CN109737370A - 一种燃生物质气的蒸汽锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃生物质气的蒸汽锅炉，包括分别上下布置的锅炉本体和燃烧室，所述锅炉本体包括与燃烧室连通的排烟通道和用于装水的锅筒，排烟通道上设有排烟口；锅筒位于排烟通道上下侧，排烟通道内排布有多条与锅筒连通的水冷壁管，上侧锅筒上设有蒸汽出口；所述燃烧室的燃气进气端安装有生物质气的燃烧机；燃烧室内靠近与排烟通道的连接处设有二次风接口。本发明提供的燃生物质气的蒸汽锅炉，其热效率高、洁净环保且污染排放极低。

Description

一种燃生物质气的蒸汽锅炉

技术领域

本发明涉及蒸汽锅炉领域，尤其涉及一种燃生物质气的蒸汽锅炉。

背景技术

蒸汽锅炉是一种能量转换设备，向蒸汽锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过蒸汽锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽载体。

在国家环保政策越来越严格的背景下，环保排放标准逐步提高，传统的以煤炭、燃油等作为燃料的工业锅炉已经很难达到国家不断升级的环保排放要求，而改用以天然气为染料的蒸汽锅炉一方面能源成本成倍增加，企业难以承担，另一方面有些企业所处位置没有管道天然气就近供应，无法使用天然气锅炉。不得不寻求其他可行的环保清洁能源，而生物质能源自然成为比较受认同的可行替代能源。生物质能源的主要原料来源是农林废弃物、家具建材废料及建筑模板废弃物，根据最新的环保规范要求，不可以直接燃烧，要么加工成生物质成型颗粒，要么采用气化技术转化成可燃的生物质气，给工业锅炉作为燃料。

生物质气作为清洁能源，用于工业锅炉燃料其环保排放标准与天然气锅炉等同，只要采用特别设计的燃气锅炉来燃烧生物质气，锅炉烟气排放的黑度、粉尘、SO₂、NOx等指标完全可以达到天然气一样的洁净程度。尤其是能源负荷较大的用户，采用“生物质气化炉+生物质气燃气锅炉”联合技术，先通过气化炉产生生物质气，再送至锅炉作为燃料，联合运行的能源成本不仅远低于天然气，甚至比生物质颗粒也低不少，环保排放更是大大优于以生物质颗粒作为燃料的工业锅炉。

常用的燃气锅炉是按照高热值的天然气作为燃料来设计的，用来燃烧生物质气，首先出力就会降低很多，锅炉热效率较低，因为生物质气热值低，只有天然气的1/8～1/6，配风不好则难以燃尽，热负荷较低时稳定性又较差。因此，必须根据生物质气的成分组成及燃烧特性等数据来特别设计锅炉才能保证燃烧热效率较高，洁净燃烧的同时洁净排放。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种热效率高、洁净环保且污染排放极低的燃生物质气的蒸汽锅炉。

为实现上述目的，本发明提供一种燃生物质气的蒸汽锅炉，包括分别上下布置的锅炉本体和燃烧室，所述锅炉本体包括与燃烧室连通的排烟通道和用于装水的锅筒，排烟通道上设有排烟口；锅筒位于排烟通道上下侧，排烟通道内排布有大量与锅筒连通的水冷壁管，上侧锅筒上设有蒸汽出口；所述燃烧室的燃气进气端安装有生物质气的燃烧机；燃烧室后部侧墙设有二次风接口。

作为本发明的进一步改进，所述水冷壁管布置在排烟通道的侧壁上。

作为本发明的进一步改进，所述锅筒包括第一锅筒和第二锅筒，所述水冷壁管的两端分别与第一锅筒和第二锅筒连通。

作为本发明的更进一步改进，所述第二锅筒、排烟通道、第一锅筒和燃烧室由上往下依次布置，所述蒸汽出口位于第二锅筒上。

作为本发明的更进一步改进，所述燃烧室和排烟通道均采用长条型结构，所述燃烧室上的燃烧机和排烟通道末端的排烟口均远离燃烧室与排烟通道的连通处。

作为本发明的更进一步改进，所述排烟通道内设有至少一块挡烟墙，所述挡烟墙一侧边缘与排烟通道其中一内壁连接，其另一侧边缘与排烟通道另一侧的内壁留有间距并形成烟气通道弯折部。

作为本发明的更进一步改进，所述挡烟墙的数量为至少两块，所述烟气通道弯折部的数量与挡烟墙的数量对应，烟气通道弯折部沿排烟通道的延伸方向交错布置。

作为本发明的更进一步改进，所述燃烧室的侧壁上设有炉膛温度压力测点接口。

作为本发明的更进一步改进，所述燃烧室的侧壁设有防爆门、看火孔和检修门；燃烧室的侧壁和锅炉本体的侧壁下部均设有清灰门。

作为本发明的更进一步改进，所述燃烧室为保温耐火材料浇筑的绝热燃烧室，其包括钢架和包覆在钢架内的保温耐火材料。

有益效果

与现有技术相比，本发明的燃生物质气的蒸汽锅炉的优点为：

1、由于燃生物质气的蒸汽锅炉以生物质气作为燃料，而生物质气热值低，产生同量的热量燃气的消耗量是天然气的6～8倍，因此必须有足够大的燃烧室空间才能确保生物质气这样的热值较低的可燃气体充分燃烧。生物质气和空气在燃烧器中混合后进入燃烧室燃烧，第一次混合的空气不足以让生物质气完全燃烧。而通过在燃烧室内靠近与排烟通道的连接处的二次风接口来补充空气，让燃烧室内的生物质气与空气进行第二次混合，则能进一步补充氧气，以确保生物质气充分燃烧燃尽，让生物质气的能量能得到最大程度的利用。此外，与锅筒连通的多条水冷壁管伸入至排烟通道内，水冷壁管与烟气接触面积大，有利于水冷壁管内的水吸收更多的热量。燃生物质气的蒸汽锅炉的锅炉效率能达到91.6％。

2、水冷壁管的两端分别与第一锅筒和第二锅筒连通，可以容纳更多的水，而且蓄热能力强、换热面积大、负荷调节能力强、适应负荷变化快。此外将第一锅筒和第二锅筒分别布置在排烟通道的上、下两侧，在相同锅炉容积条件下，由于分散了锅炉容积，其占地面积较小。

3、由于燃烧室和排烟通道均采用长条型结构，燃烧机和排烟口均远离燃烧室与排烟通道的连通处，燃烧室采用拉长单程布置结构，确保生物质气在燃烧室有足够的停留时间，让生物质气充分燃烧燃尽。

4、燃生物质气的蒸汽锅炉采用绝热炉膛技术设计锅炉燃烧室，燃烧室为保温耐火材料浇筑的绝热燃烧室，燃烧室钢架在工厂加工组装，燃烧室炉墙现场砌筑浇注。

5、燃生物质气的蒸汽锅炉采用“锅”、“炉”分离的结构型式，作为“炉”的部分的燃烧室在下部，作为“锅”的部分的锅炉本体在上部，这样的结构型式优点：1)燃烧室周围没有水冷壁管等换热，方便燃烧控制，可以确保燃烧室始终保持较高温度；2)作为“锅”的部分的锅炉本体可以在工厂预制整装，确保制造质量；3)燃烧室采用拉长单程布置，降低了高宽尺寸，燃烧室钢架可以在工厂预制组装，确保制造质量，整装运输到现场砌筑浇注炉墙，方便安装。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为燃生物质气的蒸汽锅炉的内部结构示意图；

图2为图1中A-A向的剖视图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例。

实施例

本发明的具体实施方式如图1至图2所示，一种燃生物质气的蒸汽锅炉，包括分别上下布置的锅炉本体2和燃烧室1，所述锅炉本体2包括与燃烧室1连通的排烟通道13和用于装水的锅筒，排烟通道13上设有排烟口14，排烟口14设在锅炉本体2前端侧墙上部。锅筒位于排烟通道13上下侧，排烟通道13内排布有大量与锅筒连通的水冷壁管15，上侧锅筒上设有蒸汽出口6。所述燃烧室1的燃气进气端安装有生物质气的燃烧机3，燃烧机3位于锅炉燃烧室1前端炉墙上。燃烧室1内靠近与排烟通道13的连接处、即燃烧室1的后部侧墙设有二次风接口12。

锅筒包括第一锅筒4和第二锅筒5，水冷壁管15的两端分别与第一锅筒4和第二锅筒5连通。本实施例中，第一锅筒4为下锅筒，第二锅筒5为上锅筒，第二锅筒5、排烟通道13、第一锅筒4和燃烧室1由上往下依次布置，蒸汽出口6位于第二锅筒5的顶部。水冷壁管15的上、下两端分别与第一锅筒4和第二锅筒5连通。

燃烧室1和排烟通道13均采用长条型结构，燃烧室1上的燃烧机3和排烟通道13末端的排烟口14均远离燃烧室1与排烟通道13的连通处。

排烟通道13内设有至少一块挡烟墙16，挡烟墙16一侧边缘与排烟通道13其中一内壁连接，其另一侧边缘与排烟通道13另一侧的内壁留有间距并形成烟气通道弯折部。挡烟墙16的数量为至少两块，烟气通道弯折部的数量与挡烟墙16的数量对应，烟气通道弯折部沿排烟通道13的延伸方向交错布置。本实施例中，挡烟墙16的数量为四块。水冷壁管15除了分布在排烟通道13和挡烟墙16的侧壁上，还集中在沿烟气流动方向位于第二块至第四块挡烟墙16之间的排烟通道13过道中部。

燃烧室1的侧壁上设有炉膛温度压力测点接口11，可用于安装炉膛温度压力探头。

燃烧室1的侧壁设有防爆门8、看火孔7和检修门9。燃烧室1的侧壁和锅炉本体2的侧壁下部均设有清灰门10。通过清灰门10方便定期清理排烟通道13内的积灰。燃烧室1为保温耐火材料浇筑的绝热燃烧室，其包括钢架和包覆在钢架内的保温耐火材料。

燃生物质气的蒸汽锅炉在运行时，生物质气通过燃烧机3喷入燃烧室1。燃烧机3可以采用与天然气燃烧机相同的结构。生物质气燃烧机3内部结构分为燃气通道和空气通道，燃气进入燃烧室1立即着火燃烧形成旋转火焰，燃烧机旋风盘让生物质气与氧气尽可能混合接触均匀以确保可燃气体充分燃烧。炉膛空间足够大，以尽可能容纳更多的燃气完全燃烧。本蒸汽锅炉的燃烧室1长宽比例协调，确保生物质气燃烧时火焰充满度较高，燃烧室温度场分布较均匀，可以确保燃烧室1温度较高而且稳定。

燃烧室1采用拉长单程结构，燃气火焰经过燃烧室1后部折向往上进入锅炉本体2换热，让生物质气在燃烧室1有足够的停留时间，以确保生物质气充分燃烧。而且燃气锅炉燃烧室1后部侧墙设有二次风管12，进一步补充氧气，以确保生物质气中在燃烧室1前部未能完全燃烧的燃点较高的CO等组分进一步充分燃烧。高温烟气经过燃烧室1后部折向往上进入锅炉本体2，依次经过辐射受热面，对流受热面后由本体前部的排烟口14排出锅炉。在辐射受热面和对流受热面组成的锅炉本体2中，烟气与水冷壁管15及锅筒中的水充分换热，把水加热汽化为水蒸气，烟气排出锅炉本体后再进省煤器进一步回收烟气余热。

该燃生物质气的蒸汽锅炉采用“锅”、“炉”分离的结构型式。作为“炉”的部分的燃烧室1在下部，作为“锅”的部分的锅炉本体2在上部，这样的结构型式优点为：1)燃烧室1周围没有水冷壁管等换热，方便燃烧控制，可以确保燃烧室1始终保持较高温度；2)作为“锅”的部分的锅炉本体2可以在工厂预制整装，确保制造质量；3)燃烧室1采用拉长单程布置，降低了高宽尺寸，燃烧室钢架可以在工厂加工组装，确保制造质量，整装运输到现场砌筑浇注炉墙，方便安装；4)锅炉本体的结构型式为双锅筒分别设置在排烟通道13上、下两侧，且通过位于左右两侧的水冷壁管15连通，其制造难度和施工安装难度低，整装式结构也减少了施工安装工作量。

使用该燃生物质气的蒸汽锅炉，其锅炉效率能达到91.6％。排烟口的O₂含量为7.28％时，CO含量为0.1296％，CO₂含量为7.68％，NO含量为29ppm，SO₂含量为0ppm。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (10)

1.一种燃生物质气的蒸汽锅炉，包括分别上下布置的锅炉本体(2)和燃烧室(1)，其特征在于，所述锅炉本体(2)包括与燃烧室(1)连通的排烟通道(13)和用于装水的锅筒，排烟通道(13)上设有排烟口(14)；锅筒位于排烟通道(13)上下侧，排烟通道(13)内排布有大量与上下侧锅筒连通的水冷壁管(15)，上侧锅筒上设有蒸汽出口(6)；所述燃烧室(1)的燃气进气端安装有生物质气的燃烧机(3)；燃烧室(1)后部侧墙设有二次风接口(12)。

2.根据权利要求1所述的一种燃生物质气的蒸汽锅炉，其特征在于，所述水冷壁管(15)布置在排烟通道(13)的侧壁上。

3.根据权利要求2所述的一种燃生物质气的蒸汽锅炉，其特征在于，所述锅筒包括第一锅筒(4)和第二锅筒(5)，所述水冷壁管(15)的两端分别与第一锅筒(4)和第二锅筒(5)连通。

4.根据权利要求3所述的一种燃生物质气的蒸汽锅炉，其特征在于，所述第二锅筒(5)、排烟通道(13)、第一锅筒(4)和燃烧室(1)由上往下依次布置，所述蒸汽出口(6)位于第二锅筒(5)上。

5.根据权利要求1或4所述的一种燃生物质气的蒸汽锅炉，其特征在于，所述燃烧室(1)和排烟通道(13)均采用长条型结构，所述燃烧室(1)上的燃烧机(3)和排烟通道(13)末端的排烟口(14)均远离燃烧室(1)与排烟通道(13)的连通处。

6.根据权利要求5所述的一种燃生物质气的蒸汽锅炉，其特征在于，所述排烟通道(13)内设有至少一道挡烟墙(16)，所述挡烟墙(16)一侧边缘与排烟通道(13)其中一内壁连接，其另一侧边缘与排烟通道(13)另一侧的内壁留有间距并形成烟气通道弯折部。

7.根据权利要求6所述的一种燃生物质气的蒸汽锅炉，其特征在于，所述挡烟墙(16)的数量为至少两块，所述烟气通道弯折部的数量与挡烟墙(16)的数量对应，烟气通道弯折部沿排烟通道(13)的延伸方向交错布置。

8.根据权利要求1或2或3或4或6或7所述的一种燃生物质气的蒸汽锅炉，其特征在于，所述燃烧室(1)的侧壁上设有炉膛温度压力测点接口(11)。

9.根据权利要求8所述的一种燃生物质气的蒸汽锅炉，其特征在于，所述燃烧室(1)的侧壁设有防爆门(8)、看火孔(7)和检修门(9)；燃烧室(1)的侧壁和锅炉本体(2)的侧壁下部均设有清灰门(10)。

10.根据权利要求1或9所述的一种燃生物质气的蒸汽锅炉，其特征在于，所述燃烧室(1)为保温耐火材料浇筑的绝热燃烧室，其包括钢架和包覆在钢架内的保温耐火材料。