一种立式生物质蒸汽发生器的制作方法

本实用新型属于蒸汽发生器技术领域，尤其涉及一种立式生物质蒸汽发生器。

背景技术：

目前，在我国蒸汽发生器一般指小型、微型蒸汽锅炉，设计正常水位水容量小于30L的蒸汽发生器不属于特种设备范围，可免特检，蒸汽发生器主要是以煤、生物质、油、气、电作为燃料，煤作燃料的蒸汽发生器热效率低、污染严重，属于淘汰产品，以油、气、电作为燃料的热效率虽然高，具有环保性好等优点，但属于不可再生能源，易受供油、气源、配电功率影响，运行成本高，经济效益差，也难以让用户接受。

生物质属于清洁、低碳可再生的能源，以生物质颗粒作燃料的蒸汽发生器具有热效率高，最高可达85％以上，环保性好、运行成本低，经济效益高等特点。然而现有的生物质蒸汽发生器大多采用锅壳和炉胆的锅炉结构，热效率较低，相同额定蒸发量的蒸汽发生器锅壳式的水容积是水管式的数倍；同理，相同水容积的蒸发器，水管式的蒸发量、炉膛空间、受热面积远大于锅壳式；由于以上原因，目前市场上的生物质蒸汽发生器要么水容量超过30L，属于特种设备范畴；要么为了限制水容量，额定蒸发量很小；要么在限制水容量的同时，要达到较大的额定蒸发量，由于换热面积小，排烟温度严重超标，热损失大，热效率低下。现有的生物质蒸汽发生器不能很好的满足生物质颗粒燃烧和市场需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高效环保的生物质蒸汽发生器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种立式生物质蒸汽发生器，包括固定连接的发生器本体和底座，所述发生器本体的下部设有烟箱，所述底座内部设有燃烧室；所述发生器本体的内部与燃烧室联通形成炉膛；所述发生器本体的上、下部分别设有上集箱和下集箱，所述上集箱与下集箱之间通过至少两圈管道连通。

进一步地，所述上集箱和下集箱均呈环形；所述管道交错分布并形成至少两圈与所述发生器本体同轴的管道群；所述管道群包括内圈水管和外圈水管，所述内圈水管的相邻管道之间、外圈水管的相邻管道之间设有鳍片并分别形成内圈膜式壁、外圈膜式壁；所述内圈膜式壁的侧面开设有烟气通道，所述烟气通道沿所述烟箱外部开口的反向设置。

进一步地，所述烟气输出装置中设有除尘装置。

进一步地，所述炉膛的上部、下部均设有耐火层，且所述发生器本体的外部还设有保温层。

进一步地，所述上集箱的内部设有汽水分离器且顶部设有与外部联通的主汽管。

进一步地，所述外圈水管的外侧设有至少一个门封装置和检查孔门，所述检查孔门穿过外圈膜式壁并与所述烟气通道联通。

进一步地，所述底座的上部设有观火孔。

具体而言，本实用新型包括底座、发生器本体、观火孔、耐火层、保温层、三次风管、烟箱、吹灰装置、检查孔等；所述底座由内筒体、外筒体组成配风室。 内筒体的中部是炉排，炉排下部有清灰门、一次风孔，炉排上部有炉门、二次风管、进料管、点火管，外筒体的偏心位置有进风管。所述发生器本体采用多水管结构，由环形的上集箱、下集箱之间通过中部的内圈水管、外圈水管连接，内圈水管、外圈水管通过鳍片(扁钢)焊接，构成膜式壁(鳍片管)结构，内圈水管有一个位置未焊鳍片，其相反方向烟箱处的外圈水管也未焊鳍片。所述上集箱的主汽管位置装有汽水分离器，上集箱和下集箱之间经管子连接有水位控制装置；所述的观火孔在底座上部，与底座外筒体之间连接有观火孔吹风管。所述的下部底座和上部本体内部连通构成炉膛，其上部和下部有耐火层，本体外部包有保温层；所述的三次风管由底座外筒体通向炉膛上部；所述的内圈水管、外圈水管构成的对流烟道上部装有吹灰装置；所述的外圈水管的外侧装有门封装置和检查孔门，检查孔连通到对流烟道内。

生物质颗粒燃料由螺旋送料装置从底座上的进料管送入炉排，在点火管附近堆积后由风将电加热点火装置产生的热量和火星送到燃料上点火；点着火的燃料在鼓风机经进风管进入的炉排底部一次风、炉排上部二次风、炉膛上部三次风的合理配合下在炉膛内充分燃烧；炉膛内充分燃烧后形成的高温烟气从炉膛出口进入2圈错列水管排列的内圈水管膜式壁和外圈水管膜式壁组成的对流受热面，烟气横向冲刷水管，高效换热后从烟箱出口排出；排出的烟气可再经余热器充分吸热降低烟温，出来的烟气经引风机、除尘装置除尘后，干净的烟气经烟囱排入大气，燃烧产生的少量炉渣、灰烬可从底座上的炉门和清灰孔清出。

本实用新型的汽水系统的流程是：经过处理的软水经余热器预热后经水泵送入本体下集箱，下集箱的水在受热直水管内上升而成为气液二相流状态,在上部集箱的汽水分离器中对蒸汽中所带的水分进行分离后从主汽管出口获得蒸汽。

本实用新型具有以下优点：

1、所述的本体采用多水管结构，水容积小，破坏威力小，安全性高。

2、炉膛辐射面积、对流面积大，炉膛温度较低，产生的氮氧化物少，排烟温度低，采用的生物质颗粒燃料可再生、环保性好，蒸汽发生器具有热效率高、节能、环保的特点。

3、启动后在10分钟左右就能出汽，出汽快，效率高。

4、整体结构紧凑、占地面积小、安装快捷，可将各种辅机和控制系统一体化集成在一个方柜内，接通水电就可使用。

5、控制系统可采用电脑控制器控制，自动化程度高，只需一键启停，操作简单。

6、生物质颗粒燃料价格远低于电、油、气燃料，运行成本低。

本实用新型的立式生物质蒸汽发生器底座由内筒体、外筒体组成配风室，内筒体的中部是炉排，炉排下部有清灰门、数个一次风孔，炉排上部有炉门、数个二次风管、进料管、点火管，进料管经过配风室的位置开有数圈沿进料方向的送风小孔，外筒体的偏心位置有进风管，进风管上有分风支管到点火装置上，外筒体上可连接布风管路观火孔吹风管、三次风管，所述底座具有以下优点：

1、所述的底座具有多功能性，可满足配风、进料、点火、燃烧、预热空气、风冷底座外壳、清理炉渣、清理灰烬等功能。底座的配风合理，可按需要调整一、二、三次风开孔的数量和大小，二次风均布在炉排上部的圆周方向上，布风均匀。进料管经过配风室的位置开有数圈沿进料方向的送风小孔，配风室内的风经小孔进入进料管后到炉膛内，可防止燃料管回火，也有推料和补风作用，小孔方向沿进料方向偏转可防止从小孔漏料。进风管位置偏心，使配风室内的空气旋流，可 使空气充分吸收底座内筒上的热量，起到预热空气、风冷底座外壳的作用。外筒体上可连接各种需要的配风管，且开孔位置灵活。炉排上部的炉门可清理炉渣；炉排下部的清灰门可清理灰烬。所述的底座可应用于其他炉型的生物质蒸汽发生器。

2、所述的底座结构紧凑，材料省，燃烧充分。

本实用新型的发生器本体采用多水管结构，由环形的上集箱、下集箱之间通过中部的内圈水管、外圈水管连接，内圈水管、外圈水管的相邻管道之间通过扁鳍片焊接连接，构成膜式壁(鳍片管)结构，内圈水管有一个位置未焊鳍片，其相反方向烟箱处的外圈水管也未焊鳍片，上集箱的主汽管位置装有汽水分离器，上集箱和下集箱之间经管子连接有水位控制装置。

所述的上集箱或下集箱由内圈筒体、外圈筒体、环形端板和环形管板组成；集箱也可用钢管卷成环管，或进一步稍压篇制成椭圆截面；集箱也可用环形钢板冲压成的U型圈对焊后制作；上集箱用钢管或U形圈制作时，需配置外置的汽水分离器。

所述的内圈水管和外圈水管错列，烟气横向冲刷水管，并在对流烟道内横向走S形，充分扰动，换热效率提高，不易积灰。

所述的内圈水管、外圈水管与鳍片采用焊接，构成膜式壁(鳍片管)结构，使对流烟道不漏风，热损失小；内圈水管也可不焊鳍片，采用紧密排列的密集管结构；外圈水管也可不焊鳍片，用外壳或耐火层包围外圈水管，使其不漏烟；必要时，对流烟道可布置2圈以上的多圈水管设计。

所述的内圈水管有一个位置未焊鳍片，作为炉膛烟气出口，其相反方向烟箱处的外圈水管也未焊鳍片，作为对流烟道的烟气出口。

所述的内圈水管、外圈水管间的对流烟道采用相等烟速设计，烟气分等距离的左、右两半周流动，使烟气流速在10m/s左右，使对流烟道之间不易积灰。

所述的烟箱在外圈水管烟气出口处，高度接近水管长度，起集烟作用，烟气出口在烟箱的最低处，使烟灰不容易堆积。

所述的水位控制装置装有水位控制电极和目视水位计，可自动控制蒸汽发生器水位在正常范围内，也可人工观察水位。

所述的上集箱上装有各种安全示控接管，包括安全阀、压力表、压力控制器等，压力控制器能根据设定的压力工作。

所述的观火孔在底座上部，并穿过下集箱，底座高度足够时，观火孔也可装在炉门上部的底座上或炉门上，观火孔连接有观火孔吹风管，起冷却作用，防止视镜被火焰熏黑。

所述的下部底座和上部本体内部连通构成炉膛，上集箱是气相空间，其内圈处及下部底座炉排上侧有耐火层，燃烧时防止这些没有水冷部位的金属壁温过高，造成金属强度降低，本体外部包有保温层，使散热损失减小。

所述的三次风管横向穿过上集箱壁通向炉膛上部，也可从炉膛顶部进入炉膛上部，根据有关研究，合理分配一、二、三次风的比例，可有效降低氮氧化物污染物的排放，并使炉膛各个位置都有配风，燃烧更充分，提高热效率，而一般生物质蒸汽发生器未配置三次风，生成的氮氧化物多，燃烧不充分。

所述的内圈水管、外圈水管构成的对流烟道上部装有吹灰装置，吹灰装置在环形的对流烟道内均布有数个喷口方向朝下的小喷管；小喷管穿过鳍片进入对流烟道，内圈水管、外圈水管间距够时，吹灰喷管可从上集箱顶部穿过上集箱进入对流烟道；本吹灰装置使用立式生物质蒸汽发生器自带的蒸汽作为吹灰汽源，蒸 汽经过电磁阀控制每隔一段时间定时吹灰数十秒，蒸汽通过吹灰装置的小喷管吹扫对流烟道，可有效清理对流烟道内的积灰，提高换热效果；吹灰装置每天的蒸汽耗量约为产汽量的千分之一，成本极低。有压缩空气时，也可用压缩空气作为吹灰装置的气源。

所述的外圈水管的外侧装有数个门封装置和检查孔门，检查孔连通到对流烟道内。门封装置为一个密封盒，与外圈水管模式壁焊接，其外端是通孔，通孔内侧的外圈水管膜式壁鳍片是空缺的，经过通孔可到达对流烟道内部，通孔与密封盒四周壁之间浇注有耐火层，可防止密封盒高温过热，密封盒为方形，也可做成圆形。检查孔门为圆形，也可做成方形，插在通孔内，检修时可拆下来，检查内部对流管和积灰情况，积灰严重时可用压缩空气清理内部对流烟道。

所述的外圈水管膜式壁上或烟气出口管上可安装温度传感器或选用合适的温度开关，当水位控制失灵，出现缺水干烧，或水管内水垢严重时就会出现温度超标，蒸汽发生器就会启动自动保护，停止燃烧，等解除故障后才能再运行。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的生物质蒸汽发生器设计精巧、成本较低，热能的利用率显著提高，可适应生物质颗粒燃料的燃烧，具有安全、高效、节能、环保、整体结构紧凑、占地面积小、安装快捷、自动化程度高、操作简单、运行成本低等优点。可以有效满足生物质燃烧和市场需求，具有较高的推广价值。

附图说明

图1是本实用新型立式生物质蒸汽发生器的剖视结构图。

图2是图1的A-A向剖视图。

图3是图1的B-B向剖视图。

图中：1-底座，2-清灰门，3-一次风孔，4-炉排，5-炉门，6-二次风管，7-下集箱，8-观火孔，9-内圈水管，10-外圈水管，11-发生器本体，12-上集箱，13-耐火层，14-保温层，15-主汽管，16-汽水分离器，17-三次风管，18-烟箱，19-吹灰装置，20-鳍片，21-水位控制装置，22-门封装置，23-检查孔门，24-观火孔吹风管，25-炉膛，26-进料管，27-点火管，28-进风管，29-内筒体，30-外筒体。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。

实施例一

请参阅图1至图3，本实用新型公开了一种立式生物质蒸汽发生器，包括底座1、发生器本体11、观火孔8、耐火层13、保温层14、三次风管17、烟箱18、吹灰装置19、检查孔23；所述的下部底座1和发生器本体11内部连通构成炉膛25，其上部和下部有耐火层13，本体11外部包有保温层14；所述的三次风管17由外筒体30通向炉膛25上部；所述的内圈水管9、外圈水管10构成的对流烟道上部装有吹灰装置19；所述的外圈水管10的外侧装有门封装置22和检查孔门23，检查孔连通到对流烟道内。

所述的底座1由内筒体29、外筒体30组成配风室，内筒体29的中部是炉排4，炉排4下部有清灰门2、数个一次风孔3，炉排4上部有炉门5、数个二次风管6、进料管26、点火管27，进料管26经过配风室的位置开有数圈沿进料方向的送风小孔，外筒体30的偏心位置有进风管28，进风管28上有分风支管到点火装置上，外筒体30上可连接布风管路观火孔吹风管24、三次风管17。

所述的发生器本体11采用多水管结构，由环形的上集箱12、下集箱7之间 通过中部的内圈水管9、外圈水管10连接，内圈水管9之间、外圈水管10之间分别与扁钢20焊接，构成膜式壁结构，内圈水管9有一个位置未焊扁钢20，其相反方向烟箱18处的外圈水管10也未焊扁钢20，上集箱12的主汽管15位置装有汽水分离器16，上集箱12和下集箱7之间经管子连接有水位控制装置21。

所述的三次风管17通向炉膛25上部。所述的内圈水管9、外圈水管10构成的对流烟道上部装有吹灰装置19，吹灰装置19在环形的对流烟道内均布有数个方向朝下的小喷管。所述的外圈水管10的外侧装有数个门封装置22和检查孔门23，检查孔连通到对流烟道内。

生物质颗粒燃料由螺旋送料装置从底座1上的进料管26送入炉排4，在点火管27附近堆积后由进风管28支管送来得风将电加热点火装置产生的热量和火星送到燃料上点火，点着火的燃料在鼓风机经进风管28进入的炉排4底部一次风、炉排4上部二次风、炉膛25上部三次风的合理配合下在炉膛25内充分燃烧，炉膛25内充分燃烧后形成的高温烟气从炉膛25出口进入2圈错列水管排列的内圈水管9膜式壁和外圈水管10膜式壁组成的对流受热面，烟气横向冲刷水管，高效换热后从烟箱18出口排出，排出的烟气可再经余热器充分吸热降低烟温，出来的烟气经引风机、除尘装置除尘后，干净的烟气经烟囱排入大气，产生的少量炉渣、灰烬可从底座1上的炉门5、清灰孔2清出。

本实用新型汽水系统的流程是：经过处理的软水注入余热器预热后，经水泵送入本体11下集箱7，下集箱7的水在受炉膛25辐射热和对流烟道对流热的内圈水管9、外圈水管10内上升而成为气液二相流状态,带液的蒸汽进入上集箱12，在上集箱12的汽水分离器16中对蒸汽中所带的水分进行分离后从主汽管15出口获得蒸汽。

本实用新型采用鼓、引风机平衡通风，炉膛微负压燃烧，负压燃烧打开炉门时可以避免火往外喷产生的威胁，同时防止往外冒烟，工作环境干净。生物质颗粒燃料燃烧时焦油成分较多，烟气中的飞灰容易粘在对流烟道内，降低换热效率，同时容易堵塞对流烟道，使炉膛燃烧困难，因此除了选用较高的对流烟速带走飞灰外，需用吹灰装置经常吹灰，蒸汽小喷管吹灰装置结构简单，布点灵活，吹灰时间可调，耗汽量小，清灰能力强。在对流烟道上有多个通向外侧的检查孔，打开检查门，可以观察对流烟道内积灰和水管情况，必要时可经过检查孔清理对流烟道内的积灰。

实施例二

一种立式生物质蒸汽发生器，包括固定连接的发生器本体和底座，所述发生器本体的下部设有烟箱，所述底座内部设有燃烧室；所述发生器本体的内部与燃烧室联通形成炉膛；所述发生器本体的上、下部分别设有上集箱和下集箱，所述上集箱与下集箱之间通过至少两圈管道连通。

本实用新型采用先进的一体化全自动设计，将蒸汽发生器和辅机、管路阀门仪表、控制系统集成在一个方柜内，结构紧凑，外形尺寸小、美观。产品具备炉膛前吹扫、尾吹扫，自动进水，缺水保护，炉体壁超温保护，自动给料，自动点火，蒸汽超压保护，自动吹灰，缺水、超温、超压联锁并报警，运行参数可在显示屏上查看，自动化程度高，只需一键启动或停机，操作简单，安全性高。

这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。