一種生物質(zhì)氣化鍋爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及生物質(zhì)鍋爐技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]生物質(zhì)是指植物利用大氣、水、土地等通過光合作用而產(chǎn)生的各種有機體，即一切有生命的可以生長的有機物質(zhì)通稱為生物質(zhì)，生物質(zhì)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(fā)展所需能源的源泉和基礎(chǔ)，生物質(zhì)是地球上最廣泛存在的物質(zhì)，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(zhì)派生、排泄和代謝的許多有機質(zhì)及其生產(chǎn)的廢棄物，主要是指農(nóng)作物、農(nóng)作物廢棄物、木材、木材廢棄物和動物糞便、農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)過程中除糧食、果實以外的秸桿、樹木等木質(zhì)纖維素、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)下腳料、農(nóng)林廢棄物及畜牧業(yè)生產(chǎn)過程中的牲畜糞便和廢棄物等物質(zhì)，它具有可再生性、低污染性和廣泛分布性。
[0003]作為生物質(zhì)的主要成份——木質(zhì)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(chǎn)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(zhì)能量產(chǎn)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。C0 2是最主要的溫室效應(yīng)氣體，它對全部溫室效應(yīng)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(yīng)的貢獻約為65%。鑒于利用生物質(zhì)作為能源不會增加大氣中C02的含量，生物質(zhì)與礦物質(zhì)能源相比更為清潔。
[0004]以生物質(zhì)為載體、由生物質(zhì)產(chǎn)生的能量便是生物質(zhì)能，生物質(zhì)的能源來源于太陽，生物質(zhì)能是太陽能以化學(xué)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(jīng)由光合作用轉(zhuǎn)化的太陽能是目前人類能源消費總量的40倍。生物質(zhì)能是可再生能源的重要組成部分，生物質(zhì)能的高效開發(fā)和利用，對解決能源、生態(tài)環(huán)境問題將起到十分積極的作用。目前，世界各國尤其是經(jīng)濟發(fā)達國家都對此高度重視，積極開展生物質(zhì)能應(yīng)用技術(shù)的研究，并取得許多研究成果，達到工業(yè)化應(yīng)用規(guī)模。生物質(zhì)能應(yīng)用技術(shù)研究主要是指將生物質(zhì)能固化、液化、氣化和直接燃燒等，根據(jù)生物質(zhì)的不同特點和屬性，利用技術(shù)也趨于復(fù)雜多樣化。
[0005]我國目前有工業(yè)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(yè)鍋爐造成的環(huán)境污染非常嚴重，大量的工業(yè)鍋爐必須換用潔凈能源。根據(jù)我國的生物質(zhì)資源條件，利用生物質(zhì)燃料作為鍋爐燃料使用則具有環(huán)境友好、可以再生的特點，研究工業(yè)鍋爐生物質(zhì)燃燒技術(shù)，開發(fā)生物質(zhì)燃料鍋爐，對節(jié)約常規(guī)能源、優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)，減輕環(huán)境污染有著積極意義。我國的生物質(zhì)燃料有很多種類，首先，我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)作物種植生態(tài)區(qū)復(fù)雜多樣，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，收獲了小麥、玉米、稻谷等農(nóng)作物后，殘留不能食用的秸桿數(shù)量非常巨大。在農(nóng)產(chǎn)品加工過程中要產(chǎn)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(zhì)燃料使用。其次，畜牧業(yè)也比較多，根據(jù)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(yè)有機廢水，工業(yè)有機廢水主要是酒精、制糖、食品、制藥、造紙等行業(yè)生產(chǎn)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(fā)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(chǎn)量不斷增長，2011年已達到11800Mt。
[0006]生物質(zhì)燃料發(fā)熱量大，發(fā)熱量在3900?4800千卡/千克左右，經(jīng)炭化后的發(fā)熱量高達7000?8000千卡/千克。生物質(zhì)燃料純度高，不含其他不產(chǎn)生熱量的雜物，其含炭量75?85%，灰份3?6%，含水量1?3%。絕對不含煤矸石，石頭等不發(fā)熱反而耗熱的雜質(zhì)，將直接為企業(yè)降低成本。生物質(zhì)燃料不含硫磷，不腐蝕鍋爐，可延長鍋爐的使用壽命，企業(yè)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(chǎn)生二氧化硫和五氧化二磷，將污染物降到最低，因而不會導(dǎo)致酸雨產(chǎn)生，不污染大氣，不污染環(huán)境。生物質(zhì)燃料清潔衛(wèi)生，投料方便，減少工人的勞動強度，極大地改善了勞動環(huán)境，企業(yè)將減少用于勞動力方面的成本。生物質(zhì)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(zhì)燃料燃燒后的灰燼是品位極高的優(yōu)質(zhì)有機鉀肥，可回收創(chuàng)利。據(jù)測算，生物質(zhì)燃料鍋爐比燃煤鍋爐可節(jié)電40%、節(jié)水33%，節(jié)約煤炭1500噸/年。生物質(zhì)氣化是在一定的熱力學(xué)條件下，借助于空氣部分(或者氧氣)、水蒸氣的作用，使生物質(zhì)的高聚物發(fā)生熱解、氧化、還原重整反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)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(fā)生反應(yīng)。其區(qū)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(chǎn)物是二氧化碳和水等不可再燃的煙氣，并放出大量的反應(yīng)熱，即燃燒主要是將生物質(zhì)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。而生物質(zhì)氣化是在一定的條件下，只提供有限氧的情況下使生物質(zhì)發(fā)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(xué)能的載體由固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)。相比燃燒，氣化反應(yīng)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(xué)能。
[0007]氣體凈化是中國生物質(zhì)氣化最薄弱的環(huán)節(jié)。目前都采用水洗的辦法，既降低系統(tǒng)效率，又產(chǎn)生含焦油的污水，按現(xiàn)在的技術(shù)看來，減少焦油和水處理使廢水循環(huán)使用是氣體凈化的兩個關(guān)鍵問題。由于目前生物質(zhì)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(shè)污水處理設(shè)備，對不同的系統(tǒng)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(jié)省投入和降低運行費用，對污水不進行處理，引起環(huán)境問題。
[0008]目前，投入運行的很多生物質(zhì)氣化裝置存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造、運行成本高，生物質(zhì)種類適應(yīng)性差，氣化效率低，氣化燃氣純度底、可燃性差、焦油產(chǎn)量大等問題。
[0009]申請?zhí)枮?01310249204.4的中國專利公開了一種氣化爐內(nèi)原料可充分反應(yīng)的生物質(zhì)氣化爐，，它包括爐體、設(shè)在爐體上側(cè)部的出氣口、設(shè)在爐體下部的通風(fēng)機構(gòu)，其特征是爐體內(nèi)上部至少設(shè)有一個與出氣口連接的引氣管，引氣管上設(shè)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(huán)設(shè)置；所述的通風(fēng)機構(gòu)包括風(fēng)機、風(fēng)道、至少一個與風(fēng)道連通的風(fēng)管，風(fēng)管在爐體內(nèi)沿爐體的軸向方向設(shè)置，風(fēng)管的管壁上設(shè)有風(fēng)孔。此實用新型雖一定程度上解決了生物質(zhì)氣化裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作運行成本高的問題，但是結(jié)構(gòu)還不夠簡單。
【實用新型內(nèi)容】
[0010]本實用新型要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種生物質(zhì)氣化鍋爐，結(jié)構(gòu)簡單、體積小，制造成本低，運行成本低，操作方便，充分利用農(nóng)業(yè)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(chǎn)生一氧化碳，氣化效率高，安全節(jié)能環(huán)保，熱量利用率高。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采取的技術(shù)方案是:一種生物質(zhì)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(shè)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(huán)形圓周中間設(shè)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(huán)形圓周中間設(shè)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(shè)置有穿過爐體將煙道與外界聯(lián)通的出氣管；若干水管的上部連有環(huán)形水腔，環(huán)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(shè)置有落灰
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[0012]作為優(yōu)選，所述燃燒室的下部設(shè)置有電子點火器。
[0013]作為優(yōu)選，所述煙氣管設(shè)置有8?36個。
[0014]作為優(yōu)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(yōu)選，所述進料口處設(shè)置有密封蓋。
[0016]作為優(yōu)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(yōu)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(jīng)過凈化裝置之后連接工業(yè)小型鍋爐用氣管或家用爐灶用氣管。
[0018]作為優(yōu)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(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本實用新型提供一種生物質(zhì)氣化鍋爐，結(jié)構(gòu)簡單、體積小，制造成本低，運行成本低，操作方便，充分利用農(nóng)業(yè)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(chǎn)生一氧化碳，氣化效率高，安全節(jié)能環(huán)保，熱量利用率高。本實用新型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(yīng)較少，減少熱能損失，提高熱效率。
[0020]本實用新型所用的生物質(zhì)燃料隨處可見，屬再生能源，可循環(huán)利用，可代替木材、煤、天然氣，經(jīng)濟實惠，燃燒后對環(huán)境無任何污染，真正實現(xiàn)一氧化碳零排放，硫化物零排放，不用設(shè)置氣體脫硫設(shè)備，降低了成本，保護了環(huán)境，另外生物質(zhì)燃燒所釋放的二氧化碳大致相當于其生長時經(jīng)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(yīng)，有效降低PM2.5的排放，解決農(nóng)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(yōu)質(zhì)的有機鉀肥，是非常好的肥料，實是一舉多得。
[0021]本實用新型所述進料