權(quán)利要求書： 1.一種生物質(zhì)顆粒氣化燃燒爐，其特征在于，包括：進(jìn)料系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、氣化系統(tǒng)、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和換熱器，其中：進(jìn)料系統(tǒng)與燃燒系統(tǒng)相連，燃燒系統(tǒng)設(shè)置于氣化系統(tǒng)上并與換熱器相連，氣化系統(tǒng)與燃燒系統(tǒng)相連并分別與鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)相連，引風(fēng)機(jī)與換熱器相連；

所述的燃燒系統(tǒng)包括：一體化燃燒室、燃燒器、第一進(jìn)風(fēng)口、煙氣出口和安全門，其中：一體化燃燒室側(cè)面與進(jìn)料絞龍及電機(jī)裝置相連，底部與氣化系統(tǒng)相連，燃燒器設(shè)置于一體化燃燒室側(cè)面，煙氣出口設(shè)置于一體化燃燒室側(cè)面上并與換熱器相連，安全門設(shè)置于一體化燃燒室頂部，第一進(jìn)風(fēng)口設(shè)置于一體化燃燒室側(cè)面上并與引風(fēng)機(jī)和氣化系統(tǒng)相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)顆粒氣化燃燒爐，其特征是，所述的第一進(jìn)風(fēng)口為下層旋流上層徑向?qū)α鞯碾p層進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物質(zhì)顆粒氣化燃燒爐，其特征是，所述的第一進(jìn)風(fēng)口中設(shè)有旋流噴嘴，該旋流噴嘴采用縮口式噴嘴或螺旋扁平橢圓孔形式噴嘴。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物質(zhì)顆粒氣化燃燒爐，其特征是，所述的旋流噴嘴與氣化燃燒爐軸線的夾角α為70°～80°；偏離徑向角度β為20～40°。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)顆粒氣化燃燒爐，其特征是，所述的進(jìn)料系統(tǒng)包括：進(jìn)料鎖氣閥門、進(jìn)料鎖氣裝置、上料倉、進(jìn)料絞龍及電機(jī)裝置、物料提升裝置和下料倉，其中：物料提升裝置與上料倉相連，下料倉設(shè)置于物料提升裝置底部，進(jìn)料鎖氣閥門、進(jìn)料鎖氣裝置和進(jìn)料絞龍及電機(jī)裝置依次相連并設(shè)置于上料倉下，進(jìn)料絞龍及電機(jī)裝置與燃燒系統(tǒng)相連。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)顆粒氣化燃燒爐，其特征是，所述的氣化系統(tǒng)包括：氣化燃燒爐、觀察孔、爐排、爐門、灰倉、第二進(jìn)風(fēng)口和排灰門，其中：氣化燃燒爐設(shè)置于一體化燃燒室下，觀察孔設(shè)置于氣化燃燒爐側(cè)面上，爐排設(shè)置于氣化燃燒爐內(nèi)，爐門設(shè)置于氣化燃燒爐側(cè)面，灰倉設(shè)置于氣化燃燒爐下并設(shè)置于爐排下，灰倉并分別與鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)相連，第二進(jìn)風(fēng)口設(shè)置于灰倉上，排灰門設(shè)置于灰倉底部。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生物質(zhì)顆粒氣化燃燒爐，其特征是，所述的爐排為轉(zhuǎn)動(dòng)式爐排結(jié)構(gòu)。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物質(zhì)顆粒氣化燃燒爐，其特征是，所述的下料倉為半開口式結(jié)構(gòu)且開口朝上；所述的上料倉為密封結(jié)構(gòu)。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生物質(zhì)顆粒氣化燃燒爐，其特征是，所述的氣化燃燒爐的喉口部分為逐漸變化的縮口直段結(jié)構(gòu)。

說明書： 生物質(zhì)顆粒氣化燃燒爐技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本實(shí)用新型涉及的是一種生物質(zhì)熱利用技術(shù)，具體是一種生物質(zhì)顆粒氣化燃燒爐，可以將生物質(zhì)成型顆粒轉(zhuǎn)化為熱能，具有燃盡性好、效率高、污染物排放低的特點(diǎn)。

背景技術(shù)[0002] 隨著燃煤排放要求越來越嚴(yán)，限煤和禁煤區(qū)域也越來越多，而敷設(shè)天然氣管道經(jīng)濟(jì)性又很低，因此造成用能方面的較大需求缺口；另一方面，當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)廢棄物

如玉米秸稈、稻稈等生物質(zhì)資源因得不到合理利用而廢棄田間地頭，現(xiàn)有的利用方式如食

用菌養(yǎng)殖、工藝品、堆肥及人造板等，均不足以充分合理利用這些秸稈資源，厭氧發(fā)酵沼氣

則由于投資大、周期長(zhǎng)、轉(zhuǎn)化較慢而難以大規(guī)模推廣，其它傳統(tǒng)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化如直燃方式則由

于會(huì)產(chǎn)生床層板結(jié)等問題而應(yīng)用受限，直接粉碎還田則又會(huì)引起下一茬播種時(shí)種子難以生

根，還可能因黏附于秸稈上的蟲卵得不到及時(shí)處理引起進(jìn)一步病蟲害等眾多問題。

[0003] 當(dāng)前生物質(zhì)顆粒爐基本采用直燃形式，且存在如下幾個(gè)問題：一是現(xiàn)有生物質(zhì)顆粒爐存在燃盡性不足，在較高負(fù)荷下煙氣中會(huì)有明顯黑煙，產(chǎn)生不完全燃燒的炭黑；二是直

接燃燒使得原料中的氮均轉(zhuǎn)化為氮氧化物，氮氧化物排放含量高是其另一個(gè)特點(diǎn)；三是生

物質(zhì)直燃會(huì)產(chǎn)生較多飛灰，造成排煙含塵量偏高，污染環(huán)境。因此，在一些環(huán)保要求嚴(yán)格的

地區(qū)，已明確禁止生物質(zhì)顆粒的直接燃燒應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容

[0004] 本實(shí)用新型開發(fā)了一種生物質(zhì)顆粒氣化燃燒爐，包括氣化、喉口、燃燒三部分，通過進(jìn)料裝置實(shí)現(xiàn)加料、儲(chǔ)料、送料的功能，在燃燒系統(tǒng)中燃燒后進(jìn)入氣化系統(tǒng)氣化，并通過

換熱器對(duì)煙氣熱量進(jìn)行回收，降低了設(shè)備制造成本，消除了氣化焦油對(duì)設(shè)備管道的黏附結(jié)

垢問題，確保設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，減少系統(tǒng)外部散熱，提高能量利用效率。

[0005] 本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：[0006] 本實(shí)用新型包括：進(jìn)料系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、氣化系統(tǒng)、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和換熱器，其中：進(jìn)料系統(tǒng)與燃燒系統(tǒng)相連，燃燒系統(tǒng)設(shè)置于氣化系統(tǒng)上并與換熱器相連，氣化系統(tǒng)與燃燒

系統(tǒng)相連并分別與鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)相連，引風(fēng)機(jī)與換熱器相連。

[0007] 所述的進(jìn)料系統(tǒng)包括：進(jìn)料鎖氣閥門、進(jìn)料鎖氣裝置、上料倉、進(jìn)料絞龍及電機(jī)裝置、物料提升裝置和下料倉，其中：物料提升裝置與上料倉相連，下料倉設(shè)置于物料提升裝

置底部，進(jìn)料鎖氣閥門、進(jìn)料鎖氣裝置和進(jìn)料絞龍及電機(jī)裝置依次相連并設(shè)置于上料倉下，

進(jìn)料絞龍及電機(jī)裝置與燃燒系統(tǒng)相連。

[0008] 所述的燃燒系統(tǒng)包括：一體化燃燒室、燃燒器、第一進(jìn)風(fēng)口、煙氣出口和安全門，其中：一體化燃燒室側(cè)面與進(jìn)料絞龍及電機(jī)裝置相連，底部與氣化系統(tǒng)相連，燃燒器設(shè)置于一

體化燃燒室側(cè)面，煙氣出口設(shè)置于一體化燃燒室側(cè)面上并與換熱器相連，安全門設(shè)置于一

體化燃燒室頂部，第一進(jìn)風(fēng)口設(shè)置于一體化燃燒室側(cè)面上并與引風(fēng)機(jī)和氣化系統(tǒng)相連。

[0009] 所述的第一進(jìn)風(fēng)口為下層旋流上層徑向?qū)α鞯碾p層進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)。[0010] 所述的氣化系統(tǒng)包括：氣化燃燒爐、觀察孔、爐排、爐門、灰倉、第二進(jìn)風(fēng)口和排灰門，其中：氣化燃燒爐設(shè)置于一體化燃燒室下，觀察孔設(shè)置于氣化燃燒爐側(cè)面上，爐排設(shè)置

于氣化燃燒爐內(nèi)，爐門設(shè)置于氣化燃燒爐側(cè)面，灰倉設(shè)置于氣化燃燒爐下并設(shè)置于爐排下，

灰倉并分別與鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)相連，第二進(jìn)風(fēng)口設(shè)置于灰倉上，排灰門設(shè)置于灰倉底部。

[0011] 所述的氣化燃燒爐的喉口部分為逐漸變化的縮口直段結(jié)構(gòu)。[0012] 所述的爐排為轉(zhuǎn)動(dòng)式爐排結(jié)構(gòu)。[0013] 所述的下料倉為半開口式結(jié)構(gòu)，開口朝上。[0014] 所述的上料倉為密封結(jié)構(gòu)。[0015] 技術(shù)效果[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下技術(shù)效果：[0017] 1、通過利用氣化、燃燒工藝以及秸稈類生物質(zhì)自身特點(diǎn)，可較大程度上降低設(shè)備的制造成本，同時(shí)將原來不能很好利用的秸稈類生物質(zhì)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；茫砜谌紵a(chǎn)生的

高溫可促進(jìn)氣化室熱解過程的進(jìn)行，氣化室產(chǎn)生的高溫氣化氣無需冷卻直接進(jìn)入燃燒爐進(jìn)

行燃燒，減少了中間冷卻帶來的能量損失；

[0018] 2、消除了氣化焦油對(duì)設(shè)備管道的黏附結(jié)垢問題，確保設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，減少系統(tǒng)外部散熱，提高能量利用效率；

[0019] 3、可應(yīng)用于生物質(zhì)秸稈類原料的資源化利用，通過被動(dòng)技術(shù)優(yōu)選和主動(dòng)技術(shù)控制的工藝，可使?fàn)t排不會(huì)產(chǎn)生板結(jié)或結(jié)塊問題，實(shí)現(xiàn)獲取更易、分布更廣、經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)的秸稈

類物料資源化利用，減少秸稈類生物質(zhì)資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)秸稈類生物質(zhì)的清潔、高效利

用；

[0020] 4、在結(jié)合生態(tài)農(nóng)業(yè)方面具有天然的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，秸稈產(chǎn)生的灰渣可供農(nóng)田肥料使用，長(zhǎng)期施用該肥，可改善土壤肥力、促進(jìn)作物增產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)綠色發(fā)展目標(biāo)。

附圖說明[0021] 圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；[0022] 圖2為本實(shí)用新型旋流噴嘴的布置結(jié)構(gòu)圖；[0023] 圖中：a為俯視圖；b為水平側(cè)視圖；[0024] 圖3為本實(shí)用新型旋流噴嘴的噴嘴出口結(jié)構(gòu)圖；[0025] 圖中：a為橢圓出口，b為錐臺(tái)縮口，進(jìn)料系統(tǒng)1、燃燒系統(tǒng)2、氣化系統(tǒng)3、鼓風(fēng)機(jī)4、引風(fēng)機(jī)5、換熱器6、進(jìn)料鎖氣閥門7、進(jìn)料鎖氣裝置8、上料倉9、進(jìn)料絞龍及電機(jī)裝置10、物料提

升裝置11、下料倉12、一體化燃燒室13、燃燒器14、第一進(jìn)風(fēng)口15、煙氣出口16、安全門17、氣

化燃燒爐18、觀察孔19、爐排20、爐門21、灰倉22、第二進(jìn)風(fēng)口23、排灰門24、煙氣25、熱用戶

工質(zhì)26、旋流噴嘴27。

具體實(shí)施方式[0026] 如圖1所示，為本實(shí)施例涉及的一種生物質(zhì)顆粒氣化燃燒爐，其中包含：進(jìn)料系統(tǒng)1、燃燒系統(tǒng)2、氣化系統(tǒng)3、鼓風(fēng)機(jī)4、引風(fēng)機(jī)5和換熱器6，其中：進(jìn)料系統(tǒng)1與燃燒系統(tǒng)2相連，

燃燒系統(tǒng)2設(shè)置于氣化系統(tǒng)3上并與換熱器6相連，氣化系統(tǒng)3與燃燒系統(tǒng)2相連并分別與鼓

風(fēng)機(jī)4和引風(fēng)機(jī)相5連，引風(fēng)機(jī)5與換熱器相連。

[0027] 所述的進(jìn)料系統(tǒng)1包括：進(jìn)料鎖氣閥門7、進(jìn)料鎖氣裝置8、上料倉9、進(jìn)料絞龍及電機(jī)裝置10、物料提升裝置11和下料倉12，其中：物料提升裝置11與上料倉9相連，下料倉12

設(shè)置于物料提升裝置11底部，進(jìn)料鎖氣閥門7、進(jìn)料鎖氣裝置8和進(jìn)料絞龍及電機(jī)裝置10依

次相連并設(shè)置于上料倉9下，進(jìn)料絞龍及電機(jī)裝置10與燃燒系統(tǒng)2相連。

[0028] 所述的下料倉12為半開口的結(jié)構(gòu)，用以減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。[0029] 所述的物料提升裝置11為絞龍垂直提升裝置。[0030] 所述的上料倉9為密封式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可減少進(jìn)料揚(yáng)塵及空氣漏入，再配合進(jìn)料鎖氣閥門7及進(jìn)料鎖氣裝置8，降低了進(jìn)料過程產(chǎn)生的空氣泄漏，提高了氣化系統(tǒng)3的氣化效率。

[0031] 所述的進(jìn)料絞龍及電機(jī)裝置10與氣化燃燒爐18斜向上30°設(shè)置。[0032] 所述的燃燒系統(tǒng)2包括：一體化燃燒室13、燃燒器14、第一進(jìn)風(fēng)口15、煙氣出口16和安全門17，其中：一體化燃燒室13側(cè)面與進(jìn)料絞龍及電機(jī)裝置10相連，底部與氣化燃燒爐

18相連，燃燒器14設(shè)置于一體化燃燒室13側(cè)面，煙氣出口16設(shè)置于一體化燃燒室13側(cè)面上

并與換熱器6相連，安全門17設(shè)置于一體化燃燒室13頂部，第一進(jìn)風(fēng)口15設(shè)置于一體化燃燒

室13側(cè)面上并與引風(fēng)機(jī)5和氣化系統(tǒng)3相連。

[0033] 所述的第一進(jìn)風(fēng)口15為下層旋流上層徑向?qū)α鞯碾p層進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)，通過加強(qiáng)混合及分段式燃燒，確保氣化氣在喉口處充分氧化轉(zhuǎn)化，提高系統(tǒng)能量利用效率。

[0034] 所述的第一進(jìn)風(fēng)口15設(shè)有如圖2所示的旋流噴嘴27，該旋流噴嘴采用縮口式噴嘴或螺旋扁平橢圓孔形式噴嘴，從而將煙氣再循環(huán)技術(shù)引入生物質(zhì)燃燒轉(zhuǎn)化過程中，用來控

制床層溫度，同時(shí)也抑制NOx排放。

[0035] 所述的旋流噴嘴與氣化燃燒爐18軸線的夾角α為70°～80°；偏離徑向角度β為20～40°。

[0036] 本實(shí)施例中，所述的偏離徑向角度β優(yōu)選30°。[0037] 所述的一體化燃燒室13中，燃燒器14采用可伸縮的天然氣燃燒器進(jìn)行，以滿足喉口部位溫度場(chǎng)要求，確保點(diǎn)火順利。

[0038] 所述的安全門17為密封緊密的平面鋼板結(jié)構(gòu)，單邊采用合頁鏈接，確保爐內(nèi)爆燃情況下有泄壓途徑，同時(shí)不會(huì)飛出爐體以外。

[0039] 所述的氣化系統(tǒng)3包括：氣化燃燒爐18、觀察孔19、爐排20、用于起爐點(diǎn)火的爐門21、灰倉22、第二進(jìn)風(fēng)口23和排灰門24，其中：氣化燃燒爐18設(shè)置于一體化燃燒室13下，觀察

孔19設(shè)置于氣化燃燒爐18側(cè)面上，爐排20設(shè)置于氣化燃燒爐18內(nèi)，爐門21設(shè)置于氣化燃燒

爐18側(cè)面，灰倉22設(shè)置于氣化燃燒爐18下并設(shè)置于爐排20下，灰倉22并分別與鼓風(fēng)機(jī)4和引

風(fēng)機(jī)5相連，第二進(jìn)風(fēng)口23設(shè)置于灰倉22上，排灰門24設(shè)置于灰倉22底部。

[0040] 所述的氣化燃燒爐18的喉口部分為逐漸變化的縮口直段結(jié)構(gòu)，縮口直徑需通過合理設(shè)計(jì)及燃燒混合效果來確定；氣化燃燒爐18直接與一體化燃燒室13相連，可以減少設(shè)備

投資、同時(shí)可以避免上大量焦油成分黏附于管壁而形成管道堵塞和能量浪費(fèi)問題。

[0041] 所述的觀察孔19為玻璃材質(zhì)，采用氣流保護(hù)方式以避免高溫碎裂和氣化過程中產(chǎn)生的焦油成分受冷卻后黏附于玻璃內(nèi)壁面的問題。

[0042] 所述的爐排20為轉(zhuǎn)動(dòng)式或固定式爐排結(jié)構(gòu)，具體需依燃料種類及燃料顆粒大小而定，木質(zhì)類原料可采用固定式爐排，秸稈類原料可采用固定式或固定式與轉(zhuǎn)動(dòng)式相結(jié)合的

爐排，本系統(tǒng)優(yōu)選轉(zhuǎn)動(dòng)爐排方式。

[0043] 所述的換熱器6為間壁式換熱設(shè)備，可依據(jù)目標(biāo)用戶的用熱需求來進(jìn)行配置，包括：加熱新風(fēng)的氣氣換熱器、加熱熱水的氣水換熱器、加熱工藝流體的其它用途換熱器，用

以滿足熱用戶的需求來進(jìn)行配置，不限于某一種換熱設(shè)備形式。

[0044] 所述的換熱器6的入口設(shè)有旁路系統(tǒng)，用以在上吸式氣化過程中的熱解產(chǎn)物在未穩(wěn)定引燃時(shí)產(chǎn)生的焦油等產(chǎn)物能通過旁路排放，不會(huì)影響到后續(xù)換熱設(shè)備的換熱面沾污；

同時(shí)，針對(duì)熱用戶的緊急甩負(fù)荷，也可通過該旁路系統(tǒng)排放熱煙氣，保證系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)及狀

態(tài)的平穩(wěn)過度，提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。

[0045] 為了保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，本裝置優(yōu)選的結(jié)構(gòu)及技術(shù)包括：[0046] 1、采用成型燃料，可避免進(jìn)料及運(yùn)行過程中產(chǎn)生的堵塞、搭橋等問題，保證了系統(tǒng)進(jìn)料均勻，為后續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行打下了基礎(chǔ)；

[0047] 2、針對(duì)秸稈類生物質(zhì)灰熔點(diǎn)較低的特點(diǎn)，采用氣化轉(zhuǎn)化及分布給風(fēng)相結(jié)合的技術(shù)來延長(zhǎng)熱轉(zhuǎn)化過程，使各階段氣化強(qiáng)度下降，有效降低了床層高溫區(qū)域的溫度，極大的抑

制/避免了床層結(jié)焦及板結(jié)的關(guān)鍵問題；

[0048] 3、引入床層溫度主動(dòng)控制技術(shù)，即通過在床層底部氧化劑中添加水蒸氣、煙氣等方式，實(shí)現(xiàn)床溫的主動(dòng)控制，以避免爐膛超溫結(jié)焦；

[0049] 為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行可控，操作簡(jiǎn)便，需要匹配合理的系統(tǒng)控制流程，包括：起爐、正常運(yùn)行、停爐等工藝過程。

[0050] 經(jīng)具體實(shí)驗(yàn)，通過搭建20x104Kcal/h一體式氣化爐系統(tǒng)，并采用玉米秸稈成型顆粒進(jìn)行了熱態(tài)調(diào)試，在進(jìn)料頻率30Hz條件下，輸出熱功率(以煙氣冷卻至90℃計(jì))達(dá)到

4 3

23x10Kcal/h，排煙NOx含量在35mg/Nm以下，試驗(yàn)對(duì)45～55kg/h的進(jìn)料工況調(diào)節(jié)結(jié)果表明：

一體式燃燒爐氣化部分在ER＝0.26～0.34范圍內(nèi)均具有較高的氣化效率，整體氣化轉(zhuǎn)化率

可達(dá)85％以上，運(yùn)行過程未出現(xiàn)明顯結(jié)焦問題，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。

[0051] 上述具體實(shí)施可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本實(shí)用新型原理和宗旨的前提下以不同的方式對(duì)其進(jìn)行局部調(diào)整，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)且不由上述具體

實(shí)施所限，在其范圍內(nèi)的各個(gè)實(shí)現(xiàn)方案均受本實(shí)用新型之約束。