CN112377893A - 一种单锅筒四回程燃生物质角管锅炉水循环系统 - Google Patents

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汪杰
朱雅雯
李梦娜
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Abstract

本发明公开了一种单锅筒四回程燃生物质角管锅炉水循环系统，该锅炉水循环系统包括：锅筒、锅炉本体和水循环机构，所述水循环机构的两端连接于所述锅筒的进口和出口；其中，所述锅炉本体包括：前后顺次排列设置的炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体，所述炉膛和膜式壁空腔的上端连通，所述膜式壁空腔和旗式受热面腔体的下端连通；所述炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体的侧壁均为膜式壁，且所述炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体的侧壁的上、下端均与所述水循环机构连通。该锅炉水循环系统使用单锅炉对四回程燃烧锅炉进行供水循环，提供换热环境。

Description

一种单锅筒四回程燃生物质角管锅炉水循环系统
技术领域
本发明涉及一种单锅筒四回程燃生物质角管锅炉水循环系统。
背景技术
生物质燃料是在一定温度和压力作用下，利用木质素充当粘合剂，将松散的秸秆、树枝和木屑等农林生物质压缩成长度为5-30mm的、紧凑的圆柱形燃料。生物质颗粒燃料是可再生的碳源，具有来源广泛、燃烧性能好、有害气体排放少、价格相对低廉等特点，该燃料基本实现CO2零排放，NOx和SO2的排放量远小于煤，颗粒物排放量降低，燃烧特性明显得到改善，利用效率显著提高。因此，随着国家的环保政策的日益严格，生物质燃料代替其他化石燃料是实现节能减排的有效途径之一。
生物质燃料具有含水量高且烘干要求高，热值低且燃烧稳定性差，燃烧时细粉多且不易燃尽；含灰量高且比较轻，烟气中的悬浮细屑多，受热面积灰严重；灰熔点低，容易结焦，需要考虑底灰熔点灰渣的排除问题；含有一定的碱金属，需要考虑高温腐蚀的问题。因此锅炉运行不稳定、燃烧不充分、结焦严重、受热面被腐蚀等成为目前迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种单锅筒四回程燃生物质角管锅炉水循环系统，该锅炉水循环系统对单锅筒四回程燃生物质角管锅炉进行供水循环，提供换热环境，以解决背景技术中所存在的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种单锅筒四回程燃生物质角管锅炉水循环系统，包括：锅筒、锅炉本体和水循环机构，所述水循环机构的两端连接于所述锅筒的进口和出口；其中，所述锅炉本体包括：前后顺次排列设置的炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体，所述炉膛和膜式壁空腔的上端连通，所述膜式壁空腔和旗式受热面腔体的下端连通；所述炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体的侧壁均为膜式壁，且所述炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体的侧壁的上、下端均与所述水循环机构连通。
优选地，所述水循环机构包括：左右对称设置的侧循环管路；所述侧循环管路包括：呈矩形环绕连通设置的第一下降管、左右侧水冷壁下集箱、第二下降管和左右侧水冷壁上集箱；所述第一下降管与所述锅筒的第一出水口连接，所述左右侧水冷壁上集箱与所述锅筒的第一回水口连接；所述炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体的左右侧面为一体设置的侧面水冷壁，且两端分别与所述左右侧水冷壁上集箱和左右侧水冷壁下集箱连通连接。
优选地，所述侧循环管路的上方设置有与所述锅筒的第二回水口连接的回水集箱；所述炉膛包括：前拱水冷壁和后拱水冷壁，所述前拱水冷壁的上端连通设置有凝渣管；两个所述第一下降管之间连通设置有前拱水冷壁下集箱，所述前拱水冷壁的上端顺次通过所述凝渣管、前拱水冷壁上集箱和连接管后与所述回水集箱连通，下端与所述前拱水冷壁下集箱连通；两个所述左右侧水冷壁下集箱之间连通设置有后拱水冷壁下集箱，所述后拱水冷壁的下端与所述后拱水冷壁下集箱连通，所述后拱水冷壁的上端顺次通过后拱水冷壁上集箱、第二连接管和连接管后与所述回水集箱连通。
优选地，所述膜式壁空腔包括：所述后拱水冷壁和通道后水冷壁，所述通道后水冷壁分为上下两部分，上下两部分所述通道后水冷壁之间通过第二连接管连通，所述第二连接管的下端朝向所述后拱水冷壁的侧面延伸并紧贴于所述后拱水冷壁；位于同一侧的所述左右侧水冷壁下集箱与所述第二下降管之间设置有连通管，两个所述连通管之间设置有通道后壁下集箱和后壁下集箱，所述通道后水冷壁的下端与所述通道后壁下集箱连通，上端顺次通过通道后壁上集箱和连接管后与所述回水集箱连通。
优选地，所述旗式受热面腔体包括：通道后水冷壁和设置于所述通道后水冷壁后侧的后侧拱水冷壁，所述旗式受热面腔体内设置有旗式受热面管，所述旗式受热面管至少部分自所述后侧拱水冷壁伸出；所述后侧拱水冷壁的下端与所述后壁下集箱连通，上端顺次通过后壁上集箱和连接管后与所述回水集箱连通。
优选地，所述第二连接管包括：多个相互平行的管体，所述管体的一端或两端连通设置有沿左右方向延伸的连接集箱。
优选地，所述单锅筒四回程燃生物质角管锅炉水循环系统还包括：与所述锅筒的第二出水口连通的出水集箱，所述出水集箱背向所述锅筒的一端与设置在所述旗式受热面腔体内的旗式受热面管的进水端连接，所述旗式受热面管的出水端与所述回水集箱连接。
优选地，所述锅炉水循环系统包括还包括：出水管和回水管，所述出水管的两端分别连接于所述锅筒的第三出水口和设置在尾部烟道上的省煤器上的进水口，所述回水管的两端分别连接于所述锅筒的第三回水口和所述省煤器上的出水口。
根据上述技术方案，本发明中：设置有炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体，生物质燃料在炉膛内燃烧产生的高温烟气通过炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体后进入尾部烟道，由于炉膛出口温度一般在900℃-1000℃，而生物质燃料燃烧后的灰熔点温度通常较低，在700℃-1000℃，所以炉膛出口处的灰基本属于气态或液态，如果此温度下的烟气直接与密集受热面换热，受热面上一定会结渣与积灰，严重影响锅炉的正常运行，因此，通过设置膜式壁空腔，烟气在膜式壁空腔内继续降温，可以让烟气温度降至700℃左右，烟气中绝大数灰呈固态形式，烟气中的灰分在膜式壁空腔内得到沉降，从而使得进入第三回程烟气变得洁净，大大降低了受热面的结焦腐蚀的几率，同时减少了氮氧化物的排放，同时，对在炉膛内未燃烬的含碳飞灰可以在膜式壁空腔内进一步的燃烬能够使燃料充分燃烧。而需要达到上述的烟气排放效果就需要对膜式壁空腔内的高温烟气进行进一步降温，让烟气温度降至700℃左右，显然现有的水循环系统已经无法满足需求，本发明通过将炉膛和膜式壁空腔的上端连通，膜式壁空腔和旗式受热面腔体的下端连通形成烟气通道，并且炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体的侧壁的上、下端均与所述水循环机构连通，使得炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体的侧壁均与锅筒连通进行水循环，满足了膜式壁空腔对烟气的降温需求。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是锅炉水循环系统的一种优选实施方式的内部结构侧面示意图；
图2是锅炉水循环系统的一种优选实施方式的整体结构侧面示意图；
图3是锅炉水循环系统的一种优选实施方式的局部结构立体图。
附图标记说明
1锅筒 2第一下降管
3前拱水冷壁下集箱 4左右侧水冷壁下集箱
5后拱水冷壁下集箱 6连通管
7通道后壁下集箱 8后壁下集箱
9前拱水冷壁 10后拱水冷壁
11通道后水冷壁 12后侧拱水冷壁
13旗式受热面管 14前拱水冷壁上集箱
15后拱水冷壁上集箱 16通道后壁上集箱
17凝渣管 18连接集箱
19左右侧水冷壁上集箱 20回水集箱
21出水集箱 22连接管
23尾部烟道 24出水管
25省煤器 26侧面水冷壁
27第二下降管 28第二连接管
29回水管 30管体
31后壁上集箱
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，“上下左右、前后内外”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。
参见图1-3所示的一种单锅筒四回程燃生物质角管锅炉水循环系统，包括：锅筒1、锅炉本体和水循环机构，所述水循环机构的两端连接于所述锅筒1的进口和出口；其中，所述锅炉本体包括：前后顺次排列设置的炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体，所述炉膛和膜式壁空腔的上端连通，所述膜式壁空腔和旗式受热面腔体的下端连通；所述炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体的侧壁均为膜式壁，且所述炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体的侧壁的上、下端均与所述水循环机构连通。
通过上述技术方案的实施，生物质燃料在炉膛内燃烧产生的高温烟气，炉膛出口温度一般在900℃-1000℃，而生物质燃料燃烧后的灰熔点温度通常较低，在700℃-1000℃，所以炉膛出口处的灰分基本属于气态或液态，如果此温度下的烟气直接与密集受热面换热，受热面上一定会结渣与积灰，严重影响锅炉的正常运行，因此，通过设置膜式壁空腔，烟气在膜式壁空腔内对烟气继续降温，可以让烟气温度降至700℃左右，使得烟气中绝大数灰分呈固态形式并得到沉降，从而使得进入第三回程烟气变得洁净，大大降低了受热面的结焦腐蚀的几率，同时减少了氮氧化物的排放，同时，对未在炉膛内燃烬的含碳飞灰可以在膜式壁空腔内进一步的燃烬能够使燃料充分燃烧，降温后的烟气进入旗式受热面腔体及尾部烟道23进行冲刷换热，完成整个换热过程，之后，由烟气出口排出，完成锅炉烟气工作过程。而需要完成上述的烟气排放效果就需要对膜式壁空腔内的高温烟气进行进一步降温，让烟气温度降至700℃左右，显然现有的水循环系统已经无法满足需求，本发明通过将炉膛和膜式壁空腔的上端连通，膜式壁空腔和旗式受热面腔体的下端连通形成烟气通道，并且炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体的侧壁的上、下端均与所述水循环机构连通，使得炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体的侧壁均与单个锅筒1连通进行水循环，由于只需要使用单锅筒，在满足了膜式壁空腔对烟气的降温需求的同时还具有简化设备、简化操作和减小成本的作用。
在该实施方式中，为进一步实现炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体的左右壁面的换热，优选地，所述水循环机构包括：左右对称设置的侧循环管路；所述侧循环管路包括：呈矩形环绕连通设置的第一下降管2、左右侧水冷壁下集箱4、第二下降管27和左右侧水冷壁上集箱19；所述第一下降管2与所述锅筒1的第一出水口连接，所述左右侧水冷壁上集箱19与所述锅筒1的第一回水口连接；所述炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体的左右侧面为一体设置的侧面水冷壁26，且两端分别与所述左右侧水冷壁上集箱19和左右侧水冷壁下集箱4连通连接。具体的，循环水从锅筒1的第一出水口流出，经过第一下降管2、左右侧水冷壁下集箱4、第二下降管27和左右侧水冷壁上集箱19后流入锅筒1的第一回水口，同时，左右侧水冷壁下集箱4向上朝向侧循环管路流入并流经至左右侧水冷壁上集箱19后流入锅筒1的第一回水口，进而实现炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体的左右侧面的水冷换热壁面。
在该实施方式中，为了进一步实现炉膛前、后壁面的换热，提高炉膛内烟气的换热效率，优选地，所述侧循环管路的上方设置有与所述锅筒1的第二回水口连接的回水集箱20；所述炉膛包括：前拱水冷壁9和后拱水冷壁10，所述前拱水冷壁9的上端连通设置有凝渣管17；两个所述第一下降管2之间连通设置有前拱水冷壁下集箱3，所述前拱水冷壁9的上端顺次通过所述凝渣管17、前拱水冷壁上集箱14和连接管22后与所述回水集箱20连通，下端与所述前拱水冷壁下集箱3连通；两个所述左右侧水冷壁下集箱4之间连通设置有后拱水冷壁下集箱5，所述后拱水冷壁10的下端与所述后拱水冷壁下集箱5连通，所述后拱水冷壁10的上端顺次通过后拱水冷壁上集箱15、第二连接管28和连接管22后与所述回水集箱20连通。具体的，一方面：循环水从锅筒1的第一出水口流出，顺次经过第一下降管2、前拱水冷壁下集箱3、前拱水冷壁9、凝渣管17、前拱水冷壁上集箱14、连接管22和回水集箱20后流入锅筒1的第二回水口；另一方面：循环水从锅筒1的第一出水口流出，顺次经过第一下降管2、左右侧水冷壁下集箱4、后拱水冷壁下集箱5、后拱水冷壁10、后拱水冷壁上集箱15、第二连接管28、连接管22和回水集箱20后流入锅筒1的第二回水口，进而实现炉膛32前、后壁面的换热。
在该实施方式中，为了进一步实现膜式壁空腔的后壁换热，优选地，所述膜式壁空腔包括：所述后拱水冷壁10和通道后水冷壁11，所述通道后水冷壁11分为上下两部分，上下两部分所述通道后水冷壁11之间通过第二连接管28连通，所述第二连接管28的下端朝向所述后拱水冷壁10的侧面延伸并紧贴于所述后拱水冷壁10；位于同一侧的所述左右侧水冷壁下集箱4与所述第二下降管27之间设置有连通管6，两个所述连通管6之间设置有通道后壁下集箱7和后壁下集箱8，所述通道后水冷壁11的下端与所述通道后壁下集箱7连通，上端顺次通过通道后壁上集箱16和连接管22后与所述回水集箱20连通。具体的，循环水从锅筒1的第一出水口流出，顺次经过第一下降管2、左右侧水冷壁下集箱4、通道后壁下集箱7、通道后水冷壁11的下半段、第二连接管28、通道后水冷壁11的上半段、通道后壁上集箱16、连接管22和回水集箱20后流入锅筒1的第二回水口，进而实现膜式壁空腔33的后壁换热。
在该实施方式中，为了进一步实现旗式受热面腔体的后壁换热，优选地，所述旗式受热面腔体包括：通道后水冷壁11和设置于所述通道后水冷壁11后侧的后侧拱水冷壁12，所述旗式受热面腔体内设置有旗式受热面管13，所述旗式受热面管13至少部分自所述后侧拱水冷壁12伸出；所述后侧拱水冷壁12的下端与所述后壁下集箱8连通，上端顺次通过后壁上集箱31和连接管22后与所述回水集箱20连通。具体的，循环水从锅筒1的第一出水口流出，顺次经过第一下降管2、左右侧水冷壁下集箱4、后壁下集箱8、后侧拱水冷壁12、后壁上集箱31、连接管22和回水集箱20后流入锅筒1的第二回水口，进而实现旗式受热面腔体的后壁换热。
在该实施方式中，为进一步的提供一种第二连接管28，优选地，所述第二连接管28包括：多个相互平行的管体30，所述管体30的一端或两端连通设置有沿左右方向延伸的连接集箱18。第二连接管28与后拱水冷壁上集箱15连接时，管体30的下端与后拱水冷壁上集箱15连接，上端设置连接集箱18，该连接集箱18与连接管22连接；第二连接管28与通道后水冷壁11连接时，管体30的两端均设置有连接集箱18，分别与上下两部分所述通道后水冷壁11连接。
凝渣管17由膜式壁管去除鳍片拉稀后形成，能阻挡烟气中部分飞灰、飞渣进入下一个烟气通道，而且能使分离下来的飞灰流回炉膛32再燃。
在该实施方式中，为了进一步对旗式受热面管13进行供水换热，优选地，所述单锅筒四回程燃生物质角管锅炉水循环系统还包括：与所述锅筒1的第二出水口连通的出水集箱21，所述出水集箱21背向所述锅筒1的一端与设置在所述旗式受热面腔体内的旗式受热面管13的进水端连接，所述旗式受热面管13的出水端与所述回水集箱20连接。旗式受热面管13通常设置为相互连通的三段式，每段旗式受热面管13均呈自上而下的折叠分布，循环水从锅筒1的第二出水口流出，顺次经过出水集箱21、旗式受热面管13和回水集箱20后流入锅筒1的第二回水口。
在该实施方式中，烟气从旗式受热面腔体流出后进入尾部烟道23，优选地，所述锅炉水循环系统包括还包括：出水管24和回水管29，所述出水管24的两端分别连接于所述锅筒1的第三出水口和设置在尾部烟道23上的省煤器25上的进水口，所述回水管29的两端分别连接于所述锅筒1的第三回水口和所述省煤器25上的出水口。烟气从旗式受热面腔体流出后进入尾部烟道23后进入尾部烟道23上所设置的省煤器25进一步换热，循环水从锅筒1的第三出水口流出，顺次经过出水管24、省煤器25和回水管29后流入锅筒1的第三回水口。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种单锅筒四回程燃生物质角管锅炉水循环系统，其特征在于，包括：锅筒(1)、锅炉本体和水循环机构，所述水循环机构的两端连接于所述锅筒(1)的进口和出口；其中，
所述锅炉本体包括：前后顺次排列设置的炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体，所述炉膛和膜式壁空腔的上端连通，所述膜式壁空腔和旗式受热面腔体的下端连通；
所述炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体的侧壁均为膜式壁，且所述炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体的侧壁的上、下端均与所述水循环机构连通。
2.根据权利要求1所述的单锅筒四回程燃生物质角管锅炉水循环系统，其特征在于，所述水循环机构包括：左右对称设置的侧循环管路；
所述侧循环管路包括：呈矩形环绕连通设置的第一下降管(2)、左右侧水冷壁下集箱(4)、第二下降管(27)和左右侧水冷壁上集箱(19)；
所述第一下降管(2)与所述锅筒(1)的第一出水口连接，所述左右侧水冷壁上集箱(19)与所述锅筒(1)的第一回水口连接；
所述炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体的左右侧面为一体设置的侧面水冷壁(26)，且两端分别与所述左右侧水冷壁上集箱(19)和左右侧水冷壁下集箱(4)连通连接。
3.根据权利要求2所述的单锅筒四回程燃生物质角管锅炉水循环系统，其特征在于，所述侧循环管路的上方设置有与所述锅筒(1)的第二回水口连接的回水集箱(20)；
所述炉膛包括：前拱水冷壁(9)和后拱水冷壁(10)，所述前拱水冷壁(9)的上端连通设置有凝渣管(17)；
两个所述第一下降管(2)之间连通设置有前拱水冷壁下集箱(3)，所述前拱水冷壁(9)的上端顺次通过所述凝渣管(17)、前拱水冷壁上集箱(14)和连接管(22)后与所述回水集箱(20)连通，下端与所述前拱水冷壁下集箱(3)连通；
两个所述左右侧水冷壁下集箱(4)之间连通设置有后拱水冷壁下集箱(5)，所述后拱水冷壁(10)的下端与所述后拱水冷壁下集箱(5)连通，所述后拱水冷壁(10)的上端顺次通过后拱水冷壁上集箱(15)、第二连接管(28)和连接管(22)后与所述回水集箱(20)连通。
4.根据权利要求3所述的单锅筒四回程燃生物质角管锅炉水循环系统，其特征在于，所述膜式壁空腔包括：所述后拱水冷壁(10)和通道后水冷壁(11)，所述通道后水冷壁(11)分为上下两部分，上下两部分所述通道后水冷壁(11)之间通过第二连接管(28)连通，所述第二连接管(28)的下端朝向所述后拱水冷壁(10)的侧面延伸并紧贴于所述后拱水冷壁(10)；
位于同一侧的所述左右侧水冷壁下集箱(4)与所述第二下降管(27)之间设置有连通管(6)，两个所述连通管(6)之间设置有通道后壁下集箱(7)和后壁下集箱(8)，所述通道后水冷壁(11)的下端与所述通道后壁下集箱(7)连通，上端顺次通过通道后壁上集箱(16)和连接管(22)后与所述回水集箱(20)连通。
5.根据权利要求4所述的单锅筒四回程燃生物质角管锅炉水循环系统，其特征在于，所述旗式受热面腔体包括：通道后水冷壁(11)和设置于所述通道后水冷壁(11)后侧的后侧拱水冷壁(12)，所述旗式受热面腔体内设置有旗式受热面管(13)，所述旗式受热面管(13)至少部分自所述后侧拱水冷壁(12)伸出；
所述后侧拱水冷壁(12)的下端与所述后壁下集箱(8)连通，上端顺次通过后壁上集箱(31)和连接管(22)后与所述回水集箱(20)连通。
6.根据权利要求5所述的单锅筒四回程燃生物质角管锅炉水循环系统，其特征在于，所述第二连接管(28)包括：多个相互平行的管体(30)，所述管体(30)的一端或两端连通设置有沿左右方向延伸的连接集箱(18)。
7.根据权利要求2-6中的任意一项所述的单锅筒四回程燃生物质角管锅炉水循环系统，其特征在于，所述单锅筒四回程燃生物质角管锅炉水循环系统还包括：与所述锅筒(1)的第二出水口连通的出水集箱(21)，所述出水集箱(21)背向所述锅筒(1)的一端与设置在所述旗式受热面腔体内的旗式受热面管(13)的进水端连接，所述旗式受热面管(13)的出水端与所述回水集箱(20)连接。
8.根据权利要求1所述的单锅筒四回程燃生物质角管锅炉水循环系统，其特征在于，所述锅炉水循环系统包括还包括：出水管(24)和回水管(29)，所述出水管(24)的两端分别连接于所述锅筒(1)的第三出水口和设置在尾部烟道(23)上的省煤器(25)上的进水口，所述回水管(29)的两端分别连接于所述锅筒(1)的第三回水口和所述省煤器(25)上的出水口。
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