CN204388046U - 生物质循环流化床锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生物质循环流化床锅炉，由循环流化燃烧生物质燃料的炉膛；炉膛的下部设置的燃烧室连接有一向炉膛供给生物质燃料的炉前进料器和一向炉膛返还生物质炭灰补充燃烧的返料器；炉膛上部设置的烟气出口连接一用于分离生物质炭灰的分离器；分离器上部设置的烟气出口连接蒸发管束、省煤器和预热器，分离器下部连接返料器；炉膛外侧设置水冷壁和水冷屏，水冷壁和水冷屏通过下降管和给水管连接锅筒；燃烧室底面为布风板，布风板下方为风室。本实用新型生物质流化床锅炉，采用了低温的循环流化床燃烧方式，热效率在92％以上。

Description

生物质循环流化床锅炉

技术领域

本实用新型属于锅炉技术领域，是燃生物质燃料的循环流化床锅炉。

背景技术

现阶段及至未来，大气污染仍将一直存在，时刻威胁着人类的生存。污染源头主要是超额燃烧传统石化能源，诸如煤炭。其燃烧产生的大量氮氧化物和硫化物及细微颗粒排放到大气中，形成雾霾。因此，改为燃用可再生的清洁新能源是必然选择。今后将是低碳生活的时代，采用清洁能源，将节能环保作为产品的竞争力，开发燃生物质锅炉以遏制日益严重的全球变暖趋势。

生物质在生长过程中吸收的二氧化碳量相当于它燃烧时排放的二氧化碳量，燃烧生物质对大气的二氧化碳净排放量近似于零。因此，燃烧生物质可有效减轻地球温室效应。

随着我国节能减排、可再生能源利用等政策的推行，《锅炉节能技术监督管理规定》(TSG G0002-2010)的实施，可再生能源利用的产品与技术在工业锅炉上得到进一步的推广应用。在这样的形势下，开发生物质颗粒循环流化床锅炉，不但能满足更高的热效率指标，更符合，贯彻有关锅炉经济运行、节能、能效指标等国家法规、标准。体现节能减排理念。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术存在的问题，提供一种高效率低排放的生物质循环流化床锅炉。

为了实现以上目的，本实用新型采取的技术方案是：一种生物质循环流化床锅炉，由以下部件组成：循环流化燃烧生物质燃料的炉膛；炉膛的下部设置的燃烧室连接有一向炉膛供给生物质燃料的炉前进料器和一向炉膛返还生物质炭灰补充燃烧的返料器；炉膛上部设置的烟气出口连接一用于分离生物质炭灰的分离器；分离器上部设置的烟气出口连接蒸发管束、省煤器和预热器，分离器下部连接返料器；炉膛外侧设置水冷壁和水冷屏，水冷壁和水冷屏通过下降管和给水管连接锅筒；燃烧室底面为布风板，布风板下方为风室。

与现有技术相比，本实用新型研究开发的高效率低排放的生物质流化床锅炉，结合我国生物质成型燃料的特性进行供热系统升级和改造设计，采用了低温的循环流化床燃烧方式，热效率在92％以上，由于生物质成型燃料本身S、N含量极低，生物质成型燃料锅炉燃烧后的烟尘，SO₂，NOx排放经普通布袋除尘就能达到锅炉大气污染物排放要求。

生物质循环流化床锅炉特点：

(1)采用循环物料低温燃烧生物质使秸杆燃烧不结团，不结渣；利用物料的循环流动性，使燃烧秸杆锅炉受热面不结渣，少积灰。

(2)采用偏小的布风板和足够的二次风量，保证生物质高挥发份的及时燃烧。

(3)对流受热面采用较大的横向管间距，防止管壁积灰搭桥。

(4)生物质锅炉选低于150℃的排烟温度，并利用循环床快速燃烧的特点，防止过高烟温和带有后燃的烟尘损坏除尘器布袋。

附图说明

图1为生物质循环流化床锅炉的示意图。

具体实施方式

如图1所示，生物质循环流化床锅炉主要由炉前进料器1、炉膛3、锅筒7、水冷屏5、蜗壳式旋风分离器8、返料器11、蒸发管束9、省煤器10、一次风预热器13、二次风预热器12组成。蜗壳式旋风分离器8入口连接锅炉炉膛3，蜗壳式旋风分离器8出口连接尾部受热面，设置有蒸发管束9、省煤器10和二次空气预热器11和一次空气预热器12。

1、锅筒

锅筒内部装置由旋风分离器，顶部均流波形板，连续排污管，加药管，带套管座的给水管等组成。锅筒7上分散地布置下降管2和上升管6。锅筒上除布置必需的管座外，还布置了再循环管座，备用管座，紧急放水管座。

2、水冷系统

(1)水冷壁

炉膛3腔体由膜式水冷壁4构成，保证了炉膛的严密性。由吊杆将炉膛水冷壁悬挂于钢架上框架上。水冷壁下部焊有销钉用以固定高强度耐高温防磨耐火材料。保证该区域水冷壁安全可靠地工作。水冷壁与燃烧室过渡区采用三弯头避让管结构，防止循环物料对水冷壁管的磨损。水冷壁向下弯制构成水冷风室，水冷布风板。水冷壁上设置测量孔、检测孔、观察孔等。水冷壁上的最低点设置放水排污阀。水冷系统由分散下降管引出，及分散上升管引入组成4个上升回路的水循环系统。

(2)水冷屏

炉膛3前部布置6片水冷屏5。水冷屏由前墙炉顶水冷壁上部开孔引入，水冷屏下端由前墙水冷壁穿出，由吊杆吊着水冷屏上集箱将水冷屏悬挂于钢架上，向下膨胀。水冷屏与前墙水冷壁交汇之处采用二次疏形板密封。

(3)蒸发管束

竖井烟道布置4回程卧式蒸发管束9，每片管束由管夹板固定在竖井前、后钢架上。每两个回程蒸管束间布置有检修门、吹灰器。

3、省煤器

省煤器采用三级钢管省煤器。给水沿蛇形管由下向上与烟气成逆向流动换热。省煤器顺列布置，由支架支撑在通风空心梁上。省煤器弯头包复在炉墙内，以防止烟尘磨损。

4、空气预热器

空气预热器为管式结构卧式布置。空气与烟气成逆流布置。一、二次风预热器均为4回程。空气分别由一次风机和二次风机送入。一次风预热温度135℃，二次风预热温度155℃。空气预热器设计的烟气流速和空气流速都控制在合理的范围内，提高了空气预热器的换热效率，避免了空气预热器积灰。设计的空气预热器膨胀节保证了管箱的自由膨胀和空气侧的密封，保证了烟道的密封，避免了空气向烟道的漏风，使锅炉在较低过空气系数下运行，提高了锅炉性能。

5、分离

本炉采用单台高温蜗壳式旋风分离器、返料器。旋风分离器内壁采用耐高温耐磨浇注料浇注而成，热膨胀系数小。内外数层耐火、保温材料固定在分离器的外护板上。整个内墙结构简单严密。分离器与炉膛出口处炉墙采用非金属膨胀节进行密封，保证了分离器长期安全可靠运行。分离器内壁制作要求平、光、滑，以避免该处挂灰、结焦、堵塞。

6、返料系统

返料器由布风板、风室、返料管组成。该结构的严格密封，合理的料腿差压、送风压力使返料器长期安全可靠运行。返料器布风板对应料腿位置称为松动区，向前部位称为流化区，松动区送风要求高风压、小风量，流化区送风可以大些。应防止过多的风进入料腿，破坏分离器的物料分离。运行中观察料腿差压，调节返料风量，看返灰量变化。

7、燃烧系统

燃烧系统由炉膛3、返料器11、布风板15、风室14组成。布风板上均匀布置钟罩式风帽，采用耐热耐磨合金材料，布风板配风均匀。炉膛下部为燃烧室16。燃烧室的截面、布风板的布置，炉膛高度能保证燃料充分的燃烧。

生物质颗粒燃料由炉前螺进料器1经落料管送入燃烧室16。落料口设置有播料风。含固体颗粒的烟气经炉膛出口进入旋风分离器，被分离下来的颗粒经返料器送回炉膛进行循环燃烧。离开旋风分离器的烟气进入尾部烟道，冲刷尾部受热面。

一、二次风风量各占总风量的50％，调节一次风量和给料量控制燃烧温度在800～850℃时，调节一次风量和给料量，二次风量、循环灰量(炉膛差压)，可以使锅炉负荷在30％～110％之间调节。锅炉热效率≥90％。

该燃烧系统设置播煤风、点火风、返料风。返料风量占总风量的1～2％。本炉为床下动态点火，在风室后侧布置单台点火器，点火装置：火检，高能点火器(点火后自动退出)，并设置熄火保护装置，送、引风机断电自动保护装置；风室内设一个防爆门，一个人孔门，布置在点火器左、右两侧；点火器前烟道下方布置清灰检修门，燃烧完全的灰渣由布风板上的排渣管排出炉外。

8、吹灰系统

本炉采用蒸汽吹灰。蒸发管束处布置伸缩式吹灰器，伸缩式吹灰器外布置检修平台。蒸发管束、省煤器、空预器部位布置固定旋转式吹灰器，吹灰器装有就地操作开关。使吹灰器既能自动控制，也能手动控制。

9、炉墙

炉膛外部采用敷管轻型炉墙，使用硅酸铝纤维毡，用自锁压板固定。旋风分离器外采用全钢护板结构。炉膛最外侧采用标准压型钢板，以利美观。炉膛燃烧室内、等压风室内、旋风分离器内、炉膛出口水平烟道内、尾部坚井水平烟道内，采用耐火混凝土现场浇注。坚井烟道内采用耐火混凝土和保温材料组成的框架式炉墙。

炉膛燃烧室内的膜式水冷壁和旋风分离器内部浇注耐高温耐磨浇注料。该材料性能可以有效地阻止由于炉温变化而引起的变热应力、由于发生化学反应引起的相度变化，而造成体积变化所产生的微裂纹扩展，从而大大提高了材料的高温强度、耐温性能和高温中的抗磨损抗灰渣侵蚀损性能及热稳定性。

炉膛外护板表面温度小于50℃，旋风分离器外护板表面温度小于70℃，尾部炉墙外表面温度小于50℃，人孔门、检查门内均砌有耐火混凝土，以及密封盒，该处外表面温度小于50℃，锅炉管道保温层表面温度小于50℃。

10、膨胀系统

炉膛由吊杆悬挂在钢架主梁框架上，炉膛向下膨胀。锅筒支撑在钢架大梁上，沿锅筒纵向中心线左、右膨胀。旋风分离器为支撑结构，一部分向上膨胀，一部分向下膨胀，蒸发管束、省煤器、空预器均为支撑结构向上膨胀。

锅炉膨胀中心为炉膛中心线。炉膛与分离器膨胀方向相反，其膨胀量由布置的三维非金属膨胀节吸收。分离器与竖井水平烟道膨胀方向相同。由炉墙膨胀缝吸收。炉膛与返料器回料管之间的膨胀由其上的金属膨胀节吸收。风室点火燃烧器上的恒力弹簧吊架吸收由炉膛和点火燃烧器同时向下的膨胀量。在各处膨胀量最大点处，均装有膨胀指示器。

A、在炉膛、水冷风室、布风板上、旋风分离器、料腿、返料风室、炉膛出口、蒸发管束前、省煤器前、一次风和二次风空预器前后、除尘器前后、引风机前烟道，分别装有风压、烟压、风温、烟温、风量、烟气量、氧量测点。以控制锅炉的燃烧过程。

B、通过控制一、二次风风量，入炉燃料量来控制炉内燃烧温度，达到最少量的有害气体排放。

C、通过布风板放渣，返料器放灰控制料层压差及炉膛差压，满足燃烧要求和锅炉负荷调节要求。

11、锅炉范围内的管路布置

锅炉采用单母管给水。给水通过给水操作，进入省煤器，由省煤器出口集箱的2根上升管子接入锅筒。在锅筒和省煤器之间装有不受热的再循环管。在升火和停炉过程中，开启再循环管路上的阀门，产生自然水循环冷却省煤器管。

在锅筒上装有连续排污管、紧急放水管。在各水冷壁下集箱、蒸发器管束下集箱、省煤器下集箱分别装有定期排污管。在各需要疏水的部位装有疏水用的阀门和管路。安全阀起跳后的冷凝水从安全阀疏水盘上的疏水管排入总排水管路，各分路定排管接入总排污管，再接入排污扩容器。

生物质循环流化床锅炉的工作原理是：生物质燃料经炉前进料器，进入锅炉炉膛。生物质在炉膛内燃烧，以合适的流化速度穿过炉膛，经炉膛出口进入蜗壳式旋风分离器，未能完全燃烧的细小固体颗粒被烟气携带排出炉膛，经蜗壳式旋风分离器分离，然后经返料器再返回炉膛内循环燃烧；较洁净的烟气由分离器的上部出口离开，进入对流烟道，经蒸发管束、省煤器和空气预热器，由引风机送至烟囱排出。另外一方面，锅炉的水由给水泵加压，经省煤器送入锅筒，然后经膜式水冷壁及下降管流到水冷壁下集箱，由于膜式水冷壁布置在炉膛四周，这样水不断吸收燃料燃烧所产生的辐射热量，成为汽水混合物并向上升到上集箱，通过上升管进入锅筒，经汽水分离装置分离，形成一定压力的高品质的蒸汽。从锅筒蒸汽出口进入蒸汽母管送至用户。

Claims (1)

1.一种生物质循环流化床锅炉，其特征在于由以下部件组成：

循环流化燃烧生物质燃料的炉膛；

炉膛的下部设置的燃烧室连接有一向炉膛供给生物质燃料的炉前进料器和一向炉膛返还生物质未完全燃烧的炭灰补充燃烧的返料器；

炉膛上部设置的烟气出口连接一用于分离生物质炭灰的分离器；

分离器上部设置的烟气出口连接蒸发管束、省煤器和预热器，分离器下部连接返料器；

炉膛外侧设置水冷壁和水冷屏，水冷壁和水冷屏通过下降管和上升管连接锅筒；

燃烧室底面为布风板，布风板下方为风室。