥
層,其中生物質從氣化爐頂部進入氣化器,被加熱至大約200~300℃左
右后,生物質原料中的水分首先受熱蒸發,最終產物為干物料;(2)、
熱解層,其中生物質干物料從干燥層向下移動進入熱解層,在高溫作用
下,生物質中揮發分將會大量地析出,其作用溫度在500~600℃左右,
揮發分析出后,生物質只剩下殘余的木炭,其中熱分解反應析出的揮發
分主要包括氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、焦油和其它碳氫化合物
等;(3)、氧化層(也叫燃燒層),其中生物質經熱解層后僅剩下木炭,
此時在氧化層中與被引入的空氣發生劇烈反應,同時釋放出大量的熱
量,為其它區域的反應提供熱量,在氧化層中,其特點是反應速率快,
層高較低,溫度可以高達1000~1200℃左右,同時揮發分參與燃燒后進
一步降解;(4)、還原層,還原層中沒有氧氣存在,氧化層中的燃燒產
物及水蒸氣與還原層中木炭發生還原反應,生物氫氣和一氧化碳,這些
氣體與揮發分等形成了可燃氣體,完成固體生物質向氣體燃料的轉化過
程,由于還原反應是吸熱反應,此時的溫度降低到700~900℃左右,而
其所需熱量主要來源于氧化層。

生物質氣化反應主要在氣化爐中進行,以上吸式固定床氣化爐為
例,生物質原料從氣化爐頂部送入,氣化劑由爐體底部的進氣口進入爐
內參與反應,反應產生的氣體自下向上流動,最后由氣化爐上部的燃氣
出口排出。其中,生物質的反應過程從上到下依次包括干燥層、熱解層、
還原層、氧化層。其優點主要是:燃氣在經過熱分解區和干燥區時,將
其本身所攜帶的熱量傳給生物質原料,用于原料的干燥和熱分解,同時
降低燃氣的溫度,提高氣化爐的熱效率;由于生物質原料從爐子上部加
入,因此生物燃氣由上部出來時經過物料層,對燃氣有一定的過濾作用,
減少生物燃氣中的灰分含量。

根據本發明的一方面,提供一種內置式生物質氣化燃燒熱水爐,包
括:熱水器、生物質氣化裝置以及燃燒室。熱水器包括水箱以及延伸穿
過水箱內部的若干煙氣管,生物質氣化裝置用于生成生物質燃氣,燃燒
室設于熱水器與生物質氣化裝置之間,用于燃燒來自生物質氣化裝置的
生物質燃氣并將燃燒后的煙氣輸送至熱水器的若干煙氣管中以加熱水
箱中的水。生物質氣化裝置包括裝置本體、設于裝置本體內部并將裝置
本體內部分隔為位于中部的氣化反應室和位于下部的風室的爐排、設于
裝置本體內部并將裝置本體內部分隔為位于上部的儲氣室和位于中部
的氣化反應室的擋火墻、圍繞裝置本體的外壁設置且位于氣化反應室外
側的風套、以及設于裝置本體頂壁外側的第一水套。其中,第一水套的
水蒸汽出口通過水蒸汽管線與風室連通以將第一水套中生成的水蒸汽
供給至氣化反應室作為氣化劑,風套的熱風出口通過空氣管線與燃燒室
連通以將來自第一風機的冷空氣在風套中預熱成熱空氣后供給至燃燒
室助燃,儲氣室的生物質燃氣出口通過燃氣管線與燃燒室連通以將生物
質燃氣供給至燃燒室燃燒。

其中,擋火墻從裝置本體的內周壁向中央延伸并形成中央通道,氣
化反應室內生成的生物質燃氣經由中央通道進入儲氣室。

可選擇地,沿裝置本體的豎向方向由上到下,擋火墻從裝置本體的
內周壁向中央延伸的長度遞減。

可選擇地,中央通道的縱截面形狀大致為等腰梯形。

可選擇地,擋火墻可由實心耐火材料構成。

可選擇地,擋火墻可包括環形頂壁和錐形側壁,環形頂壁、錐形側
壁與生物質氣化裝置的裝置本體的內壁之間圍起的空間形成熱空氣室,
并且錐形側壁上形成若干空氣噴孔;內置式生物質氣化燃燒熱水爐進一
步包括空氣支管,空氣支管的一端連接于風套的熱風出口與燃燒室之間
的空氣管線,另一端連接于熱空氣室以將部分預熱空氣經由若干空氣噴
孔噴射至生物質氣化裝置的氣化反應室作為氣化劑。

可選擇地,在擋火墻的錐形側壁上設置可開/閉的生物質進料口,生
物質料通過生物質氣化裝置的裝置本體側壁上的可開/閉的進料門進入
熱空氣室后,再經由生物質進料口進入氣化反應室,這能夠使儲氣室內
燃氣壓力穩定,保障系統連續穩定運行。

可選擇地,風套包括間隔設置于側壁的冷風入口和熱風出口,冷風
入口與第一風機相連以將冷空氣輸送至風套內預熱。

可選擇地,經過第一風機進入風套的冷空氣溫度為15~20攝氏度。

可選擇地,來自第一風機的冷空氣進入風套,冷空氣在風套內吸收
氣化反應室側壁的余熱預熱成約150~200攝氏度的熱空氣,其中,約
50~70%的熱空氣通過空氣管線輸送至燃燒室助燃,約30~50%的熱空
氣通過空氣支管輸送至生物質氣化裝置的氣化反應室作為氣化劑。

可選擇地,儲氣室的側壁上設置可開/閉的生物質進料口,生物質料
經由生物質進料口和擋火墻的中央通道進入氣化反應室。

其中,燃燒室包括位于中上部的燃燒腔、位于下部的除灰腔、以及
圍繞燃燒腔側壁設置的第二水套,燃燒腔從除灰腔的頂壁的中央向上延
伸形成并與除灰腔相互連通,第二水套包括冷水入口和溫水出口,溫水
出口與第一水套的溫水入口連通。

可選擇地,第二水套的冷水入口連接至第一水泵,來自第一水泵的
冷水的溫度為20~25攝氏度。

可選擇地,第一水泵的冷水經由第二水套預熱成60~80攝氏度的
溫水后進入第一水套繼續加熱生成水蒸汽后輸送至風室內作為氣化劑。

可選擇地,燃燒室包括間隔設于燃燒腔側壁的生物質燃氣入口和至
少一個助燃空氣入口,生物質燃氣入口通過燃氣管線與儲氣室的生物質
燃氣出口連通以將儲氣室中的生物質燃氣輸送至燃燒室內燃燒,至少一
個助燃空氣入口通過空氣管線與風套的熱風出口連通以將風套中預熱
的空氣供給至燃燒室助燃。

優選地,除灰腔的橫截面面積為燃燒腔的橫截面面積的1.5~3倍。

可選擇地,至少一個助燃空氣入口包括鄰近燃燒腔的頂壁設置于燃
燒腔側壁的至少二個助燃空氣入口,至少二個助燃空氣入口位于與燃燒
腔的頂壁平行的同一橫截面上。至少二個助燃空氣入口分別沿切向方向
設于燃燒腔的側壁并且繞著燃燒腔的周向等間隔布置,生物質燃氣入口
在至少二個助燃空氣入口的下方沿切向方向設于燃燒腔的側壁,第二水
套在生物質燃氣入口下方圍繞燃燒腔的側壁外側設置,除灰腔包括間隔
設于側壁的一次煙氣出口和除灰口,一次煙氣出口通過煙氣管線與熱水
器的若干煙氣管連通。

可選擇地,生物質燃氣和預熱空氣以切向方向進入燃燒室內旋轉混
合,在約500~600攝氏度下進行劇烈高溫燃燒。

可選擇地,燃燒室的燃燒腔的頂壁進一步設有防爆門。

優選地,該熱水爐進一步包括設于燃燒室與熱水器之間的旋風燃燼
室,旋風燃燼室包括燃燼室本體、設于燃燼室本體頂壁的二次煙氣出口、
設于燃燼室本體側壁的至少一個一次煙氣入口、以及圍繞二次煙氣出口
從燃燼室本體頂壁向燃燼室本體內部延伸的中央筒,其中,至少一個一
次煙氣入口通過煙氣管線與除灰腔的一次煙氣出口連通,二次煙氣出口
通過煙氣管線與熱水器的若干煙氣管連通,至少一個一次煙氣入口鄰近
燃燼室本體的頂壁沿切向方向設于燃燼室本體的側壁,使得來自燃燒室
的一次煙氣在燃燼室本體的內壁與中央筒的外壁之間的環形空間內旋
轉燃燼除塵后由上而下經由中央筒的末端開口通過二次煙氣出口輸送
至熱水器。

其中,熱水器進一步包括位于水箱上方的上氣室和位于水箱下方的
下氣室,若干煙氣管的兩端分別與上氣室和下氣室連通。上氣室的室壁
上設有二次煙氣入口,下氣室的室壁上設有三次煙氣出口,二次煙氣入
口通過煙氣管線與旋風燃燼室的二次煙氣出口連通,三次煙氣出口通過
煙氣管線連通至煙囪。水箱包括間隔設于側壁的溫水入口和熱水出口,
溫水入口通過熱水管線連接至第二水泵,熱水出口通過熱水管線連接至
用戶。

優選地,該熱水爐進一步包括熱管換熱器,熱管換熱器包括外殼、
將外殼內部空間分隔為逆向平行的煙氣流路和水汽流路的中隔板、以及
穿設在中隔板中的若干熱管。其中,若干熱管的蒸發端延伸于煙氣流路
中,若干熱管的冷凝端延伸于水汽流路中,煙氣流路的兩端分別形成三
次煙氣入口和四次煙氣出口,三次煙氣入口通過煙氣管線與熱水器的三
次煙氣出口連通,四次煙氣出口通過煙氣管線連接至煙囪。水汽流路的
兩端分別形成冷水入口和溫水出口,冷水入口通過熱水管線連接至第二
水泵,溫水出口通過熱水管線與水箱的溫水入口連通。

可選擇地,若干熱管內的工質可以為水或氨。

其中,來自第二水泵的冷水溫度約為20~25攝氏度。經由熱管換
熱器預熱后的溫水溫度約為50~60攝氏度。經由水箱加熱后的熱水溫
度約為80~90攝氏度。

優選地,該熱水爐進一步包括煙氣回流管線和設于煙氣回流管線中
的混合器,煙氣回流管線與煙氣管線連接以將煙氣管線中的部分煙氣回
流至生物質氣化裝置的風室作為氣化劑。其中,混合器包括空氣入口、
四次煙氣入口以及空煙混合氣出口,空氣入口與第二風機連接以向煙氣
回流管線中補充氧氣。具體地,煙氣回流管線與煙氣管線連接以將煙氣
管線中的部分煙氣回流至混合器中與空氣混合后進入生物質氣化裝置
的風室作為氣化劑,空氣入口與第二風機連接以向煙氣回流管線中送入
空氣來補充氧氣助燃。

優選地,在煙氣流動方向上,煙氣回流管線在混合器下游分支為煙
氣回流第一支管和煙氣回流第二支管,煙氣回流第一支管連接至生物質
氣化裝置的風室,煙氣回流第二支管連接至燃燒室的除灰腔。

優選地,通過煙氣管線排出至煙囪的煙氣占煙氣總量的50~70%,
進入煙氣回流管線用于作為氣化劑和/或助燃氣的煙氣占煙氣總量的
30~50%。

其中,進入煙氣回流管線的煙氣溫度約為150~200攝氏度、氧含
量(體積)約為3~5%。采用第二風機向煙氣回流管線中補氧后,空煙
混合氣的溫度約為100~120攝氏度、氧含量(體積)約為10~15%。

可選擇地,煙氣回流管線可以設于燃燒室與旋風燃燼室之間的煙氣
管線中、旋風燃燼室與熱水器之間的煙氣管線中、熱水器與熱管換熱器
之間的煙氣管線中、或者熱管換熱器與煙囪之間的煙氣管線中。

可選擇地,在第二水套與第一水套之間的溫水管線中設置第三水
泵。

可選擇地,該熱水爐在混合器的空煙混合氣出口與煙氣回流管線的
分支點之間設有第三風機。

其中,防爆門亦稱鍋爐防爆門(BoilerExplosiondoor),是用于在
爐膛或煙道發生輕度爆炸時,能自行泄壓避免事故的擴大,從而保護鍋
爐尤其是爐體的安全。本發明中的防爆門可以采用本領域常見的翻板式
防爆門或爆破膜式防爆門。

本發明的有益效果是:(1)、充分利用生物質氣化裝置的爐壁高溫
以及生物質燃氣的高溫來預熱空氣和水,并將生成的水蒸汽供給至氣化
反應室作為氣化劑,將生成的熱空氣部分輸送至生物質氣化裝置的氣化
反應室作為氣化劑、另一部分輸送至燃燒室助燃,節省了能源和成本;
(2)、采用第二水套加熱冷水,充分利用了燃燒室燃燒生物質燃氣產生
的熱量;(3)、生物質燃氣和預熱空氣在燃燒室內約500~600攝氏度下
進行劇烈高溫燃燒,除去燃氣中的焦油,并采用旋風燃燼室對煙氣進行
燃燼除塵,避免了由于長期積累焦油和/或煙囪給熱水爐帶來的安全隱
患;(4)、采用熱管換熱器將煙氣與冷水換熱,降低了該熱水爐排出的
煙氣溫度,減少對環境的污染,并將得到的溫水通過管線送至水箱加熱,
最大效率的利用了該熱水爐運轉產生的熱量,減少了能源的浪費;(5)、
采用煙氣回流管線回收部分煙氣至生物質氣化裝置的風室作為氣化劑
或燃燒室的除灰腔作為助燃劑,減少該熱水爐排出的煙氣量并節約了該
熱水爐運轉所需能源,同時降低了排放至環境的煙氣中的二氧化碳含量
和氮氧化合物含量。

附圖說明

圖1示出了本發明的內置式生物質氣化燃燒熱水爐的構造示意圖。

圖2示出了本發明采用的燃燒室的燃燒腔的局部示意圖。

圖3示出了沿圖2中A-A線的剖視示意圖。

圖4示出了沿圖2中B-B線的剖視示意圖。

圖5示出了本發明采用的旋風燃燼室的橫截面示意圖。

圖6示出了另一實施例的生物質氣化裝置的構造示意圖。

具體實施方式

請參照圖1,根據本發明的一種實施方式,內置式生物質氣化燃燒
熱水爐包括:生物質氣化裝置200、燃燒室300以及熱水器800。

生物質氣化裝置200用于生成生物質燃氣。如圖1所示,生物質氣
化裝置200包括裝置本體210、設于裝置本體210內部并將裝置本體210
內部分隔為位于中部的氣化反應室220和位于下部的風室230的爐排
240、設于裝置本體210內部并將裝置本體210內部分隔為位于上部的
儲氣室250和位于中部的氣化反應室220的擋火墻260、圍繞裝置本體
210的外壁設置且位于氣化反應室220外側的風套270、以及設于裝置
本體210頂壁外側的第一水套280。

其中,儲氣室250的側壁上設有可開/閉的生物質進料口(圖未示),
第一水套280的水蒸汽出口281通過水蒸汽管線(未標號)與風室230
連通以將第一水套280中生成的水蒸汽供給至氣化反應室220作為氣化
劑,風套270包括間隔設置于側壁的冷風入口271和熱風出口272,第
一風機273連接至風套270的冷風入口271,風套270的熱風出口272
通過空氣管線(未標號)與燃燒室300連通以將來自第一風機273的冷
空氣在風套270中預熱成熱空氣后供給至燃燒室300助燃,儲氣室250
的生物質燃氣出口251通過燃氣管線(未標號)與燃燒室300連通以將
生物質燃氣供給至燃燒室300燃燒。

擋火墻260從裝置本體210的內周壁向中央延伸并形成中央通道
266,沿裝置本體210的豎向方向由上到下,擋火墻260從裝置本體210
的內周壁向中央延伸的長度遞減,在該非限制性實施方式中,中央通道
266的縱截面形狀為等腰梯形。氣化反應室220內生成的生物質燃氣經
由中央通道266進入儲氣室250。

如圖1-4所示,燃燒室300包括位于中上部的燃燒腔310、位于下
部的除灰腔320、以及圍繞燃燒腔側壁設置的第二水套330。燃燒腔310
從除灰腔320的頂壁的中央向上延伸形成并與除灰腔320相互連通,在
該非限制性實施方式中,除灰腔320的橫截面面積約為燃燒腔310的橫
截面面積的2倍。第二水套330包括冷水入口331和溫水出口332,第
二水套330的冷水入口331連接至第一水泵333,溫水出口332與第一
水套280的溫水入口282連通,在第二水套330與第一水套280之間的
溫水管線中設置第三水泵(圖未示)。

燃燒室300包括間隔設于燃燒腔310側壁的生物質燃氣入口340和
二個助燃空氣入口350,生物質燃氣入口340通過燃氣管線(未標號)
與儲氣室250的生物質燃氣出口251連通以將儲氣室250中的生物質燃
氣輸送至燃燒室300內燃燒,二個助燃空氣入口350通過空氣管線與風
套270的熱風出口272連通以將風套270中預熱的空氣供給至燃燒室
300助燃。燃燒室300的燃燒腔310的頂壁進一步設有防爆門380。

二個助燃空氣入口350鄰近燃燒腔310的頂壁設置于燃燒腔310側
壁,二個助燃空氣入口350位于與燃燒腔310的頂壁平行的同一橫截面
上,二個助燃空氣入口350分別沿切向方向設于燃燒腔310的側壁并且
繞著燃燒腔310的周向等間隔布置。生物質燃氣入口340在二個助燃空
氣入口350的下方沿切向方向設于燃燒腔310的側壁。第二水套330在
生物質燃氣入口340下方圍繞燃燒腔310的側壁設置。除灰腔320包括
間隔設于側壁的一次煙氣出口321和除灰口322。

盡管在圖1中示出了旋風燃燼室400、熱管換熱器500以及混合器
600,但根據本發明的一種非限制實施方式,可以不包括這些構造。具
體地,熱水器800包括水箱810以及延伸穿過水箱810內部的若干煙氣
管820。燃燒室300的一次煙氣出口321直接通過煙氣管線與熱水器800
的若干煙氣管820連通,以將高溫煙氣輸送至熱水器800的若干煙氣管
820中以加熱水810箱中的水。

請繼續參照圖1,該內置式生物質氣化燃燒熱水爐進一步包括設于
燃燒室300與熱水器800之間的旋風燃燼室400。如圖1及圖5所示,
旋風燃燼室400包括燃燼室本體410、設于燃燼室本體410頂壁的二次
煙氣出口420、設于燃燼室本體410側壁的一個一次煙氣入口430、以
及圍繞二次煙氣出口420從燃燼室本體410頂壁向燃燼室本體410內部
延伸的中央筒440。其中,一次煙氣入口430通過煙氣管線(未標號)
與除灰腔320的一次煙氣出口321連通,二次煙氣出口420通過煙氣管
線與熱水器800的若干煙氣管820連通。一次煙氣入口430鄰近燃燼室
本體410的頂壁沿切向方向設于燃燼室本體410的側壁,使得來自燃燒
室300的一次煙氣在燃燼室本體410的內壁與中央筒440的外壁之間的
環形空間內旋轉燃燼除塵后,由上而下經由中央筒440的末端開口441
通過二次煙氣出口420輸送至熱水器800。

盡管在圖1中示出了熱管換熱器500以及混合器600,但根據本發
明的一種非限制實施方式,可以不包括這些構造。具體地,熱水器800
包括水箱810以及延伸穿過水箱810內部的若干煙氣管820。熱水器800
還包括位于水箱810上方的上氣室830和位于水箱810下方的下氣室
840,若干煙氣管820的兩端分別與上氣室830和下氣室840連通。上
氣室830的室壁上設有二次煙氣入口831,下氣室840的室壁上設有三
次煙氣出口841,二次煙氣入口831通過煙氣管線與旋風燃燼室400的
二次煙氣出口420連通,三次煙氣出口841通過煙氣管線(未標號)連
通至煙囪(圖未示)。水箱810包括間隔設于側壁的溫水入口811和熱
水出口812,溫水入口811通過熱水管線(未標號)連接至第二水泵813,
熱水出口812通過熱水管線連接至用戶。

請繼續參照圖1,該內置式生物質氣化燃燒熱水爐進一步包括熱管
換熱器500,熱管換熱器包括外殼510、將外殼510內部空間分隔為逆
向平行的煙氣流路520和水汽流路530的中隔板540、以及穿設在中隔
板540中的若干熱管550。其中,若干熱管550的蒸發端551延伸于煙
氣流路520中,若干熱管550的冷凝端552延伸于水汽流路530中。煙
氣流路520的兩端分別形成三次煙氣入口521和四次煙氣出口522,三
次煙氣入口521通過煙氣管線與熱水器800的三次煙氣出口841連通,
四次煙氣出口522通過煙氣管線連接至煙囪。水汽流路530的兩端分別
形成冷水入口531和溫水出口532,冷水入口531通過熱水管線連接至
第二水泵813,溫水出口532通過熱水管線與水箱810的溫水入口811
連通。

該內置式生物質氣化燃燒熱水爐進一步包括煙氣回流管線670和設
于煙氣回流管線中的混合器600,煙氣回流管線670的一端連接于熱管
換熱器500與煙囪之間的煙氣管線上以將煙氣管線中的部分煙氣回流至
生物質氣化裝置200的風室230。

混合器600包括空氣入口610、四次煙氣入口620以及空煙混合氣
出口630,空氣入口610與第二風機640連接以向煙氣回流管線中補充
氧氣,在混合器600的空煙混合氣出口630與生物質氣化裝置200之間
設有第三風機650。

請參照圖6,作為一種可替代實施方式,擋火墻260包括環形頂壁
261和錐形側壁262,錐形側壁上設有可開/閉的生物質進料口(圖未示)。
環形頂壁261、錐形側壁262與生物質氣化裝置的裝置本體210的內壁
之間圍起的空間形成熱空氣室264,并且錐形側壁262上形成若干空氣
噴孔265。并且,在該可替代實施方式中,生物質料通過生物質氣化裝
置的裝置本體側壁上的可開/閉的進料門(圖未示)進入熱空氣室264
后,再經由生物質進料口進入氣化反應室220,這能夠使儲氣室內燃氣
壓力穩定,保障系統連續穩定運行。

該內置式生物質氣化燃燒熱水爐還包括空氣支管291,空氣支管291
的一端連接于風套270的熱風出口272與燃燒室300之間的空氣管線,
另一端連接于熱空氣室264以將部分預熱空氣經由若干空氣噴孔265噴
射至生物質氣化裝置200的氣化反應室220作為氣化劑。

在該可替代實施方式中,在煙氣流動方向上,煙氣回流管線670在
混合器600下游分支為煙氣回流第一支管680和煙氣回流第二支管690,
煙氣回流第一支管680連接至生物質氣化裝置200的風室230,煙氣回
流第二支管690連接至燃燒室300的除灰腔320。其中,進入煙氣回流
管線用于作為氣化劑和/或助燃氣的煙氣占煙氣總量的40%(體積)。

作為另一種可替代實施方式,該內置式生物質氣化燃燒熱水爐不包
括旋風燃燼室400,燃燒室200的一次煙氣出口321通過煙氣管線直接
與熱水器800的若干煙氣管120連通。

作為又一種可替代實施方式,該內置式生物質氣化燃燒熱水爐不包
括熱管換熱器500,熱水器的溫水入口811通過熱水管線直接與第二水
泵813連接,熱水器的三次煙氣出口841通過煙氣管線連接至煙囪。

作為再一種可替代實施方式,該內置式生物質氣化燃燒熱水爐的煙
氣回流管線還可以設于燃燒室與旋風燃燼室之間的煙氣管線中、旋風燃
燼室與熱水器之間的煙氣管線中或熱水器與熱管換熱器之間的煙氣管
線中。

運行過程中,生物質氣化裝置的氣化反應室220內的生物質料在氣
化劑的作用下發生氣化反應生成生物質燃氣,生物質燃氣首先進入儲氣
室250,然后通過燃氣管線輸送至燃燒室300燃燒。來自第一風機273
的冷空氣進入風套270,冷空氣在風套內吸收氣化反應室側壁的余熱預
熱成約150~200攝氏度的熱空氣,其中約50~70%的熱空氣通過空氣
管線輸送至燃燒室300助燃,約30~50%的熱空氣通過空氣支管291
輸送至生物質氣化裝置作為氣化劑。

來自第一水泵333的冷水進入第二水套330,冷水在第二水套內吸
收燃燒腔側壁的余熱預熱成約60~80攝氏度的溫水,溫水通過溫水管
線輸送至第一水套280,溫水在第一水套內吸收生物質氣化裝置的儲氣
室的頂壁余熱加熱成水蒸汽,水蒸汽通過水蒸汽管線輸送至風室230作
為氣化劑。

來自生物質氣化裝置的儲氣室250的生物質燃氣和來自風套270的
預熱空氣以切向方向進入燃燒室300內旋轉混合,在約500~600攝氏
度下進行劇烈高溫燃燒,可除去燃氣中的焦油。高溫煙氣在燃燼除塵室
400進一步燃燼除塵后輸送至熱水器800以加熱水箱810內的水,煙氣
隨后進入熱管換熱器500中與冷水換熱,最后約50~70%的煙氣通過煙
氣管線排出至煙囪,約30~50%的煙氣進入煙氣回流管線670用于作為
氣化劑和/或助燃氣。其中,進入煙氣回流管線670的煙氣溫度約為150~
200攝氏度且氧含量(體積)約為3~5%,在采用第二風機640向煙氣
回流管線中補氧后,空煙混合氣的溫度約為100~120攝氏度且氧含量
(體積)約為10~15%。

來自第二水泵813的冷水先經由熱管換熱器500預熱成約50~60
攝氏度的溫水,再通過熱水管線輸送至水箱810內進一步加熱成約80~
90攝氏度的熱水,最后通過熱水管線輸送至用戶。

盡管在此已詳細描述本發明的優選實施方式,但要理解的是本發明
并不局限于這里詳細描述和示出的具體結構,在不偏離本發明的實質和
范圍的情況下可由本領域的技術人員實現其它的變型和變體。例如,根
據具體使用條件采用其它裝置代替旋風燃燼室除去高溫煙氣中的灰塵,
或者在煙氣管道的與煙氣回流管線連接處的下游設置空氣預熱器以進
一步利用煙氣余熱預熱冷空氣。此外,系統各處的溫度、壓力等參數可
以根據具體使用條件適當選取。

關 鍵 詞:
內置 生物 氣化 燃燒 熱水爐
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
關于本文
本文標題:內置式生物質氣化燃燒熱水爐.pdf
鏈接地址:http://www.rgyfuv.icu/p-6341778.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開
山东11选5中奖结果走势图