小型生物質成型燃料循環流化床熱水鍋爐的製作方法
2023-04-30 08:44:56 2
本發明屬於鍋爐燃燒技術領域，特別是涉及一種燃燒生物質成型燃料循環流化床熱水鍋爐。
背景技術：
近年來，煤炭利用帶來的環境問題日益突出，根據國務院發布的《大氣汙染防治行動計劃》，逐步淘汰10t/h(7MW)及以下的燃煤鍋爐。生物質是可再生的清潔能源，硫、氮、灰分含量低，具有CO2「零」排放的美譽，在熱電領域是煤炭理想的替代者。目前燃燒生物質的鍋爐主要有兩種，一種是層燃鍋爐，一種是循環流化床鍋爐。層燃鍋爐燃燒方式簡單，但爐內溫度難以控制，溫度過高時灰分熔化，在爐內結渣、掛焦，影響設備的換熱性能，煙氣中NOX排放量高於國家環保標準，需採用昂貴的脫硝裝置。
循環流化床生物質鍋爐爐膛溫度能均勻地保持在750～850℃，燃燒穩定，不易結渣，NOX排放量低，一般只有150～200mg/m3，具有顯著的環保效果。但是，常規小型循環流化床鍋爐存在以下問題：採用重型爐牆，佔地面積大，造價高；爐牆容易開裂，散熱損失大；受熱面磨損嚴重，維護費用高。
技術實現要素：
針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種鋼材耗量低，埋管磨損輕，NOX排放量低的小型生物質成型燃料循環流化床熱水鍋爐。
本發明所採取的技術方案是：小型生物質成型燃料循環流化床熱水鍋爐，包括爐膛、二次風口、進料口、回料裝置、一次風空氣預熱器、二次風空氣預熱器、螺紋煙管省煤器、尾部煙道、旋風分離器及多根埋管；所述爐膛側壁下部設有二次風口和進料口，所述旋風分離器上部與爐膛煙氣出口連通，旋風分離器底部安裝有回料裝置，所述回料裝置與爐膛下部連通，所述尾部煙道與旋風分離器煙氣出口連通，尾部煙道內自上而下依次安裝有螺紋煙管省煤器、二次風空氣預熱器和一次風空氣預熱器；
所述小型生物質成型燃料循環流化床熱水鍋爐還包括水套、埋管環形集箱、低速床風室、高速床風室、排渣管、高速床布風板、低速床布風板、熱水引出管及風煙系統；所述爐膛的橫截面為圓形，爐膛側壁設有水套，所述熱水引出管一端與水套頂部連通，所述多根埋管設置在爐膛內的下部，多根埋管沿爐膛內腔周向排布，多根埋管上端均與水套連通，多根埋管下端與埋管環形集箱連通，所述埋管環形集箱安裝在爐膛外側壁下部，所述高速床風室設置在爐膛內的底部中心處，低速床風室設置在高速床風室外側，所述高速床風室上端安裝有高速床布風板，所述低速床風室上端安裝有低速床布風板，所述低速床布風板裡端向下傾斜設置，低速床布風板位於高速床布風板上方，所述排渣管一端設置在高速床風室內並穿過高速床布風板與爐膛連通，所述風煙系統與尾部煙道連通。
本發明的有益效果在於：
1.本發明的生物質循環流化床鍋爐小型化，額定熱功率≤7MW，可以替代現有7MW以下的燃煤鍋爐，結構簡單，佔地面積小，鋼材消耗低，並大幅減少耐火、保溫材料的使用。
2.低速床布置埋管，流化速度只有2m/s左右，所以埋管磨損輕，同時吸收密相區熱量，將密相區溫度控制在750-850℃，徹底解決了結焦問題。
3.爐膛採用水套結構，保溫效果好，散熱少，熱效率高。
4.採用低溫燃燒、分級送風和煙氣再循環，有效控制NOX的生成，NOx排放濃度低於100mg/m3。
5.具有良好的停電保護措施，突然停電不會導致水擊。
附圖說明
圖1：本發明結構示意圖；
圖2：本發明水系統循環流程圖；
圖3：本發明風煙系統流程圖；
其中：1-爐膛、2-水套、3-二次風口、4-進料口、5-埋管、6-埋管環形集箱、7-低速床風室、8-高速床風室、9-排渣管、10-高速床布風板、11-低速床布風板、12-回料裝置、13-一次風空氣預熱器、14-二次風空氣預熱器、15-螺紋煙管省煤器、16-尾部煙道、17-旋風分離器、18-熱水引出管、19-閥門一、20-閥門二、21-閥門三、22-布袋除塵器、23-引風機、24-煙囪、25-一次風機、26-二次風機、27-蝶閥。
具體實施方式
如圖1所示，小型生物質成型燃料循環流化床熱水鍋爐，包括爐膛1、二次風口3、進料口4、回料裝置12、一次風空氣預熱器13、二次風空氣預熱器14、螺紋煙管省煤器15、尾部煙道16、旋風分離器17及多根埋管5；所述爐膛1側壁下部設有二次風口3和進料口4，所述旋風分離器17上部與爐膛1煙氣出口連通，旋風分離器17底部安裝有回料裝置12，所述回料裝置12與爐膛1下部連通，所述尾部煙道16與旋風分離器17煙氣出口連通，尾部煙道16內自上而下依次安裝有螺紋煙管省煤器15、二次風空氣預熱器14和一次風空氣預熱器13；
所述小型生物質成型燃料循環流化床熱水鍋爐還包括水套2、埋管環形集箱6、低速床風室7、高速床風室8、排渣管9、高速床布風板10、低速床布風板11、熱水引出管18及風煙系統；所述爐膛1的橫截面為圓形，爐膛1側壁設有水套2，所述熱水引出管18一端與水套2頂部連通，所述多根埋管5設置在爐膛1內的下部，多根埋管5沿爐膛1內腔周向排布，多根埋管5上端均與水套2連通，多根埋管5下端與埋管環形集箱6連通，所述埋管環形集箱6安裝在爐膛1外側壁下部，所述高速床風室8設置在爐膛1內的底部中心處，低速床風室7設置在高速床風室8外側，所述高速床風室8上端安裝有高速床布風板10，所述低速床風室7上端安裝有低速床布風板11，所述低速床布風板11裡端向下傾斜設置，低速床布風板11位於高速床布風板10上方，所述排渣管9一端設置在高速床風室8內並穿過高速床布風板10與爐膛1連通，所述風煙系統與尾部煙道16連通。
上述低速床風室7、高速床風室8、高速床布風板10及速床布風板11結構已在發明專利201210404217.X中公開。
如圖3所示，所述風煙系統包括布袋除塵器22、引風機23、煙囪24、一次風機25、二次風機26及蝶閥27；所述布袋除塵器22與尾部煙道16出口連通，所述引風機23的進風口與布袋除塵器22連通，所述引風機23的出風口分別與煙囪24和一次風機25的入風口連通，引風機23的出風口與一次風機25的入風口之間設有蝶閥27，所述一次風機25的出風口與一次風空氣預熱器13連通，所述二次風機26的出風口與二次風空氣預熱器14連通。
如圖2所示，所述小型生物質成型燃料循環流化床熱水鍋爐還包括閥門一19、閥門二20及閥門三21；所述閥門一19安裝在螺紋煙管省煤器15入水口與熱水引出管18之間的管路上，所述閥門二20安裝在螺紋煙管省煤器15入水口與埋管環形集箱6之間的管路上，所述閥門三21安裝在螺紋煙管省煤器15出水口與熱水引出管18之間的管路上。
工作原理：生物質成型燃料由螺旋給料器通過進料口4輸送至爐膛1，參與燃燒反應，爐內溫度保持在750～850℃。隨煙氣帶出爐膛1的大量細顆粒在旋風分離器17中與煙氣分離，分離出來的細顆粒經回料裝置12送回爐膛1再次參與燃燒過程，同時減少床料的補充量。由旋風分離器17分離出來的煙氣進入尾部煙道16，加熱螺紋煙管省煤器15、二次風空氣預熱器14和一次風空氣預熱器13中的工質後，進入布袋除塵器22除塵，通過引風機23的煙氣分成二部分，其中佔總煙量0-20％的一部分煙氣佔經一次風機25進入一次風空氣預熱器13加熱，再進入高速床風室8，通過高速床布風板10送入爐膛1，其餘的煙氣排入煙囪24，排入大氣。
鍋爐給水從埋管環形集箱6進入埋管5，經加熱後流入水套2中繼續吸熱，熱水從熱水引出管18流出後，逆流經過螺紋煙管省煤器15，額定溫度的熱水通過螺紋煙管省煤器15頂部引出，向熱用戶供水。鍋爐正常工作時閥門一19開啟，閥門二20和閥門三21關閉；突然停電時閥門一19關閉，閥門二20和閥門三21開啟，這樣爐膛1與螺紋煙管省煤器15形成自然循環，防止鍋爐餘熱汽化，避免埋管及水套2內發生水擊。
從一次風機25出來的空氣，經一次風空氣預熱器13加熱後進入高速床風室8，通過高速床布風板10送入爐膛1，從二次風機26出來的空氣，經二次風預熱器14加熱後分成二路：一路進入低速床風室7，通過低速床布風板11送入爐膛1，另一路經二次風口3分級送入爐膛1。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。