下吸式高效翅片管生物質鍋爐的製作方法
2023-05-08 16:04:46
下吸式高效翅片管生物質鍋爐的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種下吸式高效翅片管生物質鍋爐，由上至下包括有上蓋、上封頭結構、鍋筒、下封頭結構、下爐體和煙囪；鍋筒內沿周向均勻布設有多個翅片管；鍋筒底部中心處設有耐熱拱，耐熱拱的內腔作為爐膛並連接有爐門結構。耐熱拱頂部外緣處向上連接有筒狀內圈，鍋筒、內圈以及耐熱拱之間圍成水腔；煙囪由上至下依次密封穿過上蓋和上封頭結構並伸入所述內圈中，煙囪的底端設有開口並位於內圈底部；下爐體內設有空腔，空腔內設有灰室，下爐體底部連通有進風口。本發明通過高溫氣流的折返式流動提高了換熱效率，降低了排煙溫度。空氣由進風口吸入時利用爐灰餘熱加熱，降低二次燃燒時加熱空氣需要的熱量，使二次燃燒更加穩定可靠，提高能量利用率。
【專利說明】下吸式高效翅片管生物質鍋爐
【技術領域】
[0001]本發明涉及生物質鍋爐【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前專門為生物質燃料設計的鍋爐很少。生物質是一種不同於煤的可再生能源。首先，生物質燃料的成分不同於煤。生物質的揮發份含量較高，達70%左右，而煤為10%左右；生物質燃料的含硫量較低，僅為煤的十分之一到二十分之一。其次，生物質的燃燒特性也不同:1、在生物質燃料燃燒過程中，如果一次燃燒溫度過高，其熔渣現象將比煤更嚴重，甚至在爐排上會形成熔融的玻璃體；2、生物質燃料燃燒產生的灰燼的密度很小，飄灰浮在水面上會積聚成團；最後，生物質的揮發份如果燃燒不完全，產生的焦油會附著在受熱面和煙道上，這不僅降低了傳熱能力，甚至還會堵塞通道，如果再附著上飄灰，後果將更加惡化。因此，生物質鍋爐的設計要結合生物質燃料的成分和燃燒特性。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於提供一種煙氣換熱面積大、換熱路徑長、鍋爐綜合熱效率較高的下吸式高效翅片管生物質鍋爐。
[0004]為實現上述目的，本發明的下吸式高效翅片管生物質鍋爐由上至下包括有上蓋、上封頭結構、鍋筒、下封頭結構、下爐體和煙囪；
上蓋的截面呈弧頂朝上的弧形；鍋筒呈圓筒形，其內沿周向均勻布設有多個翅片管，各翅片管上端與上封頭結構相連接，各翅片管的下端與下封頭結構相連接；
上封頭結構與下封頭結構均包括一對螺接在一起的上孔板和下孔板，以及連接在上孔板和下孔板之間的密封環，上孔板和下孔板平行間隔設置，上孔板和下孔板均與各翅片管一一對應設有通孔；
各翅片管的上端與上封頭結構的下孔板上的通孔相連接，各翅片管的下端與下封頭結構的上孔板上的通孔相連接；上封頭結構的上孔板與上蓋固定連接，上封頭結構的下孔板與鍋筒頂端固定連接；下封頭結構的上孔板與鍋筒底端固定連接，下封頭結構的下孔板與下爐體固定連接；
上蓋與上封頭結構之間圍成煙腔；鍋筒底部中心處設有耐熱拱，耐熱拱的內腔作為爐膛；爐膛連接有爐門結構，爐門結構包括與爐膛相連通的進料管以及設置在進料管上的爐門；爐膛正下方的下封頭結構的上孔板上設有爐篦；爐篦正下方的下封頭結構的下孔板上設有落灰孔；
耐熱拱頂部外緣處向上連接有筒狀內圈，內圈頂部與上封頭結構的下孔板相連通；內圈正上方的上封頭結構的上孔板上設有用於向內圈流入高溫氣流的折返孔；鍋筒、內圈以及耐熱拱之間圍成環柱狀水腔，各翅片管均位於水腔內；水腔的一側頂部連接有出水管，水腔另一側底部連接有進水管，出水管和進水管上均設有閥門；
所述煙囪由上至下依次密封穿過上蓋和上封頭結構並伸入所述內圈中，煙囪的底端設有開口並位於內圈底部；煙囪底端下方的內圈上連接有清灰口結構，清灰口結構包括清灰管，清灰管上設有清灰門，清灰管徑向延伸且其外端開口位於鍋筒壁處；
所述下爐體內設有空腔，空腔內於爐膛下方設有灰室，灰室上端設有用於接灰的開口，灰室側壁設有灰室口，灰室口開口在下爐體表面處並設有灰室門；所述灰室架設在下爐體空腔中並與下爐體的側壁、底壁和下封頭結構之間均設有間隙；所述下爐體底部連通有進風口。
[0005]所述上蓋頂部與所述各翅片管一一對應設有清汙口，清汙口頂部螺接有密封帽。
[0006]所述下爐體向下連接有支腿。
[0007]所述灰室口上方的灰室側壁上設有透明的觀察口。
[0008]所述鍋筒側壁設有溫度表。
[0009]所述內圈外壁設有傳熱肋筋。
[0010]使用前，要嚴格檢查各配件是否完備、符合要求；向鍋爐注入的水最好經過處理。由爐門向爐膛14內投入生物質燃料，點火啟動。
[0011]本發明的下吸式高效翅片管生物質鍋爐正常運行時，爐門一直處於開啟狀態，灰室口 25和清灰口結構22則一直處於關閉狀態。
[0012]運行中定時從觀察口 31查看各翅片管7下口燃燒火焰狀態，正常應為紅藍色火苗，否則，應調節進風口 27的開啟度，直至火焰顏色正常。運行中注意觀察爐膛14內生物質燃燒狀態，及時投料，維持穩定的燃燒狀態。
[0013]在煙囪6的抽吸力作用下，空氣經爐門被吸入爐膛14，生物質燃料在爐篦16上進行一次燃燒，產生火焰和揮發性燃氣。揮發性燃氣在煙囪6的抽吸力作用下，通過下封頭結構4後被吸向各翅片管7的下端；同時進風口 27處的空氣被抽吸入下爐體5，並經灰室24與下爐體5之間的空腔進入下封頭結構4。空氣在流經灰室24外壁時被爐灰的餘熱加熱，從而充分利用爐灰餘熱，提高鍋爐的熱效率。加熱後的空氣和揮發性燃氣在被吸入各翅片管7前相遇並進行二次半氣化燃燒，燃燒後形成的高溫熱氣流進入各翅片管7後上升，並經上封頭結構2進入上蓋I與上封頭結構2所圍成的煙腔12，然後經上封頭結構2上孔板8上的折返孔向下流動，並流入與上封頭結構2的下孔板9相連通的內圈17中。由於煙囪6的底端開口位於內圈17底部，因此高溫氣流需要向下折返至內圈17底部才能被煙囪6抽吸出去。高溫氣流(煙氣)流經各翅片管7時，通過各翅片管7加熱水腔18中的水；高溫氣流由上至下在內圈17中流動時，通過內圈17加熱水腔18中的水。即水腔18中的水被各翅片管7以及內圈17同時加熱。
[0014]鍋爐水溫達到要求時，關閉爐門即可；鍋爐繼續運行時，打開爐門，爐膛14中的積灰和燃料見風即可起火。
[0015]長期使用中，需要定期清理爐篦16上的爐渣並清除灰室24內的積灰。使用本發明需要定期清汙，定期清汙需在鍋爐停止運行時進行。方法是:1、打開各清汙口 28上的密封帽29，用鐵管逐個清除各翅片管7內的積灰。2、打開清灰口結構22，清除內圈17及耐熱拱13上的積灰。注意清汙完畢後，上述所有開口均要關閉。
[0016]以往鍋爐中的高溫煙氣不存在折返流動加熱水的技術方案，高溫煙氣只是單向流動並加熱水之後就進入煙囪6排出，因此高溫煙氣與水的換熱路徑較短，煙氣中的熱量利用得較少。
[0017]本發明中，由於高溫氣流在本發明的鍋爐內上下往複流動加熱水，其加熱水的路徑與以往相比大大延長，能夠更加充分地利用煙氣中的熱量，提高整體換熱效率，提高能量利用率，並降低排煙溫度，使生物質鍋爐的排煙溫度降低到100攝氏度左右，並且不會高於120攝氏度。
[0018]本發明二次燃燒的技術方案，也使得生物質燃料燃燒得更為充分。空氣由進風口27進入下爐體5後會被爐灰餘熱所加熱，因此可以降低二次燃燒時加熱空氣需要的熱量，提聞鍋爐綜合熱效率。
[0019]本發明通過高溫氣流的折返式流動提高了換熱效率，降低了排煙溫度。本發明中空氣由進風口吸入時利用爐灰餘熱加熱，從而降低二次燃燒時加熱空氣需要的熱量，使二次燃燒更加穩定可靠，提高能量利用率。總之，本發明的下吸式高效翅片管生物質鍋爐與以往鍋爐相比具有較高的綜合熱效率。
[0020]本發明供熱部分採用下吸式半氣化燃燒，受熱部分採用高效翅片管和鍋筒內圈的折流式傳熱，便於清灰。該鍋爐供熱部分是利用爐膛內的生物質燃料向下進行一次燃燒，產生的火焰和揮發性燃氣在各高效翅片管的下口與經爐灰餘熱加熱的高溫空氣混合進行二次半氣化燃燒。該鍋爐受熱部分為鍋筒內的數十根高效翅片管和鍋筒內圈(上部有傳熱肋筋)的受熱面。由於煙囪向下深入鍋筒的內圈中，上述燃燒生成的高溫熱氣流在各高效翅片管中上升後又在鍋筒內圈中下降，餘熱進入煙?。這種折流式供熱與受熱，使熱量得到了充分的利用，其排煙溫度小於120°C。
[0021]本發明專利的優點有:1、燃料燃燒合理。2、傳熱效率高；3、系統熱效率高；4、便於清灰，保持較高的導熱性能；5、結構合理，便於製造和維修；6、運行操作方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明的結構示意圖；
圖2是圖1的A —A剖視圖；
圖3是上封頭結構的結構示意圖；
圖4是圖1中A處的放大圖。
【具體實施方式】
[0023]如圖1至圖4所示，本發明的下吸式高效翅片管生物質鍋爐由上至下包括有上蓋
1、上封頭結構2、鍋筒3、下封頭結構4、下爐體5和煙囪6。
[0024]上蓋I的截面呈弧頂朝上的弧形；鍋筒3呈圓筒形，其內沿周向均勻布設有多個翅片管7，各翅片管7上端與上封頭結構2相連接，各翅片管7的下端與下封頭結構4相連接。
[0025]上封頭結構2與下封頭結構4均包括一對通過螺栓11螺接在一起的上孔板8和下孔板9，以及連接在上孔板8和下孔板9之間的密封環10，密封環10的作用是防止氣體由上孔板8和下孔板9之間的間隙流出鍋爐或流入鍋爐，上孔板8和下孔板9平行間隔設置，上孔板8和下孔板9均與各翅片管7 —一對應設有通孔。在板上設置通孔為常規技術，圖未示所述通孔。
[0026]各翅片管7的上端與上封頭結構2的下孔板9上的通孔相連接，各翅片管7的下端與下封頭結構4的上孔板8上的通孔相連接；上封頭結構2的上孔板8與上蓋I固定連接，上封頭結構2的下孔板9與鍋筒3頂端固定連接；下封頭結構4的上孔板8與鍋筒3底端固定連接，下封頭結構4的下孔板9與下爐體5固定連接。
[0027]上蓋I與上封頭結構2之間圍成煙腔12 ;鍋筒3底部中心處設有耐熱拱13，耐熱拱13的內腔作為爐膛14 ;爐膛14連通有爐門結構15，爐門結構15包括與爐膛14相連通的進料管以及設置在進料管上的爐門。在管道上設置爐門是常規技術，圖未詳示爐門結構15。爐膛14正下方的下封頭結構4的上孔板8上設有爐篦16 ;爐篦16正下方的下封頭結構4的下孔板9上設有落灰孔(圖未示落灰孔)。
[0028]耐熱拱13頂部外緣處向上連接有筒狀內圈17，內圈17頂部與上封頭結構2的下孔板9相連通；內圈17正上方的上封頭結構2的上孔板8上設有用於向內圈17流入高溫氣流的折返孔(圖未示該處折返孔)。
[0029]鍋筒3、內圈17以及耐熱拱13之間圍成環柱狀水腔18，各翅片管7均位於水腔18內；水腔18的一側頂部連接有出水管19，水腔18另一側底部連接有進水管20，出水管19和進水管20上均設有閥門21。
[0030]所述煙囪6由上至下依次密封穿過上蓋I和上封頭結構2並伸入所述內圈17中，煙囪6的底端設有開口並位於內圈17底部；煙囪6底端下方的內圈17上連接有清灰口結構22，清灰口結構22包括清灰管，清灰管上設有清灰門(在管道上設置用於開關管道的門(如閥門或密封門)是本領域常規技術，圖未詳示清灰口結構22)，清灰管徑向延伸且其外端開口位於鍋筒3的外壁處。
[0031]所述下爐體5內設有空腔23，空腔23內於爐膛14下方設有灰室24，灰室24上端設有用於接灰的開口，灰室24側壁設有灰室口 25，灰室口 25開口在下爐體5表面處並設有灰室門26 ;所述灰室24架設在下爐體5空腔中並與下爐體5的側壁、底壁和下封頭結構4之間均設有間隙；所述下爐體5底部連通有進風口 27。
[0032]所述翅片管7包括管體71和徑向設置於管體外壁的翅片72。
[0033]所述上蓋I頂部與所述各翅片管7 —一對應設有清汙口 28，清汙口 28頂部螺接有密封帽29。
[0034]所述下爐體5向下連接有支腿30。所述灰室口 25上方的灰室24側壁上設有透明觀察口 31。
[0035]所述鍋筒側壁上部設有溫度表32。所述內圈17的外壁設有傳熱肋筋。傳熱肋筋為常用傳熱結構，圖未示。
[0036]使用前，要嚴格檢查各配件是否完備、符合要求；向鍋爐注入的水最好經過處理。由爐門向爐膛14內投入生物質燃料，點火啟動。
[0037]本發明的下吸式高效翅片管生物質鍋爐正常運行時，爐門一直處於開啟狀態，灰室口 25和清灰口結構22則一直處於關閉狀態。
[0038]運行中定時從觀察口 31查看各翅片管7下口燃燒火焰狀態，正常應為紅藍色火苗，否則，應調節進風口 27的開啟度，直至火焰顏色正常。運行中注意觀察爐膛14內生物質燃燒狀態，及時投料，維持穩定的燃燒狀態。
[0039]在煙囪6的抽吸力作用下，空氣經爐門被吸入爐膛14，生物質燃料在爐篦16上進行一次燃燒，產生火焰和揮發性燃氣。揮發性燃氣在煙囪6的抽吸力作用下，通過下封頭結構4後被吸向各翅片管7的下端；同時進風口 27處的空氣被抽吸入下爐體5，並經灰室24與下爐體5之間的空腔進入下封頭結構4。空氣在流經灰室24外壁時被爐灰的餘熱加熱，從而充分利用爐灰餘熱，提高鍋爐的熱效率。加熱後的空氣和揮發性燃氣在被吸入各翅片管7前相遇並進行二次半氣化燃燒，燃燒後形成的高溫熱氣流進入各翅片管7後上升，並經上封頭結構2進入上蓋I與上封頭結構2所圍成的煙腔12，然後經上封頭結構2上孔板8上的折返孔向下流動，並流入與上封頭結構2的下孔板9相連通的內圈17中。由於煙囪6的底端開口位於內圈17底部，因此高溫氣流需要向下折返至內圈17底部才能被煙囪6抽吸出去。高溫氣流(煙氣)流經各翅片管7時，通過各翅片管7加熱水腔18中的水；高溫氣流由上至下在內圈17中流動時，通過內圈17加熱水腔18中的水。即水腔18中的水被各翅片管7以及內圈17同時加熱。
[0040]鍋爐水溫達到要求時，關閉爐門即可；鍋爐繼續運行時，打開爐門，爐膛14中的積灰和燃料見風即可起火。
[0041]長期使用中，需要定期清理爐篦16上的爐渣並清除灰室24內的積灰。使用本發明需要定期清汙，定期清汙需在鍋爐停止運行時進行。方法是:1、打開各清汙口 28上的密封帽29，用鐵管逐個清除各翅片管7內的積灰。2、打開清灰口結構22，清除內圈17及耐熱拱13上的積灰。注意清汙完畢後，上述所有開口均要關閉。
[0042]以往鍋爐中的高溫煙氣不存在折返流動加熱水的技術方案，高溫煙氣只是單向流動並加熱水之後就進入煙囪6排出，因此高溫煙氣與水的換熱路徑較短，煙氣中的熱量利用得較少。
[0043]本發明中，由於高溫氣流在本發明的鍋爐內上下往複流動加熱水，其加熱水的路徑與以往相比大大延長，能夠更加充分地利用煙氣中的熱量，提高整體換熱效率，提高能量利用率，並降低排煙溫度，使生物質鍋爐的排煙溫度降低到100攝氏度左右，並且不會高於120攝氏度。
[0044]本發明供熱部分採用下吸式半氣化燃燒，受熱部分採用高效翅片管和鍋筒內圈的折流式傳熱，便於清灰。該鍋爐供熱部分是利用爐膛內的生物質燃料向下進行一次燃燒，產生的火焰和揮發性燃氣在各高效翅片管的下口與經爐灰餘熱加熱的高溫空氣混合進行二次半氣化燃燒。該鍋爐受熱部分為鍋筒內的數十根高效翅片管和鍋筒內圈(上部有傳熱肋筋)的受熱面。由於煙囪向下深入鍋筒的內圈中，上述燃燒生成的高溫熱氣流在各高效翅片管中上升後又在鍋筒內圈中下降，餘熱進入煙?。這種折流式供熱與受熱，使熱量得到了充分的利用，其排煙溫度小於120°C。
[0045]本發明二次燃燒的技術方案，也使得生物質燃料燃燒得更為充分。空氣由進風口27進入下爐體5後會被爐灰餘熱所加熱，因此可以降低二次燃燒時加熱空氣需要的熱量，提聞鍋爐綜合熱效率。
[0046]以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案，儘管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和範圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.下吸式高效翅片管生物質鍋爐，其特徵在於:由上至下包括有上蓋、上封頭結構、鍋筒、下封頭結構、下爐體和煙囪； 上蓋的截面呈弧頂朝上的弧形；鍋筒呈圓筒形，其內沿周向均勻布設有多個翅片管，各翅片管上端與上封頭結構相連接，各翅片管的下端與下封頭結構相連接； 上封頭結構與下封頭結構均包括一對螺接在一起的上孔板和下孔板，以及連接在上孔板和下孔板之間的密封環，上孔板和下孔板平行間隔設置，上孔板和下孔板均與各翅片管一一對應設有通孔； 各翅片管的上端與上封頭結構的下孔板上的通孔相連接，各翅片管的下端與下封頭結構的上孔板上的通孔相連接；上封頭結構的上孔板與上蓋固定連接，上封頭結構的下孔板與鍋筒頂端固定連接；下封頭結構的上孔板與鍋筒底端固定連接，下封頭結構的下孔板與下爐體固定連接； 上蓋與上封頭結構之間圍成煙腔；鍋筒底部中心處設有耐熱拱，耐熱拱的內腔作為爐膛；爐膛連接有爐門結構，爐門結構包括與爐膛相連通的進料管以及設置在進料管上的爐門；爐膛正下方的下封頭結構的上孔板上設有爐篦；爐篦正下方的下封頭結構的下孔板上設有落灰孔； 耐熱拱頂部外緣處向上連接有筒狀內圈，內圈頂部與上封頭結構的下孔板相連通；內圈正上方的上封頭結構的上孔板上設有用於向內圈流入高溫氣流的折返孔；鍋筒、內圈以及耐熱拱之間圍成環柱狀水腔，各翅片管均位於水腔內；水腔的一側頂部連接有出水管，水腔另一側底部連接有進水管，出水管和進水管上均設有閥門； 所述煙囪由上至下依次密封穿過上蓋和上封頭結構並伸入所述內圈中，煙囪的底端設有開口並位於內圈底部；煙囪底端下方的內圈上連接有清灰口結構，清灰口結構包括清灰管，清灰管上設有清灰門，清灰管徑向延伸且其外端開口位於鍋筒壁處； 所述下爐體內設有空腔，空腔內於爐膛下方設有灰室，灰室上端設有用於接灰的開口，灰室側壁設有灰室口，灰室口開口在下爐體表面處並設有灰室門；所述灰室架設在下爐體空腔中並與下爐體的側壁、底壁和下封頭結構之間均設有間隙；所述下爐體底部連通有進風口。
2.根據權利要求1所述的下吸式高效翅片管生物質鍋爐，其特徵在於:所述上蓋頂部與所述各翅片管一一對應設有清汙口，清汙口頂部螺接有密封帽。
3.根據權利要求1或2所述的下吸式高效翅片管生物質鍋爐，其特徵在於:所述下爐體向下連接有支腿。
4.根據權利要求3所述的下吸式高效翅片管生物質鍋爐，其特徵在於:所述灰室口上方的灰室側壁上設有透明的觀察口。
5.根據權利要求3所述的下吸式高效翅片管生物質鍋爐，其特徵在於:所述鍋筒側壁設有溫度表。
6.根據權利要求3所述的下吸式高效翅片管生物質鍋爐，其特徵在於:所述內圈外壁設有傳熱肋筋。
【文檔編號】F24H9/18GK104132451SQ201410354775
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月24日 優先權日:2014年7月24日
【發明者】趙青玲, 陳夫進, 劉俊紅, 謝毅, 趙廷林, 李會軍 申請人:華北水利水電大學