CN101476772B - 机械移动炉排生物质成型燃料气化燃烧锅炉 - Google Patents

机械移动炉排生物质成型燃料气化燃烧锅炉 Download PDF

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Abstract

本发明为机械移动炉排生物质成型燃料气化燃烧锅炉。该锅炉包括炉排底座、炉排、一次风室。炉排底座上部的两侧设置有对流换热管束。锅筒则设置在锅炉的上部中间位置，其两侧是对流换热管束。在炉排前部的燃料斗内配装燃料分配器，将燃料斗的下部分割成前落料道和后落料道，在前落料道和后落料道之间设置有预燃室。在炉排上部设置有下凸式前拱和折线型后拱，下凸式前拱的出口在下炉膛的后部。折线型后拱高于下凸式前拱。在下炉膛的两侧墙各设置有一排与二次风道相连通二次风喷管。本发明适合于燃用生物质成型燃料，运行成本低、热效率高、排尘浓度低，有利于节约能源和保护环境。

Description

机械移动炉排生物质成型燃料气化燃烧锅炉
技术领域
本发明涉及到锅炉领域，具体为机械移动炉排生物质成型燃料气化燃烧锅炉。
背景技术
生物质成型燃料通常指农林业废弃物，如木屑、树皮、稻壳、秸杆、花生壳和甘蔗渣等用机械方法将原来松散、无定形的原料压缩成具有一定形状、密度较大的固体成型燃料。由于生物质成型燃料具有低硫、低氮、低灰分和可再生的特点，使用生物质成型燃料会大大降低二氧化硫、氮氧化物和粉尘的排放量。
生物质成型燃料具有如下燃烧特性：(1)由于生物质成型燃料是经过机械高压成型的、形成了较为致密的结构和组织的块粒状燃料，其水分含量较高，因此，在燃烧初期，需要较高的干燥温度和较长的干燥时间；(2)生物质成型燃料的低位发热量偏低，火焰温度低，使得炉膛温度偏低；(3)生物质成型燃料的挥发分含量高，所以，在燃烧中期，生物质成型燃料挥发分大量析出，在空气和温度不足的情况下易产生黑烟或黄烟；(4)生物质成型燃料含碳量较低，特别是含固定碳低，因此，挥发分的析出燃烧后的固定碳自身燃烧产生热量较少；(5)生物质成型燃料是可再生能源，其硫、氮元素和灰分含量低，燃烧后的二氧化硫、氮氧化物和粉尘排放量均很低。
由于生物质成型燃料的燃烧特性不同于煤炭，使用原来按照燃用煤炭设计的燃烧设备来燃烧生物质成型燃料，不仅会增加燃烧热损失，降低锅炉的热效率，而且，锅炉出力会大大下降。因此，研究开发出适合于燃用生物质成型燃料的燃烧设备及其锅炉并推广应用，对节约能源和保护环境、促进国民经济可持续发展具有极其重要的意义。
发明内容
针对现有燃煤锅炉及其燃烧设备不能适应生物质成型燃料的燃烧特性而导致锅炉出力不足、热效率低，易产生黑烟或黄烟等的问题，本发明提供了适宜于燃用生物质成型燃料的机械移动炉排生物质成型燃料气化燃烧锅炉。本发明的技术方案是：利用在安装在机械移动炉排前部上方燃料斗内设置的预燃室，使生物质成型燃料在随炉排进入炉膛时，燃料层下部先被引燃，保证了生物质成型燃料气化的基本条件。同时，在炉膛内设置低而长的下凸式前拱和二次风管，这不仅使进入炉膛后产生的生物质燃料气能够适时引燃，不产生黑烟或黄烟。而且可以保证了炉排后部燃料层具有较高温度，使其灰渣中的碳粒及时燃尽。
其进一步特征在于：在机械移动炉排生物质成型燃料气化燃烧锅炉前部上方设置燃料斗，在燃料斗内配装燃料分配器，燃料分配器将燃料斗下部分割成前和后落料道。在前落料道和后落料道之间设置有预燃室。进入燃料斗中的一部分生物质成型燃料通过燃料分配器和前落料道在预燃室内被干燥和引燃，另一部分生物质成型燃料则通过燃料分配器和后落料道落在从预燃室送出的、已经被引燃的生物质成型燃料之上，同时被炉排送入炉膛的下凸式前拱下部，发生干燥、挥发分析出的过程后，沿燃料层高度方向进行氧化和还原反应，产生生物质燃料气。
在炉膛内下部设置了低而长的下凸式前拱，折线型后拱，后拱高于前拱。前拱下部的两侧墙上各设置有与二次风道相连通的一排二次风喷管。生物质燃料气在燃料层上部被下凸式前拱的高温引燃，并在二次风管喷出来的二次风强烈混合下进行燃烧并燃尽。
低而长的下凸式前拱除利用蓄热引燃生物质成型燃料气外，还可将生物质成型燃料气引导向炉排后部，保证炉膛后部使后部的炉拱保持较高的温度，并使火焰冲刷燃料层表面，保证后部炉排上未燃尽的碳粒受到炉拱的热辐射和粗煤气燃烧火焰双重的加热而及时燃尽。
附图说明
图1为本发明主视图的剖视图
图2为图1的A-A截面的剖视图
图中件号说明：
1、炉排底座；2、炉排；3、预燃室；4前落料道；5、一次风室；6、燃料分配器；7、后落料道；8、下炉膛；9、燃料斗；10、下凸式前拱；11、前烟室；12、前隔墙；13、锅筒；14、上炉膛；15、折线型后拱；16、炉膛烟气出口；17、锅筒烟气出口；18、耐火层；19、保温层；20、出渣口；21、一次风道；22、二次风道；23、二次风喷管；24、侧隔墙；25、对流换热管束；26、烟管束。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的最佳实施方案进行详细描述。机械移动炉排生物质成型燃料气化燃烧锅炉包括炉排底座1、炉排2、一次风室5位于炉排2的下部空间，一次风室5的两侧设置有一次风道21。炉排底座1上部的两侧设置有对流换热管束25。锅筒13则设置在锅炉的上部中间位置，其两侧是对流换热管束25。炉排2上部设置有下凸式前拱10和折线型后拱15，折线型后拱15高于下凸式前拱10。锅炉炉膛被下凸式前拱10分割为两部分，下凸式前拱10的下部和炉排2的上部的空间构成下炉膛8。下凸式前拱10的上部和锅筒13的下部空间则为上炉膛14。下凸式前拱10的出口在下炉膛8的后部。侧隔墙24将对流换热管束27与上炉膛14相隔开。在上炉膛14的前部设置有前隔墙12，在前隔墙12的前部设置有前烟室11。在锅筒13和折线型后拱15之间的空间后部设置有炉膛烟气出口16。对流换热管束25的烟气流动空间则分别与前烟室11和炉膛烟气出口16相联通。在炉排底座1对流换热管束25之间设置有二次风道22，在下炉膛8的两侧墙各设置有与二次风道22相连通的一排二次风喷管23。炉排2的后部下方设置有出渣口20。在炉排2的前部上方设置有燃料斗9，在燃料斗9内配装燃料分配器6，将燃料斗9的下部分割成前落料道4和后落料道7，在前落料道4和后落料道7之间设置有预燃室3。锅炉炉墙由耐火层18和保温层19构成。该锅炉为左右对称结构。
锅炉运行时，生物质成型燃料在燃料斗9中，炉排2作为机械移动炉排实施由前向后的运动。随着炉排2的运动，燃料斗9中的一部分生物质成型燃料通过燃料分配器6和前落料道4被送入预燃室3，被干燥和引燃。被引燃的生物质成型燃料随炉排2向下炉膛8运动，燃料斗9中的另一部分生物质成型燃料则通过燃料分配器6和后落料道7，落在被炉排2从预燃室3向下炉膛8输送的、已经被引燃的燃料层之上，随后燃料层发生干燥过程，然后被一同送入下炉膛8。进入下炉膛8的生物质成型燃料沿燃料层高度方向进行氧化和还原反应，产生生物质燃料气。生物质燃料气在下炉膛8内被下凸式前拱10的高温引燃，并在二次风喷管23喷出来的二次风强烈混合下进行燃烧并燃尽。燃烧后的火焰和烟气在下凸式前拱10的引导下，在下炉膛8内由前向后流动，然后又在折线型后拱15的引导下从下炉膛8的后部流入上炉膛14，然后在锅筒13和折线型后拱15之间的空间向后流动，通过炉膛烟气出口16流入对流换热管束25的烟气流动空间，同时对侧对流换热管束25内的工质进行加热。然后通过前烟室11，流入烟管束26，同时对锅筒13内的工质进行加热。然后通过锅筒烟气出口17排出锅炉。同时，炉排2上的生物质成型燃料随着炉排2向后运动，并被逐渐燃尽，燃烧后产生的灰渣从出渣口20排出锅炉。

Claims (4)

1.机械移动炉排生物质成型燃料气化燃烧锅炉包括炉排底座(1)、炉排(2)、一次风室(5)位于炉排(2)的下部空间，一次风室(5)的两侧设置有一次风道(21)，炉排底座(1)上部的两侧设置有对流换热管束(25)，锅筒(13)则设置在锅炉的上部中间位置，其两侧是对流换热管束(25)，其特征在于炉排(2)上部设置有下凸式前拱(10)和折线型后拱(15)，折线型后拱(15)高于下凸式前拱(10)，锅炉炉膛被下凸式前拱(10)分割为两部分，下凸式前拱(10)的下部和炉排(2)的上部的空间构成下炉膛(8)，下凸式前拱(10)的上部和锅筒(13)的下部空间则为上炉膛(14)，下凸式前拱(10)的出口在下炉膛(8)的后部，侧隔墙(24)将对流换热管束(27)与上炉膛(14)相隔开，在上炉膛(14)的前部设置有前隔墙(12)，在前隔墙(12)的前部设置有前烟室(11)，在锅筒(13)和折线型后拱(15)之间的空间后部设置有炉膛烟气出口(16)，对流换热管束(25)的烟气流动空间则分别与前烟室(11)和炉膛烟气出口(16)相连通，在炉排底座(1)对流换热管束(25)之间设置有二次风道(22)，在下炉膛(8)的两侧墙各设置有与二次风道(22)相连通的一排二次风喷管(23)，炉排(2)的后部下方设置有出渣口(20)，在炉排(2)的前部上方设置有燃料斗(9)，在燃料斗(9)内配装燃料分配器(6)，将燃料斗(9)的下部分割成前落料道(4)和后落料道(7)，在前落料道(4)和后落料道(7)之间设置有预燃室(3)，锅炉炉墙由耐火层(18)和保温层(19)构成，该锅炉为左右对称结构。
2.根据权利要求1所述的机械移动炉排生物质成型燃料气化燃烧锅炉，其特征在于在炉排(2)前部上方设置的燃料斗(9)内配装燃料分配器(6)，燃料分配器(6)将燃料斗(9)的下部分割成前落料道(4)和后落料道(7)，在前落料道(4)和后落料道(7)之间设置有预燃室(3)。
3.根据权利要求1所述的机械移动炉排生物质成型燃料气化燃烧锅炉，其特征在于在炉排2上部设置有下凸式前拱(10)和折线型后拱(15)，下凸式前拱(10)的出口在下炉膛(8)的后部，折线型后拱(15)高于下凸式前拱(10)。
4.根据权利要求1所述的机械移动炉排生物质成型燃料气化燃烧锅炉，其特征在于在炉排底座(1)对流换热管束(25)之间设置有二次风道(22)，在下炉膛8的两侧墙各设置有与二次风道(22)相连通的一排二次风喷管(23)。
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Assignee: Beiguang Metallurgical Machinery Co., Ltd.

Assignor: Green Environmental Protection Energy Source Technology Co., Ltd. of Harbin Institute of Technology

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Denomination of invention: Biomass molding fuel gasification combustion boiler with mechanical travelling grate

Granted publication date: 20101006

License type: Exclusive License

Open date: 20090708

Record date: 20110714

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Assignee: Beiguang Metallurgical Machinery Co., Ltd.

Assignor: Green Environmental Protection Energy Source Technology Co., Ltd. of Harbin Institute of Technology

Contract record no.: 2011340000116

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