CN101105336A - 生物质燃料锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质燃料锅炉，它在原燃煤锅炉的基础上将一次风室、分别设置在给料管内、给料管下方的炉膛内的二次风口、以及设置在炉膛左右侧并交错排列的数个二次风口与空预器连接，并在各风口内均设有调节挡板，以悬浮燃烧为主、层燃为辅实现生物质燃料的充分燃烧，作为本发明的改进，炉膛燃烧区横截面大于燃尽区横截面；在第一烟道的入口处布置有内设冷却水路的凝渣管束；根据生物质燃料种类的不同，在锅炉不同的位置布置有过热器；尾部竖井烟道还依次与除尘器、引风机相连；在炉膛、第一和第二烟道的水冷壁下集箱内分别还设置有邻炉加热装置。本发明能防止发生高温腐蚀、保证换热效率和料仓安全、缩短启动时间、使用寿命长。

Description

生物质燃料锅炉

技术领域

本发明涉及一种以秸秆等生物质为燃料的锅炉。

背景技术

据统计截至2004年年底，全球以秸秆为代表的生物质燃料发电装机总量已达3900万千瓦，可替代7000万吨标准煤，是风电、光电、地热等可再生能源发电量的总和，而传统的燃煤锅炉，包括锅筒、炉膛、给料管、第一烟道、第二烟道、尾部竖井烟道、一次风室、二次送风装置、水冷振动炉排、过热器、省煤器、空预器、送风机等，无法应用于生物质燃料，这是因为生物质燃料比重小，体积大，在炉排上层燃不能实现充分燃烧，且炉膛内为正压，进入炉膛的燃料有可能经给料管被吹入给料管上方的料仓，引起火灾；其次，部分生物质燃料具有较高的焦油含量，产生的烟气较粘稠，既易在高温管子(过热器等)上结焦，腐蚀管子同时还降低换热效率，粘稠的烟气又易在较窄的烟道处结网，影响烟气的正常流动，降低锅炉的换热效率；再者，生物质燃料的热值较低、水分大、着火难，锅炉的启动时间较长；后来人们针对生物质燃料的特点，对锅炉做了一定改进，如专利号为：ZL03150475和申请号为：200610029424的两种生物质燃料锅炉，前者给料管内安装送料铰龙、以及在炉膛内增加上拱和与主风道相连的分段风喷嘴，这对生物质燃料的着火和燃尽有一定帮助，但其燃烧方式仍为层燃，未达到最佳燃烧；后者在给料口下方增加了与送风机相连的二次风管，其燃烧方式为层燃和一定程度的悬浮燃烧，但仍以层燃为主，且二次风为常温的冷风，炉内温度波动较大，也不能实现充分的燃烧，最重要的是二者均未解决粘稠的烟气对管子的腐蚀、以及对换热效率的影响和料仓的安全问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述不足，提供一种能实现充分燃烧、保护管子不被腐蚀、保证换热效率和料仓安全、启动时间短的生物质燃料锅炉。

为达到上述目的，本发明的生物质燃料锅炉，包括锅筒、炉膛、给料管、第一烟道、第二烟道、尾部竖井烟道、一次风室、二次送风装置、水冷振动炉排、省煤器、空预器、送风机等，其中在炉膛、第一烟道和第二烟道均设有水冷壁和集箱，其特征在于一次风室通过风管与空预器的热风道连接；二次送风装置包括分别设置在给料管内、给料管下方的炉膛内的二次风口、以及设置在炉膛左右侧并交错排列的数个二次风口，所有二次风口均与空预器的热风道连接，并在一次风室的各出风口和所有二次风口内均设有调节挡板；

从送风机来的冷风经空预器加热后的分成四路送入炉膛：第一路，由一次风室的各出风口进入炉膛底部；第二路，通过给料管内的二次风口随燃料一起进入炉膛；第三路，通过给料管下方的炉膛内的二次风口进入炉膛；第四路，通过设置在炉膛左右侧并交错排列的数个二次风口进入炉膛；锅炉运行时，如果生物质燃料水份较少、入炉粒度较短，所含杂质较少，则绝大部分燃料受四路风的共同作用悬浮在空中燃烧；反之，则再通过调节挡板调节一、二次风的配比，使部分燃料悬浮在空中燃烧，部分燃料落在炉排上燃烧，以悬浮燃烧为主，层燃为辅，实现生物质燃料的充分燃烧，且高温的一、二次风使炉膛内的温度波动较小，也有利于实现充分燃烧；

作为本发明的进一步改进，所述炉膛前拱和后拱下方的炉墙分别向前、后方扩展，前拱和后拱下方的燃烧区横截面大于其上方的燃尽区横截面，可加大燃烧区的容积，避免燃烧区的温度过高，防止燃烧区的管子(水冷壁、炉排等)出现结焦，避免腐蚀、保证换热效率；

作为本发明的进一步改进，在第一烟道的入口前方布置有内设冷却水路的凝渣管束，凝渣管束内有冷却水，其表面温度较低，可防止出现结焦，同时使烟气中的粘稠物在其上凝结，净化烟气，保证后面烟道内烟气的正常流动，保证换热效率；

作为本发明的进一步改进，在凝渣管束前方的炉膛内还设有后屏过热器，此种设置适合于焦油含量较低的灰色秸秆类生物质燃料，尽管此处温度较高，也不易结焦；

作为本发明的进一步改进，在第一烟道内还设有管子与烟道同向的屏式过热器，此种设置适合于焦油含量较高的黄色秸秆类生物质燃料，使烟气与屏式过热器呈纵向冲刷，防止出现结焦；

作为本发明的进一步改进，尾部竖井烟道还依次与除尘器、引风机相连，锅炉在运行过程中炉膛始终处于负压状态，防止进入炉膛的燃料被吹入给料管上方的料仓，保证安全；

作为本发明的进一步改进，在炉膛、第一烟道和第二烟道的水冷壁下集箱内分别还设置有邻炉加热装置，该邻炉加热装置包括设有蒸汽进口、数个蒸汽分配孔和支撑板的管子；只要现场有正在运行的其它蒸汽锅炉，就可以临时通过蒸汽进口借蒸汽到下集箱，缩短锅炉启动时间；

作为本发明的进一步改进，在炉膛下部燃烧区的两侧墙上还设置了油燃烧器；进一步缩短锅炉启动时间；

作为本发明的进一步改进，水冷振动炉排的内部管路两端分别与锅筒和省煤器相连，在锅筒和省煤器的进口集箱之间设有再循环管路，再循环管路上设有截止阀；当锅炉启动时应将该再循环管路开启，使锅筒与水冷炉排、省煤器间形成自然循环回路，防止省煤器和水冷振动炉排超温、产汽，在缩短锅炉启动时间的同时，又能保护省煤器、炉排不受损坏；当正常运行时关闭此管路；

综上所述，本发明能实现生物质燃料的充分燃烧、保护管子不被腐蚀、保证换热效率和料仓安全、缩短启动时间、使用寿命长。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为本发明实施例二的结构示意图。

图3为两实施例的烟风系统的结构框图。

图4为两实施例右侧墙局部剖视图。

图5为图1的A向局部视图。

图6为两实施例下集箱中邻炉加热装置的结构示意图。

图7两实施例的汽水系统的局部结构框图。

具体实施方式

实施例一

该生物质燃料锅炉适合于焦油含量较高的黄色秸秆类生物质，由图1所示，包括锅筒1、炉膛2、给料管3、第一烟道4、第二烟道5、尾部竖井烟道6、一次风室7、二次送风装置、水冷振动炉排8、省煤器9、空预器10、送风机(未示出)等，其中在炉膛2、第一烟道4和第二烟道5均设有水冷壁和集箱；由图3所示，一次风室通过风管与空预器的热风道连接；二次送风装置包括分别设置在给料管内、给料管下方的炉膛内的二次风口、以及设置在炉膛左右侧的上下两排数个二次风口，(如图1和图4所示，二次风口20交错排列)，所有二次风口均与空预器的热风道连接，并在一次风室的各出风口和所有二次风口内均设有调节挡板，尾部竖井烟道还依次与除尘器、引风机相连；由图1所示，炉膛2的前拱和后拱下方的炉墙分别向前、后方扩展，前拱和后拱下方燃烧区11的横截面大于其上方燃尽区12的横截面，在第一烟道4的入口前方布置有内设冷却水路的凝渣管束13，凝渣管束13内有冷却水，在第一烟道4内还设有屏式过热器14，(如图5所示，屏式过热器14的管子与烟道同向)；在炉膛2、第一烟道4和第二烟道5的水冷壁下集箱15内分别还设置有邻炉加热装置，该邻炉加热装置包括设有蒸汽进口16、数个蒸汽分配孔17和支撑板18的管子(如图6所示)；在炉膛燃烧区11的两侧墙上还设置了油燃烧器19；由图7所示，水冷振动炉排的内部管路两端(出口集箱和进口集箱)分别与锅筒和省煤器相连，在锅筒和省煤器的进口集箱之间设有再循环管路，再循环管路上设有截止阀；

当锅炉启动时，只要现场有正在运行的其它蒸汽锅炉，就可以临时通过邻炉加热装置的蒸汽进口16借蒸汽到下集箱15，再启动油燃烧器19，缩短锅炉启动时间；同时将再循环管路开启，使锅筒与水冷炉排、省煤器间形成自然循环回路，防止省煤器和水冷振动炉排超温、产汽，保护省煤器、炉排不受损坏；当正常运行时关闭此管路；从送风机来的冷风经空预器加热后的分成四路送入炉膛：第一路，由一次风室的各出风口进入炉膛底部；第二路，通过给料管内的二次风口随燃料一起进入炉膛；第三路，通过给料管下方的炉膛内的二次风口进入炉膛；第四路，通过设置在炉膛左右侧并交错排列的数个二次风口进入炉膛；锅炉运行时，如果生物质燃料水份较少、入炉粒度较短，所含杂质较少，则绝大部分燃料受四路风的共同作用悬浮在空中燃烧；反之，则再通过调节挡板调节一、二次风的配比，使部分燃料悬浮在空中燃烧，部分燃料落在炉排上燃烧，以悬浮燃烧为主，层燃为辅，实现生物质燃料的充分燃烧，且高温的一、二次风使炉膛内的温度波动较小，也有利于实现充分燃烧；通过引风机使炉膛始终处于负压状态，防止进入炉膛的燃料被吹入给料管上方的料仓，保证安全；由于燃烧区11的横截面大于燃尽区12的横截面，可加大燃烧区11的容积，避免燃烧区11的温度过高，防止燃烧区11的管子出现结焦，避免腐蚀、保证换热效率；凝渣管束13的表面温度较低，可防止出现结焦，同时使烟气中的粘稠物在其上凝结，净化烟气，保证后面烟道内烟气的正常流动，保证换热效率；烟气与屏式过热器14呈纵向冲刷，防止出现结焦；

实施例二

该生物质燃料锅炉适合于焦油含量较低的灰色秸秆类生物质，由图2所示，它与实施例一的差别仅在于以凝渣管束13前方的后屏过热器21取代了图中第一烟道内4的屏式过热器14，因为灰色秸秆的焦油含量较低，即使在高温下也不易结焦，管子不会被腐蚀，从而保证换热效率。

Claims (9)

1.一种生物质燃料锅炉，包括锅筒、炉膛、给料管、第一烟道、第二烟道、尾部竖井烟道、一次风室、二次送风装置、水冷振动炉排、省煤器、空预器、送风机等，其中在炉膛、第一烟道和第二烟道均设有水冷壁和集箱，其特征在于一次风室通过风管与空预器的热风道连接；二次送风装置包括分别设置在给料管内、给料管下方的炉膛内的二次风口、以及设置在炉膛左右侧并交错排列的数个二次风口，所有二次风口均与空预器的热风道连接，并在一次风室的各出风口和所有二次风口内均设有调节挡板。

2.根据权利要求1所述的生物质燃料锅炉，其特征在于所述炉膛前拱和后拱下方的燃烧区横截面大于其上方的燃尽区横截面。

3.根据权利要求1或2所述的生物质燃料锅炉，其特征在于在第一烟道的入口前方还布置有内设冷却水路的凝渣管束。

4.根据权利要求3所述的生物质燃料锅炉，其特征在于在凝渣管束前方的炉膛内还设有后屏过热器。

5.根据权利要求3所述的生物质燃料锅炉，其特征在于在第一烟道内还设有管子与烟道同向的屏式过热器。

6.根据权利要求4或5所述的生物质燃料锅炉，其特征在于尾部竖井烟道还依次与除尘器、引风机相连。

7.根据权利要求6所述的生物质燃料锅炉，其特征在于在炉膛、第一烟道和第二烟道的水冷壁下集箱内分别还设置有邻炉加热装置，该邻炉加热装置包括设有蒸汽进口、数个蒸汽分配孔和支撑板的管子。

8.根据权利要求7所述的生物质燃料锅炉，其特征在于在炉膛下部燃烧区的两侧墙上还设置了油燃烧器。

9.根据权利要求8所述的生物质燃料锅炉，其特征在于水冷振动炉排的内部管路两端分别与锅筒和省煤器相连，在锅筒和省煤器的进口集箱之间还设有再循环管路，再循环管路上设有截止阀。

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