CN109798514B - 一种抗结渣生物质燃烧炉喷灰装置及生物质燃烧炉 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抗结渣的生物质燃烧炉喷灰装置，该喷灰装置主要包括风管和套于风管内的灰渣管，风管下部间隔设置多个混合室，灰渣管下部设置与混合室数量相等及位置相对应的喷灰管，喷灰管分别伸入相对应的混合室中，混合室上端通过风管喷头与风管相连通。采用这种生物质燃烧炉喷灰装置可以脱除生物质燃烧过程中产生的HCl和Cl2等腐蚀空气，增大出灰时的切向速度和空气扰动性，减少燃烧炉壁腐蚀和受热面积结渣，不易堵塞炉排，提高燃烧炉使用寿命，降低热能资源的损耗、燃烧炉维护费用和更换周期。本发明进一步提供一种包含该喷灰装置的生物质燃烧炉。
Description
技术领域
本发明属于能源与环境技术领域，特别涉及一种抗结渣的生物质燃烧炉喷灰装置及包含该喷灰装置的生物质燃烧炉。
背景技术
生物质燃烧技术是一种热效率高,低成本、低风险的可再生能源利用方式，是完成CO2减排任务最经济的技术选择，不但可以弥补化石燃料的短缺，减少传统污染物(SO2,NOx等)和温室空气(CO2、CH4等)的排放，还能保护生态环境,。
在我国,生物质发电技术迅猛发展。国家和各省发改委已核准项目87个，总装机规模220万千瓦。全国已建成投产的生物质直燃发电项目超过15个，在建项目30多个。未来将建设生物质发电550万千瓦装机容量，已公布的《可再生能源中长期发展规划》也确定了到2020生物质发电装机3000万千瓦的发展目标。
生物质中碱金属含量和氯含量较高，在燃烧过程中,高的碱金属含量会引起锅炉受热面积灰、结渣、腐蚀、锅炉寿命短、热效率降低等问题。氯的挥发会引起锅炉的腐蚀，氯以HCl形式挥发出来，与锅炉的金属壁面发生反应，腐蚀炉壁。
而灰渣中含有的GaO，MgO能够中和燃烧挥发出来的HCL气体，灰渣还能够清洁附着在生物质炉内壁的结渣和腐蚀物质，减少燃烧炉壁腐蚀和受热面积结渣，提高燃烧炉使用寿命，降低热能资源的损耗、燃烧炉维护费用和更换周期。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗结渣的生物质燃烧炉喷灰装置，采用这种生物质燃烧炉喷灰装置可以脱除生物质燃烧过程中产生的HCl和Cl2等腐蚀空气，增大出灰时的切向速度和空气扰动性，减少燃烧炉壁腐蚀和受热面积结渣，不易堵塞炉排，提高燃烧炉使用寿命，降低热能资源的损耗、燃烧炉维护费用和更换周期。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种抗结渣的生物质燃烧炉喷灰装置，主要包括风管和套于风管内的灰渣管，所述风管下部间隔设置多个混合室，所述灰渣管下部设置与混合室数量相等及位置相对应的喷灰管，所述喷灰管分别伸入相对应的混合室中；所述混合室上端通过风管喷头与风管相连通。
进一步地，所述混合室下端设置分流装置，分流装置设置有内嵌式旋流器，增加生物质灰喷出的切向加速度，提高生物质灰在炉内扰动幅度。
所述喷灰管与灰渣管轴向垂直。
以灰渣管数量为N计，从灰渣管入口起的第一个喷灰管到第N-1或N-2个喷灰管的上端管口沿灰渣流动方向的前半部分边沿低于后半部分边沿，形成上升梯级；以灰渣管数量为N计，从灰渣管入口起的第N个喷灰管或第N-1至最后一个喷灰管的上端管口沿灰渣流动方向的前半部分边沿高于后半部分边沿，形成下降梯级。
此处所述的前半部分边沿和前半部分边沿是指喷灰管中灰渣沿流动方向先后依次到达的喷灰管上端管口的边沿。
相邻两喷灰管之间的灰渣管的管径一致，使得所述灰渣管的管径沿灰渣流动方向呈先变窄后变宽的阶梯型。
所述喷灰管的直径小于相应的混合室的直径。
所述生物质燃烧炉喷灰装置设置于生物质燃烧炉的炉膛内的上部。
优选地，所述喷灰管沿生物质燃烧炉的炉膛径向均匀分布。
本发明中所述喷灰管的数量根据生物质燃烧炉的炉膛内径而确定，一般地，生物质燃烧炉的炉膛内径越大，需要设置的喷灰管的数量越多，反之亦然。目的是将灰渣管中的炉灰通过喷灰管均匀地喷洒在炉膛中。
优选地，本发明中所述喷灰管的数量可以为2-8个，更优选为3-6个，进一步优选为5个。
进一步优选地，位于炉膛中间的一个或两个喷灰管的直径大于其他喷灰管，其相应的混合器的尺寸也大于其他混合器。目的是使位于炉膛中间的喷灰管中能够喷出更多的灰渣，从而更好地覆盖整个炉膛。
更进一步地，在最后一个大尺寸的喷灰管的上方的灰渣管内壁上，沿灰渣管径向设置一导流挡板，所述导流挡板呈弧形板状，导流挡板焊接在灰渣管内壁上，导流挡板板面与灰渣管内壁垂直。
导流挡板的长度小于灰渣管内壁的二分之一周长，导流挡板的宽度小于灰渣管半径。
导流挡板与其下方的喷灰管内壁之间留有空隙，使得灰渣能够从该空隙通过。
导流挡板的作用是通过对流动的灰渣形成阻挡作用，将大股灰渣气流引入该大尺寸喷灰管中，从而更好地喷淋到整个炉膛中。
为避免混合室底部积灰，本发明所述混合室的底部设置为弧形。
进一步地，所述风管喷头为向下渐缩式，风管喷头上端与喷灰管外壁及混合室上部内壁密封连接，使得高压风只能通过风管喷头喷入混合室内部。
所述风管喷头上设置风阀，用于控制风管喷头的空气流速，从而控制混合室内灰气混合的效果。所述风阀装有耐热式可充电式锂电池无线遥控装置，可以从生物质燃烧炉外部对风阀进行操控。
本发明中，所述的风管与一风机相连，风机给风管提供高压空气。
所述灰渣管通过一气泵与生物质燃烧炉的灰仓相连，通过气泵将灰仓中的热灰通入灰渣管中，然后通过各喷灰口喷入燃烧炉的炉膛内。
本发明中，每个混合室中设置两个相对的风管喷头。
本所述风管喷头为具有向混合室内部15-30°倾斜角（优选为20°倾斜角）的渐缩式风管喷头，渐缩式风管喷头可增大风管喷头喷出空气的初始速度，该倾斜角使风管喷头喷出的空气在混合室内形成交叉射流，打散从阶梯型灰渣管喷入的灰渣，减小对分流装置的冲击，增加分流装置的使用寿命，增大混合室内的空气扰动性，使混合室内的灰渣混合充分。
本发明将靠近沿灰渣流动方向前端的喷灰口上端边沿设置为上升梯级，目的是通过较高的后半部分边沿的阻挡作用，使得尽可能多的灰渣进入流进的喷灰口，而靠近沿灰渣流动方向后端的喷灰口上端边沿设置为下降梯级，目的是使受灰渣管末端侧壁阻挡而回流的灰渣能够通过喷灰口上端较低的后半部分边沿流入该喷灰口内，从而保证了分布于炉膛内两侧的喷灰口内也能流入较多的灰渣，从而使得炉膛内喷淋的灰渣更均匀。
本发明的另一个发明目的是提供一种生物质燃烧炉，该生物质燃烧炉包括上述生物质燃烧炉喷灰装置。
具体地，所述生物质燃烧炉喷灰装置设置于生物质燃烧炉的炉膛内上部。
更具体地，本发明所述的生物质燃烧炉，包括炉膛、依次设置于炉膛下部的炉排和排渣斗，与炉排相连的送料器，设置于炉膛上部的排烟管道及连接于排渣斗下部的灰仓，其特征在于，所述的生物质燃烧炉还包括上述喷灰装置，所述喷灰装置的风管穿过炉膛侧壁与一风机相连，灰渣管通过一气泵与所述灰仓相连。
本发明所述的生物质燃烧炉的工作原理为：
生物质燃料颗粒通过送料器输送到生物质燃烧炉的炉膛内的炉排上，在炉排上燃烧的生物质燃烧后产生的灰渣通过排渣斗进入灰仓内，气泵将灰仓中的灰渣抽入到灰渣管内，灰渣管的阶梯型结构和灰渣管内的导流挡板将灰渣引入到各混合室对应的喷灰管中内，通过喷灰管将灰渣喷入混合室中，风机向风管提供高压空气通过风管喷口喷入到混合室内，通过遥控风阀控制风管喷头的空气流速，在混合室内空气与灰渣充分混合后，从置有旋流器的分流装置中喷出，以低速流态化的形式在生物质燃烧炉内流动，完成吸附后落入灰仓，完成一个循环。
本发明喷灰装置设置于燃烧炉上半部，自上向下向炉膛内喷灰。从而达到脱除生物质燃烧过程中产生的腐蚀空气，清理附着在生物质炉内壁腐蚀物质的目的，减少燃烧炉壁腐蚀和受热面积结渣，提高燃烧炉使用寿命，降低热能资源的损耗、燃烧炉维护费用和更换周期。
本发明所述喷灰装置为套管结构，由风管和阶梯型灰渣管组成，风管通入高压空气，阶梯型灰渣管通入高速流动灰气混合物。
本发明所述灰渣喷口中间大两侧小，大口径灰渣喷口负责主要喷灰任务，小口径灰渣喷口辅助喷灰，炉壁两侧的小口径灰渣喷口通过置有旋流器的分流装置喷出高切向速度的灰气混合物，能够有效的清理附着在生物质炉内壁的腐蚀物质。
本发明所述灰渣喷灰口中设有底部为弧形的混合室，弧形混合室底部没有棱角，不易积灰，灰气的混合效果更明显。
本发明所述生物质燃烧炉喷灰装置的分流装置中置有内嵌式旋流器，增加生物质灰喷出的切向加速度，提高生物质灰在炉内扰动幅度。
本发明具有以下有益效果：
（1）采用这种生物质燃烧炉喷灰装置可以脱除生物质燃烧过程中产生的HCl和Cl2等腐蚀空气，增大出灰时的切向速度和空气扰动性，减少燃烧炉壁腐蚀和受热面积结渣，提高燃烧炉使用寿命，降低热能资源的损耗、燃烧炉维护费用和更换周期。
（2）采用具有20°倾斜角的渐缩式风管喷头，渐缩式风管喷头可增大风管喷头喷出空气的初始速度，20°倾斜角使风管喷头喷出的空气在混合室内形成交叉射流，打散从阶梯型灰渣管喷入的灰渣，减小对分流装置的冲击，增加分流装置的使用寿命，增大混合室内的空气扰动性，使混合室内的灰气混合充分。
（3）采用风管喷头处设有可外部遥控的风阀，该可遥控的风阀是通过压力传感器来控制风管喷头的开度，从而控制风管喷头的空气流速，达到控制混合室内灰气混合均匀的效果。
（4）采用阶梯型灰渣管中设有导流挡板，导流挡板能将大股灰气流引入到喷灰装置中主要喷灰的大口径喷灰管中，保证大口径喷灰管中有充足的灰渣，阶梯型灰渣管采用阶梯型设计，能够将灰气混合物更好的导入至各个喷灰管中。
（5）采用生物质燃烧炉喷灰装置的分流装置中设有旋流器，增加生物质灰喷出的切向加速度，提高生物质灰在炉内扰动幅度，炉壁两侧的小口径喷口通过置有旋流器的分流装置喷出高切向速度的灰气混合物，能够有效的清理附着在生物质炉内壁的结渣和腐蚀的物质。
（6）喷灰管下端通入为底部为弧形的混合室，弧形混合室没有棱角不易积灰，可以快速、高效的喷出生物质灰。
附图说明
图1为本发明生物质燃烧炉喷灰装置的结构示意图。
图2为本发明生物质燃烧炉的结构示意图。
图3为风管结构示意图。
图4为灰渣管结构示意图。
图5为混合室结构示意图。
图6为旋流器结构示意图。
图中：各附图标记为：
1-风管、2-灰渣管、3-混合室、4-喷灰管、5-风管喷头、6-分流装置、7-旋流器、8-导流挡板、9-风阀、10-风机、11-气泵、12-炉膛、13-炉排、14-排渣斗、15-送料器、16-排烟管道、17-灰仓。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明的实施方式，但本发明的保护范围不限于所述内容。
如图1所示的一种抗结渣的生物质燃烧炉喷灰装置，主要包括风管1和套于风管1内的灰渣管2，风管1下部间隔设置五个混合室3，混合室3的底部设置为弧形，灰渣管2下部设置与混合室3数量相等及位置相对应的喷灰管4，喷灰管4分别伸入相对应的混合室3中，混合室3上端通过风管喷头5与风管1相连通。
该具体实施例中，每个混合室3中设置两个相对的风管喷头5。
混合室3下端设置分流装置6，分流装置6设置有内嵌式旋流器7，增加生物质灰喷出的切向加速度，提高生物质灰在炉内扰动幅度。
喷灰管4与灰渣管2的轴向垂直。
从灰渣管2入口起的第一个喷灰管4至第3个喷灰管4的上端管口沿灰渣流动方向的前半部分边沿低于后半部分边沿，形成上升梯级；第4和第5个喷灰管4的上端管口沿灰渣流动方向的前半部分边沿低于后半部分边沿，形成下降梯级。
相邻两喷灰管4之间的灰渣管2管径一致，使得灰渣管2的管径沿灰渣流动方向呈先变窄后变宽的阶梯型。
喷灰管4的直径小于相应的混合室3的直径。
该具体实施例中，位于中间的一个喷灰管4的直径大于其他喷灰管4，其相应的混合器3的尺寸也大于其他混合器3。目的是使位于炉膛12中间的喷灰管4中能够喷出更多的灰渣，从而更好地覆盖整个炉膛12。
在该大尺寸的喷灰管4的上方的灰渣管2内壁上，沿灰渣管2径向设置一呈弧形板状额导流挡板8，导流挡板8焊接在灰渣管2内壁上，导流挡板8板面与灰渣管2内壁垂直。
导流挡板8的长度小于灰渣管2内壁的二分之一周长，导流挡板8的宽度小于灰渣管2半径。导流挡板8与其下方的喷灰管4内壁之间留有空隙，使得灰渣能够从该空隙通过。
风管喷头5为具有向混合室内部20°倾斜角的渐缩式风管喷头，风管喷头5上端与喷灰管4外壁及混合室3上部内壁密封连接，使得高压风只能通过风管喷头喷入混合室内部。
风管喷头5上设置风阀9，用于控制风管喷头5的空气流速，从而控制混合室内灰气混合的效果。风阀装有耐热式可充电式锂电池无线遥控装置，可以从生物质燃烧炉外部对风阀进行操控。
风管1与一风机10相连，风机给风管提供高压空气。
灰渣管2通过一气泵11与生物质燃烧炉的灰仓17相连，通过气泵11将灰仓17中的热灰通入灰渣管2中，然后通过各喷灰管4喷入燃烧炉的炉膛12内。
所述生物质燃烧炉喷灰装置设置于生物质燃烧炉的炉膛12内的上部，喷灰管4沿生物质燃烧炉的炉膛12径向均匀分布。
具体地，该生物质燃烧炉，包括炉膛12、依次设置于炉膛12下部的炉排13和排渣斗14，与炉排13相连的送料器15，设置于炉膛12 上部的排烟管道16及连接于排渣斗14下部的灰仓17，喷灰装置的风管1穿过炉膛12侧壁与风机10相连，灰渣管2通过一气泵10与灰仓17相连。
下面结合附图说明本发明包含上述喷灰装置的生物质燃烧炉的工作过程：生物质燃料颗粒由送料器15供应到炉膛12内的炉排13上，在炉排13上燃烧的生物质燃烧后产生的灰渣通过排渣斗14进入灰仓17内，气泵11将灰仓17中的灰渣抽入到灰渣管2内，灰渣管2的阶梯型结构和灰渣管2内的导流挡板8将灰渣引入到各混合室3对应的喷灰管4中内，通过喷灰管4将灰渣喷入混合室3中，风机10向风管1提供高压空气，通过风管喷头5喷入到混合室3内，通过遥控风阀9控制风管喷头5的空气流速，在混合室3内空气与灰渣充分混合后，从置有旋流器7的分流装置6中喷出，以低速流态化的形式在生物质燃烧炉内流动，完成吸附后落入灰仓17，完成一个循环。
本发明喷灰装置设置于燃烧炉上半部，自上向下向炉膛内喷灰。从而达到脱除生物质燃烧过程中产生的腐蚀空气，清理附着在生物质炉内壁腐蚀物质的目的，减少燃烧炉壁腐蚀和受热面积结渣，提高燃烧炉使用寿命，降低热能资源的损耗、燃烧炉维护费用和更换周期。
本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种抗结渣的生物质燃烧炉喷灰装置，其特征在于，主要包括风管（1）和套于风管（1）内的灰渣管（2），所述风管（1）下部间隔设置多个混合室（3），所述灰渣管（2）下部设置与混合室（3）数量相等及位置相对应的喷灰管（4），所述喷灰管（4）分别伸入相对应的混合室（3）中；所述混合室（3）上端通过风管喷头（5）与风管（1）相连通；
所述灰渣管（2）数量为N计，其中所述喷灰管（4）的数量为2-8个，从灰渣管（2）入口起的第一个喷灰管（4）到第N-1或N-2个喷灰管（4）的上端管口沿灰渣流动方向的前半部分边沿低于后半部分边沿，形成上升梯级；以灰渣管（2）数量为N计，从灰渣管（2）入口起的第N个喷灰管（4）或第N-1至最后一个喷灰管（4）的上端管口沿灰渣流动方向的前半部分边沿高于后半部分边沿，形成下降梯级；相邻两喷灰管（4）之间的灰渣管（2）的管径一致；所述喷灰管（4）的直径小于相应的混合室（3）的直径。
2.根据权利要求1所述的生物质燃烧炉喷灰装置，其特征在于，所述混合室（3）下端设置分流装置（6），分流装置（6）设置有内嵌式旋流器（7）。
3.根据权利要求1所述的生物质燃烧炉喷灰装置，其特征在于，所述喷灰管（4）与灰渣管（2）轴向垂直。
4.根据权利要求1所述的生物质燃烧炉喷灰装置，其特征在于，所述生物质燃烧炉喷灰装置设置于生物质燃烧炉的炉膛（12）内上部，所述喷灰管（4）沿生物质燃烧炉的炉膛（12）径向均匀分布。
5.根据权利要求4所述的生物质燃烧炉喷灰装置，其特征在于，位于炉膛（12）中间的一个或两个喷灰管（4）的直径大于其他喷灰管（4），其相应的混合室的尺寸也大于其他混合室。
6.根据权利要求5所述的生物质燃烧炉喷灰装置，其特征在于，在最后一个大尺寸的喷灰管（4）的上方的灰渣管（2）内壁上，沿灰渣管（2）径向设置一导流挡板（8），所述导流挡板（8）呈弧形板状，导流挡板（8）焊接在灰渣管（2）内壁上，导流挡板（8）板面与灰渣管（2）内壁垂直。
7.根据权利要求1所述的生物质燃烧炉喷灰装置，其特征在于，所述混合室（3）的底部设置为弧形，所述风管喷头（5）为具有向混合室（3）内部15°-30°倾斜角的渐缩式喷头，风管喷头（5）上端与喷灰管（4）外壁及混合室（3）上部内壁密封连接，所述风管喷头（5）上设置风阀（9），所述风管（1）与一风机（10）相连。
8.一种包括如权利要求1所述喷灰装置的生物质燃烧炉，包括炉膛（12）、依次设置于炉膛（12）下部的炉排（13）和排渣斗（14），与炉排（13）相连的送料器（15），设置于炉膛（12）上部的排烟管道（16）及连接于排渣斗（14）下部的灰仓（17），其特征在于，所述喷灰装置设置于生物质燃烧炉的炉膛（12）内上部，所述风管（1）穿过炉膛（12）侧壁与一风机（10）相连，所述灰渣管（2）通过一气泵（11）与所述灰仓（17）相连。
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| GR01 | Patent grant | ||
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