CN116734233A - 一种生物质蒸汽锅炉三回程膜式壁炉膛结构 - Google Patents
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Abstract
一种生物质蒸汽锅炉三回程膜式壁炉膛结构，所述炉膛结构包括：设置于锅炉壳体内的膜式壁炉膛、进水管道和蒸汽管道，所述膜式壁炉膛的底部连通进水管道，所述膜式壁炉膛的顶部连通蒸汽管道；本设计不仅有效提高了炉膛的隔热性能和锅炉的热转化效率，而且能够实现工作中自动清灰，有限延长了锅炉的检修周期。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物质蒸汽锅炉三回程膜式壁炉膛结构，具体适用于延长检修周期、降低烟尘排放。
背景技术
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，供蒸汽汽的生物质燃料工业锅炉很少采用膜式壁结构。
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。
技术难点在于传统燃煤锅炉的燃料成分可控，含水量低、杂质含量少，是燃烧产物灰粉少，可以适用于膜式壁换热；
但是对于生物质锅炉来说，生物质燃料含水量高，成分相对不稳定，起燃烧过程中会带走大量的水粉以及烟尘，对于传统换热管来说烟尘不易附着，但是对于膜式壁来说其是一个整体的板管结合的结构，烟尘落到膜式壁上无法排出，炉膛内的湿度相对较高，长期工作后，生物质灰的灰熔点比较低，在800℃左右就具有粘结性，这时就需要人工经常性的进入到锅炉内部清理落尘，避免锅炉内部因过度焦结而降低换热效率进而引起锅炉故障。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的膜式壁与生物质燃料不适配的问题，提供了一种解决清灰检修问题的生物质蒸汽锅炉三回程膜式壁炉膛结构。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：
一种生物质蒸汽锅炉三回程膜式壁炉膛结构，所述炉膛结构包括：设置于锅炉壳体内的膜式壁炉膛、进水管道和蒸汽管道，所述膜式壁炉膛的底部连通进水管道，所述膜式壁炉膛的顶部连通蒸汽管道；
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烟气出口，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-度。
所述蒸汽管道位于炉膛顶部，蒸汽管道为“圭”字形，蒸汽管道的中部为主蒸汽管，所述主蒸汽管同时与其两侧的换热侧顶壁的顶部相连通，所述蒸汽管道的分支管道分别与其对应的前拱换热壁、后拱换热壁、隔墙换热壁和后墙换热壁的顶部相连通。
所述后墙换热壁的下部设置有与其膜式壁管道相连通的环形管道，所述环形管道的中部开口为炉膛检修口。
所述后墙换热壁上部设置有一个或两个烟气出口，所述烟气出口的总流通面积小于等于沉降室的流通面积。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种生物质蒸汽锅炉三回程膜式壁炉膛结构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、本发明一种生物质蒸汽锅炉三回程膜式壁炉膛结构中通过后拱换热壁，隔墙换热壁和后墙换热壁，组成了一个高温烟气的惯性分离装置，灰尘自然沉降在清灰道，然后通过定时打开落灰板的方式将落灰排出，并不影响锅炉的正常运转，有效延长了锅炉炉膛的检修周期。
3、本发明一种生物质蒸汽锅炉三回程膜式壁炉膛结构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。
附图说明
图1是本发明的内部结构图。
图2是本发明隔墙换热壁的安装示意图。
图3是本发明的立体结构示意图。
图4是本发明有限元仿真炉膛中心截面速度流线图。
图5是本发明有限元仿真炉膛中心截面温度云图。
图中：膜式壁炉膛1、主燃室11、二燃室12、沉降室13、清灰道14、落灰板15前拱换热壁2、后拱换热壁3、隔墙换热壁4、后墙换热壁5、环形管道51、换热侧顶壁6、进水管道7、蒸汽管道8、主蒸汽管81、烟气出口9。
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3，一种生物质蒸汽锅炉三回程膜式壁炉膛结构，所述炉膛结构包括：设置于锅炉壳体内的膜式壁炉膛1、进水管道7和蒸汽管道8，所述膜式壁炉膛1的底部连通进水管道7，所述膜式壁炉膛1的顶部连通蒸汽管道8；
所述膜式壁管道1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2、后拱换热壁3、隔墙换热壁4和后墙换热壁5，所述膜式壁管道1还包括对称设置的两组换热侧顶壁6，所述前拱换热壁2、隔墙换热壁4、后墙换热壁5和换热侧顶壁6均为竖向管道的膜式壁结构，所述后拱换热壁3的中、下部为膜式壁结构，所述后拱换热壁3的顶部为类似栅栏的管道结构，所述前拱换热壁2、后拱换热壁3、隔墙换热壁4、后墙换热壁5和两组换热侧顶壁6管路的底部与进水管道7相连通，所述前拱换热壁2、后拱换热壁3、隔墙换热壁4、后墙换热壁5和两组换热侧顶壁6管路的顶部与蒸汽管道8相连通；
所述前拱换热壁2、隔墙换热壁4和后墙换热壁5的左右两侧分别与其对应侧的换热侧顶壁6密封连接，所述后拱换热壁3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6以及锅炉壳体的内壁密封连接，所述换热侧顶壁6顶部与蒸汽管道8密封连接，所述后墙换热壁5上部设置有烟气出口9，所述前拱换热壁2与后拱换热壁3之间形成有主燃室11，所述后拱换热壁3与隔墙换热壁4之间形成有二燃室12，所述隔墙换热壁4与后墙换热壁5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。
所述后拱换热壁3的下端与后墙换热壁5的下端相对向下倾斜，后拱换热壁与后墙换热壁5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3的中部与前拱换热壁2的下端设有相对设置的拱形结构，所述后拱换热壁3的顶部为相互分叉的换热管结构，所述后拱换热壁3顶部的换热管穿过换热侧顶壁6顶部的隔板后与蒸汽管道8相连通。
所述前拱换热壁2与后墙换热壁5之间的距离为a，所述前拱换热壁2与后拱换热壁3之间的最小距离为b, b=（24±1.5）%a，所述隔墙换热壁4与后墙换热壁5之间的距离为c，c=（15±1.5）%a；
所述后拱换热壁3下段倾斜角度为15-25度。
所述蒸汽管道8位于炉膛顶部，蒸汽管道8为“圭”字形，蒸汽管道8的中部为主蒸汽管81，所述主蒸汽管81同时与其两侧的换热侧顶壁6的顶部相连通，所述蒸汽管道8的分支管道分别与其对应的前拱换热壁2、后拱换热壁3、隔墙换热壁4和后墙换热壁5的顶部相连通。
所述后墙换热壁5的下部设置有与其膜式壁管道相连通的环形管道51，所述环形管道51的中部开口为炉膛检修口。
所述后墙换热壁5上部设置有一个或两个烟气出口9，所述烟气出口9的总流通面积小于等于沉降室13的流通面积。
本发明的原理说明如下：
所述落灰板15在关闭时与其上方的后拱换热壁3、后墙换热壁5密封配合，隔断下方燃烧区域与上方炉膛的空间。
实施例1：
一种生物质蒸汽锅炉三回程膜式壁炉膛结构，所述炉膛结构包括：设置于锅炉壳体内的膜式壁炉膛1、进水管道7和蒸汽管道8，所述膜式壁炉膛1的底部连通进水管道7，所述膜式壁炉膛1的顶部连通蒸汽管道8；
所述膜式壁管道1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2、后拱换热壁3、隔墙换热壁4和后墙换热壁5，所述膜式壁管道1还包括对称设置的两组换热侧顶壁6，所述前拱换热壁2、隔墙换热壁4、后墙换热壁5和换热侧顶壁6均为竖向管道的膜式壁结构，所述后拱换热壁3的中、下部为膜式壁结构，所述后拱换热壁3的顶部为类似栅栏的管道结构，所述前拱换热壁2、后拱换热壁3、隔墙换热壁4、后墙换热壁5和两组换热侧顶壁6管路的底部与进水管道7相连通，所述前拱换热壁2、后拱换热壁3、隔墙换热壁4、后墙换热壁5和两组换热侧顶壁6管路的顶部与蒸汽管道8相连通；
所述前拱换热壁2、隔墙换热壁4和后墙换热壁5的左右两侧分别与其对应侧的换热侧顶壁6密封连接，所述后拱换热壁3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6以及锅炉壳体的内壁密封连接，所述换热侧顶壁6顶部与蒸汽管道8密封连接，所述后墙换热壁5上部设置有烟气出口9，所述前拱换热壁2与后拱换热壁3之间形成有主燃室11，所述后拱换热壁3与隔墙换热壁4之间形成有二燃室12，所述隔墙换热壁4与后墙换热壁5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。
所述后拱换热壁3的下端与后墙换热壁5的下端相对向下倾斜，后拱换热壁与后墙换热壁5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3的中部与前拱换热壁2的下端设有相对设置的拱形结构，所述后拱换热壁3的顶部为相互分叉的换热管结构，所述后拱换热壁3顶部的换热管穿过换热侧顶壁6顶部的隔板后与蒸汽管道8相连通。
所述蒸汽管道8位于炉膛顶部，蒸汽管道8为“圭”字形，蒸汽管道8的中部为主蒸汽管81，所述主蒸汽管81同时与其两侧的换热侧顶壁6的顶部相连通，所述蒸汽管道8的分支管道分别与其对应的前拱换热壁2、后拱换热壁3、隔墙换热壁4和后墙换热壁5的顶部相连通。
实施例2：
实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：
所述前拱换热壁2与后墙换热壁5之间的距离为a，所述前拱换热壁2与后拱换热壁3之间的最小距离为b, b=（24±1.5）%a，所述隔墙换热壁4与后墙换热壁5之间的距离为c，c=（15±1.5）%a；
所述后拱换热壁3下段倾斜角度为15-25度。
实施例3：
实施例3与实施例2基本相同，其不同之处在于：
所述后墙换热壁5的下部设置有与其膜式壁管道相连通的环形管道51，所述环形管道51的中部开口为炉膛检修口。
所述后墙换热壁5上部设置有两个烟气出口9，所述烟气出口9的总流通面积小于等于沉降室13的流通面积。
Claims (7)
1.一种生物质蒸汽锅炉三回程膜式壁炉膛结构，其特征在于：
所述炉膛结构包括设置于锅炉壳体内的膜式壁炉膛(1)、进水管道(7)和蒸汽管道(8)，所述膜式壁炉膛(1)的底部连通进水管道(7)，所述膜式壁炉膛(1)的顶部连通蒸汽管道(8)；
所述膜式壁管道(1)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(2)、后拱换热壁(3)、隔墙换热壁(4)和后墙换热壁(5)，所述膜式壁管道(1)还包括对称设置的两组换热侧顶壁(6)，所述前拱换热壁(2)、隔墙换热壁(4)、后墙换热壁(5)和换热侧顶壁(6)均为竖向管道的膜式壁结构，所述后拱换热壁(3)的中、下部为膜式壁结构，所述后拱换热壁(3)的顶部为类似栅栏的管道结构，所述前拱换热壁(2)、后拱换热壁(3)、隔墙换热壁(4)、后墙换热壁(5)和两组换热侧顶壁(6)管路的底部与进水管道(7)相连通，所述前拱换热壁(2)、后拱换热壁(3)、隔墙换热壁(4)、后墙换热壁(5)和两组换热侧顶壁(6)管路的顶部与蒸汽管道(8)相连通；
所述前拱换热壁(2)、隔墙换热壁(4)和后墙换热壁(5)的左右两侧分别与其对应侧的换热侧顶壁(6)密封连接，所述后拱换热壁(3)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(6)以及锅炉壳体的内壁密封连接，所述换热侧顶壁(6)顶部与蒸汽管道(8)密封连接，所述后墙换热壁(5)上部设置有烟气出口(9)，所述前拱换热壁(2)与后拱换热壁(3)之间形成有主燃室(11)，所述后拱换热壁(3)与隔墙换热壁(4)之间形成有二燃室(12)，所述隔墙换热壁(4)与后墙换热壁(5)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。
2.根据权利要求1所述的一种生物质蒸汽锅炉三回程膜式壁炉膛结构，其特征在于：
所述后拱换热壁(3)的下端与后墙换热壁(5)的下端相对向下倾斜，后拱换热壁与后墙换热壁(5)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)。
3.根据权利要求2所述的一种生物质蒸汽锅炉三回程膜式壁炉膛结构，其特征在于：
所述后拱换热壁(3)的中部与前拱换热壁(2)的下端设有相对设置的拱形结构，所述后拱换热壁(3)的顶部为相互分叉的换热管结构，所述后拱换热壁(3)顶部的换热管穿过换热侧顶壁(6)顶部的隔板后与蒸汽管道(8)相连通。
4.根据权利要求3所述的一种生物质蒸汽锅炉三回程膜式壁炉膛结构，其特征在于：
所述前拱换热壁(2)与后墙换热壁(5)之间的距离为a，所述前拱换热壁(2)与后拱换热壁(3)之间的最小距离为b, b=（24±1.5）%a，所述隔墙换热壁(4)与后墙换热壁(5)之间的距离为c，c=（15±1.5）%a；
所述后拱换热壁(3)下段倾斜角度为(15)-25度。
5.根据权利要求4所述的一种生物质蒸汽锅炉三回程膜式壁炉膛结构，其特征在于：
所述蒸汽管道(8)位于炉膛顶部，蒸汽管道(8)为“圭”字形，蒸汽管道(8)的中部为主蒸汽管(81)，所述主蒸汽管(81)同时与其两侧的换热侧顶壁(6)的顶部相连通，所述蒸汽管道(8)的分支管道分别与其对应的前拱换热壁(2)、后拱换热壁(3)、隔墙换热壁(4)和后墙换热壁(5)的顶部相连通。
6.根据权利要求5所述的一种生物质蒸汽锅炉三回程膜式壁炉膛结构，其特征在于：
所述后墙换热壁(5)的下部设置有与其膜式壁管道相连通的环形管道(51)，所述环形管道(51)的中部开口为炉膛检修口。
7.根据权利要求5所述的一种生物质蒸汽锅炉三回程膜式壁炉膛结构，其特征在于：
所述后墙换热壁(5)上部设置有一个或两个烟气出口(9)，所述烟气出口(9)的总流通面积小于等于沉降室(13)的流通面积。
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Citations (8)
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2023
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