一种秸秆燃烧锅炉烟气降灰除氮降温一体机及实现方法与流程

本发明涉及一种秸秆燃烧锅炉烟气降灰除氮降温一体机及实现方法。秸秆燃烧锅炉除氮降温一体机是一种使用植物秸秆和野草类生物质压制成的高密度颗粒或轧制成小于一定尺寸碎料为燃料的热能交换设备，属于生物质燃烧锅炉。

背景技术：

现有的秸秆燃烧锅炉只有锅炉本体，内部没有烟气转向沉灰室，不是锅炉顶置燃料送料结构，低温除氮装置及热能交换装置则布置在锅炉本体之外，燃烧器与炉体用法兰和螺栓连接。上述结构，对于锅炉炉体会产生许多不利的因素。

1.秸秆燃烧锅炉燃烧秸秆燃料时，会形成一定浓度的飞灰，这些飞灰较其它燃料的飞灰量要大，这就比较容易在对流受热面上形成附着和堆积，影响受热面的换热和烟气的流速，锅炉的换热性能差，飞灰对秸秆锅炉管道的磨损较大，增加了锅炉管道的维护成本。

2.以往燃烧器与本体连接，都是应用法兰和螺栓连接，燃烧器整体悬吊在锅炉本体底盘下部，整个重量都依附在锅炉底盘上，给锅炉底盘结构承重造成很大压力。

4.燃料的输送一般是在燃烧器下部顶推燃料进燃烧器，或者从侧面输送燃料进燃烧器，这样都会使燃料产生堵塞和撒布不均。

3.低温除氮装置及热能交换装置（省煤器）布置在锅炉本体之外，通过烟道连接，即占地面积较大、又浪费连接烟道的材料、还增加了安装施工成本。

所以针对以上问题，需要在结构上进行改造和创新，需要我们技术人员进行研究解决。

技术实现要素：

鉴于现有技术的状况及存在的不足，本发明提供了一种秸秆燃烧锅炉烟气降灰除氮降温一体机及实现方法，在锅炉本体内部设立一个烟气转向沉灰室，减少了飞灰的浓度，极大地改善了秸秆锅炉的换热性能，减少了秸秆锅炉管道的磨损。

低温除氮易联接装置及尾部热能交换装置（省煤器）直接连接在锅炉本体一侧，节省了占地空间，提高了除氮、降温的效果。

秸秆锅炉顶置燃料送料机构，减少了占地面积，燃料从上向下坠落，燃料不会因为堵塞而不能送布到燃烧器燃烧盘上的情况发生。

使用现有技术的独立燃烧装置，即圆盘秸秆燃烧器，改变了连接方式，减轻了锅炉底盘结构的承重量。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种秸秆燃烧锅炉烟气降灰除氮降温一体机，包括秸秆锅炉本体、低温除氮装置、热能交换装置、秸秆燃烧器，所述秸秆锅炉本体炉膛内设有一道隔烟墙Ⅰ，隔烟墙Ⅰ一侧与炉膛左侧壁相接，另一侧为进口通道Ⅰ，在隔烟墙Ⅰ与炉膛内的后墙之间，依次设有第一对流管束、第二对流管束、第三对流管束，在第一对流管束和第二对流管束之间设有一道烟气隔墙Ⅱ，烟气隔墙Ⅱ将进口通道Ⅰ和进出口通道Ⅰ隔开，在第二对流管束和第三对流管束之间设有一道烟气隔墙Ⅲ，烟气隔墙Ⅲ将进出口通道Ⅱ和出口通道Ⅱ隔开，在进口通道Ⅰ、进出口通道Ⅰ、进出口通道Ⅱ和出口通道Ⅱ底部分别设有沉灰漏斗Ⅰ；

其特征在于：还包括燃料送料装置，所述燃料送料装置包括送料管、环状堵板、二次风道管、二次风盘、耐火混凝土；

所述二次风盘包括上环盘、下环盘、分风板，上环盘内径大于下环盘内径，数条分风板间隔的设置在上环盘和下环盘之间构成数个分风道；

所述送料管低端为直管，上端为斜管，在送料管外设有一根大于送料管外径的二次风道管，在二次风道管上端设有环状堵板，环状堵板的内环面与送料管外管壁焊接，环状堵板的外环面与二次风道管管口焊接，在二次风道管上端的管壁上设有二次风进风管，在二次风道管下端设置在炉膛内部分的管壁上设耐火混凝土，

所述二次风盘设置在送料管、二次风道管和耐火混凝土的低端，二次风盘下环盘内环面与送料管外管壁焊接，二次风盘上环盘内环面与二次风道管外管壁焊接；

所述秸秆锅炉本体炉膛内设有一面隔烟墙Ⅳ，隔烟墙Ⅳ一侧与炉膛右侧壁相接，另一侧为烟气进口，隔烟墙Ⅳ与隔烟墙Ⅰ之间构成矩形转向沉灰室，沉灰室与进口通道Ⅰ相通，沉灰室底部设有数个沉灰漏斗Ⅱ，在沉灰室内的隔烟墙Ⅳ上设有锅炉管排，锅炉管排、第一对流管束、第二对流管束、第三对流管束上的锅炉管排分别与上下锅筒相通；

所述低温除氮装置通过除氮装置法兰框固定在秸秆锅炉本体后部外侧的锅炉法兰盘上，所述热能交换装置固定在低温除氮装置上，秸秆锅炉本体炉膛内的出口通道Ⅱ的出口与低温除氮装置的烟气进口Ⅰ相通，低温除氮装置的烟气出口Ⅰ与热能交换装置的烟气进口Ⅱ相通，热能交换装置外侧设有烟气出口Ⅱ；

所述燃料送料装置穿过秸秆锅炉本体顶部与秸秆锅炉本体固定的隔风套管，燃料送料装置送料管斜管与锅炉本体外置钢架相固定，燃料送料装置送料管直管出口置于秸秆燃烧器上方，在燃料送料装置二次风道管与隔风套管之间间隙中填充有柔性耐火填料；

所述秸秆燃烧器的燃烧器密封面与秸秆锅炉本体炉膛底部钢架密封面紧配合，在燃烧器密封面与钢架密封面之间设有一层耐火密封填料，在秸秆燃烧器四个立柱的支架上分别设有一个燃烧器弹性支撑。

一种秸秆燃烧锅炉烟气降灰除氮降温一体机的实现方法，其特征在于：步骤如下，

将秸秆燃烧器设置在秸秆锅炉本体锅炉炉膛下端，用工具卡入四个燃烧器弹性支撑螺旋杆上端的矩形面，顺时针旋转螺旋杆，使秸燃烧器密封面与秸秆锅炉本体炉膛底部钢架密封面紧配合，在燃烧器密封面与钢架密封面之间设有一层耐火密封填料，四个燃烧器弹性支撑的设置，一是为秸燃烧器密封面与秸秆锅炉本体炉膛底部钢架密封面提供顶力支持，另一个作用可减少由于热胀冷缩造成螺旋杆及燃烧器支架受力变形，减少两个密封面开裂造成烟气泄露；

秸秆燃料进入送料管斜管，通过直管落入秸秆燃烧器的燃烧盘上，燃料不会因为堵塞而不能输送到燃烧器的燃烧盘上，这样的设置还可使掉落的燃料在下落过程中，受到高温炉膛的辐射热，使燃料受到干馏和引燃，燃料在掉在燃烧盘上时，燃料已处于燃烧或被引燃状态，二次风道管和耐火混凝土形成两层耐热隔热保护层，使送料管在高温的秸秆锅炉炉膛内顺利地完成燃料的输送任务；

秸秆燃烧锅炉外置风机，将空气通过二次风进风管进入二次风道管，再通过二次风盘的数个分风道，给秸秆燃烧器均匀供氧，使秸秆燃料燃烧充分；

秸秆燃料燃烧时的热烟气，会形成一定浓度的飞灰，热烟气通过烟气进口转向进入沉灰室的矩形空腔，通过转向及流通截面积的扩大，使得热烟气失速，这样锅炉烟气中的灰粒子就失去了绝大部分动能，靠重力使一部分飞灰尘自然沉降，另外一部分动能较大的灰尘粒子撞到烟气进口对面的隔烟墙Ⅰ上，动能丧失，使灰尘自然沉降，沉降灰尘降到数个沉灰漏斗Ⅱ中；

沉降后的热烟气依次通过进口通道Ⅰ、第一对流管束、进出口通道Ⅰ、第二对流管束、进出口通道Ⅱ、第三对流管束、出口通道Ⅱ将热烟气又一次失速，沉降灰尘，沉降的灰尘降到数个沉灰漏斗Ⅰ中；

沉降后的热烟气通过烟气进口Ⅰ直接进入低温除氮装置，热烟气依次通过低温除氮装置内的第一过滤层的数层金属催化剂过滤层、档板下端的烟气转向通道、第二过滤层数层金属催化剂过滤层、除掉烟气中的氮含量后从烟气出口Ⅰ排出，通过烟气进口Ⅱ又直接进入热能交换装置，热能交换装置将烟气降温后通过烟气出口Ⅱ进入后序设备。

本发明的有益效果是：

1.在锅炉本体内部设立一个烟气转向沉灰室，它是由设计中的锅炉管排及砌筑围成的一个矩形空腔，在锅炉炉膛侧开有烟气进口，通过转向及流通截面积的扩大，使得锅炉烟气失速，这样锅炉烟气中的灰粒子就失去了绝大部分动能，靠重力使灰尘自然沉降，另外另一部分动能较大的灰尘粒子撞到烟气入口对面的炉墙上，动能丧失，使灰尘自然沉降。它的结构简单易布置。通过沉灰室的降尘，极大地改善秸秆锅炉的换热，减少秸秆锅炉管道的磨损，减少锅炉工人清除管道积灰的工作，使烟气在管道换热过程中流动通畅。

2.低温除氮易联接装置及尾部热能交换装置（省煤器）都开发成法兰式快连接结构，通过法兰与锅炉本体一侧连接在一起。采用这种结构，有利于连接快速方便，使设备紧凑，密封效果好，节省了连接烟道，减少了占地面积，所以也就减少了原材料和人工费用发生，这样既有利于用户，也有利于设备的制造企业和设备的安装企业。采用这种结构，在设备紧凑的情况下，能源既能高效利用又能减少污染物的排放。

3. 秸秆锅炉顶安装燃料送料装置，是一种新型的输送燃料方式，它是由预先安装的钢架来衬托住隔风套管，其燃料送料装置穿过这一顶置的隔风套管，深入到秸秆锅炉炉膛中。燃料送料装置与锅炉本体外置钢架相固定或用法兰连接，但此时隔风套管应有钢性支架，燃料送料装置也可以由钢性支架进行支撑，穿过隔风套管，燃料送料装置与隔风套管之间用柔性耐火填料进行填充并进行密封，秸秆锅炉顶部布置，减少了占地面积，符合燃烧器供料需求，使燃料输送便捷，减少了占地面积。由于该燃料送料装置从斜管送料，通过直管落入秸秆燃烧器的燃烧盘上，燃料从上向下坠落，这样燃料不会因为堵塞而不能输送到燃烧器的燃烧盘上，这样的设置还可使掉落的燃料在下落过程中，受到高温炉膛的辐射热，使燃料受到干馏和引燃，燃料在掉在燃烧盘上时，燃料已处于燃烧或被引燃状态，这也是燃烧器所需的燃烧方式。

二次风道管和耐火混凝土形成两层耐热隔热保护层，使送料管在高温的秸秆锅炉炉膛内顺利地完成燃料的输送任务。

二次风道管通过二次风盘给秸秆燃烧器均匀供氧，使秸秆燃料燃烧更充分。

4. 贴壁式密封型式的圆盘秸秆燃烧器与秸秆锅炉连接。秸秆燃烧器为圆盘型独立燃烧装置，有别于其他燃烧设备。圆盘秸秆燃烧器法兰与秸秆锅炉底部燃烧口平面为贴壁型密封，四个燃烧器弹性支撑的设置，一是为秸秆燃烧器密封面与秸秆锅炉本体炉膛底部钢架密封面提供顶力支持，另一个作用可减少由于热胀冷缩造成螺旋杆及支架受力变形，减少密封面开裂造成烟气泄露。

宗上所述，秸秆锅炉除氮降温一体机能有效地使锅炉系统小型化，是一款方便、快捷、高效的换热设备。在减少大气排放和能源消耗的同时能减少材料成本、制造成本、安装成本、占地成本。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1的C-C剖视图；

图4为本发明俯视剖视图；

图5为本发明连接有低温除氮装置的局部放大图；

图6为图5的A-A剖视图；

图7为图5的B-B剖视图；

图8为图5的C-C剖视图；

图9为图8D的放大图；

图10为图9的E-E剖视图；

图11为本发明燃料送料装置的结构示意图；

图12为本发明二次风盘的主视图；

图13为本发明二次风盘的俯视剖视图；

图14为本发明连接有秸秆燃烧器的局部放大图；

图15为图1的4B放大图；

图16为本发明烟气除氮流程图。

具体实施方式

如图1至图15所示，一种秸秆燃烧锅炉烟气降灰除氮降温一体机，包括秸秆锅炉本体1、低温除氮装置2、热能交换装置3、秸秆燃烧器4，还包括燃料送料装置5。

燃料送料装置5包括送料管5-1、环状堵板5-2、二次风道管5-3、二次风盘5-4、耐火混凝土5-5。

二次风盘5-4包括上环盘5-41、下环盘5-42、分风板5-43，上环盘5-41内径大于下环盘5-42内径，数条分风板5-43间隔的设置在上环盘5-41和下环盘5-42之间构成数个分风道。

送料管5-1低端为直管，上端为斜管，在送料管5-1外设有一根大于送料管5-1外径的二次风道管5-3，在二次风道管5-3上端设有环状堵板5-2，环状堵板5-2的内环面与送料管5-1外管壁焊接，环状堵板5-2的外环面与二次风道管5-3管口焊接，在二次风道管5-3上端的管壁上设有二次风进风管5-31，在二次风道管5-3下端设置在炉膛内部分的管壁上设耐火混凝土5-5。

二次风盘5-4设置在送料管5-1、二次风道管5-3和耐火混凝土5-5的低端，二次风盘5-4下环盘5-42内环面与送料管5-1外管壁焊接，二次风盘5-4上环盘5-41内环面与二次风道管5-3外管壁焊接。

秸秆锅炉本体1炉膛内设有一道隔烟墙Ⅰ1-1，隔烟墙Ⅰ1-1一侧与炉膛左侧壁相接，另一侧为进口通道Ⅰ1-1-1，在隔烟墙Ⅰ1-1与炉膛内的后墙之间，依次设有第一对流管束1-2、第二对流管束1-3、第三对流管束1-4，在第一对流管束1-2和第二对流管束1-3之间设有一道烟气隔墙Ⅱ1-5，烟气隔墙Ⅱ1-5将进口通道Ⅰ1-1-1和进出口通道Ⅰ1-6隔开，在第二对流管束1-3和第三对流管束1-4之间设有一道烟气隔墙Ⅲ1-7，烟气隔墙Ⅲ1-7将进出口通道Ⅱ1-8和出口通道Ⅱ1-9隔开，在进口通道Ⅰ1-1-1、进出口通道Ⅰ1-6、进出口通道Ⅱ1-8和出口通道Ⅱ1-9底部分别设有沉灰漏斗Ⅰ1-10。

秸秆锅炉本体1炉膛内设有一面隔烟墙Ⅳ1-11，隔烟墙Ⅳ1-11一侧与炉膛右侧壁相接，另一侧为烟气进口1-11-1，隔烟墙Ⅳ1-11与隔烟墙Ⅰ1-1之间构成矩形转向沉灰室1-12，沉灰室1-12与进口通道Ⅰ1-1-1相通，沉灰室1-12底部设有数个沉灰漏斗Ⅱ1-12-1，在沉灰室1-12内的隔烟墙Ⅳ1-11上设有锅炉管排1-11-2，锅炉管排1-11-2、第一对流管束1-2、第二对流管束1-3、第三对流管束1-4上的锅炉管排分别与上下锅筒相通。

低温除氮装置2通过除氮装置法兰框2-8固定在秸秆锅炉本体1外侧的锅炉法兰盘1-13上，热能交换装置3固定在低温除氮装置2上，秸秆锅炉本体1炉膛内的出口通道Ⅱ1-9的出口1-91与低温除氮装置2的烟气进口Ⅰ2-2-1相通，低温除氮装置2的烟气出口Ⅰ2-3-1与热能交换装置3的烟气进口Ⅱ3-1相通，热能交换装置3外侧设有烟气出口Ⅱ3-2。

燃料送料装置5穿过秸秆锅炉本体1的顶部与秸秆锅炉本体1固定的隔风套管6，燃料送料装置5送料管5-1斜管与锅炉本体外置钢架相固定，燃料送料装置5送料管5-1直管出口置于秸秆燃烧器4上方，在燃料送料装置5二次风道管5-3与隔风套管6之间间隙中填充有柔性耐火填料。

秸秆燃烧器4的燃烧器密封面4-1与秸秆锅炉本体1炉膛底部钢架密封面1-14紧配合，在燃烧器密封面4-1与钢架密封面1-14之间设有一层耐火密封填料，在秸秆燃烧器4四个立柱4-2的支架上分别设有一个燃烧器弹性支撑4-3。

燃烧器弹性支撑4-3包括螺旋杆4-3-1、螺旋杆套4-3-2、弹簧套4-3-3、弹簧4-3-4，燃烧器支架的四个立柱4-2上分别焊接一个螺旋杆套4-3-2，每个螺旋杆套4-3-2内螺接一根螺旋杆4-3-1，螺旋杆4-3-1上端为矩形面4-3-11，螺旋杆4-3-1下端分别设置在弹簧套4-3-3内的弹簧4-3-4上。

低温除氮装置2包括中框2-1、前盖板2-2、后盖板2-3、档板2-4、金属催化剂过滤层2-5，所述中框2-1前后框架上设有法兰框2-8，在中框2-1内设有档板2-4构成第一过滤区2-6、第二过滤区2-7，在档板2-4下端设有烟气转向通道，在第一过滤区2-6和第二过滤区2-7内分别设有数层金属催化剂过滤层2-5，数层金属催化剂过滤层2-5间隔设置，所述前盖板2-2和后盖板2-3分别固定在中框2-1的前后框架上，在前盖板2-2上设有烟气进口2-2-1，在后盖板2-3上设烟气出口2-3-1。

金属催化剂过滤层2-5为长方形板状，在金属催化剂过滤层2-5板上间隔排列数个矩形孔2-5-1。

金属催化剂过滤层2-5由MnOx/TiO2、V2O5和烧结粘结剂烧制构成。

一种秸秆燃烧锅炉烟气降灰除氮降温一体机的实现方法，步骤如下：

将秸秆燃烧器4设置在秸秆锅炉本体1锅炉炉膛下端，用工具卡入四个燃烧器弹性支撑4-3螺旋杆4-3-1上端的矩形面4-3-11，顺时针旋转螺旋杆4-3-1，使秸秆燃烧器密封面4-1与秸秆锅炉本体1炉膛底部钢架密封面1-14紧配合，在燃烧器密封面4-1与钢架密封面1-14之间设有一层耐火密封填料，四个燃烧器弹性支撑4-3的设置，一是为秸秆燃烧器密封面4-1与秸秆锅炉本体1炉膛底部钢架密封面1-14提供顶力支持，另一个作用可减少由于热胀冷缩造成螺旋杆4-3-1及燃烧器支架受力变形，减少两个密封面开裂造成烟气泄露。

秸秆燃料进入送料管5-1斜管，通过直管落入秸秆燃烧器4的燃烧盘上，燃料不会因为堵塞而不能输送到燃烧器的燃烧盘上，这样的设置还可使掉落的燃料在下落过程中，受到高温炉膛的辐射热，使燃料受到干馏和引燃，燃料在掉在燃烧盘上时，燃料已处于燃烧或被引燃状态，送料管5-1、二次风道管5-3、耐火混凝土5-5的结构，二次风道管5-3和耐火混凝土5-5形成两层耐热隔热保护层，使送料管5-1在高温的秸秆锅炉炉膛内顺利地完成燃料的输送任务。

秸秆燃烧锅炉外置风机，将空气通过二次风进风管5-31进入二次风道管5-3，再通过二次风盘5-4的数个分风道，给秸秆燃烧器4均匀供氧，使秸秆燃料燃烧充分。

秸秆燃料燃烧时的热烟气，会形成一定浓度的飞灰，热烟气通过烟气进口1-11-1转向进入沉灰室1-12的矩形空腔，通过转向及流通截面积的扩大，使得热烟气失速，这样锅炉烟气中的灰粒子就失去了绝大部分动能，靠重力使一部分飞灰尘自然沉降，另外一部分动能较大的灰尘粒子撞到烟气进口1-11-1对面的隔烟墙Ⅰ1-1上，动能丧失，使灰尘自然沉降，沉降的灰尘降到数个沉灰漏斗Ⅱ1-12-1中。

沉降后的热烟气依次通过进口通道Ⅰ1-1-1、第一对流管束1-2、进出口通道Ⅰ1-6、第二对流管束1-3、进出口通道Ⅱ1-8、第三对流管束1-4、出口通道Ⅱ1-9将热烟气又一次失速，沉降灰尘，沉降的灰尘降到数个沉灰漏斗Ⅰ1-10中。

沉降后的热烟气通过烟气进口Ⅰ2-2-1直接进入低温除氮装置2，热烟气依次通过低温除氮装置2内的第一过滤层2-4的数层金属催化剂过滤层2-5、档板2-4下端的烟气转向通道、第二过滤层2-5数层金属催化剂过滤层2-5、除掉烟气中的氮含量后从烟气出口Ⅰ2-3-1排出，通过烟气进口Ⅱ3-1又直接进入热能交换装置3，热能交换装置3将烟气降温后通过烟气出口Ⅱ3-2进入后序设备。

低温催化剂反应层主要成分由MnOx/TiO2及V2O5等烧制构成，在模块化蜂窝式反应器中，催化剂作用下，氨与NOx发生化学反应，实现进一步的脱氮，如图16所示。