生物质压实颗粒直燃常压热水锅炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本专利涉及一种热工设备，具体说涉及一种以生物质压实颗粒做燃料，通过直接燃烧形式产生常压热水为用户提供冬季取暖或生产用热服务的生物质压实颗粒直燃常压热水锅炉。
【背景技术】
[0002]我国能源消耗总量已近25亿吨标煤，成为居世界第二位的能源消耗大国，而且我国目前消耗的能源，绝大多数都是通过燃烧燃煤方式提供。燃烧燃煤，不仅能排放出大量二氧化硫、二氧化碳等有害温室气体，而且能排放出大量粉尘颗粒，特别是排放的PM2.5微小颗粒，对大气环境和人类身体健康都会构成极大危害。
[0003]我国是农、林业生产大国，年生物质资源产生总量高达50亿吨标煤以上，具有大规模开发利用的资源优势。在国家能源战略引导下，在大气污染防治行动促动下，我国生物质能开发利用产业发展十分迅猛，很多先进成熟的生物质能转化技术和专用技术装备都陆续得到推广应用。其中生物质固化成型技术，能将生物质原料压实固化成可燃颗粒，较好地解决了生物质原料自身存在的季节性强、分散度高、含水量大、体积细长松散、不便收集运输贮存等技术难题，为大规模长期稳定应用创造出良好的技术基础条件。最近几年，很多大、中城市都相继制定出限期淘汰拆撤10吨以下燃煤锅炉的大气污染防治行动计划，使得能替代燃煤锅炉、以生物质压实颗粒做燃料的生物质锅炉应运而生发展迅猛，在生物质能转化技术领域产生了较大影响。
[0004]目前投放市场的生物质锅炉，绝大多数都是在原燃煤锅炉基础上，经过一定技术改造后成型使用，在燃料添加方式、通风供氧途径、燃烧室形状容积等方面都受到原有结构的较大限制，因此现有的生物质锅炉都在不同程度上存在一些技术问题。主要表现在以下二方面。
[0005]1、有些生物质锅炉沿用了燃煤锅炉的添料方法，采用从炉门直接向燃烧室添加燃料;但由于生物质燃料含碳量低，容易燃烬，需要频繁开启炉门添加燃料，往往会产生燃烧室温度不稳定、挥发份析出不充分等技术问题，而且在燃烧时开启炉门，不仅极易造成烟气从炉门逸出，而且降低了锅炉热效率。
[0006]2、有些生物质锅炉沿用了燃煤锅炉的燃烧室结构形状、容积尺寸及通风供氧途径;但由于生物质燃料具有挥发份含量大、组份结构复杂、析出时间缓慢等物性特点，燃烧时需要有足够的燃烧空间和燃烧时间，通风供氧时需要有一定渗透流动强度和适当滞控能力。燃煤锅炉的燃烧室容积偏小，结构形状简单，一般都采用自下向上直接通风方法;这种结构形式用于生物质燃料燃烧，往往会产生生物质燃料燃烧不充分、挥发份和固态碳粒极易随风排出、可吸入颗粒排放超标等技术质量问题。
[0007]3、现有生物质锅炉绝大多数都采取直接排放烟气，没有配置烟气分离净化装置，普遍存在可吸入颗粒排放超标问题。生物质锅炉使用生物质压实颗粒做燃料，虽然不产生二氧化硫等有害气体，但如果不对排放烟气采取有效分离净化措施，依然会有大量可吸入颗粒，特别是会有PM2.5微小颗粒超标排放，污染大气环境。
[0008]本专利在认真研究分析我国现有生物质锅炉存在不足和弱点基础上，根据生物质压实颗粒的燃烧特性，有针对性在燃料添加形式、送风供氧控制方法、燃烧室直燃环境条件、分离净化措施等关键核心技术内容上采取多项结构创新技术措施，研究设计出一种使用生物质压实颗粒做燃料，具有螺旋连续定量供料、双层旋流有控送风、燃料有氧充分直燃、烟气拦截分离净化等作业功能的生物质压实颗粒直燃常压热水锅炉，可以替代燃煤锅炉满足北方地区远离供热管网的企业、商场、机关、学校、住宅楼等生产生活场所冬季取暖需要，也能适应喷漆、食品、化工、医药等行业生产用热的技术条件要求。
【发明内容】
[0009]本专利拟解决的技术问题。
[0010]本专利在认真研究分析我国现有生物质锅炉存在不足和弱点基础上，针对生物质压实颗粒的燃烧特性，通过研究设计出螺旋推运供料装置，解决好能连续不间断向颗粒燃烧室进行均匀定量添加生物质压实颗粒的定量供料问题;通过研究设计出双层旋流送风装置，解决好以直流旋流相配合的双层送风形式，向颗粒燃烧室内提供具有相当渗透流动强度和适当滞控能力的有控送风问题;通过研究设计出颗粒有氧直燃装置，解决好为生物质压实颗粒充分燃烧提供足够燃烧空间、充分滞留时间、均匀供料、有控送风等有氧直燃环境条件问题;通过研究设计出烟气分离净化装置，解决好排放烟气中含有超标可吸入颗粒的分离净化问题。
[0011]本专利解决技术问题采用的技术方案。
[0012]本专利解决的技术问题，通过以下技术方案予以实现:研究设计出一种使用生物质压实颗粒做燃料，具有螺旋连续定量供料、双层旋流有控送风、颗粒有氧充分直燃、布带拦截分离净化等技术特征，可以替代燃煤锅炉为用户提供出冬季取暖或生产用热的生物质压实颗粒直燃常压热水锅炉，包括锅炉炉体、螺旋推运供料装置、双层旋流送风装置、颗粒有氧直燃装置、烟气分离净化装置、操纵控制箱等作业功能部件。
[0013]本专利研究设计出的锅炉炉体，是一种能提供出生物质压实颗粒燃烧发热、常压热水循环运行、连接安装所有作业功能部件的基体部件，由内壳体、外壳体、穹顶形顶盖、圆盘形底板等主要零部件组成。
[0014]所述的内壳体，由上、中、底三部分组成；内壳体的底部设计成圆筒形，在圆筒形底部的上部，留有两层4根按等角分位置交错分布的受热环管进出水管焊装工艺口；内壳体的中部设计成锥筒形，在锥筒上留有三层6根按等角分位置等间隔距离倾斜交叉分布的通水拦火管组焊装工艺口；内壳体的上部设计成圆筒形，上口敞开做烟气排放口，通过法兰盘与横向排烟筒密封连接固定；内壳体的上、中、底三部分均选择使用锅炉钢钢板焊装制成，采用焊接方法焊装固定成刚性整体，内壳体形成的内腔构成颗粒燃烧室整体结构形状。外壳体，整体设计成圆筒形，选择使用锅炉钢钢板焊装制成，在外壳体上部焊装固定有热水出水管，外壳体中部分别焊装固定有温水回水管和锅炉软水补水管，锅炉软水补水管通过补水管道与安装固定在锅炉炉体外部的锅炉软水自动补水箱相连接，在锅炉炉体内循环软水出现不足或短缺时，能自动进行补充，防止出现安全生产事故。穹顶形顶盖，设计成穹顶形，选择使用锅炉钢钢板制成，中间留有内壳体圆筒形上部穿越焊装工艺口，顶部安装固定有锅炉防爆安全阀。圆盘形底板，设计成圆盘形，选择使用锅炉钢钢板制成，在圆盘形底板上沿生物质压实颗粒推进运行轴向方向压制成弧形，便于散落在底板周边的生物质压实颗粒自动向推进运行的轴线集聚，有利于所有燃料都能燃烧燃烬。内壳体、外壳体、穹顶形顶盖、圆盘形底板，采用焊接方法焊装成锅炉炉体，在内壳体与外壳体之间形成的空腔内，装有锅炉用循环软水。
[0015]锅炉炉体，整体通过锅炉支座安装固定在设备基础上;在锅炉炉体底部的圆盘形底板弧形轴轴线一侧上方设有供料管口，与推运器筒管紧密插装连接，接收由螺旋推运供料装置推送进的生物质压实颗粒;在与供料管口相对应的圆盘形底板弧形轴线另一侧设有排灰管口，排灰管口与安装布置在圆盘形底板下方的灰渣储存箱相连接，接收存贮燃烬的灰渣;锅炉炉体通过在外壳体上设有的热水出水管和温水回水管，与配置的供热循环管道系统相连接。
[0016]本专利研究设计出的螺旋推运供料装置，是一种以螺旋封闭推运形式，将生物质压实颗粒连续不间断均匀定量推送进颗粒燃烧室内做燃料的供料作业功能部件，由供料斗、储料箱、螺旋推运器等主要零部件组成。
[0017]所述的供料斗，设计成方锥体形，选择使用碳结钢钢板制成，上口完全敞开做装料口，方便生物质压实颗粒大份额一次性装入，下口做出料口套装在储料箱的方形进料口内，依靠锥体倾斜锥角使生物质压实颗粒能自动连续不间断装添进储料箱内，保证储料箱内的生物质压实颗粒始终保持满装状态。
[0018]所述的储料箱，由上、下两部分组成，上部设计成方箱体形，下部设计成扁锥体形，均选择使用碳结钢钢板制成，使用焊接方法焊装固定成刚性整体，通过安装连接支架安装固定在锅炉附机安装立柱上。储料箱的方形上口做进料口，套装在供料斗的出料口外，自动接受从供料斗送进的生物质压实颗粒;储料箱的长方形下口做出料口，通过法兰盘密封连接固定在推运器筒管上设有的长方形进料口上，依靠储料箱下部的扁锥体倾斜锥角使生物质压实颗粒能自动连续不间断装添进推运器筒管内，保证推运器筒管内的生物质压实颗粒始终保持满装状态，使螺旋推运器能连续不间断均匀定量向颗粒燃烧室提供燃烧燃料;储料箱下部扁锥体上边沿处安装布置有声光报警器，当供料斗内的生物质压实颗粒出现缺料断档情况时，露出的声光报警器会及时发出声、光报警信号，提醒操作人员及时补充添加燃料，保持供料装置通过满装生物质压实颗粒形式对颗粒燃烧室发挥密封绝氧作用，避免颗粒燃烧室火焰在旋流风力作用下回喷，引发火灾事故。
[0019]所述的螺旋推运器，由推运器筒管、螺旋叶片、推运主轴、调频电机等主要零部件组成。推运器筒管，选择使用碳结钢无缝钢管制成，前端完全敞开做出料口，穿越圆环形送风箱水平紧密插装在锅炉炉体底部留有的供料管口内，后端通过筒管端盖密封固定;在推运器筒管前段穿越圆环形送风箱的管壁上部140°角位置上，设有多行交错排列的斜向进风孔，能在圆弧形阻风导向板的作用下，将调频鼓风机吹进的大部分含氧空气引进到推运器筒管内；在推运器筒管后段上部设有长方形进料口，通过法兰盘与储料箱上的长方形出料口密封连接固定，自动接受从储料箱送进的生物质压料颗粒。螺旋叶片，按设计的长度、螺旋升角、螺距、叶片高度等结构形状尺寸，选择使用碳结钢钢板制成，整体焊装固定在推运主轴的外表面上。推运主