CN101975391A - 一种层燃生物质锅炉 - Google Patents

Abstract

一种层燃生物质锅炉，含炉排、给料装置、炉膛、炉膛前拱、过热器和屏式水冷壁、过热器落灰装置等，给料装置由推料器、落料通道和防辐射隔墙等组成，防辐射隔墙设在落料通道与炉膛前拱之间的炉墙上，伸入炉膛内100～600mm，下端面角度γ为0～60°；过热器底部设落灰装置，落灰装置宽度为过热器宽度的0.7～1.3倍，隔板高度h为落灰装置中心高度H的0.7～0.95倍；第一斜板和第二斜板的角度γ₁、γ₂均为60～75度。本发明优点在于：锅炉给料的防辐射结构可防回火，保护给料装置，保证锅炉连续运行；过热器落灰装置，可收集一部分烟尘，并保证烟尘不再次被气流带走，防止过热器积灰后对管子的磨损。

Description

一种层燃生物质锅炉

技术领域

本发明涉及一种层燃生物质锅炉，属于生物质燃烧设备。

背景技术

我国是一个以煤为主要能源的国家。燃煤工业锅炉占工业锅炉总量的80％以上，燃油燃气锅炉约占15％，电加热锅炉占1％左右，其余的是以沼气、黑液、甘蔗渣、生物质(垃圾)等为燃料。全国在用工业锅炉中，锅炉容量小于35t/h的锅炉约占工业锅炉总量的98.9％，其中大于等于20t/h的占不到20％，2～10t/h的占75％，小于1t/h的占5％，锅炉平均容量不到3t/h。全国工业锅炉设计效率为72％～80％，但运行效率平均在60％～65％，远低于国际水平。锅炉容量小，效率低，造成严重的环境污染，消耗了大量的煤炭、石油、天然气等一次化石能源。而生物质(包括农林废弃等)的利用，将在一定程度上缓解这种现状。

国内现有一部分以生物质为燃料的层燃锅炉，存在不少需要解决的问题：

(1)燃料供给系统设计存在缺陷，易发生回火现象，损毁给料装置。

(2)锅炉换热面易积灰，导致换热管的磨损，设备无法正常工作，并影响换热效率，降低锅炉出力。

(3)换热面布置不足，无法达到设计出力。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术的不足，提供一种层燃生物质锅炉，以减少积灰，提高锅炉热效率，保证锅炉稳定运行。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种层燃生物质锅炉，包括给料装置、炉排、锅炉炉膛、炉膛前拱、屏式水冷壁、水平烟道以及设置在水平烟道内的过热器，所述给料装置含有给料斗、推料器和落料通道，所述落料通道设置在炉膛前拱下方，其特征在于：在炉膛前拱与落料通道之间的炉墙上设有防辐射隔墙，所述防辐射隔墙宽度与炉排的宽度L相等，防辐射隔墙在锅炉炉膛内的深度d为100～600mm；在所述过热器底部设置落灰装置，落灰装置与水平烟道连通；所述落灰装置为由第一斜板、第二斜板和两块侧板组成的斗状结构，在落灰装置中心竖直设置有落灰隔板；所述落灰装置的宽度为过热器宽度的0.7～1.3倍。所述落灰装置的上端面与水平面的夹角α为0～60°；所述防辐射隔墙下端面与水平面的夹角γ为0～60°。

上述技术方案中，所述落灰隔板的高度h为落灰装置中心高度H的0.7～0.95倍；所述第一斜板与水平面的夹角γ₁为45°～75°，所述第二斜板与水平面的夹角γ₂为45°～75°。所述落灰隔板上设有向下倾斜布置的至少一块落灰挡板；落灰档板与落灰隔板的夹角α₁为10°～60°；所述第二斜板上设有向下倾斜布置的至少一块落灰挡板，落灰档板与第二斜板的夹角β₁为5°～30°。

上述技术方案中，给料装置可沿炉膛宽度设置2～3套。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明由于过热器设置落灰装置，可以防止在该部位积灰，进而对过热器管造成磨损，恶化换热效果，甚至造成管子的过热、过烧；在过热器落灰装置中增加落灰挡板，可以防止落下的灰再次被气流带走，回到锅炉烟气系统中，增加后部除尘设备的工作量，增加风机叶片的磨损；防辐射结构的给料装置，可以防止火回烧到料斗内，保证锅炉运行的连续性，改善锅炉房工作条件；在炉膛内增加了屏式水冷壁，可以保证锅炉有足够的辐射换热面积，能够保证锅炉的出力，降低锅炉的排烟温度，提高锅炉的热效率，节约燃料。

附图说明

图1为本发明所涉及的层燃生物质锅炉结构原理示意图。

图2为本发明所涉及的层燃生物质锅炉过热器落灰装置示意图。

图3为本发明所涉及的层燃生物质锅炉给料装置示意图。

图4为本发明所涉及的层燃生物质锅炉两套给料装置时，炉膛与防辐射炉墙之间位置关系示意图的A-A剖视图。

图中：1-炉排；2-给料装置；3-炉膛前拱；4-屏式水冷壁；5-锅炉炉膛；6-过热器；7-落灰装置；8-水平烟道；9-第一斜板；10-落灰隔板；11-第二斜板；12-落灰挡板III；13-落灰挡板I；14-落灰挡板IV；15-落灰挡板II；16-落料通道；17-推料器；18-给料斗；19-防辐射炉墙。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的具体结构、工作原理及实施方式：

图1为本发明所涉及的层燃生物质锅炉结构原理示意图。本发明含有包括炉排1、给料装置2、锅炉炉膛5、水平烟道8和屏式水冷壁4。炉排1设置在炉膛5下方，屏式水冷壁4设置在锅炉炉膛5内，过热器6设置在水平烟道8内。所述给料装置2含有给料斗18、推料器17和落料通道16(如图3所示)。炉排1可以依据燃料的种类不同选用链条炉排或者往复炉排。

生物质燃料，如木块等，由给料装置2的给料斗18给入，在推料器17的推动下，顺着设置在炉膛前拱3下方的落料通道16进入炉膛5内，按设计厚度分布在炉排1上进行燃烧，为防止燃烧产生的热烟气和燃烧区的高温对给料装置2的热辐射，避免生物质燃料在给料装置内燃烧，本发明还设置有防辐射隔墙19。防辐射隔墙19设置在锅炉炉膛5内前拱3与落料通道16之间的炉墙上，宽度与炉排1的宽度L相等(如图4所示)，防辐射隔墙19在炉膛内的深度d为100～600mm，即防辐射隔墙19厚100～600mm，从而可以有效防止燃料在受到炉膛前拱3反射的辐射热后在落料通道16及给料斗18内发生燃烧，烧坏给料斗，恶化锅炉房的工作环境。同时为了防止燃料堆积，影响系统的正常运行，防辐射隔墙19下端面可以设置一定的角度。防辐射隔墙19下端面与水平方向的夹角γ小于等于60°，即0≤r≤60°。

根据锅炉的容量、炉排的宽度，实现均匀给料，给料装置2可以设置1～3套，以满足锅炉燃料消耗的需要。由于生物质燃料的发热值低，在炉膛内的燃烧温度低，完全依靠对流受热面及少量的炉膛辐射受热面，不能达到锅炉设计的蒸发量，锅炉排烟温度高，效率低。在锅炉炉膛5内增加屏式水冷壁4，增加炉膛的吸热量，可以解决生物质锅炉出力不足、排烟温度高的问题。屏式水冷壁为两片或两片以上，并列布置，距离炉膛两侧水冷壁管最近的一片，距离水冷壁管中心线的距离大于等于3倍的前墙水冷壁管间距；屏式水冷壁由单独的下降管从锅筒供水。

燃烧产生的高温含尘烟气冲刷屏式水冷壁4及膜式水冷壁受热面换热后，转弯进入水平烟道8，与设置在其中的过热器6进行换热，烟气在从炉膛进入水平烟道时发生了流动方向的变化，烟气中的部分尘粒由于转弯离心力、与管壁的碰撞力及尘粒自身重力作用，沉降下落到设置在过热器6底部的落灰装置7中，所述落灰装置7的宽度为过热器6宽度的0.7～1.3倍。落灰装置7的上端面与水平面的夹角为0～60°。落灰装置7为由第一斜板、第二斜板和两块侧板组成的斗状结构，两块侧板为倾斜或者竖直布置。在落灰装置7中心竖直设置有落灰隔板10。

落灰隔板10的设置，是为了防止烟气在高温过热器落灰装置中发生短路(即烟气走阻力小的落灰装置，不走阻力大的过热器)。由于落灰装置7上端面与水平面的夹角为0～60°，因此定义落灰装置7的中心高度H为落灰装置上端面中心位置到落灰装置底部的垂直距离。落灰隔板10的高度h与落灰装置7的中心高度H的关系为0.7H≤h≤0.95H，即落灰隔板高度h为落灰装置7中心高度H的0.7～0.95倍。为了防止落下来的灰不能依靠自身的重力从斗中顺利排出去，在斗内积聚，第一斜板9和第二斜板11与水平面的夹角γ₁和γ₂均大于45°小于75°(45°＜γ₁＜75°、45°＜γ₂＜75°)。

为防止落下来的灰再次被烟气流带走，所述落灰隔板上设有向下倾斜布置的至少一块落灰挡板；落灰档板与落灰隔板的夹角α₁为10°～60°；所述第二斜板上设有向下倾斜布置的至少一块落灰挡板，落灰档板与第二斜板的夹角β₁为5°30°。落灰挡板设计适合的长度、合理的位置，既可以保证烟气流过时有适中的流速，又可以防止落下来的灰再次飞扬，回到流过受热面烟气流中；落灰挡板有合适的角度，可以保证受热面烟气中落下来的灰尘，可以从挡板上落下来，不会在上面积聚或被气流重新带走。

在图2所述的具体实施例中，落灰隔板10和第二斜板11上均设置了两块落灰挡板。落灰隔板10上设置落灰挡板I 13和落灰挡板II 15。落灰档板I 13与落灰隔板10的夹角α₁为10°～45°(10°＜α₁＜45°)，落灰档板II 15与落灰隔板10的夹角α₂为15°～60°(15°＜α₂＜60°)。落灰装置7的第二斜板11上设置了落灰挡板III 12和落灰挡板IV 14。落灰档板III 12与第二斜板11的夹角β₁为5°～25°。落灰档板IV 14与第二斜板11的夹角β₂为10°～30°(10°＜β₂＜30°)。

过热器落灰装置内落下的灰通过落灰接管落到炉排1上，与燃烧产生的炉渣一起排出炉外。水平烟道8后方连接竖井烟道，经过除尘后的烟气随后进入竖井烟道，竖井烟道内可以根据需要布置低温过热器、省煤器、空气预热器等设备。烟气与设置在竖井烟道内的换热设备换热后，再经除尘设备进一步除尘达标后排放。

Claims (5)

1.一种层燃生物质锅炉，包括给料装置(2)、炉排(1)、锅炉炉膛(5)、炉膛前拱(3)、屏式水冷壁(4)、水平烟道(8)以及设置在水平烟道内的过热器(6)，所述给料装置(2)含有给料斗(18)、推料器(17)和落料通道(16)，所述落料通道(16)设置在炉膛前拱(3)下方，其特征在于：在炉膛前拱(3)与落料通道(16)之间的炉墙上设有防辐射隔墙(19)，所述防辐射隔墙(19)宽度与炉排(1)的宽度L相等，防辐射隔墙(19)在锅炉炉膛内的深度d为100～600mm；在所述过热器(6)底部设置落灰装置(7)，落灰装置(7)与水平烟道(8)连通；所述落灰装置(7)为由第一斜板(9)、第二斜板(11)和两块侧板组成的斗状结构，在落灰装置(7)中心竖直设置有落灰隔板(10)；所述落灰装置(7)的宽度为过热器(6)宽度的0.7～1.3倍。

2.根据权利要求1所述的一种层燃生物质锅炉，其特征在于：所述落灰装置(7)的上端面与水平面的夹角α为0～60°；所述防辐射隔墙(19)下端面与水平面的夹角γ为0～60°。

3.根据权利要求1所述的一种层燃生物质锅炉，其特征在于：所述落灰隔板(10)的高度h为落灰装置中心高度H的0.7～0.95倍；所述第一斜板(9)与水平面的夹角γ₁为45°～75°，所述第二斜板(11)与水平面的夹角γ₂为45°～75°。

4.根据权利要求1或3所述的一种层燃生物质锅炉，其特征在于：所述落灰隔板(10)上设有向下倾斜布置的至少一块落灰挡板，落灰档板与落灰隔板(10)的夹角α₁为10°～60°；所述第二斜板(11)上设有向下倾斜布置的至少一块落灰挡板，落灰档板与第二斜板(11)的夹角β₁为5°～30°。

5.根据权利要求1所述的一种层燃生物质锅炉，其特征在于：所述给料装置(2)沿炉膛宽度设置两套以上。

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