CN109059265A - 一种高效抗结渣低排放生物质锅炉 - Google Patents

一种高效抗结渣低排放生物质锅炉 Download PDF

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Abstract

本发明属于锅炉设备技术领域且公开了一种高效抗结渣低排放生物质锅炉，包括锅筒、侧集箱、第一侧水冷壁管、第二侧水冷壁管、下降管、对流管、地基和平台扶梯，所述锅筒一侧设有侧集箱，所述锅筒与侧集箱之间设有第一侧水冷壁管和第二侧水冷壁管，所述锅筒一侧设有多个下降管，所述下降管与锅筒之间设有对流管，所述锅筒每侧均设有保温层炉壁，所述锅筒一侧设有构架，所述构架一侧设有链条炉排，所述锅筒一侧设有前烟箱烟道，所述锅筒另一侧设有后烟箱，所述后烟箱一侧设有烟道，所述后烟箱与烟道固定连接，所述构架顶部设有平台扶梯，所述平台扶梯一侧设有管道仪表。该种高效抗结渣生物质锅炉，结构紧凑，外形尺寸小，运行稳定、热效率高。

Description

一种高效抗结渣低排放生物质锅炉
技术领域
本发明涉及一种锅炉，具体涉及一种高效抗结渣低排放生物质锅炉，属于锅炉技术领域。
背景技术
与煤相比，生物质具有较高的挥发分含量。农作物秸秆中的挥发分一般在 76％～86％之间，其存储了超过三分之二的热量，且一般在200～300℃时开始析出。如果此时无法提供足够的助燃空气，则未燃尽的挥发分被气流带出，形成黑烟，传统的燃煤锅炉设计方法和操作规程并不适合于农作物秸秆。
灰分含量高。由于秸秆类生物质中的灰分含量通常较高，因此，颗粒燃料的灰分沉积速度一般大大超过煤的燃烧，有的甚至超出煤炭大约一个数量级。此外，积灰中通常存在大量的K Cl等氯化物，也是需要注意的一个问题。
结渣现象严重。在秸秆生长过程中，会吸收包含了一定含量的碱金属元素(包括K、Na、Cl、S、Ca、Si、P等)，其以盐或者氧化物的形式存在于生物质机体内部或者灰分等杂质中(包括K、Na、Cl、S、Ca、Si、P等)。当秸秆类生物质固体成型燃料燃烧时达到的温度远远高于灰熔点温度范围，导致炉底的秸秆灰在 800～900℃时就开始软化，温度过高时灰分会全部或者部分发生熔化，导致结渣率较高，试验表明玉米秸秆颗粒燃料的结渣率在50％以上。这不仅影响燃烧设备的热性能，甚至会危及燃烧设备的安全。
NOx排放量较高。生物质燃烧设备产生的NOx主要是由燃料中的N元素氧化产生的，既来自气相燃烧也来自固定碳燃烧过程。其他NOx可能是某些特定条件下由空气中的N元素形成的。生物质燃烧排放的最主要NOx是NO，它在大气中会转变为NO2。
发明内容
本发明要解决的技术问题克服现有的缺陷，提供一种高效抗结渣低排放生物质锅炉，通过下降管和对流管，便于消除了锅筒底部的死水区，使泥渣不易沉积，锅筒高温区能得到良好冷却，预防锅筒下部鼓包，同时采用水火管布置，获得了强化传热效果，达到升温、升压快的特点，提高了锅炉的热效率，结构紧凑，外形尺寸小，运行稳定、热效率高，可以有效解决背景技术中的问题。
由于生物质燃料易挥发，挥发分主要集中在前拱下方，为了推迟点火，加大前拱角度和高度；减短炉排长度，节省锅炉本体长度；并适当提高炉膛高度，增大燃烧空间，有利于挥发分的充分燃烧。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
为解决上述问题，拟开发的生物质高效燃烧设备采取了以下的设计方案：
(1)分级配风
燃料中氮元素通过一系列基本反应过程转化为NO(>90％)和NO2(<10％)，即燃料型反应机制。重要的基本含氮物为NH3和HCN。然而，挥发分中也会发现大量的NO和N2。当O2充足时，NH3和HCN会通过不同反应途径转化为NO。而当燃料充足时，NO将与NH3和HCN反应生成N2。这个机制被用作为脱硝。通过优化初级空气过量系数、温度及在炉内滞留时间，将最大限度将NH3和HCN 转化为N2。
在一次燃烧室，一次风通过一次风机在炉排底部供给，生物质在炉排上干燥、热解、以及固定碳最后燃烧。可燃气的主要成分为CO、H、CxHy、H2O和N2。其中，可燃气中包括NH3、HCN及NO对于脱硝是有益的。此外，由于一次风对于完全燃烧供给不足，炉排表面的温度较低，从而抑制了结渣现象的出现。
在炉拱上部，二次风通过二次风机供给，与生物质热解产生的挥发分等在二次燃烧室进行混合并燃烧，确保完全燃烧并降低因不完全燃烧产生的污染物。采用前后拱对吹的方式，增加扰动，可有效地改善可燃气与二级空气混合均匀度，可减少对二级空气的需求，提高燃烧温度，降低整体过量空气系数。随着温度的上升，基本反应速度加快，改进燃气混合——也缩短了可燃气和二级空气的混合时间。因此，减少了不完全燃烧产生的污染物。最后，未燃尽的成分在三次燃烧室燃尽。
(2)前后拱设计
针对生物质燃料挥发分高、燃点低、点火速度快等特点，采用加高前拱，减短后拱。既扩大了炉膛有效容积，可保证挥发份有足够大的空间充分燃烧，又可保证固定碳在后拱区有一定的燃烧时间，以提高锅炉燃烧效率。
本发明提供一种高效抗结渣低排放生物质锅炉，包括锅筒、侧集箱、第一侧水冷壁管、第二侧水冷壁管、下降管、对流管、地基和平台扶梯，所述锅筒一侧设有侧集箱，所述锅筒与侧集箱之间设有第一侧水冷壁管和第二侧水冷壁管，所述锅筒一侧设有多个下降管，所述下降管与锅筒之间设有对流管，所述锅筒每侧均设有保温层炉壁，所述锅筒一侧设有构架，所述构架一侧设有链条炉排，所述锅筒一侧设有前烟箱烟道，所述锅筒另一侧设有后烟箱，所述后烟箱一侧设有烟道，所述后烟箱与烟道固定连接，所述构架顶部设有平台扶梯，所述平台扶梯一侧设有管道仪表。
作为本发明的一种优选技术方案，所述锅筒内设有一次燃烧室以及设置在一次燃烧室一侧的二次燃烧室，所述二次燃烧室一侧设有三次燃烧室。
作为本发明的一种优选技术方案，所述锅筒内一侧设有前拱，所述锅筒内另一侧设有后拱。
作为本发明的一种优选技术方案，所述所述锅筒一侧设有二次风口，所述二次风口一侧设有二次风管。
作为本发明的一种优选技术方案，所述构架一侧设有地基。
本发明所达到的有益效果是：一种高效抗结渣低排放生物质锅炉，通过一次燃烧室，一次风通过一次风机在炉排底部供给，生物质在炉排上干燥、热解、以及固定碳最后燃烧，同时通过二次燃烧室和二次风口和二次风管，通过二次风机供给，与生物质热解产生的挥发分等在二次燃烧室进行混合并燃烧，确保完全燃烧并降低因不完全燃烧产生的污染物，同时通过三次燃烧室可以将未燃尽的成分燃尽，然后通过前拱和后拱对吹的方式，增加扰动，可有效地改善可燃气与二级空气混合均匀度，可减少对二级空气的需求，提高燃烧温度，降低整体过量空气系数。随着温度的上升，基本反应速度加快，改进燃气混合——也缩短了可燃气和二级空气的混合时间，减少了不完全燃烧产生的污染物，然后通过地基，便于将装置更好的固定，结构简单，易于推广。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明实施例所述的一种高效抗结渣低排放生物质锅炉炉体结构示意图；
图2是本发明实施例所述的一种高效抗结渣低排放生物质锅炉侧面剖视图；
图3是本发明实施例所述的一种高效抗结渣低排放生物质锅炉整体结构示意图；
图4是本发明实施例所述的一种高效抗结渣低排放生物质锅炉整体侧面结构示意图；
图5是本发明实施例所述的一种高效抗结渣低排放生物质锅炉结构侧面内部示意图；
图6是本发明实施例所述的一种高效抗结渣低排放生物质锅炉整体剖视图结构示意图；
图中标号：1、锅筒；2、侧集箱；3、第一侧水冷壁管；4、第二侧水冷壁管； 5、下降管；6、对流管；7、前拱；8、二次燃烧室；9、一次燃烧室；10、三次燃烧室；11、后拱；12、构架；13、链条炉排；14、二次风口；15、地基；16、二次风管；17、管道仪表；18、平台扶梯；19、烟道；20、后烟箱；21、前烟箱烟道；22、保温层炉壁。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：请参阅图1-6，本发明一种高效抗结渣低排放生物质锅炉，包括锅筒1、侧集箱2、第一侧水冷壁管3、第二侧水冷壁管4、下降管5、对流管6、地基15和平台扶梯18，所述锅筒1一侧设有侧集箱2，所述锅筒1与侧集箱2 之间设有第一侧水冷壁管3和第二侧水冷壁管4，所述锅筒1一侧设有多个下降管5，所述下降管5与锅筒1之间设有对流管6，所述锅筒1每侧均设有保温层炉壁22，所述锅筒1一侧设有构架12，所述构架12一侧设有链条炉排13，所述锅筒1一侧设有前烟箱烟道21，所述锅筒1另一侧设有后烟箱20，所述后烟箱20一侧设有烟道19，所述后烟箱20与烟道19固定连接，所述构架12顶部设有平台扶梯18，所述平台扶梯18一侧设有管道仪表17。
所述锅筒1内设有一次燃烧室9以及设置在一次燃烧室9一侧的二次燃烧室 8，所述二次燃烧室8一侧设有三次燃烧室10。所述锅筒1内一侧设有前拱7，所述锅筒1内另一侧设有后拱11。所述所述锅筒1一侧设有二次风口14，所述二次风口14一侧设有二次风管16。所述构架12一侧设有地基15。通过一次燃烧室9，一次风通过一次风机在炉排底部供给，生物质在炉排上干燥、热解、以及固定碳最后燃烧，同时通过二次燃烧室8和二次风口14和二次风管16，通过二次风机供给，与生物质热解产生的挥发分等在二次燃烧室8进行混合并燃烧，确保完全燃烧并降低因不完全燃烧产生的污染物，同时通过三次燃烧室10可以将未燃尽的成分燃尽，然后通过前拱7和后拱11对吹的方式，增加扰动，可有效地改善可燃气与二级空气混合均匀度，可减少对二级空气的需求，提高燃烧温度，降低整体过量空气系数，缩短了可燃气和二级空气的混合时间，减少了不完全燃烧产生的污染物，而且通过地基15，便于将装置更好的固定。
需要说明的是，本发明为一种高效抗结渣低排放生物质锅炉使用时，在一次燃烧室9，一次风通过一次风机在炉排底部供给，生物质在炉排上干燥、热解、以及固定碳最后燃烧。可燃气的主要成分为CO、H2O和N2。其中，可燃气中包括 NH3、HCN及NO对于脱硝是有益的。此外，由于一次风对于完全燃烧供给不足，炉排表面的温度较低，从而抑制了结渣现象的出现。在炉拱上部，二次风通过二次风机供给，与生物质热解产生的挥发分等在二次燃烧室8进行混合并燃烧，确保完全燃烧并降低因不完全燃烧产生的污染物。采用前拱7和后拱11对吹的方式，增加扰动，可有效地改善可燃气与二级空气混合均匀度，可减少对二级空气的需求，提高燃烧温度，降低整体过量空气系数。随着温度的上升，基本反应速度加快，改进燃气混合——也缩短了可燃气和二级空气的混合时间。因此，减少了不完全燃烧产生的污染物。最后，未燃尽的成分在三次燃烧室10燃尽。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，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 (5)

1.一种高效抗结渣低排放生物质锅炉，包括锅筒(1)、侧集箱(2)、第一侧水冷壁管(3)、第二侧水冷壁管(4)、下降管(5)、对流管(6)、地基(15)和平台扶梯(18)，其特征在于，所述锅筒(1)一侧设有侧集箱(2)，所述锅筒(1)与侧集箱(2)之间设有第一侧水冷壁管(3)和第二侧水冷壁管(4)，所述锅筒(1)一侧设有多个下降管(5)，所述下降管(5)与锅筒(1)之间设有对流管(6)，所述锅筒(1)每侧均设有保温层炉壁(22)，所述锅筒(1)一侧设有构架(12)，所述构架(12)一侧设有链条炉排(13)，所述锅筒(1)一侧设有前烟箱烟道(21)，所述锅筒(1)另一侧设有后烟箱(20)，所述后烟箱(20)一侧设有烟道(19)，所述后烟箱(20)与烟道(19)固定连接，所述构架(12)顶部设有平台扶梯(18)，所述平台扶梯(18)一侧设有管道仪表(17)。
2.根据权利要求1所述的一种高效抗结渣低排放生物质锅炉，其特征在于，所述锅筒(1)内设有一次燃烧室(9)以及设置在一次燃烧室(9)一侧的二次燃烧室(8)，所述二次燃烧室(8)一侧设有三次燃烧室(10)。
3.根据权利要求1所述的一种高效抗结渣低排放生物质锅炉，其特征在于，所述锅筒(1)内一侧设有前拱(7)，所述锅筒(1)内另一侧设有后拱(11)。
4.根据权利要求1所述的一种高效抗结渣低排放生物质锅炉，其特征在于，所述所述锅筒(1)一侧设有二次风口(14)，所述二次风口(14)一侧设有二次风管(16)。
5.根据权利要求1所述的一种高效抗结渣低排放生物质锅炉，其特征在于，所述构架(12)底部设有地基(15)。
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