CN102297423A - 一种膜式水冷壁四烟道生物质循环流化床锅炉 - Google Patents

Abstract

一种膜式水冷壁四烟道生物质循环流化床锅炉，包括锅筒、炉膛、旋风分离器、返料器、第二烟道、第三烟道、第四烟道、省煤器、除尘器、引风机、烟囱。其中炉膛、第二烟道及第三烟道由膜式水冷壁围成；在炉膛下部及其烟气出口内表面、旋风分离器及其烟气出口内表面、第二烟道与第三烟道连通处周围敷设耐火浇注料；在第二烟道上端布设中温屏式过热器，第三烟道内间隔设有高温、低温对流过热器，中包墙采用渐缩式包墙结构；低温对流过热器、高温对流过热器与中温屏式对流过热器之间分别布置第一喷水减温器和第二喷水减温器。本发明提高了生物质流化床锅炉燃烧热能利用率，减轻了高速高温烟气对烟道内壁磨损及碱金属腐蚀，增强了壁面耐磨性能。

Description

一种膜式水冷壁四烟道生物质循环流化床锅炉

技术领域

　本发明涉及一种生物质循环流化床锅炉，特别是一种充分利用燃烧热能的膜式水冷壁四烟道高效生物质循环流化床锅炉。

背景技术

随着社会对能源需求的日益增长，而作为主要能源来源的化石燃料却迅速地减少。因此，寻找一种可再生的替代能源，成为社会普遍关注的焦点。而生物质是唯一的即可再生又可直接储存与运输、且可实现有害气体排放少的能源，因此，燃用生物质发电的锅炉已成为锅炉的最新发展趋势。作为荆条、玉米秆等的生物质燃料，采用循环流化床燃烧方式时，主要存在如下方面的问题：（1）生物质燃料的发热值比较低，为了使出口蒸汽达到预定温度，需较多的受热面积；（2）生物质燃料燃烧后的灰中的硅元素含量较多，灰颗粒较硬，在较高的烟速下，烟道内壁磨损严重；（3）生物质燃料中含碱金属较多，当烟道内壁温度较高时，烟气中所含的碱金属对壁面腐蚀性较强。目前，对生物质循环流化床锅炉已经开展了研究：专利号为ZL200610088935.5公开了“生物质循环流化床燃烧方法及生物质循环流化床”，通过炉膛内设置高温过热器、尾部烟道中设置低温过热器，解决了生物质循环流化床锅炉温度分布不均匀、炉膛内结渣等问题；专利号为ZL 200720309013.2公开了“生物质循环流化床锅炉”，该锅炉由燃烧室、偏心式旋风分离器、返料器、过热器、省煤器及空气预热器等组成，解决了生物质循环流化床锅炉的结团、结渣及积灰等问题，上述两种锅炉的结构简单，但燃烧的热能利用率较低，不利于低碳节能；专利号为ZL 200820108769.5公开了一种“燃用秸秆类生物质循环流化床锅炉”，该锅炉包括皮带给料机、压缩成型设备、炉膛、水冷蒸发屏受热面、旋风分离器、返料器、屏式低温过热器、对流高温过热器及省煤器、空气预热器等，该锅炉具有给料顺畅、流化均匀、床层不易结团、结焦，燃烧效率高等优点，但燃烧热能的转化率低，烟道内壁的磨损和碱金属腐蚀较大。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构紧凑、燃烧充分、燃烧热能转化率高的膜式水冷壁四烟道生物质循环流化床锅炉。

技术方案：本发明的膜式水冷壁四烟道生物质循环流化床锅炉，包括设在钢架上内部设有汽水分离装置的锅筒、设在锅筒下方的炉膛、与炉膛相连的旋风分离器、设在旋风分离器下部的返料器，炉膛经旋风分离器连接有第二烟道、第三烟道和第四烟道，烟道内设有高温对流过热器、低温对流过热器、省煤器和空气预热器，烟道的出口处设有与引风机相连的除尘器，其特征在于：所述的炉膛、第二烟道以及第三烟道均由膜式水冷壁围成，炉膛的下部内表面、炉膛的烟气出口内表面、旋风分离器的内表面、旋风分离器的烟气出口内表面以及第二烟道与第三烟道连通处周围敷设有耐火浇注料；所述第二烟道入口上端设有中温屏式过热器，高温对流过热器和低温对流过热器自下而上间隔设在第三烟道内，第二烟道与第三烟道之间的中包墙为下大上小结构的渐缩式包墙；中温屏式过热器的上端设有左、右中温屏式过热器出口集箱，低温对流过热器的上下两接头端分别连接有上低温对流过热器出口集箱和下低温对流过热器进口集箱；高温对流过热器的上下两接头端分别连接有上高温对流过热器进口集箱和下高温对流过热器出口集箱；上低温对流过热器出口集箱与右中温屏式过热器进口集箱管线连接，之间设有第一喷水减温器，上高温对流过热器进口集箱与左中温屏式过热器出口集箱管线连接，之间设有第二喷水减温器。所述的耐火浇注料为耐磨耐火砖。

有益效果：由于采用上述技术方案，一是炉膛、第二烟道、第三烟道由膜式水冷壁围成，提高生物质循环流化床锅炉的燃烧热能的利用率；二是通过在炉膛下部内表面、炉膛烟气出口内表面、旋风分离器内表面、旋风分离器烟气出口内表面以及第二烟道与第三烟道连通处周围敷设有耐火浇注料，中包墙采用渐缩式包墙结构，增强了壁面耐磨性能，确保锅炉长期安全可靠运行；三是通过布设中温屏式过热器、低温对流过热器、高温对流过热器、第一喷水减温器、第二喷水减温器以及膜式水冷壁烟道，有效降低了烟温，可避免热能流失，减轻碱金属腐蚀。本发明提高了生物质流化床锅炉燃烧热能的利用率，从而减轻高速高温烟气对烟道内壁的磨损及碱金属腐蚀，确保锅炉安全可靠运行，有效解决了现有生物质循环流化床锅炉存在的问题。

附图说明

 图1是本发明的结构示意图。

图中：1－锅筒；2－汽水分离装置；3－钢架；4－集中下降管；5－炉膛出口集箱；6－炉膛；7－炉膛下降管；8－旋风分离器；9－膜式水冷壁；10－渐缩式包墙；11－耐火浇注料； 12－水冷风室；13－炉膛进口集箱；14－热空气进口；15－回料管道；16－返料器；17－放灰管；18－第二烟道；19－第二烟道进口集箱；20－中包墙进口集箱；21－中包墙；22－第三烟道进口集箱；23－第三烟道；24－冷空气进口；25－热空气出口；26－除尘器；27－引风机；28－烟囱；29－饱和蒸汽引出管；30－汽水混合物引入管；31－第二烟道出口集箱；32－左中温屏式过热器出口集箱；33－中温屏式过热器；34－右中温屏式过热器进口集箱；35－中包墙出口集箱；36－第三烟道出口集箱；37－第一喷水减温器；38－第二喷水减温器；39－上低温对流过热器出口集箱；40－省煤器出口集箱；41－省煤器；42－低温对流过热器；43－下低温对流过热器进口集箱；44－第四烟道；45－上高温对流过热器进口集箱；46－高温对流过热器；47－省煤器进口集箱；48－给水泵；49－汽轮机；50－下高温对流过热器出口集箱；51－空气预热器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步描述：

本发明的膜式水冷壁四烟道高效生物质循环流化床锅炉，包括内部设有汽水分离装置2的锅筒1、炉膛6、旋风分离器8、返料器16、第二烟道18、第三烟道23、第四烟道44、低温对流过热器42、高温对流过热器46、省煤器41，除尘器26、与除尘器26相连的引风机27、与引风机27相连的烟囱28。炉膛6、第二烟道18以及第三烟道23由膜式水冷壁9围成，可提高燃烧热能的利用率并降低烟温。锅筒1设在钢架3的顶板上，炉膛6的底部设有水冷风室12，炉膛6的上部出口连有旋风分离器8，旋风分离器8底部连接返料器16，返料器16出口经回料管道15与炉膛6下部相连通，返料器16的底部连接放灰管17；旋风分离器8的顶部经一直角管连接第二烟道18，第二烟道18与第三烟道23在下部连通，第三烟道23上出口与第四烟道44连通；第四烟道44下部出口与除尘器26相连，除尘器26出口与引风机27相连，引风机27出口与烟囱28相连。在炉膛6下部内表面、炉膛6烟气出口内表面、旋风分离器8内表面、旋风分离器8烟气直角管出口内表面以及第二烟道18与第三烟道23连通处周围均敷设有耐火浇注料11，以有效增加烟道内壁的抗磨性、减轻内壁的磨损，保证锅炉长期安全可靠运行，耐火浇注料11采用耐磨耐火砖敷设，也可采用耐火陶瓷敷设。在第二烟道18上端布设中温屏式过热器33，第三烟道23内自下而上间隔设有高温对流过热器46和低温对流过热器42，可有效减轻烟道壁面的碱金属腐蚀。第二烟道18与第三烟道23中间的中包墙21采用下大上小结构的渐缩式包墙10，以实现烟气等流速，减轻对烟道壁面的磨损。第三烟道23与第四烟道44在上部连通，第四烟道44内自上而下依次布置有省煤器41和空气预热器51。冷空气经空气预热器51的冷空气进口24变为热空气，空气预热器51的热空气出口25与水冷风室12的热空气进口14连接。炉膛6的右上端设有与锅筒1相连的炉膛出口集箱5，炉膛6下方的水冷风室12左下端设有炉膛进口集箱13，第二烟道18的左下端和左上端分别设有第二烟道进口集箱19和第二烟道出口集箱31，中温屏式过热器33的上端左右两侧设有左中温屏式过热器出口集箱32和右中温屏式过热器进口集箱34，第二烟道和第三烟道之间设有中包墙21，中包墙21下端和上端中包墙进口集箱20和中包墙出口集箱35；第三烟道23的右下端和右上端设有第三烟道进口集箱22和第三烟道出口集箱36，低温对流过热器42的右下端和右上端设有下低温对流过热器进口集箱43和上低温对流过热器出口集箱39，高温对流过热器46的右上端和右下端设有上高温对流过热器进口集箱45和下高温对流过热器出口集箱50，省煤器41的右下端和右上端设有省煤器进口集箱47和省煤器出口集箱40。给水泵48与省煤器进口集箱47连接，省煤器出口集箱40与锅筒1相连。锅筒1下端连接集中下降管4，通过集中下降管4分别给炉膛6、第二烟道18和第三烟道23的膜式水冷壁9供水，集中下降管4一端通过炉膛下降管7与炉膛进口集箱13连接，另一端与第二烟道进口集箱19、中包墙进口集箱20和第三烟道进口集箱22连接，炉膛出口集箱5、第二烟道出口集箱31、中包墙出口集箱35及第三烟道出口集箱36通过汽水混合物引入管30与锅筒1相连接。饱和蒸汽引出管29与低温对流过热器进口集箱43连接，上低温对流过热器出口集箱39与右中温屏式过热器进口集箱34连接，左中温屏式过热器出口集箱32与高温对流过热器进口集箱45连接，在上低温对流过热器出口集箱39与右中温屏式过热器进口集箱34、左中温屏式过热器出口集箱32与上高温对流过热器进口集箱45之间，分别布置第一喷水减温器37和第二喷水减温器38，下高温对流过热器出口集箱50与汽轮机49相连。

工作原理及工作过程：锅炉给水通过给水泵48，经过省煤器41预热后水引入锅筒1。锅炉采用自然循环，锅筒1内的水由集中下降管4分配到炉膛6、第二烟道18、中包墙21和第三烟道23中的膜式水冷壁9，经炉膛6、第二烟道18和第三烟道23内高温烟气对膜式水冷壁9加热后成为形成汽水混合物，随后经炉膛出口集箱5、第二烟道出口集箱31、中包墙出口集箱35和第三烟道出口集箱36，通过汽水混合物引出管30引入锅筒1，通过汽水分离装置2进行汽水分离。炉膛6、第二烟道18、中包墙21以及第三烟道23采用膜式水冷壁9，将充分吸收炉膛6、第二烟道18以及第三烟道23内烟气的热量，提高了燃烧热能的利用率。炉膛6、旋风分离器8和返料器16三部分构成了循环流化床锅炉的核心部分-物料热循环回路，生物质燃料与经过空气预热器51的热空气在炉膛6内和循环物料混合并燃烧，产生热烟气，形成气固两相流。气固两相流在炉膛6内向上流动。在这一过程中大颗粒循环物料在不同高度向下回落，形成循环流化床锅炉的内循环。其余循环物料随热烟气经炉膛6出口进入到旋风分离器8，旋风分离器8对气流进行经过分离净化，分离下来的固体颗粒经过返料器16、回料管道15返回到炉膛6，形成锅炉的外循环。为保证长期停炉过程中将床料完全排出，返料器16底部连接放灰管17，将灰渣排出。被净化过的高温烟气则经旋风分离器8顶部出口进入尾部烟道（第二烟道18、第三烟道23和第四烟道44），并依次流经布置在第二烟道18中的中温屏式过热器33、布置在第三烟道23中的高温对流过热器46和低温对流过热器42、布置在第四烟道44的省煤器41和空气预热器51，然后经过除尘器26、引风机27，进入烟囱28。被汽水分离装置2分离出来的水通过集中下降管4进行再循环。经汽水分离装置2分离出来的饱和蒸汽自锅筒1顶部的饱和蒸汽引出管29引入低温对流过热器42，经第一喷水减温器37减温后，引向右中温屏式过热器进口集箱34，蒸汽在中温屏式过热器33中先下行再上行进入到左中温屏式过热器出口集箱32，经第二喷水减温器38减温后，通过上高温对流换热器进口集箱45进入到高温对流过热器46，蒸汽在高温对流过热器46中下行，进入下高温过热器出口集箱50，最后将合格的过热蒸汽引向汽轮机49。

Claims (2)

1.一种膜式水冷壁四烟道高效生物质循环流化床锅炉，包括设在钢架（3）上内部设有汽水分离装置（2）的锅筒（1）、设在锅筒（1）下方的炉膛（6）、与炉膛（6）相连的旋风分离器（8）、设在旋风分离器（8）下部的返料器（16），炉膛（6）经旋风分离器（8）相连接的第二烟道（18）、第三烟道（23）和第四烟道（44），烟道内设有高温对流过热器（46）、低温对流过热器（42）、省煤器（41）和空气预热器（51），烟道的出口处设有与引风机（27）相连的除尘器（26），其特征在于：所述的炉膛（6）、第二烟道（18）以及第三烟道（23）均由膜式水冷壁（9）围成，炉膛（6）的下部内表面、炉膛（6）的烟气出口内表面、旋风分离器（8）的内表面、旋风分离器（8）的烟气出口内表面以及第二烟道（18）与第三烟道（23）连通处周围敷设有耐火浇注料（11）；所述第二烟道（18）入口上端设有中温屏式过热器（33），高温对流过热器（46）和低温对流过热器（42）自下而上间隔设在第三烟道（23）内，第二烟道（18）与第三烟道（23）之间的中包墙（21）为下大上小结构的渐缩式包墙（10）；中温屏式过热器（33）的上端设有左、右中温屏式过热器出口集箱（32、34），低温对流过热器（42）的上下两接头端分别连接有上低温对流过热器出口集箱（39）和下低温对流过热器进口集箱（43）；高温对流过热器（46）的上下两接头端分别连接有上高温对流过热器进口集箱（45）和下高温对流过热器出口集箱（50）；上低温对流过热器出口集箱（39）与右中温屏式过热器进口集箱（34）管线连接，之间设有第一喷水减温器（37），上高温对流过热器进口集箱（45）与左中温屏式过热器出口集箱（32）管线连接，之间设有第二喷水减温器（38）。

2.如权利要求1所述的膜式水冷壁四烟道高效生物质循环流化床锅炉，其特征在于：所述的耐火浇注料（11）为耐磨耐火砖。

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