CN203231530U - 高效富氧燃烧多元粉体热水锅炉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高效富氧燃烧多元粉体热水锅炉系统，属于热水锅炉设备技术领域。包括进风系统、燃烧器、锅炉本体、供热系统和平台扶梯，锅炉本体包括燃烧室和水冷壁，燃烧室与燃烧器接通，水冷壁采用膜式壁结构，水冷壁安装在燃烧室上方，且与燃烧室一体；进风系统包括一次风循环系统、二次风循环系统和三次风循环系统，一次风循环系统和二次风循环系统分别与燃烧器连接；平台扶梯设置在锅炉本体上方，供热系统安装在平台扶梯上，热水经供热系统输送和循环，其中，一次风循环系统由燃烧器的中部接入，二次风循环系统由燃烧器的底部接入，三次风循环系统设置在燃烧室的侧壁中部，直接对燃烧室供风，自动化程度高、热效率高。

Description

高效富氧燃烧多元粉体热水锅炉系统

技术领域

本实用新型涉及一种高效富氧燃烧多元粉体热水锅炉系统，属于热水锅炉设备技术领域。

背景技术

热水锅炉是一种生产热水的锅炉，利用燃料燃烧释放的热能或其它的热能（如电能、太阳能等）把水加热到额定温度，向用户提供热水或供暖等，由于热水锅炉一般为低压锅炉，安全性高，安装方便，因此，广泛应用医院、酒店、学校等场合的供暖和热水需求。热水锅炉系统主要包括燃烧系统和水汽系统，其中，燃料在炉膛内与空气混合，与氧气发生化学反应， 并放出热量，这是燃料的燃烧放热过程，它直接影响到锅炉的出力和热效率。然而现有的热水锅炉大多为燃煤链条、煤粉或燃油气锅炉，普遍存在受热面结构设计不合理，锅炉尾部排烟温度高，排烟热损失大，锅炉热效率普遍较低等问题；对煤种要求较高，地域特征明显，煤种单一，难以形成稳定的燃料供应，煤种的适应性较差，只有品质较高的煤才可使用；燃烧系统易于形成结焦，氮化物不易控制，整体燃烧系统结渣、结焦严重，不利于灰渣的及时排除，影响了锅炉的长期、安全有效运行；锅炉负荷不易调整，负荷调整适应性较差，当运行负荷大于70%以上时，易发生燃烧不稳定、灰渣含碳量升高、炉膛爆燃等事故；煤粉燃尽率较差，灰渣含碳量有时高达3000大卡/公斤；火焰直径长度难以调整，与锅炉匹配性较差，锅炉自控水平不高，运行调整困难，司炉人员劳动强度过大。

有基于此，做出本实用新型。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种自动化程度高、热效率高的高效富氧燃烧的多元粉体热水锅炉。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

高效富氧燃烧多元粉体热水锅炉系统，包括进风系统、燃烧器、锅炉本体、供热系统和平台扶梯，所述的锅炉本体为双锅筒结构，包括燃烧室和水冷壁，燃烧室与燃烧器接通，水冷壁采用膜式壁结构，水冷壁安装在燃烧室上方，且与燃烧室一体；进风系统包括一次风循环系统、二次风循环系统和三次风循环系统，一次风循环系统和二次风循环系统分别与燃烧器连接；平台扶梯设置在锅炉本体上方，供热系统安装在平台扶梯上，热水经供热系统输送和循环，其中，一次风循环系统由燃烧器的中部接入，二次风循环系统由燃烧器的底部接入，三次风循环系统设置在燃烧室的侧壁中部，直接对燃烧室供风。

为实现更好的使用效果，上述技术方案的进一步设置如下：

所述的二次风循环系统包括膜法制氧器、空气分离器、二次风管和风机，用于为燃烧器提供含氧量在25-35%的富氧空气（氧气含量为占二次风循环系统输入的总气体流量的25%-35%）。二次风循环系统为燃烧器提供燃料富氧条件，一次风循环系统提供的一次风由中部进入燃烧器，二次风循环系统提供的二次风由底部进入燃烧器，一方面，一次风和二次风使燃料处于紊流状态，更利于燃料与空气的充分接触，另一方面，富氧助燃利于提高火焰绝热燃烧理论温度，利于燃料迅速点燃，提高了燃烧的稳定性和燃烧效率，可有效降低灰渣含碳量高达2%~3%，降低了空气过量系数，减小了锅炉排烟烟气量有效提高了锅炉热效率。

所述的三次风循环系统的风出口处设置有分离装置，根据煤粉浓淡，以加强粉体与空气的混合与扰动，进一步提高煤粉的燃尽率。

所述的锅炉本体还包括有余热回收装置，余热回收装置通过排气管与锅炉本体接通，余热回收装置采取热管回收。

所述的排气管上设置有烟气含量检测装置。

所述的燃烧室内壁设置有防爆装置，排气管上设置有防爆门。防爆装置确保整个生产过程的安全性，防爆门设置在排气管上，方便操作人员及时处理危险状况和危急状况。

所述的一次风循环系统和二次风循环系统分别由一次风管和二次风管与燃烧器连接，在一次风管和二次风管上均装置有在线监测系统，在线监测系统包括PLC控制柜、风速探头和浓度探头，风速探头、浓度探头分别连接于管道内，并将检测到的数据反馈到PLC控制柜，PLC控制柜根据相应的数据范围发出报警或安全信号。

采用本实用新型高效富氧燃烧多元粉体热水锅炉系统，其工作原理及有益效果如下：

（1）一次风循环系统和二次风循环系统构成燃烧器的富氧进风系统，其中，二次风循环系统提供的二次风中，含氧量可达到25~35%左右，为燃烧器提供燃料富氧条件，而富氧助燃利于提高火焰绝热燃烧理论温度，利于燃料迅速点燃，提高了燃烧的稳定性，提高了燃烧效率，锅炉可用的燃料煤粉更多样化，不仅使锅炉的燃料来源更多元化，还有效降低了灰渣含碳量2~3个百分点，降低了空气过量系数，减小了锅炉排烟烟气量，有效提高了锅炉热效率，整个锅炉系统可适宜较为宽广的超细煤粉燃料，燃料粉体实现多元化，可替代电、油、气等宝贵能源，符合节能减排以及环保的需求；

（2）锅炉本体结构布置合理安全、高效，该锅炉为自然循环或强制循环双锅筒横置式水管锅炉结构，锅炉本体采用双锅筒、膜式壁水冷壁管排，上下锅筒横向布置，可提供较大的炉膛燃烧空间，保证了充足的燃烧时间，利于燃料完全燃烧与燃烬，水冷壁采用膜式壁结构,保证炉膛的严密性和防爆性能，炉体结构布置更适合煤粉的充分燃烧和迅速燃烬，可有效保护了锅炉炉墙，降低了炉体外表温度，减少热损失，保证了炉膛的严密性和防爆性能；

（3）采用在线监测系统能够对燃烧器以及燃烧室内参数进行精确计算，选取合理的运行参数，实现节能降耗，采用PLC或DCS控制系统，在线检测粉体浓度，风压、风量，对锅炉运行负荷变化、烟气含氧量、炉膛负压等参数进行数据采集和对比运算，自动调整风循环系统中风煤配比，实现整个燃烧系统自动运行和负荷的自动调整，完备的流量、温度与压力检测，完善的的预警、报警保护装置，简单明了的操作界面，完全实现供能、燃烧等方面的全自动控制与保护，具有自动显示、参数设置，自控功能完善、齐全、可靠，操作系统直观、简捷。

采用本实用新型高效富氧燃烧多元粉体热水锅炉系统燃烧效率较高，锅炉热效率可达90%以上，可以稳定可靠、安全高效的运行，锅炉系统负荷调节范围较为宽广，负荷调节范围可以达到40~110%，燃料煤粉等粉体得到高效洁净的燃烧，低粉尘、低硫低氮排放，结构防结焦、防结渣，煤种适应广泛；燃烧器采用富氧高效煤粉燃烧器，在设计上采用使风粉湍流、雾化的结构和多级配风装置，并在燃烧室内设置火焰检测装置，合理控制炉膛的燃烧温度和火焰直径，实现了在火焰内脱氮的新理念；燃烧室内进一步设置三次风循环系统，可进一步降低氮化物的排放。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中标号：1、进风系统；11、一次风循环系统；111、一次风管；12、二次风循环系统；121、膜法制氧装置；122、空气分离器；123、风机；124、二次风管；13、三次风循环系统；2、燃烧器；3、锅炉本体；31、燃烧室；32、水冷壁；33、火焰检测装置；34、余热回收装置；341、排气管；35、防爆装置；36、供热系统；4、平台扶梯；5、声波除灰器；6、重型炉墙；7、在线监测系统；71、PLC控制柜；72、风速探头；73、浓度探头；8、烟气氧含量检测；9、防爆门。

具体实施方式

本实用新型高效富氧燃烧多元粉体热水锅炉系统，结合图1，包括进风系统1、燃烧器2、锅炉本体3和平台扶梯4，锅炉本体3为双锅筒结构，包括燃烧室31、水冷壁32和供热系统36，燃烧室31与燃烧器2接通，水冷壁32采用膜式壁结构，水冷壁32安装在燃烧室31上方，且与燃烧室31一体，火焰监测装置33和防爆装置35安装在燃烧室31的内壁；进风系统1包括一次风循环系统11、二次风循环系统12和三次风循环系统13，一次风循环系统11和二次风循环系统12分别与燃烧器2连接；平台扶梯4设置在锅炉本体3上方，供热系统36安装在平台扶梯4上，燃烧室31和水冷壁32对热水系统36进行加热和热传递，供热系统36内的热水经供热系统36输送和循环，其中，一次风循环系统11通过一次风管111由燃烧器2的中部接入，二次风循环系统12包括膜法制氧器121、空气分离器122、二次风管124和风机123，二次风管124将膜法制氧器121、空气分离器122和风机123依次连接，二次风循环系统12通过二次风管124由燃烧器2的底部接入，用于为燃烧器2提供含氧量在25-35%的富氧空气（氧气含量为占二次风循环系统输入的总气体流量的25%-35%），三次风循环系统13设置在燃烧室31的侧壁中部，直接对燃烧室31供风；一次风循环系统11提供的一次风由燃烧器2的中部送入，二次风循环系统12提供的二次风由燃烧器2的底部送入，一方面，一次风和二次风使燃料处于紊流状态，更利于燃料与空气的充分接触，另一方面，富氧助燃利于提高火焰绝热燃烧理论温度，利于燃料迅速点燃，提高了燃烧的稳定性和燃烧效率，可有效降低灰渣含碳量高达2%~3%，降低了空气过量系数，减小了锅炉排烟烟气量有效提高了锅炉热效率。

为了更系统的完成工作，锅炉本体3还包括有火焰监测装置33、余热回收装置34、防爆装置35：火焰监测装置33设置于燃烧室31的内壁上，对燃烧室31内的火焰情况进行监控，实时控制火焰长度，使之与锅炉运行相匹配；余热回收装置34通过排气管341与锅炉本体3接通，余热回收装置34采取热管回收，排气管341上设置有烟气含量检测装置8和防爆门9，用于检测排出废气的品质；防爆装置35确保整个生产过程的安全性，防爆门9设置在排气管341上，方便操作人员及时处理危险状况和危急状况；平台扶梯4上安装有声波吹灰器5，能够清理炉膛及对流部分积灰，可方便灰渣的顺利排出并排尽。

进风系统1中，三次风循环系统13的喷口处安装有分离装置，根据煤粉浓淡，以加强粉体与空气的混合与扰动，进一步提高煤粉的燃尽率；一次风循环系统11和二次风循环系统12分别由一次风管111和二次风管124与燃烧器2连接，在一次风管111和二次风管124上均装置有在线监测系统7，在线监测系统7包括PLC控制柜71、风速探头72和浓度探头73，风速探头72、浓度探头73分别连接于管道内，并将检测到的数据反馈到PLC控制柜71，PLC控制柜71根据相应的数据范围发出报警或安全信号；本实用新型中锅炉的炉墙采用重型炉墙6。

使用过程中，煤种在制粉加工厂制备成合格的煤粉后，由密闭粉体罐车将符合质量标准的煤粉定时定量由压缩空气注入锅炉炉前煤粉储塔，煤粉储塔内的煤粉由供料系统送入燃烧器2，由于一次风循环系统11由燃烧器2的中部接入，二次风循环系统12由燃烧器2的底部接入，一次风和二次风使燃料处于紊流状态，燃料与含氧量可在25~35%的富氧空气充分接触，使燃料及时、迅速的预燃，预燃的烟气和燃料进一步到达锅炉本体3的燃烧室31中，在三次风循环系统13作用下，加强空气与燃料粉体的混合和扰动，燃料获得充分燃烧，烟气中灰渣含碳量降低2%~3%，产生的高温烟气在水冷壁32与供热系统36完成热交换后，经排气管341进入余热回收装置34，最大限度地节约能源，锅炉热效率可达88%以上。

采用本实用新型高效富氧燃烧多元粉体热水锅炉系统可应用于额定功率在4.2MW～70.0MW的锅炉系统，燃烧效率高，可以稳定可靠、安全高效的运行，锅炉系统负荷调节范围较为宽广，负荷调节范围可以达到40~110%，燃料煤粉等粉体得到高效洁净的燃烧，低粉尘、低硫低氮排放。

Claims (9)

1.高效富氧燃烧多元粉体热水锅炉系统，包括进风系统、燃烧器、锅炉本体、供热系统和平台扶梯，所述的锅炉本体为双锅筒结构，包括燃烧室和水冷壁，燃烧室与燃烧器接通，水冷壁采用膜式壁结构，水冷壁安装在燃烧室上方，且与燃烧室一体；进风系统包括一次风循环系统、二次风循环系统和三次风循环系统，一次风循环系统和二次风循环系统分别与燃烧器连接；平台扶梯设置在锅炉本体上方，供热系统安装在平台扶梯上，热水经供热系统输送和循环，其中，一次风循环系统由燃烧器的中部接入，二次风循环系统由燃烧器的底部接入，三次风循环系统设置在燃烧室的侧壁中部，直接对燃烧室供风。

2.根据权利要求1所述的高效富氧燃烧多元粉体热水锅炉系统，其特征在于：所述的二次风循环系统包括膜法制氧器、空气分离器、二次风管和风机，用于为燃烧器提供含氧量在25-35%的富氧空气。

3.根据权利要求1或2所述的高效富氧燃烧多元粉体热水锅炉系统，其特征在于：所述的一次风循环系统和二次风循环系统分别由一次风管和二次风管与燃烧器连接，在一次风管和二次风管上均装置有在线监测系统，在线监测系统包括PLC控制柜、风速探头和浓度探头，风速探头、浓度探头分别连接于管道内，并将检测到的数据反馈到PLC控制柜，PLC控制柜根据相应的数据范围发出报警或安全信号。

4.根据权利要求3所述的高效富氧燃烧多元粉体热水锅炉系统，其特征在于：所述的三次风循环系统的风出口处设置有分离装置，根据煤粉浓淡，以加强粉体与空气的混合与扰动，进一步提高煤粉的燃尽率。

5.根据权利要求1或4所述的高效富氧燃烧多元粉体热水锅炉系统，其特征在于：所述的锅炉本体还包括有余热回收装置，余热回收装置通过排气管与锅炉本体接通，余热回收装置采取热管回收。

6.根据权利要求1或4所述的高效富氧燃烧多元粉体热水锅炉系统，其特征在于：所述的排气管上设置有烟气含量检测装置。

7.根据权利要求1或4所述的高效富氧燃烧多元粉体热水锅炉系统，其特征在于：所述的燃烧室内壁设置有防爆装置。

8.根据权利要求5所述的高效富氧燃烧多元粉体热水锅炉系统，其特征在于：所述的排气管上设置有防爆门。

9.根据权利要求1或4所述的高效富氧燃烧多元粉体热水锅炉系统，其特征在于：所述的锅炉本体采用双锅炉结构，上下锅炉横向布置。

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