CN101922729A

CN101922729A - 燃烧成捆秸秆的层燃锅炉

Info

Publication number: CN101922729A
Application number: CN 201010277924
Authority: CN
Inventors: 王启民; 郎威
Original assignee: FUXIN HUIFENG RESOURCES DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: FUXIN HUIFENG RESOURCES DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2030-09-03
Also published as: CN101922729B

Abstract

一种燃烧成捆秸秆的层燃锅炉，所述层燃锅炉包括进料机构、燃烧室及供风机构，该燃烧室设有前拱、后拱，所述前拱下方设有进料口，该燃烧室下部设有链条炉排，所述后拱下部对应链条炉排的尾端设有挡渣板；供风机构包括一次风供风机构和二次风供风机构，所述一次风供风机构包括一次风机及设于链条炉排下方的一次风风室，所述二次风供风机构包括二次风机、设于前拱的前排二次风喷口以及设于后拱的后排二次风喷口。利用上述结构，本发明克服了现有技术的缺陷，不仅能够避免了其他连续燃烧整个燃料捆的锅炉燃料湿度过大时造成的燃烧不稳定的问题，还可避免燃料捆缺氧燃烧产生焦油沾污，另外，还可大幅降低排渣可燃碳含量，提高锅炉效率。

Description

燃烧成捆秸秆的层燃锅炉

技术领域

本发明涉及一种锅炉设备，尤其是指一种燃烧成捆秸秆的层燃锅炉。

背景技术

煤、石油和天然气等化石能源在为人类社会的发展提供能源动力的同时，也对人类的生存环境造成巨大的危害，如温室效应、NO_x排放、SO₂排放和粉尘污染等。与此同时人类社会也面临着化石能源枯竭的问题，所以寻求开发新的能源，实现社会的可持续发展日益受到世界各国的重视。

生物质能源作为一种可再生的清洁能源，有着良好的发展前景。美国国家科学院在《1985-2010年的能源转换》中明确指出：“到2010年，大规模生物质转化所获得的能量将是1985年能源总需求量的20倍”。我国也提出了“到2020年，可再生能源在能源构成中的比例要占10％左右”的可再生能源发展战略。秸秆是最重要的生物质能源之一。但是秸秆资源具有能源密度低、可利用半径小、生产具有季节性、存储损耗大和存储费用高的缺点。秸秆直燃技术的燃料运输费用和存储费用高，燃料加工成本小；秸秆压缩成型燃烧技术的燃料运输费用和存储费用低，但是燃料加工成本高；秸秆成捆燃烧，燃料的加工成本与秸秆直燃技术相当，燃料的运输和存储费用与秸秆压缩成型燃烧技术相当，具有最佳的经济效益。

目前，生物质成捆燃烧的技术有以下三类：

1)以片状草捆为燃料。整个草捆被液压切片机切成片后由活塞式输送机推入锅炉。在切片之前，将草捆举至与液压切片机相垂直的位置，然后从草捆底部开始切片并开始燃烧。由于秸秆木质纤维远远多于草，所以切片机刀片实用寿命极短，影响锅炉的连续运行。

2)连续燃烧整个燃料捆。此类锅炉没有把燃料捆切碎，而是将多个完整燃料捆排成一列连续不断地推入炉膛内。首先起重机将燃料捆置于料箱中，由液压驱动的活塞式输送机将其推入通道中，然后再把燃料捆推至位于炉墙上的燃烧器燃烧。没有燃尽的秸秆和产生的灰分落在水冷炉排上继续燃尽和冷却。由于炉排漏风、水冷炉排的冷却作用以及生物质燃料高挥发份和低可燃碳含量的特点，造成没有燃尽的秸秆迅速降温，燃烧进行不彻底，形成很大的未燃碳损失。

3)间断燃烧整个燃料捆。起重机将秸秆放入防火通道中，将其运至料箱中，随后预热室的炉门打开，燃料捆进入预热室；预热室几乎是一个“气化室”，燃料捆在预热室内被已有的燃料点燃；根据引入空气位的不同，燃料捆的前部或顶部开始部分燃烧，其中是根据烟气温度和的浓度来控制空气量；安装在热室底部的传输设备将正在燃烧的燃料捆运送至灰室出口处。由于气化反应强烈，预燃室很快为焦油污染，并污染对流受热面，影响系统的长期稳定安全运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种燃烧成捆秸秆的层燃锅炉，其能够克服现有燃烧成捆秸秆的锅炉的一个或多个缺点和不足，燃烧效率高，焦油排放少。

本发明的技术解决方案是：一种燃烧成捆秸秆的层燃锅炉，所述层燃锅炉包括：

进料机构；

燃烧室，所述燃烧室具有前拱、后拱，所述前拱下方设有进料口，所述进料机构通过该进料口将成捆秸秆推入燃烧室，该燃烧室下部设有链条炉排，所述后拱下部对应链条炉排的尾端设有挡渣板；

供风机构，包括一次风供风机构和二次风供风机构，所述一次风供风机构包括一次风机及设于链条炉排下方的一次风风室，所述二次风供风机构包括二次风机、设于前拱的前排二次风喷口以及设于后拱的后排二次风喷口。

与现有技术相比，本发明提供的燃烧成捆秸秆的层燃锅炉具有以下优点及突出效果：

1依靠前拱的再辐射提高了成捆秸秆的升温速度，避免了其他连续燃烧整个燃料捆的锅炉燃料湿度过大而造成的燃烧不稳定的问题；

2、通过高压高速的二次风掺混助燃，避免了其他连续燃烧整个燃料捆的锅炉和间断燃烧整个燃料捆的锅炉燃料捆缺氧燃烧产生焦油沾污问题；

3、燃烧产生的高温未燃尽秸秆和灰的混合物从进料口落到链条炉排上的过程中，受到水冷梁和烟气的冷却作用，温度降低，避免了其他连续燃烧整个燃料捆的锅炉，当燃料低位发热量过大造成的结焦问题；

4、一次风与后拱及挡渣板配合，提高了后拱下未燃尽秸秆的温度，大幅降低排渣可燃碳含量，提高了锅炉效率。

附图说明

图1为本发明的燃烧成捆秸秆的层燃锅炉的结构示意图。

附图标号说明：

1、后拱； 2、二次风机； 3、挡渣板；

4、一次风机； 5、一次风风室； 6、进料口；

7、进料机构； 8、直角三角形水冷梁； 9、前排二次风喷口；

10、链条炉排； 11、后排二次风喷口； 12、前拱

具体实施方式

本发明提出一种燃烧成捆秸秆的层燃锅炉，该层燃锅炉包括进料机构、燃烧室及供风机构，其中，进料机构可以采用现有技术中的多种结构来实现，如被电机驱动的螺杆进料机构等，本案不加限制；本发明的该燃烧室设有前拱、后拱，所述前拱下方设有进料口，所述进料机构通过该进料口将成捆秸秆推入燃烧室，该燃烧室下部设有链条炉排，所述后拱下部对应链条炉排的尾端设有挡渣板；供风机构包括一次风供风机构和二次风供风机构，所述一次风供风机构包括一次风机及设于链条炉排下方的一次风风室，所述二次风供风机构包括二次风机、设于前拱的前排二次风喷口以及设于后拱的后排二次风喷口。

基于上述结构，本发明不仅能够燃烧成捆秸秆，而且依靠前拱的再辐射提高了升温速度，避免湿度过大造成的燃烧不稳定；通过高压高速的二次风掺混助燃，避免燃料捆缺氧燃烧产生焦油沾污；通过一次风风室与后拱及挡渣板配合，提高了后拱下未燃尽秸秆的温度，大幅降低排渣可燃碳含量，提高了锅炉效率。

下面配合附图及具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

图1为本发明的燃烧成捆秸秆的层燃锅炉的的结构示意图，如图所示，该层燃锅炉含有进料机构7、燃烧室及供风机构，燃烧室包括前拱12、后拱1、链条炉排10、挡渣板3，且前拱12下方设有进料口6，进料机构7通过该进料口6将成捆秸秆推入燃烧室；供风机构包括一次风机4、二次风机2、一次风风室5、前排二次风喷口9、后排二次风喷口11及其连接管道和控制阀门。

为了使成捆秸秆顺利地通过进料口进入燃烧室，通常进料口高度比成捆秸秆的高度高出10～15mm，所述进料口宽度比成捆秸秆的宽度宽出10～15mm；较佳地，进料口6下方较佳设有水冷梁，以便通过水冷梁和烟气的冷却作用，降低高温未燃尽秸秆和灰的混合物的温度，避免燃料低位发热量过大造成的结焦问题；该水冷梁较佳为耐火防磨材料包裹的直角三角形水冷梁，进一步地，水冷梁的直角边高度可为200～500mm，且其斜边与该链条炉排10的夹角可为30～45°。

为了达到较高的锅炉效率，优选地，该层燃锅炉的后拱1的尾部高度为350～450mm，后拱覆盖率0.55～0.65，后拱1的倾角8～10°，后拱出口端高度0.8～1.0m；前拱覆盖率0.15～0.2，前拱12的倾角为45～60°，且前拱12出口端高度较佳为前述后拱出口端高度的1.8～2.2倍。

优选地，一次风机4提供成捆秸秆燃烧所需空气量的70％～80％，二次风机2提供成捆秸秆燃烧所需空气量的20％～30％；前排二次风喷口5与后排二次风喷口9交错布置在链条炉排10的宽度方向上，后排二次风喷口9位于后拱出口端上100～200mm，喷口向下，与水平方向夹角为12～15°，前排二次风口喷口5的高度比后排二次风喷口9高200～400mm，喷口向下，与水平方向夹角为30～45°；较佳地，前排、后排二次风喷口5、9处的二次风流速为40～50m/s，前排、后排二次风喷口5、9处的二次风静压4500～5500Pa，且前排、后排二次风喷口5、9的截面积为70～120cm²。

具有上述结构的层燃锅炉，其工作过程如下：

成捆秸秆被电机驱动的螺杆进料机构7缓慢从进料口6推入炉膛空间(燃烧室)，前拱12的再辐射加热作用和炉膛内高温烟气的对流加热作用，使秸秆快速升温，脱水并释放大量挥发份，后排二次风喷口11喷射出来的由二次风机2提供的高速高压空气穿入挥发份中，使挥发份剧烈燃烧，同时由于前排二次风喷口9与后排二次风喷口11沿着炉排宽度方向交错布置，两者喷射出来的高速高压空气在前拱下部形成剧烈湍流，有利于挥发份与空气的均匀混合，抑制焦油的产生。

没有燃尽的秸秆和灰沿着直角三角形水冷梁8下落到链条炉排10上，并随着链条炉排10向后拱1下部运动。一次风机4提供的助燃空气通过一次风风室5穿过链条炉排10与没有燃尽的秸秆反应，挡渣板3避免冷空气窜入后拱1下部，后拱1本身也有绝热保温的作用，小倾角的后拱1与一次风风室5配合，避免形成大的过量空气系数，因而，虽然后拱1下部链条炉排10上燃料可燃成分浓度低，却仍然可以保持高温，获得较高的燃尽率，从而大幅度降低机械不完全燃烧损失。

现列举一个包括具体设计参数的具体实施例。本实施例实施时，秸秆原料可采用辽宁省阜新地区生产的秸秆，秸秆的应用基元素分析结果：

Car＝41.01，Har＝4.89，Oar＝32.61，Nar＝1.88，Sar＝0.21，Mar＝6.21，Aar＝13.19。应用基低位发热量为15.243MJ/Kg。秸秆包密度为434Kg/m³。秸秆包尺寸为1200mm×580mm×200mm。

为了达到较高的锅炉效率，本发明的该具体实施例中，链条炉排选为大鳞片式炉排，前拱12内边与链条炉排10后轴中心线的水平距离(即链条炉排10有效长度)设为5m；前拱12在链条炉排10上的投影长度为0.85m，前拱覆盖率0.17，前拱倾角50°；后拱尾部高度400mm，后拱在链条炉排上的投影长度为3m，所以后拱覆盖率0.60，后拱倾角9°，后拱出口端高度0.8m，前拱出口端高度为1.6m，为后拱出口端高度的2倍。进料口高度为215mm，进料口宽度为590mm，进料口下部为耐火防磨材料包裹的直角三角形水冷梁，直角三角形水冷梁直角边高度200mm，斜边与链条炉排的夹角为30°。

本具体实施例中，一次风机4提供成捆秸秆燃烧所需空气量的75％，二次风机2提供成捆秸秆燃烧所需空气量的25％，后排二次风喷口11位于后拱1出口端上100mm，喷口向下，与水平方向夹角为14°；前排二次风口喷口9位于前拱12上，高度比后排二次风喷口高300mm，喷口向下，与水平方向夹角为45°，前排、后排二次风喷口处的二次风流速50m/s，二次风喷口处的二次风静压4500Pa，且二次风喷口采用内径56的耐热合金钢管，截面积为98.5cm²，前排二次风喷口9设有四个，后排二次风喷口11设有五个，前排二次风喷口9和后排二次风喷口11交错布置在链条炉排11的宽度方向上。

本发明的该具体实施例中，该层燃锅炉可由DZL2-0.8/160-AII型链条炉排热水锅炉改造而成，改造前，燃烧二类烟煤，锅炉正效率为57％，无法燃烧成捆秸秆，鼓风机功率7.5KW；改造后，燃烧成捆秸秆，锅炉正效率为81％，原鼓风机增加变频器作为一次风机，经过变频调节，功率为5.8KW，并增加二次风机，功率为4.6KW。

综上所述，本发明提供的燃烧成捆秸秆的层燃锅炉，依靠前拱的再辐射提高了成捆秸秆的升温速度，避免了其他连续燃烧整个燃料捆的锅炉，当燃料湿度过大造成的燃烧不稳定的问题；同时通过高压高速的二次风掺混助燃，避免了其他连续燃烧整个燃料捆的锅炉和间断燃烧整个燃料捆的锅炉，燃料捆缺氧燃烧产生焦油沾污问题；而且燃烧产生的高温未燃尽秸秆和灰的混合物从进料口落到链条炉排上的过程中，受到水冷梁和烟气的冷却作用，温度降低，避免了其他连续燃烧整个燃料捆的锅炉，当燃料低位发热量过大造成的结焦问题；并且一次风与后拱和挡渣板配合，提高了后拱下未燃尽秸秆的温度，大幅降低排渣可燃碳含量，提高了锅炉效率。

虽然本发明已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖的范畴。

Claims

1.一种燃烧成捆秸秆的层燃锅炉，其特征在于，所述层燃锅炉包括：

进料机构；

2.如权利要求1所述的燃烧成捆秸秆的层燃锅炉，其特征在于，所述进料机构为被电机驱动的螺杆进料机构。

3.如权利要求1所述的燃烧成捆秸秆的层燃锅炉，其特征在于，所述进料口下部设有耐火防磨材料包裹的直角三角形水冷梁，所述水冷梁的直角边高度为200～500mm，且其斜边与所述链条炉排的夹角为30～45°。

4.如权利要求1所述的燃烧成捆秸秆的层燃锅炉，其特征在于，所述后拱尾部高度350～450mm，所述后拱覆盖率0.55～0.65，所述后拱倾角8～10°，所述后拱出口端高度0.8～1.0m；所述前拱覆盖率0.15～0.2，所述前拱倾角45～60°，所述前拱出口端高度为所述后拱出口端高度1.8～2.2倍。

5.如权利要求1所述的燃烧成捆秸秆的层燃锅炉，其特征在于，所述一次风机提供成捆秸秆燃烧所需空气量的70％～80％，所述二次风机提供成捆秸秆燃烧所需空气量的20％～30％。

6.如权利要求1所述的燃烧成捆秸秆的层燃锅炉，其特征在于，所述前排二次风喷口与所述后排二次风喷口交错布置在炉排宽度方向上。

7.如权利要求6所述的燃烧成捆秸秆的层燃锅炉，其特征在于，所述后排二次风喷口位于所述后拱出口端上100～200mm，喷口向下，与水平方向夹角为12～15°，所述前排二次风口喷口的高度比所述后排二次风喷口高200～400mm，喷口向下，与水平方向夹角为30～45°。

8.如权利要求7所述的燃烧成捆秸秆的层燃锅炉，其特征在于，所述前排、后排二次风喷口处二次风流速40～50m/s，所述前排、后排二次风喷口处二次风静压4500～5500Pa，所述前排、后排二次风喷口截面积70～120cm²。

9.如权利要求1所述的燃烧成捆秸秆的层燃锅炉，其特征在于，所述链条炉排为大鳞片式炉排。

10.如权利要求8所述的燃烧成捆秸秆的层燃锅炉，其特征在于，所述进料机构为被电机驱动的螺杆进料机构，所述链条炉排为大鳞片式炉排；所述进料口高度比成捆秸秆的高度高出10～15mm，所述进料口宽度比成捆秸秆的宽度宽出10～15mm，所述进料口下部设有耐火防磨材料包裹的直角三角形水冷梁，所述水冷梁的直角边高度为200～500mm，且其斜边与所述链条炉排的夹角为30～45°；所述后拱尾部高度350～450mm，所述后拱覆盖率0.55～0.65，所述后拱倾角8～10°，所述后拱出口端高度0.8～1.0m；所述前拱覆盖率0.15～0.2，所述前拱倾角45～60°，所述前拱出口端高度为所述后拱出口端高度1.8～2.2倍；所述一次风机提供成捆秸秆燃烧所需空气量的70％～80％，所述二次风机提供成捆秸秆燃烧所需空气量的20％～30％。