CN104654289B - 一种秸秆焚烧流化床锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种秸秆焚烧流化床锅炉，包括给料机构、炉膛、点火机构、烟道，所述点火机构设在炉膛底部，所述给料机构与炉膛底部的进料口相连通，还包括物料循环系统，所述物料循环系统包括旋风分离器，所述旋风分离器与炉膛顶部相连通，旋风分离器下部通过管路与炉膛底部相连并在管路上设有回料阀，旋风分离器上部与烟道相连通。采用低倍率循环流化床燃烧方式，提高了锅炉的可用率、能够长期稳定运行，锅炉燃烧效率高，污染物排放少。

Description

一种秸秆焚烧流化床锅炉

技术领域

本发明涉及焚烧锅炉技术领域，尤其是涉及一种秸秆焚烧流化床锅炉。

背景技术

目前很多农作物的秸秆都是直接放火在农田里烧掉，农田里直接焚烧秸秆污染空气环境，危害人体健康，并且政府禁止直接在农田燃烧秸秆。

秸秆生物能源是一种可再生能源，随着石油、天然气等能源储存量减少，生物再生能源越来越被关注。焚烧锅炉是秸秆生物焚烧能源转换重要设备，现有的秸秆焚烧锅炉燃烧效率低、污染物排放量高、锅炉的烟道内容易积灰影响热能转换，锅炉不能适用各种秸秆燃料的变化。

发明内容

针对现有技术不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种秸秆焚烧流化床锅炉，以达到燃烧效率高、污染物排放少的目的。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

该秸秆焚烧流化床锅炉，包括给料机构、炉膛、点火机构、烟道，所述点火机构设在炉膛底部，所述给料机构与炉膛底部的进料口相连通，还包括物料循环系统，所述物料循环系统包括旋风分离器，所述旋风分离器与炉膛顶部相连通，旋风分离器下部通过管路与炉膛底部相连并在管路上设有回料阀，旋风分离器上部与烟道相连通。

进一步的，所述烟道包括尾部第一烟道、尾部第二烟道、尾部第三烟道，旋风分离器上部与尾部第一烟道顶部相连通，尾部第一烟道底部与尾部第二烟道底部相连通，尾部第二烟道顶部与尾部第三烟道顶部相连通。

还包括二次进风机构，所述二次进风机构包括风箱和进风管，进风管包括上进风管和下进风管，所述上进风管进风口与风箱相连，上进风管出风口与炉膛的密相区上部相连通，所述下进风管进风口与风箱相连，下进风管出风口与炉膛的密相区中部相连通。

所述给料机构与炉膛底部的进料口之间设有给料防回火机构。

所述旋风分离器与炉膛相连通的水平烟道中设有防积灰结构，所述防积灰结构为可自动旋转吹风的风帽。

所述烟道内部设有防止积灰的脉冲爆破吹灰结构。

所述尾部第一烟道内的上部设有中温过器器、下部设有高温过热器；所述尾部第二烟道内设有低温过热器；所述尾部第三烟道内的上部设有省煤器、下部设有空气预热器。

所述上进风管的出风口和下进风管的出口均倾斜向下。

所述给料防回火机构包括内层管道、中间层管道、外侧管道，所述内层管道与中间层管道之间形成内风腔，所述中间层管道与外侧管道之间形成外风腔，所述内风腔和外风腔靠炉膛端均设有用于向炉膛内吹风的出风口。

所述出风口包括出风口Ⅰ和出风口Ⅱ，所述出风口Ⅰ设在内层管道上，所述出风口Ⅱ为中间层管道与外侧管道之间的空隙。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、锅炉燃烧效率高；

2、锅炉有较好的适应性，可适用不同秸秆燃料的变化；

3、锅炉燃烧温度低，并采用分级送风方式，可以降低燃烧过程中NOX生成量，无需对烟气处理也能满足排放要求；

4、燃烧温度低于灰熔点温度，能够避免结焦；

5、旋风分离器和尾部烟道不易积灰，热能转换率高，运行稳定；

6、采用低倍率循环流化床燃烧方式，提高了锅炉的可用率、能够长期稳定运行；

7、给料机构与炉膛连接处采用给料防回火结构，防止给料机构中的秸秆燃烧，运行稳定可靠；

8、生物质燃料在低温燃烧后，燃料灰渣活性好，一些微量元素含量高，灰渣具有很好的市场前景。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明锅炉整体结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为本发明二次进风结构示意图。

图4为本发明烟道防积灰结构示意图。

图5为本发明给料防回火结构示意图一。

图6为沿图5中A-A剖视图。

图7为本发明点火机构结构示意图。

图中：1.给料机构、2.炉膛、3.点火机构、301.拉杆、302.点火风道、303.点火枪、304.一次进风口、4.给料防回火机构、401.内层管道、402.中间层管道、403.外侧管道、404.炉膛连接口、405.进风口Ⅰ、406.进风口Ⅱ、407.出风口Ⅰ、408.出风口Ⅱ、5.二次进风机构、501.下风管、502.上风管、503.风箱、504.固定板、505.支撑架Ⅰ、506.支撑架Ⅱ、6.旋风分离器、601.风道、602.风箱、603.吹灰口、604.尖头帽、7.回料阀、8.尾部第一烟道、801.中温过器器、802.高温过热器、9.尾部第二烟道、901.低温过热器、10.尾部第三烟道、1001.省煤器、1002.空气预热器。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1至图7所示，该秸秆焚烧流化床锅炉，包括给料机构1、炉膛2、点火机构3、烟道、物料循环系统、二次进风机构5，其中，炉膛2竖直设置，炉膛2采用支撑和吊挂相结合的方式固定，炉膛蒸发受热面采用膜式水冷壁，尾部的烟道采用水冷包墙。

物料循环系统包括旋风分离器6，旋风分离器6的进口与炉膛2顶部相连通，旋风分离器6下部出口通过管路与炉膛底部相连并在管路上设有回料阀7，回料阀7与旋风分离器下部出口之间的管路为喇叭口立管，立管的大口端与旋风分离器下部出口相对接，回料阀与炉膛底部之间通过回料斜管相连。

烟道包括尾部第一烟道8、尾部第二烟道9、尾部第三烟道10，旋风分离器6上部出口与尾部第一烟道8顶部相连通，尾部第一烟道8底部与尾部第二烟道9底部相连通，尾部第二烟道9顶部与尾部第三烟道10顶部相连通。

锅炉采用两个高温绝热旋风分离器，布置在燃烧室与尾部对流烟道之间，外壳由钢板制造，内衬为绝热材料及耐磨耐火材料，旋风分离器上部为涡壳形，下部为锥形，防磨绝热材料采用拉钩、抓钉、支架固定。

炉膛2、旋风分离器6和回料阀7三部分构成了循环流化床锅炉的核心部分，形成物料热循环回路，燃料在炉膛内和循环物料混合并燃烧，产生热烟气，形成气固两相流。气固两项流在炉膛内向上流动。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出口进入到旋风分离，分离器对气流进行经过分离器净化，分离下来的固体颗粒经过回料阀返回到炉膛，形成锅炉的外循环。被净化过的烟气则经分离器出口烟道进入尾部烟道中。采用低倍率循环流化床燃烧方式，提高了锅炉的可用率、能够长期稳定运行。

点火机构3设在炉膛底部，给料机构与炉膛底部的进料口相连通；锅炉采用水冷布风板，使布风板得到可靠的冷却。

点火机构3为对称设置的一对，分别设置在炉膛底部前后两侧。点火机构3包括点火枪303和点火风道302，点火枪303设置在圆柱筒内，点火风道302套在圆柱筒的外部，即套在点火枪外部，点火风道与圆柱筒之间形成风腔，点火风道与外部风管相连通，风腔与炉膛底部相连处设有风口，通过风口出风。点火机构设在布风板的下方，布风板下方的炉膛连有一次进风口304，点火风道302通过倾斜的拉杆301固定。

炉膛2底部设置有布风板，布风板管间鳍片上布置有钟罩式出风帽，每个出风帽由较小直径的内管和较大直径的外罩组成。这种出风帽具有流化均匀、不堵塞、不磨损、安装、维修方便的优点。由于启动点火时，水冷风室内温度很高，所以在水冷风室内表面敷设有耐火材料。

被分离器捕集下来的灰，通过分离器下部的立管和回料阀送返炉膛实现循环燃烧。炉膛底部设有两个排渣口，通过排渣量大小的控制，使床层压降维持在合理范围以内，以保证锅炉良好的运行状态。

给料机构1设置在炉膛的前墙集中布置，炉前布置有三个给料口，一定粒度的燃料经给料机进入布置在前墙的三个给料管中，仅用两条给料锅炉亦能满负荷运行，另外一条给料布置用于补充辅助加入口，锅炉有较好的适应性，可适用不同秸秆燃料的变化。

给料机构1与炉膛2底部的进料口之间设有给料防回火机构4；给料防回火机构4包括内层管道401、中间层管道402、外侧管道403，中间层管道套在内层管道外部，外侧管道套在中间层管道外部，内层管道与中间层管道之间形成内风腔，中间层管道与外侧管道之间形成外风腔，内风腔连通有进风口Ⅰ405，通过进风口Ⅰ给内风腔提供进风，外风腔连通有进风口Ⅱ406，通过进风口Ⅱ给外风腔提供进风。在内层管道上靠炉膛端设有一组出风口Ⅰ407，出风口Ⅰ绕内层管道设置一周；中间层管道与外侧管道之间靠炉膛端留有空隙，空隙为出风口Ⅱ408，两个出风口均向炉膛内吹风，并形成冷却结构。

两出风口位于炉膛连接口404处，两进风口所进风为冷风，可对炉膛连接口处冷却，降低温度，出风口吹向炉膛，防止炉膛向给料机构回火，避免给料机构中秸秆燃烧，保证运行稳定性和可靠性。

二次进风机构5设置炉膛两侧，二次风通过前后墙送入，二次进风为冷风；二次进风机构包括风箱和进风管，进风管包括上进风管502和下进风管501，风箱503通过固定板504安装固定，上进风管通过支撑架Ⅰ505支撑固定，下进风管通过支撑架Ⅱ506支撑固定。上进风管进风口与风箱相连，上进风管出风口与炉膛的密相区上部相连通，下进风管进风口与风箱相连，下进风管出风口与炉膛的密相区中部相连通；上进风管的出风口和下进风管的出口均倾斜向下。

燃烧空气分为一、二次风，分别由炉底和前后墙送入，运行中可以通过调节一、二次风风量的配比来控制炉膛温度。经床底水冷风室，作为一次燃烧用风和床内物料的流化介质送入燃烧室，二次风在前后墙沿炉高方向上分二层布置，以保证提供给燃料颗粒足够的燃烧用空气并参与燃烧调整；同时，分级布置的二次风在炉内能够营造出局部的还原性气氛从而抑制燃料中的氮氧化，降低氮氧化物NOX的生成，无需对烟气处理也能满足排放要求。

燃烧温度低于灰熔点温度，能够避免结焦；生物质燃料在低温燃烧后，燃料灰渣活性好，一些微量元素含量高，灰渣具有很好的市场前景。

旋风分离器与炉膛相连通的水平烟道中设有防积灰结构，防积灰结构为可自动旋转吹风的风帽。防积灰结构包括风道601、风箱602、吹灰口603、尖头帽604，风道外端与进风集箱相连通，风道内端设在水平烟道底部，风箱设在风道内端，风箱与风道之间可相对自由转动，风箱的顶部设有尖头帽，风箱侧壁上设有吹灰口，风箱为圆筒结构，吹灰口偏离风箱的径向设置，从吹灰口吹出风，风箱自动旋转吹灰，防止积灰。

尾部第一烟道8内的上部设有中温过器器801、下部设有高温过热器802；尾部第二烟道9内设有低温过热器901；尾部第三烟道10内的上部设有省煤器1001、下部设有空气预热器1002。中温过热器布置在烟道的高温区，高温过热器布置在烟道的中温区，对过热器的材料要求低，降低成本。

炉膛与尾部第一烟道以及尾部第二烟道的包墙均采用水平绕带式刚性梁来防止内外压差作用造成的变形。锅炉炉膛、尾部第一烟道、尾部第二烟道采用悬吊结构。过热器系统、旋风分离器、回料阀、省煤器和空气预热器采用支撑结构。锅炉从前到后依次是炉膛、旋风分离器及回料阀、尾部第一烟道、尾部第二烟道和第三烟道。

锅炉采用平衡通风方式，压力平衡点位于炉膛出口，所以运行时燃烧室处于正压工况，为了防止烟气泄漏，确保燃烧室的密封性，所有门、孔以及管束穿墙处都装有密封盒或焊接密封。

尾部第一烟道和尾部第二烟道内部均设有防止积灰的脉冲爆破吹灰结构。尾部烟道不易积灰，热能转换率高，运行稳定。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种秸秆焚烧流化床锅炉，包括给料机构、炉膛、点火机构、烟道，所述点火机构设在炉膛底部，所述给料机构与炉膛底部的进料口相连通，其特征在于：还包括物料循环系统，所述物料循环系统包括旋风分离器，所述旋风分离器与炉膛顶部相连通，旋风分离器下部通过管路与炉膛底部相连并在管路上设有回料阀，旋风分离器上部与烟道相连通；所述给料机构与炉膛底部的进料口之间设有给料防回火机构；所述旋风分离器与炉膛相连通的水平烟道中设有防积灰结构，所述防积灰结构为可自动旋转吹风的风帽；所述烟道包括尾部第一烟道、尾部第二烟道、尾部第三烟道，尾部第一烟道和尾部第二烟道内部均设有防止积灰的脉冲爆破吹灰结构；所述给料防回火机构包括内层管道、中间层管道、外侧管道，所述内层管道与中间层管道之间形成内风腔，所述中间层管道与外侧管道之间形成外风腔，所述内风腔和外风腔靠炉膛端均设有用于向炉膛内吹风的出风口。

2.如权利要求1所述秸秆焚烧流化床锅炉，其特征在于：所述烟道包括尾部第一烟道、尾部第二烟道、尾部第三烟道，旋风分离器上部与尾部第一烟道顶部相连通，尾部第一烟道底部与尾部第二烟道底部相连通，尾部第二烟道顶部与尾部第三烟道顶部相连通。

3.如权利要求1所述秸秆焚烧流化床锅炉，其特征在于：还包括二次进风机构，所述二次进风机构包括风箱和进风管，进风管包括上进风管和下进风管，所述上进风管进风口与风箱相连，上进风管出风口与炉膛的密相区上部相连通，所述下进风管进风口与风箱相连，下进风管出风口与炉膛的密相区中部相连通。

4.如权利要求2所述秸秆焚烧流化床锅炉，其特征在于：所述尾部第一烟道内的上部设有中温过器器、下部设有高温过热器；所述尾部第二烟道内设有低温过热器；所述尾部第三烟道内的上部设有省煤器、下部设有空气预热器。

5.如权利要求3所述秸秆焚烧流化床锅炉，其特征在于：所述上进风管的出风口和下进风管的出口均倾斜向下。

6.如权利要求1所述秸秆焚烧流化床锅炉，其特征在于：所述出风口包括出风口Ⅰ和出风口Ⅱ，所述出风口Ⅰ设在内层管道上，所述出风口Ⅱ为中间层管道与外侧管道之间的空隙。