CN111140835A - 一种配备外置流化床的生物质锅炉 - Google Patents

一种配备外置流化床的生物质锅炉 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种配备外置流化床的生物质锅炉，包括炉膛、布风板、两个分离器、外置流化床和尾部烟道；炉膛的底部布置有布风板，炉膛的顶部后侧设有两个分离器，分离器的顶部与尾部烟道连接，分离器的下端落料管与外置流化床的上端连接，外置流化床的下端侧壁与炉膛的下部侧壁的返灰口连接；外置流化床沿炉膛宽度并列布置有炉膛一、炉膛二和炉膛三，所述炉膛一、炉膛二和炉膛三中分别布置有一级高温过热器、再热器和二级高温过热器。本发明所述的配备外置流化床的生物质锅炉，从根本上避免了现有生物质流化床锅炉的过热器、再热器高温腐蚀问题。由于外置流化床具有调节炉温的作用，可以适应负荷、燃料的较大变化，同时保证较低的污染物排放。

Description

一种配备外置流化床的生物质锅炉
技术领域
本发明属于流化床锅炉技术领域，尤其是涉及一种配备外置流化床的生物质锅炉。
背景技术
生物质直燃流化床锅炉是高温、超高压、一次再热锅炉。生物质锅炉入炉燃料变化大，玉米秸、麦秸、林业废弃物、建筑模板等是主要燃料，各种燃料成分、含水量、热值差异较大，且不同燃料的供应量变化较大，燃料的水分含量也有较大变化；生物质燃料中Cl、K、Na含量较高，会在高温过热器、高温再热器管子表面形成积灰，发生高温腐蚀，这是造成高参数流化床锅炉停炉检修的主要原因之一。
现有生物质流化床锅炉，主要有以下几种：(1)半塔式：炉膛内中部设有水冷屏，上部设有高温过热器、再热器。该炉型炉膛温度低，燃烧效率及污染物排放均不够理想。(2)四通道式：炉膛中下部设有水冷屏，中上部设有过热屏，高温过热器及再热器设置在尾部对流烟道中。炉膛温度高，炉膛出口烟温高。过热器及再热器易受高温腐蚀。(3)用燃煤锅炉的结构，炉膛中上部布置水冷及过热屏，高、低温过热器布置在尾部烟道上部，燃料适应性较差，尾部受热面容易发生积灰、腐蚀情况。以上炉型，在燃料、锅炉负荷发生变化时，炉膛温度较难控制，锅炉负荷适应性较差。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种配备外置流化床的生物质锅炉，将高温过热器、再热器置于外置式流化床中，以避免高温腐蚀，锅炉燃烧效率高、污染物排放浓度低、故障率低。
本发明采用的技术方案是：
一种配备外置流化床的生物质锅炉，包括炉膛、布风板、至少一个分离器、外置流化床和尾部烟道；所述炉膛的底部布置有布风板，所述炉膛的顶部后侧设有至少一个所述分离器，所述分离器的顶部与尾部烟道连接，所述分离器的下端落料管与所述外置流化床的上端连接，所述外置流化床的下端侧壁与炉膛的下部侧壁的所述返灰口连接；所述外置流化床沿所述炉膛的宽度并列布置有外置流化床一、外置流化床二和外置流化床三，所述外置流化床一、外置流化床二和外置流化床三中分别布置有一级高温过热器、再热器和二级高温过热器，相邻所述外置流化床一、外置流化床二和外置流化床三之间均用炉墙分隔开。
本发明所述的配备外置流化床的生物质锅炉，其中，所述一级高温过热器、所述再热器和所述二级高温过热器的受热面均为蛇形管式布置。
本发明所述的配备外置流化床的生物质锅炉，其中，所述外置流化床内设有第一连接通道、第二连接通道和第三连接通道，所述第一连接通道、所述第二连接通道和所述第三连接通道的一端分别与所述外置流化床一、外置流化床二和外置流化床三连接，另一端分别与所述炉膛的返灰口连接。
本发明所述的配备外置流化床的生物质锅炉，其中，所述的尾部烟道包括冷却室和第一竖直烟道，所述冷却室设置在所述分离器的上部，所述冷却室覆盖每个分离器，所述第一竖直烟道的上端直接与所述冷却室相连。
本发明所述的配备外置流化床的生物质锅炉，其中，所述冷却室的宽度与所述炉膛顶部的宽度相同，所述冷却室的四周由水冷壁组成。
本发明所述的配备外置流化床的生物质锅炉，其中，所述的尾部烟道还包括第二竖直烟道和第三竖直烟道，所述第一竖直烟道的下端与所述第二竖直烟道的下端连接，所述第二竖直烟道的上端与所述第三竖直烟道的上端连接，所述第三竖直烟道的下端设有烟气出口；所述第二竖直烟道内部从上到下间隔布置有若干组低温过热器，所述第三竖直烟道内部从上到下布置有省煤器和空气预热器。
本发明所述的配备外置流化床的生物质锅炉，其中，所述炉膛包括下部炉膛和上部炉膛，所述下部炉膛为敷设耐火耐磨混凝土的膜式壁结构，所述上部炉膛为膜式壁结构。
本发明所述的配备外置流化床的生物质锅炉，其中，所述下部炉膛的一个截面是梯形，另一个截面是长方形；所述下部炉膛布置有两层二次风、给料口和三个返灰口。
本发明所述的配备外置流化床的生物质锅炉，其中，所述第二竖直烟道和所述第三竖直烟道为倒U形结构。
本发明所述的配备外置流化床的生物质锅炉，其中，所述分离器为旋风分离器。
本发明有益效果：
本发明所述的配备外置流化床的生物质锅炉，将两级高温过热器和一级再热器并列布置在外置流化床中，可以独立的控制各自的吸热量，控制过热蒸汽、再热蒸汽的温度，可以避免高温腐蚀，高温腐蚀的主要原因是烟气中的Cl、Na、K等元素在高温下对金属的腐蚀，尤其是高温过热器、再热器较容易发生。本发明将高温过热器、再热器放置在外置流化床中，受热面管子不与烟气接触，而是与烟气中分离下来的灰(颗粒较细的沙子)以及流化空气进行换热。从炉膛进入分离器的烟气中含有大量的灰，其中非常细的灰，以及密度小的飞灰随烟气从分离器的上部排出，进入尾部受热面；颗粒较大的灰(细沙)则被分离出来，从分离器下部进入外置流化床。在高温下，Cl、Na、K等元素形成气态的化合物随烟气流走，几乎不会进入外置流化床中，从而切断了高温腐蚀的物质因素。外置流化床由于K、Na、Cl、S等成分含量极低，从根本上避免了现有生物质流化床锅炉的过热器、再热器高温腐蚀问题。由于外置流化床具有调节炉温的作用，可以适应负荷、燃料的较大变化，同时保证较低的污染物排放。
本发明所述的配备外置流化床的生物质锅炉，在分离器顶部设置冷却室，以吸收烟气热量，同时对旋风分离器出来的高速气流进行减速、匀速，减缓对尾部的磨损，作为冷却室的延续，第一竖直烟道直接与冷却室相连，烟气在该第一竖直烟道内继续冷却，并将热量传给管内工质。
附图说明
图1为本发明所述的配备外置流化床的生物质锅炉的结构示意图；
图2为本发明所述的炉膛、布风板和外置流化床的主视图；
图3为本发明所述的炉膛、布风板和外置流化床的俯视图；
图4为本发明所述的离心器、冷却室和第一竖直烟道的主视图；
图5为本发明所述的离心器、冷却室和第一竖直烟道的俯视图。
下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系为本申请简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
如图1-5所示，一种配备外置流化床的生物质锅炉，包括炉膛1、布风板2、两个分离器3、外置流化床4、冷却室5、第一竖直烟道6、第二竖直烟道7和第三竖直烟道8，分离器3为旋风分离器。
炉膛1包括下部炉膛11和上部炉膛12，下部炉膛11为敷设耐火耐磨混凝土的膜式壁结构，下部炉膛11布置有两层二次风、给料口和三个返灰口；下部炉膛11的一个截面是梯形(见图1)，另一个截面(图1的左视图)是长方形。上部炉膛12为膜式壁结构，以吸收烟气热量。
炉膛1的底部布置有布风板2，炉膛1的顶部后侧设有两个分离器3，分离器3的顶部与尾部烟道连接，分离器3的下端落料管与外置流化床4的上端连接，外置流化床4的下端侧壁与炉膛1的下部侧壁的所述返灰口连接。
外置流化床4沿炉膛1的宽度分为三个部分，从左至右分别并列布置有外置流化床一、外置流化床二和外置流化床三，所述外置流化床一、外置流化床二和外置流化床三中分别布置有一级高温过热器41、再热器42和二级高温过热器43，三个部分可以独立的控制各自的吸热量，控制过热蒸汽、再热蒸汽的温度。相邻所述外置流化床一、外置流化床二和外置流化床三之间均用炉墙44分隔开。一级高温过热器41、再热器42和二级高温过热器43的受热面均为蛇形管式布置。外置流化床4内设有第一连接通道45、第二连接通道46和第三连接通道47，第一连接通道45、第二连接通道46和第三连接通道47的一端分别与所述外置流化床一、外置流化床二和外置流化床三连接，另一端分别与炉膛1的所述返灰口连接，所述返灰口设置在位于外置流化床4的底部中间的下部炉膛11上。
所述的尾部烟道包括冷却室5、第一竖直烟道6、第二竖直烟道7和第三竖直烟道8。冷却室5设置在分离器3的上部，冷却室5覆盖两个分离器3，冷却室5的宽度与炉膛1顶部的宽度相同。冷却室5的四周由水冷壁组成，以吸收烟气热量，同时对从分离器3出来的高速气流进行减速、匀速，减缓对尾部的磨损。作为冷却室5的延续，第一竖直烟道6的上端直接与冷却室5相连，烟气在第一竖直烟道6内继续冷却，并将热量传给管内工质。第一竖直烟道6的下端与第二竖直烟道7的下端连接，第二竖直烟道7的上端与第三竖直烟道8的上端连接，第三竖直烟道8的下端设有烟气出口，第二竖直烟道7内部从上到下间隔布置有5组低温过热器，第三竖直烟道8内部从上到下布置有省煤器和空气预热器，烟气冷却到130℃后从所述烟气出口排出，第二竖直烟道7和第三竖直烟道8为倒U形结构。
本实施例所述的配备外置流化床的生物质锅炉的工作过程如下：
燃料在下部炉膛11给入，布风板2利用一次风将床料流化，形成密相燃烧区，燃料与炉内高温床料混合后开始燃烧。烟气及飞灰从分离器3的顶部引出，进入尾部烟道；高温的细沙从分离器3的底部进入外置流化床4中后，被新鲜空气流化，与一级高温过热器41、再热器42和二级高温过热器43进行换热，温度降低到600℃左右后，被冷却的灰经过第一连接通道45、第二连接通道46和第三连接通道47返回炉膛1，将热量传递给蒸汽。
本发明炉膛1内不布置屏式受热面，在外置流化床4内布置两级高温过热器和一级再热器受热面，该外置流化床4避免了炉膛4内屏式受热面的磨损、高温腐蚀，简化了炉膛结构，有利于组织炉内燃烧，炉膛1的燃烧温度控制在850℃，利于炉内脱硫、脱硝，降低锅炉原始污染物排放。
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作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 (10)

1.一种配备外置流化床的生物质锅炉，其特征在于：包括炉膛(1)、布风板(2)、至少一个分离器(3)、外置流化床(4)和尾部烟道；所述炉膛(1)的底部布置有布风板(2)，所述炉膛(1)的顶部后侧设有至少一个所述分离器(3)，所述分离器(3)的顶部与尾部烟道连接，所述分离器(3)的下端落料管与所述外置流化床(4)的上端连接，所述外置流化床(4)的下端侧壁与炉膛(1)的下部侧壁的所述返灰口连接；所述外置流化床(4)沿所述炉膛(1)的宽度并列布置有外置流化床一、外置流化床二和外置流化床三，所述外置流化床一、外置流化床二和外置流化床三中分别布置有一级高温过热器(41)、再热器(42)和二级高温过热器(43)，相邻所述外置流化床一、外置流化床二和外置流化床三之间均用炉墙(44)分隔开。
2.根据权利要求1所述的配备外置流化床的生物质锅炉，其特征在于：所述一级高温过热器(41)、所述再热器(42)和所述二级高温过热器(43)的受热面均为蛇形管式布置。
3.根据权利要求1所述的配备外置流化床的生物质锅炉，其特征在于：所述外置流化床(4)内设有第一连接通道(45)、第二连接通道(46)和第三连接通道(47)，所述第一连接通道(45)、所述第二连接通道(46)和所述第三连接通道(47)的一端分别与所述外置流化床一、外置流化床二和外置流化床三的连接，另一端分别与所述炉膛(1)的返灰口连接。
4.根据权利要求1所述的配备外置流化床的生物质锅炉，其特征在于：所述的尾部烟道包括冷却室(5)和第一竖直烟道(6)，所述冷却室(5)设置在所述分离器(3)的上部，所述冷却室(5)覆盖每个分离器(3)，所述第一竖直烟道(6)的上端直接与所述冷却室(5)相连。
5.根据权利要求4所述的配备外置流化床的生物质锅炉，其特征在于：所述冷却室(5)的宽度与所述炉膛(1)顶部的宽度相同，所述冷却室(5)的四周由水冷壁组成。
6.根据权利要求4所述的配备外置流化床的生物质锅炉，其特征在于：所述的尾部烟道还包括第二竖直烟道(7)和第三竖直烟道(8)，所述第一竖直烟道(6)的下端与所述第二竖直烟道(7)的下端连接，所述第二竖直烟道(7)的上端与所述第三竖直烟道(8)的上端连接，所述第三竖直烟道(8)的下端设有烟气出口；所述第二竖直烟道(7)内部从上到下间隔布置有若干组低温过热器，所述第三竖直烟道(8)内部从上到下布置有省煤器和空气预热器。
7.根据权利要求1所述的配备外置流化床的生物质锅炉，其特征在于：所述炉膛(1)包括下部炉膛(11)和上部炉膛(12)，所述下部炉膛(11)为敷设耐火耐磨混凝土的膜式壁结构，所述上部炉膛(12)为膜式壁结构。
8.根据权利要求7所述的配备外置流化床的生物质锅炉，其特征在于：所述下部炉膛(11)的一个截面是梯形，另一个截面是长方形；所述下部炉膛(11)布置有两层二次风、给料口和三个返灰口。
9.根据权利要求6所述的配备外置流化床的生物质锅炉，其特征在于：所述第二竖直烟道(7)和所述第三竖直烟道(8)为倒U形结构。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的配备外置流化床的生物质锅炉，其特征在于：所述分离器(3)为旋风分离器。
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