专利名称：一种锅炉和具有该锅炉的热能利用系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及锅炉技术领域，尤其涉及一种锅炉和具有该锅炉的热能利用系统。
背景技术：
传统煤矿开采过程中会产生大量的副产品，当中包括固体燃料(例如煤矸石、洗中煤)和易爆气体燃料(例如低浓度煤层气)。其中，副产出的固体燃料热值较低，利用技术难度大，还易发生自燃爆炸等危险事故。而副产出的易爆气体燃料在输送和利用时具有爆炸风险，多年来，出于技术和安全的考虑也没有得到充分利用，通常直接将其排放至大气，不仅会造成能源浪费，还会污染环境。目前，我国对这些副产出的固体燃料和易爆气体燃料尚未整体综合利用，而是采用独立分散利用的方式，产生了利用成本高，设备投资大，系统维护复杂等问题。 因此，需要一种锅炉和具有该锅炉的热能利用系统，以有效地解决现有技术中存在的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种锅炉，包括固体燃料燃烧室，所述固体燃料燃烧室用于燃烧固体燃料，所述固体燃料燃烧室设置有用于加入固体燃料的固体燃料入口和用于排放燃烧生成的烟气的第一烟气出口，并在内部设置有第一受热面，在底部设置有第一鼓风机；分离器，所述分离器用于将来自所述固体燃料燃烧室的大颗粒固体燃料从烟气中分离，所述分离器设置有与所述第一烟气出口连接的第一烟气入口和用于排放烟气的第二烟气出口，并在底部设置有用于排放所述大颗粒固体燃料的排料口 ；气体燃料燃烧室，所述气体燃料燃烧室用于燃烧气体燃料，所述气体燃料燃烧室设置有与所述第二烟气出口连接的第二烟气入口、用于加入气体燃料的气体燃料入口以及用于将烟气排出所述锅炉的排烟口，并在内部设置有第二受热面。优选地，所述第一受热面包括设置在所述固体燃料燃烧室的内表面上且环绕所述固体燃料燃烧室的内腔的水冷壁受热面。优选地，在所述固体燃料燃烧室的内表面还设置有卫燃带。优选地，所述固体燃料燃烧室的炉膛上部设置为折焰角。优选地，所述第一受热面还包括屏式受热面，所述屏式受热面设置在所述固体燃料燃烧的内腔的顶部靠近所述第一烟气出口的位置。优选地，所述分离器的底部设置为倒立的锥形，所述排料口设置在所述锥形的下端。优选地，所述排料口连接有与所述固体燃料燃烧室连通的返回管道。优选地，所述第二受热面为包墙管受热面。优选地，所述排烟口处连接有对流烟道，所述对流烟道内设置有翅片管换热器。优选地，在所述排烟口处连接有用于将烟气从所述锅炉中抽出的第二鼓风机。
本发明还提供一种热能利用系统，包括蒸汽轮机和执行设备，所述热能利用系统还包括上述的锅炉，其中，所述锅炉向所述蒸汽轮机提供蒸汽以使所述蒸汽轮机驱动所述执行设备，并且所述锅炉的冷却水管道与所述蒸汽轮机的冷却水管道连通。优选地，所述执行设备为发电机、泵、压缩机以及风机中的一种或多种。根据本发明的锅炉，采用固体燃料燃烧室对固体燃料进行燃烧，采用气体燃料燃烧室对气体燃料进行燃 烧，并且固体燃料燃烧室内在燃烧过程中产生的烟气通过分离器排入气体燃料燃烧室内与气体燃料共同燃烧。这样就实现了在同一个锅炉中同时进行固体燃料和气体燃料的燃烧，降低了设备成本，并且固体燃料和气体燃料的燃烧独立进行，相互之间不存在干扰也保证了锅炉稳定地运行。在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式
部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，图I为根据本发明的一种具体实施方式
的锅炉的结构示意图；图2为根据本发明的一种具体实施方式
的热能利用系统的组成结构示意图。
具体实施例方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。本发明公开了一种锅炉，如图I所示，包括用于燃烧固体燃料的固体燃料燃烧室10、用于将来自固体燃料燃烧室10的大颗粒固体燃料从烟气中分离的分离器30以及用于燃烧气体燃料的气体燃料燃烧室50。其中，固体燃料燃烧室10设置有用于加入固体燃料的固体燃料入口 11，该固体燃料入口 11可以设置在固体燃料燃烧室10的侧壁上，具体地，可以设置在侧壁上中部靠下的位置。在固体燃料燃烧室10上设置有第一烟气出口 13，第一烟气出口 13可以设置在固体燃料燃烧室10的顶部或者靠近固体燃料燃烧室10的顶部的位置处。在固体燃料燃烧室10的内部还设置有第一受热面，用以吸收固体燃料燃烧时所产生的热量。固体燃料燃烧室10的底部设置有第一鼓风机15，该第一鼓风机15为固体燃料的流态化以及燃烧后产生的温度较高的烟气提供动力，以使其经由第一烟气出口 13和设置在分离器30上的第一烟气进口 31进入到分离器30。在驱动烟气进入到分离器30的过程中，部分未燃烧或者未充分燃烧的大颗粒固体燃料也会随着烟气由第一烟气出口 13和第一烟气进口 31进入到分离器30。第一烟气出口 13可以设置在分离器30的顶部或侧壁上中部靠上的位置，并与分离器30的第一烟气进口 31连接，并且在分离器30上还设置有第二烟气出口 33，第二烟气出口 33可以设置在分离器30的顶部或侧壁上中部靠上的位置等。来自固体燃料燃烧室10的烟气和部分大颗粒固体燃料均会由第一烟气进口 31进入分离器30，因此需要进行大颗粒固体燃料与烟气的分离，以使烟气由第二烟气出口 33排向气体燃料燃烧室50，而混杂在烟气中的大颗粒固体燃料则沉积在分离器30的底部。沉积的大颗粒固体燃料可以通过在分离器30的底部设置排料口 35而排出。气体燃料燃烧室50上设置有与第二烟气出口 33连接的第二烟气进口 51，第二烟气进口 51可以设置在气体燃料燃烧室50的顶部或侧壁上中部靠上的位置等。此外，在气体燃料燃烧室50上还设置有气体燃料入口 53，气体燃料入口 53可以设置在气体燃料燃烧室50的顶部或侧壁上中部靠上的位置等。待燃烧的气体燃料由此进入气体燃料燃烧室50中与烟气中携带的可燃烧部分(例如包括在分离器30中未分离出去的微小颗粒)一起混合燃烧，并将燃烧后的烟气由位于底部或侧壁上中部靠下的位置的排烟口 55排出。另外，在气体燃料燃烧室50的内部设置有用于吸收燃烧时产生的热量的第二受热面。需要说明的是，图中仅是示例性地示出了本发明的锅炉，本领域技术人员能够根据本文的启示合理地预测出其它的实施方式。 本发明公开的锅炉采用固体燃料燃烧室10对固体燃料进行燃烧，采用气体燃料燃烧室50对气体燃料进行燃烧，并且固体燃料燃烧室10内在燃烧过程中产生的烟气通过分离器30排入气体燃料燃烧室50内与气体燃料共同燃烧。这样就实现了在同一个锅炉中同时进行固体燃料和气体燃料的燃烧，降低了设备成本，并且固体燃料和气体燃料的燃烧独立进行，相互之间不存在干扰也保证了锅炉稳定地运行。在本发明的一种优选实施方式中，第一受热面包括设置在固体燃料燃烧室10的内表面上且环绕固体燃料燃烧室10的内腔的水冷壁受热面，水冷壁受热面可以包括竖直设置的多个水冷壁管17。水冷壁受热面中的冷却水吸收固体燃料燃烧室10中燃烧时产生的热量而变为水蒸气。优选地，还可以在固体燃料燃烧室10的内表面设置卫燃带(未示出)，以限制水冷壁受热面的吸热量，使固体燃料燃烧室10内维持较高温度，增强固体燃料燃烧的稳定性。优选地，可以将固体燃料燃烧室10的炉膛上部设置为折焰角(未示出)，通过折焰角改善固体燃料燃烧室10内的气流流动，保证固体燃料的稳定燃烧。优选地，第一受热面还可以包括屏式受热面19，该屏式受热面19设置在固体燃料燃烧室10的内腔的顶部靠近第一烟气出口 13的位置，以便在固体燃料燃烧产生的烟气排入分离器30之前对烟气中的热量进行吸收。前面提到，由固体燃料燃烧室10排入分离器30的烟气中会掺杂着没有燃烧的大颗粒固体燃料，这些烟气和大颗粒固体燃料的混合物在分离器30中按照旋风除尘的方式进行分离后大颗粒固体燃料会沉积在分离器30的底部。这些沉积的大颗粒固体燃料可以通过设置在分离器30底部的排料口 35排出，排出的大颗粒固体燃料可以重新投入固体燃料燃烧室10中进行燃烧。为了能够彻底地将这些大颗粒固体燃料从分离器30中排出，优选地将分离器30的底部设置为倒立的锥形(图I所示)，并且将排料口 35设置在该锥形的下端。这样大颗粒固体燃料有能够向排料口聚集，方便将其从分离器30中彻底取出，减少大颗粒固体燃料在分离器30内的残留。
在本发明的另一种优选实施方式中，排料口 35上可以连接有与固体燃料燃烧室10连通的返回管道70。该返回管道70的一端连接在排料口 35上，从而与分离器30连通，其另一端与固体燃料燃烧室10连通，这样就使分离出的大颗粒固体燃料能够通过返回通道70在重力的作用下自行回到固体燃料燃烧室10中参与燃烧，而不需要人工搬运，提高了锅炉运转的效率。在本发明的又一种优选实施方式中，设置在气体燃料燃烧室50内的第二受热面采用包墙管受热面(未示出)，用来吸收燃烧过程中产生的热量。此外，气体燃料燃烧室50的排烟口 55连接有对流烟道90，在对流烟道90内设置有翅片管换热器(未示出)，翅片管换热器具有较大的热交换面积，能够更有效率地吸收将要排出的烟气的热量。优选地，为了更快地将气体燃料燃烧室50内的烟气排出，可以在排烟口 55上连接第二鼓风机(未示出)，从而更高效地将烟气从气体燃料燃烧室50中抽出。并且，由于使用了第二鼓风机进行抽风，还使气体燃料燃烧室50的内部处于负压状态，保证了气体燃料的安全燃烧。综上所述，本发明公开的锅炉实现了在同一个锅炉中同时进行固体燃料和气体燃料的燃烧，降低了设备成本，并且固体燃料和气体燃料的燃烧独立进行，相互之间不存在干扰也保证了锅炉稳定地运行。本发明还公开了一种热能利用系统，该热能利用系统包括蒸汽轮机和执行设备，并且还包括上述的锅炉。其中，锅炉向蒸汽轮机提供蒸汽以使蒸汽轮机驱动执行设备进行做功，而蒸汽轮机的冷却水管道与锅炉的冷却水管道连通。在图2中，以发电机20为例，锅炉输出的蒸汽进入蒸汽轮机40的进汽口 41，蒸汽·轮机40将热能转化为机械能驱动发电机20发电。而蒸汽轮机的冷却水管道与锅炉的冷却水管道连通，蒸汽轮机40输出的冷却水首先经过凝汽器81，在凝结水泵83的作用下进入除氧器60，经过除氧器60除氧后在给水泵85的作用下流入锅炉的冷却水管道中。除发电机20夕卜，执行设备还可以采用泵、压缩机以及风机等输出机械能的设备中的一种或者多种。本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
权利要求
1.一种锅炉，其特征在于，包括 固体燃料燃烧室，所述固体燃料燃烧室用于燃烧固体燃料，所述固体燃料燃烧室设置有用于加入固体燃料的固体燃料入口和用于排放燃烧生成的烟气的第一烟气出口，并在内部设置有第一受热面，在底部设置有第一鼓风机； 分离器，所述分离器用于将来自所述固体燃料燃烧室的大颗粒固体燃料从烟气中分离，所述分离器设置有与所述第一烟气出口连接的第一烟气入口和用于排放烟气的第二烟气出口，并在底部设置有用于排放所述大颗粒固体燃料的排料口； 气体燃料燃烧室，所述气体燃料燃烧室用于燃烧气体燃料，所述气体燃料燃烧室设置有与所述第二烟气出口连接的第二烟气入口、用于加入气体燃料的气体燃料入口以及用于将烟气排出所述锅炉的排烟口，并在内部设置有第二受热面。
2.按照权利要求I所述的锅炉，其特征在于，所述第一受热面包括设置在所述固体燃料燃烧室的内表面上且环绕所述固体燃料燃烧室的内腔的水冷壁受热面。
3.按照权利要求2所述的锅炉，其特征在于，在所述固体燃料燃烧室的内表面还设置有卫燃带。
4.按照权利要求2所述的锅炉，其特征在于，所述固体燃料燃烧室的炉膛上部设置为折焰角。
5.按照权利要求2所述的锅炉，其特征在于，所述第一受热面还包括屏式受热面，所述屏式受热面设置在所述固体燃料燃烧的内腔的顶部靠近所述第一烟气出口的位置。
6.按照权利要求I所述的锅炉，其特征在于，所述分离器的底部设置为倒立的锥形，所述排料口设置在所述锥形的下端。
7.按照权利要求I所述的锅炉，其特征在于，所述排料口连接有与所述固体燃料燃烧室连通的返回管道。
8.按照权利要求I所述的锅炉，其特征在于，所述第二受热面为包墙管受热面。
9.按照权利要求I所述的锅炉，其特征在于，所述排烟口处连接有对流烟道，所述对流烟道内设置有翅片管换热器。
10.按照权利要求I所述的锅炉，其特征在于，在所述排烟口处连接有用于将烟气从所述锅炉中抽出的第二鼓风机。
11.一种热能利用系统，包括蒸汽轮机和执行设备，其特征在于，所述热能利用系统还包括权利要求I至10中任一项所述的锅炉，其中，所述锅炉向所述蒸汽轮机提供蒸汽以使所述蒸汽轮机驱动所述执行设备，并且所述锅炉的冷却水管道与所述蒸汽轮机的冷却水管道连通。
12.按照权利要求11所述的热能利用系统，其特征在于，所述执行设备为发电机、泵、压缩机以及风机中的一种或多种。
全文摘要
本发明公开一种锅炉和具有该锅炉的热能利用系统。该锅炉包括固体燃料燃烧室，用于燃烧固体燃料，该固体燃料燃烧室设置有用于加入固体燃料的固体燃料入口和用于排放燃烧生成的烟气的第一烟气出口；分离器，用于将来自所述固体燃料燃烧室的大颗粒固体燃料从烟气中分离，该分离器设置有与所述第一烟气出口连接的第一烟气入口和用于排放烟气的第二烟气出口；气体燃料燃烧室，用于燃烧气体燃料，该气体燃料燃烧室设置有与所述第二烟气出口连接的第二烟气入口、用于加入气体燃料的气体燃料入口以及用于将烟气排出所述锅炉的排烟口。根据本发明的锅炉，实现了在同一个锅炉中同时进行固体燃料和气体燃料的燃烧，降低了设备成本。
文档编号F22B33/18GK102901088SQ201210316320
公开日2013年1月30日 申请日期2012年8月30日 优先权日2012年8月30日
发明者韩涛, 王敬轩, 史晓云 申请人:思安新能源股份有限公司