CN110160038A - 一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉，包括锅壳、炉膛、前拱、后拱和链条炉排；还包括隔离墙和烟道；隔离墙固定在炉膛内；前拱、隔离墙和炉膛围成半气化燃烧室；后拱顶壁、隔离墙和炉膛围成强化燃烧室；后拱底壁和炉膛围成固定碳燃尽室；隔离墙开设有连通半气化燃烧室和强化燃烧室的喷气口；后拱开设有连通强化燃烧室和固定碳燃尽室的烟气口；隔离墙的底端与链条炉排顶面形成匀料口；烟道连通强化燃烧室和固定碳燃尽室。本发明通过设置半气化燃烧室和固定碳燃尽室，使燃料实现分级燃烧，所产生的氮氧化物浓度低，能够有效提高生物质成型燃料的燃烧效率，并满足燃烧后的烟气排放要求。

Description

一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉

技术领域

本发明涉及生物质成型燃料燃烧技术领域，更具体的说是涉及一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉。

背景技术

目前，从未来10-30年能源规划来看，煤炭在我国一次能源消费中仍占主要地位。层燃锅炉指的是将燃料置于固定或移动的炉排上，形成均匀的、有一定厚度的料层，空气从炉排底部通入，通过燃料层进行燃烧反应，采用层状燃烧的锅炉。由于其操作简单、机械化程度高、运行和维护方便等优点被广泛采用，是我国工业和集中供热领域重要的用能设备，年消耗约4亿吨标准煤，占我国煤炭消费总量的15％。秸杆颗粒、压块等生物质成型燃料具有发热量较高、环保、可再生等较多优点，能够在一定程度上代替煤炭的使用，节省能源。

但是，现有的燃料锅炉依然存在对生物质燃烧不充分，生物质灰熔点低，易结焦，锅炉热效率低等弊病。生物质燃料的特殊性，虽然能保证二氧化硫排放达标，但是氮氧化物无法满足排放的要求。

因此，如何提供一种燃烧充分、热效率高的生物质成型燃料燃烧锅炉，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉，能够有效提高生物质成型燃料的燃烧效率，并满足燃烧后的烟气排放要求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉，包括：锅壳、炉膛、前拱、后拱和链条炉排；所述锅壳固定在所述炉膛顶部；所述前拱固定在所述炉膛前端，所述后拱固定在所述炉膛后端并向中部延伸，所述链条炉排水平位于所述炉膛的底部；还包括隔离墙和烟道；

所述隔离墙固定在所述炉膛内，且位于所述前拱和所述后拱之间；所述前拱、所述隔离墙和所述炉膛围成半气化燃烧室；所述后拱顶壁、所述隔离墙和所述炉膛围成强化燃烧室；所述后拱底壁和所述炉膛围成固定碳燃尽室；所述隔离墙开设有连通所述半气化燃烧室和所述强化燃烧室的喷气口；所述后拱开设有连通所述强化燃烧室和所述固定碳燃尽室的烟气口；所述隔离墙的底端与所述链条炉排顶面存在间隙，且形成匀料口；

所述烟道连通所述强化燃烧室和所述固定碳燃尽室，且用于排放燃烧后的烟气。

通过上述技术方案，本发明解决了现有生物质锅炉由于结焦而导致的间歇运行问题，由于采用了链条炉排，可以连续进料，连续出渣；半气化燃烧室内温度可以控制在较低温度范围内，产生燃气的同时且不易结焦，半气化燃烧室和固定碳燃尽室实现分级燃烧，所产生的氮氧化物浓度低，环保效果好；同时，本发明采用半气化燃烧室、强化燃烧室和固定碳燃尽室的逐层燃烧和烟气处理，不仅提高了燃烧效果，而且满足了燃烧后的烟气排放要求。

优选的，在上述一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉中，所述喷气口处设置有二次风口。生物质固化成型燃料在半气化燃烧室不完全燃烧从而产生大量可燃气体汇集到半气化燃烧室的顶部，形成燃气汇集区，半气化燃烧室的主气化区的温度可以控制在800℃以下，低于灰熔点，防止结焦，同时抑制氮氧化物的生成，固定碳燃尽室产生的气体由烟气口汇集到燃气汇集区，二次风口所配的二次风进入喷气口，不但能与燃气充分混合，而且产生的火焰直径较大，长度较小，不会打到炉膛后墙，对后墙没有损害，大幅提升火焰充满度，所产生的热量可以更充分地被吸收，同时强化了燃烧和消除可燃成分的排出。

优选的，在上述一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉中，还包括前烟箱、后烟箱和螺纹烟管；所述前烟箱固定在所述锅壳的前端外壁，且与所述烟道连通；所述后烟箱固定在所述锅壳的后端外壁，且用于排放烟气；所述螺纹烟管固定在所述锅壳内部，且两端分别连通所述前烟箱和所述后烟箱。增大锅壳的受热面积，提高燃烧热量的利用率。

优选的，在上述一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉中，所述烟道呈八字形位于所述半气化燃烧室和所述强化燃烧室的顶部两侧，所述烟道的一端连通所述强化燃烧室和所述固定碳燃尽室，另一端连通所述前烟箱。提高烟道的长度，进而增大受热面积，提高燃烧热量的利用率。

优选的，在上述一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉中，还包括集箱、下降管和对流管束；所述集箱位于所述链条炉排的顶部两侧，且一端具有进水口，另一端与所述锅壳连通；所述下降管位于所述炉膛的后端，且两端分别连通所述锅壳和所述集箱；所述对流管束的顶部围绕所述烟道设置，且两端分别连通所述锅壳和所述集箱。通过合理布置锅壳、集箱、对流管束、下降管和螺纹烟管等受热面，一方面能降低排烟温度，另一方面有利于提高锅炉的给水温度，大幅提高锅炉效率。

优选的，在上述一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉中，所述集箱为空心圆柱体结构，且沿着所述炉膛的前后方向延伸，并贯穿所述炉膛。增大集箱的受热面积，有利于提高锅炉的给水温度，大幅提高锅炉效率。

优选的，在上述一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉中，所述链条炉排下方沿所述链条炉排的输送方向均匀设置有多个等压风室。等压风室能够有效对半气化燃烧室和固定碳燃尽室的温度进行控制，在半气化燃烧室中，等压风室少量供风，燃料挥发成分大量析出，充满半气化燃烧室，半气化燃烧室温度控制在800℃以下，低于灰熔点，有效防止结焦；在固定碳燃尽室中，等压风室均匀供风，在后拱辐射热的作用下，形成的固定碳在此区域充分燃尽。

优选的，在上述一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉中，所述炉膛的前端入口处固定有料斗，所述料斗用于向所述链条炉排上分层供料。能够提高供料效果，使燃料在半气化燃烧室内堆积，有利于提高燃烧效率。

优选的，在上述一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉中，所述半气化燃烧室的空间体积根据所述炉膛体积和燃烧量决定，以保证燃料燃烧充分。半气化燃烧室空间足够大，燃料燃烧充分，锅炉排烟温度低，锅炉热效率高，产生的热源连续供给热用户。

需要说明的是，经后烟箱排出的烟气引入省煤器，经除尘器、引风机，通过烟囱排向大气，此处均为现有技术中的常规设置，在此不再赘述。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉，具有以下有益效果：

1、本发明解决了现有生物质锅炉由于结焦而导致的间歇运行问题，由于采用了链条炉排，可以连续进料，连续出渣；半气化燃烧室内温度可以控制在较低温度范围内，产生燃气的同时且不易结焦，半气化燃烧室和固定碳燃尽室实现分级燃烧，所产生的氮氧化物浓度低，环保效果好；同时，本发明采用半气化燃烧室、强化燃烧室和固定碳燃尽室的逐层燃烧和烟气处理，不仅提高了燃烧效果，而且满足了燃烧后的烟气排放要求。

2、生物质固化成型燃料在半气化燃烧室不完全燃烧从而产生大量可燃气体汇集到半气化燃烧室的顶部，形成燃气汇集区，半气化燃烧室的主气化区的温度可以控制在800℃以下，低于灰熔点，防止结焦，同时抑制氮氧化物的生成，固定碳燃尽室产生的气体由烟气口汇集到燃气汇集区，二次风口所配的二次风进入喷气口，不但能与燃气充分混合，而且产生的火焰直径较大，长度较小，不会打到炉膛后墙，对后墙没有损害，大幅提升火焰充满度，所产生的热量可以更充分地被吸收，同时强化了燃烧和消除可燃成分的排出。

3、通过合理布置锅壳、集箱、对流管束、下降管和螺纹烟管等受热面，一方面能降低排烟温度，另一方面有利于提高锅炉的给水温度，大幅提高锅炉效率。

4、等压风室能够有效对半气化燃烧室和固定碳燃尽室的温度进行控制，在半气化燃烧室中，等压风室少量供风，燃料挥发成分大量析出，充满半气化燃烧室，半气化燃烧室温度控制在800℃以下，低于灰熔点，有效防止结焦；在固定碳燃尽室中，等压风室均匀供风，在后拱辐射热的作用下，形成的固定碳在此区域充分燃尽。

5、锅炉布置足够多的受热面，半气化燃烧室空间足够大，燃料燃烧充分，锅炉排烟温度低，锅炉热效率高，产生的热源连续供给热用户。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的整体结构的主剖视图；

图2附图为本发明提供的整体结构的左剖视图。

其中：

01-锅壳；02-炉膛；03-前拱；04-后拱；041-烟气口；05-链条炉排；06-隔离墙；061-喷气口；062-匀料口；07-烟道；08-半气化燃烧室；09-强化燃烧室；10-固定碳燃尽室；11-二次风口；12-前烟箱；13-后烟箱；14-螺纹烟管；15-集箱；151-进水口；16-下降管；17-对流管束；18-等压风室；19-料斗。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见附图1至附图2，本发明实施例公开了一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉，包括：锅壳01、炉膛02、前拱03、后拱04和链条炉排05；锅壳01固定在炉膛02顶部；前拱03固定在炉膛02前端，后拱04固定在炉膛02后端并向中部延伸，链条炉排05水平位于炉膛02的底部；还包括隔离墙06和烟道07；

隔离墙06固定在炉膛02内，且位于前拱03和后拱04之间；前拱03、隔离墙06和炉膛02围成半气化燃烧室08；后拱顶壁04、隔离墙06和炉膛02围成强化燃烧室09；后拱04底壁和炉膛02围成固定碳燃尽室10；隔离墙06开设有连通半气化燃烧室08和强化燃烧室09的喷气口061；后拱04开设有连通强化燃烧室09和固定碳燃尽室10的烟气口041；隔离墙06的底端与链条炉排05顶面存在间隙，且形成匀料口062；

烟道07连通强化燃烧室09和固定碳燃尽室10，且用于排放燃烧后的烟气。

需要说明的是，隔离墙06包括下部墙体和上部墙体，下部墙体的底端与链条炉排05顶面形成匀料口062，上部墙体开设有喷气口061。

为了进一步优化上述技术方案，喷气口061处设置有二次风口11。

为了进一步优化上述技术方案，还包括前烟箱12、后烟箱13和螺纹烟管14；前烟箱12固定在锅壳01的前端外壁，且与烟道07连通；后烟箱13固定在锅壳01的后端外壁，且用于排放烟气；螺纹烟管14固定在锅壳01内部，且两端分别连通前烟箱12和后烟箱13。

为了进一步优化上述技术方案，烟道07呈八字形位于半气化燃烧室08和强化燃烧室09的顶部两侧，烟道07的一端连通强化燃烧室09和固定碳燃尽室10，另一端连通前烟箱12。

为了进一步优化上述技术方案，还包括集箱15、下降管16和对流管束17；集箱15位于链条炉排05的顶部两侧，且一端具有进水口151，另一端与锅壳01连通；下降管16位于炉膛02的后端，且两端分别连通锅壳01和集箱15；对流管束17的顶部围绕烟道07设置，且两端分别连通锅壳01和集箱15。

为了进一步优化上述技术方案，集箱15为空心圆柱体结构，且沿着炉膛02的前后方向延伸，并贯穿炉膛02。

为了进一步优化上述技术方案，链条炉排05下方沿链条炉排05的输送方向均匀设置有多个等压风室18。

为了进一步优化上述技术方案，炉膛02的前端入口处固定有料斗19，料斗19用于向链条炉排05上分层供料。

为了进一步优化上述技术方案，半气化燃烧室08的空间体积根据炉膛02体积和燃烧量决定，以保证燃料燃烧充分。

本发明的工作原理为：

燃料由料斗19给料进入半气化燃烧室08，达到一定高度，接收前拱03和隔离墙06等辐射热量，链条炉排06下方的等压风室18少量供风，燃料挥发成分大量析出，充满半气化燃烧室08，半气化燃烧室08温度控制在800℃以下，低于灰熔点，有效防止结焦，同时抑制氮氧化物的生成，固定碳燃尽室10产生的气体由烟气口041汇集到燃气汇集区，二次风口11所配的二次风进入喷气口061，不但能与燃气充分混合，而且产生的火焰直径较大，长度较小，不会打到炉膛02后墙，对后墙没有损害，大幅提升火焰充满度，所产生的热量可以更充分地被吸收，同时强化了燃烧和消除可燃成分的排出，充分提高火焰充满度，产生的热量更好的被受热面吸收。

在此过程中，半气化燃烧室08空间内没有完全燃烧的生物质燃料由隔离墙06下部匀料口062均匀平铺在链条炉排05上，随着链条炉排05的匀速运动，配合等压风室18均匀供风，在后拱04辐射热的作用下，形成的固定碳在此区域充分燃尽，形成的高温烟气流经后拱04的烟气口041与半气化燃烧室08的喷气口041喷出的烟气汇合二次燃烧，被锅炉受热面充分吸收。此过程实现分级燃烧，所产生的氮氧化物浓度低，环保效果好。

烟气由炉膛02后端折入烟道07，汇集到前烟箱12，流经螺纹烟管14受热面，由后烟箱13引入省煤器，经除尘器、引风机，通过烟囱排向大气。

锅炉布置足够多的受热面，半气化燃烧室08空间足够大，燃料燃烧充分，锅炉排烟温度低，锅炉热效率高，产生的热源连续供给热用户。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉，包括：锅壳(01)、炉膛(02)、前拱(03)、后拱(04)和链条炉排(05)；所述锅壳(01)固定在所述炉膛(02)顶部；所述前拱(03)固定在所述炉膛(02)前端，所述后拱(04)固定在所述炉膛(02)后端并向中部延伸，所述链条炉排(05)水平位于所述炉膛(02)的底部；其特征在于，还包括隔离墙(06)和烟道(07)；

所述隔离墙(06)固定在所述炉膛(02)内，且位于所述前拱(03)和所述后拱(04)之间；所述前拱(03)、所述隔离墙(06)和所述炉膛(02)围成半气化燃烧室(08)；所述后拱顶壁(04)、所述隔离墙(06)和所述炉膛(02)围成强化燃烧室(09)；所述后拱(04)底壁和所述炉膛(02)围成固定碳燃尽室(10)；所述隔离墙(06)开设有连通所述半气化燃烧室(08)和所述强化燃烧室(09)的喷气口(061)；所述后拱(04)开设有连通所述强化燃烧室(09)和所述固定碳燃尽室(10)的烟气口(041)；所述隔离墙(06)的底端与所述链条炉排(05)顶面存在间隙，且形成匀料口(062)；

所述烟道(07)连通所述强化燃烧室(09)和所述固定碳燃尽室(10)，且用于排放燃烧后的烟气。

2.根据权利要求1所述的一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉，其特征在于，所述喷气口(061)处设置有二次风口(11)。

3.根据权利要求1所述的一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉，其特征在于，还包括前烟箱(12)、后烟箱(13)和螺纹烟管(14)；所述前烟箱(12)固定在所述锅壳(01)的前端外壁，且与所述烟道(07)连通；所述后烟箱(13)固定在所述锅壳(01)的后端外壁，且用于排放烟气；所述螺纹烟管(14)固定在所述锅壳(01)内部，且两端分别连通所述前烟箱(12)和所述后烟箱(13)。

4.根据权利要求3所述的一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉，其特征在于，所述烟道(07)呈八字形位于所述半气化燃烧室(08)和所述强化燃烧室(09)的顶部两侧，所述烟道(07)的一端连通所述强化燃烧室(09)和所述固定碳燃尽室(10)，另一端连通所述前烟箱(12)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉，其特征在于，还包括集箱(15)、下降管(16)和对流管束(17)；所述集箱(15)位于所述链条炉排(05)的顶部两侧，且一端具有进水口(151)，另一端与所述锅壳(01)连通；所述下降管(16)位于所述炉膛(02)后端，且两端分别连通所述锅壳(01)和所述集箱(15)；所述对流管束(17)的顶部围绕所述烟道(07)设置，且两端分别连通所述锅壳(01)和所述集箱(15)。

6.根据权利要求5所述的一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉，其特征在于，所述集箱(15)为空心圆柱体结构，且沿着所述炉膛(02)的前后方向延伸，并贯穿所述炉膛(02)。

7.根据权利要求1所述的一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉，其特征在于，所述链条炉排(05)下方沿所述链条炉排(05)的输送方向均匀设置有多个等压风室(18)。

8.根据权利要求1所述的一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉，其特征在于，所述炉膛(02)的前端入口处固定有料斗(19)，所述料斗(19)用于向所述链条炉排(05)上分层供料。

9.根据权利要求1所述的一种生物质成型燃料半气化燃烧承压锅炉，其特征在于，所述半气化燃烧室(08)的空间体积根据所述炉膛(02)体积和燃烧量决定，以保证燃料燃烧充分。