CN108844055B - 锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可燃烧生物质燃料和化石燃料的炉排锅炉，包括：炉膛；化石燃料给料装置，化石燃料给料装置构造为向炉膛输送煤炭；生物质燃料给料装置，生物质燃料给料装置构造为向炉膛输送生物质燃料；以及飞灰复燃系统，飞灰复燃系统构造为与炉膛相连通，且飞灰复燃系统构造为能够收集燃烧后的至少部分燃料并将至少部分燃料返回至炉膛。根据本发明的锅炉，能够利用两种能源而进行燃烧，能够满足使用者的多种使用需求。同时，本发明的可燃烧生物质燃料和化石燃料的炉排锅炉还能够对燃料进行重复利用，以提高燃料的使用率、减少浪费，从而在经济和资源的双重层面都具有重大意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种电站锅炉设备，具体涉及一种锅炉。
背景技术
生物质燃料充足，污染较小，因此开发新型高效燃料适用性广泛的生物质锅炉成为一个比较热门的研究方向。生物质锅炉是利用生物质能源作为燃料的锅炉，目前生物质锅炉已经在我国乃是全世界都有着比较广泛的应用，一方面减缓了化石燃料的开发进度，另一方面也对改善环境起到了积极的作用。
本申请提供一种锅炉，以至少部分地解决上述问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为了至少部分地解决上述问题，本发明公开了一种锅炉，包括：
炉膛；
化石燃料给料装置，所述化石燃料给料装置构造为向所述炉膛输送煤炭；
生物质燃料给料装置，所述生物质燃料给料装置构造为向所述炉膛输送生物质燃料；以及
飞灰复燃系统，所述飞灰复燃系统构造为与所述炉膛相连通，且所述飞灰复燃系统构造为能够收集燃烧后的至少部分燃料并将所述至少部分燃料返回至所述炉膛。
优选地，所述锅炉包括炉排，所述炉排设置在所述炉膛的下方，且所述炉排构造为能够从所述炉膛的后方朝向所述炉膛的前方转动。
优选地，所述炉排的左右两侧设置有侧密封件，所述侧密封件包括耐火非金属膨胀节和耐火密封绳。
优选地，所述炉排的前后两侧设置有耐火浇注料。
优选地，所述化石燃料给料装置设置在所述炉膛的侧壁处，且构造为与所述炉排的上表面之间的竖直距离为1200mm-1500mm，并且/或者
所述生物质燃料给料装置设置在所述炉膛的侧壁处，且构造为与所述炉排的上表面之间的竖直距离为4000mm-4500mm。
优选地，所述炉排的下方设置有一次风入口，且所述炉膛的前后壁上设置有二次风入口。
优选地，所述二次风入口分别设置在所述炉膛的前壁和后壁上，且设置在所述前壁上的所述二次风入口与设置在所述后壁上的所述二次风入口不对称。
优选地，所述锅炉包括汽水分离系统，所述汽水分离系统包括过热器、蒸发器、汽包、水冷壁，所述蒸发器与汽包构成独立循环。所述水冷壁与汽包构成另一个独立循环。
优选地，所述蒸发器包括蒸发器灰斗，所述蒸发器灰斗形成为所述飞灰复燃系统的一部分，所述飞灰复燃系统还包括水冷螺旋输灰机和连接在所述水冷螺旋输灰机和所述炉膛之间的飞灰复燃系统飞灰喷管，所述飞灰复燃系统构造为将从所述蒸发器灰斗处获取的燃料经由所述水冷螺旋输灰机和所述飞灰复燃系统飞灰喷管通过压缩空气而再次输送进所述炉膛。
优选地，所述飞灰复燃系统还包括连接在所述蒸发器灰斗和所述水冷螺旋输灰机之间的密封式旋转给料机和旋风分离器，从所述蒸发器灰斗处获取的燃料分别通过所述密封式旋转给料机和所述旋风分离器而输送至所述水冷螺旋输灰机。
优选地，所述汽水系统包括水泵、给水操作平台、省煤器，其中，水由所述水泵供给，且所述汽水系统构造为使水从所述给水操作平台进入所述省煤器进行初步加热，并使得所述省煤器将水输送至所述汽包并在所述汽包内实现汽水分离。
优选地，所述汽水分离系统属于所述汽水系统，其包括过热器、水冷壁、蒸发器、汽包及下降管和上升管。所述汽水分离系统构造主要包括汽包以及内部的汽水分离器，其将汽水分离之后的蒸汽经上升管排至过热器，并将汽水分离后的至少部分的水经由所述下降管排至水冷壁。
优选地，所述汽水分离系统构造为还将汽水分离后的至少部分的水排入所述蒸发器。
优选地，所述汽水分离系统构造为将汽水分离后的至少部分的水排入所述水冷壁。
根据本发明的锅炉，能够利用两种能源而进行燃烧，能够满足使用者的多种使用需求。同时，本发明的锅炉还能够对燃料进行重复利用，以提高燃料的使用率、减少浪费，从而在经济和资源的双重层面都具有重大意义。
附图说明
本发明实施方式的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，
图1为根据本发明的一个优选实施方式的锅炉的结构示意图；
图2为图1中的锅炉的炉膛处的示意图；
图3为图1中的锅炉的汽水系统的原理示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底了解本发明实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。
图1至图3示出了本发明的一个优选实施方式的锅炉100。锅炉100包括炉膛2、给料装置、飞灰复燃系统。可选地，锅炉100进一步包括汽水分离系统以及空气预热器等。本文所提到的方向术语“前”和“后”分别指的是给料装置相对于炉膛2的位置以及和该位置相对的位置，而方向术语“左右”指的则是与“前后”相适应的空间位置。
炉膛2的下方设置有炉排3。具体地，如图2所示，炉膛腔室由炉膛2的侧壁以及炉排3共同限定。优选地，炉膛2能够沿水平方向在一定程度内伸缩膨胀。炉膛的前端设置有观察孔24。
炉排3构造为从炉膛2的后方朝向前方转动。在炉排3的前部位置设置有炉排灰斗23。炉排灰斗23的下方连接有螺旋输灰机15，以将燃烧后的废料输送至捞渣机14。在本实施方式中，炉排3为鳞片式倒转炉排，每个炉排片长度为900mm-1400mm，宽度为100mm-200mm。炉排3的上表面背火面上设置有热电偶。热电偶的数量可以根据额定蒸发量的大小来进行调整。可选地，炉排3的上表面背火面上均布有24-30个热电偶。在实际工作中，热电偶可以实时指示炉排3各区域的温度，当某些区域超温状态运行超过预定时间（例如30分钟）时触发急停操作。从整体上看，炉排3形成为链条式结构，即其在沿前后方向延伸的截面中形成为环形。炉排3的上部的上表面为向火面，上部的下表面为背火面，下部的下表面面向炉排灰斗23。
优选地，炉排3的左右两侧设置有侧密封件和耐火浇注料。侧密封件包括耐火非金属膨胀节和耐火密封绳。其中，耐火非金属膨胀节位于水冷壁（将在后文详细描述）外侧的非向火面，能够起到密封作用且保证炉膛2的可延展性。耐火密封绳位于炉排3和水冷壁重叠区域的缝隙处，起到密封作用，防止燃烧着的燃料掉进炉排灰斗23。耐火浇注料设置在炉膛2内且定位在水冷壁的向火位置处，并设置在炉排3的上表面以上的500mm左右的高度位置处，其能够用于保护水冷壁，避免炉排3上燃料太厚而将水冷壁埋住而烧毁。
优选地，炉排3可以为沿左右方向布置的两个炉排3，每个炉排由一个电机驱动。两个炉排3具有相同的运行速度（可通过设置多个变频电机驱动而实现）。每个炉排可包含多组链条及炉排片组成的传动系统，通常根据炉膛的尺寸来定，大概每台炉排电机驱动3-5组链条传动系统。进一步地，锅炉100构造为使得炉排3的各个位置的横断面（该横断面指的是沿前后方向延伸的面）处的燃烧情况相似。在操作中，一部分燃料在炉膛2内悬浮燃烧，另一部分燃料在炉排3的表面上附着燃烧。这样的方式使得化学不完全燃烧减少。且本实施方式的炉排热强度高，且锅炉构造为使得炉排上附着的煤层薄，燃烧猛烈，因而锅炉的热惯性小，调节灵敏度高。
优选地，锅炉100设置有两种与炉膛2腔室相连通的进风口：一次风入口4和二次风入口5。一次风入口4设置在炉排3下方。一次风入口4又包括三个通道，三个通道并排设置在炉排3的左中右位置，并且三个通道处还优选地设置有角度调节挡板，以确保三个通道保持相同的风压而能够均匀送风。为了方便一次风进入炉膛2，炉排3的炉排片上均布有通风小孔，一次风能够穿过小孔从而进入炉膛2。此时一次风还起到冷却炉排3的作用。优选地，一次风在进入炉膛2前首先通过空气预热器10预热。
二次风入口5设置在炉膛2的前后壁上，且设置在前壁上的二次风入口5的数量与位置和设置在后侧壁上的二次风入口5不对称。二次风入口5的不对称设置能够保证向炉膛2内供给足够的氧气，以避免发生不充分燃烧，减少氮氧化物和一氧化碳的产生，节能环保。可选地，设置在前壁上的二次风入口5为15-20个，设置在后壁上的二次风入口5为25-30个。当然，可以根据锅炉的大小增加或减小二次风入口5的数量。可选地，二次风入口5可以设置在炉膛2的前后壁的竖直方向上中部靠下约1000mm-2000mm的位置处。燃料的输送风主要由二次风机提供。
给料装置包括化石燃料给料装置和生物质燃料给料装置，二者分别构造为向炉膛2输送化石燃料和生物质燃料。在本实施方式中，化石燃料为主要为煤炭颗粒和煤炭粉末的煤炭，生物质燃料主要为甘蔗渣。当然也可以适应于其他燃料，例如秸秆等。化石燃料给料装置和生物质燃料给料装置的数量可以根据锅炉的额定蒸发量的大小而进行设定。
化石燃料给料装置与炉排3的上表面之间的竖直距离为1200mm-1500mm。在本实施方式中，化石燃料给料装置具体地又包括抛煤机13。生物质燃料给料装置与炉排3的上表面之间的竖直距离为4000mm-4500mm。在本实施方式中，生物质燃料给料装置包括甘蔗渣喷播器12、甘蔗渣刮板机21以及甘蔗渣喂料机20。生物质燃料给料装置构造为使得甘蔗渣刮板机21将甘蔗渣通过甘蔗渣喂料机20而输送至甘蔗渣喷播器12，甘蔗渣喷播器12将甘蔗渣输送进炉膛2。甘蔗渣被输送进炉膛2后，大部分的甘蔗渣在炉膛2内悬浮燃烧，少部分的甘蔗渣落在炉排3上而被燃烧。而煤炭被输送进炉膛2后，大部分的煤炭附着在炉排3上被燃烧，少部分的煤炭在炉膛2内悬浮燃烧。在燃烧过程中，煤炭和甘蔗渣产生的飞灰能够在引风机的作用下进行电除尘。
在本实施方式中，燃煤模式和燃烧甘蔗渣的模式可以相互切换。具体地，在作业负荷稳定且高于30%负荷的工况条件下二者可以任意切换。
锅炉100还包括用于向外界送热的汽水系统。汽水系统包括水泵、给水操作平台、省煤器9、汽包6（其包括有汽水分离器60）、蒸发器8、过热器7、水冷壁和下降管。过热器又包括初级过热器、辐射过热器、末级过热器、顶棚过热器及包墙过热器。其中，蒸发器8与汽包6构成独立循环。水冷壁和汽包6构成另一个独立循环。
汽水系统的具体工作过程由图3示出。结合附图可以看到，水泵用于供水，水通过给水操作平台进入省煤器9而进行初步加热。随后，水从省煤器9进入汽包6并在汽包6内被加热而实现汽水分离，汽水分离主要由汽包内的汽水分离器60完成。汽水分离后的蒸汽被排至过热器7，经过过热器7而被送至蒸汽管道，随后进入汽轮机。而汽水分离后的水则分为两部分，其中一部分经由下降管而被排至水冷壁，另一部分进入蒸发器8，在蒸发器8内被再次蒸发。可选地，给水操作平台的给水温度为125℃，给水压力基本设置为120bar。可以理解，汽水系统是一个较大的处理系统，其包括了汽水分离系统。而汽水分离系统主要由汽包6中的汽水分离器60主要起到了汽水分离作用。
为了提高燃料的利用率，锅炉100还设置有飞灰复燃系统。飞灰复燃系统包括上述的蒸发器8的蒸发器灰斗、水冷螺旋输灰机18和飞灰复燃系统飞灰喷管16。可选地，飞灰复燃系统还可以包括旋风分离器11、密封式旋转给料机17以及膨胀节22。其中，燃料在炉膛2内悬浮燃烧并能够到达与炉膛2连通的蒸发器8处。密封式旋转给料机17以及旋风分离器11均连接在蒸发器8与水冷螺旋输灰机18之间，水冷螺旋输灰机18又通过飞灰复燃系统飞灰喷管16与炉膛2连通。飞灰复燃系统构造为将从蒸发器灰斗处获取的燃料分别经由密封式旋转给料机17和旋风分离器11输送至水冷螺旋输灰机18，水冷螺旋输灰机18再将燃料经由飞灰复燃系统飞灰喷管16通过压缩空气而输送进炉膛2。这样，部分燃料能够再次被燃烧，从而提高燃料的使用率，节省能源、有利于环保。优选地，飞灰复燃系统飞灰喷管16与炉排3之间的竖直距离为900mm左右。
优选地，本实施方式中在过热器7、蒸发器8、省煤器9及空气预热器10的位置处设置有吹灰器26。同样优选地，锅炉100的汽包6、蒸汽管道等部件或管道处均设置有安全阀，以确保系统压力稳定。安全阀处设置有消音器。同样优选地，省煤器9上设置有供检修人员进入的人孔门25。
在使用中，化石燃料给料装置和生物质燃料给料装置均可通过变频器调节速率，从而控制给料量，进而达到调节锅炉100负荷的目的。在实际操作中燃烧化石燃料（例如煤炭）和燃烧生物质燃料（例如甘蔗渣）时所需的操作条件具有一些不同。例如，在燃烧煤炭时，一次风和二次风的比例大致为2:1，而燃烧甘蔗渣时一次风和二次风的比例接近为1:1。甘蔗渣燃烧时炉排3处排出的燃烧后的燃料较少，大部分随烟气在设置在空气预热器10下方的空气预热器灰斗19及后续系统中被分离排出。在燃烧甘蔗渣时，炉排3通常保持以最低转速运转。本实施方式的锅炉100可以满足最高含水量为56%的甘蔗渣的正常燃烧。
本实施方式的锅炉100能够使用两种燃料进行燃烧，满足使用者的不同使用需求。并且，设置飞灰复燃系统能够提升能源的利用率，降低成本、有利于环保。
除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。
Claims (10)
1.一种可燃烧生物质燃料和化石燃料的炉排锅炉，其特征在于，包括：
炉膛；
化石燃料给料装置，所述化石燃料给料装置构造为向所述炉膛输送煤炭；
生物质燃料给料装置，所述生物质燃料给料装置构造为向所述炉膛输送生物质燃料；
汽水分离系统，所述汽水分离系统包括蒸发器，所述蒸发器构造为与所述炉膛连通，所述蒸发器包括蒸发器灰斗；以及
飞灰复燃系统，所述飞灰复燃系统构造为与所述炉膛相连通，所述蒸发器灰斗形成为所述飞灰复燃系统的一部分，所述飞灰复燃系统还包括水冷螺旋输灰机、连接在所述水冷螺旋输灰机和所述炉膛之间的飞灰复燃系统飞灰喷管、连接在所述蒸发器灰斗和所述水冷螺旋输灰机之间的密封式旋转给料机和旋风分离器，所述飞灰复燃系统构造为将从所述蒸发器灰斗处获取的燃料分别通过所述密封式旋转给料机和所述旋风分离器而输送至所述水冷螺旋输灰机，所述水冷螺旋输灰机再将燃料经由所述飞灰复燃系统飞灰喷管通过压缩空气而输送进所述炉膛；以及
汽水系统，所述汽水系统包括水泵、给水操作平台、省煤器、汽包、过热器和水冷壁，其中，水由所述水泵供给，且所述汽水系统构造为使水从所述给水操作平台进入所述省煤器进行初步加热，并使得所述省煤器将水输送至所述汽包并在所述汽包内实现汽水分离，其中，所述汽水分离之后的蒸汽排至所述过热器，所述汽水分离后的至少部分的水经由所述蒸发器和/或所述水冷壁重新输送至所述汽包内进行二次汽水分离；以及
炉排，所述炉排设置在所述炉膛的下方，所述炉排的下方设置有一次风入口，所述一次风入口包括通道，多个所述通道并排设置，所述通道处设置有用于调节风压的角度调节挡板。
2.根据权利要求1所述的可燃烧生物质燃料和化石燃料的炉排锅炉，其特征在于，所述炉排构造为能够从所述炉膛的后方朝向所述炉膛的前方转动。
3.根据权利要求2所述的可燃烧生物质燃料和化石燃料的炉排锅炉，其特征在于，所述炉排的前后两侧设置有侧密封件，所述侧密封件包括耐火非金属膨胀节和耐火密封绳。
4.根据权利要求2所述的可燃烧生物质燃料和化石燃料的炉排锅炉，其特征在于，所述炉排的前后两侧设置有耐火浇注料。
5.根据权利要求2所述的可燃烧生物质燃料和化石燃料的炉排锅炉，其特征在于，
所述化石燃料给料装置设置在所述炉膛的前壁处，且构造为与所述炉排的上表面之间的竖直距离为1200mm-1500mm，并且/或者
所述生物质燃料给料装置设置在所述炉膛的前壁处，且构造为与所述炉排的上表面之间的竖直距离为4000mm-4500mm。
6.根据权利要求2所述的可燃烧生物质燃料和化石燃料的炉排锅炉，其特征在于，所述炉膛的前后壁上设置有二次风入口。
7.根据权利要求6所述的可燃烧生物质燃料和化石燃料的炉排锅炉，其特征在于，所述二次风入口分别设置在所述炉膛的前壁和后壁上，且设置在所述前壁上的所述二次风入口与设置在所述后壁上的所述二次风入口不对称。
8.根据权利要求1所述的可燃烧生物质燃料和化石燃料的炉排锅炉，其特征在于，所述汽水分离系统属于所述汽水系统，其包括过热器、水冷壁和下降管，所述汽水分离系统构造为将汽水分离之后的蒸汽排至过热器，并将汽水分离后的至少部分的水经由所述下降管排至水冷壁。
9.根据权利要求1所述的可燃烧生物质燃料和化石燃料的炉排锅炉，其特征在于，所述汽水分离系统构造为将汽水分离后的至少部分的水排入所述蒸发器。
10.根据权利要求8所述的可燃烧生物质燃料和化石燃料的炉排锅炉，其特征在于，所述汽水分离系统构造为将汽水分离后的至少部分的水排入所述水冷壁。
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