生物质气化燃烧热水炉制造技术

本实用新型专利技术公开一种生物质气化燃烧热水炉，包括：热水器、生物质气化装置及燃烧室。热水器包括水箱及若干烟气管，生物质气化装置用于生成生物质燃气，燃烧室设于热水器与生物质气化装置之间。生物质气化装置包括装置本体、将装置本体内部分隔为位于中部的气化反应室和位于下部的风室的炉排、将装置本体内部分隔为位于上部的储气室和位于中部的气化反应室的挡火墙、以及风套和第一水套。其中，挡火墙包括环形顶壁和锥形侧壁，环形顶壁、锥形侧壁与装置本体的内壁之间围起的空间形成热空气室，并且锥形侧壁上形成若干空气喷孔，空气支管的一端连接于风套的热风出口与燃烧室之间的空气管线，空气支管的另一端连接于热空气室。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种锅炉设备，特别涉及一种热水炉。
技术介绍
众所周知，煤、石油、天然气等化石能源都是不可再生资源，在人类大规模的开采下已逐渐枯竭。另外，这些燃料在燃烧时会向空气中排放大量的有毒有害气体，造成大气严重污染。为此，能源领域专家正努力寻找可再生的清洁燃料来代替化石能源。生物质燃料(简称BMF，比如农林废弃物，如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等)具有以下几个特点：1、BMF的能量来自于其生长时对自然界CO2的吸收，因此BMF具有CO2生态“零”排放的特点；2、BMF的燃烧以挥发份为主，其固定碳的含量为15％左右，是典型的低碳燃料；3、BMF的含硫量比柴油还低，仅为0.05％，不需设置脱硫装置就可实现SO2的排放；4、BMF的灰份仅为1.8％，是煤基燃料的1/10左右，设置简单的除尘装置就能实现粉尘排放达标；5、BMF含氮量低，氧含量高，燃烧时生成较少的NOX；6、BMF来源于农林废弃物，原料分布广泛多样，成本低，循环生长，取之不尽用之不竭，是典型的循环经济项目。生物质气化是以生物质为原料，在气化剂作用下，通常以氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸气或氢气等作为气化剂(也称为气化质)，在高温条件下通过热化学反应，将生物质中可燃的部分转化为可燃气的过程。生物质气化时产生的气体成分主要包括H2、CH4和CO等，通常将这种可燃气体称为生物质燃气。然而，生物质燃气的热值低、焦油含量高，如果像天然气或煤气那样直接供给至热水锅炉作为燃料使用，一方面燃烧效率低，另一方面可能带来安全隐患。如中国专利公开第202328755U号所揭示的一种生物质热水炉，包括主炉体、加热内胆以及提供加热内胆燃气的生物质半气化燃烧炉，加热内胆和燃烧炉内胆分别置于主炉体内，燃烧炉的加料口伸出主炉体外，加热内胆设有若干储水管道，燃烧炉燃烧产生的热气通过环形气道以及位于加热内胆底部并与环形气道连通的燃气进口进入加热内胆。燃烧炉内胆通过第一螺栓与燃烧炉上的法兰连接，燃烧炉的内置出渣盒的吊桶通过第二螺栓与燃烧炉的炉体连接。然而，该生物质热水炉存在以下缺点或不足：(1)、其属于半气化燃烧，生物质能利用效率低；(2)、其仅采用一级燃烧，排出的烟气中含有未燃烬的生物质料，造成能源浪费；(3)、燃烧产生的烟气未经过滤除尘直接用于加热内胆，存在一定的安全隐患；(4)、热水炉的构造简单，换热效率低；(5)、燃烧炉炉体的余热以及加热水后的烟气的余热未得到充分的回收利用。又如中国专利公开第202835774U号所揭示的一种生物质燃料气化热水炉，包括气化炉，气化炉包括炉筒，炉筒设有炉膛，在炉筒的下端连接有夹套式换热水箱，夹套式换热水箱中部设有与炉膛连通的出气腔室，夹套式换热水箱的底部分别设有与出气腔室相通的主出灰口和出气口，出气口上连接有出气管路，夹套式换热水箱的夹套上设有出水口和进水口；在出气管路上设有水换热器，水换热器包括水箱，水箱的上部设有上气室，水箱的下部设有下气室，穿过水箱设有连通上气室和下气室的若干个导气管。然而，该生物质燃料气化热水炉存在以下缺点或不足：(1)、其利用气化生成的生物质燃气的余热加热水，而不是燃烧生物质燃气来加热水，因此属于一种余热锅炉，不适合作为专门的热水锅炉稳定地向用户提供热水；(2)、气化生成的生物质燃气未经过滤除尘直接用于水换热器，存在一定的安全隐患。再如中国专利申请公开第103134178A号所揭示的一种充分利用生物质燃料的高效热水炉，一个气化室和三个燃烧室、螺旋除尘器、灰斗、渣料室及与燃烧室连接的管道和部件均设置在可以充满水的炉体内，在气化室将生物质燃料气化成可燃气体，大量的生物质燃料气化后在主燃烧室燃烧，主燃烧室燃烧不完全的燃料气体在第二燃烧室和第三燃烧室进行后续的补充燃烧。然而，该充分利用生物质燃料的高效热水炉存在以下缺点或不足：(1)、所有设备/器件均设置在可以充满水的炉体内，因此所有设备/器件必须采用防水材料制成且必须进行严格密封，这使得制造成本升高；(2)、同时，因为所有设备/器件均设置在水中，维护也非常困难。因此，提供一种安全高效且节能减排的采用生物质燃气的热水炉成为业内急需解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种生物质气化燃烧热水炉，其能够显著提高生物质能源利用率并提高热水炉的热效率和安全性。相对于其它的生物质利用技术而言，生物质气化技术是一种广泛使用的生物质能量转化方式。生物质的气化过程主要在气化炉中进行，由于气化炉的类型、气化反应条件、工艺流程、气化剂的种类、原料的性质和粉碎粒度等条件的不同，其气化反应过程也不尽相同。但生物质气化过程在不同条件下的基本包括：C+O2＝CO2；CO2+C＝2CO；H2O+C＝CO+H2等。一般而言，生物质的实际反应过程主要包括四个部分：(1)、干燥层，其中生物质从气化炉顶部进入气化器，被加热至大约200～300℃左右后，生物质原料中的水分首先受热蒸发，最终产物为干物料；(2)、热解层，其中生物质干物料从干燥层向下移动进入热解层，在高温作用下，生物质中挥发分将会大量地析出，其作用温度在500～600℃左右，挥发分析出后，生物质只剩下残余的木炭，其中热分解反应析出的挥发分主要包括氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、焦油和其它碳氢化合物等；(3)、氧化层(也叫燃烧层)，其中生物质经热解层后仅剩下木炭，此时在氧化层中与被引入的空气发生剧烈反应，同时释放出大量的热量，为其它区域的反应提供热量，在氧化层中，其特点是反应速率快，层高较低，温度可以高达1000～1200℃左右，同时挥发分参与燃烧后进一步降解；(4)、还原层，还原层中没有氧气存在，氧化层中的燃烧产物及水蒸气与还原层中木炭发生还原反应，生物氢气和一氧化碳，这些气体与挥发分等形成了可燃气体，完成固体生物质向气体燃料的转化过程，由于还原反应是吸热反应，此时的温度降低到700～900℃左右，而其所需热量主要来源于氧化层。生物质气化反应主要在气化炉中进行，以上吸式固定床气化炉为例，生物质原料从气化炉顶部送入，气化剂由炉体底部的进气口进入炉内参与反应，反应产生的气体自下向上流动，最后由气化炉上部的燃气出口排出。其中，生物质的反应过程从上到下依次包括干燥层、热解层、还原层、氧化层。其优点主要是：燃气在经过热分解区和干燥区时，将其本身所携带的热量传给生物质原料，用于原料的干燥和热分解，同时<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质气化燃烧热水炉，包括：热水器，所述热水器包括水箱以及延伸穿过所述水箱内部的若干烟气管；生物质气化装置；以及燃烧室，所述燃烧室设于所述热水器与所述生物质气化装置之间；其特征在于：所述生物质气化装置包括装置本体、设于所述装置本体内部并将所述装置本体内部分隔为位于中部的气化反应室和位于下部的风室的炉排、设于所述装置本体内部并将所述装置本体内部分隔为位于上部的储气室和位于中部的所述气化反应室的挡火墙、围绕所述装置本体的外壁设置且位于所述气化反应室外侧的风套、以及设于所述装置本体顶壁外侧的第一水套，其中，所述第一水套的水蒸汽出口通过水蒸汽管线与所述风室连通，所述风套的热风出口通过空气管线与所述燃烧室连通，所述储气室的生物质燃气出口通过燃气管线与所述燃烧室连通；并且所述挡火墙从所述装置本体的内周壁向中央延伸并形成中央通道，所述挡火墙包括环形顶壁和锥形侧壁，所述环形顶壁、锥形侧壁与所述装置本体的内壁之间围起的空间形成热空气室，并且所述锥形侧壁上形成若干空气喷孔，所述生物质气化燃烧热水炉进一步包括空气支管，所述空气支管的一端连接于所述风套的所述热风出口与所述燃烧室之间的空气管线，所述空气支管的另一端连接于所述热空气室。...

【技术特征摘要】
1.一种生物质气化燃烧热水炉，包括：
热水器，所述热水器包括水箱以及延伸穿过所述水箱内部的若干烟
气管；
生物质气化装置；以及
燃烧室，所述燃烧室设于所述热水器与所述生物质气化装置之间；
其特征在于：
所述生物质气化装置包括装置本体、设于所述装置本体内部并将所
述装置本体内部分隔为位于中部的气化反应室和位于下部的风室的炉
排、设于所述装置本体内部并将所述装置本体内部分隔为位于上部的储
气室和位于中部的所述气化反应室的挡火墙、围绕所述装置本体的外壁
设置且位于所述气化反应室外侧的风套、以及设于所述装置本体顶壁外
侧的第一水套，其中，所述第一水套的水蒸汽出口通过水蒸汽管线与所
述风室连通，所述风套的热风出口通过空气管线与所述燃烧室连通，所
述储气室的生物质燃气出口通过燃气管线与所述燃烧室连通；并且
所述挡火墙从所述装置本体的内周壁向中央延伸并形成中央通道，
所述挡火墙包括环形顶壁和锥形侧壁，所述环形顶壁、锥形侧壁与所述
装置本体的内壁之间围起的空间形成热空气室，并且所述锥形侧壁上形
成若干空气喷孔，所述生物质气化燃烧热水炉进一步包括空气支管，所
述空气支管的一端连接于所述风套的所述热风出口与所述燃烧室之间
的空气管线，所述空气支管的另一端连接于所述热空气室。
2.如权利要求1所述的生物质气化燃烧热水炉，其特征在于，所述
燃烧室包括位于中上部的燃烧腔、位于下部的除灰腔、以及围绕所述燃
烧腔侧壁设置的第二水套，所述燃烧腔从所述除灰腔的顶壁的中央向上
延伸形成并与所述除灰腔相互连通，所述第二水套包括冷水入口和温水
出口，所述温水出口与所述第一水套的温水入口连通。
3.如权利要求2所述的生物质气化燃烧热水炉，其特征在于，所述
燃烧室包括间隔设于所述燃烧腔侧壁的生物质燃气入口和至少一个助
燃空气入口，所述生物质燃气入口通过燃气管线与所述储气室的所述生
物质燃气出口连通，所述至少一个助燃空气入口通过空气管线与所述风

\t套的所述热风出口连通。
4.如权利要求3所述的生物质气化燃烧热水炉，其特征在于，所述
至少一个助燃空气入口包括邻近所述燃烧腔的顶壁设置于所述燃烧腔
侧壁的至少二个助燃空气入口，所述至少二个助燃空气入口位于与所述
燃烧腔的顶壁平行的同一横截面上，所述至少二个助燃空气入口分别沿
切向方向设于所述燃烧腔的侧壁并且绕着所述燃烧腔的周向等间隔布
置，所述生物质燃气入口在所述至少二个助燃空气入口的下方沿切向方
向设于所述燃烧腔的侧壁，所述第二水套在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘效洲，马亚典，
申请(专利权)人：广州市祈雅典锅炉有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44