环保节能型生物质循环流化床锅炉汽水循环集成结构的制作方法

本发明涉及一种锅炉与汽水循环集成结构,具体涉及一种环保节能型生物质循环流化床锅炉汽水循环集成结构，实现生物质能清洁高效利用。

背景技术：

按国家发布的《生物质能发展规划》和《促进生物质能供热发展的指导意见》要求，以及我国局部区域限煤、禁煤工作的开展，加速了生物质循环流化床锅炉的开发，需要达到清洁化燃烧和低污染排放及负荷稳定运行。农林业生物质露天焚烧可导致雾霾、火灾等对环境的损害；畜牧业废弃物无害化处置不当会造成对自然资源的污染。

清洁化燃烧农林和畜牧业等生物质废弃及残余物实现节约能源与环境保护，构成环保节能型生物质循环流化床锅炉高效清洁燃烧；可达到了替代煤炭等化石燃料，实现了生物质循环流化床锅炉节能源、低排放、易调整和防结渣、不积灰、耐腐蚀，解决了生物质循环流化床锅炉节能环保、清洁高效及负荷稳定、安全可靠运行。

但是，现有的环保节能型生物质循环流化床锅炉的汽水循环集成结构可靠性低、污染物高、易结渣积灰腐蚀及无停电保护功能。

技术实现要素：

本发明为解决现有的环保节能型生物质循环流化床锅炉的汽水循环集成结构可靠性低、污染物高、易结渣积灰腐蚀及无停电保护功能的问题，进而提供一种环保节能型生物质循环流化床锅炉汽水循环集成结构。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明的环保节能型生物质循环流化床锅炉的汽水循环集成结构，所述汽水循环集成结构包括省煤器水系统、炉膛水系统、对流管束汽水系统和过热器汽系统，省煤器水系统包括分配集箱11、低温省煤器进口集箱12、低温省煤器13、低温省煤器出口集箱14、第一导水管15、高温省煤器进口集箱16、高温省煤器17、高温省煤器出口集箱18、第二导水管19和锅筒20，其特征在于：省煤器水系统还包括再循环管21；分配集箱11、低温省煤器进口集箱12、低温省煤器13、低温省煤器出口集箱14、高温省煤器进口集箱16、高温省煤器17、高温省煤器出口集箱18和锅筒20由下至上依次连通，低温省煤器出口集箱14和高温省煤器进口集箱16之间通过第一导水管15连通，省煤器出口集箱18和锅筒20之间通过第二导水管19连通，低温省煤器进口集箱12通过再循环管21与锅筒20连通；

炉膛水系统包括水冷壁下降管22、前膜式壁下集箱23、侧膜式壁下集箱24、后膜式壁下集箱25、前膜式壁26、侧膜式壁27、后膜式壁28、前后膜式壁上集箱29、侧膜式壁上集箱30和引出管31，水冷壁下降管22的上部与锅筒20连通，水冷壁下降管22的下部分别与前膜式壁下集箱23、侧膜式壁下集箱24和后膜式壁下集箱25连通，前膜式壁下集箱23通过前膜式壁26与前后膜式壁上集箱29连通，后膜式壁下集箱25通过后膜式壁28与前后膜式壁上集箱29连通，侧膜式壁下集箱24通过侧膜式壁27与侧膜式壁上集箱30连通，前后膜式壁上集箱29和侧膜式壁上集箱30通过引出管31与锅筒20连通；

对流管束汽水系统包括对流管束下降管32、对流管束下集箱33、对流管束34、对流管束上集箱35和第一导汽管36，锅筒20通过对流管束下降管32与对流管束下集箱33连通，对流管束下集箱33、对流管束34和对流管束上集箱35由下至上依次连通，对流管束上集箱35通过第一导汽管36与锅筒20连通；

过热器汽系统包括饱和蒸汽引出管37、低过进口集箱38、低温过热器39、低过出口集箱40、第二导汽管41、中温屏式过进口集箱42、中温屏式过热器43、中温屏式过出口集箱44、第三导汽管45、喷水减温器46、高温屏式过进口集箱47、高温屏式过热器48、高温屏式过出口集箱49、第四导汽管50和集汽集箱51，锅筒20内饱和蒸汽通过蒸汽引出管37与低过进口集箱38连通，低过进口集箱38、低温过热器39和低过出口集箱40由下至上依次连通，低过出口集箱40通过第二导汽管41与中温屏式过进口集箱42的上端连通，中温屏式过进口集箱42、中温屏式过热器43和中温屏式过出口集箱44由上至下依次连通，中温屏式过出口集箱44通过第三导汽管45与喷水减温器46的一端连通，喷水减温器46的另一端高温屏式过进口集箱47连通，高温屏式过进口集箱47、高温屏式过热器48和高温屏式过出口集箱49由下至上依次连通，高温屏式过出口集箱49的通过第四导汽管50与集汽集箱51连通。

在一个实施方案中，对流管束汽水系统顺列布置、纵向冲刷，对流管束34的管间距为200mm。

在一个实施方案中，低温过热器39采用顺列布置，低温过热器39的管间距为100mm。

在一个实施方案中，省煤器水系统管路采用顺列布置，管节距为100mm。

在一个实施方案中，省煤器水系统排管间布置有吹灰器接口，对流管束34上布置有吹灰器接口。

在一个实施方案中，中温屏式过热器43和高温屏式过热器48由上至下依次设置在锅炉炉膛内，中温屏式过热器43和高温屏式过热器48的下部外表面底部均设有耐腐蚀层。

在一个实施方案中，空气预热器9设置在省煤器水系统的正下方，空气预热器9的管采用卧式布置，空气预热器9的管间横向和纵向距离均为80mm。

本发明的有益效果是：

本发明的环保节能型生物质循环流化床锅炉的汽水循环集成结构合理布置尾部受热面管排间距，对流管束顺列布置、纵向冲刷；低温过热器采用了顺列布置，防止结渣避免腐蚀；

本发明的环保节能型生物质循环流化床锅炉的汽水循环集成结构在对流管束、低温过热器有效范围内布置吹灰器接口；在省煤器、空气预热器有效范围内布吹灰器接口，布置足够的吹灰器，定期吹灰防止积灰避免腐蚀；

本发明的环保节能型生物质循环流化床锅炉的汽水循环集成结构合理选择尾部受热面烟气流速，低温过热器处烟气速度11～13m/s，省煤器处烟气速度9～11m/s，空气预热器处烟气速度8～10m/s，在不发生磨损的条件下，增强自清灰能力；

本发明的环保节能型生物质循环流化床锅炉的汽水循环集成结构设计较大受热面的空气预热器，确保配风温度，以保证含水分较大的生物质燃烧；空气预热器管采用卧式布置，管间横向和纵向距离均为大节距80mm，避免积灰提高换热效率；空气预热器末级管箱采用nd钢或搪瓷管材料，避免空气预热器低温腐蚀；

本发明的环保节能型生物质循环流化床锅炉的汽水循环集成结构构成低温燃烧技术，使炉膛出口温度控制800℃以内，降低热力型nox生成；生物质在燃烧过程中排放出的c02，与其生长过程中所吸收的一样多；

本发明的环保节能型生物质循环流化床锅炉的汽水循环集成结构自清灰能力强，锅炉启动或突然停电后打开再循环管，保证省煤器水系统形成自然循环，避免干烧及汽化，起到停电保护的作用，锅炉正常运行时关闭再循环管，省煤器水系统形成强制循环；汽水循环集成结构可靠性高、具有停电保护功能。

附图说明

图1是本发明的环保节能型生物质循环流化床锅炉的整体结构主视图；

图2是本发明的环保节能型生物质循环流化床锅炉的左剖视图(左半为图1的a-a左剖视图，右半为图1的b-b右半剖视图)；

图3是图1的c-c剖视图；

图4是图1的d-d剖视图；

图5是本发明的环保节能型生物质循环流化床锅炉的汽水循环集成结构整体结构示意图；

图6是本发明具体实施方式一中省煤器水系统的示意图；

图7是本发明具体实施方式一中炉膛水系统的示意图；

图8是本发明具体实施方式一中对流管束汽水系统的示意图；

图9是本发明具体实施方式一中过热器汽系统的示意图；

图10是本发明的环保节能型生物质循环流化床锅炉的汽水循环集成结构的工作原理图(图中单箭头为水流方向，双箭头为蒸汽流方向)。

图中：1为生物质给料装置、2为补料装置、3为排渣装置、4为炉膛本体、5为下二次风装置、6为上二次风装置、7为分离返料装置、8为锅炉尾部烟道、9为空气预热器、10为柱、梁和平台扶梯、11为分配集箱、12为低温省煤器进口集箱、13为低温省煤器、14为高温省煤器进口集箱、15为第一导水管、16为高温省煤器进口集箱、17为高温省煤器、18为高温省煤器出口集箱、19为第二导水管、20为锅筒、21再循环管、22为下降管、23为前膜式壁下集箱、24为侧膜式壁下集箱、25为后膜式壁下集箱、26为前膜式壁、27为侧膜式壁、28为后膜式壁、29为前后膜式壁上集箱、30为侧膜式壁上集箱、31为引出管、32为对流管束下降管、33为对流管束下集箱、34为对流管束、35为对流管束上集箱、36为第一导汽管、37为饱和蒸汽引出管、38为低过进口集箱、39为低温过热器、40为低过出口集箱、41为第二导汽管、42为中温屏式过进口集箱、43为中温屏式过热器、44为中温屏式过出口集箱、45为第三导汽管、46为喷水减温器、47为高温屏式过进口集箱、48为高温屏式过热器、49为高温屏式过出口集箱、50为第四导汽管、51为集汽集箱。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1所示，本实施方式的环保节能型生物质循环流化床锅炉的汽水循环集成结构包括省煤器水系统、炉膛水系统、对流管束汽水系统和过热器汽系统，省煤器水系统包括分配集箱11、低温省煤器进口集箱12、低温省煤器13、低温省煤器出口集箱14、第一导水管15、高温省煤器进口集箱16、高温省煤器17、高温省煤器出口集箱18、第二导水管19和锅筒20，省煤器水系统还包括再循环管21；分配集箱11、低温省煤器进口集箱12、低温省煤器13、低温省煤器出口集箱14、高温省煤器进口集箱16、高温省煤器17、高温省煤器出口集箱18和锅筒20由下至上依次连通，低温省煤器出口集箱14和高温省煤器进口集箱16之间通过第一导水管15连通，省煤器出口集箱18和锅筒20之间通过第二导水管19连通，低温省煤器进口集箱12通过再循环管21与锅筒20连通；

炉膛水系统包括水冷壁下降管22、前膜式壁下集箱23、侧膜式壁下集箱24、后膜式壁下集箱25、前膜式壁26、侧膜式壁27、后膜式壁28、前后膜式壁上集箱29、侧膜式壁上集箱30和引出管31，水冷壁下降管22的上部与锅筒20连通，水冷壁下降管22的下部分别与前膜式壁下集箱23、侧膜式壁下集箱24和后膜式壁下集箱25连通，前膜式壁下集箱23通过前膜式壁26与前后膜式壁上集箱29连通，后膜式壁下集箱25通过后膜式壁28与前后膜式壁上集箱29连通，侧膜式壁下集箱24通过侧膜式壁27与侧膜式壁上集箱30连通，前后膜式壁上集箱29和侧膜式壁上集箱30通过引出管31与锅筒20连通；

对流管束汽水系统包括对流管束下降管32、对流管束下集箱33、对流管束34、对流管束上集箱35和第一导汽管36，锅筒20通过对流管束下降管32与对流管束下集箱33连通，对流管束下集箱33、对流管束34和对流管束上集箱35由下至上依次连通，对流管束上集箱35通过第一导汽管36与锅筒20连通；

过热器汽系统包括饱和蒸汽引出管37、低过进口集箱38、低温过热器39、低过出口集箱40、第二导汽管41、中温屏式过进口集箱42、中温屏式过热器43、中温屏式过出口集箱44、第三导汽管45、喷水减温器46、高温屏式过进口集箱47、高温屏式过热器48、高温屏式过出口集箱49、第四导汽管50和集汽集箱51，锅筒20内饱和蒸汽通过蒸汽引出管37与低过进口集箱38连通，低过进口集箱38、低温过热器39和低过出口集箱40由下至上依次连通，低过出口集箱40通过第二导汽管41与中温屏式过进口集箱42的上端连通，中温屏式过进口集箱42、中温屏式过热器43和中温屏式过出口集箱44由上至下依次连通，中温屏式过出口集箱44通过第三导汽管45与喷水减温器46的一端连通，喷水减温器46的另一端高温屏式过进口集箱47连通，高温屏式过进口集箱47、高温屏式过热器48和高温屏式过出口集箱49由下至上依次连通，高温屏式过出口集箱49的通过第四导汽管50与集汽集箱51连通。

空气预热器末级管箱采用nd钢或搪瓷管材料；

本发明的环保节能型生物质循环流化床锅炉的汽水循环集成结构选取较大的炉膛受热面积，降低了主循环回路内的燃烧温度，构成低温燃烧技术，使炉膛出口温度控制800℃以内，防止炉内过热器及对流管束结渣。

循环流化床锅炉主循环回路内大量的循环物料，具有良好的自清灰特性，可防止水冷壁受热面结渣。炉底布置大口径排渣管，有效置换出燃烧过程中生成的小渣块。

锅炉炉膛内含有大量的物料，在燃烧过程中大量的物料被烟气携带到炉膛上部，经过布置在炉膛出口的分离器，将物料与烟气分开，并经过返料阀将物料回送至床内，多次循环燃烧。由于物料浓度高，具有很大的热容量和良好的物料混合，锅炉对生物质燃料种类的适应性较强。

生物质燃料水分含量大，烟气量较大，锅炉进行了优化设计，选用合理的烟气流速，降低床压，减小磨损等；

合理分配一、二次比例，调整炉内燃烧份额，适应生物质水分波动。

尾部防积灰和结渣及耐腐蚀措施：

合理布置尾部受热面管排间距，对流管束顺列布置、纵向冲刷，增大管间距至200mm；低温过热器采用了顺列布置，增大管间距至100mm，防止结渣避免腐蚀；

在对流管束、低温过热器有效范围内布置吹灰器接口；在省煤器、空气预热器有效范围内布的吹灰器接口，布置足够的吹灰器，定期吹灰防止积灰避免腐蚀；

合理选择尾部受热面烟气流速，低温过热器处烟气速度11～13m/s，省煤器处烟气速度9～11m/s，空气预热器处烟气速度～10m/s，在不发生磨损的条件下，增强自清灰能力。

对流管束结构：

合理布置尾部受热面管排间距，对流管束进行顺列布置、纵向冲刷，增大管间距至200mm；防止结渣避免腐蚀；

合理设计对流管束区烟气流速8～10m/s，在不发生磨损的条件下，增强自清灰能力。

在对流管束有效范围内预留吹灰器接口，可布置足够的吹灰器，定期吹灰防止结渣积灰避免腐蚀；

空气预热器：

设计较大受热面的空气预热器，确保配风温度，以保证含水分较大的生物质燃烧；

采用多级空气预热器设计，4-6级结构确保热风温度大于200℃，以保证进入炉膛的燃料能够尽快燃烧，并维持一定的炉膛燃烧温度，实现高效率燃烧；

具体实施方式二：如图5、图8图10所示，本实施方式对流管束汽水系统顺列布置、纵向冲刷，对流管束34的管间距为200mm。如此设计，可以防止对流管束汽水系统结渣，从而避免对流管束腐蚀。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：如图5、图9和图10所示，本实施方式低温过热器39采用顺列布置，低温过热器39的管间距为100mm。如此设计，可以防止低温过热器39结渣积灰，从而避免低温过热器39腐蚀。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：如图5、图6和图10所示，本实施方式省煤器水系统管路采用顺列布置，管节距为100mm。如此设计，可以避免省煤器积灰，从而避免省煤器腐蚀。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：本实施方式省煤器水系统排管间布置有吹灰器接口，对流管束34上布置有吹灰器接口。如此设计，吹灰器接口可以连接布置足够的吹灰器，定期吹灰防止积灰避免腐蚀。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或四相同。

具体实施方式六：如图1和图5所示，本实施方式中温屏式过热器43和高温屏式过热器48由上至下依次设置在锅炉炉膛内，中温屏式过热器43和高温屏式过热器48的下部外表面均设有耐腐蚀层。如此设计，可以降低炉膛内燃烧温度，避免结渣并实现低氮燃烧。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：如图1和图2所示，本实施方式空气预热器9设置在省煤器水系统的正下方，空气预热器9的管路采用卧式布置，空气预热器9的管间横向和纵向距离均为80mm。如此设计，避免积灰提高换热效率。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、四或六相同。

工作过程：

锅炉给水经分配集箱11分配，混合后进入低温省煤器进口集箱12，流经低温省煤器13进行换热，汇集到低温省煤器出口集箱14，通过导水管15引入到高温省煤器进口集箱16，流经高温省煤器17进行换热，再汇集到高温省煤器出口集箱18，通过导水管19热水进入锅筒20。锅炉启动或突然停电后打开再循环管21，保证省煤器水系统形成自然循环，避免干烧及汽化，起到停电保护的作用，锅炉正常运行时关闭再循环管21，省煤器水系统形成强制循环；

锅筒20内饱和水通过水冷壁下降管22分别进入前膜式壁下集箱23、侧膜式壁下集箱24、后膜式壁下集箱25，分别流经前膜式壁26、侧膜式壁27、后膜式壁28、并汇集到前后膜式壁上集箱29、侧膜式壁上集箱30，通过引出管31引入到锅筒20；

锅筒20内饱和水通过对流管束下降管32进入对流管束下集箱33，分配到对流管束34进行换热，然后汇集到对流管束上集箱35，经导汽管36引入到锅筒20，对流管束汽水系统为自然循环系统；

锅筒20内饱和蒸汽经饱和蒸汽引出管37进入低过进口集箱38，分配到低温过热器39进行换热，经低过出口集箱40汇集后通过导汽管41导入中温屏式过进口集箱42，分配到中温屏式过热器43加热后汇集到中温屏式过出口集箱44，经导汽管45流经喷水减温器46进行减温和调节，经导汽管45流出后进入高温屏式过进口集箱47后分配到高温屏式过热器48进行换热，换热后汇集到高温屏式过出口集箱49，经过导汽管50后进入集汽集箱51。