CN116734232A - 一种三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统及其温度调控方法 - Google Patents

一种三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统及其温度调控方法 Download PDF

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Abstract

一种三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统，所述生物质蒸汽锅炉系统包括：锅炉主体、蒸发器和省煤器，所述锅炉主体的烟气出口通过蒸发器与省煤器相连通，所述省煤器的进水口与锅炉给水管道相连通，所述省煤器的出水口通过蒸发器后与锅炉主体内的膜式壁管道的进水口相连通，所述膜式壁管道的蒸汽出口与蒸汽供给管道相连通。本设计采用全膜式壁的密封结构有效提高了炉膛的隔热性能，而且内部设置多重清灰结构有效延长养护周期。

Description

一种三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统及其温度调控方法
技术领域
本发明涉及一种三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统，具体适用于提高生物质蒸汽锅炉热转换效率、延长锅炉检修周期。
背景技术
生物质燃料工业锅炉的炉膛主要采用普通钢管作为换热管，换热管外砌筑耐火砖和保温材料，这种结构保温性不好，外壁温度高；这种结构密封性不好，容易漏风。
膜式壁是一种用于锅炉燃烧换热部件的结构。这种结构主要应用在大型燃煤、燃气等锅炉上，供蒸汽的生物质燃料工业锅炉很少采用膜式壁结构。
同时对于生物质蒸汽锅炉而言，由于其生产蒸汽的特性造成了锅炉内部的水流量的不可控性进一步造成了锅炉内的温度无法利用调控水流速度的方式来实现温度的控制，而锅炉内每一个燃烧环节的温度范围都是需要控制在一定范围内的，否则会造成催化失效、脱硝失效等不良后果，故控制整个锅炉烟气流程的温度也成为了一项需要解决的问题。
生物质燃料锅炉往往是从燃煤锅炉改造而来，实际上来看，运行效果并不好。
1、燃烧效率不高，燃煤锅炉炉膛空间较小，与生物质燃料不匹配，导致燃烧不完全。
2、传统生物质锅炉积灰较严重。生物质灰的灰熔点比较低，在800℃左右就具有粘结性，传统生物质锅炉往往因为积灰需要经常停炉清灰。
3、传统锅炉因为是炉墙密封结构和铸铁省煤器，导致锅炉漏风严重，也降低锅炉的热效率，增加锅炉风机的电耗。
4、由于生物质燃料的含水量的不确定性，导致其炉膛内的温度处于一个动态变化的过程中，传统的定点脱硝无法满足生物质锅炉的脱硝需求，造成污染排放增多。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的燃烧效率不高、检修频繁的问题，提供了一种提高燃烧效率和热转换率、延长锅炉检修周期的三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统及其温度调控方法。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：
一种三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统，所述生物质蒸汽锅炉系统包括：锅炉主体、蒸发器和省煤器，所述锅炉主体的烟气出口通过蒸发器与省煤器相连通，所述省煤器的进水口与锅炉给水管道相连通，所述省煤器的出水口通过蒸发器后与锅炉主体内的膜式壁管道的进水口相连通，所述膜式壁管道的蒸汽出口与蒸汽供给管道相连通；
所述膜式壁管道包括从燃料进口端到燃料出口端方向依次设置的前拱换热壁、后拱换热壁、隔墙换热壁和后墙换热壁，所述膜式壁管道还包括对称设置的两组换热侧顶壁，所述前拱换热壁、隔墙换热壁、后墙换热壁和换热侧顶壁均为竖向管道的膜式壁结构，所述后拱换热壁的中、下部为膜式壁结构，所述后拱换热壁的顶部为类似栅栏的管道结构，所述前拱换热壁、后拱换热壁、隔墙换热壁、后墙换热壁和两组换热侧顶壁管路的底部与进水管道相连通，所述前拱换热壁、后拱换热壁、隔墙换热壁、后墙换热壁和两组换热侧顶壁管路的顶部与蒸汽管道相连通；
所述前拱换热壁、隔墙换热壁和后墙换热壁的左右两侧分别与其对应侧的换热侧顶壁密封连接，所述后拱换热壁下端的膜式壁段的左右两侧分别与其对应侧的换热侧顶壁以及锅炉壳体的内壁密封连接，所述换热侧顶壁顶部与蒸汽管道密封连接，所述后墙换热壁上部设置有排烟管，所述前拱换热壁与后拱换热壁之间形成有主燃室，所述后拱换热壁与隔墙换热壁之间形成有二燃室，所述隔墙换热壁与后墙换热壁之间形成有沉降室，所述主燃室通过二燃室与沉降室相连通形成炉膛的内部空间，所述主燃室、二燃室、沉降室内各设有一个耐高温温度传感器，所述两个换热侧顶壁上设置有多个尿素喷枪；所述尿素喷枪近后拱换热壁的顶部为类似栅栏的管道结构设置，所述尿素喷枪分别设置于主燃室和二燃室内，所述主燃室和二燃室内的耐高温温度传感器近尿素喷枪的作用区域设置；
所述省煤器包括省煤器主体、烟气旁路通道和液体介质旁路通道，所述省煤器主体的顶部设置有烟气旁路通道，所述烟气旁路通道中部设置有烟气流量调节阀，所述烟气流量调节阀一侧的烟气旁路通道与省煤器主体的烟气入口相连通，所述烟气流量调节阀另一侧的烟气旁路通道与省煤器主体的烟气出口相连通；所述省煤器主体的侧部设置有液体介质旁路通道，所述液体介质旁路通道中部设置有液体流量调节阀，所述液体流量调节阀下方的液体介质旁路通道与省煤器主体的液体入口相连通，所述液体流量调节阀上方的液体介质旁路通道与省煤器主体的液体出口相连通；所述省煤器主体的烟气出口处设置有烟气温度传感器，所述省煤器主体的液体入口和液体出口处设置有液体温度传感器。
所述蒸发器包括：换热器壳体、一级清灰室、二级清灰室和排气清灰室，所述换热器壳体内部设置有炉膛管道和多根烟气换热管，所述炉膛管道与多根烟气换热管平行设置，所述炉膛管道的进口端与排烟管相连通，所述炉膛管道的出口端与一级清灰室的下端相连通，所述一级清灰室的上端通过多根位于下半部分的烟气换热管与二级清灰室的下端相连通，所述二级清灰室的上端通过根位于上半部分的烟气换热管与排气清灰室相连通，所述一级清灰室、二级清灰室和排气清灰室的底部均设有排灰通道。
所述炉膛管道内设有天然气辅助加热调温装置。
所述后拱换热壁的下端与后墙换热壁的下端相对向下倾斜，后拱换热壁与后墙换热壁之间形成有清灰道，所述清灰道下端设置有可翻转的落灰板。
所述后拱换热壁的中部与前拱换热壁的下端设有相对设置的拱形结构，所述后拱换热壁的顶部为相互分叉的换热管结构，所述后拱换热壁顶部的换热管穿过换热侧顶壁顶部的隔板后与蒸汽管道相连通；
所述前拱换热壁与后墙换热壁之间的距离为a，所述前拱换热壁与后拱换热壁之间的最小距离为b, b=（24±1.5）%a，所述隔墙换热壁与后墙换热壁之间的距离为c，c=（15±1.5）%a；所述后拱换热壁下段倾斜角度为15-25度。
一种三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统的温度调控方法，本设计的蒸汽锅炉系统进入稳态运行后，需要对其内部的温度进行有效控制，以保证各化学反应达到设计的反应发生温度：主要包括除尘装置温度控制和脱硝辅助温度控制；
除尘装置温度控制方法：省煤器烟气出口后方连接滤筒和滤袋除尘要求介质温度为130℃~180℃，
实时监测烟气温度传感器对烟气流量调节阀和液体流量调节阀进行控制：
a、当烟气温度传感器测得的温度低于设定最低温度时，增大烟气流量调节阀34开度，提高排烟温度；此时液体流量调节阀35能够参与脱硝辅助温度控制；
b、当烟气流量调节阀处于最大开度状态且气温度传感器36测得的温度仍然低于设定最低温度时，须增大液体流量调节阀，此时液体流量调节阀35不参与脱硝辅助温度控制；
C、当气温度传感器测得的温度高于设定最高温度时，减小烟气流量调节阀开度，降低排烟温度；此时液体流量调节阀能够参与脱硝辅助温度控制；
d、当烟气流量调节阀处于关闭状态且气温度传感器测得的温度仍然高于设定最高温度时，须关闭液体流量调节阀，此时液体流量调节阀不参与脱硝辅助温度控制；
脱硝辅助温度控制方法：在锅炉主体内进行，NOX脱硝温度在800度到1250度，NOX最佳脱硝温度在900度到1000度，当除尘装置温度控制能够依靠烟气流量调节阀实现控温时，液体流量调节阀能够参与脱硝辅助温度控制中；
a、当锅炉处于低负荷运行状态时，燃料投放少，燃料燃烧充分，炉膛内温度相对较低，脱硝时优先开启主燃室内的尿素喷枪，此时蒸汽产生速度相对较低，液体流速慢需关闭液体流量调节阀，利用烟气余热对液体进行充分加热；
b、随着燃料投放增加，炉膛内的温度逐渐升高，二燃室温度更加符合脱硝温度区间要求，优先采用二燃室内的尿素喷枪，此时蒸汽产生速度加快，适当开启液体流量调节阀对炉膛内温度有辅助降低的作用；
C、当锅炉加载到满负荷运行时，炉膛内的温度进一步升高，但是随着蒸发反应的加速，锅炉内的温度回到一个相对稳定的状态，此时由于满负荷运转造成燃烧不够充分的问题，大量生成氮氧化物，此时开启所有尿素喷枪，进行脱硝，同时降低反应温度，此时液体流量调节阀的开度达到最大设定开度；
d、着燃料投放增加，炉膛内的温度逐渐降低，二燃室温度更加符合脱硝温度区间要求，优先采用二燃室内的尿素喷枪，此时蒸汽产生速度降低，适当减小液体流量调节阀开度对炉膛内温度有辅助降低的作用。
所述脱硝辅助温度控制方法中包括：
尿素喷洒量控制：当蒸汽锅炉系统低于1/2额定负荷运行时，尿素喷枪的开启数量小于等于总数量的2/3；
喷枪喷洒优先级控制：当主燃室和二燃室内的温度均低于1000℃时，优先开启主燃室区域的尿素喷枪；当主燃室和二燃室内的温度一个高于1000℃一个低于1000℃时，优先开启低温区域的尿素喷枪；当主燃室和二燃室内的温度都高于1000℃时，所有喷枪全部开启。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统中采用全膜式壁的密封结构，外壁全部焊接密封，这保证了整个炉膛的密封性，不会发生漏风的情况，并且炉膛中热量不易传递到外界，不仅有效提高了炉膛的隔热性能，而且增加了换热管的受热面积，提高了锅炉的热转化效率。
2、本发明一种三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统中通过前拱换热壁和后拱换热壁的配合，在主燃室入口出形成一个较窄的喉口，利用文丘里效应加快流速，从而使主要的燃烧反应集中在喉口附近，进而加强主燃室的燃烧反应，提高主燃室内燃烧温度保证燃料的稳定着火和燃烧，同时将二燃室留出较大的空间，利于燃烧反应的继续保证燃料中挥发份的燃尽，提高燃烧效率达到充分热交换的效果，最后将沉降室的流通空间缩小，提高沉降室内的流体速度，加速烟尘中灰份的碰撞下落，减少排出气体内的烟尘；同时在蒸发器内设置多个清灰口，保证了蒸发器连续长期运转，延长了检修周期。
3、本发明一种三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统中的省煤器结构设置烟气旁路通道来调节省煤器出口的烟气温度，是其保持在最佳的温度范围用于后续的除尘流程，进一步的设置液体介质旁路通道来调节液体介质的出口温度，进一步的配合液体介质管道内的水泵控制流速，可以实现温度可控的热交换，从而达到控制水温和烟气温度的目的。
4、本发明一种三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统的温度调控方法中的首先通过省煤器的调控功能，来控制省煤器出口烟气温度，确保后续除尘装置的正常运行；同时辅助脱硝反应，在一定范围内调节进入锅炉换热管道的液体的初始温度，辅助控制锅炉内温度，同时锅炉内根据不同的工况结合温度传感器数据，进行尿素的喷洒完成脱硝，控制氮氧化物生成。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中锅炉主体的结构示意图。
图3是图1中省煤器的结构示意图。
图4是图1中蒸发器的结构示意图。
图5是本发明有限元仿真炉膛中心截面速度流线图。
图中：锅炉主体1、主燃室11、二燃室12、沉降室13、清灰道14、落灰板15、蒸发器2、换热器壳体21、一级清灰室22、二级清灰室23、排气清灰室24、炉膛管道25、烟气换热管26、排灰通道27、省煤器3、省煤器主体31、烟气旁路通道32、液体介质旁路通道33、烟气流量调节阀34、液体流量调节阀35、烟气温度传感器36、液体温度传感器37、膜式壁管道4、进水管道41、前拱换热壁42、后拱换热壁43、隔墙换热壁44、后墙换热壁45、换热侧顶壁46、蒸汽管道47、排烟管5。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1至图5，一种三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统，所述生物质蒸汽锅炉系统包括：锅炉主体1、蒸发器2和省煤器3，所述锅炉主体1的烟气出口通过蒸发器2与省煤器3相连通，所述省煤器3的进水口与锅炉给水管道相连通，所述省煤器3的出水口通过蒸发器2后与锅炉主体1内的膜式壁管道4的进水口相连通，所述膜式壁管道4的蒸汽出口与蒸汽供给管道相连通；
所述膜式壁管道4包括从燃料进口端到燃料出口端方向依次设置的前拱换热壁42、后拱换热壁43、隔墙换热壁44和后墙换热壁45，所述膜式壁管道4还包括对称设置的两组换热侧顶壁46，所述前拱换热壁42、隔墙换热壁44、后墙换热壁45和换热侧顶壁46均为竖向管道的膜式壁结构，所述后拱换热壁43的中、下部为膜式壁结构，所述后拱换热壁43的顶部为类似栅栏的管道结构，所述前拱换热壁42、后拱换热壁43、隔墙换热壁44、后墙换热壁45和两组换热侧顶壁46管路的底部与进水管道41相连通，所述前拱换热壁42、后拱换热壁43、隔墙换热壁44、后墙换热壁45和两组换热侧顶壁46管路的顶部与蒸汽管道47相连通；
所述前拱换热壁42、隔墙换热壁44和后墙换热壁45的左右两侧分别与其对应侧的换热侧顶壁46密封连接，所述后拱换热壁43下端的膜式壁段的左右两侧分别与其对应侧的换热侧顶壁46以及锅炉壳体的内壁密封连接，所述换热侧顶壁46顶部与蒸汽管道47密封连接，所述后墙换热壁45上部设置有排烟管5，所述前拱换热壁42与后拱换热壁43之间形成有主燃室11，所述后拱换热壁43与隔墙换热壁44之间形成有二燃室12，所述隔墙换热壁44与后墙换热壁45之间形成有沉降室13，所述主燃室11通过二燃室12与沉降室13相连通形成炉膛的内部空间，所述主燃室11、二燃室12、沉降室13内各设有一个耐高温温度传感器，所述两个换热侧顶壁46上设置有多个尿素喷枪；所述尿素喷枪近后拱换热壁43的顶部为类似栅栏的管道结构设置，所述尿素喷枪分别设置于主燃室11和二燃室12内，所述主燃室11和二燃室12内的耐高温温度传感器近尿素喷枪的作用区域设置；
所述省煤器3包括省煤器主体31、烟气旁路通道32和液体介质旁路通道33，所述省煤器主体31的顶部设置有烟气旁路通道32，所述烟气旁路通道32中部设置有烟气流量调节阀34，所述烟气流量调节阀34一侧的烟气旁路通道32与省煤器主体31的烟气入口相连通，所述烟气流量调节阀34另一侧的烟气旁路通道32与省煤器主体31的烟气出口相连通；所述省煤器主体31的侧部设置有液体介质旁路通道33，所述液体介质旁路通道33中部设置有液体流量调节阀35，所述液体流量调节阀35下方的液体介质旁路通道33与省煤器主体31的液体入口相连通，所述液体流量调节阀35上方的液体介质旁路通道33与省煤器主体31的液体出口相连通；所述省煤器主体31的烟气出口处设置有烟气温度传感器36，所述省煤器主体31的液体入口和液体出口处设置有液体温度传感器37。
所述蒸发器2包括：换热器壳体21、一级清灰室22、二级清灰室23和排气清灰室24，所述换热器壳体21内部设置有炉膛管道25和多根烟气换热管26，所述炉膛管道25与多根烟气换热管26平行设置，所述炉膛管道25的进口端与排烟管5相连通，所述炉膛管道25的出口端与一级清灰室22的下端相连通，所述一级清灰室22的上端通过多根位于下半部分的烟气换热管26与二级清灰室23的下端相连通，所述二级清灰室23的上端通过根位于上半部分的烟气换热管26与排气清灰室24相连通，所述一级清灰室22、二级清灰室23和排气清灰室24的底部均设有排灰通道27。
所述炉膛管道25内设有天然气辅助加热调温装置。
所述后拱换热壁43的下端与后墙换热壁45的下端相对向下倾斜，后拱换热壁43与后墙换热壁45之间形成有清灰道14，所述清灰道14下端设置有可翻转的落灰板15。
所述后拱换热壁43的中部与前拱换热壁42的下端设有相对设置的拱形结构，所述后拱换热壁43的顶部为相互分叉的换热管结构，所述后拱换热壁43顶部的换热管穿过换热侧顶壁46顶部的隔板后与蒸汽管道相连通；
所述前拱换热壁42与后墙换热壁45之间的距离为a，所述前拱换热壁42与后拱换热壁43之间的最小距离为b, b=（24±1.5）%a，所述隔墙换热壁44与后墙换热壁45之间的距离为c，c=（15±1.5）%a；所述后拱换热壁43下段倾斜角度为15-25度。
一种三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统的温度调控方法，本设计的蒸汽锅炉系统进入稳态运行后，需要对其内部的温度进行有效控制，以保证各化学反应达到设计的反应发生温度：主要包括除尘装置温度控制和脱硝辅助温度控制；
除尘装置温度控制方法：省煤器烟气出口后方连接滤筒和滤袋除尘要求介质温度为130℃~180℃，
实时监测烟气温度传感器36对烟气流量调节阀34和液体流量调节阀35进行控制：
a、当烟气温度传感器36测得的温度低于设定最低温度时，增大烟气流量调节阀34开度，提高排烟温度；此时液体流量调节阀35能够参与脱硝辅助温度控制；
b、当烟气流量调节阀34处于最大开度状态且气温度传感器36测得的温度仍然低于设定最低温度时，须增大液体流量调节阀35，此时液体流量调节阀35不参与脱硝辅助温度控制；
C、当气温度传感器36测得的温度高于设定最高温度时，减小烟气流量调节阀34开度，降低排烟温度；此时液体流量调节阀35能够参与脱硝辅助温度控制；
d、当烟气流量调节阀34处于关闭状态且气温度传感器36测得的温度仍然高于设定最高温度时，须关闭液体流量调节阀35，此时液体流量调节阀35不参与脱硝辅助温度控制；
脱硝辅助温度控制方法：脱硝反应在锅炉主体1内进行， NOX脱硝温度在800度到1250度，NOX最佳脱硝温度在900度到1000度，当除尘装置温度控制能够依靠烟气流量调节阀34实现控温时，液体流量调节阀35能够参与脱硝辅助温度控制中；
a、当锅炉处于低负荷运行状态时，燃料投放少，燃料燃烧充分，炉膛内温度相对较低，脱硝时优先开启主燃室11内的尿素喷枪，此时蒸汽产生速度相对较低，液体流速慢需关闭液体流量调节阀35，利用烟气余热对液体进行充分加热；
b、随着燃料投放增加，炉膛内的温度逐渐升高，二燃室12温度更加符合脱硝温度区间要求，优先采用二燃室12内的尿素喷枪，此时蒸汽产生速度加快，适当开启液体流量调节阀35对炉膛内温度有辅助降低的作用；
C、当锅炉加载到满负荷运行时，炉膛内的温度进一步升高，但是随着蒸发反应的加速，锅炉内的温度回到一个相对稳定的状态，此时由于满负荷运转造成燃烧不够充分的问题，大量生成氮氧化物，此时开启所有尿素喷枪，进行脱硝，同时降低反应温度，此时液体流量调节阀35的开度达到最大设定开度；
d、着燃料投放增加，炉膛内的温度逐渐降低，二燃室12温度更加符合脱硝温度区间要求，优先采用二燃室12内的尿素喷枪，此时蒸汽产生速度降低，适当减小液体流量调节阀35开度对炉膛内温度有辅助降低的作用。
所述脱硝辅助温度控制方法中包括：
尿素喷洒量控制：当蒸汽锅炉系统低于1/2额定负荷运行时，尿素喷枪的开启数量小于等于总数量的2/3；
喷枪喷洒优先级控制：当主燃室11和二燃室12内的温度均低于1000℃时，优先开启主燃室11区域的尿素喷枪；当主燃室11和二燃室12内的温度一个高于1000℃一个低于1000℃时，优先开启低温区域的尿素喷枪；当主燃室11和二燃室12内的温度都高于1000℃时，所有喷枪全部开启。
本发明的原理说明如下：
所述省煤器主体包括桶状壳体、清灰斗和多根沿竖直方向平行设置的烟气换热管道，所述烟气换热管道设置于桶状壳体的内部，所述烟气换热管道的顶部与烟气旁路通道相连通，所述烟气换热管道的底部与清灰斗相连通；所述桶状壳体的中部设置有换热隔板，所述换热隔板与桶状壳体之间形成有折流口，所述折流口远液体介质旁路通道设置。
所述炉膛管道25内设有天然气辅助加热调温装置；该装置用于液体的辅助加热，当燃料供给不足而蒸汽生产需求较大时或锅炉满负荷运行燃烧不充分的情况下，开启炉膛管道25内的天然气辅助加热调温装置，利用天然气作为燃料燃烧产热，辅助设备的运行，当处于燃料供给不足而蒸汽生产需求较大状态时，大量供给天然气用于燃烧供热。当锅炉满负荷运行燃烧不充分时，天然气用于维持燃烧状态，以辅助燃烧不充分的烟气二次燃烧。
实施例1：
一种三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统，所述生物质蒸汽锅炉系统包括：锅炉主体1、蒸发器2和省煤器3，所述锅炉主体1的烟气出口通过蒸发器2与省煤器3相连通，所述省煤器3的进水口与锅炉给水管道相连通，所述省煤器3的出水口通过蒸发器2后与锅炉主体1内的膜式壁管道4的进水口相连通，所述膜式壁管道4的蒸汽出口与蒸汽供给管道相连通；
所述膜式壁管道4包括从燃料进口端到燃料出口端方向依次设置的前拱换热壁42、后拱换热壁43、隔墙换热壁44和后墙换热壁45，所述膜式壁管道4还包括对称设置的两组换热侧顶壁46，所述前拱换热壁42、隔墙换热壁44、后墙换热壁45和换热侧顶壁46均为竖向管道的膜式壁结构，所述后拱换热壁43的中、下部为膜式壁结构，所述后拱换热壁43的顶部为类似栅栏的管道结构，所述前拱换热壁42、后拱换热壁43、隔墙换热壁44、后墙换热壁45和两组换热侧顶壁46管路的底部与进水管道41相连通，所述前拱换热壁42、后拱换热壁43、隔墙换热壁44、后墙换热壁45和两组换热侧顶壁46管路的顶部与蒸汽管道47相连通；
所述前拱换热壁42、隔墙换热壁44和后墙换热壁45的左右两侧分别与其对应侧的换热侧顶壁46密封连接，所述后拱换热壁43下端的膜式壁段的左右两侧分别与其对应侧的换热侧顶壁46以及锅炉壳体的内壁密封连接，所述换热侧顶壁46顶部与蒸汽管道47密封连接，所述后墙换热壁45上部设置有排烟管5，所述前拱换热壁42与后拱换热壁43之间形成有主燃室11，所述后拱换热壁43与隔墙换热壁44之间形成有二燃室12，所述隔墙换热壁44与后墙换热壁45之间形成有沉降室13，所述主燃室11通过二燃室12与沉降室13相连通形成炉膛的内部空间，所述主燃室11、二燃室12、沉降室13内各设有一个耐高温温度传感器，所述两个换热侧顶壁46上设置有多个尿素喷枪；所述尿素喷枪近后拱换热壁43的顶部为类似栅栏的管道结构设置，所述尿素喷枪分别设置于主燃室11和二燃室12内，所述主燃室11和二燃室12内的耐高温温度传感器近尿素喷枪的作用区域设置；
所述省煤器3包括省煤器主体31、烟气旁路通道32和液体介质旁路通道33，所述省煤器主体31的顶部设置有烟气旁路通道32，所述烟气旁路通道32中部设置有烟气流量调节阀34，所述烟气流量调节阀34一侧的烟气旁路通道32与省煤器主体31的烟气入口相连通，所述烟气流量调节阀34另一侧的烟气旁路通道32与省煤器主体31的烟气出口相连通；所述省煤器主体31的侧部设置有液体介质旁路通道33，所述液体介质旁路通道33中部设置有液体流量调节阀35，所述液体流量调节阀35下方的液体介质旁路通道33与省煤器主体31的液体入口相连通，所述液体流量调节阀35上方的液体介质旁路通道33与省煤器主体31的液体出口相连通；所述省煤器主体31的烟气出口处设置有烟气温度传感器36，所述省煤器主体31的液体入口和液体出口处设置有液体温度传感器37。
所述后拱换热壁43的中部与前拱换热壁42的下端设有相对设置的拱形结构，所述后拱换热壁43的顶部为相互分叉的换热管结构，所述后拱换热壁43顶部的换热管穿过换热侧顶壁46顶部的隔板后与蒸汽管道相连通；
所述前拱换热壁42与后墙换热壁45之间的距离为a，所述前拱换热壁42与后拱换热壁43之间的最小距离为b, b=（24±1.5）%a，所述隔墙换热壁44与后墙换热壁45之间的距离为c，c=（15±1.5）%a；所述后拱换热壁43下段倾斜角度为15-25度。
一种三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统的温度调控方法，本设计的蒸汽锅炉系统进入稳态运行后，需要对其内部的温度进行有效控制，以保证各化学反应达到设计的反应发生温度：主要包括除尘装置温度控制和脱硝辅助温度控制；
除尘装置温度控制方法：省煤器烟气出口后方连接滤筒和滤袋除尘要求介质温度为130℃~180℃，
实时监测烟气温度传感器36对烟气流量调节阀34和液体流量调节阀35进行控制：
a、当烟气温度传感器36测得的温度低于设定最低温度时，增大烟气流量调节阀34开度，提高排烟温度；此时液体流量调节阀35能够参与脱硝辅助温度控制；
b、当烟气流量调节阀34处于最大开度状态且气温度传感器36测得的温度仍然低于设定最低温度时，须增大液体流量调节阀35，此时液体流量调节阀35不参与脱硝辅助温度控制；
C、当气温度传感器36测得的温度高于设定最高温度时，减小烟气流量调节阀34开度，降低排烟温度；此时液体流量调节阀35能够参与脱硝辅助温度控制；
d、当烟气流量调节阀34处于关闭状态且气温度传感器36测得的温度仍然高于设定最高温度时，须关闭液体流量调节阀35，此时液体流量调节阀35不参与脱硝辅助温度控制；
脱硝辅助温度控制方法：脱硝反应在锅炉主体1内进行， NOX脱硝温度在800度到1250度，NOX最佳脱硝温度在900度到1000度，当除尘装置温度控制能够依靠烟气流量调节阀34实现控温时，液体流量调节阀35能够参与脱硝辅助温度控制中；
a、当锅炉处于低负荷运行状态时，燃料投放少，燃料燃烧充分，炉膛内温度相对较低，脱硝时优先开启主燃室11内的尿素喷枪，此时蒸汽产生速度相对较低，液体流速慢需关闭液体流量调节阀35，利用烟气余热对液体进行充分加热；
b、随着燃料投放增加，炉膛内的温度逐渐升高，二燃室12温度更加符合脱硝温度区间要求，优先采用二燃室12内的尿素喷枪，此时蒸汽产生速度加快，适当开启液体流量调节阀35对炉膛内温度有辅助降低的作用；
C、当锅炉加载到满负荷运行时，炉膛内的温度进一步升高，但是随着蒸发反应的加速，锅炉内的温度回到一个相对稳定的状态，此时由于满负荷运转造成燃烧不够充分的问题，大量生成氮氧化物，此时开启所有尿素喷枪，进行脱硝，同时降低反应温度，此时液体流量调节阀35的开度达到最大设定开度；
d、着燃料投放增加，炉膛内的温度逐渐降低，二燃室12温度更加符合脱硝温度区间要求，优先采用二燃室12内的尿素喷枪，此时蒸汽产生速度降低，适当减小液体流量调节阀35开度对炉膛内温度有辅助降低的作用。
所述脱硝辅助温度控制方法中包括：
尿素喷洒量控制：当蒸汽锅炉系统低于1/2额定负荷运行时，尿素喷枪的开启数量小于等于总数量的2/3；
喷枪喷洒优先级控制：当主燃室11和二燃室12内的温度均低于1000℃时，优先开启主燃室11区域的尿素喷枪；当主燃室11和二燃室12内的温度一个高于1000℃一个低于1000℃时，优先开启低温区域的尿素喷枪；当主燃室11和二燃室12内的温度都高于1000℃时，所有喷枪全部开启。
实施例2：
实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：
所述蒸发器2包括：换热器壳体21、一级清灰室22、二级清灰室23和排气清灰室24，所述换热器壳体21内部设置有炉膛管道25和多根烟气换热管26，所述炉膛管道25与多根烟气换热管26平行设置，所述炉膛管道25的进口端与排烟管5相连通，所述炉膛管道25的出口端与一级清灰室22的下端相连通，所述一级清灰室22的上端通过多根位于下半部分的烟气换热管26与二级清灰室23的下端相连通，所述二级清灰室23的上端通过根位于上半部分的烟气换热管26与排气清灰室24相连通，所述一级清灰室22、二级清灰室23和排气清灰室24的底部均设有排灰通道27。
所述后拱换热壁43的下端与后墙换热壁45的下端相对向下倾斜，后拱换热壁43与后墙换热壁45之间形成有清灰道14，所述清灰道14下端设置有可翻转的落灰板15。
实施例3：
实施例3与实施例2基本相同，其不同之处在于：
所述炉膛管道25内设有天然气辅助加热调温装置。

Claims (7)

1.一种三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统，其特征在于：
所述生物质蒸汽锅炉系统包括：锅炉主体(1)、蒸发器(2)和省煤器(3)，所述锅炉主体(1)的烟气出口通过蒸发器(2)与省煤器(3)相连通，所述省煤器(3)的进水口与锅炉给水管道相连通，所述省煤器(3)的出水口通过蒸发器(2)后与锅炉主体(1)内的膜式壁管道(4)的进水口相连通，所述膜式壁管道(4)的蒸汽出口与蒸汽供给管道相连通；
所述膜式壁管道(4)包括从燃料进口端到燃料出口端方向依次设置的前拱换热壁(42)、后拱换热壁(43)、隔墙换热壁(44)和后墙换热壁(45)，所述膜式壁管道(4)还包括对称设置的两组换热侧顶壁(46)，所述前拱换热壁(42)、隔墙换热壁(44)、后墙换热壁(45)和换热侧顶壁(46)均为竖向管道的膜式壁结构，所述后拱换热壁(43)的中、下部为膜式壁结构，所述后拱换热壁(43)的顶部为类似栅栏的管道结构，所述前拱换热壁(42)、后拱换热壁(43)、隔墙换热壁(44)、后墙换热壁(45)和两组换热侧顶壁(46)管路的底部与进水管道(41)相连通，所述前拱换热壁(42)、后拱换热壁(43)、隔墙换热壁(44)、后墙换热壁(45)和两组换热侧顶壁(46)管路的顶部与蒸汽管道(47)相连通；
所述前拱换热壁(42)、隔墙换热壁(44)和后墙换热壁(45)的左右两侧分别与其对应侧的换热侧顶壁(46)密封连接，所述后拱换热壁(43)下端的膜式壁段的左右两侧分别与其对应侧的换热侧顶壁(46)以及锅炉壳体的内壁密封连接，所述换热侧顶壁(46)顶部与蒸汽管道(47)密封连接，所述后墙换热壁(45)上部设置有排烟管(5)，所述前拱换热壁(42)与后拱换热壁(43)之间形成有主燃室(11)，所述后拱换热壁(43)与隔墙换热壁(44)之间形成有二燃室(12)，所述隔墙换热壁(44)与后墙换热壁(45)之间形成有沉降室(13)，所述主燃室(11)通过二燃室(12)与沉降室(13)相连通形成炉膛的内部空间，所述主燃室(11)、二燃室(12)、沉降室(13)内各设有一个耐高温温度传感器，所述两个换热侧顶壁(46)上设置有多个尿素喷枪；所述尿素喷枪近后拱换热壁(43)的顶部为类似栅栏的管道结构设置，所述尿素喷枪分别设置于主燃室(11)和二燃室(12)内，所述主燃室(11)和二燃室(12)内的耐高温温度传感器近尿素喷枪的作用区域设置；
所述省煤器(3)包括省煤器主体(31)、烟气旁路通道(32)和液体介质旁路通道(33)，所述省煤器主体(31)的顶部设置有烟气旁路通道(32)，所述烟气旁路通道(32)中部设置有烟气流量调节阀(34)，所述烟气流量调节阀(34)一侧的烟气旁路通道(32)与省煤器主体(31)的烟气入口相连通，所述烟气流量调节阀(34)另一侧的烟气旁路通道(32)与省煤器主体(31)的烟气出口相连通；所述省煤器主体(31)的侧部设置有液体介质旁路通道(33)，所述液体介质旁路通道(33)中部设置有液体流量调节阀(35)，所述液体流量调节阀(35)下方的液体介质旁路通道(33)与省煤器主体(31)的液体入口相连通，所述液体流量调节阀(35)上方的液体介质旁路通道(33)与省煤器主体(31)的液体出口相连通；所述省煤器主体(31)的烟气出口处设置有烟气温度传感器(36)，所述省煤器主体(31)的液体入口和液体出口处设置有液体温度传感器(37)。
2.根据权利要求1所述的一种三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统，其特征在于：
所述蒸发器(2)包括：换热器壳体(21)、一级清灰室(22)、二级清灰室(23)和排气清灰室(24)，所述换热器壳体(21)内部设置有炉膛管道(25)和多根烟气换热管(26)，所述炉膛管道(25)与多根烟气换热管(26)平行设置，所述炉膛管道(25)的进口端与排烟管(5)相连通，所述炉膛管道(25)的出口端与一级清灰室(22)的下端相连通，所述一级清灰室(22)的上端通过多根位于下半部分的烟气换热管(26)与二级清灰室(23)的下端相连通，所述二级清灰室(23)的上端通过根位于上半部分的烟气换热管(26)与排气清灰室(24)相连通，所述一级清灰室(22)、二级清灰室(23)和排气清灰室(24)的底部均设有排灰通道(27)。
3.根据权利要求2所述的一种三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统，其特征在于：
所述炉膛管道(25)内设有天然气辅助加热调温装置。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统，其特征在于：
所述后拱换热壁(43)的下端与后墙换热壁(45)的下端相对向下倾斜，后拱换热壁(43)与后墙换热壁(45)之间形成有清灰道(14)，所述清灰道(14)下端设置有可翻转的落灰板(15)。
5.根据权利要求4所述的一种三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统，其特征在于：
所述后拱换热壁(43)的中部与前拱换热壁(42)的下端设有相对设置的拱形结构，所述后拱换热壁(43)的顶部为相互分叉的换热管结构，所述后拱换热壁(43)顶部的换热管穿过换热侧顶壁(46)顶部的隔板后与蒸汽管道相连通；
所述前拱换热壁(42)与后墙换热壁(45)之间的距离为a，所述前拱换热壁(42)与后拱换热壁(43)之间的最小距离为b, b=（24±1.5）%a，所述隔墙换热壁(44)与后墙换热壁(45)之间的距离为c，c=（15±1.5）%a；所述后拱换热壁(43)下段倾斜角度为15-25度。
6.一种权利要求1-5中任意一项所述的三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统的温度调控方法，其特征在于：
本设计的蒸汽锅炉系统进入稳态运行后，需要对其内部的温度进行有效控制，以保证各化学反应达到设计的反应发生温度：主要包括除尘装置温度控制和脱硝辅助温度控制；
除尘装置温度控制方法：省煤器烟气出口后方连接滤筒和滤袋除尘要求介质温度为130℃~180℃，
实时监测烟气温度传感器(36)对烟气流量调节阀(34)和液体流量调节阀(35)进行控制：
a、当烟气温度传感器(36)测得的温度低于设定最低温度时，增大烟气流量调节阀(34)开度，提高排烟温度；此时液体流量调节阀(35)能够参与脱硝辅助温度控制；
b、当烟气流量调节阀(34)处于最大开度状态且气温度传感器(36)测得的温度仍然低于设定最低温度时，须增大液体流量调节阀(35)，此时液体流量调节阀(35)不参与脱硝辅助温度控制；
C、当气温度传感器(36)测得的温度高于设定最高温度时，减小烟气流量调节阀(34)开度，降低排烟温度；此时液体流量调节阀(35)能够参与脱硝辅助温度控制；
d、当烟气流量调节阀(34)处于关闭状态且气温度传感器(36)测得的温度仍然高于设定最高温度时，须关闭液体流量调节阀(35)，此时液体流量调节阀(35)不参与脱硝辅助温度控制；
脱硝辅助温度控制方法：脱硝反应在锅炉主体(1)内进行，NOX脱硝温度在800度到1250度，NOX最佳脱硝温度在900度到1000度，当除尘装置温度控制能够依靠烟气流量调节阀(34)实现控温时，液体流量调节阀(35)能够参与脱硝辅助温度控制中；
a、当锅炉处于低负荷运行状态时，燃料投放少，燃料燃烧充分，炉膛内温度相对较低，脱硝时优先开启主燃室(11)内的尿素喷枪，此时蒸汽产生速度相对较低，液体流速慢需关闭液体流量调节阀(35)，利用烟气余热对液体进行充分加热；
b、随着燃料投放增加，炉膛内的温度逐渐升高，二燃室(12)温度更加符合脱硝温度区间要求，优先采用二燃室(12)内的尿素喷枪，此时蒸汽产生速度加快，适当开启液体流量调节阀(35)对炉膛内温度有辅助降低的作用；
C、当锅炉加载到满负荷运行时，炉膛内的温度进一步升高，但是随着蒸发反应的加速，锅炉内的温度回到一个相对稳定的状态，此时由于满负荷运转造成燃烧不够充分的问题，大量生成氮氧化物，此时开启所有尿素喷枪，进行脱硝，同时降低反应温度，此时液体流量调节阀(35)的开度达到最大设定开度；
d、着燃料投放增加，炉膛内的温度逐渐降低，二燃室(12)温度更加符合脱硝温度区间要求，优先采用二燃室(12)内的尿素喷枪，此时蒸汽产生速度降低，适当减小液体流量调节阀(35)开度对炉膛内温度有辅助降低的作用。
7.根据权利要求(6)所述的一种三回程膜式壁生物质蒸汽锅炉系统的温度调控方法，其特征在于：
所述脱硝辅助温度控制方法中包括：
尿素喷洒量控制：当蒸汽锅炉系统低于1/2额定负荷运行时，尿素喷枪的开启数量小于等于总数量的2/3；
喷枪喷洒优先级控制：当主燃室(11)和二燃室(12)内的温度均低于1000℃时，优先开启主燃室(11)区域的尿素喷枪；当主燃室(11)和二燃室(12)内的温度一个高于1000℃一个低于1000℃时，优先开启低温区域的尿素喷枪；当主燃室(11)和二燃室(12)内的温度都高于1000℃时，所有喷枪全部开启。
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