生物質壓實顆粒直燃常壓熱水鍋爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本專利涉及一種熱工設備，具體說涉及一種以生物質壓實顆粒做燃料，通過直接燃燒形式產生常壓熱水為用戶提供冬季取暖或生產用熱服務的生物質壓實顆粒直燃常壓熱水鍋爐。
【背景技術】
[0002]我國能源消耗總量已近25億噸標煤，成為居世界第二位的能源消耗大國，而且我國目前消耗的能源，絕大多數都是通過燃燒燃煤方式提供。燃燒燃煤，不僅能排放出大量二氧化硫、二氧化碳等有害溫室氣體，而且能排放出大量粉塵顆粒，特別是排放的PM2.5微小顆粒，對大氣環(huán)境和人類身體健康都會構成極大危害。
[0003]我國是農、林業(yè)生產大國，年生物質資源產生總量高達50億噸標煤以上，具有大規(guī)模開發(fā)利用的資源優(yōu)勢。在國家能源戰(zhàn)略引導下，在大氣污染防治行動促動下，我國生物質能開發(fā)利用產業(yè)發(fā)展十分迅猛，很多先進成熟的生物質能轉化技術和專用技術裝備都陸續(xù)得到推廣應用。其中生物質固化成型技術，能將生物質原料壓實固化成可燃顆粒，較好地解決了生物質原料自身存在的季節(jié)性強、分散度高、含水量大、體積細長松散、不便收集運輸貯存等技術難題，為大規(guī)模長期穩(wěn)定應用創(chuàng)造出良好的技術基礎條件。最近幾年，很多大、中城市都相繼制定出限期淘汰拆撤10噸以下燃煤鍋爐的大氣污染防治行動計劃，使得能替代燃煤鍋爐、以生物質壓實顆粒做燃料的生物質鍋爐應運而生發(fā)展迅猛，在生物質能轉化技術領域產生了較大影響。
[0004]目前投放市場的生物質鍋爐，絕大多數都是在原燃煤鍋爐基礎上，經過一定技術改造后成型使用，在燃料添加方式、通風供氧途徑、燃燒室形狀容積等方面都受到原有結構的較大限制，因此現有的生物質鍋爐都在不同程度上存在一些技術問題。主要表現在以下二方面。
[0005]1、有些生物質鍋爐沿用了燃煤鍋爐的添料方法，采用從爐門直接向燃燒室添加燃料;但由于生物質燃料含碳量低，容易燃燼，需要頻繁開啟爐門添加燃料，往往會產生燃燒室溫度不穩(wěn)定、揮發(fā)份析出不充分等技術問題，而且在燃燒時開啟爐門，不僅極易造成煙氣從爐門逸出，而且降低了鍋爐熱效率。
[0006]2、有些生物質鍋爐沿用了燃煤鍋爐的燃燒室結構形狀、容積尺寸及通風供氧途徑;但由于生物質燃料具有揮發(fā)份含量大、組份結構復雜、析出時間緩慢等物性特點，燃燒時需要有足夠的燃燒空間和燃燒時間，通風供氧時需要有一定滲透流動強度和適當滯控能力。燃煤鍋爐的燃燒室容積偏小，結構形狀簡單，一般都采用自下向上直接通風方法;這種結構形式用于生物質燃料燃燒，往往會產生生物質燃料燃燒不充分、揮發(fā)份和固態(tài)碳粒極易隨風排出、可吸入顆粒排放超標等技術質量問題。
[0007]3、現有生物質鍋爐絕大多數都采取直接排放煙氣，沒有配置煙氣分離凈化裝置，普遍存在可吸入顆粒排放超標問題。生物質鍋爐使用生物質壓實顆粒做燃料，雖然不產生二氧化硫等有害氣體，但如果不對排放煙氣采取有效分離凈化措施，依然會有大量可吸入顆粒，特別是會有PM2.5微小顆粒超標排放，污染大氣環(huán)境。
[0008]本專利在認真研究分析我國現有生物質鍋爐存在不足和弱點基礎上，根據生物質壓實顆粒的燃燒特性，有針對性在燃料添加形式、送風供氧控制方法、燃燒室直燃環(huán)境條件、分離凈化措施等關鍵核心技術內容上采取多項結構創(chuàng)新技術措施，研究設計出一種使用生物質壓實顆粒做燃料，具有螺旋連續(xù)定量供料、雙層旋流有控送風、燃料有氧充分直燃、煙氣攔截分離凈化等作業(yè)功能的生物質壓實顆粒直燃常壓熱水鍋爐，可以替代燃煤鍋爐滿足北方地區(qū)遠離供熱管網的企業(yè)、商場、機關、學校、住宅樓等生產生活場所冬季取暖需要，也能適應噴漆、食品、化工、醫(yī)藥等行業(yè)生產用熱的技術條件要求。

【發(fā)明內容】

[0009]本專利擬解決的技術問題。
[0010]本專利在認真研究分析我國現有生物質鍋爐存在不足和弱點基礎上，針對生物質壓實顆粒的燃燒特性，通過研究設計出螺旋推運供料裝置，解決好能連續(xù)不間斷向顆粒燃燒室進行均勻定量添加生物質壓實顆粒的定量供料問題;通過研究設計出雙層旋流送風裝置，解決好以直流旋流相配合的雙層送風形式，向顆粒燃燒室內提供具有相當滲透流動強度和適當滯控能力的有控送風問題;通過研究設計出顆粒有氧直燃裝置，解決好為生物質壓實顆粒充分燃燒提供足夠燃燒空間、充分滯留時間、均勻供料、有控送風等有氧直燃環(huán)境條件問題;通過研究設計出煙氣分離凈化裝置，解決好排放煙氣中含有超標可吸入顆粒的分離凈化問題。
[0011]本專利解決技術問題采用的技術方案。
[0012]本專利解決的技術問題，通過以下技術方案予以實現:研究設計出一種使用生物質壓實顆粒做燃料，具有螺旋連續(xù)定量供料、雙層旋流有控送風、顆粒有氧充分直燃、布帶攔截分離凈化等技術特征，可以替代燃煤鍋爐為用戶提供出冬季取暖或生產用熱的生物質壓實顆粒直燃常壓熱水鍋爐，包括鍋爐爐體、螺旋推運供料裝置、雙層旋流送風裝置、顆粒有氧直燃裝置、煙氣分離凈化裝置、操縱控制箱等作業(yè)功能部件。
[0013]本專利研究設計出的鍋爐爐體，是一種能提供出生物質壓實顆粒燃燒發(fā)熱、常壓熱水循環(huán)運行、連接安裝所有作業(yè)功能部件的基體部件，由內殼體、外殼體、穹頂形頂蓋、圓盤形底板等主要零部件組成。
[0014]所述的內殼體，由上、中、底三部分組成；內殼體的底部設計成圓筒形，在圓筒形底部的上部，留有兩層4根按等角分位置交錯分布的受熱環(huán)管進出水管焊裝工藝口；內殼體的中部設計成錐筒形，在錐筒上留有三層6根按等角分位置等間隔距離傾斜交叉分布的通水攔火管組焊裝工藝口；內殼體的上部設計成圓筒形，上口敞開做煙氣排放口，通過法蘭盤與橫向排煙筒密封連接固定；內殼體的上、中、底三部分均選擇使用鍋爐鋼鋼板焊裝制成，采用焊接方法焊裝固定成剛性整體，內殼體形成的內腔構成顆粒燃燒室整體結構形狀。外殼體，整體設計成圓筒形，選擇使用鍋爐鋼鋼板焊裝制成，在外殼體上部焊裝固定有熱水出水管，外殼體中部分別焊裝固定有溫水回水管和鍋爐軟水補水管，鍋爐軟水補水管通過補水管道與安裝固定在鍋爐爐體外部的鍋爐軟水自動補水箱相連接，在鍋爐爐體內循環(huán)軟水出現不足或短缺時，能自動進行補充，防止出現安全生產事故。穹頂形頂蓋，設計成穹頂形，選擇使用鍋爐鋼鋼板制成，中間留有內殼體圓筒形上部穿越焊裝工藝口，頂部安裝固定有鍋爐防爆安全閥。圓盤形底板，設計成圓盤形，選擇使用鍋爐鋼鋼板制成，在圓盤形底板上沿生物質壓實顆粒推進運行軸向方向壓制成弧形，便于散落在底板周邊的生物質壓實顆粒自動向推進運行的軸線集聚，有利于所有燃料都能燃燒燃燼。內殼體、外殼體、穹頂形頂蓋、圓盤形底板，采用焊接方法焊裝成鍋爐爐體，在內殼體與外殼體之間形成的空腔內，裝有鍋爐用循環(huán)軟水。
[0015]鍋爐爐體，整體通過鍋爐支座安裝固定在設備基礎上;在鍋爐爐體底部的圓盤形底板弧形軸軸線一側上方設有供料管口，與推運器筒管緊密插裝連接，接收由螺旋推運供料裝置推送進的生物質壓實顆粒;在與供料管口相對應的圓盤形底板弧形軸線另一側設有排灰管口，排灰管口與安裝布置在圓盤形底板下方的灰渣儲存箱相連接，接收存貯燃燼的灰渣;鍋爐爐體通過在外殼體上設有的熱水出水管和溫水回水管，與配置的供熱循環(huán)管道系統(tǒng)相連接。
[0016]本專利研究設計出的螺旋推運供料裝置，是一種以螺旋封閉推運形式，將生物質壓實顆粒連續(xù)不間斷均勻定量推送進顆粒燃燒室內做燃料的供料作業(yè)功能部件，由供料斗、儲料箱、螺旋推運器等主要零部件組成。
[0017]所述的供料斗，設計成方錐體形，選擇使用碳結鋼鋼板制成，上口完全敞開做裝料口，方便生物質壓實顆粒大份額一次性裝入，下口做出料口套裝在儲料箱的方形進料口內，依靠錐體傾斜錐角使生物質壓實顆粒能自動連續(xù)不間斷裝添進儲料箱內，保證儲料箱內的生物質壓實顆粒始終保持滿裝狀態(tài)。
[0018]所述的儲料箱，由上、下兩部分組成，上部設計成方箱體形，下部設計成扁錐體形，均選擇使用碳結鋼鋼板制成，使用焊接方法焊裝固定成剛性整體，通過安裝連接支架安裝固定在鍋爐附機安裝立柱上。儲料箱的方形上口做進料口，套裝在供料斗的出料口外，自動接受從供料斗送進的生物質壓實顆粒;儲料箱的長方形下口做出料口，通過法蘭盤密封連接固定在推運器筒管上設有的長方形進料口上，依靠儲料箱下部的扁錐體傾斜錐角使生物質壓實顆粒能自動連續(xù)不間斷裝添進推運器筒管內，保證推運器筒管內的生物質壓實顆粒始終保持滿裝狀態(tài)，使螺旋推運器能連續(xù)不間斷均勻定量向顆粒燃燒室提供燃燒燃料;儲料箱下部扁錐體上邊沿處安裝布置有聲光報警器，當供料斗內的生物質壓實顆粒出現缺料斷檔情況時，露出的聲光報警器會及時發(fā)出聲、光報警信號，提醒操作人員及時補充添加燃料，保持供料裝置通過滿裝生物質壓實顆粒形式對顆粒燃燒室發(fā)揮密封絕氧作用，避免顆粒燃燒室火焰在旋流風力作用下回噴，引發(fā)火災事故。
[0019]所述的螺旋推運器，由推運器筒管、螺旋葉片、推運主軸、調頻電機等主要零部件組成。推運器筒管，選擇使用碳結鋼無縫鋼管制成，前端完全敞開做出料口，穿越圓環(huán)形送風箱水平緊密插裝在鍋爐爐體底部留有的供料管口內，后端通過筒管端蓋密封固定;在推運器筒管前段穿越圓環(huán)形送風箱的管壁上部140°角位置上，設有多行交錯排列的斜向進風孔，能在圓弧形阻風導向板的作用下，將調頻鼓風機吹進的大部分含氧空氣引進到推運器筒管內；在推運器筒管后段上部設有長方形進料口，通過法蘭盤與儲料箱上的長方形出料口密封連接固定，自動接受從儲料箱送進的生物質壓料顆粒。螺旋葉片，按設計的長度、螺旋升角、螺距、葉片高度等結構形狀尺寸，選擇使用碳結鋼鋼板制成，整體焊裝固定在推運主軸的外表面上。推運主