CN110017465A - 一种平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉，具有底座,所述底座上设有锅炉本体,所述锅炉本体上连接有烟道；所述底座外侧设有密闭的二次风室，所述二次风室具有上下两层、通过分布四周的钢管分别向所述锅炉本体的炉胆和炉排上二次送风，所述二次风室外连接有鼓风机；所述锅壳外围还设有燃烬室，所述燃烬室中设有烟气隔板及若干弯水管,所述烟气隔板将所述燃烬室隔成上燃烬室和下燃烬室；所述烟气隔板上开有火孔，所述炉胆与所述上燃烬室连通；所述下燃烬室连通至所述烟道，所述烟道末端安装有引风机。本蒸汽锅炉燃烧充分，热效率高，烟气排放温度低，烟气中有害物质少，既节能又环保。

Description

一种平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉

技术领域

本发明涉及到生物质蒸汽锅炉技术领域，具体涉及到一种平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉。

背景技术

生物质蒸汽锅炉是生物质锅炉的一种，是以专门燃烧生物质燃料为原料的蒸汽锅炉。自动给料，锅炉全自动运行，可根据负荷变化调整燃料量，蒸汽输出稳定。具有压力、水位、排烟温度等多项保护和报警措施，保证锅炉运行安全。生物质蒸汽锅炉是社会提倡使用的锅炉，国家重点大力提倡生物蒸汽锅炉及锅炉燃烧技术。

例如中国实用新型专利(公开号:CN201652305U)在2010年公开了一种燃烧成型生物质燃料的蒸汽锅炉。其特征在于在锅炉体内，固定着一个炉膛配风箱，炉膛配风箱与二次风管座相连接，炉膛配风箱上连接着若干个送风管，燃料送风管与燃料进料管相连接。该蒸汽锅炉是以植物及农林废弃物，如秸秆、木屑、锯末、棉籽壳等为原料进行燃烧的生物质燃料蒸汽锅炉,在运行过程中污染少,节约能源。但是该蒸汽锅炉的二次风不经过燃料层，而且过多的二次风会增大过量空气系数，增加排烟热损失；炉膛内中风压不平衡，对炉墙和烟道的要求高，否则容易漏烟造成热损失，污染运行场所，甚至喷火伤人。

另外，生物质式蒸汽锅炉还存在金属炉膛(炉胆)形状单一、容积小等问题，被水包围，水冷程度大，燃烧条件差，必须烧优质燃料；而且受热面少，蒸发量或热功率小、热效率低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉，具有底座,所述底座上设有锅炉本体,所述锅炉本体上连接有烟道；所述锅炉本体包括锅壳、炉胆、炉排及弯水管；所述底座外侧设有密闭的二次风室，所述二次风室具有上下两层、通过分布四周的钢管分别向所述锅炉本体的炉胆和炉排上二次送风，所述二次风室外连接有鼓风机；所述锅壳外围还设有燃烬室，所述燃烬室中设有烟气隔板及若干弯水管,所述烟气隔板将所述燃烬室隔成上燃烬室和下燃烬室；所述烟气隔板上开有火孔，所述炉胆与所述上燃烬室连通；所述下燃烬室连通至所述烟道，所述烟道与所述燃烬室之间还设有冷凝器，所述烟道末端安装有引风机。

本立式生物质蒸汽锅炉为立式单层、外弯水管、锅壳正烧结构形式。其燃料为工业可燃废料如木屑竹屑，经粉碎后加入特种添加剂，用专用设备挤压成型的颗粒燃料，其具有再生性且着火稳定，发热值接近二类烟煤，燃烧产物中含硫及氮氧化物量低。

工作时，燃料在二次风的作用下，抛向炉排中部，堆积在炉排上形成层状燃烧，分上、下两层结构的风室可按燃烧状况调节风量，向炉胆中二次送风，使炉内形成一个有利于完全燃烧的空气动力场，使燃料的燃烧更加完全，充分；一方面通过产生的高温火焰辐射炉胆(炉膛)壁直接加热锅壳中的冷水；另一方面，其高温烟气通过炉胆上的火孔圈，进入由弯水管和锅壳组成的上燃烬室，高温烟气不停冲刷长、短弯水管外壁和锅壳外侧，进行热交换，加热弯水管中的水，降低烟气温度，而不需要在炉胆内设置横水管；经过换热的烟气再通过烟气隔板上的火孔，进入下燃烬室，再次被长、短弯水管和锅壳吸收热量后，进入冷凝器，进一步降低了烟气的温度，最后通过烟道经引风机、烟囱排至大气。该结构使高温烟气环循通道长度增加一倍，增加高温烟气释放时间，使得锅炉的热利用效率大大提高。

烟道末端的引风机配合二次风室外的鼓风机，使锅炉本体内的风压保持平衡，形成平衡通风系统，能够有效地送风和排烟，使锅炉房的安全和卫生条件较好，漏风系数较小。

另外，二次风能将炉内的高温烟气引带至漩涡流动，这既可延长燃料在炉胆中的行程，增加其停留时间，也由于气流的漩涡分离作用，使部分燃料摔回炉排，减少燃料的逸出量；充分利用高速二次风射流引带和推送烟气的作用，能使烟气流完全按照所要求的路线流动，从而达到延长烟气在炉内的行程，改善炉内气流的充满度，控制燃烧中心的位置，防止炉内局部结渣等目的。

优选的，所述炉胆后侧设有火孔圈，所述火孔圈与所述锅壳的筒体相连；所述火孔圈一端连接至炉胆内，另一端连与所述上燃烬室连通。使高温烟气从锅炉后面向前面冲刷弯水管和锅壳。

优选的，所述炉胆由炉胆筒体和炉胆封头组成；所述炉胆筒体内壁径向上设有若干间隔波形凹陷单元，每个波形凹陷单元由多个凹槽组成。当炉胆内燃料在燃烧时，高温火焰在二次风的作用下，旋转跳动，波形凹陷单元的设计很好的与火焰形状相适应，优选的每个波形凹陷单元由3～5个弧形凹槽组成,增加了炉胆的容积，减小了水冷程度，从而保证了燃烧充分，节约了能源，同时该结构降低了炉胆刚性，减小了变形应力，安全可靠。

优选的，所述弯水管包括长弯水管及所述长弯水管内侧设置的短弯水管，所述长弯水管及所述短弯水管两端连通至锅壳内；所述锅壳位于所述燃烬室的部分上还间隔的设有长鳍片和短鳍片。长、短弯水管和长、短鳍片的设计更合理的利用的燃烬室内的有限空间，使烟气换热更充分，鳍片吸收烟气的热量传导至锅壳里面的水中，使水温上升，进一步提高了锅炉的热效率。

进一步的，所述底座为独立部件设置，通过螺丝与所述锅炉本体连接，该结构节约运输费用，避免超高运输现象，而且安装、检修方便；所述底座上分别设置有上炉门及下炉门，所述上炉门为密封拨火炉门，用于临时拨火，通过拨火，消除火口、减少脱火并使炉胆火床平整，燃烧均匀、强烈，采用密封设计，以减少漏风；所述下炉门为清理炉门，用于锅炉的清理、疏渣、出灰。

进一步的，所述锅炉本体两侧分别设有螺旋上料机，所述螺旋上料机分别通过给料管向所述炉排给料；所述给料管倾斜安装在所述锅炉本体的两侧。从上料机中送出的燃料减轻了工人的劳动强度；由机械送料，人工拨火、清渣，稳定运行工况的调节范围较宽，可在70％～110％之间任意调节。

进一步的，所述蒸汽锅炉外还设有热水箱和冷水箱；所述冷水箱上方向外连接有冷水进水管外接水源，下方出水管通过循环泵连接至所述冷凝器，所述冷水进水管上安装有水处理器；所述热水箱上方通过热水管接收所述冷凝器中的热水，所述热水箱下方还设有回流管通过热水泵连接至所述蒸汽锅炉。所述热水箱及所述冷水箱底部均设有排污口。冷水箱中的水经过冷凝器吸收热量后，流入热水箱，热水箱中具有一定温度的水再回流至锅炉本体中，采用此结构布置一方面能够让水吸收烟气的余热，另一方面不会因为回流水温过低造成炉胆过冷，整体上提高了锅炉的热效率。

进一步的，所述烟道包括直烟道和弯烟道；所述直烟道连接所述锅炉本体的一端设置有立式冷凝器，烟气余热经立式冷凝器进一步吸收利用，节约了能源，降低了烟气排放温度；所述直烟道的另一端安装有除尘器，所述除尘器的出口连接所述弯烟道，烟道中设置除尘器有利于减少烟气中的有害杂质，减少了污染物排放；所述弯烟道的末端安装所述引风机；所述引风机的抽风口连接所述弯烟道，所述引风机的排风口向外连接有烟囱。引风机在烟道末端进行抽风，使得烟气在整个锅炉系统中受到牵引作用，减少了漏风、漏烟。

进一步的，所述锅壳由锅壳封头和筒体组成，所述锅壳封头上设有头孔，便于对筒体内进行检修及清洗；所述锅壳的筒体下部按120度均布设置有三个手孔，方便对锅炉内的检查；所述锅壳下部正前方安装有观火孔，随时观察炉内燃烧情况；所述锅壳与所述炉胆之间通过U型下脚圈连接成为一个整体。在U型下脚圈左侧还设有排污管座及排污管，与炉门呈45度角位置。

进一步的，所述燃烬室外围还设有保温层，所述保温层为钢结构材料、耐火材料和保温材料外包形成，并在所述保温层上设置有4个检查门，方便对燃烬室的检查。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1、二次风室上下二次送风，使炉内形成一个有利于完全燃烧的空气动力场，使燃料的燃烧更加完全，充分；2、在二次风和上下燃烬室的作用下，使高温烟气环循通道长度增加，延长了高温烟气释放时间，使得锅炉的热利用效率大大提高；3、烟道末端的引风机配合二次风室外的鼓风机，使锅炉整体形成平衡通风系统，能够有效地送风和排烟，使锅炉房的安全和卫生条件较好，漏风量小；4、具有波形凹陷单元的炉胆与火焰形状相适应，增加了炉胆的容积，减小了水冷程度，保证了燃烧充分，节约了能源，同时该结构降低了炉胆刚性，减小了变形应力，安全可靠；5、本蒸汽锅炉机械送料，人工拨火，稳定运行工况的调节范围较宽，可在70％～110％之间任意调节；6、燃料为生物质等可再生燃料，其它燃料如二类烟煤，木材亦可燃用。

附图说明

图1为本发明一种平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉整体结构示意图(锅炉整体结构较大，将图竖直放置)；

图2为本发明一种平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉整体结构俯视图；

图3为本发明一种平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉的锅炉本体结构示意图；

图4为本发明一种平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉的弯水管结构示意图；

图5为本发明一种平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉的炉胆结构示意图；

图中：1、底座；2、锅炉本体；3、锅壳；301、锅壳封头；302、筒体；4、炉胆；401、炉胆封头；402、炉胆筒体；5、炉排；6、鼓风机；7、法兰；8、燃烬室；9、烟气隔板；10、长弯水管；11、短弯水管；12、火孔圈；13、直烟道；14、弯烟道；15、除尘器；16、引风机；17、烟囱；18、螺旋上料机；1801、给料管；19、热水箱；1901、热水管；1902、回流管；20、冷水箱；2001、冷水进水管；2002、出水管；21、水处理器；22、上炉门；23、下炉门；24、观火孔；25、U型下脚圈；26、排污管；27、保温层；28、检查门；29、冷凝器。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1～图4所示，一种平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉，具有底座1,所述底座1上设有锅炉本体2,所述锅炉本体2上连接有烟道；所述锅炉本体2包括锅壳3、炉胆4及炉排5；所述底座1外侧设有密闭的二次风室，所述二次风室具有上下两层、通过分布四周的钢管分别向所述锅炉本体的炉胆4和炉排5上二次送风；所述二次风室外连接有鼓风机6，所述二次风室与所述鼓风机6之间通过管道及法兰7连接；所述锅壳3外围还设有燃烬室8，所述燃烬室8中设有烟气隔板9及若干长弯水管10和短弯水管11,所述烟气隔板9将所述燃烬室8隔成上燃烬室和下燃烬室；所述烟气隔板9上开有火孔，所述炉胆4与所述上燃烬室连通；所述下燃烬室连通至所述烟道，所述烟道末端安装有引风机16。

本立式生物质蒸汽锅炉为立式单层、外弯水管、锅壳正烧结构形式。其燃料为工业可燃废料如木屑竹屑，经粉碎后加入特种添加剂，用专用设备挤压成型的颗粒燃料，其具有再生性且着火稳定，发热值接近二类烟煤，燃烧产物中含硫及氮氧化物量低。

工作时，燃料在二次风的作用下，抛向炉排5中部，堆积在炉排5上形成层状燃烧，分上、下两层结构的风室可按燃烧状况调节风量，向炉胆4中二次送风，使炉内形成一个有利于完全燃烧的空气动力场，使燃料的燃烧更加完全，充分；炉内一方面通过产生的高温火焰辐射炉胆4(炉膛)壁直接加热锅壳3中的冷水，另一方面，其高温烟气通过炉胆4上的火孔圈，进入由弯水管和锅壳组成的上燃烬室，高温烟气不停冲刷长、短弯水管(10、11)外壁和锅壳3外侧，进行热交换，加热弯水管中的水，降低烟气温度；经过换热的烟气再通过烟气隔板9上的火孔，进入下燃烬室，再次被长、短弯水管(10、11)和锅壳3吸收热量后，再通过冷凝器29，进一步降低了烟气的温度，最后通过烟道经引风机16、烟囱17排至大气。该结构使高温烟气环循通道长度增加一倍，增加高温烟气释放时间，使得锅炉的热利用效率大大提高。

烟道末端的引风机16配合二次风室外的鼓风机6，使锅炉本体2内的风压保持平衡，形成平衡通风系统，能够有效地送风和排烟，使锅炉房的安全和卫生条件较好，漏风系数较小。

另外，二次风能将炉内的高温烟气引带至漩涡流动，这既可延长燃料在炉胆4中的行程，增加其停留时间，也由于气流的漩涡分离作用，使部分燃料摔回炉排5，减少燃料的逸出量；充分利用高速二次风射流引带和推送烟气的作用，能使烟气流完全按照所要求的路线流动，从而达到延长烟气在炉内的行程，改善炉内气流的充满度，控制燃烧中心的位置，防止炉内局部结渣等目的。

优选的，所述炉胆4后侧设有火孔圈12，所述火孔圈12与所述锅壳3的筒体相连；所述火孔圈12一端连接至炉胆4内，另一端连与所述上燃烬室连通。使高温烟气从锅炉后面向前面冲刷弯水管和锅壳。

优选的，所述弯水管包括长弯水管10及所述长弯水管10内侧设置的短弯水管11，所述长弯水管10及所述短弯水管11两端连通至锅壳3内；所述锅壳3位于所述燃烬室8的部分上还间隔的设有长鳍片和短鳍片。长、短弯水管和长、短鳍片的设计更合理的利用的燃烬室内的有限空间，使烟气换热更充分，鳍片吸收烟气的热量传导至锅壳里面的水中，使水温上升，进一步提高了锅炉的热效率。

进一步的，所述底座1为独立部件设置，通过螺丝与所述锅炉本体2连接，该结构节约运输费用，避免超高运输现象，而且安装、检修方便；所述底座1上分别设置有上炉门22及下炉门23，所述上炉门22为密封拨火炉门，用于临时拨火，通过拨火，消除火口、减少脱火并使炉胆火床平整，燃烧均匀、强烈，采用密封设计，以减少漏风；所述下炉门23为清理炉门，用于锅炉的清理、疏渣、出灰；

进一步的，所述锅炉本体2两侧分别设有螺旋上料机18，所述螺旋上料机18分别通过给料管1801向所述炉排5给料；所述给料管1801倾斜安装在所述锅炉本体2的两侧。从上料机中送出的燃料减轻了工人的劳动强度；

本锅炉由机械送料，人工拨火、清渣，使得稳定运行工况的调节范围较宽，可在70％～110％之间任意调节。

进一步的，所述蒸汽锅炉外还设有热水箱19和冷水箱20；所述冷水箱20上方向外连接有冷水进水管2001外接水源，下方出水管2002通过循环泵连接至所述冷凝器29，所述冷水进水管2001上安装有水处理器21；所述热水箱19上方通过热水管1901接收所述冷凝器29中的热水，所述热水箱19下方还设有回流管1902通过热水泵连接至所述蒸汽锅炉。

进一步的，所述烟道包括直烟道13和弯烟道14；所述直烟道13连接所述锅炉本体2的一端设置有立式冷凝器29，烟气余热经立式冷凝器29进一步吸收利用，节约了能源，降低了烟气排放温度；所述直烟道13的另一端安装有除尘器15，所述除尘器15的出口连接所述弯烟道14，烟道中设置除尘器15有利于减少烟气中的有害杂质，减少了污染物排放；所述弯烟道14的末端安装所述引风机16；所述引风机16的抽风口连接所述弯烟道14，所述引风机16的排风口向外连接有烟囱17。引风机16在烟道末端进行抽风，使得烟气在整个锅炉系统中受到牵引作用，减少了漏风、漏烟。

进一步的，所述锅壳3由锅壳封头301和筒体302组成，所述锅壳封头301上设有头孔，便于对筒体302内进行检修及清洗；所述锅壳的筒体302下部按120度均布设置有三个手孔，方便对锅炉内的检查；所述锅壳3下部正前方安装有观火孔24，随时观察炉内燃烧情况；所述锅壳3与所述炉胆4之间通过U型下脚圈25连接成为一个整体。在U型下脚圈25左侧还设有排污管座及排污管26，与炉门呈45度角位置。

进一步的，所述燃烬室8外围还设有保温层27，所述保温层27为钢结构材料、耐火材料和保温材料外包形成，并在所述保温层27上设置有4个检查门28，方便对燃烬室8的检查。

实施例二：

如图1～图3所示，一种平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉，具有底座1,所述底座1上设有锅炉本体2,所述锅炉本体2上连接有烟道；所述锅炉本体2包括锅壳3、炉胆4及炉排5；所述底座1外侧设有密闭的二次风室，所述二次风室具有上下两层、通过分布四周的钢管分别向所述锅炉本体的炉胆4和炉排5上二次送风；所述二次风室外连接有鼓风机6；所述锅壳3外围还设有燃烬室8，所述燃烬室8中设有烟气隔板9及若干弯水管,所述烟气隔板9将所述燃烬室8隔成上燃烬室和下燃烬室；所述烟气隔板9上开有火孔，所述炉胆4与所述上燃烬室连通；所述下燃烬室连通至所述烟道，所述烟道末端安装有引风机16。

如图5所示，所述炉胆4由炉胆筒体402和炉胆封头401组成；所述炉胆筒体402内壁径向上设有若干间隔波形凹陷单元，每个波形凹陷单元由多个凹槽组成。当炉胆内燃料在燃烧时，高温火焰在二次风的作用下，旋转跳动，波形凹陷单元的设计很好的与火焰形状相适应，优选的每个波形凹陷单元由3～5个弧形凹槽组成,增加了炉胆的容积，减小了水冷程度，从而保证了燃烧充分，节约了能源，同时该结构降低了炉胆刚性，减小了变形应力，使锅炉安全可靠。

本实施例中其它部件的设置和作用与实施例一种类似，在本实施例中不再一一赘述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉，具有底座,所述底座上设有锅炉本体,所述锅炉本体上连接有烟道；所述锅炉本体包括锅壳、炉胆、炉排及弯水管；其特征在于，所述底座外侧设有密闭的二次风室，所述二次风室具有上下两层、通过分布四周的钢管分别向所述锅炉本体的炉胆和炉排上二次送风，所述二次风室外连接有鼓风机；所述锅壳外围还设有燃烬室，所述燃烬室中设有烟气隔板及若干弯水管,所述烟气隔板将所述燃烬室隔成上燃烬室和下燃烬室；所述烟气隔板上开有火孔，所述炉胆与所述上燃烬室连通；所述下燃烬室连通至所述烟道，所述烟道与所述燃烬室之间还设有冷凝器，所述烟道末端安装有引风机。

2.根据权利要求1所述的平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉，其特征在于，所述炉胆后侧设有火孔圈，所述火孔圈与所述锅壳的筒体相连；所述火孔圈一端连接至炉胆内，另一端连与所述上燃烬室连通。

3.根据权利要求1或2所述的平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉，其特征在于，所述炉胆由炉胆筒体和炉胆封头组成；所述炉胆筒体内壁径向上设有若干间隔波形凹陷单元，每个波形凹陷单元由多个凹槽组成。

4.根据权利要求1所述的平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉，其特征在于，所述弯水管包括长弯水管及所述长弯水管内侧设置的短弯水管，所述长弯水管及所述短弯水管两端连通至锅壳内；所述锅壳位于所述燃烬室的部分上还间隔的设有长鳍片和短鳍片。

5.根据权利要求1所述的平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉，其特征在于，所述底座为独立部件设置，通过螺丝与所述锅炉本体连接；所述底座上分别设置有上炉门及下炉门，所述上炉门为密封拨火炉门，所述下炉门为清灰门。

6.根据权利要求1所述的平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉，其特征在于，所述锅炉本体两侧分别设有螺旋上料机，所述螺旋上料机分别通过给料管向所述炉排给料；所述给料管倾斜安装在所述锅炉本体的两侧。

7.根据权利要求1所述的平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉，其特征在于，所述蒸汽锅炉外还配有热水箱和冷水箱；所述冷水箱上方向外连接有冷水进水管外接水源，下方出水管通过循环泵连接至所述冷凝器，所述冷水进水管上安装有水处理器；所述热水箱上方通过热水管接收所述冷凝器中的热水，所述热水箱下方还设有回流管通过热水泵连接至所述蒸汽锅炉。

8.根据权利要求1所述的平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉，其特征在于，所述烟道包括直烟道和弯烟道；所述直烟道连接所述锅炉本体的一端设置有所述冷凝器；所述直烟道的另一端安装有除尘器，所述除尘器的出口连接所述弯烟道；所述弯烟道的末端安装所述引风机；所述引风机的抽风口连接所述弯烟道，所述引风机的排风口向外连接有烟囱。

9.根据权利要求1所述的平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉，其特征在于，所述锅壳由锅壳封头和筒体组成，所述锅壳封头上设有头孔；所述锅壳的筒体下部按120度均布设置有三个手孔；所述锅壳下部正前方安装有观火孔；所述锅壳与所述炉胆之间通过U型下脚圈连接成为一个整体。

10.根据权利要求1所述的平衡通风的立式生物质蒸汽锅炉，其特征在于，所述燃烬室外围还设有保温层，所述保温层为钢结构材料、耐火材料和保温材料外包形成，并在所述保温层上设置有4个检查门。