专利名称：一种生物质锅炉的尾部烟道及一种生物质锅炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械设备领域，特别是涉及一种生物质锅炉的尾部烟道及一种生物质锅炉。
背景技术：
农作物秸杆、蔗渣、稻壳等生物质作为燃料送入锅炉燃烧，产生的蒸汽用于发电或供热是国家倡导的生物质能源利用技术。针对生物质燃料的特性，采用层燃加悬浮燃烧，或者，悬浮燃烧，或者循环流化床等燃烧方式是常见的成熟的燃烧工艺，采用上述燃烧工艺的锅炉进行燃烧后，锅炉排烟中烟尘的原始排放浓度较高(炉后除尘器的除尘效率要达到99.8%以上才能达到目前的环保排放要求)，而且，烟气中经常含有带火星的颗粒，对炉后布袋除尘器有烧损的危害。参考图1所示的一种现有技术中典型的层燃加悬浮燃烧生物质锅炉和除尘系统的示意图，这种典型的层燃加悬浮燃烧生物质锅炉和除尘系统一般由上料系统，与上料系统相连的生物质锅炉，以及，外接除尘装置组成。燃料经过上料系统达到生物质锅炉，在燃烧后产生烟气，烟气经过外接除尘装置进行除尘后排放，由于外接除尘装置采用布袋除尘器，烟气中一旦含有带火星的颗粒，就会对布袋除尘器产生烧损的危害。针对此问题，现有技术中提出了在生物质锅炉和布袋除尘器之间增加一级旋风除尘器，以除掉带火星的颗粒。然而增加旋风器需要另行配置，并相应增加占地面积和设备成本。参考图2所示的一种现有典型的生物质锅炉的示意图，这种典型的悬浮燃烧生物质锅炉和除尘系统一般由上料系统，与上料系统相连的生物质锅炉，以及，外接除尘装置组成。燃料经过上料系统达到生物质锅炉，在燃烧后产生烟气，烟气经过尾部烟道，最后经过外接除尘装置进行除尘后排放，锅炉尾部烟道的烟气流动方向如图中箭头所示是自上而下的，烟尘在自身重力作 用下，对于图中所示横向管束式的省煤器容易积灰，锅炉积灰容易造成以下几个方面的问题:1.造成安全事故；2.降低热效率，浪费燃料；3.降低锅炉出力；
4.降低锅炉寿命；5.降低经济效益。因此，本领域技术人员需要迫切解决的问题是:提供一种生物质锅炉的尾部烟道及一种生物质锅炉，用以提高锅炉的自除尘能力，降低锅炉除尘设备占地和投资费用以及解决锅炉积灰造成的各种问题。
发明内容
有鉴于此，本发明针对上述现有技术存在的问题作出改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种生物质锅炉的尾部烟道及生物质锅炉，可以提高锅炉的自除尘能力，降低锅炉除尘设备占地和投资费用以及解决锅炉积灰造成的各种问题。为解决上述技术问题，本发明实施例公开了一种生物质锅炉的尾部烟道，所述尾部烟道采用U型布置，烟气自所述尾部烟道顶部下降至底部后，再由底部上升至顶部；所述尾部烟道包括:位于所述尾部烟道中烟气自水平向上折向流动的位置的除尘器，以及，位于所述除尘器下方的第一集灰斗；当除尘器从烟气中分离烟尘后，烟尘下落到第一集灰斗内；位于烟气自下而上流动的位置的一个或多个省煤器；以及，位于所述烟气自下而上流动的位置的省煤器上方的第一空气预热器。优选地，所述的生物质锅炉的尾部烟道，还包括:位于所述第一集灰斗底部的水封刮板除灰机。优选地，所述除尘器为轴向进入型多管除尘器。优选地，所述的生物质锅炉的尾部烟道，还包括:位于烟气自上而下流动的位置的一个或多个省煤器；以及，在所述烟气自上而下流动的位置的下方的第二空气预热器。优选地，所述的生物质锅炉的尾部烟道，还包括:位于所述烟气自上而下流动底部位置的一个第二集灰斗；以及，位于所述第二集灰斗下方的卸灰阀。优选地，当采用所述生物质锅炉的尾部烟道进行除尘时，包括以下阶段:烟气下降阶段:烟气自所述尾部烟道顶部下降，经过省煤器和第二空气预热器；
除尘阶段:在烟气自水平向上折向流动的位置，烟气进入除尘器，除尘器从烟气中分离烟尘后，烟尘下落到第一集灰斗内；烟气上升阶段:经过除尘处理的烟气从所述尾部烟道底部上升，经过省煤器和第一空气预热器从所述尾部烟道顶部排出。本发明实施例还公开了一种生物质锅炉，包括上料系统，与所述上料系统相连的燃烧炉，以及，与所述燃烧炉的相连的尾部烟道:所述尾部烟道采用U型布置，烟气自所述尾部烟道顶部下降至底部后，再由底部上升至顶部；所述尾部烟道包括:位于所述尾部烟道中烟气自水平向上折向流动的位置的除尘器，以及，位于所述除尘器下方的第一集灰斗；当除尘器从烟气中分离烟尘后，烟尘下落到第一集灰斗内；位于烟气自下而上流动的位置的一个或多个省煤器；以及，位于所述烟气自下而上流动的位置的省煤器上方的第一空气预热器。优选地，所述尾部烟道还包括:位于所述第一集灰斗底部的水封刮板除灰机。优选地，所述除尘器为轴向进入型多管除尘器。优选地，所述尾部烟道还包括:位于烟气自上而下流动的位置的一个或多个省煤器，以及，在所述烟气自上而下流动的位置的下方的第二空气预热器。与现有技术相比，本发明具有如下优点:本发明通过在锅炉尾部烟道采用U型布置以改变烟气流动方向，具体地，现有技术烟气流动方向是先上后下，本发明的烟气流动方向是先下后上，即烟气流动(除尘)分为以下三个阶段:1、烟气下降阶段:烟气自所述尾部烟道顶部下降，经过省煤器和第二空气预热器；2、除尘阶段:在烟气自水平向上折向流动的位置，烟气进入除尘器，除尘器从烟气中分离烟尘后，烟尘下落到第一集灰斗内；3、烟气上升阶段:经过除尘处理的烟气从所述尾部烟道底部上升，经过省煤器和第一空气预热器从所述尾部烟道顶部排出。解决了横向管束式省煤器积灰问题。
进一步，在烟气自水平向上折向流动的位置，布置了除尘器，在该除尘器下面布置了一个集灰斗，所述集灰斗为第一集灰斗，为保证锅炉在该集灰斗部位的负压，防止冷风漏进锅炉，同时定期带出积灰，同时也在集灰斗底部设置了水封刮板除灰机，烟尘沿尾部烟道进入除尘器后，烟尘在旋转离心力的作用下，从烟气中被分离，进而在重力作用下落到集灰斗内，达到初始除尘的效果，本发明通过在尾部烟道内部布置除尘器，从而提高了生物质锅炉自除尘能力。
图1为一种现有技术中典型的层燃加悬浮燃烧生物质锅炉和除尘系统的示意图；图2为一种现有典型的生物质锅炉的示意图；图3为本发明的一种生物质锅炉的尾部烟道示例的结构图；图4为本发明 的一种轴向进入型多管陶瓷除尘器的结构图；图5为本发明的一种轴向进入型多管陶瓷除尘器的陶瓷除尘元件轴向进入叶片的示意图。
具体实施例方式为使本发明的结构、特性和优点更加清楚，下面结合具体实施例进行详细描述之前，先对背景技术部分所提到的现有技术结合附图加以说明。图1和图2分别为现有技术中常见的锅炉以及其除尘装置示意图。参考图1所示的一种现有技术中典型的层燃加悬浮燃烧生物质锅炉和除尘系统的示意图，这种典型的层燃加悬浮燃烧生物质锅炉和除尘系统一般由图中所标示的上料系统，与上料系统相连的生物质锅炉，以及，外接除尘装置组成，具体地，外接除尘装置包括:旋风除尘器和布袋除尘设备。燃料经过上料系统达到生物质锅炉，在燃烧后产生烟气，烟气经过外接除尘装置进行除尘后排放。具体地，除尘装置由旋风除尘装置和除尘布袋通过外接方式接在锅炉尾部烟道上，尾部烟道呈倒U字型固定在地面上，由锅炉燃烧产生的带有烟尘的烟气经过尾部烟道时先上升经过顶部水平连接处之后直线下降经过外接旋风除尘装置进行初步除尘后再经过布袋除尘进行二次除尘，最后排出经过除尘处理的烟气。参考图2所示的典型的悬浮燃烧生物质锅炉和除尘系统的示意图，这种典型的悬浮燃烧生物质锅炉和除尘系统一般由上料系统，与上料系统相连的生物质锅炉，以及，外接除尘装置组成。外接除尘装置为旋风除尘装置，尾部烟道呈倒U字型固定在地面上，由锅炉燃烧产生的带有烟尘的烟气经过尾部烟道时先上升经过顶部水平连接处之后直线下降，烟气在烟道内逐级经过横向管束的省煤器，之后经过外接旋风除尘装置除尘，最后排出经过除尘处理的烟气。对于这两种锅炉的除尘方式，锅炉的设计都没有自除尘能力，用户都需要另行配置旋风除尘器去除火星和大颗粒的烟尘，占地和投资较高；同时，锅炉尾部烟道的烟气流动方向是自上而下的，烟尘颗粒由于在自身重力作用下会不断的往下坠落，对于横向管束式的省煤器容易积灰。本发明的实施方式就是针对现有技术中锅炉没有自除尘能力和积灰问题作出的改进。本发明实施例的核心构思之一在于，通过改变锅炉尾部烟道的布置方式，利用锅炉尾部烟道烟气流向的变化，在尾部烟道中增设除尘器，提高锅炉的自除尘能力，达到摒弃炉后外接除尘的目的，以减少除尘装置占地面积和设备成本。参考图3所示的本发明的一种生物质锅炉的尾部烟道示例的结构图，为叙述方便，下文中所称的“左”和“右”与附图本身的左，右方向一致，但并不对本发明的结构起限
定作用。如图3所示，在本发明实施例中，所述尾部烟道可以采用U型布置，基于所述U型布置，所述尾部烟道可以分为左烟道和右烟道，左烟道和右烟道通过U形底部通道相连接，该烟道外形优选可以为矩形，当然也可以为圆筒型等其他形状，整个尾部烟道优选可以用锅炉尾部钢架支撑，当然也可以采用其他螺栓或内嵌的方式固定。在所述尾部烟道内部，烟气流动方向可以为:烟气自尾部烟道顶部下降至底部后，再由底部上升至顶部；即可以理解，所述尾部烟道内部烟气流动方向从上往下为烟气进入通道，从下往上为烟气排放通道；即尾部烟道内部烟气流动是先下降后上升的。在本发明实施例中，所述尾部烟道可以包括:位于所述尾部烟道中烟气自水平向上折向流动的位置的除尘器，以及，位于所述除尘器下方的第一集灰斗；当除尘器从烟气中分离烟尘后，烟尘下落到第一集灰斗内。作为本发明具体实现的一种优选示例，所述除尘器可以采用轴向进入型多管陶瓷除尘器，在具体实现中，所述除尘器优选可以通过钢制的多孔隔板固定在右侧烟道。参考图4所示的本发明的一种轴向进入型多管陶瓷除尘器的结构图，陶瓷多管旋风除尘器排列有很多横向并列的陶瓷除尘元件，含尘烟气进入所述陶瓷除尘元件后，分离出来的烟尘颗粒在重力作用下落入第一集灰斗，净化后的气体经烟气排放通道排出。其中的陶瓷除尘元件的除尘过程可以参考图5所示的陶瓷除尘元件轴向进入叶片示意图，烟气流经过元件的气流方向如图中箭头所示，作旋转式流动，利用产生的离心力将质量不相等的烟尘颗粒和烟气分离，进行离心式除尘。当除尘器从烟气中分离烟尘后，烟尘在重力作用下，下落到第一集灰斗内，集灰斗的作用是用来收集灰尘，以便统一排放，集灰斗与烟道自然连接，集灰斗上大下小，集灰斗的形状可以是棱锥形，在高度允许的情况下也可以从棱锥形过渡到圆锥形。在本发明的一种优选实施例中，所述尾部烟道还可以包括:位于所述第一集灰斗底部的水封刮板除灰机。所述水封刮板除灰机不仅可以保证锅炉在该部位的负压，还可以防止冷风漏进锅炉，同时定期带出积灰。在本发明实施例中，所述尾部烟道还可以包括:位于烟气自下而上流动的位置的一个或多个省煤器。在具体实现中，所述尾部烟道还可以包括位于烟气自上而下流动的位置的一个或多个省煤器。为简洁起见，所述图3位于左侧尾部烟道内的省煤器从上而下依次排布有“一级省煤器”，“二级省煤器”，“三级省煤器”，“四级省煤器”，“第二空气预热器”，位于右侧尾部烟道内的省煤器排布有“末级省煤器”，“第一空气预热器”。位于烟气自下而上流动的位置的设置有一个或多个 省煤器，用于吸收烟道内烟气的热量，提升热燃烧效率，在左侧尾部烟道内，从上而下分布着“一级省煤器”，“二级省煤器”，“三级省煤器”，“四级省煤器”，“第二空气预热器”，需要说明的是，这些省煤器在实际中可以任意设置，可以设置一个，也可以设置多个，具体设置的数量可以视烟道长短和热平衡的需要而定，本发明对此无需加以限制。这些省煤器可以采用为横向管束式省煤器，通过螺栓或者其他可固定方式固定在U型尾部烟道内部。具体地，所述省煤器的作用可以为:1、吸收低温烟气的热量，降低排烟温度，减少排烟损失，节省燃料；2、由于给水进入汽包之前先在省煤器加热，因此减少了给水在受热面的吸热，可以用省煤器来代替部分造价较高的蒸发受热面；3、给水温度提高了，进入汽包就会减小壁温差，热应力相应的减小，延长汽包使用寿命。在本发明的一种优选实施例中，所述生物质锅炉的尾部烟道还可以包括:位于所述烟气自上而下流动的位置的一个或多个省煤器的下方的第二空气预热器；以及，位于烟气自下而上流动的位置的一个或多个省煤器的上方的第一空气预热器。空气预热器一般简称为空预器，多用于燃煤电站锅炉，可以为管箱式或者回转式，优选实施例中是管箱式。所述管箱式空气预热器工作原理是:烟气从管箱外部流经，空气从管箱内部通过，通过温差不同传热。与省煤器、过热器等原理相同。在本发明的一种优选实施例中，所述生物质锅炉的尾部烟道还可以包括:位于所述第二集灰斗下方的卸灰阀。具体地，左边烟道底部设置了一个集灰斗，集灰斗与烟道自然连接，集灰斗上大下小，集灰斗的形状可以是棱锥形，在高度允许的情况下也可以从棱锥形过渡到圆锥形。在集灰斗下部开口处，装有一个卸灰阀。为了使尾部烟道安全得到保障，所述卸灰阀的选用应该刚好使集灰斗下方密封且能承受烟道的最大压力和最高温度。在本发明的一种优选实施例中，所述生物质锅炉的尾部烟道除尘过程可以包括以下几个阶段:烟气下降阶段:烟气自所述尾部烟道顶部下降，经过省煤器和第二空气预热器；除尘阶段:在烟气自水平向上折向流动的位置，烟气进入除尘器，除尘器从烟气中分离烟尘后，烟尘下落到第一集灰斗内；
烟气上升阶段:经过除尘处理的烟气从所述尾部烟道底部上升，经过省煤器和第一空气预热器从所述尾部烟道顶部排出。需要说明的是，上述实施方式中U型结构尾部烟道和各处固定材料为金属材料构成，其他部件则按照功能，用途和适用环境进行选材。综上所述，本发明通过在锅炉尾部烟道采用U型布置以改变烟气流动方向，具体地，现有技术烟气流动方向是先上后下，本发明的烟气流动方向是先下后上，即烟气流动(除尘)分为以下三个阶段:1、烟气下降阶段:烟气自所述尾部烟道顶部下降，经过省煤器和第二空气预热器；2、除尘阶段:在烟气自水平向上折向流动的位置，烟气进入除尘器，除尘器从烟气中分离烟尘后，烟尘下落到第一集灰斗内；3、烟气上升阶段:经过除尘处理的烟气从所述尾部烟道底部上升，经过省煤器和第一空气预热器从所述尾部烟道顶部排出。解决了横向管束式省煤器积灰问题。进一步，在烟气自水平向上折向流动的位置，布置了除尘器，在该除尘器下面布置了第一集灰斗，为保证锅炉在该集灰斗部位的负压，防止冷风漏进锅炉，同时定期带出积灰，同时也在集灰斗底部设置了水封刮板除灰机，烟尘沿尾部烟道进入除尘器后，烟尘在旋转离心力的作用下，从烟气中被分离，进而在重力作用下落到集灰斗内，达到初始除尘的效果，本发明通过在尾部烟道内部布置除尘器，从而提高了生物质锅炉自除尘能力。本发明实施例还公开了一种生物质锅炉，具体可以包括:上料系统，与所述上料系统相连的燃烧炉，以及，与所述燃烧炉的相连的尾部烟道:所述尾部烟道采用U型布置，烟气自所述尾部烟道顶部下降至底部后，再由底部上升至顶部；所述尾部烟道可以包括:位于所述尾部烟道中烟气自水平向上折向流动的位置的除尘器，位于所述除尘器下方的第一集灰斗当除尘器从烟气中分离烟尘后，烟尘下落到集灰斗内，位于烟气自下而上流动的位置的一个或多个省煤器；以及，位于所述烟气自下而上流动的位置的省煤器上方的第一空气预热器。在本发明实施例中，所述生物质锅炉还可以包括:位于所述尾部烟道中烟气自水平向上折向流动的位置的除尘器，以及，位于所述除尘器下方的第一集灰斗；当除尘器从烟气中分离烟尘后，烟尘下落到第一集灰斗内。作为本发明具体实现的一种优选示例，所述除尘器可以采用轴向进入型多管陶瓷除尘器。在本发明的一种优选实施例中，所述生物质锅炉还可以包括:位于所述集灰斗底部的水封刮板除灰机。在具体实现中，所述生物质锅炉还可以包括:位于尾部烟道中烟气自上而下流动的位置的一个或多个省煤器，以及，在所述烟气自上而下流动的位置的下方的第二空气预热器。在本发明的一种优选实施例中，所述生物质锅炉还可以包括:位于所述第二空气预热器下方的卸灰阀。在具体应用中，所述生物质锅炉的除尘阶段可以包括如下步骤:烟气下降阶段:烟气自所述尾部烟道顶部下降，经过省煤器和第二空气预热器；除尘阶段:在烟气自水平向上折向流动的位置，烟气进入除尘器，除尘器从烟气中分离烟尘后，烟尘下落到第一集灰斗内；
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烟气上升阶段:经过除尘处理的烟气从所述尾部烟道底部上升，经过省煤器和第一空气预热器从所述尾部烟道顶部排出。对于生物质锅炉的实施例而言，由于其与尾部烟道实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见部件实施例的部分说明即可。最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上对本发明所提供的一种生物质锅炉的尾部烟道，以及，一种生物质锅炉进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种生物质锅炉的尾部烟道，其特征在于，所述尾部烟道采用U型布置，烟气自所述尾部烟道顶部下降至底部后，再由底部上升至顶部； 所述尾部烟道包括: 位于所述尾部烟道中烟气自水平向上折向流动的位置的除尘器，以及，位于所述除尘器下方的第一集灰斗；当除尘器从烟气中分离烟尘后，烟尘下落到第一集灰斗内； 位于烟气自下而上流动的位置的一个或多个省煤器； 以及， 位于所述烟气自下而上流动的位置的省煤器上方的第一空气预热器。
2.根据权利要求1所述的生物质锅炉的尾部烟道，其特征在于，还包括:位于所述第一集灰斗底部的水封刮板除灰机。
3.根据权利要求1所述的生物质锅炉的尾部烟道，其特征在于，所述除尘器为轴向进入型多管除尘器。
4.根据权利要求1或2或3所述的生物质锅炉的尾部烟道，其特征在于，还包括: 位于烟气自上而下流动的位置的一个或多个省煤器； 以及， 在所述烟气自上而下流动的位置的下方的第二空气预热器。
5.根据权利要求4所述的生物质锅炉的尾部烟道，其特征在于，还包括: 位于所述烟气自上而下流动 底部位置的一个第二集灰斗； 以及， 位于所述第二集灰斗下方的卸灰阀。
6.根据权利要求1中任一项所述的生物质锅炉的尾部烟道，其特征在于，当采用所述生物质锅炉的尾部烟道进行除尘时，包括以下阶段: 烟气下降阶段:烟气自所述尾部烟道顶部下降，经过省煤器和第二空气预热器； 除尘阶段:在烟气自水平向上折向流动的位置，烟气进入除尘器，除尘器从烟气中分离烟尘后，烟尘下落到第一集灰斗内； 烟气上升阶段:经过除尘处理的烟气从所述尾部烟道底部上升，经过省煤器和第一空气预热器从所述尾部烟道顶部排出。
7.—种生物质锅炉，其特征在于，包括上料系统，与所述上料系统相连的燃烧炉，以及，与所述燃烧炉的相连的尾部烟道:所述尾部烟道采用U型布置，烟气自所述尾部烟道顶部下降至底部后，再由底部上升至顶部； 所述尾部烟道包括: 位于所述尾部烟道中烟气自水平向上折向流动的位置的除尘器，以及，位于所述除尘器下方的第一集灰斗；当除尘器从烟气中分离烟尘后，烟尘下落到第一集灰斗内； 位于烟气自下而上流动的位置的一个或多个省煤器； 以及， 位于所述烟气自下而上流动的位置的省煤器上方的第一空气预热器。
8.根据权利要求7所述的生物质锅炉，其特征在于，所述尾部烟道还包括: 位于所述第一集灰斗底部的水封刮板除灰机。
9.根据权利要求7所述的生物质锅炉，其特征在于，所述除尘器为轴向进入型多管除尘器。
10.根据权利要求7所述的生物质锅炉，其特征在于，所述尾部烟道还包括: 位于烟气自上而下流动的位置的一个或多个省煤器； 以及， 在所述烟气自上 而下流动的位置的下方的第二空气预热器。
全文摘要
本发明提供了一种生物质锅炉的尾部烟道及一种生物质锅炉，其中，所述生物质锅炉的尾部烟道采用U型布置，烟气自所述尾部烟道顶部下降至底部后，再由底部上升至顶部；所述尾部烟道包括位于所述尾部烟道中烟气自水平向上折向流动的位置的除尘器，以及，位于所述除尘器下方的第一集灰斗；当除尘器从烟气中分离烟尘后，烟尘下落到第一集灰斗内；位于烟气自下而上流动的位置的一个或多个省煤器；以及，位于所述烟气自下而上流动的位置的省煤器上方的第一空气预热器。本发明可以提高锅炉的自除尘能力，降低锅炉除尘设备占地和投资费用以及解决锅炉积灰造成的各种问题。
文档编号F23J11/00GK103234211SQ20131013857
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月19日 优先权日2013年4月19日
发明者洪浩 申请人:中工国际工程股份有限公司