一種生物質氣化鍋爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及生物質鍋爐技術領域。
【背景技術】
[0002]生物質是指植物利用大氣、水、土地等通過光合作用而產生的各種有機體，即一切有生命的可以生長的有機物質通稱為生物質，生物質通過光合作用能夠把太陽能積聚起來，儲存于有機物中，這些能量是人類發展所需能源的源泉和基礎，生物質是地球上最廣泛存在的物質，它包括所有植物、動物和微生物以及由以植物、微生物為食物的動物等這些由生命物質派生、排泄和代謝的許多有機質及其生產的廢棄物，主要是指農作物、農作物廢棄物、木材、木材廢棄物和動物糞便、農林業生產過程中除糧食、果實以外的秸桿、樹木等木質纖維素、農產品加工業下腳料、農林廢棄物及畜牧業生產過程中的牲畜糞便和廢棄物等物質，它具有可再生性、低污染性和廣泛分布性。
[0003]作為生物質的主要成份——木質素和纖維素每年以約1640億噸的速度再生，如以能量換算相當于石油產量的15?20倍。如果這部分資源得到好的利用，人類相當于擁有一個取之不盡的資源寶庫。而且，生物質能量產生來源于空氣中的C02，燃燒后再生成C02，所以不會增加空氣中的0)2的含量。CO 2是最主要的溫室效應氣體，它對全部溫室效應的貢獻為26%，對大氣中除水蒸氣外各種氣體引起的溫室效應的貢獻約為65%。鑒于利用生物質作為能源不會增加大氣中C02的含量，生物質與礦物質能源相比更為清潔。
[0004]以生物質為載體、由生物質產生的能量便是生物質能，生物質的能源來源于太陽，生物質能是太陽能以化學能形式貯存在生物中的一種能量形式，直接或間接來源于植物的光合作用。地球上的植物進行光合作用所消費的能量，占太陽照射到地球總輻射量的0.2%，這個比例雖不大，但是經由光合作用轉化的太陽能是目前人類能源消費總量的40倍。生物質能是可再生能源的重要組成部分，生物質能的高效開發和利用，對解決能源、生態環境問題將起到十分積極的作用。目前，世界各國尤其是經濟發達國家都對此高度重視，積極開展生物質能應用技術的研究，并取得許多研究成果，達到工業化應用規模。生物質能應用技術研究主要是指將生物質能固化、液化、氣化和直接燃燒等，根據生物質的不同特點和屬性，利用技術也趨于復雜多樣化。
[0005]我國目前有工業鍋爐約50多萬臺，每年耗煤量約為全國煤耗總量的1/3，由燃煤工業鍋爐造成的環境污染非常嚴重，大量的工業鍋爐必須換用潔凈能源。根據我國的生物質資源條件，利用生物質燃料作為鍋爐燃料使用則具有環境友好、可以再生的特點，研究工業鍋爐生物質燃燒技術，開發生物質燃料鍋爐，對節約常規能源、優化我國能源結構，減輕環境污染有著積極意義。我國的生物質燃料有很多種類，首先，我國是農業大國，農作物種植生態區復雜多樣，在農業生產過程中，收獲了小麥、玉米、稻谷等農作物后，殘留不能食用的秸桿數量非常巨大。在農產品加工過程中要產生廢棄物，如稻殼、玉米芯、花生殼、甘蔗渣和棉籽殼等，這些廢棄物相對集中，容易收集處理，可作為生物質燃料使用。其次，畜牧業也比較多，根據我國主要畜禽雞、牛和豬的的排糞量可獲得資源實物量為3.2億萬t，拆合1.1億t當量油。除此之外，還有生活污水和工業有機廢水，工業有機廢水主要是酒精、制糖、食品、制藥、造紙等行業生產過程中排放的廢水，廢水中含有豐富的有機物，可以通過厭氧發酵制取沼氣，同時處理污水。另外還有城市有機固體廢棄物也是一種不容小看的能量來源，我國城市生活固體廢棄物產量不斷增長，2011年已達到11800Mt。
[0006]生物質燃料發熱量大，發熱量在3900?4800千卡/千克左右，經炭化后的發熱量高達7000?8000千卡/千克。生物質燃料純度高，不含其他不產生熱量的雜物，其含炭量75?85%，灰份3?6%，含水量I?3%。絕對不含煤矸石，石頭等不發熱反而耗熱的雜質，將直接為企業降低成本。生物質燃料不含硫磷，不腐蝕鍋爐，可延長鍋爐的使用壽命，企業將受益匪淺，燃燒向大氣中排放的煙塵比使用煤炭時減少99%，同時燃燒時不產生二氧化硫和五氧化二磷，將污染物降到最低，因而不會導致酸雨產生，不污染大氣，不污染環境。生物質燃料清潔衛生，投料方便，減少工人的勞動強度，極大地改善了勞動環境，企業將減少用于勞動力方面的成本。生物質燃料燃燒后灰碴極少，極大地減少堆放煤碴的場地，降低出碴費用。生物質燃料燃燒后的灰燼是品位極高的優質有機鉀肥，可回收創利。據測算，生物質燃料鍋爐比燃煤鍋爐可節電40%、節水33%，節約煤炭1500噸/年。生物質氣化是在一定的熱力學條件下，借助于空氣部分(或者氧氣)、水蒸氣的作用，使生物質的高聚物發生熱解、氧化、還原重整反應，最終轉化為一氧化碳，氫氣和低分子烴類等可燃氣體的過程。在原理上，氣化和燃燒都是有機物與氧發生反應。其區別在于，燃燒過程中氧氣是不足量、足量或者過量的，燃燒后的產物是二氧化碳和水等不可再燃的煙氣，并放出大量的反應熱，即燃燒主要是將生物質的化學能轉化為熱能。而生物質氣化是在一定的條件下，只提供有限氧的情況下使生物質發生不完全燃燒，生成一氧化碳、氫氣和低分子烴類等可燃氣體，即氣化是將化學能的載體由固態轉化為氣態。相比燃燒，氣化反應中放出的熱量小得多，氣化獲得的可燃氣體再燃燒可進一步釋放出其具有的化學能。
[0007]氣體凈化是中國生物質氣化最薄弱的環節。目前都采用水洗的辦法，既降低系統效率，又產生含焦油的污水，按現在的技術看來，減少焦油和水處理使廢水循環使用是氣體凈化的兩個關鍵問題。由于目前生物質氣化的焦油問題仍未解決，為避免二次污染，必須投入定的資金建設污水處理設備，對不同的系統處理污水的投入不同，但總的來說，功率越小，比例越大，這也是難以推廣的主要原因，而且由于污水處理占地較大，很多用戶為了節省投入和降低運行費用，對污水不進行處理，引起環境問題。
[0008]目前，投入運行的很多生物質氣化裝置存在結構復雜，制造、運行成本高，生物質種類適應性差，氣化效率低，氣化燃氣純度底、可燃性差、焦油產量大等問題。
[0009]申請號為201310249204.4的中國專利公開了一種氣化爐內原料可充分反應的生物質氣化爐，，它包括爐體、設在爐體上側部的出氣口、設在爐體下部的通風機構，其特征是爐體內上部至少設有一個與出氣口連接的引氣管，引氣管上設有引氣孔；所述的引氣孔沿爐體的徑向平面在引氣管上均布；引氣孔的開口朝向爐體的下部；所述的引氣管為圓環設置；所述的通風機構包括風機、風道、至少一個與風道連通的風管，風管在爐體內沿爐體的軸向方向設置，風管的管壁上設有風孔。此發明雖一定程度上解決了生物質氣化裝置結構復雜，制作運行成本高的問題，但是結構還不夠簡單。
【發明內容】
[0010]本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種生物質氣化鍋爐，結構簡單、體積小，制造成本低，運行成本低，操作方便，充分利用農業垃圾和生活垃圾等為原料，對原料要求低，利用燃料的不完全燃燒產生一氧化碳，氣化效率高，安全節能環保，熱量利用率高。
[0011]為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是:一種生物質氣化鍋爐，包括爐體、爐腔、進料口、封閉式落灰室、常閉出灰口，其特征在于所述爐腔的上部為裝料倉，下部為燃燒室，爐體外殼和爐腔之間設有中空的爐體夾層，爐體夾層的上部為煙道，下部為水腔，水腔之中充滿水，在水腔的環形圓周中間設置有若干煙氣管的豎管，若干煙氣管呈若干U型，若干煙氣管在燃燒室的底部形成支撐的爐排；煙道的環形圓周中間設置有若干水管，水管與水腔相連通，煙氣管與煙道相連通；煙氣管的U型底部和封閉式落灰室之間連通有若干進氣管；爐體夾層上部設置有穿過爐體將煙道與外界聯通的出氣管；若干水管的上部連有環形水腔，環形水腔和出水管相連通，進水管和水腔相連通；爐排的下部設置有落灰
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[0012]作為優選，所述燃燒室的下部設置有電子點火器。
[0013]作為優選，所述煙氣管設置有8?36個。
[0014]作為優選，所述爐體外殼直徑為1.5?2.2米，高2.5?3.1米；所述進料口為圓形或正方形，若為圓形，直徑為40?60厘米，若為正方形，邊長為40?60厘米。
[0015]作為優選，所述進料口處設置有密封蓋。
[0016]作為優選，所述進水管的供水方式采用自來水供水或水箱供水；鍋爐的給料方式為人工給料或機器給料，機器給料采用振動給料器給料或皮帶運輸機給料。
[0017]作為優選，所述出水管連接炊事用水管、取暖用水管或淋浴用水管；出氣管經過凈化裝置之后連接工業小型鍋爐用氣管或家用爐灶用氣管。
[0018]作為優選，所述出氣管連接噴淋塔、多級過濾器和抽氣栗。
[0019]采用上述技術方案所產生的有益效果在于:本發明提供一種生物質氣化鍋爐，結構簡單、體積小，制造成本低，運行成本低，操作方便，充分利用農業垃圾和生活垃圾等為原料，對原料要求低，利用燃料的不完全燃燒產生一氧化碳，氣化效率高，安全節能環保，熱量利用率高。本發明鍋爐爐體外殼和爐腔之間有爐體夾層，夾層之中充滿水，燃料燃燒的熱量被爐體夾層中間的水吸收，穿過爐體夾層到達爐體外殼的熱量很小，爐墻蓄熱也相應較少，減少熱能損失，提高熱效率。
[0020]本發明所用的生物質燃料隨處可見，屬再生能源，可循環利用，可代替木材、煤、天然氣，經濟實惠，燃燒后對環境無任何污染，真正實現一氧化碳零排放，硫化物零排放，不用設置氣體脫硫設備，降低了成本，保護了環境，另外生物質燃燒所釋放的二氧化碳大致相當于其生長時經過光合作用所吸收的二氧化碳，因而能夠以為是二氧化碳的零排放，有助于緩解溫室效應，有效降低PM2.5的排放，解決農民進行秸桿焚燒和垃圾堆放問題，同時將資源充分利用，鍋爐燃燒后的灰燼是優質的有機鉀肥，是非常好的肥料，實是一舉多