小型生物质成型燃料循环流化床热水锅炉的制作方法

本发明属于锅炉燃烧技术领域，特别是涉及一种燃烧生物质成型燃料循环流化床热水锅炉。

背景技术：

近年来，煤炭利用带来的环境问题日益突出，根据国务院发布的《大气污染防治行动计划》，逐步淘汰10t/h(7MW)及以下的燃煤锅炉。生物质是可再生的清洁能源，硫、氮、灰分含量低，具有CO₂“零”排放的美誉，在热电领域是煤炭理想的替代者。目前燃烧生物质的锅炉主要有两种，一种是层燃锅炉，一种是循环流化床锅炉。层燃锅炉燃烧方式简单，但炉内温度难以控制，温度过高时灰分熔化，在炉内结渣、挂焦，影响设备的换热性能，烟气中NO_X排放量高于国家环保标准，需采用昂贵的脱硝装置。

循环流化床生物质锅炉炉膛温度能均匀地保持在750～850℃，燃烧稳定，不易结渣，NO_X排放量低，一般只有150～200mg/m³，具有显著的环保效果。但是，常规小型循环流化床锅炉存在以下问题：采用重型炉墙，占地面积大，造价高；炉墙容易开裂，散热损失大；受热面磨损严重，维护费用高。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种钢材耗量低，埋管磨损轻，NO_X排放量低的小型生物质成型燃料循环流化床热水锅炉。

本发明所采取的技术方案是：小型生物质成型燃料循环流化床热水锅炉，包括炉膛、二次风口、进料口、回料装置、一次风空气预热器、二次风空气预热器、螺纹烟管省煤器、尾部烟道、旋风分离器及多根埋管；所述炉膛侧壁下部设有二次风口和进料口，所述旋风分离器上部与炉膛烟气出口连通，旋风分离器底部安装有回料装置，所述回料装置与炉膛下部连通，所述尾部烟道与旋风分离器烟气出口连通，尾部烟道内自上而下依次安装有螺纹烟管省煤器、二次风空气预热器和一次风空气预热器；

所述小型生物质成型燃料循环流化床热水锅炉还包括水套、埋管环形集箱、低速床风室、高速床风室、排渣管、高速床布风板、低速床布风板、热水引出管及风烟系统；所述炉膛的横截面为圆形，炉膛侧壁设有水套，所述热水引出管一端与水套顶部连通，所述多根埋管设置在炉膛内的下部，多根埋管沿炉膛内腔周向排布，多根埋管上端均与水套连通，多根埋管下端与埋管环形集箱连通，所述埋管环形集箱安装在炉膛外侧壁下部，所述高速床风室设置在炉膛内的底部中心处，低速床风室设置在高速床风室外侧，所述高速床风室上端安装有高速床布风板，所述低速床风室上端安装有低速床布风板，所述低速床布风板里端向下倾斜设置，低速床布风板位于高速床布风板上方，所述排渣管一端设置在高速床风室内并穿过高速床布风板与炉膛连通，所述风烟系统与尾部烟道连通。

本发明的有益效果在于：

1.本发明的生物质循环流化床锅炉小型化，额定热功率≤7MW，可以替代现有7MW以下的燃煤锅炉，结构简单，占地面积小，钢材消耗低，并大幅减少耐火、保温材料的使用。

2.低速床布置埋管，流化速度只有2m/s左右，所以埋管磨损轻，同时吸收密相区热量，将密相区温度控制在750-850℃，彻底解决了结焦问题。

3.炉膛采用水套结构，保温效果好，散热少，热效率高。

4.采用低温燃烧、分级送风和烟气再循环，有效控制NO_X的生成，NOx排放浓度低于100mg/m³。

5.具有良好的停电保护措施，突然停电不会导致水击。

附图说明

图1：本发明结构示意图；

图2：本发明水系统循环流程图；

图3：本发明风烟系统流程图；

其中：1-炉膛、2-水套、3-二次风口、4-进料口、5-埋管、6-埋管环形集箱、7-低速床风室、8-高速床风室、9-排渣管、10-高速床布风板、11-低速床布风板、12-回料装置、13-一次风空气预热器、14-二次风空气预热器、15-螺纹烟管省煤器、16-尾部烟道、17-旋风分离器、18-热水引出管、19-阀门一、20-阀门二、21-阀门三、22-布袋除尘器、23-引风机、24-烟囱、25-一次风机、26-二次风机、27-蝶阀。

具体实施方式

如图1所示，小型生物质成型燃料循环流化床热水锅炉，包括炉膛1、二次风口3、进料口4、回料装置12、一次风空气预热器13、二次风空气预热器14、螺纹烟管省煤器15、尾部烟道16、旋风分离器17及多根埋管5；所述炉膛1侧壁下部设有二次风口3和进料口4，所述旋风分离器17上部与炉膛1烟气出口连通，旋风分离器17底部安装有回料装置12，所述回料装置12与炉膛1下部连通，所述尾部烟道16与旋风分离器17烟气出口连通，尾部烟道16内自上而下依次安装有螺纹烟管省煤器15、二次风空气预热器14和一次风空气预热器13；

所述小型生物质成型燃料循环流化床热水锅炉还包括水套2、埋管环形集箱6、低速床风室7、高速床风室8、排渣管9、高速床布风板10、低速床布风板11、热水引出管18及风烟系统；所述炉膛1的横截面为圆形，炉膛1侧壁设有水套2，所述热水引出管18一端与水套2顶部连通，所述多根埋管5设置在炉膛1内的下部，多根埋管5沿炉膛1内腔周向排布，多根埋管5上端均与水套2连通，多根埋管5下端与埋管环形集箱6连通，所述埋管环形集箱6安装在炉膛1外侧壁下部，所述高速床风室8设置在炉膛1内的底部中心处，低速床风室7设置在高速床风室8外侧，所述高速床风室8上端安装有高速床布风板10，所述低速床风室7上端安装有低速床布风板11，所述低速床布风板11里端向下倾斜设置，低速床布风板11位于高速床布风板10上方，所述排渣管9一端设置在高速床风室8内并穿过高速床布风板10与炉膛1连通，所述风烟系统与尾部烟道16连通。

上述低速床风室7、高速床风室8、高速床布风板10及速床布风板11结构已在发明专利201210404217.X中公开。

如图3所示，所述风烟系统包括布袋除尘器22、引风机23、烟囱24、一次风机25、二次风机26及蝶阀27；所述布袋除尘器22与尾部烟道16出口连通，所述引风机23的进风口与布袋除尘器22连通，所述引风机23的出风口分别与烟囱24和一次风机25的入风口连通，引风机23的出风口与一次风机25的入风口之间设有蝶阀27，所述一次风机25的出风口与一次风空气预热器13连通，所述二次风机26的出风口与二次风空气预热器14连通。

如图2所示，所述小型生物质成型燃料循环流化床热水锅炉还包括阀门一19、阀门二20及阀门三21；所述阀门一19安装在螺纹烟管省煤器15入水口与热水引出管18之间的管路上，所述阀门二20安装在螺纹烟管省煤器15入水口与埋管环形集箱6之间的管路上，所述阀门三21安装在螺纹烟管省煤器15出水口与热水引出管18之间的管路上。

工作原理：生物质成型燃料由螺旋给料器通过进料口4输送至炉膛1，参与燃烧反应，炉内温度保持在750～850℃。随烟气带出炉膛1的大量细颗粒在旋风分离器17中与烟气分离，分离出来的细颗粒经回料装置12送回炉膛1再次参与燃烧过程，同时减少床料的补充量。由旋风分离器17分离出来的烟气进入尾部烟道16，加热螺纹烟管省煤器15、二次风空气预热器14和一次风空气预热器13中的工质后，进入布袋除尘器22除尘，通过引风机23的烟气分成二部分，其中占总烟量0-20％的一部分烟气占经一次风机25进入一次风空气预热器13加热，再进入高速床风室8，通过高速床布风板10送入炉膛1，其余的烟气排入烟囱24，排入大气。

锅炉给水从埋管环形集箱6进入埋管5，经加热后流入水套2中继续吸热，热水从热水引出管18流出后，逆流经过螺纹烟管省煤器15，额定温度的热水通过螺纹烟管省煤器15顶部引出，向热用户供水。锅炉正常工作时阀门一19开启，阀门二20和阀门三21关闭；突然停电时阀门一19关闭，阀门二20和阀门三21开启，这样炉膛1与螺纹烟管省煤器15形成自然循环，防止锅炉余热汽化，避免埋管及水套2内发生水击。

从一次风机25出来的空气，经一次风空气预热器13加热后进入高速床风室8，通过高速床布风板10送入炉膛1，从二次风机26出来的空气，经二次风预热器14加热后分成二路：一路进入低速床风室7，通过低速床布风板11送入炉膛1，另一路经二次风口3分级送入炉膛1。

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。