CN109099416A - 一种生物质锅炉装置 - Google Patents

Abstract

一种生物质锅炉装置，包括内部系统、水系统、风系统以及烟气利用和净化系统；内部系统包括外壳体、燃烧室、半球形折流罩、上层燃烧网炉排、阶梯型中层燃烧网炉排、下层燃烧网炉排、温度传感器和灰渣室；在燃烧室内自上而下依次嵌装有上层燃烧网炉排、阶梯型中层燃烧网炉排和下层燃烧网炉排；水系统包括螺旋水管、第一、二热量表，螺旋水管盘绕在燃烧室外；风系统包括空气预热器、多孔风喷管、竖直风管道、第一引风机和流速表；烟气利用和净化系统包括旋风分离器、返气管、烟气分析仪、过热器、再热器、省煤器、除尘器、第二引风机和烟囱。本发明具有环保指标高、炉排结构合理、燃烧效率高、高效节能、烟气利用率高等特点。

Description

一种生物质锅炉装置

技术领域

本发明涉及换热装置领域，尤其涉及一种新型的生物质锅炉装置。

背景技术

随着石化能源的日益枯竭和环境问题的日趋严重，开发可再生且环保的生物质能源具有重大的战略意义。我国生物质能源丰富，生物质能具有氧氢元素含量高、挥发性高、炭活性高、N和S含量低、灰分低和点火性能较好等特点，其高效转换和洁净利用日益受到世界的重视。

生物质可以通过直接燃烧、热解、气化、液化等多种方式转化利用，其中，直接燃烧技术是目前适合我国生物质大规模高效洁净利用中最成熟、最简便可行的方式之一，即将燃烧产生的能量用于发电或集中供热。我国生物质燃料推广应用的关键问题是还没有与之相适应的燃烧设备，生物质燃烧设备的研究、设计及制造远不能产业发展的需求，生物质锅炉的研发迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物质锅炉装置，本发明具有环保指标高、燃烧效率高、烟气利用率高等特点。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种生物质锅炉装置，包括内部系统、水系统、风系统以及烟气利用和净化系统；

所述内部系统包括外壳体、燃烧室、半球形折流罩、上层燃烧网炉排、阶梯型中层燃烧网炉排、下层燃烧网炉排、温度传感器和灰渣室；所述外壳体呈圆筒形结构，在所述外壳体中嵌装有保温层；所述燃烧室呈圆柱体结构，位于所述外壳体内的中央位置，在燃烧室上部设有进料口；半球形折流罩安装在燃烧室的顶部，在进料口下部的燃烧室内自上而下依次嵌装有上层燃烧网炉排、阶梯型中层燃烧网炉排和下层燃烧网炉排，上层燃烧网炉排呈圆形结构，在其中心部处有一开孔，燃料可通过开孔掉落中层阶梯型燃烧网炉排上，开孔也有助于燃烧中心的产生；中层阶梯型燃烧网炉排是主燃区，阶梯结构的炉排提高水平方向风的利用率，保证燃料充分燃烧；在上层燃烧网炉排和阶梯型中层燃烧网炉排之间燃烧室的圆周侧壁上设有多个通孔用于通风；在下层燃烧网炉排上安装有推板用于清除紧靠下层燃烧网炉排上的燃料；温度传感器设置在下层燃烧网炉排下方用于检测该处燃烧室内的温度；在下层燃烧网炉排下面设有灰渣室；下层燃烧网炉排呈椭圆柱结构，其与燃烧室壁面在x方向上嵌装，在y方向上与燃烧室壁面有一定的间隙，该间隙一方面起到通风作用，另一方面作为推板将燃料推到灰渣室的通道；

所述水系统包括螺旋水管、第一热量表和第二热量表，螺旋水管在燃烧室外自上至下呈螺旋状盘绕在燃烧室外圆筒壁上，利用燃烧室外圆筒壁温度和高温烟气余热加热水；进水口设在上部由外壳体外通入，出水口设在下部通到外壳体之外；在进水口处设有第一热量表用于检测进水温度；在出水口处设有第二热量表用于检测出水温度；

所述风系统包括空气预热器、多孔风喷管、竖直风管道、第一引风机和流速表；竖直风管道设置在燃烧室外进水口的相反侧，并与上层燃烧网炉排、阶梯型中层燃烧网炉排和下层燃烧网炉排分别相通；多孔风喷管横向安装在阶梯型中层燃烧网炉排和下层燃烧网炉排之间的燃烧室中，且与竖直风管道连通；第一引风机通过空气预热器与竖直风管道的进风口连接，利用高温烟气余热可对竖直风管道中的空气进行预热；流速表安装在第一引风机的出口处用于测量进风流速，保证燃料在燃烧室内充分高效燃烧；

所述烟气利用和净化系统包括旋风分离器、返气管、烟气分析仪、过热器、再热器、省煤器、除尘器、第二引风机和烟囱；烟气和固体的混合物通过管道从燃烧室的下部排出燃烧室进入旋风分离器，旋风分离器将烟气中的焦油以及灰尘杂质分离出来，并将其送回燃烧室再利用，烟气分别经过过热器、再热器、省煤器和除尘器后，通过第二引风机送往烟囱；在烟囱上部设有挡板用于控制烟囱内流道的横截面积，在挡板下方设有烟气分析仪用于检测烟气中CO₂浓度；在烟囱中部通过波壁管形状的返气管与燃烧室相连。

本发明工作过程大致如下：

燃料从进料口送入生物质锅炉的燃烧室内，在上层燃烧网炉排上燃烧，一段时间后，燃料的颗粒变小落入孔径较小的阶梯型中层燃烧网中燃烧，最后掉入下层燃烧网炉排上燃烧。当位于下层燃烧网炉排下方的温度传感器检测该处燃烧室内温度降到设置温度时，下层的推板把位于该层紧贴炉排的一层物料推送到灰渣口。燃烧过程中产生的高温烟气和固体混合物被设置在燃烧室顶部的半球形折流罩折流回下部，使燃烧产生的焦油等得到最大程度的降解。当烟气流到烟囱中部时，烟气可通过与燃烧室后壁相连的波壁管形状的返气管进入到燃烧室内中进行余热的再利用。利用高温烟气余热可对竖直风管道中的空气进行预热和螺旋水管中的水加热；当位于烟囱中的烟气分析仪检测到CO₂浓度过高时，加大烟囱挡板开放程度，烟气经过热器、再热器、省煤器降温和除尘器除尘后排到放空气中。

与现有技术相比，本发明具有环保指标高、炉排结构合理、燃烧效率高、高效节能、烟气利用率高等特点。

附图说明

图1是本发明生物质锅炉装置的二维结构主视图；

图2是本发明生物质锅炉装置的二维结构后视图；

图3是上层燃烧网炉排结构示意图；

图4是阶梯型中层燃烧网结构示意图；

图5是本发明生物质锅炉装置中的烟气、空气和水流向示意图。

图1中标号：1为半球形折流罩、2为进料口、3为第一热量表、4为进水口、5为上层燃烧网炉排、6为旋风分离器、7为过热器、8为再热器、9为省煤器、10为出水口、11为除尘器、12为烟囱、13为挡板、14为烟气分析仪、15为返气管、16为第二引风机、17为灰渣室、18为空气预热器、19为流速表、20为温度传感器、21为下层燃烧网炉排、22为推板、23为多孔风喷管、24为阶梯型中层燃烧网炉排、25为螺旋水管、26为竖直风管道、27为进风口、28为外壳体、29为燃烧室、30为第二热量表、31为第一引风机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

本发明的一种生物质锅炉装置，如图1和图2所示，包括内部系统、水系统、风系统以及烟气利用和净化系统；所述内部系统包括外壳体28、燃烧室29、半球形折流罩1、上层燃烧网炉排5、阶梯型中层燃烧网炉排24、下层燃烧网炉排21、温度传感器20和灰渣室17；所述外壳体28呈圆筒形结构，在所述外壳体28中嵌装有保温层；所述燃烧室29呈圆柱体结构，位于所述外壳体28内的中央位置，在燃烧室29上部设有进料口2；所述半球形折流罩1采用半球形结构，并安装在燃烧室29的顶部，在进料口2下部的燃烧室29内自上而下依次嵌装有上层燃烧网炉排5、阶梯型中层燃烧网炉排24和下层燃烧网炉排21，所述内部系统中三层燃烧网炉排的设置是本发明的核心部分之一；如图3所示，上层燃烧网炉排5呈圆形结构，在其中心部处有一开孔，燃料可通过开孔掉落阶梯型中层燃烧网炉排24上，开孔也有助于燃烧中心的产生；阶梯型中层燃烧网炉排24是主燃区，如图4所示，阶梯结构的炉排提高水平方向风的利用率，保证燃料充分燃烧；在上层燃烧网炉排5和阶梯型中层燃烧网炉排24之间燃烧室的圆周侧壁上设有多个通孔，即每隔一段间距设一个通孔，可以起到通风作用；温度传感器20设置在下层燃烧网炉排21下方用于检测该处燃烧室29内的温度；在下层燃烧网炉排21上安装有推板22用于清除紧靠下层燃烧网炉排21上的燃料；所述推板22和半球形折流罩1是本发明的核心部分之二，当温度传感器20检测到下层燃烧网炉排21下的温度降到设置温度时，推板20将把位于该层紧贴炉排的一层物料推送到灰渣室17；在下层燃烧网炉排21下面设有灰渣室17；下层燃烧网炉排21呈椭圆柱结构，其与燃烧室29壁面在x方向上嵌装，在y方向上与燃烧室29壁面有一定的间隙，该间隙一方面可以起到通风作用，另一方面作为推板20将燃料推到灰渣室17的通道；

所述水系统包括螺旋水管25、第一热量表3和第二热量表30，螺旋水管25在燃烧室29外自上至下呈螺旋状盘绕在燃烧室29外圆筒壁上，这样就能利用燃烧室29外圆筒壁温度和高温烟气余热加热水；进水口4设在上部由外壳体28外通入，出水口10设在下部通到外壳体28之外；在进水口4处设有第一热量表3用于检测进水温度；在出水口10处设有第二热量表30用于检测出水温度；

所述风系统包括空气预热器18、多孔风喷管23、竖直风管道26、第一引风机31和流速表19；竖直风管道26设置在燃烧室29外进水口2的相反侧，并与上层燃烧网炉排5、阶梯型中层燃烧网炉排24和下层燃烧网炉排21分别相通；多孔风喷管23横向安装在阶梯型中层燃烧网炉排24和下层燃烧网炉排21之间的燃烧室29中，且与竖直风管道26连通；第一引风机31通过空气预热器18与竖直风管道26的进风口27连接，利用高温烟气余热可对竖直风管道26中的空气进行预热；流速表19安装在第一引风机31的出口处用于测量进风流速，保证燃料在燃烧室29内充分高效燃烧；

所述烟气利用和净化系统是本发明的核心部分之三，通过将螺旋水管25盘绕在燃烧室29外圆筒壁上，利用燃烧室29外圆筒壁温度和高温烟气余热加热水，此外高温烟气余热也可对竖直风管道26中的空气进行预热。所述烟气利用和净化系统包括旋风分离器6、返气管15、烟气分析仪14、过热器7、再热器8、省煤器9、除尘器11、第二引风机16和烟囱12；烟气和固体的混合物通过管道从燃烧室29的下部排出燃烧室29进入旋风分离器6，旋风分离器6将烟气中的焦油以及灰尘杂质分离出来，并将其送回燃烧室29再利用，烟气分别经过过热器7、再热器8、省煤器9和除尘器11后，通过第二引风机16送往烟囱12；在烟囱12上部设有挡板13用于控制烟囱12内流道的横截面积，在挡板13下方设有烟气分析仪14用于检测烟气中CO₂浓度；在烟囱12中部通过波壁管形状的返气管15与燃烧室29相连。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种生物质锅炉装置，其特征在于：包括内部系统、水系统、风系统以及烟气利用和净化系统；

所述内部系统包括外壳体、燃烧室、半球形折流罩、上层燃烧网炉排、阶梯型中层燃烧网炉排、下层燃烧网炉排、温度传感器和灰渣室；所述外壳体呈圆筒形结构，在所述外壳体中嵌装有保温层；所述燃烧室呈圆柱体结构，位于所述外壳体内的中央位置，在燃烧室上部设有进料口；半球形折流罩安装在燃烧室的顶部，在进料口下部的燃烧室内自上而下依次嵌装有上层燃烧网炉排、阶梯型中层燃烧网炉排和下层燃烧网炉排，上层燃烧网炉排呈圆形结构，在其中心部处有一开孔，燃料可通过开孔掉落中层阶梯型燃烧网炉排上；在上层燃烧网炉排和阶梯型中层燃烧网炉排之间燃烧室的圆周侧壁上设有多个通孔用于通风；在下层燃烧网炉排上安装有推板用于清除紧靠下层燃烧网炉排上的燃料；温度传感器设置在下层燃烧网炉排下方用于检测该处燃烧室内的温度；在下层燃烧网炉排下面设有灰渣室；下层燃烧网炉排呈椭圆柱结构，其与燃烧室壁面在x方向上嵌装，在y方向上与燃烧室壁面有一定的间隙，该间隙一方面起到通风作用，另一方面作为推板将燃料推到灰渣室的通道；

所述水系统包括螺旋水管、第一热量表和第二热量表，螺旋水管在燃烧室外自上至下呈螺旋状盘绕在燃烧室外圆筒壁上，利用燃烧室外圆筒壁温度和高温烟气余热加热水；进水口设在上部由外壳体外通入，出水口设在下部通到外壳体之外；在进水口处设有第一热量表用于检测进水温度；在出水口处设有第二热量表用于检测出水温度；

所述风系统包括空气预热器、多孔风喷管、竖直风管道、第一引风机和流速表；竖直风管道设置在燃烧室外进水口的相反侧，并与上层燃烧网炉排、阶梯型中层燃烧网炉排和下层燃烧网炉排分别相通；多孔风喷管横向安装在阶梯型中层燃烧网炉排和下层燃烧网炉排之间的燃烧室中，且与竖直风管道连通；第一引风机通过空气预热器与竖直风管道的进风口连接，利用高温烟气余热可对竖直风管道中的空气进行预热；流速表安装在第一引风机的出口处用于测量进风流速，保证燃料在燃烧室内充分高效燃烧；

所述烟气利用和净化系统包括旋风分离器、返气管、烟气分析仪、过热器、再热器、省煤器、除尘器、第二引风机和烟囱；烟气和固体的混合物通过管道从燃烧室的下部排出燃烧室进入旋风分离器，旋风分离器将烟气中的焦油以及灰尘杂质分离出来，并将其送回燃烧室再利用，烟气分别经过过热器、再热器、省煤器和除尘器后，通过第二引风机送往烟囱；在烟囱上部设有挡板用于控制烟囱内流道的横截面积，在挡板下方设有烟气分析仪用于检测烟气中CO₂浓度；在烟囱中部通过波壁管形状的返气管与燃烧室相连。