CN220958446U - 一种快装新型生物质流化床气化锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种快装新型生物质流化床气化锅炉，包括一室流化床预热气化炉膛，由一室流化床预热气化炉膛、二室还原区炉膛、三室氧化区炉膛和四室燃尽炉膛相互连通组成卧式多炉膛结构，其中一室流化床预热气化炉膛底部由膜式水冷壁弯制成水冷风室，二室还原区炉膛、三室氧化区炉膛、四室燃尽炉膛下部分别由膜式水冷壁向内侧弯制成水冷灰斗、水冷灰斗下部连接双出口水冷刮板输灰机，本实用新型采用生物质燃料先气化、再燃尽的方式，实现超低NO_x洁净燃烧，燃料适用性好、燃烧充分、锅炉热效率高、同时锅炉与布袋除尘、脱硫、脱硝组合为一体化设计，实现生物质洁净燃烧、高效传热与烟尘超低排放。

Description

一种快装新型生物质流化床气化锅炉

技术领域

本实用新型涉及生物质流化床气化锅炉技术领域，具体为一种快装新型生物质流化床气化锅炉。

背景技术

现有的燃生物质快装锅炉装置，具体主要有以下两种形式：1、生物质链条炉排快装锅炉，即采用链条炉排燃烧方式的燃生物质快装锅炉；其特点为采用链条炉排层燃方式燃烧；2、汽化炉加燃生物质气锅炉，即采用固定床、旋转床、流化床先将生物质气化，再将气化后的生物质气引入锅炉燃烧。

但生物质链条炉排快装锅炉只适合生物质压缩成型颗粒料或高热值木块破碎料、燃料进行使用，适用性差、且容易燃烧不充分、锅炉热效率低，由于层燃温度高、空气量大，容易造成锅炉原始NOx排放高，后续脱硝治理成本高，烟尘量大，漏灰漏烟严重、难以满足日益严格的环保要求，而汽化炉加燃生物质气锅炉对燃料要求严格，当燃料含水量高、生物质燃料气化易产生大量焦油造成污染、影响气化燃烧，同时生物质气化炉配燃气锅炉存在系统复杂、能源转换效率低，建设成本高等系列问题，在环境治理方面还需要单独配置除焦油、脱硫、脱硝、除尘装置。

所以，如何设计一种快装新型生物质流化床气化锅炉，成为我们当前需要解决的问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种快装新型生物质流化床气化锅炉，解决上述背景技术中所提到的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种快装新型生物质流化床气化锅炉，包括一室流化床预热气化炉膛、二室还原区炉膛、三室氧化区炉膛和四室燃尽炉膛，所述一室流化床预热气化炉膛、二室还原区炉膛、三室氧化区炉膛和四室燃尽炉膛相互连通组成卧式多炉膛结构。

进一步的，所述一室流化床预热气化炉膛、二室还原区炉膛、三室氧化区炉膛和四室燃尽炉膛分别由膜式水冷壁、水冷壁下联箱、上联箱组合而成，其中一室流化床预热气化炉膛底部由膜式水冷壁弯制成水冷风室，二室还原区炉膛、三室氧化区炉膛、四室燃尽炉膛下部分别由膜式水冷壁向内侧弯制成水冷灰斗、水冷灰斗下部连接双出口水冷刮板输灰机，双出口水冷刮板输灰机设有两路出口，一路出口通过输灰管进入冷渣机，另一路出口连接气力输灰装置，气力输灰装置由罗茨风机驱动，经循环灰管返回二室还原区炉膛。

进一步的，所述一室流化床预热气化炉膛进口连接生物质给料机，一室流化床预热气化炉膛底部设有水冷风室，水冷风室上端连接有风帽及排渣管，排渣管出口连接有冷渣机，水冷风室上还设置有油点火器，水冷风室入口连接一次风道，气化风机经一次风道将一次风送入水冷风室。

进一步的，所述二室还原区炉膛内壁连接有二次风喷嘴，脱硫石灰石粉喷口和脱硝剂喷口，三室氧化区炉膛和四室燃尽炉膛内壁上也连接有二次风喷嘴。

进一步的，所述四室燃尽炉膛侧面开口处连接对流烟道，对流烟道内设有多组对流管束，每组对流管束中间均设有吹灰器，对流管束下端分别连接对流管束下联箱，对流管束上端连接锅筒，对流管束底部设有落灰斗，落灰斗下端连接单出口刮板输灰机、单出口刮板输灰机出口连接气力输灰装置。

进一步的，四室燃尽炉膛与对流烟道呈U形连接。

进一步的，所述对流管束烟道出口接可调温省煤器，可调温省煤器后布置布袋除尘箱体、布袋除尘箱体内设置有PTFE滤袋、布袋除尘箱体底部连接落灰斗、落灰斗下端连接单出口刮板输灰机、单出口刮板输灰机出口连接气力输灰装置，PTFE滤袋出口设有SCR催化剂，所述二室还原区炉膛、三室氧化区炉膛、四室燃尽炉膛、布袋除尘箱体、PTFE滤袋、SCR催化剂、二次风喷嘴、石灰石粉喷口、脱硝剂喷口、落灰斗、双出口水冷刮板输灰机和气力输灰装置共同组成布袋除尘、脱硫、脱硝一体化装置。

进一步的，所述SCR催化剂出口连接二级省煤器、二级省煤器出口连接一次风空气预热器；一次风空气预热器出口连接二次风空气预热器，二次风空气预热器后接引风机、引风机出口连接软水换热器最后连接烟囱。

进一步的，可调温省煤器的出口处还设置有回水旁路，可调温省煤器的烟道入口还设置有吹灰器。

与现有的技术相比，本实用新型具备以下有益效果：

(1)、本实用新型采用生物质燃料先气化、再燃尽的方式，实现超低NO_x洁净燃烧，燃料适用性好、燃烧充分、锅炉热效率高、同时锅炉与布袋除尘、脱硫、脱硝组合为一体化设计，实现生物质洁净燃烧、高效传热与烟尘超低排放，本实用新型整体采用设备模块化组装，安装维修简便，实现了全过程无烟尘污染的、便于操作、安装维护及自动化运行的清洁生产模式。

(2)、本实用新型通过调整进入可调温省煤器的水流量及旁路回水流量，达到控制可调温省煤器出口的烟气温度在200-250℃范围，以保护PTFE滤袋及保证SCR催化剂在最佳脱硝反应温度区间运行，同时设计将SCR催化剂布置在PTFE滤袋除尘出口烟道可有效防止SCR催化剂被生物质烟尘堵塞，避免烟尘中所含碱金属与SCR催化剂反应造成SCR催化剂中毒失效。

(3)、本实用新型通过将二室还原区炉膛、三室氧化区炉膛、四室燃尽炉膛内沉降灰通过水冷灰斗连接的双出口水冷刮板输灰机，一路经输灰管进入冷渣机、另一回路通过输入气力输灰装置经循环灰管返回二室还原区炉膛再燃，使未燃尽生物质颗粒得到多次循环燃尽，未反应完全的脱硫剂石灰石粉得到多次循环利用。

(4)、本实用新型通过将二级省煤器、一次风空气预热器、二次风空气预热器、引风机、软水换热器布置在脱硝SCR催化剂后部，因烟气已经过除尘、脱硫、脱硝处理，其后布置的上述设备可不设吹灰装置，同时简化了结构布置，极大地方便了受热面的排布，同时引风机后部设置软水换热器，软水温度低可与烟气进一步换热，进一步降低了锅炉排烟温度，提高了锅炉热效率。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的布袋除尘、脱硫、脱硝一体化装置结构示意图。

图3为本实用新型的布袋除尘、脱硫、脱硝一体化装置剖面图。

图4为本实用新型的对流烟道内部结构示意图。

图中：1、生物质给料机；2、一室流化床预热气化炉膛；3、油点火器；4、风帽；5、水冷风室；6、一次风道；7、气化风机；8、二室还原区炉膛；9、三室氧化区炉膛；10、四室燃尽炉膛；11、膜式水冷壁；12、水冷壁下联箱；13、上联箱；14、水冷灰斗；15、锅筒；16、对流管束；17、落灰斗；18、布袋除尘、脱硫、脱硝一体化装置；19、可调温省煤器；20、二次风喷嘴；21、石灰石粉喷口；22、脱硝剂喷口；23、SCR催化剂；24、PTFE滤袋；25、布袋除尘箱体；26、二级省煤器；27、一次风空气预热器；28、引风机；29、软水换热器；30、烟囱；31、吹灰器；32、单出口刮板输灰机；33、冷渣机；34、气力输灰装置；35、灰库；36、排渣管；37、罗茨风机；38、循环灰管；39、双出口水冷刮板输灰机；40、对流管束下联箱；41、二次风空气预热器；42、二次风道；43、二次风机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

请参阅图1-图4，本实用新型提供技术方案：一种快装新型生物质流化床气化锅炉，包括一室流化床预热气化炉膛2、二室还原区炉膛8、三室氧化区炉膛9和四室燃尽炉膛10，所述一室流化床预热气化炉膛2、二室还原区炉膛8、三室氧化区炉膛9和四室燃尽炉膛10相互连通组成卧式多炉膛结构，一室流化床预热气化炉膛2、二室还原区炉膛8、三室氧化区炉膛9和四室燃尽炉膛10分别由膜式水冷壁11、水冷壁下联箱12、上联箱13组合而成，其中一室流化床预热气化炉膛2底部由膜式水冷壁11弯制成水冷风室5，二室还原区炉膛8、三室氧化区炉膛9、四室燃尽炉膛10下部分别由膜式水冷壁11向内侧弯制成水冷灰斗14、水冷灰斗14下部连接双出口水冷刮板输灰机39，双出口水冷刮板输灰机39设有两路出口，一路出口通过输灰管进入冷渣机33，另一路出口连接气力输灰装置34，气力输灰装置34由罗茨风机37驱动，经循环灰管38返回二室还原区炉膛8；本实用新型采用生物质燃料先气化、再燃尽的方式，实现超低NO_x洁净燃烧，燃料适用性好、燃烧充分、锅炉热效率高、同时锅炉与布袋除尘、脱硫、脱硝组合为一体化设计，实现生物质洁净燃烧、高效传热与烟尘超低排放，本实用新型整体采用设备模块化组装，安装维修简便，实现了全过程无烟尘污染的、便于操作、安装维护及自动化运行的清洁生产模式。

其中，所述一室流化床预热气化炉膛2进口连接生物质给料机1，一室流化床预热气化炉膛2底部设有水冷风室5，水冷风室5上端连接有风帽4及排渣管36，排渣管36出口连接有冷渣机33，水冷风室5上还设置有油点火器3，水冷风室5入口连接一次风道6，气化风机7经一次风道6将一次风送入水冷风室5。

其中，所述二室还原区炉膛8内壁连接有二次风喷嘴20，脱硫石灰石粉喷口21和脱硝剂喷口22，三室氧化区炉膛9和四室燃尽炉膛10内壁上也连接有二次风喷嘴20。

其中，所述四室燃尽炉膛10侧面开口处连接对流烟道，对流烟道内设有多组对流管束16，每组对流管束16中间均设有吹灰器31，对流管束16下端分别连接对流管束下联箱40，对流管束16上端连接锅筒15，对流管束16底部设有落灰斗17，落灰斗17下端连接单出口刮板输灰机32、单出口刮板输灰机32出口连接气力输灰装置34，经对流管束16中吹灰器31清除的积灰及烟道沉降灰通过对流管束16底部落灰斗17下端连接的双出口水冷刮板输灰机39输入气力输灰装置34由罗茨风机37驱动经输灰管输入灰库35，四室燃尽炉膛10与对流烟道呈U形连接。

其中，所述对流管束16烟道出口接可调温省煤器19，可调温省煤器19后布置布袋除尘箱体25、布袋除尘箱体25内设置有PTFE滤袋24、布袋除尘箱体25底部连接落灰斗17、落灰斗17下端连接单出口刮板输灰机32、单出口刮板输灰机32出口连接气力输灰装置34，PTFE滤袋24出口设有SCR催化剂23，所述二室还原区炉膛8、三室氧化区炉膛9、四室燃尽炉膛10、布袋除尘箱体25、PTFE滤袋24、SCR催化剂23、二次风喷嘴20、石灰石粉喷口21、脱硝剂喷口22、落灰斗17、双出口水冷刮板输灰机39和气力输灰装置34共同组成布袋除尘、脱硫、脱硝一体化装置18。

其中，所述SCR催化剂23出口连接二级省煤器26、二级省煤器26出口连接一次风空气预热器27；一次风空气预热器27出口连接二次风空气预热器41，二次风空气预热器41后接引风机28、引风机28出口连接软水换热器29最后连接烟囱30，二次风机43将二次风通过二次风道42、二次风空气预热器41、二次风喷嘴20送入各炉膛，本实用新型通过将二级省煤器26、一次风空气预热器27、二次风空气预热器41、引风机28、软水换热器29布置在脱硝SCR催化剂23后部，因烟气已经过除尘、脱硫、脱硝处理，其后布置的上述设备可不设吹灰装置，同时简化了结构布置，极大地方便了受热面的排布，同时引风机后部设置软水换热器29，软水温度低可与烟气进一步换热，进一步降低了锅炉排烟温度，提高了锅炉热效率。

其中，可调温省煤器19的出口处还设置有回水旁路，可调温省煤器19的烟道入口还设置有吹灰器31，通过调整进入可调温省煤器19的水流量及旁路回水流量，达到控制可调温省煤器19出口的烟气温度在200-250℃范围，以保护PTFE滤袋24及保证SCR催化剂23在最佳脱硝反应温度区间运行，保证烟气超低排放。

其中，PTFE滤袋24采用耐温200-260℃PTFE滤袋，也具有良好的耐腐蚀性，SCR催化剂23采用中低温催化剂，通过采用中低温SCR催化剂23、SCR催化剂23布置在PTFE滤袋24后部可以防止SCR催化剂23被生物质烟尘堵塞及烟尘中所含碱金属中毒失效。

综上可得，本实用新型的工作流程：通过生物质给料机1将点火用底料输入一室流化床预热气化炉膛2,随后启动气化风机7通过一次风道6向水冷风室5内注风,注入水冷风室5内的冷风经过风帽4传输至一室流化床预热气化炉膛2内对其内部的点火用底料进行流化，流化正常后启动水冷风室5上的油点火器3，使一室流化床预热气化炉膛2内的点火用底料不断加热升温，当温升至800℃左右时通过开启生物质给料机1将生物质燃料输入一室流化床预热气化炉膛2内，调节气化风机7开度，控制进入一室流化床预热气化炉膛2内空气量，使输入一室流化床预热气化炉膛2的生物质燃料进行流化床气化，由于缺氧气化过程会产生大量还原性气体，一室流化床预热气化炉膛2内的NOx大量被还原，产生的大量生物质气进入二室还原区炉膛8和三室氧化区炉膛9,通过调节二次风机43开度改变供风量来控制各炉膛内温度、气化率、NO_x生成量并使生物质燃料得到充分气化反应，生物质气进入四室燃尽炉膛10前由于总体缺氧，存在大量还原性气体使得烟气中NO_x含量极低，根据烟气中SO₂及NO_x含量，通过二室还原区炉膛8内石灰石粉喷口21和脱硝剂喷口22向二室还原区炉膛8内喷入石灰石粉和脱硝剂，使烟气中SO₂浓度小于35mg/Nm3、NO_x浓度小于50mg/Nm3满足超低排放要求，未燃尽生物质颗粒及未完全反应的脱硫剂因重力沉降并通过二室还原区炉膛8、三室氧化区炉膛9、四室燃尽炉膛10底部的水冷灰斗14连接的双出口水冷刮板输灰机39、气力输灰装置34、罗茨风机管37、循环灰管38送入二室还原区炉膛8内进行多次循环燃尽及循环脱硫反应，实现燃尽与脱硫双效提升，当再燃尽脱硫达到平衡后，可通过双出口水冷刮板输灰机39另一出口输入冷渣机33经冷却后外排，生物质烟气从四室燃尽炉膛10出来后进入对流管束16烟道，每组对流管束16烟道入口都设有吹灰器31，经吹灰器31吹下来的沉降灰通过对流管束16烟道底部落灰斗17连接的单出口刮板输灰机32、气力输灰装置34进入灰库35，烟气经对流管束16吸热降温后进入可调温省煤器19烟道，可调温省煤器19出口设有回水旁路，通过调整进入可调温省煤器19的水流量及旁路回水流量，始终控制可调温省煤器19出口的烟气温度在200-250℃范围，烟气自可调温省煤器19出来后进入布袋除尘箱体25内PTFE滤袋24除尘后经SCR催化剂23进一步脱硝，因PTFE滤袋24具有最高耐温260℃和良好抗腐蚀性能，使得SCR催化剂23在200-250℃范围具有良好活性，因此通过调整进入可调温省煤器19的水流量及旁路回水流量始终控制可调温省煤器19出口的烟气温度在200-250℃范围，可确保PTFE滤袋24安全使用同时保证SCR催化剂23的高活性，保证烟气超低排放，为防止锅炉负荷、燃料变化及给料不均造成短暂的炉内温度升高及NOx超标，影响布袋使用安全及超低排放，设置可调温省煤器19就显得非常重要，烟气经PTFE滤袋24除尘、SCR催化剂23脱硝后进入二级省煤器26和一次风空气预热器27后，再经引风机28进入软水换热器29后排入烟囱30，洁净烟气通过烟囱30排入大气，由于SCR催化剂23、二级省煤器26、一次风空气预热器27、二次风空气预热器41、软水换热器29布置在布袋除尘器后可不设吹灰装置同时简化了结构布置，极大地方便了设备的排布，本实用新型采用一次风空气预热器27、二次风空气预热器41分别预热一二次冷风，在引风机28后再布置一组软水换热器29可进一步降低锅炉排烟温度，预热锅炉给水，进一步提高了锅炉热效率。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种快装新型生物质流化床气化锅炉，包括一室流化床预热气化炉膛(2)、二室还原区炉膛(8)、三室氧化区炉膛(9)和四室燃尽炉膛(10)，其特征在于：所述一室流化床预热气化炉膛(2)、二室还原区炉膛(8)、三室氧化区炉膛(9)和四室燃尽炉膛(10)相互连通组成卧式多炉膛结构。

2.根据权利要求1所述的一种快装新型生物质流化床气化锅炉，其特征在于：所述一室流化床预热气化炉膛(2)、二室还原区炉膛(8)、三室氧化区炉膛(9)和四室燃尽炉膛(10)分别由膜式水冷壁(11)、水冷壁下联箱(12)、上联箱(13)组合而成，其中一室流化床预热气化炉膛(2)底部由膜式水冷壁(11)弯制成水冷风室(5)，二室还原区炉膛(8)、三室氧化区炉膛(9)、四室燃尽炉膛(10)下部分别由膜式水冷壁(11)向内侧弯制成水冷灰斗(14)、水冷灰斗(14)下部连接双出口水冷刮板输灰机(39)，双出口水冷刮板输灰机(39)设有两路出口，一路出口通过输灰管进入冷渣机(33)，另一路出口连接气力输灰装置(34)，气力输灰装置(34)由罗茨风机(37)驱动，经循环灰管(38)返回二室还原区炉膛(8)。

3.根据权利要求2所述的一种快装新型生物质流化床气化锅炉，其特征在于所述二室还原区炉膛(8)内壁连接有二次风喷嘴(20)，脱硫石灰石粉喷口(21)和脱硝剂喷口(22)，三室氧化区炉膛(9)和四室燃尽炉膛(10)内壁上也连接有二次风喷嘴(20)。

4.根据权利要求2所述的一种快装新型生物质流化床气化锅炉，其特征在于：所述四室燃尽炉膛(10)侧面开口处连接对流烟道，对流烟道内设有多组对流管束(16)，每组对流管束(16)中间均设有吹灰器(31)，对流管束(16)下端分别连接对流管束下联箱(40)，对流管束(16)上端连接锅筒(15)，对流管束(16)底部设有落灰斗(17)，落灰斗(17)下端连接单出口刮板输灰机(32)、单出口刮板输灰机(32)出口连接气力输灰装置(34)。

5.根据权利要求4所述的一种快装新型生物质流化床气化锅炉，其特征在于：所述对流管束(16)烟道出口接可调温省煤器(19)，可调温省煤器(19)后布置布袋除尘箱体(25)、布袋除尘箱体(25)内设置有PTFE滤袋(24)、布袋除尘箱体(25)底部连接落灰斗(17)、落灰斗(17)下端连接单出口刮板输灰机(32)、单出口刮板输灰机(32)出口连接气力输灰装置(34)，PTFE滤袋(24)出口设有SCR催化剂(23)。

6.根据权利要求5所述的一种快装新型生物质流化床气化锅炉，其特征在于：可调温省煤器(19)的出口处还设置有回水旁路，可调温省煤器(19)的烟道入口还设置有吹灰器(31)。