CN105927966A - 往复炉排生物质锅炉炉膛 - Google Patents

Abstract

往复炉排生物质锅炉炉膛，包括由管道并排焊接而成的全膜式水冷炉壁和小鳞片炉排，全膜式水冷炉壁下部前侧设有进料口，全膜式水冷炉壁下部后侧与小鳞片炉排之间设有出渣口，小鳞片炉排采用两段或三段式结构，每段的小鳞片炉排均前高后低倾斜设置，全膜式水冷炉壁内设有位于前拱和后拱之间的绝热稳燃器，绝热稳燃器由耐火蓄热材料制成，全膜式水冷炉壁上部后侧设有烟气出口。本发明解决了生物质燃料的干燥问题和氧气供应问题，延长了生物质在炉内燃烧的停留时间，稳定了燃料燃烧的炉内温度，水冷风力复合拱加强高温烟气、空气与生物质物料颗粒的混合，促进可燃气体和固体颗粒进一步充分燃烧，提高了锅炉的燃烧效率。

Description

往复炉排生物质锅炉炉膛

技术领域

本发明属于锅炉技术领域，尤其涉及一种往复炉排生物质锅炉炉膛。

背景技术

随着世界能源需求量的迅猛增长，以煤、石油、天然气为代表的常规能源将最终被开采殆尽，同时大量使用这些化石燃料会导致一系列严重的环境污染问题。因此，大力提高能源的利用效率，以高新技术开发低污染、可再生的新能源，逐步取代石油、煤、天然气等不可再生能源，是解决能源危机和环境问题的重要途径。在众多的可再生能源中，生物质能以其资源储量丰富、清洁方便和可再生的特点，具有极大的开发潜力。

生物质能是指绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量，其主要来源是：农林废弃物、工业废水和废渣、城市生活垃圾以及人畜粪便等。目前，生物质开发利用技术的一个主要的方面就是生物质直接燃烧技术，此技术中关键设备之一为生物质燃烧设备即锅炉，在燃烧生物质的锅炉系统中，由于生物质燃料的特殊性，决定了锅炉燃烧系统即炉膛设计的特殊性，用生物质锅炉燃烧设备可以最快速度地实现各种生物质资源的大规模减量化、无害化、资源化利用，而且成本较低，使生物质直接燃烧技术具有良好的经济性和开发潜力。

生物质燃料与化石燃料相比存在明显的差异。生物质燃料的燃烧过程主要分为挥发份的析出、燃烧和残余焦炭的燃烧、燃尽几个独立阶段，其燃烧过程的特点是：

(1)、生物质水分含量较多，燃烧需要较高干燥温度和较长干燥时间；

(2)、生物质燃料的密度小，结构比较松散，迎风面积大，容易被吹起，悬浮燃烧比例较大，需要炉膛空间氧气供应量多；

(3)、由于生物质发热量低，炉内温度场偏低，组织稳定燃烧比较困难，需要维持较高的炉内温度场；

(4)、由于生物质挥发份含量高，燃料着火温度较低，一般在25O℃～350℃温度下挥发份就大量析出并开始剧烈燃烧，此时若空气供应量不足，将会增大燃料的化学不完全燃烧损失；

(5)、挥发份析出燃尽后，受到灰烬包裹和空气渗透困难的影响，焦炭颗粒燃烧速度缓慢、燃尽困难，如不采取适当的必要措施，将会导致灰烬中残留较多的余碳，增大机械不完全燃烧损失。

以上特点决定了生物质锅炉燃烧设备即锅炉炉膛的设计，应从不同种类生物质的燃烧特性出发，才能保证生物质燃烧设备运行的经济性和可靠性，提高生物质开发利用的效率。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种燃烧更加完全、热交换效率高、可靠性强、经济性高的往复炉排生物质锅炉炉膛。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：往复炉排生物质锅炉炉膛，包括支架和支撑结构，支架上吊挂有由管道并排焊接而成的全膜式水冷炉壁，支撑结构上设有小鳞片炉排，全膜式水冷炉壁下端与小鳞片炉排之间设有密封膨胀结构，全膜式水冷炉壁下部前侧设有进料口，全膜式水冷炉壁下部后侧与小鳞片炉排之间设有出渣口，全膜式水冷炉壁下部的前侧和后侧分别设有前拱和后拱，所述小鳞片炉排采用两段或三段式结构，每段的小鳞片炉排均前高后低倾斜设置，全膜式水冷炉壁内设有位于前拱和后拱之间的绝热稳燃器，绝热稳燃器由耐火蓄热材料制成，全膜式水冷炉壁上部后侧设有烟气出口。

所述小鳞片炉排采用两段式结构，前段的小鳞片炉排与水平面的夹角小于等于30°，后段的小鳞片炉排与水平面的夹角小于等于12°，支撑结构内壁铰接有连杆，连杆的内端支撑在小鳞片炉排底面，支撑结构内壁或底部上设有支撑座，支撑座上设有用于支撑连杆的支撑轮，支撑结构的壁上设有进风口。

所述全膜式水冷炉壁在前拱和后拱处设有整排的进风通道，通过进风通道向内吹风形成风拱。

所述全膜式水冷炉壁内设有位于烟气出口处的扩展凝渣管束，扩展凝渣管束采用整体型螺旋翅片管。

所述全膜式水冷炉壁外侧在进料口下方处设有支板，支板上设有向全膜式水冷炉壁内吹风的吹风管，吹风管的出口处设有风向调节板，风向调节板通过手动调节阀门控制。

采用上述技术方案，本发明为了适应生物质燃料的水份高、密度小、热量低、挥发份燃烧剧烈、焦炭燃尽困难的特点，结合层燃技术锅炉炉膛结构简单、操作方便、投资与运行费用都相对较低的优势，特地发明了相匹配于生物质燃烧特点的锅炉炉膛。

1、本发明的上部采用由管道并排焊接而成的全膜式水冷炉壁，上部整体悬挂,下部的小鳞片炉排采用固定的支撑结构,中间设置密封膨胀结构,本发明的主要特点如下：

炉排采用两段或三段式的小鳞片炉排，小鳞片炉排的前段倾斜角度较大(≤30°),防止高水份的生物质燃料的粘结和堆积，便于湿料向下移动，同时起到干燥作用，最后一段角度较小(≤12°)，利于燃料的燃烧，延长燃料的燃烧时间，同时利用了小鳞片炉排的冷却好，自清灰能力强的优点，对炉排具有自保护作用。

小鳞片炉排的底部设置支撑座、连杆和支撑轮，在生物质物料进料时落到小鳞片炉排上时起到缓冲作用。

2、在锅炉的前拱和后拱之间，且平行于前拱和后拱，布置绝热稳燃器，起到蓄热作用，提供燃料干燥需要的热量，并辅助提供烟气的扰动作用和稳定炉内温度的作用。

3、在炉膛的前拱和后拱处增加整排的进风通道，形成风拱，风拱和锅炉的前拱和后拱（前拱和后拱均为水冷拱）组合成水冷风力复合拱，一方面提供生物质燃料在炉膛中下部燃烧剧烈需要的氧气,另一方面起到扰动和延长燃料燃烧时间的作用。

4、在炉膛的烟气出口布置有扩展凝渣管束，为了控制炉膛的出口烟温又不减少炉膛内部的热强度，扩展凝渣管束采用具有自清灰能力的整体型螺旋翅片管，并进一步提高热交换效率，同时利用整体性螺旋翅片管的高传热系数，强耐磨损的优势，一般情况下，在同样的布置空间内降低温度可以达到80-100°C。

综上所述，本发明对于高水份、低密度、高挥发份的生物质燃料，具有很好的燃料适应性，采用两段或三段式的小鳞片炉排的预热干燥，绝热稳燃器的蓄热反射作用，炉膛容积足够的悬浮空间，解决了生物质燃料的干燥问题和氧气供应问题，延长了生物质在炉内燃烧的停留时间，稳定了燃料燃烧的炉内温度，水冷风力复合拱加强高温烟气、空气与生物质物料颗粒的混合，促进可燃气体和固体颗粒进一步充分燃烧，提高了锅炉的燃烧效率，为锅炉用生物质燃料的利用提供了一种良好的燃烧设备。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的往复炉排生物质锅炉炉膛，包括支架1和支撑结构2，支架1上吊挂有由管道并排焊接而成的全膜式水冷炉壁3，支撑结构2上设有小鳞片炉排4，全膜式水冷炉壁3下端与小鳞片炉排4之间设有密封膨胀结构5，全膜式水冷炉壁3下部前侧设有进料口6，全膜式水冷炉壁3下部后侧与小鳞片炉排4之间设有出渣口7，全膜式水冷炉壁3下部的前侧和后侧分别设有前拱8和后拱9，所述小鳞片炉排4采用两段或三段式结构，每段的小鳞片炉排4均前高后低倾斜设置，全膜式水冷炉壁3内设有位于前拱8和后拱9之间的绝热稳燃器10，绝热稳燃器10由耐火蓄热材料制成，全膜式水冷炉壁3上部后侧设有烟气出口11。

小鳞片炉排4采用两段式结构，前段的小鳞片炉排4与水平面的夹角小于等于30°，后段的小鳞片炉排4与水平面的夹角小于等于12°，支撑结构2内壁铰接有连杆12，连杆12的内端支撑在小鳞片炉排4底面，支撑结构2内壁或底部上设有支撑座13，支撑座13上设有用于支撑连杆12的支撑轮14，支撑结构2的壁上设有进风口15。

全膜式水冷炉壁3在前拱8和后拱9处设有整排的进风通道16，通过进风通道16向内吹风形成风拱。

全膜式水冷炉壁3内设有位于烟气出口11处的扩展凝渣管束17，扩展凝渣管束17采用整体型螺旋翅片管。

全膜式水冷炉壁3外侧在进料口6下方处设有支板18，支板18上设有向全膜式水冷炉壁3内吹风的吹风管19，吹风管19的出口处设有风向调节板21，风向调节板通过手动调节阀门控制20。吹风管19的设置，对锅炉内生物质物料的干燥和燃烧也起到一定作用。风向调节板21起到调节吹风管19所吹的风的方向。

本发明中的小鳞片炉排4、密封膨胀结构5和绝热稳燃器所采用的耐火蓄热材料均为现有成熟技术，具体构造不再赘述。

本发明为了适应生物质燃料的水份高、密度小、热量低、挥发份燃烧剧烈、焦炭燃尽困难的特点，结合层燃技术锅炉炉膛结构简单、操作方便、投资与运行费用都相对较低的优势，特地发明了相匹配于生物质燃烧特点的锅炉炉膛。

本发明的上部采用由管道并排焊接而成的全膜式水冷炉壁3，上部整体悬挂,下部的小鳞片炉排4采用固定的支撑结构2,中间设置密封膨胀结构5,本发明的主要特点如下：

1、炉排采用两段或三段式的小鳞片炉排4，小鳞片炉排4的前段倾斜角度较大(≤30°),防止高水份的生物质燃料的粘结和堆积，便于湿料向下移动，同时起到干燥作用，最后一段角度较小(≤12°)，利于燃料的燃烧，延长燃料的燃烧时间，同时利用了小鳞片炉排4的冷却好，自清灰能力强的优点，对炉排具有自保护作用。

小鳞片炉排4的底部设置支撑座13、连杆12和支撑轮14，在生物质物料进料时落到小鳞片炉排4上时起到缓冲作用。

2、在锅炉的前拱8和后拱9之间，且平行于前拱8和后拱9，布置绝热稳燃器10，起到蓄热作用，提供燃料干燥需要的热量，并辅助提供烟气的扰动作用和稳定炉内温度的作用。

3、在炉膛的前拱8和后拱9处增加整排的进风通道16，形成风拱，风拱和锅炉的前拱8和后拱9（前拱8和后拱9均为水冷拱）组合成水冷风力复合拱，一方面提供生物质燃料在炉膛中下部燃烧剧烈需要的氧气,另一方面起到扰动和延长燃料燃烧时间的作用。

4、在炉膛的烟气出口11布置有扩展凝渣管束17，为了控制炉膛的出口烟温又不减少炉膛内部的热强度，扩展凝渣管束17采用具有自清灰能力的整体型螺旋翅片管，并进一步提高热交换效率，同时利用整体性螺旋翅片管的高传热系数，强耐磨损的优势，一般情况下，在同样的布置空间内降低温度可以达到80-100°C。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.往复炉排生物质锅炉炉膛，其特征在于：包括支架和支撑结构，支架上吊挂有由管道并排焊接而成的全膜式水冷炉壁，支撑结构上设有小鳞片炉排，全膜式水冷炉壁下端与小鳞片炉排之间设有密封膨胀结构，全膜式水冷炉壁下部前侧设有进料口，全膜式水冷炉壁下部后侧与小鳞片炉排之间设有出渣口，全膜式水冷炉壁下部的前侧和后侧分别设有前拱和后拱，所述小鳞片炉排采用两段或三段式结构，每段的小鳞片炉排均前高后低倾斜设置，全膜式水冷炉壁内设有位于前拱和后拱之间的绝热稳燃器，绝热稳燃器由耐火蓄热材料制成，全膜式水冷炉壁上部后侧设有烟气出口。

2.根据权利要求1所述的往复炉排生物质锅炉炉膛，其特征在于：所述小鳞片炉排采用两段式结构，前段的小鳞片炉排与水平面的夹角小于等于30°，后段的小鳞片炉排与水平面的夹角小于等于12°，支撑结构内壁铰接有连杆，连杆的内端支撑在小鳞片炉排底面，支撑结构内壁或底部上设有支撑座，支撑座上设有用于支撑连杆的支撑轮，支撑结构的壁上设有进风口。

3.根据权利要求1或2所述的往复炉排生物质锅炉炉膛，其特征在于：所述全膜式水冷炉壁在前拱和后拱处设有整排的进风通道，通过进风通道向内吹风形成风拱。

4.根据权利要求1或2所述的往复炉排生物质锅炉炉膛，其特征在于：所述全膜式水冷炉壁内设有位于烟气出口处的扩展凝渣管束，扩展凝渣管束采用整体型螺旋翅片管。

5.根据权利要求1或2所述的往复炉排生物质锅炉炉膛，其特征在于：所述全膜式水冷炉壁外侧在进料口下方处设有支板，支板上设有向全膜式水冷炉壁内吹风的吹风管，吹风管的出口处设有风向调节板，风向调节板通过手动调节阀门控制。