一種生物質(zhì)燃料蒸汽鍋爐的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種立式生物質(zhì)燃料蒸汽鍋爐，該裝置包含分體式的立式生物質(zhì)燃燒器、余熱鍋爐和煙道，生物質(zhì)燃燒器采用絕熱結(jié)構(gòu)，煙道內(nèi)設(shè)有高溫空預(yù)器，煙道外設(shè)有調(diào)溫器，高效回收煙氣余熱、有效避免鍋爐結(jié)焦現(xiàn)象的同時(shí)，使生物質(zhì)燃料蒸汽鍋爐經(jīng)濟(jì)、高效率運(yùn)行，并有效避免煙道內(nèi)空預(yù)器的低溫腐蝕，解決了生物質(zhì)燃料蒸汽鍋爐結(jié)焦及余熱回收難的問題。
【專利說明】一種生物質(zhì)燃料蒸汽鍋爐

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種燃用生物質(zhì)燃料的蒸汽鍋爐及配套的余熱高效利用裝置，屬蒸汽鍋爐節(jié)能【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]目前生物質(zhì)能資源通常作為農(nóng)村生活用能源，在農(nóng)村家用爐灶中直接燃用。這方面存在兩個(gè)問題:一是可作為能源的生物質(zhì)能資源未能充分使用；二是能量利用率極低。這使得廣大農(nóng)村地區(qū)商品能源緊張的局面長(zhǎng)期得不到改善。據(jù)估計(jì)，農(nóng)村家用爐灶中燃用秸桿、薪柴等的熱效率平均只有14%左右，大量的能量資源未得到有效利用。更有甚者，生物質(zhì)直接在田間燃燒，既造成能源的極大浪費(fèi)，又對(duì)環(huán)境造成惡劣影響，造成灰霾天氣。
[0003]生物質(zhì)固體成型燃料作為生物質(zhì)能利用的重要方式越來越引起人們的重視，其主要技術(shù)參數(shù)如下:
[0004]密度:800?1100kg/m3；熱值:3600 ?4400Kcal/kg ;灰分:5 ?20 % ;水分:
(14%。
[0005]由于生物質(zhì)固體成型燃料便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，同時(shí)保持了生物質(zhì)揮發(fā)分高、易著火燃燒、灰分及含硫量低、燃燒產(chǎn)生污染物較少等優(yōu)點(diǎn)，因此可作為一種不可多得的、清潔的商業(yè)燃料。它不僅可用做工業(yè)鍋爐、工業(yè)爐窯的燃料，還可以用作化工原料和家庭燃料，可以帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
[0006]工業(yè)鍋爐是重點(diǎn)耗能特種設(shè)備，也是節(jié)能降耗、提高能效、減少污染的主要對(duì)象之一，全國(guó)目前有在用工業(yè)鍋爐55萬(wàn)多臺(tái)，其中燃煤工業(yè)鍋爐約占一半，主要用于發(fā)電、供汽、供暖(熱)、制冷、換熱等。我國(guó)工業(yè)燃煤鍋爐設(shè)計(jì)效率為72%?80%，實(shí)際運(yùn)行效率平均在60%?70%，甚至還有的在50%以下運(yùn)行，而且燃煤鍋爐產(chǎn)生的污染物較多。燃煤工業(yè)鍋爐節(jié)能改造勢(shì)在必行。
[0007]燃煤的蒸汽(或熱水)鍋爐尾部煙道一般布置空預(yù)器或省煤器等回收煙氣余熱，燃料燃燒后產(chǎn)生的煙氣經(jīng)煙囪排出時(shí)，溫度一般在170 °C以上，有的甚至超過230°C，既浪費(fèi)了熱量，又對(duì)環(huán)境造成了熱污染。
[0008]ZL200710046604.X提供了一種鍋爐煙氣余熱回收的裝置流程，該技術(shù)主要應(yīng)用領(lǐng)域是電站鍋爐。該技術(shù)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示:包括自控裝置1，自控閥2，汽包3，上水管4，下降管5，中低壓蒸發(fā)器6，省煤器7，給水泵8，空氣預(yù)熱器9，煙道10，相變換熱器下段11，壁溫測(cè)試儀12，相變換熱器上段13，風(fēng)道14，汽包安全閥15，汽包液位計(jì)16。該技術(shù)與ZL200420027889.4相比，鍋爐排煙溫度可降低至130°C左右，提高鍋爐熱效率1%?2%。該技術(shù)不失為一種好的技術(shù)，但也有一定的缺點(diǎn):如采用低溫水作為相變換熱器冷凝器的冷卻介質(zhì)，會(huì)產(chǎn)生大量的低溫?zé)崴话?0°C以下，如鍋爐系統(tǒng)或后續(xù)工序無法循環(huán)利用，則該技術(shù)即受到很大的限制。
[0009]ZL200620041664.3提供了一種用于加熱爐上的水熱媒空氣預(yù)熱器，同樣可以應(yīng)用于燃煤工業(yè)鍋爐中，該技術(shù)實(shí)施圖如圖2所示，該技術(shù)相當(dāng)于外置的空預(yù)器技術(shù)，其設(shè)備占用空間大，煙氣與水、水與空氣之間換熱時(shí)均需一定的傳熱溫差，總體換熱效果并不算好。
[0010]ZL201020625145.8提供了一種防煙氣低溫腐蝕水熱媒省煤器，該技術(shù)實(shí)施圖如圖3所示。該技術(shù)通過放置于煙道內(nèi)的省煤器，采用水作為中間熱媒將回收煙氣的熱量移出，用來加熱工藝水，如為鍋爐給水，額定功率較小的蒸汽或熱水鍋爐，一般采用間歇進(jìn)水方式，則煙氣的溫度會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，并不容易達(dá)到預(yù)期的效果；如工藝水供后續(xù)工序使用，則受后續(xù)工序的影響較大。
[0011]200620030674.7、200820148936.9、200920091185.6、201120016031.8、201120190688.6、US20100275824A1、JP2010181145A1、EP2505916A2I 等多種專利提供了多種生物質(zhì)燃燒器乃至余熱回收技術(shù)，但其未提及尾部煙道煙氣的余熱高效回收，或者尾部煙道煙氣余熱的回收效率并不高，且未提及解決焦油問題。
[0012]因此如何采用生物質(zhì)燃料改造燃煤蒸汽鍋爐、高效回收生物質(zhì)燃料蒸汽鍋爐的煙氣余熱，同時(shí)有效避免結(jié)焦、低溫腐蝕現(xiàn)象，進(jìn)而提高整個(gè)系統(tǒng)的熱效率成為該領(lǐng)域研宄的熱點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本實(shí)用新型的目的為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種分體式生物質(zhì)燃料蒸汽鍋爐，以實(shí)現(xiàn)高效回收生物質(zhì)燃料蒸汽鍋爐的煙氣余熱，同時(shí)有效避免結(jié)焦、低溫腐蝕現(xiàn)象，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
[0014]本實(shí)用新型的目的是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的:
[0015]一種生物質(zhì)燃料蒸汽鍋爐，該鍋爐包括生物質(zhì)燃燒器1、余熱鍋爐3、、煙道10及內(nèi)循環(huán)蒸汽管線4，其特征在于:
[0016]所述的生物質(zhì)燃燒器I與余熱鍋爐3采用分體式結(jié)構(gòu)，生物質(zhì)燃燒器I采用立式、內(nèi)襯耐火材料102的絕熱結(jié)構(gòu)；生物質(zhì)燃料經(jīng)送料風(fēng)機(jī)104、送料器105送入生物質(zhì)燃燒器1，與經(jīng)布風(fēng)室、布風(fēng)板103送來的高溫?zé)峥諝?充分混合燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)煔?送入余熱鍋爐3 ;經(jīng)給水泵12增壓的鍋爐給水在余熱鍋爐3吸收高溫?zé)煔?的熱量后形成外供蒸汽13送出供熱用戶使用。
[0017]所述的余熱鍋爐3還包括設(shè)置在煙道10內(nèi)的高溫空預(yù)器6、煙道外的調(diào)溫器5及連接管線；其中，內(nèi)循環(huán)蒸汽管線4由余熱鍋爐3出口蒸汽管道引出，經(jīng)內(nèi)循環(huán)蒸汽管線4、調(diào)溫器5形成疏水9，再返回鍋爐系統(tǒng)，形成內(nèi)循環(huán)回路；另外，調(diào)溫器前設(shè)有鼓風(fēng)機(jī)，從鼓風(fēng)機(jī)8排出的空氣經(jīng)調(diào)溫器5升溫后(高于煙氣酸露點(diǎn)溫度)，再進(jìn)入高溫空預(yù)器6利用煙氣升溫，回收煙氣余熱，經(jīng)高溫空預(yù)器6加熱后的熱空氣7送入生物質(zhì)燃燒器I作為助燃空氣使用。余熱鍋爐3設(shè)有必要的出灰口，回收煙氣余熱的低溫?zé)煔?1排出。
[0018]所述調(diào)溫器5與蒸汽采用間接換熱方式，管程或殼程的進(jìn)口端與內(nèi)循環(huán)蒸汽管線4連接，殼程或管程的進(jìn)口端與鼓風(fēng)機(jī)8出風(fēng)口相連，出口端與高溫空預(yù)器6的進(jìn)口相連。
[0019]所述的生物質(zhì)燃燒器I包括生物質(zhì)燃燒器外殼101、內(nèi)襯于外殼的耐火材料102、送料風(fēng)機(jī)104、送料器105、布風(fēng)板103以及與布風(fēng)板配套的布風(fēng)室，采用立式結(jié)構(gòu)，并設(shè)有必要的出灰裝置。
[0020]所述的布風(fēng)板采用平板或錐形結(jié)構(gòu)。
[0021]所述的內(nèi)襯于外殼的耐火材料102采用耐火磚、耐火混凝土等絕熱材料。
[0022]所述的送料器105采用螺旋式或步進(jìn)式送料裝置。
[0023]所述的高溫空預(yù)器6與煙氣采用間接換熱方式，經(jīng)高溫空預(yù)器6加熱后的熱空氣7送入生物質(zhì)燃燒器I作為助燃空氣使用。
[0024]所述的高溫空預(yù)器6的換熱管可采用列管、翅片管、蛇形管或螺旋槽管。
[0025]本實(shí)用新型中的調(diào)溫器5采用間接換熱方式，可以為管殼式換熱器、板式換熱器或其他型式的換熱器。
[0026]本實(shí)用新型中的調(diào)溫器5根據(jù)需要可設(shè)置一個(gè)或多個(gè)，采用串并聯(lián)或混聯(lián)方式進(jìn)行連接。
[0027]本實(shí)用新型中的調(diào)溫器5將鼓風(fēng)機(jī)8送來的冷空氣加熱至高于煙氣酸露點(diǎn)溫度，再送入高溫空預(yù)器6回收余熱鍋爐3煙氣余熱，調(diào)溫器5相當(dāng)于設(shè)置在煙道外的空氣預(yù)熱器。
[0028]設(shè)有常規(guī)的煙氣排出溫度調(diào)控裝置，通過控制調(diào)溫器5調(diào)節(jié)閥的開度等手段，可使煙道出口的排煙溫度降低至僅高于高溫空預(yù)器6壁面的煙氣酸露點(diǎn)溫度，在避免結(jié)露的前提下，達(dá)到最大限度利用煙氣廢熱的目的，使導(dǎo)熱油爐能經(jīng)濟(jì)、高熱效率運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
[0029]本實(shí)用新型同樣適用于燃煤熱水鍋爐的節(jié)能改造，此時(shí)內(nèi)循環(huán)管線4的介質(zhì)為高溫?zé)崴?br> [0030]本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0031]1、本裝置采用分體式的立式生物質(zhì)燃燒器與余熱鍋爐結(jié)構(gòu)，利用絕熱的生物質(zhì)燃燒器構(gòu)筑高溫環(huán)境，使生物質(zhì)燃料產(chǎn)生的焦油在高溫環(huán)境中充分燃燒，有效避免鍋爐本體受熱面的結(jié)焦現(xiàn)象。
[0032]2、本裝置在原有蒸汽鍋爐系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套內(nèi)循環(huán)管線，利用內(nèi)循環(huán)回路的蒸汽通過調(diào)溫器預(yù)熱空氣，加熱至高于酸露點(diǎn)溫度，再送入高溫空預(yù)器回收煙道內(nèi)煙氣余熱，既避免了高溫空預(yù)器的低溫腐蝕，又充分利用了煙道余熱。另外，預(yù)熱的空氣再送入生物質(zhì)燃燒器作為助燃空氣，有助于生物質(zhì)燃料的充分燃燒。
[0033]3、本實(shí)用新型可用于現(xiàn)有燃煤蒸汽鍋爐的節(jié)能環(huán)保改造，回收余熱后，煙氣排放溫度在130°C左右，符合節(jié)能及環(huán)保要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的鍋爐煙氣余熱回收的裝置流程圖；
[0035]圖1中:1-自控裝置，2-自控閥，3-汽包，4-上水管，5-下降管，6-中低壓蒸發(fā)器，7-省煤器，8-給水泵，9-空氣預(yù)熱器，10-煙道，11-相變換熱器下段，12-壁溫測(cè)試儀，13-相變換熱器上段，14-風(fēng)道，15-汽包安全閥，16-汽包液位計(jì)。
[0036]圖2是現(xiàn)有技術(shù)的加熱爐煙氣余熱回收的裝置流程圖；
[0037]圖2中:1-第一管道，2-第二管道，3-熱水循環(huán)泵，4-定壓閥，5_流量調(diào)控裝置，6-第三管道，7-第四管道，8-溫度顯示器，9-排氣室，10-給水總管，11-煙氣換熱器，21-空氣換熱器，91-排氣閥。
[0038]圖3是現(xiàn)有技術(shù)的鍋爐煙氣余熱回收的裝置流程圖；
[0039]圖3中:1-箱體，2-豎直管板，3-蛇形翅片管，4-官橋式換熱器，5-放氣室，6-循環(huán)栗，7-芳通調(diào)節(jié)閥，8_進(jìn)水口，9_出水口，10-折流板。
[0040]圖4是本實(shí)用新型的一種生物質(zhì)燃料蒸汽鍋爐結(jié)構(gòu)流程示意圖。
[0041]圖4中，I—生物質(zhì)燃燒器，2—高溫?zé)煔猓?-余熱鍋爐，4—內(nèi)循環(huán)蒸汽管線，5—調(diào)溫器，6一尚溫空預(yù)器，7一熱空氣，8—鼓風(fēng)機(jī)，9一疏水，10一煙道，11 一低溫?zé)煔猓?2一給水泵，13—外供蒸汽，101-生物質(zhì)燃燒器外殼，102-耐火材料，103-布風(fēng)板，104-送料風(fēng)機(jī)，105-送料器。

【具體實(shí)施方式】
[0042]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0043]實(shí)施例1:
[0044]如圖4所示，本實(shí)用新型的一種生物質(zhì)燃料蒸汽鍋爐結(jié)構(gòu)流程示意圖。該鍋爐包括生物質(zhì)燃燒器1、余熱鍋爐3、、煙道10及內(nèi)循環(huán)蒸汽管線4。生物質(zhì)燃燒器I與余熱鍋爐3采用分體式結(jié)構(gòu)，生物質(zhì)燃燒器I采用立式、內(nèi)襯耐火材料102的絕熱結(jié)構(gòu)；生物質(zhì)燃料經(jīng)送料風(fēng)機(jī)104、送料器105送入生物質(zhì)燃燒器1，與經(jīng)布風(fēng)室、布風(fēng)板103送來的高溫?zé)峥諝?充分混合燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)煔?送入余熱鍋爐3 ;經(jīng)給水泵12增壓的鍋爐給水在余熱鍋爐3吸收高溫?zé)煔?的熱量后形成外供蒸汽13送出供熱用戶使用。
[0045]所述的余熱鍋爐3還包括設(shè)置在煙道10內(nèi)的高溫空預(yù)器6、煙道外的調(diào)溫器5及連接管線；其中，內(nèi)循環(huán)蒸汽管線4由余熱鍋爐3出口蒸汽管道引出，經(jīng)內(nèi)循環(huán)蒸汽管線4、調(diào)溫器5形成疏水9，再返回鍋爐系統(tǒng)，形成內(nèi)循環(huán)回路；另外，調(diào)溫器前設(shè)有鼓風(fēng)機(jī)，從鼓風(fēng)機(jī)8排出的空氣經(jīng)調(diào)溫器5升溫后(高于煙氣酸露點(diǎn)溫度)，再進(jìn)入高溫空預(yù)器6利用煙氣升溫，回收煙氣余熱，經(jīng)高溫空預(yù)器6加熱后的熱空氣7送入生物質(zhì)燃燒器I作為助燃空氣使用。余熱鍋爐3設(shè)有必要的出灰口，回收煙氣余熱的低溫?zé)煔?1排出。
[0046]所述調(diào)溫器5與蒸汽采用間接換熱方式，管程的進(jìn)口端與內(nèi)循環(huán)蒸汽管線4連接，殼程的進(jìn)口端與鼓風(fēng)機(jī)8出風(fēng)口相連，出口端與高溫空預(yù)器6的進(jìn)口相連。
[0047]所述的生物質(zhì)燃燒器I包括生物質(zhì)燃燒器外殼101、內(nèi)襯于外殼的耐火材料102、送料風(fēng)機(jī)104、送料器105、布風(fēng)板103以及與布風(fēng)板配套的布風(fēng)室，采用立式結(jié)構(gòu)，并設(shè)有必要的出灰裝置。
[0048]所述的布風(fēng)板采用平板結(jié)構(gòu)。
[0049]所述的內(nèi)襯于外殼的耐火材料102采用耐火混凝土。
[0050]所述的送料器105采用螺旋式送料裝置。
[0051]所述的高溫空預(yù)器6與煙氣采用間接換熱方式，經(jīng)高溫空預(yù)器6加熱后的熱空氣7送入生物質(zhì)燃燒器I作為助燃空氣使用。
[0052]所述的高溫空預(yù)器6的換熱管采用螺旋槽管。
[0053]本實(shí)用新型中的調(diào)溫器5采用間接換熱方式，可以為管殼式換熱器。
[0054]本實(shí)用新型中的調(diào)溫器5將鼓風(fēng)機(jī)8送來的冷空氣加熱至高于煙氣酸露點(diǎn)溫度，再送入高溫空預(yù)器6回收余熱鍋爐3煙氣余熱，調(diào)溫器5相當(dāng)于設(shè)置在煙道外的空氣預(yù)熱器。
[0055]設(shè)有常規(guī)的煙氣排出溫度調(diào)控裝置，通過控制調(diào)溫器5調(diào)節(jié)閥的開度等手段，可使煙道出口的排煙溫度降低至僅高于高溫空預(yù)器6壁面的煙氣酸露點(diǎn)溫度，在避免結(jié)露的前提下，達(dá)到最大限度利用煙氣廢熱的目的，使導(dǎo)熱油爐能經(jīng)濟(jì)、高熱效率運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
[0056]雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例公開如上，但它們并不是用來限定本發(fā)明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本實(shí)用新型之精神和范圍內(nèi)，自當(dāng)可作各種變化或潤(rùn)飾，同樣屬于本發(fā)明之保護(hù)范圍。因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本申請(qǐng)的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種生物質(zhì)燃料蒸汽鍋爐，該鍋爐包括余熱鍋爐(3^生物質(zhì)燃燒器煙道(10)及內(nèi)循環(huán)蒸汽管線(4),其特征在于: 所述的生物質(zhì)燃燒器(1)與余熱鍋爐(3)采用分體式結(jié)構(gòu)，生物質(zhì)燃燒器(1)采用立式、內(nèi)襯耐火材料(102)的結(jié)構(gòu)；生物質(zhì)燃料經(jīng)送料風(fēng)機(jī)(104)、送料器(105)送入生物質(zhì)燃燒器(1)，與經(jīng)布風(fēng)室、布風(fēng)板(103)送來的高溫空氣(7)充分混合燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)煔?2)送入余熱鍋爐(3)；經(jīng)給水泵(12)增壓的鍋爐給水在余熱鍋爐(3)吸收高溫?zé)煔?2)的熱量后形成外供蒸汽(13)送出供熱用戶使用； 所述的余熱鍋爐(3)還包括設(shè)置在煙道(10)內(nèi)的高溫空預(yù)器(6)、煙道外的調(diào)溫器(5)及連接管線；其中，內(nèi)循環(huán)管線(4)由余熱鍋爐(3)出口蒸汽管道引出，經(jīng)內(nèi)循環(huán)蒸汽管線(4)、調(diào)溫器形成疏水(9),再返回鍋爐系統(tǒng)，形成內(nèi)循環(huán)回路；另外，調(diào)溫器(5)前設(shè)有鼓風(fēng)機(jī)(8),從鼓風(fēng)機(jī)(8)排出的空氣經(jīng)調(diào)溫器(5),進(jìn)入高溫空預(yù)器￠)，再送入生物質(zhì)燃燒器⑴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐，其特征在于: 所述調(diào)溫器(5)中的空氣與蒸汽采用間接換熱方式，管程或殼程的進(jìn)口端和出口端分別與內(nèi)循環(huán)蒸汽管線⑷進(jìn)出口相連；殼程或管程的進(jìn)口端與鼓風(fēng)機(jī)⑶出風(fēng)口相連，出口端與高溫空預(yù)器(6)的進(jìn)口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍋爐，其特征在于: 所述調(diào)溫器(5)為管殼式換熱器、板式換熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐，其特征在于: 該鍋爐同樣適用于燃用生物質(zhì)燃料熱水鍋爐。
【文檔編號(hào)】F22B31/00GK204254578SQ201420675364
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】王海波, 王為華, 王存榮, 洪汛平, 梁斌, 丁琳, 朱利洪, 柳來扣 申請(qǐng)人:南京瑞柯徠姆環(huán)?？萍加邢薰?br>