一种顶部进料的生物质流化床锅炉装置的制作方法

本实用新型涉及一种顶部进料的生物质流化床锅炉，属于新能源技术领域。

背景技术：

随着社会对能源需求的日益增长，作为主要能源来源的石化燃料在迅速减小。因此，寻找一种可以再生的替代能源已成为社会普遍关注的焦点，其中对环境污染较少的生物质燃料发电得到广泛的应用。生物质燃料的来源也就成了各生物质电厂保证正常运行的关键，可利用的生物质燃料主要有各种农业废弃物如稻草、麦秆、稻壳、玉米秆，也有林业废弃物如枝丫柴、树枝、废旧木材及边角料等。

目前，生物质燃烧发电锅炉使用的燃料多为当地产的木质类废弃物、稻壳等，稻草和麦秆类的黄秸秆一般是掺混在其它生物质燃料中进入锅炉内，且掺混比例不高，能够长期全部使用黄秸秆作为燃料的发电流化床锅炉国内目前几乎没有。所述黄秸秆，主要指一年生草本植物秸秆，例如：稻草、麦秆、玉米秆、高粱秆、芒草等，也可以扩展到和上述生物质燃料有相似物理外形和特征的生物质燃料。多种黄秸秆是国内可以享受额外燃料补贴的生物质燃料，而且年产量稳定，数量大，国家鼓励大量收购和利用。

目前发电厂流化床锅炉使用黄秸秆主要有以下两方面的问题：

其一，现有的生物质流化床锅炉在使用黄秸秆燃料时，都需对黄秸秆进行预处理：破碎或破碎+压块。在黄秸秆进行破碎或压块的过程中需要消耗很大的电能，尤其是压块，处理每吨黄秸秆需要50~100元的电费；而且破碎或压块时需要占用较大的场地，现场运行环境恶劣，尘土飞扬，对现场操作人员和周围环境都很有影响。

其二，直接破碎后的黄秸秆单独进入锅炉困难，且破碎后的黄秸秆堆积密度过小，要保证生物质锅炉长期稳定运行，目前破碎后的黄秸秆只能掺混到其他较易进入锅炉的燃料中进入锅炉，且掺混比例不高，锅炉处理黄秸秆有限；破碎+压块处理后的黄秸秆虽然可以单独进入锅炉内，但对于一般的流化床锅炉，压块后的黄秸秆单体密度较大，过多的压块黄秸秆在锅炉内会造成流化不良，影响锅炉的正常运行，所以压块后的黄秸秆也多为掺混到其他生物质燃料中进入到流化床锅炉内燃烧。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种可以全部使用黄秸秆的流化床锅炉装置。本实用新型采用在锅炉炉膛上部、顶部进料，通过对流化床锅炉的创新设计，黄秸秆不需要进行预处理，可以直接进入到锅炉内燃烧，燃烧效率高；而且锅炉进料系统简单可靠，占地面积小，进料系统周边不会出现飞尘现象，锅炉可以长期稳定高效运行。

为了实现上述目的，本实用新型的所提出的技术方案是：

一种上部或顶部进料的生物质流化床锅炉装置，由炉前给料系统、锅炉燃烧系统、锅炉尾部吸热系统组成；

所述炉前给料系统由炉顶给料平台、提升机和皮带输送机组成；

所述锅炉燃烧系统包括锅炉炉膛、一次风室、炉顶给料管和给料推送装置，所述炉顶给料管由水平段和垂直段组成，给料推送装置的推送头可沿着炉顶给料管的垂直段运动，在炉顶给料管的垂直段还有翻板阀，在炉顶给料管的水平段有切断阀和测温仪，切断阀和翻板阀互相连锁，互为开或关状态；所述锅炉炉膛顶部在炉顶给料管附近还有烟气射流装置；

所述锅炉尾部吸热系统由对流换热面和烟气出口组成，从烟气出口引出一部分烟气经过风机加速后从烟气射流装置喷入锅炉炉膛。

所述炉顶进料管的墙壁上有水冷壁管。

所述炉顶进料管和锅炉炉膛顶部相交处，敷设耐火材料。

使用本实用新型装置时，用秸秆打包机在田间地头收集黄秸秆打包，不需要进行破碎或压块等预处理，直接运输到本实用新型的锅炉装置底部。然后通过提升机将黄秸秆包提升至顶部给料平台，然后通过皮带输送机输送到炉顶给料管的水平段。

炉顶给料管的水平段很短，黄秸秆包下滑后，给料推送装置的推送头向下运动，同时打开给料口处的翻板阀，把整包的黄秸秆推送进锅炉炉膛内，黄秸秆依靠重力落入锅炉炉膛内，推送头缩回，翻板阀自动关闭。

烟气射流装置是利用烟气回流的方法，在处于下落初始阶段的黄秸秆包周边形成隔绝空气的烟气幕，可以防止黄秸秆包爆燃。

进一步地，在锅炉炉膛出口处布置分离折流板，可以防止没有燃烬的燃料被烟气直接夹带出炉膛，造成后燃。

进一步地，根据黄秸秆包在炉膛中下落过程的热解程度，在锅炉炉膛壁上还有二次风口。

根据黄秸秆包在炉膛中下落过程的热解程度，在锅炉炉膛壁上还有三次风口。

二、三次风的布置是根据黄秸秆包在炉膛中下落过程中的热解程度，根据需要适时提供燃烧所需的空气，同时利用二、三次风喷入炉膛内的流场，对黄秸秆包进行扰动，加强燃料包的分解。

落入炉膛的黄秸秆在下落的过程中，依靠炉膛内对向流动的高温烟气和床料的迎面冲刷、侧向吹入的二、三次风的侧面扰动、合适的下落空间，依据模拟计算和试验数据，下落的黄秸秆包高温解包，到达炉膛底部时已基本散解和碳化。

本实用新型通过对锅炉炉膛的二、三风的创新布置，增加烟气射流装置、烟气折流装置等设计，保证了黄秸秆在锅炉内的更高效率的燃烧。实际操作中，可以根据锅炉和燃料的实际特性，选用其中一项或数项。

本实用新型装置中的炉顶给料管也可以安装在锅炉炉膛的侧壁上部，其它装置位置相应调整，结构不变。因而本实用新型实际还提供了一种上部进料的生物质流化床锅炉装置。

本实用新型锅炉装置的燃料可以全部使用黄秸秆，进行高效燃烧，而且黄秸秆不需进行破碎或压块等预处理。

本实用新型的生物质流化床锅炉装置，适用于包括循环流化床、鼓泡流化床等按照流化床锅炉原理设计的锅炉。所述的锅炉炉膛为循环流化床锅炉炉膛或鼓泡流化床锅炉炉膛。

本实用新型的生物质流化床锅炉装置，既适用于新建生物质流化床锅炉，也适用于已有流化床锅炉改造。

本实用新型的装置系统中包括炉前给料系统、锅炉燃烧系统、锅炉尾部吸热系统。炉前给料系统将黄秸秆包输送到锅炉炉膛顶部，采用锅炉炉膛上部或顶部进料的方式，增加了锅炉炉膛内燃料和床料的内循环，延长了燃料在炉膛内的停留时间，增加炉膛布风的二、三次风的创新设计，同时在炉膛内增加了烟气射流装置、烟气折流等装置，这些都增加了燃料的燃烬率，燃料在炉膛内燃烧效率可以达到99%以上。

采用本实用新型生物质流化床锅炉装置，具有以下优点：

1、本实用新型生物质流化床锅炉装置使用打包的黄秸秆，采用在锅炉炉膛上部或顶部进料的方式，利用炉膛内的高温烟气对黄秸秆包进行解包，同时锅炉炉膛的针对性的创新设计，可使燃料高效燃烧，保证了锅炉高燃烧效率和长期稳定运行。解决了流化床锅炉无法全部使用黄秸秆作为燃料的问题。对于使用单位而言，黄秸秆的收购和储运的压力也可以明显减轻，经济效益明显。

2、本实用新型锅炉装置采用锅炉炉膛上部或顶部进料的方式，燃料从炉膛上部落下，增加了锅炉炉膛内燃料和床料的内循环，炉膛内的温度场更为均匀，装置运行时更容易操作，而且锅炉装置运行时可以不加床料或少加床料，减小了锅炉装置的运行费用。

3、本实用新型锅炉装置炉前给料系统自动化程度高，可以实现自动给料，而且系统简单可靠，占地面积小，投资少，电耗低，运行费用少，维护简单。

4、打包好的黄秸秆不要进行预处理，可以直接进入本实用新型的锅炉内进行燃烧，极大的降低燃料处理成本，显著的增加了电厂的经济效益；同时黄秸秆不进行预处理，杜绝了对现场人员和周边环境的灰尘污染。

附图说明

图1为一种顶部进料的流化床锅炉装置的整体结构示意图。

图2为炉顶给料管的局部示意图。

其中，1—提升机 ，2—锅炉炉膛 ，3—皮带输送机，4—炉顶给料管，5—给料推送装置 ，6—炉顶给料平台，7—烟气射流装置， 8—二次风口，9—分离折流板，10—对流换热面 ，11—烟气出口 ，12—切断阀，13—测温仪，14—推送头，15—翻板阀，16—水冷壁管，17—耐火材料，18—三次风口，19—一次风室。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进一步的详细描述。

图1中所示的是顶部给料的生物质流化床锅炉装置的整体结构示意图，上部进料与此例相似，因此没有另外描述。全部锅炉装置主要由炉前给料系统、锅炉燃烧系统、锅炉尾部吸热系统构成。

炉前给料系统包括提升机1、皮带输送机3、炉顶给料平台6。提升机1将储存在锅炉底部的黄秸秆包提升到炉顶给料平台6上，然后黄秸秆通过皮带输送机3输送到炉顶给料管4的水平段滑落。

锅炉燃烧系统包括一次风室19、锅炉炉膛2、炉顶给料管4和给料推送装置5。给料推送装置5的推送头将在炉顶给料管内的黄秸秆推送到炉膛内。给料推送装置5除了推送头14外，还有动力机构和传动机构，都是常规技术，不再细述。

所述炉顶给料管4由水平段和垂直段组成，给料推送装置5的推送头14可沿着炉顶给料管4的垂直段运动，在炉顶给料管的垂直段还有翻板阀15，在炉顶给料管的水平段有切断阀12和测温仪13，切断阀和翻板阀互相连锁，互为开或关状态。

给料推送装置5的推送头14向下运动时，也推开了炉顶给料管4内的翻板阀13，将黄秸秆推送到锅炉炉膛2内，黄秸秆依靠重力落入到锅炉炉膛2内后，翻板阀15再次自动关闭，可以防止锅炉炉膛2内热烟气反窜出炉顶给料管4。翻板阀15可以和给料推送装置5采用连锁控制，给料推送装置5下推时翻板阀15打开，给料推送装置5后退时翻板阀15关闭。翻板阀13也可以采用配重开关的方式，在炉顶给料管4垂直段无黄秸秆时，翻板阀15依靠配重处于关闭状态。同时切断阀12和翻板阀15处于互相连锁，互为开、关状态。测温仪13在检测到炉顶给料管内温度异常时，自动进行连锁降温保护炉顶进料管。

锅炉炉膛2顶部在布置炉顶给料管4时，可以根据锅炉容量布置1个到数个，炉顶给料管4的通道形状可以根据打包黄秸秆的外形和尺寸进行相应设计。水冷壁管16对炉顶给料管进行水冷保护。同时在锅炉炉膛2和炉顶给料管的结合处即给料口处需敷设耐火材料17。给料推送装置5的推送头12的外形尺寸需与炉顶给料管内部通道尺寸合适，推送头14也需进行耐火设计。

锅炉燃烧系统进行设计时，在锅炉炉膛的顶部上设计有烟气射流装置7，锅炉炉膛的侧壁上设计有二次风口9、三次风口18，锅炉炉膛出口处布置分离折流板8等。烟气射流装置7采用部分低温烟气高速回送的方式，黄秸秆包在炉膛顶部下落的初始阶段，在燃料周边形成烟气幕墙，既可以阻止燃料的爆燃，对黄秸秆包进行了初步解离，同时也可以防止燃料被烟气直接携带出炉膛出口；二、三次风的布置是根据黄秸秆包在炉膛中下落过程中的热解程度，适时提供燃烧所需的空气，同时利用二、三次风喷入炉膛内的流场，对黄秸秆包进行扰动，加强燃料包的散解；烟气折流装置是在炉膛出口处布置分离折流板8，可以防止没有燃烬的燃料被烟气直接夹带出炉膛，造成后燃。这些措施和装置都保证了黄秸秆在锅炉炉膛2内的高燃和可靠的燃烧。

锅炉尾部吸热系统包括锅炉对流换热面10和烟气出口11。从锅炉炉膛2出来的热烟气流经对流换热面10后，进了充分的换热降温，然后从锅炉烟气出口11导出，一小部分烟气经风机加速后再从烟气射流装置进入锅炉炉膛。