CN204829898U - 生物质成型燃料与烟梗混烧锅炉 - Google Patents

Abstract

生物质成型燃料与烟梗混烧锅炉，属于生物质锅炉领域。以解决生物质成型燃料与烟梗混烧存在结渣、结焦、积灰以及环保问题。流化床燃烧室上部的燃烧室出口之后依次设有第一、二冷却室，两个冷却室通过冷却室中间膜式水冷壁隔墙隔开，冷却室中间膜式水冷壁隔墙下端通过下集箱与下汽包相通，同时下集箱与U型槽分离器连接，第二冷却室上部的烟气出口与第一对流排管相通，第一对流排管与第二对流排管相通，第二对流排管与尾部烟气通道相通，尾部烟气通道设有省煤器及一、二次风空气预热器；两个冷却室的下端出口与回灰管相通，回灰管与流化床密相区相通，尾部烟气通道与布袋除尘器连通。本实用新型用于生物质成型燃料与烟梗混烧锅炉。

Description

生物质成型燃料与烟梗混烧锅炉

技术领域

本实用新型涉及燃生物质成型燃料与烟梗混烧锅炉，属于生物质锅炉领域。

背景技术

烟梗等废弃物是烟草工业的副产物，是生产假烟的主要原料，国家政策要求必须销毁。以前复烤企业多采取填埋或焚烧等方式作弃置处理，容易对周边的大气、水、土壤造成严重污染，破坏环境，而且形成重大的安全隐患和烟草专卖监管中的漏洞。烟叶复烤加工需要消耗大量的燃料，导致生产成本增加，如果采用烟梗作为燃料向复烤企业提供生产所需要的蒸汽，发展循环经济，是广大复烤企业必须面对和急需解决的课题。为此一些复烤企业采用链条炉燃烧烟梗，结果发现炉排上的烟梗燃烧不完全，呈黑色，炉膛内壁积灰、积盐异常严重，原因是烟梗吸潮能力极强，在露天放置一段时间后，含水率达到23~25%，在炉排表面的烟梗着火燃烧，而下面不着火，导致燃烧不尽；此外，烟梗中含有大量的钾和氯（施钾肥所致），燃烧过程中生成大量KCl（熔点776℃），在炉膛及尾部受热面积盐、积灰严重。有的企业将烟梗在气化炉内气化，然后再燃烧气化气，结果发现烟梗气化产生大量的焦油，堵塞管道及燃烧器喷嘴，最终导致失败。于是，人们想到了采用循环流化床燃烧烟梗或许是一种可行的办法，专利号为ZL201420555405.7的实用新型公开了一种烟梗流化床锅炉，该锅炉包括炉体，旋风分离器和排烟管，炉体又分为主燃烧室和副燃烧室，主燃烧室出口接副燃烧室，副燃烧室与旋风分离器相连，主燃烧室内除了布风板下的一次风外，还布置了二次风管以及水煤浆喷嘴。下述表1、表2是一种烟梗的灰成分及灰熔点分析数据。

表1烟梗的灰成分分析

K2O	CaO	Cl	SO3	Fe2O3	MgO	SiO2	Na2O	Al2O3	MnO2	P2O5
											45.8	17.27	15.03	6.23	1.16	5.83	2.32	0.75	0.98	0.21	4.42

表2烟梗的灰熔点分析

变形温度DT	软化温度ST	半球温度ST	流动温度FT
				729℃	738℃	761℃	780℃

由表1、表2可知，烟梗的灰成分中K₂O含量达到45.8%，Cl含量为15.03%，灰熔点中软化温度为738℃，所以，烟梗在燃烧过程中非常容易结渣、结焦和积灰。已运行的链条炉及循环流化床锅炉的运行结果证明了这一点。所以，可以推断，专利号为ZL201420555405.7的实用新型专利公开的烟梗流化床锅炉将存在以下问题：（1）分离器内容易结焦，因为分离器内温度远超过灰的软化温度；（2）分离器回料阀回灰困难，因为在料腿上布置了第三进风口，使得回灰温度升高，粘性加大，导致回灰困难；（3）炉膛内容易结焦、结渣。因为，在主燃烧室内布置了水煤浆喷嘴，水煤浆燃烧器火焰中心温度一般在1200～1300℃，已经远超过了烟梗灰熔点的流动温度，炉内结渣、结焦不可避免。

申请号为201410296765.4、公布号为CN104033884.A的实用新型专利申请公开了“一种生物质特别是烟梗锅炉”。该专利采用3个炉膛、多组管屏及多个返料器装置。按该专利申请设计的燃烟梗的循环流化床锅炉，以煤为辅助燃料，在实际应用过程中发现存在以下问题：

1）因烟梗灰熔点低、返料灰粘性大导致回送不畅，返料通道经常堵塞；

2）由于返料系统不能正常工作，炉膛下部密相区温度仅靠一次风将密相区热量带出来控制床温，导致密相区温度升高，很难控制在合理范围内；

3）当床温超过900℃时，运行时间不超过20小时，炉内密相区就严重结焦，稀相区水冷壁严重结渣，需要停炉清理；

4）尾部积灰严重，现场运行数据表明，锅炉只能在低于35%负荷下运行，这时排烟温度仍然达到140℃，说明尾部积灰异常严重，锅炉热效率大幅降低；

5）锅炉给料点为正压区，需要靠引风机将给料点拉成负压，否则将向外冒烟，实际运行时，在35%负荷下，炉膛出口负压为-438Pa，如果满负荷运行，炉膛出口将达到-800Pa～-1000Pa，大幅增加引风机电耗。

从表2可知，烟梗的灰熔点很低，要想锅炉安全稳定运行，必须采取有效措施提高烟梗的灰熔点，同时将燃烧温度控制在较低温度范围内，否则，要实现安全稳定运行是不可能的。因为，流化床运行温度一般比燃料灰熔点的软化温度低200℃，烟梗灰的软化温度只有738℃，按此原则，锅炉应在538℃下运行，这是不可能实现的。为此，必须选择合适的床料或添加剂来提高烟梗的灰熔点，除此之外，生物质成型燃料与烟梗混烧锅炉的设计原则是如何控制好炉膛下部燃烧区温度、炉膛出口温度及尾部受热面的积灰问题。

因为单烧烟梗不能满足复烤厂的用汽需求，所以，可以将生物质成型燃料与烟梗混烧提供全部的生产用汽。采用生物质成型燃料为辅助燃料，优点是⑴运行成本比以天然气为辅助燃料为低，但比以煤为辅助燃料要高，⑵生物质成型燃料含硫量很低，与烟梗混烧后SO₂自然达标，不需要设置脱硫塔，降低初投资及运行成本，但是需要解决床料结焦、尾部积灰问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种生物质成型燃料与烟梗混烧锅炉，以解决生物质成型燃料与烟梗混烧存在结渣、结焦、积灰以及环保问题。

实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

本实用新型的生物质成型燃料与烟梗混烧锅炉，包括流化床燃烧室、多根埋管、高速床布风板、两个低速床布风板，排渣口、数个二次风口、左右墙膜式水冷壁、前后墙膜式水冷壁、第一冷却室、U型槽分离器、中间膜式水冷壁隔墙、第二冷却室、上汽包、下汽包、第一对流排管、对流排管分隔墙、第二对流排管、尾部烟气通道、多个脉冲吹灰器、省煤器、一次风空气预热器、二次风空气预热器、回料喷嘴、回灰管、给料口、布袋除尘器、再循环风机、引风机、烟囱、下集箱；

所述流化床燃烧室内由上至下分为流化床稀相区和流化床密相区，所述流化床密相区的中部为高速床，流化床密相区中位于高速床的左右两侧各为一个低速床，所述高速床布风板布设在高速床底部，所述两个低速床布风板布设在两个低速床底部，高速床布风板下部封闭空腔为高速床风室，两个低速床布风板下部封闭空腔为两个低速床风室，所述多根埋管布设在低速床内，排渣口的上端穿过高速床布风板与高速床相通，所述数个二次风口设置在流化床稀相区下部，流化床稀相区设有左右墙膜式水冷壁和前后墙膜式水冷壁，流化床燃烧室的上部设有燃烧室出口，燃烧室出口之后依次设有第一冷却室和第二冷却室，所述燃烧室出口与第一冷却室相通，所述第一冷却室和第二冷却室通过中间膜式水冷壁隔墙隔开，所述中间膜式水冷壁隔墙的上端与上汽包连通，中间膜式水冷壁隔墙的下端与下集箱连通，所述下集箱与下汽包相通，同时下集箱与U型槽分离器连接，所述第二冷却室上部设有烟气出口，左右墙膜式水冷壁及前后墙膜式水冷壁的顶部均与上汽包连通，左右墙膜式水冷壁及前后墙膜式水冷壁的底部均与下汽包连通，构成自然循环；所述烟气出口与第一对流排管进口端相通，所述第一对流排管的出口端与第二对流排管的进口端相通，所述第一对流排管和第二对流排管通过对流排管分隔墙隔开，所述第二对流排管的出口端与尾部烟气通道的入口端相通，所述尾部烟气通道内由上至下依次设置有省煤器、一次风空气预热器和二次风空气预热器，在第一对流排管和第二对流排管的上部及下部、省煤器、一次风空气预热器及二次风空气预热器的入口处分别布置多个脉冲吹灰器，第一冷却室和第二冷却室下端相通，第一冷却室和第二冷却室下端的共同出口与回灰管相通，所述回灰管的进口端设有回料喷嘴，回料风来自再循环风机，回灰管的出口端与流化床密相区相通，所述给料口与高速床相通设置，尾部烟气通道的出口端经烟道与布袋除尘器入口端连通，所述布袋除尘器的出口端分别通过烟道与引风机和再循环风机入口端连通，所述引风机的出口端与烟囱连通，所述再循环风机出口端通过烟道与高速床风室及回料喷嘴连通。

本实用新型相对于现有技术的有益效果是：

1、本实用新型在使用时，将烟梗与生物质成型燃料及直径为0~3mm的Al₂O₃颗粒一起送入高速床内燃烧，在低速床内布置埋管，吸收高速床燃烧产生的热量，控制流化床密相区温度在750~850℃内；由于低速床速度低，磨损大幅减轻，埋管使用寿命达到3万小时以上。

2、采用一次风与二次风分级燃烧以及烟气再循环，NOx（以NO₂计，O₂=9%）排放浓度低于100mg/m³，远低于最新环保排放标准GB13271-2014所要求的300mg/m³。

3、使用烟气冷却室，将进入对流排管的烟气温度降低到500℃以下，使得对流排管及尾部受热面的积灰为松积灰，脉冲吹灰器很容易清除下来。

4、本实用新型能彻底解决烟梗在750~850℃下燃烧床料结焦问题。

5、回料风采用再循环烟气，防止回料管内结焦。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构主视图；

图2是图1中的N-N剖视图；

图3是图1中的K-K剖视图；

图4是图2中的L-L剖视图。

图中：流化床燃烧室1、流化床稀相区2、流化床密相区3、埋管4、高速床布风板5、低速床布风板6，高速床风室7、低速床风室8、排渣口9、二次风口10、左右墙膜式水冷壁11、前后墙膜式水冷壁12、燃烧室出口13、第一冷却室14、U型槽分离器15、中间膜式水冷壁隔墙16、第二冷却室17、烟气出口18、上汽包19、下汽包20、第一对流排管21、对流排管分隔墙22、第二对流排管23、尾部烟气通道24、脉冲吹灰器25、省煤器26、一次风空气预热器27-1、二次风空气预热器27-2、回料喷嘴28、回灰管29、给料口30、布袋除尘器31、再循环风机32、引风机33、烟囱34、调节挡板35、下集箱36。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1~图3所示，生物质成型燃料与烟梗混烧锅炉，包括流化床燃烧室1、多根埋管4、高速床布风板5、两个低速床布风板6，排渣口9、数个二次风口10、左右墙膜式水冷壁11、前后墙膜式水冷壁12、第一冷却室14、U型槽分离器15、中间膜式水冷壁隔墙16、第二冷却室17、上汽包19、下汽包20、第一对流排管21、对流排管分隔墙（采用膜式壁）22、第二对流排管23、尾部烟气通道24、多个脉冲吹灰器25、省煤器26、一次风空气预热器27-1、二次风空气预热器27-2、回料喷嘴28、回灰管29、给料口30、布袋除尘器31、再循环风机32、引风机33、烟囱34、下集箱36；

所述流化床燃烧室1内由上至下分为流化床稀相区2和流化床密相区3，所述流化床密相区3的中部为高速床，流化床密相区3中位于高速床的左右两侧各为一个低速床，所述高速床布风板5布设在高速床底部，所述两个低速床布风板6布设在两个低速床底部，高速床布风板5下部封闭空腔为高速床风室7，两个低速床布风板6下部封闭空腔为两个低速床风室8，所述多根埋管4布设在低速床内，排渣口9的上端穿过高速床布风板5与高速床相通，所述数个二次风口10设置在流化床稀相区2下部（位于埋管4上方），流化床稀相区2设有左右墙膜式水冷壁11和前后墙膜式水冷壁12，流化床燃烧室1的上部设有燃烧室出口13，燃烧室出口13之后依次设有第一冷却室14和第二冷却室17，所述燃烧室出口13与第一冷却室14相通，所述第一冷却室14和第二冷却室17通过中间膜式水冷壁隔墙16隔开，所述中间膜式水冷壁隔墙16的上端与上汽包19连通，中间膜式水冷壁隔墙16的下端与下集箱36连通，所述下集箱36与下汽包20相通，同时下集箱36与U型槽分离器15连接，所述第二冷却室17上部设有烟气出口18，左右墙膜式水冷壁11及前后墙膜式水冷壁12的顶部均与上汽包19连通，左右墙膜式水冷壁11及前后墙膜式水冷壁12的底部均与下汽包20连通，构成自然循环；所述烟气出口18与第一对流排管21进口端相通，所述第一对流排管21的出口端与第二对流排管23的进口端相通，所述第一对流排管21和第二对流排管23通过对流排管分隔墙22（采用膜式壁）隔开，所述第二对流排管23的出口端与尾部烟气通道24的入口端相通，所述尾部烟气通道24内由上至下依次设置有省煤器26、一次风空气预热器27-1和二次风空气预热器27-2；在第一对流排管21和第二对流排管23的上部及下部、省煤器26、一次风空气预热器27-1及二次风空气预热器27-2的入口处分别布置多个脉冲吹灰器25（用于及时清除受热面上的松积灰，保证锅炉额定工况下排烟温度在130~150℃之间）；第一冷却室14和第二冷却室17下端相通，第一冷却室14和第二冷却室17下端的共同出口与回灰管29相通，所述回灰管29的进口端设有回料喷嘴28，回料风来自再循环风机32，这样可避免回灰管29内结焦，回灰管29的出口端与流化床密相区3相通，所述给料口30与高速床相通设置，尾部烟气通道24的出口端经烟道与布袋除尘器31入口端连通，所述布袋除尘器31的出口端分别通过烟道与引风机33和再循环风机32入口端连通，所述引风机33的出口端与烟囱34连通，所述再循环风机32出口端通过烟道与高速床风室7及回料喷嘴28连通。

具体实施方式二：如图1所示，具体实施方式一所述的生物质成型燃料与烟梗混烧锅炉，与所述再循环风机32的入口端与布袋除尘器31的出口端连通的烟道上设置有调节挡板35，用于调节循环烟气量。

本实用新型采用分级燃烧的方式用于控制NOx的排放，关于高速床与低速床的结构及运行参数已在公开号为CN102901212B、公开日为2015年03月11日的实用新型专利《一种燃劣质燃料低倍率循环流化床热水锅炉及其燃烧方法》中公开。

由于Al₂O₃床料与烟梗密度相差很大，物料混合均匀很重要；高速床的速度高，一般是低速床的2倍以上，高速床物料翻到低速床上，低速床的物料在流化风的作用下又回到高速床内，使之在高速床与低速床之间形成强烈的物料内循环，从而导致烟梗与床料混合非常均匀。

为了控制NOx的排放浓度低于GB13271-2014的排放标准，采用一次风、二次风分级燃烧的同时，还采用烟气再循环技术控制流化床密相区3的高速床及低速床温度为750~850℃之间，同时控制燃烧室出口13氧量在3~4%；

由于生物质成型燃料含硫量低（S＜0.1%），烟梗的含硫量也小于0.1%，所以，原始SO₂排放浓度小于200mg/m³，低于GB13271-2014要求的300mg/m³的排放标准，因此没有必要布置脱硫塔；采用布袋除尘器31，烟尘排放浓度低于30mg/m³，也低于GB13271-2014要求的50mg/m³的排放标准。

具体实施方式三：也可采用循环流化床底料（直径为0~5mm）作为床料，采用高岭土作为添加剂，高岭土添加量占烟梗总量的3~10%，同样起到提高灰熔点的作用；因为高岭土与KCl反应同样生成钾长石[K(AlSi₃O₈)]，其熔点达到1100℃以上，解决床料结焦问题，其他与具体实施方式一或二相同。

以上的具体实施方式仅为本实用新型的一则实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种生物质成型燃料与烟梗混烧锅炉，包括流化床燃烧室（1）、多根埋管（4）、高速床布风板（5）、两个低速床布风板（6），排渣口（9）、数个二次风口（10）、左右墙膜式水冷壁（11）、前后墙膜式水冷壁（12）、第一冷却室（14）、U型槽分离器（15）、中间膜式水冷壁隔墙（16）、第二冷却室（17）、上汽包（19）、下汽包（20）、第一对流排管（21）、对流排管分隔墙（22）、第二对流排管（23）、尾部烟气通道（24）、多个脉冲吹灰器（25）、省煤器（26）、一次风空气预热器（27-1）、二次风空气预热器（27-2）、回料喷嘴（28）、回灰管（29）、给料口（30）、布袋除尘器（31）、再循环风机（32）、引风机（33）、烟囱（34）、下集箱（36）；其特征是：

所述流化床燃烧室（1）内由上至下分为流化床稀相区（2）和流化床密相区（3），所述流化床密相区（3）的中部为高速床，流化床密相区（3）中位于高速床的左右两侧各为一个低速床，所述高速床布风板（5）布设在高速床底部，所述两个低速床布风板（6）布设在两个低速床底部，高速床布风板（5）下部的封闭空腔为高速床风室（7），两个低速床布风板（6）下部的封闭空腔为两个低速床风室（8），所述多根埋管（4）布设在低速床内，排渣口（9）的上端穿过高速床布风板（5）与高速床相通，所述数个二次风口（10）设置在流化床稀相区（2）下部，流化床稀相区（2）设有左右墙膜式水冷壁（11）和前后墙膜式水冷壁（12），流化床燃烧室（1）的上部设有燃烧室出口（13），燃烧室出口（13）之后依次设有第一冷却室（14）和第二冷却室（17），所述燃烧室出口（13）与第一冷却室（14）相通，所述第一冷却室（14）和第二冷却室（17）通过中间膜式水冷壁隔墙（16）隔开，所述中间膜式水冷壁隔墙（16）的上端与上汽包（19）连通，中间膜式水冷壁隔墙（16）的下端与下集箱（36）连通，所述下集箱（36）与下汽包（20）相通，同时下集箱（36）与U型槽分离器（15）连接，所述第二冷却室（17）上部设有烟气出口（18），左右墙膜式水冷壁（11）及前后墙膜式水冷壁（12）的上部均与上汽包（19）连通，左右墙膜式水冷壁（11）及前后墙膜式水冷壁（12）的下部均与下汽包（20）连通，所述烟气出口（18）与第一对流排管（21）进口端相通，所述第一对流排管（21）的出口端与第二对流排管（23）的进口端相通，所述第一对流排管（21）和第二对流排管（23）通过对流排管分隔墙（22）隔开，所述第二对流排管（23）的出口端与尾部烟气通道（24）的入口端相通，所述尾部烟气通道（24）内由上至下依次设置有省煤器（26）、一次风空气预热器（27-1）和二次风空气预热器（27-2）；在第一对流排管（21）和第二对流排管（23）的上部及下部、省煤器（26）、一次风空气预热器（27-1）及二次风空气预热器（27-2）的入口处分别布置多个脉冲吹灰器（25），第一冷却室（14）和第二冷却室（17）下端相通，第一冷却室（14）和第二冷却室（17）下端的共同出口与回灰管（29）相通，所述回灰管（29）的进口端设有回料喷嘴（28），回料风来自再循环风机（32），回灰管（29）的出口端与流化床密相区（3）相通，所述给料口（30）与高速床相通设置，尾部烟气通道（24）的出口端经烟道与布袋除尘器（31）入口端连通，所述布袋除尘器（31）的出口端分别通过烟道与引风机（33）和再循环风机（32）入口端连通，所述引风机（33）的出口端与烟囱（34）连通，所述再循环风机（32）出口端通过烟道与高速床风室（7）及回料喷嘴（28）连通。

2.根据权利要求1所述的生物质成型燃料与烟梗混烧锅炉，其特征是：与所述再循环风机（32）的入口端与布袋除尘器（31）的出口端连通的烟道上设置有调节挡板（35）。