CN107166716A - 燃烧换热除尘一体化小型生物质常压热水锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃烧换热除尘一体化小型生物质常压热水锅炉，属于燃烧设备技术领域。在炉排上部设有锅炉本体受热面，炉膛前侧及左右两侧受热面采用箱板水套结构，上部箱体内设有一级螺纹烟管受热面，后部箱体内设有二级螺纹烟管受热面，在炉膛内的前半部分炉排上方设有半椭球型炉拱，燃料在平推往复炉排上燃烧，在半椭球型炉拱的作用下充分燃烧与周界辐射受热面换热后，高温烟气沿着半椭球型炉拱的上表面进入一级螺纹烟管受热面，换热后90°转弯进入二级螺纹烟管受热面，换热后直接进入除尘装置中。优点在于：自动化程度高、燃烧运行稳定、热效率高、污染物排放少、燃料适用性好、结构紧凑，可实现生物质燃料燃烧系统化应用。
Description
技术领域
本发明涉及燃烧设备技术领域，特别涉及一种燃烧生物质颗粒燃料的热水锅炉，尤指一种燃烧换热除尘一体化小型生物质常压热水锅炉。
背景技术
石油、煤炭、天然气等化石燃料是目前全球的主要能源，占总能源消耗的80%左右。但由于其储量的逐年递减，以及化石燃料在应用过程中产生C02、S02、NOX及大量烟尘造成的全球变暖、酸雨和烟尘污染等问题造成了严重的环境污染，生物质能因为其低污染、可再生性、分布广泛被认为是解决我国能源危机的一种潜力极大的清洁能源。据统计每1万吨生物质燃料可替代标准煤0.8-1.0万吨，减少二氧化硫排放160吨，减少烟尘排放80吨，减少二氧化碳排放1.44万吨。
我国生物质能资源十分丰富，充分合理开发使用生物质能，改善我国的能源利用环境和人类的生态环境，加大生物质能源的高品位利用具有重要的意义。我国生物质能资源以农作物秸秆为主，但是在秸秆资源丰富地区，如东北地区，大都采用田间露天焚烧或者弃置掩埋的方式处理秸秆，既造成了大气环境的污染又导致了可再生能源的浪费。目前生物质能利用最具有实用性的方式为生物质固体颗粒成型燃料，国内产业已具有一定的市场基础，形成了一个从林木原材料的收集、贮存、颗粒生产再到燃烧利用设备的初步产业链条。国内外出现了一些形式的生物质成型燃料锅炉，但国外的机型对燃料细度要求高，并以木质燃料为主，且售价很高，不适合我国国情。目前我国现有的炉型，有很多不足之处：不符合生物质成型燃料的特性要求，燃料适用性差，致使燃烧恶化，热效率低下，传热差，换热面结渣，换热面经常堵塞，污染大，灰渣结焦，燃烧参数与设计参数偏离大，整体结构尺寸偏大。
中国专利号为201010149739.0的专利申请公开了一种生物质燃料燃烧装置，该装置包括排烟通道、燃烧室、换热室、烟气扩容室，其中扩容室由省料器和预热器组成，采用传统的省料器降低排烟温度降温后的尾气温度仍然很高，热量利用率低，且省料器需单独设置，增大了锅炉结构的复杂性和尺寸大小。中国专利号为201410279135.6的专利申请公布了一种往复式生物质锅炉，包括自动往复炉排装置、鼓风机控制装置、破焦装置等，但是除尘装置为独立外接，增加烟气管道和烟气阻力，从而增大锅炉整体结构的复杂性和引风机的功率损耗。中国专利号为201510982655.8的专利申请公开了一种生物质热水锅炉，包括送料装置、立式锅炉、除尘装置；所述立式锅炉包括燃烧室、换热室，送料装置上方的立式锅炉壁面上有观察口，送料装置出口与立式锅炉壁面水平相连。换热室内设置有管式换热器，立式锅炉外有分离式热管换热器，通过烟道和锅炉连接。分离式热管换热器下方装有除尘装置，除尘装置的清灰口与出渣口通过管道连接。但在结构上，管式换热器和分离式热管换热器需通过烟道与锅炉相连接，使锅炉整体结构尺寸偏大。中国专利号为201620701064.9的专利申请公布了一种生物质常压热水锅炉，该锅炉包括:炉体、底座、供风装置、燃烧室、烟箱、热水管、微电脑控制装置、加料斗、往复炉排及传动装置。缺点是缺少配套除尘设施，污染物排放量大，燃料适用性尤其是对秸秆燃料的适用性不好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃烧换热除尘一体化小型生物质常压热水锅炉，解决了现有技术存在小型锅炉污染物排放环保不达标、秸秆类燃料适用性差等问题，除尘器与锅炉一体化设计和受热面兼做省料器的结构能减少锅炉整体结构尺寸，便于安装，占地面积小。本发明是一种自动化控制、热效率高、燃烧充分、排烟污染物少、尺寸结构小的一体化生物质热水锅炉。包括送料装置、燃烧装置和除尘装置；燃烧装置的平推式往复炉排上部设有点火门，平推式往复炉排底部设有两个一次风进风风室实现分段送风，平推式往复炉排末端设有出渣口，出渣口下方设有灰渣输运机。在炉排上部设有锅炉本体受热面，炉膛前侧及左右两侧受热面采用箱板水套结构，上部箱体内设有一级螺纹烟管受热面，后部箱体内设有二级螺纹烟管受热面，在炉膛内的前半部分炉排上方设有半球形炉拱，燃料在平推往复炉排上燃烧，在半椭球型炉拱的作用下充分燃烧与周界辐射受热面换热后，高温烟气沿着半椭球型炉拱的上表面向前流动进入一级螺纹烟管受热面换热后90°转弯进入二级螺纹烟管受热面，二级螺纹烟管受热面兼做省料器可降低排烟温度，还可湮灭飞灰中的火星，换热后直接进入紧靠二级螺纹烟管受热面布置的除尘装置中，通过滤袋完成除尘，除尘器底部设有清灰门，顶部设有可掀盖板便于滤袋的清理和更换。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
燃烧换热除尘一体化小型生物质常压热水锅炉，包括送料装置、燃烧装置和除尘装置；所述送料装置包括用于装有生物质颗粒燃料的料斗3、位于料斗3底部的拨料器2、驱动拨料器2的驱动电机26；
所述燃烧装置包括半椭球型炉拱10、平推式往复炉排23、炉膛25，所述平推式往复炉排23的前端位于料斗3出口下部，平推式往复炉排23上部设置点火门24，平推式往复炉排23下方布置有一次风进风口22，平推式往复炉排23前部装设有炉排减速机1，平推式往复炉排23上方设有半椭球型炉拱10，平推式往复炉排23末端下方布置有出渣口21；所述半椭球型炉拱10位于炉膛25内部且固定在炉墙4上，炉膛25下部为平推式往复炉排21，炉膛25左侧壁面设有进口水阀27，炉膛25前部和左右侧设有循环水套8，所述循环水套8左右两侧底部设有手孔装置28；炉膛25上部布置有上部箱体9，上部箱体9内部布置有一级螺纹烟管受热面7，炉膛25后部布置有后部箱体12，后部箱体12内部布置有二级螺纹烟管受热面18，上部箱体9上部设有出口水阀11，后部箱体12上部布置有上盖板13，后部箱体12左侧底部布置有手孔装置28。
所述除尘装置包括滤袋14、可掀盖板15、出烟口16、花板17、检查门18和落灰室19，所述滤袋14固定在花板17上，滤袋14下部为落灰室19，滤袋14顶部设有可掀盖板15；出烟口16、检查门16设置在除尘装置的端部。
所述除尘装置紧靠二级螺纹烟管受热面20，与锅炉本体一体化焊接安装。
所述的半椭球型炉拱10与平推式往复炉排23共同构成炉膛25。
所述的炉膛25通过循环水套8进行换热冷却，所述循环水套8之间通过拉撑杆6拉撑。
所述的二级螺纹烟管受热面20兼做省料器。
所述的点火门24设置在炉膛25的右侧、平推式往复炉排23的上部，所述点火门24兼做观察门。
所述的平推式往复炉排23的炉排片薄，炉排行程短，在其底部设有一次风进风口22，并设有两个风室调节进风量。
所述的燃烧换热除尘一体化小型生物质常压热水锅炉采用的生物质燃料为水稻秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆、小麦秸秆、亚麻生物质燃料中的一种或多种。
本发明的有益效果在于：自动化程度较高、燃烧运行稳定、热效率高、污染物排放少、燃料适用性好，可实现生物质燃料燃烧系统化应用。送料装置自动化控制，装置耗能少。平推式往复炉排的炉排片薄，节省钢材，炉排行程短有利于连续供料不断火，自动化程度高，无需人工添加燃料，相较于链条炉排成本更低。平推式往复炉排下部采用两个风室分段调节风量，保证燃料充分燃烧，并通过一次风冷却缓解结焦，燃料适用性广。烟气经过二级螺纹烟管受热面进行换热从而兼做省料器，简化锅炉结构，增大热效率。换热后的低温烟气直接送入布袋式除尘装置，除尘装置紧靠二级烟管受热面而与本体相连，一体化结构设计减少整体尺寸和占地面积，实用性强。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的主视结构示意图；
图2为本发明的俯视结构示意图。
图中：1、炉排减速机；2、拨料器；3、料斗；4、炉墙；5、前烟箱；6、拉撑杆；7、一级螺纹烟管受热面；8、循环水套；9、上部箱体；10、半椭球型炉拱；11、出口水阀；12、后部箱体；13、上盖板；14、滤袋；15、可掀盖板；16、出烟口；17、花板；18、检查门；19、落灰室；20、二级螺纹烟管受热面；21、出渣口；22、一次风进风口；23、平推式往复炉排；24、点火门；25、炉膛；26、驱动电机；27、进口水阀；28、手孔装置。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。
参见图1及图2所示，本发明的燃烧换热除尘一体化小型生物质常压热水锅炉，主要包括送料装置、燃烧装置和除尘装置。根据生物质燃料的燃烧特点设计了适合生物质燃料行程相对较小的平推式往复炉排，上部设有点火门，平推式往复炉排底部设有两个一次风进风风室实现分段送风，平推式往复炉排末端设有出渣口，出渣口下方设有灰渣输运机。在炉排上部设有锅炉本体受热面，炉膛前侧及左右两侧受热面采用箱板水套结构，上部箱体内设有一级螺纹烟管受热面，后部箱体内设有二级螺纹烟管受热面，在炉膛内的前半部分炉排上方设有半椭球型炉拱，燃料在平推往复炉排上燃烧，在半椭球型炉拱的作用下充分燃烧与周界辐射受热面换热后，高温烟气沿着半椭球型炉拱的上表面向前流动进入一级螺纹烟管受热面换热后90°转弯进入二级螺纹烟管受热面在二级螺纹烟管受热面内换热后直接进入紧靠二级螺纹烟管受热面布置的除尘装置中通过滤袋完成除尘，除尘器底部设有清灰门，顶部设有可掀盖板便于滤袋的清理和更换。
所述送料装置包括用于装有生物质颗粒燃料的料斗3、位于料斗3底部的拨料器2、驱动拨料器2的驱动电机26。
所述燃烧装置包括半椭球型炉拱10、平推式往复炉排23、炉膛25和循环水套8，所述平推式往复炉排23的前端位于料斗3出口下部，平推式往复炉排23上部设置点火门24，平推式往复炉排23下方布置有一次风进风口22，通过两个一次风进风风室实现分段送风；平推式往复炉排23前部装设有炉排减速机1，平推式往复炉排23上方设有半椭球型炉拱10，平推式往复炉排23末端下方布置有出渣口21，出渣口21下方设有灰渣输运机。所述半椭球型炉拱10位于炉膛25内部且固定在炉墙4上，炉膛25下部为平推式往复炉排23，炉膛25左侧壁面设有进口水阀27，炉膛25前部和左右侧设有循环水套8，所述循环水套8左右两侧底部设有手孔装置28；所述半椭球型炉拱10上方的上部箱体9内布置有一级螺纹烟管受热面7，炉膛25后方的后部箱体12内布置有二级螺纹烟管受热面20，二级螺纹烟管受热面紧接着设置在一级烟管受热面转角处并兼做省料器。上部箱体9上部设有出口水阀11，后部箱体12上部布置有上盖板13，后部箱体12左侧底部布置有手孔装置28。烟气在二级螺纹烟管受热面20内换热后，直接进入紧靠二级螺纹受热面20布置的除尘装置中，通过滤袋完成除尘，除尘装置底部设有清灰门，顶部设有可掀盖板15便于滤袋的清理和更换。
所述除尘装置包括滤袋14、可掀盖板15、出烟口16、花板17和落灰室19，所述滤袋14固定在花板17上，滤袋14下部为落灰室19，滤袋14顶部设有可掀盖板15；出烟口16、检查门18设置在除尘装置的端部。
所述除尘装置紧靠二级螺纹烟管受热面20，与锅炉本体一体化焊接安装。
所述的半椭球型炉拱10与平推式往复炉排23共同构成炉膛25。
所述的炉膛25通过循环水套8进行换热冷却，所述循环水套8之间通过拉撑杆6拉撑。
所述的二级螺纹烟管受热面20兼做省料器。
所述的点火门24设置在炉膛25的右侧、平推式往复炉排23的上部，所述点火门24兼做观察门。
所述的平推式往复炉排23炉排片薄节省钢材，炉排行程短有利于连续供料不断火，在其底部设有一次风进风口22，并设有两个风室调节进风量。
参见图1及图2所示，本发明的工作过程如下：
送料时，生物质颗粒燃料进入料斗3后通过拨料器2进入料斗3底部的平推式往复炉排23的进口处，由炉排减速机1驱动的平推式往复炉排23前后往复运动使生物质颗粒燃料进入炉膛25中，炉膛25右侧、平推式往复炉排23上部设置有点火门24使燃料点燃并能观察火焰燃烧状况。
生物质颗粒燃烧在平推式往复炉排23上分阶段燃烧，在炉膛25部位燃烧最为剧烈，平推式往复炉排23底部设有一次进风口22提供空气，燃烧所产生的热量通过炉膛25周围设置的循环水套8进行换热，燃料燃烬后产生的炉渣最后落入平推式往复炉排23末端的出渣口21。
燃料燃烧产生的烟气沿着炉膛25上部的半椭球型炉拱10的下表面旋转流动，由于锅炉结构设计烟气转向向上流动再沿着半椭球型炉拱10上表面向前流动，到达前烟箱5再水平流动进入一级螺纹烟管受热面7，在上盖板13处改变流向在后部箱体12内部的二级螺纹烟管受热面20内垂直流动，所述二级螺纹烟管受热面20兼做省料器简化锅炉结构，烟气流动过程中与后部箱体12内的循环水进行换热，提高炉膛温度，加速生物质颗粒燃料燃烧，尽可能延长烟气流程，促进燃料充分燃烧。
循环水从炉膛25左侧的进口水阀27进入、从上部箱体9上部的出口水阀11流出从而形成循环水套8，循环水套8之间通过拉撑杆6拉撑保证其强度，循环水与炉膛25、一级螺纹烟管受热面7和二级螺纹烟管受热面20进行充分换热，循环水套8左右两侧底部设有手孔装置28以便于清理循环水套8中的杂物。
燃烧产生的烟气离开二级螺纹烟管受热面20后改变方向垂直向上流动直接进入除尘装置的滤袋14中，通过固定在花板17上的滤袋14完成对烟气的除尘，通过出烟口16排出。滤袋14底部设有检查门18以检查除尘效果和滤袋是否存在破损，滤袋14顶部设有可掀盖板15可将滤袋14抽入抽出以便于清洗和更换，除尘后积聚在滤袋14表面的灰尘抖落入落灰室19。
本发明所述的燃烧换热除尘一体化小型生物质常压热水锅炉，能以玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、木材等生物质燃料中的一种或多种作为燃料，功率可达0.14~0.49MW，循环水量为6~21t/h，锅炉效率高锅炉排出烟气在国家排放法规的限定范围内。
以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种燃烧换热除尘一体化小型生物质常压热水锅炉，其特征在于：包括送料装置、燃烧装置和除尘装置；其特征在于，所述送料装置包括用于装有生物质颗粒燃料的料斗（3）、位于料斗（3）底部的拨料器（2）、驱动拨料器（2）的驱动电机（26）；
所述燃烧装置包括半椭球型炉拱（10）、平推式往复炉排（23）、炉膛（25），所述平推式往复炉排（23）的前端位于料斗（3）出口下部，平推式往复炉排（23）上部设置点火门（24），平推式往复炉排（23）下方布置有一次风进风口（22），平推式往复炉排（23）前部装设有炉排减速机（1），在炉膛（25）内，平推式往复炉排（23）上方设有半椭球型炉拱（10），平推式往复炉排（23）末端下方布置有出渣口（21）；所述半椭球型炉拱（10）位于炉膛（25）内部且固定在炉墙（4）上，炉膛（25）下部为平推式往复炉排（23），炉膛（25）左侧壁面设有进口水阀（27），炉膛（25）前部和左右侧设有循环水套（8），所述循环水套（8）左右两侧底部设有手孔装置（28）；所述上部箱体（9）内布置有一级螺纹烟管受热面（7），后部箱体（12）内布置有二级螺纹烟管受热面（20），一级螺纹烟管受热面（7）上部设有出口水阀（11），二级螺纹烟管受热面（20）布置有上盖板（13），二级螺纹烟管受热面（20）左侧底部布置有手孔装置（28）；
所述除尘装置包括滤袋（14）、可掀盖板（15）、出烟口（16）、花板（17）和落灰室（19），所述滤袋（14）固定在花板（17）上，滤袋（14）下部为落灰室（19），滤袋（14）顶部设有可掀盖板（15）；出烟口（16）、检查门（18）设置在除尘装置的端部。
2.根据权利要求1所述的燃烧换热除尘一体化小型生物质常压热水锅炉，其特征在于：所述除尘装置紧靠二级螺纹烟管受热面（20），与锅炉本体一体化焊接安装。
3.根据权利要求1所述的燃烧换热除尘一体化小型生物质常压热水锅炉，其特征在于：所述的炉膛（25）由半椭球型炉拱（10）、平推式往复炉排（23）、前部和左右侧循环水套（8）、上部箱体（9）、后部箱体（12）共同构成。
4.根据权利要求1或2所述的燃烧换热除尘一体化小型生物质常压热水锅炉，其特征在于：所述的炉膛（25）通过循环水套（8）进行换热冷却，所述循环水套（8）内外板之间通过拉撑杆（6）拉撑。
5.根据权利要求1所述的燃烧换热除尘一体化小型生物质常压热水锅炉，其特征在于：所述的二级螺纹烟管受热面（20）兼做省料器。
6.根据权利要求1所述的燃烧换热除尘一体化小型生物质常压热水锅炉，其特征在于：所述的点火门（24）设置在炉膛（25）的右侧、平推式往复炉排（23）的上部，所述点火门（24）兼做观察门。
7.根据权利要求1所述的燃烧换热除尘一体化小型生物质常压热水锅炉，其特征在于：所述的平推式往复炉排（23）炉排片薄，炉排行程短，在其底部设有一次风进风口（22），并设有两个风室调节进风量。
8.根据权利要求1所述的燃烧换热除尘一体化小型生物质常压热水锅炉，其特征在于：采用的生物质燃料为水稻秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆、小麦秸秆、亚麻生物质燃料中的一种或多种。
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