CN116972382B - 一种超低排放节能环保型生物质锅炉及燃烧方法 - Google Patents

Abstract

发明公开了一种超低排放节能环保型生物质锅炉及燃烧方法，包括炉膛、通道后壁、尾部烟道、二次风机和一次风机，炉膛由炉膛前墙、炉膛后墙和侧墙组成，炉膛的底部设置有燃烧设备，炉膛前墙与炉膛后墙之间设置有炉膛隔墙，炉膛隔墙将炉膛划分为干燥预热室和炉膛主燃室，干燥预热室的顶部设置有炉顶进料口，炉膛后墙与通道后壁之间设置有辐射冷却室隔墙，辐射冷却室隔墙与炉膛后墙之间的通道设置为辐射冷却室；该锅炉采用全新的结构设计，彻底改变传统的炉外烟道烘干的进料烘干方式，在减少炉外设备的同时增加锅炉的吸热量，提高锅炉热效率，以更好的满足生物质燃料的高效分级燃烧需求；实现污染物的脱除和超低排放，高效节能环保效果显著。

Description

一种超低排放节能环保型生物质锅炉及燃烧方法

技术领域

发明涉及生物质为燃料的锅炉技术领域，特别是涉及高含水率生物质为燃料的锅炉技术领域，具体为一种超低排放节能环保型生物质锅炉及燃烧方法。

背景技术

传统的糠醛渣层燃锅炉（链条炉排设备或往复炉排设备）的工作流程是：炉外烘干后的糠醛渣生物质燃料（通常水分≤25%），从炉前炉排上部利用给料机推入或利用气力输送的方式喷入炉膛进行燃烧，颗粒度较大的部分燃料落在炉排上进行层状燃烧，颗粒度较小的部分燃料在炉膛内进行悬浮燃烧；糠醛渣在炉膛内燃烧后经布置在炉膛出口的凝渣管进入尾部烟道上部较小的燃烬室进一步燃烧，燃烧后的热烟气继续向下流动，依次冲刷尾部烟道内的过热器和对流管束等对流受热面，最终使烟气温度降低到300℃左右排出锅炉；排出锅炉300℃左右较高温度的烟气再进入炉外专用的烘干烟道来烘干糠醛渣原料（通常水分≥50%）； 排出锅炉300℃左右较高温度的烟气在烘干烟道内与糠醛渣原料混合，利用锅炉排出的较高温度的烟气来蒸发掉糠醛渣原料的过高水分，而达到烘干燃料的效果（通常烘干后水分≤25%），并将烟气温度降至140℃左右；经过炉外烘干后的糠醛渣燃料则通过热烟气的气力输送输入到炉前上部的旋风分离器内进行气固分离，分离下来的糠醛渣燃料则落入锅炉炉前的料斗被送入炉膛进行燃烧，分离不下来的糠醛渣细小颗粒及析出的VOC等挥发性气体则随烟气进入尾部处理装置（除尘、脱硫等）后而直接排入大气。

传统的糠醛渣层燃锅炉具有以下缺点：

1）为了在炉外能够烘干糠醛渣原料，锅炉的排烟温度通常需要在300℃左右，排烟温度高，导致锅炉的有效利用热量减少，锅炉的热效率很低，无法做到高效利用，造成能源的极大浪费，不符合能源高效利用的原则。而且烟尘分离后的燃料需要靠烟气或空气来输送进入炉膛燃烧，导致使锅炉的烟气量额外增加很多，排烟热损失更大，锅炉热效率更低。另外，因烘干原料的烟气温度约300℃左右，烟气温度偏低，导致糠醛渣原料烘干效果不佳，烘干后燃料的水分也偏高，不利于燃烧，不仅糠醛渣的烘干量和烘干效果受限，且需额外增加昂贵的炉外烘干处理成本，同时锅炉的负荷受制于分离器的分离效率和烘干燃料量及烘干程度等因素，对烘干及输送烟道和分离器的分离效果与锅炉负荷的匹配性要求很高，否则稳定性很差，操作难度大，影响锅炉的稳定运行效果。

2）炉外烘干及分离烟道系统复杂，成本高，检修率高。因烘干后的糠醛渣需要通过气力输送等的方式将烟气和糠醛渣的混合物送入锅炉前部较高位置的炉外分离器进行气固分离，且烘干用的热烟气温度偏低，导致糠醛渣的烘干量受限，且耗能很大。由于糠醛渣原料和烘干后糠醛渣的密度差异较大，导致在糠醛渣原料入口一段距离内糠醛渣原料容易沉降在烘干烟道内，而部分堵塞烘干烟道，导致烘干烟道的输料不畅，需采取其他额外的设备和措施来进行疏通防堵，而造成炉外烘干烟道及分离烟道系统复杂且故障率高，投入成本高，影响锅炉长周期运行。

3）对分离器的分离效率要求较高；如分离效率低，则有较多未能被有效分离捕捉的糠醛渣原料则随烟气进入尾部处理装置（除尘），既造成燃料的浪费，又增加尾部处理成本，还影响尾部处理设备的正常运行效果，且容易损坏除尘器的布袋并造成糊袋或磨损，影响其使用寿命和运行周期。

4）糠醛渣内含有硫，VOC(挥发性有机化合物)等有机物元素，在炉外烘干烟道内析出并随分离器排出的烟气一块未经处理就直排入大气，造成锅炉污染物的排放超标，影响锅炉的环保效果；同时烟气中的硫化物对炉外烘干烟道及分离器烟道均造成腐蚀，设备防腐成本高；糠醛渣原料中的VOC（挥发性有机化合物）等有机物元素与300℃左右的低温烟气混合，从糠醛渣原料中挥发出来，没有再进行进一步处理就随烟气直接排入大气，影响人体健康并造成环境污染，并导致环保排放不达标，可能导致锅炉无法使用；若再进行VOC(挥发性有机化合物)等有机物元素处理，则需要额外增加大量的处理设备及处理成本。

中国专利申请号201120003837.3公开了一种高效燃生物质发电锅炉，在锅炉出口烟道末端至两侧烟渣分离器间双向布置竖井式烘干烟道， 该烘干烟道主要是对糠醛废渣进行烘干，经电动拨料器拨入电动螺旋喂料器，再经热风布料器均匀稳定送入炉膛；同样中国专利申请号201420491156.X 公开了高效环保节能的燃生物质锅炉，也是采用锅炉尾气余热将物料烘干的炉外烟道烘干方法，上述专利与传统的糠醛渣层燃锅炉存在相同的缺点。

中国专利申请号201911039424.8公开了一种锅炉结构及锅炉脱硫方法，在主炉膛的侧壁上设置第一喷嘴，第一喷嘴向主炉膛内部喷入氧化钙粉末，通过炉外增湿活化氧化钙，氧化钙粉末可与烟气中的酸性物质发生反应，通过酸碱中和与氧化还原，可实现炉内脱硫，降低了环保设备投入及环保设备运行费用，但是从技术方案公开内容看，烟气中的酸性物质完全依靠加入氧化钙粉进行处理，只进行脱硫处理，没有考虑VOC(挥发性有机化合物)的处理，也会造成锅炉污染物的排放超标，另外糠醛烘干过程中也会出现硫化物，对烘干烟道及分离器烟道均造成腐蚀。

中国专利申请号为202111267066.3公开了一种以糠醛渣为燃料的多级燃烧炉，在燃烧的过程中通过启动电机，在进料斗处添加糠醛渣，在输出轴和螺旋刮板的转动下将糠醛渣均匀的输送进炉体的内部，通过启动水泵可将水箱内部的水进行循环，当热水循环之后可以对进料管内部的糠醛渣进行烘干，采用双层燃烧的方式燃烧，在现实中，仅仅依靠第一筛网和第二筛网对糠醛分级是不现实的；糠醛渣是生物质类物质如玉米芯、玉米秆、稻壳、棉籽壳以及农副产品加工下产生生物质类废弃物，有聚集性，现实中都是采用旋风分离器实现糠醛渣的分离；而且从技术方案公开内容看，依靠换热管内热水循环的换热来对进料管内的燃料进行烘干，但热水循环的换热效果及燃料的烘干效果受制于热水温度的高低，热水温度的高低又受限于热水循环系统的热水压力，同时又受换热器换热效率等因素的影响，致使燃料的烘干效果受到重重限制和影响，导致烘干效果不佳，达不到文件中所述的技术效果；同时该燃烧炉的糠醛渣烘干后析出的水蒸气也是直接送入布袋除尘器后排入大气；而且糠醛渣内含有硫、VOC(挥发性有机化合物)等有机物元素，也因受热析出而随析出的水蒸气一起未经处理而直排大气，影响锅炉的环保效果。

针对上述存在的问题提出了一种超低排放节能环保型生物质锅炉及燃烧方法。

发明内容

发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种超低排放节能环保型生物质锅炉及燃烧方法，该锅炉采用全新的结构设计，彻底改变传统的炉外烟道烘干的进料烘干方式，在减少炉外设备的同时增加锅炉的吸热量，提高锅炉热效率，采用独特的前中后三拱组成的复合式炉拱结构，以更好的满足生物质燃料的高效分级燃烧需求，精准的二次风布置点，强化烘干和燃烧效果，同时进行污染物的脱除和VOC等挥发性物质的低成本无害化焚烧处理，可实现污染物的超低排放，高效节能环保效果显著，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，发明提供如下技术方案：一种超低排放节能环保型生物质锅炉及燃烧方法，包括炉膛、通道后壁、尾部烟道、二次风机和一次风机，炉膛由炉膛前墙、炉膛后墙和侧墙组成，炉膛采用全膜式壁结构，炉膛的底部设置有燃烧设备，燃烧设备的后侧设置有渣斗，炉膛前墙与炉膛后墙之间设置有炉膛隔墙，炉膛隔墙采用全膜式壁结构，炉膛隔墙的上部与炉膛完全密封隔开，炉膛隔墙将炉膛划分为干燥预热室和炉膛主燃室，干燥预热室的顶部设置有炉顶进料口，炉膛后墙与通道后壁之间设置有辐射冷却室隔墙，辐射冷却室隔墙与炉膛后墙之间的通道设置为辐射冷却室，炉膛后墙的上部设置有炉膛出口，辐射冷却室隔墙与通道后壁之间形成通道后壁烟道，炉膛隔墙的下部设置有中拱，且中拱与燃烧设备之间留有通道，干燥预热室和炉膛主燃室的下方腔体设置为下部转向室，通道后壁烟道的上部侧面设置有烟气出口，尾部烟道与烟气出口连通，尾部烟道从上至下依次设置有节能器、空气预热器，节能器的上方预留有SCR脱硝位置，二次风机通过二次风管与空气预热器进口连接，炉膛中设置有SNCR脱硝区域和二次风布置点，空气预热器通过二次热风管分别与二次风布置点连通，一次风机通过一次风管与空气预热器进口连接，空气预热器通过一次热风管分别与燃烧设备连通。

进一步的，所述炉膛前墙的下部设置有前拱，炉膛后墙的下部设置有后拱，前拱为向右侧折弯再向左侧折弯结构，中拱向右侧倾斜折弯，后拱为向左侧折弯再向下侧折弯结构，前拱、中拱和后拱三拱形成复合式炉拱结构。

进一步的，锅炉的水冷系统由炉膛、辐射冷却室及通道后壁烟道等组成；锅炉的水冷系统采用三流程结构，第一流程为炉膛，第二流程为下行的辐射冷却室，第三流程为上行的通道后壁烟道。

进一步的，所述辐射冷却室隔墙采用全膜式壁结构，辐射冷却室隔墙的上部与炉膛及通道后壁完全密封隔开，辐射冷却室隔墙的下部向右弯曲形成辐射冷却下部转向室，辐射冷却下部转向室的底部设置有灰斗Ⅰ。

进一步的，还包括述锅筒和角管，锅筒布置在锅炉的后上部位置，锅筒采用单锅筒结构，角管用于对锅筒、炉膛、辐射冷却室及通道后壁烟道等进行自承重式支撑。

进一步的，所述二次风布置点包括前墙二次风、炉膛隔墙二次风、后墙二次风，前墙二次风双层布置，前墙二次风包括前墙下层二次风和前墙上层二次风，前墙下层二次风布置在干燥预热室的出口和燃烧设备的上部位置的前拱处，且前墙下层二次风出风口向下以小的倾角向炉膛后部方向布置，前墙上层二次风设置在干燥预热室中下部区域，且前墙上层二次风的出风口以向上倾斜角度方式布置，所述炉膛隔墙二次风设置在炉膛隔墙的下部中拱处，该炉膛隔墙二次风向后以倾斜角度布置，使出风口对应中拱和后拱形成的炉拱喉口区域，后墙二次风设置在炉膛后墙，后墙二次风包括炉膛后墙下层二次风和炉膛后墙上层二次风，炉膛后墙下层二次风布置在后拱处，且炉膛后墙下层二次风出风口往前倾斜并向下布置，使风吹向炉拱喉口附近区域，炉膛后墙下层二次风与炉膛隔墙二次风在炉拱喉口区域相呼应，炉膛后墙上层二次风设置在炉膛后墙的中下部，该炉膛后墙上层二次风的出风口向前斜向下布置。

进一步的，所述干燥预热室和炉膛主燃室下部区域的侧墙部位设置有二次风脱硫装置，二次风脱硫装置包括脱硫剂喷管和二次风管，所述二次风管与侧墙连通，脱硫剂喷管嵌套在二次风管内，其脱硫剂喷管与二次风管相互独立，二次风管的另一端连接有二次热风道，二次热风道上设置有挥发性物质接管，挥发性物质接管的出口设置在干燥预热室和炉膛主燃室中，二次风脱硫装置与炉膛后墙上层二次风之间设置有SNCR脱硝区域。

进一步的，尾部烟道从上至下依次设置有节能器、空气预热器，节能器的上方预留有SCR脱硝位置，且烟气在尾部烟道内自上而下流动。

进一步的，尾部烟道的下端设置有灰斗Ⅱ，灰斗Ⅱ的侧面设置有锅炉出烟口，所述锅炉出烟口通过管路依次连接有第一除尘器、布袋除尘器和引风机，引风机的出风口连接有烟囱。

进一步的，还包括料仓和给料机，料仓的出口端与给料机连通，给料机的出口端与炉顶进料口连接。

进一步的，在每级受热面的前部均布置有高效吹灰装置。

进一步的，对于燃烧设备，优先选用炉排，也可选用流化床等其他燃烧设备，以实现对除部分燃料悬浮燃烧之外的其他燃料高效分级分层燃烧的有益补充，且对应的燃烧设备将匹配相应的燃烧设备上的燃烧方式，以更好满足高效分级燃烧方式的需求。

进一步的，对于第一除尘器，优先选用多管除尘器，也可选用旋风除尘器或静电除尘器，以保护后继的布袋除尘器。

与现有技术相比，发明的有益效果是：

1、该锅炉采用全新的结构设计，彻底改变传统的炉外烟道烘干的进料烘干方式，在减少炉外设备的同时增加锅炉的吸热量，提高锅炉热效率，采用独特的前中后三拱组成的复合式炉拱结构，以更好的满足生物质燃料的“层燃+悬浮”高效分级燃烧方式，精准的二次风布置点，强化烘干和燃烧效果，同时进行污染物的脱除和VOC等挥发性物质的低成本无害化处理，可实现污染物的超低排放，环保效果显著。

2、炉膛隔墙采用全膜式壁结构，既起到全密封结构的烟道隔墙功能，又作为锅炉受热面的一部分，又自然形成中拱，结构简单，并能有序膨胀，同时也与烟气及燃料的流程相匹配，既有效降低烟道阻力，又利于形成和加速燃料向后运动的趋势；并结合转向室实现燃料的再次分离，实现燃料的分级布局和高效分级燃烧，使部分燃料分级分层悬浮燃烧，也使部分炽热燃料回落燃烧设备或下降一定距离，进一步强化中拱的辐射及转向分离和分级高效燃烧功能，有利燃料的引燃、燃烧和燃烬及保护燃烧设备。

3、辐射冷却室能够满足燃料进一步燃烧、燃烬和降低烟气温度，可使飞灰由熔融状态或其他状态因冷却而转成较硬的固态颗粒状态，有效解决后继对流受热面发生严重的积灰、结焦和腐蚀等难题，辐射冷却下部转向室底部设置灰斗Ⅰ，使烟气中携带的飞灰因转弯惯性而有效分离、沉降和收集，可有效去除该区域沉降的灰尘，实现炉内自除尘功能，有效消除对后继对流受热面的积灰、磨损和腐蚀等难题的不利影响。

4、锅炉采用干燥预热室的炉顶给料方式，省却了复杂且耗能的气力输送装置及笨重的分离装置，干燥预热室与炉膛的烟气温度基本一致，烟气温度高，燃料的烘干量大且烘干效果更佳，且烘干量与锅炉负荷完全匹配，直接通过控制进料量来满足锅炉负荷需求，不需要增加任何额外的调节燃料量设备。

5、脱硫剂喷管外壁周围的二次风对脱硫剂喷管进行冷却，以防烧坏，省却了不采用该结构的传统脱硫剂喷管所需要的冷却风装置，强化燃料及脱硫剂的湍流混合效果，实现高效炉内脱硫，大幅降低SO₂的排放浓度，糠醛渣原料中的VOC等挥发性物质，在干燥预热室内从糠醛渣内挥发出来，随即在干燥预热室及炉膛主燃室和辐射冷却室内充分燃烧和燃烬，同时也可将糠醛渣料场等区域的VOC等挥发性物质进行收集，并喷入炉膛进行焚烧处理，自动完成焚烧消除处理过程，使污染物排放满足环保指标要求，而不需要额外处理。

6、锅炉采用二次风的分层分级布局供入炉膛的结构，实现了燃料在炉膛内的高效分级燃烧，能很好的抑制NOx的生成，同时在炉膛各层二次风的强烈湍流混合和未燃烬碳粒的作用下，可将已部分生成的NOx进行再分解脱除，具有一定的自脱硝功能，氮氧化物初始排放浓度低，超低排放效果显著，环保效果好。

7、锅炉设置空气预热器来进一步降低排烟温度，提高锅炉热效率；同时通过空气预热器来预热入炉空气温度，提高炉膛燃烧温度，利于糠醛渣的快速燃烧和燃烬，强化燃烧，提高燃料利用率和燃烧效率。

附图说明

图1为发明结构示意图；

图2为发明二次风脱硫装置结构示意图；

图3为发明二次风及挥发性物质接管布置结构示意图；

图4为发明燃料燃烧流向结构示意图。

图中：1角管、2前墙下层二次风、3前拱、4下部转向室、5炉膛隔墙二次风、6炉膛后墙下层二次风、7炉膛后墙上层二次风、8炉膛隔墙、9炉膛前墙、10前墙上层二次风、11炉膛主燃室、12干燥预热室、13通道后壁烟道、14辐射冷却室、15炉膛后墙、16通道后壁、17炉膛出口、18侧墙、19炉顶进料口、20锅筒、21烟气出口、22辐射冷却室隔墙、23对流管束、24 SCR脱硝位置、25尾部烟道、26节能器、27过热器、28 SNCR脱硝区域、29空气预热器、30锅炉出烟口、31二次风脱硫装置、32辐射冷却下部转向室、33灰斗Ⅰ、34渣斗、35后拱、36中拱、37燃烧设备、38布袋除尘器、39引风机、40烟囱、41第一除尘器、42 SCR脱硝装置、43给料机、44料仓、45二次风机、46一次风机、47灰斗Ⅱ、48脱硫剂喷管、49二次风管、50二次热风道、51挥发性物质接管。

具体实施方式

在发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

请参阅图1-4，发明提供一种技术方案：一种超低排放节能环保型生物质锅炉及燃烧方法，该锅炉采用单锅筒20后置式角管式锅炉的自承重结构，采用全膜式水冷壁的水冷系统，主要由锅筒20、角管1、侧墙18、炉膛前墙9、炉膛隔墙8、炉膛后墙15、辐射冷却室隔墙22、通道后壁16、对流管束23组成，还包括燃烧设备37、二次风和各种对流受热面；通过在锅炉的水冷系统内部设置膜式壁烟道隔墙而形成不同的烟道流场和功能区，在炉膛内增加炉膛隔墙8而将炉膛划分为干燥预热室12和炉膛主燃室11，在炉膛主燃室11与通道后壁16的对流烟道之间增加辐射冷却室隔墙22而自然形成辐射冷却室14，在辐射冷却室隔墙22和通道后壁16之间自然形成通道后壁烟道13；总体上锅炉的水冷系统采用三流程结构，第一流程为炉膛部分，第二流程为下行的辐射冷却室14，第三流程为上行的通道后壁烟道13；同时，在第一流程炉膛内，通过增加炉膛隔墙8，将炉膛划分为底部相通的两个不同的功能区，前部为燃料的干燥预热室12，后部为炉膛主燃室11，炉膛隔墙8的上部与炉膛完全密封隔开，炉膛隔墙8的下部则在燃烧设备37上部的一定高度处终止，并形成特有的下部转向室4和中拱36，第二流程为下行的辐射冷却室14，可设置为不布置受热面的空置烟道，也可根据情况在其内下部低烟温区域布置少量的对流管束23受热面来调节其出口烟温，有效解决糠醛渣的后燃和燃烬问题，同时又进一步冷却飞灰而转变飞灰形态，即降低飞灰粘性且转变为较硬的固态颗粒，也更好的保护通道后壁烟道13内的对流受热面，其下与通道后壁烟道13之间形成辐射冷却下部转向室32，第三流程为上行的通道后壁烟道13，其内布置有过热器27或对流管束23，对流管束23通常采用旗式蒸发受热面结构；同时在锅炉水冷系统的外部另设专门的尾部烟道来布置节能器26及空气预热器29等尾部对流受热面以进一步换热以降低烟温，吸收热量，以满足更低排烟温度和提高锅炉热效率的节能高效利用需求。

通过对炉膛前墙9、炉膛隔墙8及炉膛后墙15的下部结构局部处理而形成特殊的前中后三拱复合式炉拱结构，以更好的满足高效分级燃烧需求；在炉膛前墙9的底部形成高而短的前拱3，炉膛隔墙8的下部向后倾斜段自然构成短而高的中拱36，炉膛后墙15的下部形成短而高的倾斜后拱35，从而形成独特的前中后三拱组成的复合式炉拱结构，配合干燥预热室12下部的下部转向室4，并与燃烧设备37配合，以更好的满足生物质燃料的高效分级燃烧方式的需求。

干燥预热室12和炉膛主燃室11之间的炉膛隔墙8采用全膜式壁结构，并在下部转向室4部位向后弯曲，既起到全密封结构的烟道隔墙功能，又作为锅炉受热面的一部分，又自然形成中拱36，结构简单，并能有序膨胀，同时也与烟气及燃料的流程相匹配，既有效降低烟道阻力，又利于形成和加速燃料向后运动的趋势；并配合下部转向室4实现燃料的再次分离，实现燃料的分级布局和高效分级燃烧，使部分燃料分级分层悬浮燃烧，也使部分炽热燃料回落燃烧设备37或下降一定距离，进一步强化中拱36的辐射及转向分离和分级高效燃烧功能，有利燃料的引燃、燃烧和燃烬及保护燃烧设备37。

辐射冷却室14和通道后壁16之间的辐射冷却室隔墙22采用全膜式壁结构，上部与炉膛及通道后壁16完全密封隔开，并在辐射冷却室14的辐射冷却下部转向室32的位置向后弯曲，从而自然形成导流转向室，既起到全密封结构的烟道隔墙功能，又作为锅炉受热面的一部分，结构简单，并能有序膨胀，同时也与烟气的流程相匹配，既有效解决糠醛渣燃料的后燃和燃烬问题，又进一步对飞灰进行冷却而转变飞灰形态，降低烟道阻力，利于形成和促使烟气及灰尘向后运动的趋势；并配合辐射冷却下部转向室32实现烟尘的炉内再次分离，使部分灰尘落入灰斗Ⅰ33而排出，降低烟气含尘量，使锅炉具有炉内除尘功能，降低环保除尘需求，提高环保效果。

同时将锅筒20布置在锅炉水冷系统的后上部位置，且采用单锅筒20结构，利用角管1结构实现自承重式支撑，既给布置在干燥预热室12上部的炉顶给料装置预留较大的安装空间位置，避免了锅筒20放置在炉前而影响炉顶给料装置的布置及安装，更利于炉顶上料装置的布置，布局更加合理，又省却了复杂的锅筒20及水冷系统的钢构架支吊系统，结构简单。

辐射冷却室14的作用主要是满足燃料进一步燃烧、燃烬和降低烟气温度，以更好的适应生物质燃料的燃烧特性和灰渣特性需求，既有效解决糠醛渣燃料的后燃和燃烬问题，又进一步对飞灰进行冷却而转变飞灰形态，可使飞灰由熔融状态或其他状态因冷却而转变成较硬的固态颗粒状态，有效解决后继对流受热面发生严重的积灰、结焦和腐蚀等难题，对其后的对流受热面起到更好的保护作用。通过增加辐射冷却室14，有效解决糠醛渣燃料的后燃和燃烬问题，延长未燃烬颗粒的燃烬时间，并可根据燃料情况在低烟温段设置适当的对流管束23来进一步降低烟气温度，对流管束23通常为旗式对流受热面，以更好的保护通道后壁烟道13内的对流受热面；同时在辐射冷却室14和通道后壁烟道13之间的辐射冷却下部转向室32底部设置灰斗Ⅰ33，使烟气中携带的飞灰因转弯惯性而有效分离、沉降和收集，可有效去除该区域沉降的灰尘，实现炉内自除尘功能，有效消除对后继对流受热面的积灰、磨损和腐蚀等难题的不利影响，延长锅炉的使用寿命和运行周期，减低尾部环保除尘设备的投资及处理成本。

锅炉设置节能器26和空气预热器29来进一步降低排烟温度，提高锅炉热效率；同时通过空气预热器来预热入炉空气温度，提高炉膛燃烧温度，利于糠醛渣的快速燃烧和燃烬，强化燃烧，提高燃料利用率和燃烧效率。

锅炉采用干燥预热室12的炉顶给料方式，未烘干的糠醛渣原料自干燥预热室12的炉顶加入，依靠原料重力自动沉降，省却了复杂且高耗能的气力输送装置及笨重的分离装置，同时由于干燥预热室12内高温热烟气的托举作用，有效降低原料的沉降速度，延缓燃料的沉降时间，延长燃料在炉内干燥烘干时间；而且，干燥预热室12作为炉膛的一个功能区，与炉膛主燃室11的烟气温度基本一致，通常在750±50℃，其内为炽热的高温烟气，因此燃料的烘干量大且烘干效果佳，且烘干量与锅炉负荷完全匹配，直接通过控制进料量来满足锅炉负荷需求，不需要增加任何额外的调节燃料量设备；同时，烘干后燃料的温度也接近炉膛温度，相当于对烘干的燃料进行提前预热，更易着火和快速燃烧，大大缩短了燃烧时间，烘干后的燃料在炉膛内燃烧效果更好，燃烬率更高。

精准的二次风布置点，强化烘干和燃烧效果，同时进行污染物的脱除和VOC等挥发性物质的低成本无害化焚烧处理，可实现污染物的超低排放，环保效果显著。

分别在燃烧设备37上部的适当高度位置设置前墙二次风、炉膛隔墙二次风5、后墙二次风，二次风脱硫装置31，在补充氧气强化燃料返混湍流燃烧的同时，有效组织燃烧，又具有特殊的燃料分级布局和分级供风及分级高效燃烧的功效，实现锅炉的高效燃烧和污染物的低生成低排放的环保效果，可实现污染物的超低排放，环保效果显著；其中，前墙二次风双层布置，前墙二次风包括前墙下层二次风2和前墙上层二次风10，前墙下层二次风2布置在干燥预热室12的出口和燃烧设备37的上部位置的前拱3处，且前墙下层二次风2出风口向下以小的倾角向炉膛后部方向布置，对燃料起到分级分离作用，更利于分级燃烧；它能形成并促使燃料向炉后进行扩散运动，使燃料中的小颗粒以悬浮状态更加顺利的进入炉膛主燃室11燃烧，还能防止较大的燃料在干燥预热室12下部形成局部堆积，从而起到预防大颗粒的堆料和堵料及拨料的作用，同时也促使大颗粒燃料向燃烧设备37散落并在燃烧设备37上分布均匀，利于燃料的燃烧和保护燃烧设备37；前墙上层二次风10设置在干燥预热室12中下部区域，且前墙上层二次风10的出风口以向上倾斜角度方式布置，以强化干燥预热室12内热烟气的湍流托举作用，强化湍流扰动效果，利于提高干燥预热室12上部的热烟气温度，并使待烘干的燃料分布更加均匀，有效防止燃料聚集，与热烟气的混合更加均匀更加剧烈，延长烘干时间，强化烘干效果，更利于燃料在炉膛内的燃烧和燃烬，同时也利于燃料在炉膛及燃烧设备37上的均布，燃烧效果更好，对燃烧设备37起到更好的保护效果。

炉膛隔墙二次风5设置在炉膛隔墙8的下部中拱36处，该炉膛隔墙二次风5向后以倾斜角度布置，使出风口对应中拱36和后拱35形成的炉拱喉口附近区域，进一步强化中拱36的辐射及转向分离分级布局功能，有利燃料的高效分级燃烧，也利于燃料的分级均匀回落到燃烧设备37上进一步燃烧，更利于燃料的引燃、燃烧和燃烬及保护燃烧设备37。

后墙二次风设置在炉膛后墙15，后墙二次风包括炉膛后墙下层二次风6和炉膛后墙上层二次风7，炉膛后墙下层二次风6布置在后拱35处，且炉膛后墙下层二次风6出风口往前倾斜并向下布置，使风吹向炉拱喉口附近区域，炉膛后墙下层二次风6与炉膛隔墙二次风5相互配合在炉拱喉口附近更易形成倒“α”形燃烧火焰，更高效的强化燃料在炉膛内的燃烧和混合，利于缩短燃料的引燃及燃烧时间，并将部分炽热的燃料甩向燃烧设备37，利于燃烧设备37上燃料的引燃和高效燃烧及燃烬，提高燃烧设备37的有效利用率，延长燃料在炉膛内的停留时间；同时在炉膛后墙15的中下部设置炉膛后墙上层二次风7，该炉膛后墙上层二次风7向前斜向下布置，进一步补充氧气和强化混合湍流效果，更利于组织炉膛主燃室11内燃料的燃烧和燃烬，也能显著减少污染物的生成，并强化其自脱除能力，污染物初始排放浓度低。

在干燥预热室12和炉膛主燃室11的下部区域的侧墙18部位设置有二次风脱硫装置31，脱硫剂喷管48嵌套在二次风管49内，但与二次风管相互独立，即脱硫剂在喷入炉膛前与二次风是相互独立的，不互相掺混，并利用脱硫剂喷管外壁周围的二次风对脱硫剂喷管进行冷却，以防烧坏，省却了不采用该结构的传统脱硫剂喷管48所需要的冷却风装置；该二次风管49，强化了炉膛内部烟气混合，同时又对脱硫剂喷管48进行冷却，而且在硫剂喷管48四周二次风的引射作用下既对脱硫剂的喷射具有加速效应，也使脱硫剂在炉膛内的喷射阻力减弱，可延缓脱硫剂喷射速度的衰减，利于延长脱硫剂在炉膛内的行程，更利于提高在炉膛内的脱硫效率；脱硫剂喷管48采用气力输送的方式将脱硫剂高速喷入炉膛下部，既延长了脱硫剂在炉膛内的停留和混合时间，强化燃料及脱硫剂的湍流混合效果，实现高效炉内脱硫，大幅降低SO₂的排放浓度，有效解决了生物质燃料的燃烧特性造成对受热面的腐蚀，可使锅炉的排烟温度更低，锅炉的有效利用热量更多，锅炉热效率提高效果及防腐效果显著，并可大幅降低尾部脱硝、脱硫设备的投资及运行费用，使锅炉更加高效节能环保。

炉膛的二次风布置及前中后三拱复合式结构，使燃料更好的实现高效分级燃烧的组合燃烧效果，燃烧效果更好，燃料的输送及湍流混合更好，燃料点火燃烧和燃烬性能更佳。锅炉燃烧效率和锅炉热效率更高，可实现污染物的超低排放，节能及环保效果显著。

以上的每层二次风都通过该层二次风道上的总调风门进行各自精准调节，以满足不同区域的燃烧需求，确保锅炉安全稳定高效运行。

糠醛渣原料中的VOC等挥发性物质，在干燥预热室12内从糠醛渣内挥发出来，随即在干燥预热室12及炉膛主燃室11和辐射冷却室14内充分燃烧和燃烬，自动完成焚烧消除处理过程，使污染物排放满足环保指标要求，而不需要额外处理；同时也可将糠醛渣料场等区域的VOC等挥发性物质进行收集，并送入二次热风道50内，随二次风一起喷入炉膛内部进行燃烧处理，焚烧系统简单实用，完全实现无害化处理，投资费用低，而不需要另外增添复杂且高成本的净化处理设备，提高整个糠醛系统的VOC等挥发性物质的低成本无害化焚烧处理和环保性能。

锅炉采用二次风的分层分级布局供入炉膛的结构，实现了燃料在炉膛内的高效分级燃烧，能很好的抑制NOx的生成，同时在炉膛各层二次风的强烈湍流混合和未燃烬碳粒的作用下，可将部分已生成的NOx进行再分解脱除，具有一定的自脱硝功能，氮氧化物初始排放浓度低，超低排放效果显著，环保效果好。

在二次风脱硫装置31与炉膛后墙上层二次风7之间设置有SNCR脱硝区域28，SNCR脱硝技术是一种不需要用催化剂，在高温下，将含氨基的还原剂，如氨水，尿素溶液等，喷入炉内，将烟气中的NOx还原脱除，生成氮气和水的清洁脱硝技术，为所属领域公知常识；SNCR脱硝区域28为炉膛内燃料燃烧形成的高温区，为SNCR脱硝设备的最佳喷射位置区域，可有效利用炉膛下部的高温来进行高效脱硝，并通过二次风的强烈湍流混合，辅以炉膛和辐射冷却室14的设置，既充分混合，又有效的延长了脱硝还原剂在高温区的脱硝行程和脱除时间，达到高效脱硝的目的，环保效果好。

通过合理的布置通道后壁烟道13内的对流受热面，使通道后壁烟道13的烟气出口21处的排烟温度降低到300℃-400℃温度区间范围内，再从通道后壁烟道13的烟气出口21排出锅炉水冷系统，该温度刚好满足SCR脱硝装置42高效脱硝的温度区间需求；因此可在锅炉的水冷系统和尾部烟道25的节能器24上部之间预留SCR脱硝位置24，以便于安装SCR脱硝装置42以对锅炉烟气进一步高效脱硝处理，满足国家NOx的更高排放指标需求。

同时，由于辐射冷却室14的布置，使尾部烟道SCR脱硝位置24的SCR脱硝装置42中烟气流向与除灰的流向及灰尘自沉降方向一致，更利于灰尘的脱除，能有效清除SCR脱硝装置42的积灰，大幅提高SCR的脱硝效率，降低脱硝运行成本，环保效果更优；而且通过二次风脱硫装置31的布置和脱硫剂的投运，不仅可大幅减低硫化物的初始排放浓度，又能有效降低烟气中硫化物对SCR脱硝装置42中催化剂的负面影响，利于提高脱硝效率和催化剂的使用寿命。

本锅炉在每级受热面的前部均布置有高效吹灰装置，以保证各受热面的相对清洁，以满足锅炉受热面高效传热的需求，同时也有效的解决了生物质燃料易积灰和搭桥的成灰特性，可有效清灰并防止和延缓腐蚀，延长运行周期和使用寿命。

一种超低排放节能环保型生物质燃烧方法，包括以下步骤：

S1:未经烘干处理的糠醛渣原料，通常糠醛渣原料的水分≥50%，从炉顶上部利用给料机43推入炉膛的干燥预热室12，糠醛渣原料在干燥预热室12内依靠重力进行沉降下落，并在下落的过程中，因干燥预热室12与炉膛温度基本一致，通常在750±50℃，与干燥预热室12内的高温烟气混合进行烘干；

S2:烘干后的糠醛渣燃料在燃烧设备37上部和干燥预热室12的下部转向进入炉膛主燃室11进行燃烧，颗粒较小的糠醛渣燃料随空气和热烟气在炉膛主燃室11内悬浮燃烧，颗粒大的糠醛渣燃料则落到燃烧设备37上进行燃烧；

S3:烘干后的的糠醛渣在炉膛主燃室11内燃烧后经炉膛出口17进入下行的辐射冷却室14进一步燃烧和燃烬，同时炉膛出口17布置的凝渣管束和辐射冷却室14再进一步吸热来降低热烟气温度和冷却飞灰而转变飞灰形态；

S4:冷却后的热烟气经辐射冷却下部转向室32转向进入上行的通道后壁烟道13，依次冲刷通道后壁烟道13内的过热器27和对流管束23，最终使烟气温度降低到300℃-400℃温度区间范围内而从通道后壁烟道13上部的烟气出口21排出锅炉水冷系统；

S5:排出锅炉水冷系统的烟气进入设置在炉外尾部烟道25内的节能器26和空气预热器29来进一步换热以降低排烟温度，最终烟气温度在140℃左右经锅炉出烟口30排出锅炉，进入第一除尘器41和布袋除尘器38，然后经过引风机39带入至烟囱40后，而最终排入大气。

以上显示和描述了发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离发明精神和范围的前提下，发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的发明的范围。

Claims (9)

1.一种超低排放节能环保型生物质锅炉，包括炉膛、通道后壁（16）、尾部烟道（25）、二次风机（45）和一次风机（46），炉膛由炉膛前墙（9）、炉膛后墙（15）和侧墙（18）组成，炉膛的底部设置有燃烧设备（37），燃烧设备（37）的后侧设置有渣斗（34），其特征在于：炉膛采用全膜式壁结构，炉膛前墙（9）与炉膛后墙（15）之间设置有炉膛隔墙（8），炉膛隔墙（8）采用全膜式壁结构，炉膛隔墙（8）的上部与炉膛完全密封隔开，炉膛隔墙（8）将炉膛划分为干燥预热室（12）和炉膛主燃室（11），干燥预热室（12）的顶部设置有炉顶进料口（19），炉膛后墙（15）与通道后壁（16）之间设置有辐射冷却室隔墙（22），辐射冷却室隔墙（22）与炉膛后墙（15）之间的通道设置为辐射冷却室（14），炉膛后墙（15）的上部设置有炉膛出口（17），辐射冷却室隔墙（22）与通道后壁（16）之间形成通道后壁烟道（13），炉膛隔墙（8）的下部设置有中拱（36），且中拱（36）与燃烧设备（37）之间留有通道，干燥预热室（12）和炉膛主燃室（11）的下方腔体设置为下部转向室（4），通道后壁烟道（13）的上部侧面设置有烟气出口（21），尾部烟道（25）与烟气出口（21）连通，尾部烟道（25）从上至下依次设置有节能器（26）、空气预热器（29），节能器（26）的上方预留有SCR脱硝位置（24），二次风机（45）通过二次风管与空气预热器（29）进口连接，炉膛中设置有SNCR脱硝区域（28）和二次风布置点，空气预热器（29）通过二次热风管分别与二次风布置点连通，一次风机（46）通过一次风管与空气预热器（29）进口连接，空气预热器（29）通过一次热风管分别与燃烧设备（37）连通，干燥预热室（12）和炉膛主燃室（11）下部区域的侧墙（18）部位设置有二次风脱硫装置（31），二次风脱硫装置（31）包括脱硫剂喷管（48）和二次风管（49），二次风管（49）与侧墙（18）连通，脱硫剂喷管（48）嵌套在二次风管（49）内，其脱硫剂喷管（48）与二次风管（49）相互独立，二次风管（49）的另一端连接有二次热风道（50），二次热风道（50）上设置有挥发性物质接管（51），挥发性物质接管（51）的出口设置在干燥预热室（12）和炉膛主燃室（11）中，二次风脱硫装置（31）与炉膛后墙上层二次风（7）之间设置有SNCR脱硝区域（28）。

2.根据权利要求1所述的一种超低排放节能环保型生物质锅炉，其特征在于：炉膛前墙（9）的下部设置有前拱（3），炉膛后墙（15）的下部设置有后拱（35），前拱（3）为向右侧折弯再向左侧折弯结构，中拱（36）向右侧倾斜折弯，后拱（35）为向左侧折弯再向下侧折弯结构，前拱（3）、中拱（36）和后拱（35）三拱形成复合式炉拱结构。

3.根据权利要求1所述的一种超低排放节能环保型生物质锅炉，其特征在于：锅炉的水冷系统采用三流程结构，第一流程为炉膛，第二流程为下行的辐射冷却室（14），第三流程为上行的通道后壁烟道（13）。

4.根据权利要求1所述的一种超低排放节能环保型生物质锅炉，其特征在于：辐射冷却室隔墙（22）采用全膜式壁结构，辐射冷却室隔墙（22）的上部与炉膛及通道后壁（16）完全密封隔开，辐射冷却室隔墙（22）的下部向右弯曲形成辐射冷却下部转向室（32），辐射冷却下部转向室（32）的底部设置有灰斗Ⅰ（33）。

5.根据权利要求1所述的一种超低排放节能环保型生物质锅炉，其特征在于：还包括述锅筒（20）和角管（1），锅筒（20）布置在锅炉的后上部位置，锅筒（20）采用单锅筒结构，角管（1）用于对锅筒（20）、炉膛、辐射冷却室（14）及通道后壁烟道（13）进行自承重式支撑。

6.根据权利要求1或2所述的一种超低排放节能环保型生物质锅炉，其特征在于：二次风布置点包括前墙二次风、炉膛隔墙二次风（5）、后墙二次风，前墙二次风双层布置，前墙二次风包括前墙下层二次风（2）和前墙上层二次风（10），前墙下层二次风（2）布置在干燥预热室（12）的出口和燃烧设备（37）的上部位置的前拱（3）处，且前墙下层二次风（2）出风口向下以小的倾角向炉膛后部方向布置，前墙上层二次风（10）设置在干燥预热室（12）中下部区域，且前墙上层二次风（10）的出风口以向上倾斜角度方式布置，炉膛隔墙二次风（5）设置在炉膛隔墙（8）的下部中拱（36）处，该炉膛隔墙二次风（5）向后以倾斜角度布置，使出风口对应中拱（36）和后拱（35）形成的炉拱喉口区域，后墙二次风设置在炉膛后墙（15），后墙二次风包括炉膛后墙下层二次风（6）和炉膛后墙上层二次风（7），炉膛后墙下层二次风（6）布置在后拱（35）处，且炉膛后墙下层二次风（6）出风口往前倾斜并向下布置，使风吹向炉拱喉口下部区域，炉膛后墙下层二次风（6）与炉膛隔墙二次风（5）在炉拱喉口区域相呼应，炉膛后墙上层二次风（7）设置在炉膛后墙（15）的中下部，该炉膛后墙上层二次风（7）的出风口向前斜向下布置。

7.根据权利要求1所述的一种超低排放节能环保型生物质锅炉，其特征在于：尾部烟道（25）从上至下依次设置有节能器（26）、空气预热器（29），节能器（26）的上方预留有SCR脱硝位置（24），尾部烟道（25）的烟气自上而下流动，尾部烟道（25）的下端设置有灰斗Ⅱ（47），灰斗Ⅱ（47）的侧面设置有锅炉出烟口（30），锅炉出烟口（30）通过管路依次连接有第一除尘器（41）、布袋除尘器（38）和引风机（39），引风机（39）的出风口连接有烟囱（40）。

8.根据权利要求1所述的一种超低排放节能环保型生物质锅炉，其特征在于：还包括料仓（44）和给料机（43），料仓（44）的出口端与给料机（43）连通，给料机（43）的出口端与炉顶进料口（19）连接。

9.一种超低排放节能环保型生物质燃烧方法，其特征在于：采用权利要求1至8任一项所述的一种超低排放节能环保型生物质锅炉，包括以下步骤：

S1:未经烘干处理的糠醛渣原料，糠醛渣原料的水分≥50%，从炉顶上部利用给料机（43）推入炉膛的干燥预热室（12），糠醛渣原料在干燥预热室（12）内依靠重力进行沉降下落，并在下落的过程中，因干燥预热室（12）与炉膛温度一致，在750±50℃，与干燥预热室（12）内的高温烟气混合进行烘干；

S2:烘干后的糠醛渣燃料在燃烧设备（37）上部和干燥预热室（12）的下部转向进入炉膛主燃室（11）进行燃烧，颗粒较小的糠醛渣燃料随空气和热烟气在炉膛主燃室（11）内悬浮燃烧，颗粒大的糠醛渣燃料则落到燃烧设备（37）上燃烧；

S3:烘干后的的糠醛渣燃料在炉膛主燃室（11）内燃烧后经炉膛出口（17）进入下行的辐射冷却室（14）进一步燃烧和燃烬，同时炉膛出口（17）布置的凝渣管束和辐射冷却室（14）再进一步吸热来降低热烟气温度和冷却飞灰而转变飞灰形态；

S4:冷却后的热烟气经辐射冷却下部转向室（32）转向进入上行的通道后壁烟道（13），依次冲刷通道后壁烟道（13）内的过热器（27）和对流管束（23），最终使烟气温度降低到300℃-400℃温度区间范围内从通道后壁烟道（13）上部的烟气出口（21）排出；

S5:排出通道后壁烟道（13）的烟气进入设置在炉外尾部烟道（25）内的节能器（26）和空气预热器（29）来进一步换热以降低排烟温度，最终烟气温度在140℃左右经锅炉出烟口（30）排出锅炉，进入第一除尘器（41）和布袋除尘器（38），然后经过引风机（39）带入至烟囱（40）后，而最终排入大气。