专利名称：一种生物质焚烧发电锅炉的炉排的制作方法
技术领域：
本实用新型属环保工程中的生物质焚烧技术领域，特别涉及一种生物质焚烧发电锅炉 的炉排。
背景技术：
我国的生物质资源特别丰富，每年仅生物质秸秆产量就达6亿吨左右。近几年，生物 质直接焚烧发电技术得到了快速发展。生物质直接焚烧发电是将生物质直接作为燃料燃 烧，燃烧产生的能量主要用于发电和集中供热。采用生物质直接焚烧发电技术可以相对集 中、快速度地实现各种生物质资源的大规模减量化、无害化、资源化利用，而且成本较低， 具有良好的经济性和市场开发潜力。
目前的生物质直接焚烧发电技术主要采用振动平面炉排技术，如中国专利 ZL200620072192.8 (授权公告号，CN2901069Y)公开了一种水冷震动炉排，其特点是炉排 为由机械振动源驱动的水冷结构的平面炉排；中国专利ZL200620067824. 1 (授权公告号， CN200989592Y)公开了一种振动炉排，其特点是炉排为由压縮空气驱动的平面振动炉排； 中国专利ZL87107163.0 (公开号，CN1032855A)公开了一种振动炉排，其特点是炉排为由 电磁铁驱动的平面振动膜式水冷壁炉排。
由于一般情况下，在生物质直接焚烧发电厂，生物质燃料首先需要破碎到一定尺寸， 一般破碎到100mm以下，然后再送入专门设计的生物质焚烧炉进行焚烧，大部分焚烧炉釆 用水冷振动平面炉排技术。燃烧生物质燃料的水冷振动平面炉排的主要缺点是，由于破碎 后的生物质燃料比重低、物料颗粒成相对较长的杆状、具有纤维质长、容易交织等特性， 并且由于炉排的振幅受到限制，使得生物质燃料在炉排面上只能沿着炉排面表面进行滑 动，燃料间上下层的混合性能差，因此，远离炉排表面的燃料层的燃烧状况比较好，燃尽 度比较高，而靠近炉排面的燃料由于受到冷却，并且与上层燃料没有交混，从而造成燃尽 度比较差，大大影响了锅炉的效率和经济运行。 发明内容
本实用新型的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种可以有效地提高燃料的燃 尽度的生物质焚烧发电锅炉的炉排，它具有提高整个锅炉的燃烧效率和运行经济性的优 点。
为了实现上述目的本实用新型采取的技术方案是 一种生物质焚烧发电锅炉的炉排，包括炉排，炉排设置在上支撑框架上、炉排的两端分别连通进、出口集箱，进、出口集箱 分别与汽包下降、上升管相连通，上、下支撑框架之间通过弹簧连接，振动驱动机构与上 支撑框架相连，所述炉排为多根平行设置并呈阶梯状的膜式水冷管。炉排面呈阶梯形结构， 可以很好地解决靠近炉排面的生物质燃料燃尽度较差的问题。 一般的平面炉排，由于破碎 后的生物质燃料比重低、成相对较长的杆状、具有纤维质长、容易交织等特性，使得生物 质燃料在炉排面上只能沿着炉排面表面进行滑动，靠近炉排面的燃料由于受到冷却，并且 与上层正在燃烧的燃料没有交混，从而造成燃尽度比较差，大大降低了锅炉的燃烧效率。 而炉排面呈阶梯形结构，在阶梯之间存在一定的高度差，正在燃烧的具有一定厚度燃料层 从上一个台阶在炉排振动力的驱动下，下落到较低的一层台阶上时，燃料层将会发生翻滚， 原来在上层的高温燃烧的燃料将转变成下层，而原来在下层的低温燃料层则转变成上层， 接受来自炉膛的高温烟气和下层燃料的双重加热，进行进一步的燃烧，随着阶梯级数的增 加，燃料层这样的交混次数也相应增加，势必会强化靠近炉排面的下层燃料层的燃烧，提 高下层燃料的燃尽度，从而提高整个锅炉的燃烧效率和运行的经济性。
为了增加膜式水冷管的散热面积、提高膜式水冷管的高度，所述炉排上相邻的膜式水 冷管之间设有连接用的膜片，所述膜片还起到支撑燃料，防止漏料的作用。
为了改善炉排的布风条件，实现高效率和高强度燃烧，所述膜片上设有通风孔。
与平面炉排相比，采用阶梯形炉排还可以改善炉排上的配风条件，实现炉排上燃料的 高强度燃烧。 一般的平面炉排，燃料所需要的一次燃烧空气只能从炉排下部送入，穿过燃 料层才能到达燃烧区，而对于平面炉排上的层状燃烧来说，炉排上燃料层的上表面才是燃 烧最剧烈的区域，同时也是最需要大量送入燃烧所需要的空气的区域。阶梯状炉排则巧妙 地克服了此类缺点，不但在阶梯形炉排的阶梯形上表面的水冷管之间的膜片上开有通风 孔，而且在阶梯形炉排的阶梯形侧表面的水冷管之间的膜片上也开有通风孔，同时，两者 的通风孔的直径和数量可以是不同的，这样，对于某一个阶梯层炉排上的燃料来说，就存 在炉排下部和阶梯形侧面两个送风方式和通道，通过调整两者的送风风量和风速可以实现 在炉排上的分级送风和分级燃烧，进而强化炉排面上的燃烧状况，实现高强度的燃烧，进 而提高燃料的燃尽度和锅炉的经济性。
为了使生物质燃料在炉排上的运动状况比较良好，所述炉排上表面的膜式水冷管与水 平方向相倾斜，倾斜角度为7 20度，其中最佳值为10度。
为了使生物质燃料在两层炉排之间的交混情况比较良好，所述炉排侧表面的膜式水冷 管与竖直方向相倾斜，倾斜角度为_10 20度，其中最佳值为19度；所述炉排侧表面的膜式水冷管高度约为所述炉排上平均燃料层厚度的0. 5 1. 5倍，其中最佳值为0. 9倍。 本实用新型的有益效果可概括为以下三个方面
1. 相比现有技术的平面水冷振动炉排，本实用新型采用阶梯形炉排，有效地提高燃 料的燃尽度，从而提高整个锅炉的燃烧效率和运行的经济性；
2. 相比现有技术的平面水冷振动炉排，本实用新型采用膜片连接膜式水冷管的结构， 并在膜片上开设有通风孔，改善了炉排上的配风条件，实现高效率和高强度燃烧；
3. 相比现有技术的平面水冷振动炉排，本实用新型结构简单并且实用，通用性强既 可以用于新产品的设计，也可以用于对现有锅炉的改造。
图1是本实用新型所述生物质焚烧发电锅炉的炉排的结构示意图； 图2是图1去掉燃料层的俯视图。
图中l汽包上升管，2出口集箱，3上支撑框架，4弹簧，5下支撑框架，6振动驱 动机构，7汽包下降管，8进口集箱，9燃料层，IO炉排的侧表面，ll炉排的上表面，12 炉排上表面膜片上的通风孔，13炉排侧表面膜片上的通风孔，14膜片，15膜式水冷管。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限定。
如图l-2所示，进口集箱8和汽包下降管7相连，出口集箱2和汽包上升管1相连， 这样就构成了一个水循环，锅炉的炉水在汽包和膜式水冷管15中循环流动，不但保护了 炉排膜式水冷管15不被烧坏，同时还可以防止生物质燃料层9产生的灰在炉排面上结焦。
如图1所示，上支撑框架3由槽钢框架焊接组成，与炉排下表面进行焊接连接，对炉 排起到加固和支撑的作用，可以有效地防止炉排的弯曲和变形。下支撑框架5由槽钢框架 焊接组成，下支撑和炉排基础组成固定连接；上支撑框架3和下支撑框架5之间由弹簧4 连接，在弹簧4的弹力作用下，上支撑框架3可以相对于下支撑框架5沿着弹簧4的弹力 方向进行周期的受迫和自由振动，从而带动炉排上的燃料层9沿着炉排面运动。炉排的振 动力是由振动驱动机构6提供的，炉排在弹簧4弹力的作用下，当振动驱动机构6提供的 振动力和炉排的振动周期相匹配时，炉排的振幅达到最大值，相应的振动驱动机构的能量 消耗也最小，同时炉排上燃料层9的运动速度也达到最大值。
如图2所示，炉排由膜式水冷管组成，在膜式水冷管15之间焊接有金属的膜片14， 并且在膜式水冷管15之间的膜片14上设置有炉排上表面膜片上的炉排上表面膜片上的通风孔12、炉排侧表面膜片上的通风孔13。膜式水冷管15之间焊接有金属膜片14不但可 以增加膜式水冷管的散热面积、提高膜式水冷管的高度、还可以起到支撑燃料，防止漏料 的作用。在膜片14上开有炉排上表面膜片上的通风孔12及炉排侧表面膜片上的通风孔13， 燃烧所需要的热空气通过膜片上的炉排上表面膜片上的通风孔12及炉排侧表面膜片上的 通风孔13进入炉膛参与燃烧，通风孔的大小、分布和个数，需要根据不同的燃料种类和 锅炉的容量大小来确定。在膜片14上开炉排上表面膜片上的通风孔12及炉排侧表面膜片 上的通风孔13，还可以起到冷却膜片14，防止膜片14烧坏的作用。
如图1所示，炉排的上表面ll的膜式水冷管15与水平方向的倾斜角度A为10度，A 还可以是7 20度之间的值。对于不同的生物质燃料，炉排的上表面11的倾斜角度A是 不同的，在一般情况下，当炉排的上表面11的膜式水冷管15与水平方向的倾斜角度A在 7 20度之间时，随着炉排的振动，生物质燃料在炉排上的运动状况比较良好。当燃烧稻 壳、木片、较细碎的硬质秸秆等燃料时，炉排的上表面ll的膜式水冷管15与水平方向的 倾斜角度A在7 15度之间；当燃烧稻草、麦草、较长的硬质秸秆等燃料时，炉排的上表 面11的膜式水冷管15与水平方向的倾斜角度A在12 20度之间。
如图1所示，炉排的侧表面10的膜式水冷管15与竖直方向的倾斜角度B为19度，B 还可以是在-10 20度之间的值。炉排的侧表面10的膜式水冷管15高度H约为炉排上平 均燃料层9厚度的0. 9倍，H还可以是平均燃料层厚度的0. 5 1. 5倍。对于不同的生物质 燃料，炉排的侧表面的膜式水冷管15与竖直方向的倾斜角度B和高度H是不同的，在一 般情况下，当炉排的侧表面10的膜式水冷管15与竖直方向的倾斜角度B在-10 20度之 间，炉排的侧表面的膜式水冷管15高度H约为炉排上平均燃料层厚度的0. 5 1. 5倍时， 随着炉排的振动，生物质燃料在两层炉排之间的交混情况比较良好。当燃烧稻壳、木片、 较细碎的硬质秸秆等燃料时，炉排的侧表面10的膜式水冷管15与竖直方向的倾斜角度B 在-10 5度之间，炉排的侧表面10的膜式水冷管15高度H约为炉排上平均燃料层厚度 的0.5 1.2倍；当燃烧稻草、麦草、较长的硬质秸秆等燃料时，炉排的侧表面10的膜式 水冷管15与竖直方向的倾斜角度B在0 20度之间，炉排的侧表面10的膜式水冷管15 高度H约为炉排上平均燃料层厚度的0. 8 1. 5倍。
如图2所示，在炉排的上表面11的膜式水冷管15之间的膜片14上开有炉排上表面 膜片上的通风孔12，而且在炉排的侧表面10的膜式水冷管15之间的膜片14上也开有炉 排侧表面膜片上的通风孔13，根据燃料种类和燃烧方式的不同，两者的通风孔的直径和数 量可以是不同的。在本实施例中，在炉排的上表面11的炉排上表面膜片上的通风孔12的直径为4mm，节距为45mm，而在炉排的侧表面10的炉排侧表面膜片上的通风孔13直径为 6线节距为30mm。
经过试验模拟证明，在燃烧玉米秸杆时，与平面炉排相比，在同样的一次风量下，采 用三阶梯的阶梯形炉排可以提高燃尽率10%左右。
本实用新型有效地提高燃料的燃尽度，从而提高整个锅炉的燃烧效率和运行的经济 性；改善了炉排上的配风条件，实现高效率和高强度燃烧；结构简单、实用，并且通用性 强，既可以用于新产品的设计，也可以用于对现有锅炉的改造。
以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式
的一种，本领域的技术人 员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范 围内。
权利要求1. 一种生物质焚烧发电锅炉的炉排，包括炉排，炉排设置在上支撑框架上、炉排的两端分别连通进、出口集箱，进、出口集箱分别与汽包下降、上升管相连通，上、下支撑框架之间通过弹簧连接，振动驱动机构与上支撑框架相连，其特征在于所述炉排为多根平行设置并呈阶梯状的膜式水冷管。
2. 根据权利要求1所述的生物质焚烧发电锅炉的炉排，其特征在于所述炉排上相 邻的膜式水冷管之间设有连接用的膜片。
3. 根据权利要求2所述的生物质焚烧发电锅炉的炉排，其特征在于所述膜片上设 有通风孔。
4. 根据权利要求l-3任一权利要求所述的生物质焚烧发电锅炉的炉排，其特征在于 所述炉排上表面的膜式水冷管与水平方向相倾斜，倾斜角度为7 20度。
5. 根据权利要求4所述的生物质焚烧发电锅炉的炉排，其特征在于所述炉排侧表面的膜式水冷管与竖直方向相倾斜，倾斜角度为-10 20度，所述炉排侧表面的膜式水冷 管高度约为所述炉排上平均燃料层厚度的0. 5 1. 5倍。
6. 根据权利要求4所述的生物质焚烧发电锅炉的炉排，其特征在于所述炉排上表 面的膜式水冷管与水平方向的倾斜角度为10度。
7. 根据权利要求5或6所述的生物质焚烧发电锅炉的炉排，其特征在于所述炉排 侧表面的膜式水冷管与竖直方向的倾斜角度为19度，所述炉排侧表面的膜式水冷管高度 约为所述炉排上平均燃料层厚度的0. 9倍。
专利摘要本实用新型提供了一种生物质焚烧发电锅炉的炉排，包括炉排，炉排设置在上支撑框架上、炉排的两端分别连通进、出口集箱，进、出口集箱分别与汽包下降、上升管相连通，上、下支撑框架之间通过弹簧连接，振动驱动机构与上支撑框架相连，所述炉排为多根平行设置并呈阶梯状的膜式水冷管。本实用新型有效地提高燃料的燃烬度，从而提高整个锅炉的燃烧效率和运行的经济性；改善了炉排上的配风条件，实现高效率和高强度燃烧；结构简单、实用，并且通用性强，既可以用于新产品的设计，也可以用于对现有锅炉的改造。
文档编号F23L1/00GK201228974SQ20082010824
公开日2009年4月29日 申请日期2008年6月2日 优先权日2008年6月2日
发明者任爱群, 刘宝珠, 姜述杰, 滕东玉, 王明仁, 白红俊, 蒋宏利 申请人:国电龙源电力技术工程有限责任公司