一种小型锅炉及其水循环方法与流程

本发明涉及一种小型锅炉及其水循环方法，属于锅炉技术领域。

背景技术：

偏远地区交通不便或水力、风力发电地区负荷不稳定地区，居民生活用电或小型用电需要用到小型移动发电锅炉。同时如地震等应急情况下的紧急供电也需要移动式快装锅炉。此时，考虑系统的供电对象为居民生活用电或小型用电设备供电，机组的功率不宜设置太大，配置供电能力通常为500～6000kw。而且需要检修维护简单，还要设备燃料的适应性广，可以单独燃用生物质，也可以燃用生物质和煤的混合物，还可以单独燃煤。

而这种发电锅炉的小型化，往往使得汽水空间有限，难以全然利用大型电站锅炉的成熟技术，从而使得其汽水循环需要特殊考虑。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种小型锅炉及其水循环方法，尤其适用于蒸发量2~4t/h且蒸汽参数1.25~3.82mpa的小型移动发电锅炉。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种小型锅炉，包括水平并列连接的气化室、燃烧室和燃尽室，所述气化室、燃烧室和燃尽室底部设置有阶梯式布置的炉排，且所述燃尽室底部在所述炉排上方形成向所述燃烧室倾斜的炉拱；

所述燃烧室壁面和燃尽室壁面选用水冷壁结构，分别连接有燃烧室集箱和燃尽室集箱；所述燃烧室集箱包括燃烧室上集箱和燃烧室下集箱，所述燃尽室集箱包括燃尽室下集箱和燃尽室上集箱；所述燃烧室上部设有过热器，所述燃尽室内设置有对流管束（12），所述对流管束下方设置有对流管束下集箱；

所述锅炉还包括循环泵和锅筒，所述锅筒按照高位或低位设置，所述循环泵与所述锅筒相连；

所述循环泵与所述燃尽室下集箱和燃烧室下集箱分别连接或依次连接；所述燃尽室上集箱和燃烧室上集箱分别与所述锅筒连接；所述过热器入口与所述锅筒连接。

所述锅筒按照高位设置，所述锅筒设置在所述燃烧室和燃尽室顶部；所述锅筒设有下降管与所述循环泵相连；所述锅筒与所述对流管束顶部相连，使得所述锅筒和所述对流管束形成上升流和下降流。

所述锅筒按照低位设置，所述锅筒设置在所述锅炉的中下部外侧；所述锅筒与所述循环泵设有管路相连；所述对流管束下集箱与所述循环泵连接；所述对流管束顶部设置有对流管束上集箱，且所述对流管束上集箱与所述锅筒相连。

一种小型锅炉的水循环方法，所述方法包括：

使除氧水作为工质进入锅筒，然后通过循环泵分别进入燃尽室下集箱和燃烧室下集箱，分别在所述燃尽室集箱和水冷壁结构的燃尽室壁面之间以及燃烧室集箱和水冷壁结构的燃烧室壁面之间形成强制循环流动，并分别通过所述水冷壁结构与燃尽室和燃烧室内的烟气进行换热升温，形成汽水混合物；

所述汽水混合物在所述循环泵的作用下，分别通过燃尽室上集箱和燃烧室上集箱进入锅筒进行汽水分离，分离后的水蒸气进入过热器与燃烧室内的烟气进一步换热升温，形成过热蒸汽供发电；以及

使作为工质的除氧水进入按照高位设置的锅筒与锅筒内汽水分离下的热水混合成为混合水，一部分混合水通过下降管进入循环泵,分别进入燃尽室下集箱和燃烧室下集箱；一部分混合水通过一部分对流管束下降与燃尽室内的烟气进行换热升温，形成汽水混合物，汇集在对流管束下集箱，然后再通过一部分对流管束上升回到锅筒，在锅筒中进行汽水分离，使混合水在对流管束、对流管束下集箱和锅筒之间形成自然循环流动；或者

使作为工质的除氧水进入设置在锅炉中下部外侧的锅筒与锅筒内汽水分离下的热水混合成为混合水，通过循环泵分别分配给燃尽室下集箱、对流管束下集箱和燃烧室下集箱；进入燃尽室下集箱和燃烧室下集箱的热水分别进一步分配给水冷壁结构的燃尽室壁面和水冷壁结构的燃烧室壁面，使得混合水分别在所述燃尽室集箱和水冷壁结构的燃尽室壁面之间以及燃烧室集箱和冷壁结构的燃烧室壁面之间形成强制循环流动；同时混合水在对流管束下集箱、对流管束、对流管束上集箱与锅筒之间也形成强制循环流动。

本发明具有以下优点及有益效果：由于锅炉高度很小，燃烧室水冷壁和燃尽室水冷壁自然循环不可靠，必须采用强制循环，而对流管束由于换热强度低，采用强制循环或自然循环方式，保证了小型锅炉水循环安全，从而使得小型锅炉运行安全可靠。

附图说明

图1为本发明所涉及的其中一种实施方式的小型锅炉示意图。

图2为本发明所涉及的另一种实施方式的小型锅炉示意图。

图中：1－进料器；2－气化室；3－燃烧室；4－燃尽室；5－炉排；6－炉排风室；7－炉拱；8－锅筒；9－燃尽室下集箱；10－燃烧室下集箱；11－过热器；12－对流管束；13－循环泵；14－对流管束下集箱；15－对流管束上集箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

如图1和图2所示，一种小型锅炉，包括水平并列连接的气化室2、燃烧室3和燃尽室4，还包括循环泵13和锅筒8，锅筒8按照高位或低位设置，循环泵13与锅筒8相连。气化室2顶部设置有进料器1。进料器1采用密封进料。气化室2下部设置有气化剂管，用于通入空气、氧气或水蒸气等气化剂。气化室2内壁设置耐火材料，形成绝热炉墙，使气化室2形成蓄热气化，降低气化温度。

气化室2、燃烧室3和燃尽室4底部设置有阶梯式布置的炉排5，炉排5底部设置有炉排风室6。炉排5沿着物料行进方向倾斜向下布置，倾斜角小于15°。炉排5末端设置落料通道，落料通道底部设置在渣池中。燃尽室4底部在炉排5上方形成向燃烧室3倾斜的炉拱7。

燃料从进料器1密封式进入到气化室2中，在气化室2蓄热气化生成气化气和气化残渣，气化气进入燃烧室3，与燃烧室3通入的氧化剂燃烧产生高温烟气。气化室2下方的气化残渣在炉排5上与从炉排5底部的炉排风室6通入的气化剂作用继续气化，随着炉排5向前推进过程中在炉排风室6通入的氧化剂作用逐渐燃烧，并最终达到燃尽。燃烧产生的高温烟气在炉拱7的导流下也进入燃烧室3。

燃烧室3和燃尽室4壁面选用水冷壁结构，分别设有燃烧室集箱和燃尽室集箱。燃烧室集箱包括燃烧室上集箱和燃烧室下集箱10，燃烧室上集箱设置在燃烧室3顶部，燃烧室下集箱10设置在燃烧室3底部，与燃烧室3壁面的水冷壁结构中的水冷管连接，形成汽水循环空间。燃尽室集箱包括燃尽室下集箱9和燃尽室上集箱，燃尽室上集箱设置在燃尽室4顶部，燃尽室下集箱11设置在燃尽室4底部，与燃尽室4壁面的水冷壁结构中的水冷管连接，形成汽水循环空间。

循环泵13依次连接燃尽室下集箱9和燃烧室下集箱10，将工质依次通过燃尽室下集箱9和燃烧室下集箱10送入水冷壁，使工质与烟气换热吸收热量成为汽水混合物。或者，循环泵13分别与燃尽室下集箱9和燃烧室下集箱10，将工质分别通过燃尽室下集箱9和燃烧室下集箱10送入水冷壁，使工质与烟气换热吸收热量成为汽水混合物。汽水混合物分别通过燃尽室上集箱和燃烧室上集箱汇集，然后分别送到锅筒8进行汽水分离。

燃烧室3上部设有过热器11，过热器11入口与锅筒8连接，锅筒8内经汽水分离产生的蒸汽进入过热器11继续被加热成过热蒸汽。过热器11出口与汽轮发电机组相连，将过热蒸汽供给汽轮发电机组发电。汽轮发电机组发电后的乏汽冷凝后进入除氧器，重新除氧生成除氧水供锅炉使用。

燃尽室4内设置有对流管束12，所述对流管束12下方设置有对流管束下集箱14。

其中一种实施方式如图1所示，锅筒8按照高位设置，将锅筒8设置在燃烧室3和燃尽室4顶部。锅筒8设有下降管与所述循环泵13相连。锅筒8与对流管束12管顶部相连，使得锅筒8和对流管束12之间随机形成上升流和下降流。本领域一般技术人员可以理解和想象锅筒8和对流管束12之间热水下降和汽水混合物上升的随机分布特点。

另一种实施方式如图2所示，锅筒8按照低位设置，将锅筒8设置在锅炉的中下部外侧，通常设置在锅炉平台。锅筒8与循环泵13设有管路相连。对流管束下集箱14与循环泵13连接。对流管束12顶部设置有对流管束上集箱15，且对流管束上集箱15与锅筒8相连。

使燃料从进料器1进入气化室2气化，产生的气化气进入燃烧室3；在燃烧室3入口通入氧化剂（空气）作为二次风对气化气点燃并助燃，使气化气燃烧生成高温烟气；气化室2产生的气化残渣在炉排5上气化、燃烧，燃烧生成的高温烟气在炉拱7导流下也进入燃烧室3。

使除氧水作为工质进入锅筒8，然后通过循环泵13分别进入燃尽室下集箱4和燃烧室下集箱10，分别在所述燃尽室集箱和水冷壁结构的燃尽室4壁面之间以及燃烧室集箱和水冷壁结构的燃烧室3壁面之间形成强制循环流动，并分别通过所述水冷壁结构与燃尽室4和燃烧室3内的高温烟气进行换热升温，形成汽水混合物。燃烧室3壁面温度高，在循环泵13通入的热水强制循环下，可以避免壁面过热损坏。

汽水混合物在循环泵13的作用下，分别通过燃尽室上集箱和燃烧室上集箱进入锅筒8进行汽水分离，分离后的水蒸气进入过热器11与燃烧室3内的烟气进一步换热升温，形成过热蒸汽供发电。

使作为工质的除氧水进入按照高位设置的锅筒8与锅筒8内汽水分离下的热水混合成为混合水，一部分混合水通过下降管进入循环泵13,分别进入燃尽室下集箱4和燃烧室下集箱10；一部分混合水通过一部分对流管束12下降与燃尽室4内的烟气进行换热升温，形成汽水混合物，汇集在对流管束下集箱14，然后再通过一部分对流管束12上升回到锅筒8，在锅筒8中进行汽水分离，使混合水在对流管束12、对流管束下集箱14和锅筒8之间形成自然循环流动。

或者，使作为工质的除氧水进入设置在锅炉中下部外侧的锅筒8与锅筒8内汽水分离下的热水混合成为温度适当的混合水，通过循环泵13分别分配给燃尽室下集箱9、对流管束下集箱14和燃烧室下集箱10；进入燃尽室下集箱9和燃烧室下集箱10的热水分别进一步分配给水冷壁结构的燃尽室壁面和水冷壁结构的燃烧室壁面，使得混合水分别在所述燃尽室集箱和水冷壁结构的燃尽室4壁面之间以及燃烧室集箱和冷壁结构的燃烧室3壁面之间形成强制循环流动；同时混合水在对流管束下集箱14、对流管束12、对流管束上集箱15与锅筒8之间也形成强制循环流动。

锅筒8设置有水位计、温度计等测量或监控装置，通过调节除氧水量调节锅筒混合水的温度。除氧水通过给水泵供给和调节。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。