CN105465760B - 一种生物质蒸汽发生器 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种生物质蒸汽发生器，包括下部底座、上部本体、观火孔、耐火层、保温层、三次风管、烟箱、吹灰装置、检查孔；下部底座和上部本体内部连通构成炉膛；所述蒸汽发生器内形成至少3路风道，分别通向下部底座的下部、下部底座的上部、炉膛上部。所述下部底座连有进料管、进风管，所述下部底座设有炉排；所述蒸汽发生器内形成的至少3路风道包括一次风道、二次风道、三次风道；所述一次风道的一端连接炉排底部，二次风道的一端连接炉排上部；三次风道的一端连接炉膛上部。本发明提出的生物质蒸汽发生器，具有安全、高效、节能、环保、整体结构紧凑、占地面积小、安装快捷、自动化程度高、操作简单、运行成本低等优点。

Description

一种生物质蒸汽发生器

技术领域

本发明属于蒸汽发生装置技术领域，涉及一种蒸汽发生器，尤其涉及一种立式生物质蒸汽发生器。

背景技术

目前，在我国蒸汽发生器一般指小型、微型蒸汽锅炉，设计正常水位水容量小于30L的蒸汽发生器不属于特种设备范围，可免特检，蒸汽发生器主要是以煤、生物质、油、气、电作为燃料，煤作燃料的蒸汽发生器热效率低、污染严重，属于淘汰产品，以油、气、电作为燃料的热效率虽然高，具有环保性好等优点，但属于不可再生能源，易受供油、气源、配电功率影响，运行成本高，经济效益差，也难以让用户接受。

生物质属于清洁、低碳可再生的能源，以生物质颗粒作燃料的蒸汽发生器具有热效率高，最高可达85％以上，环保性好、运行成本低，经济效益高等特点。然而现有的生物质蒸汽发生器大多采用锅壳和炉胆的锅炉结构，热效率较低，相同额定蒸发量的蒸汽发生器锅壳式的水容积是水管式的数倍；同理，相同水容积的蒸发器，水管式的蒸发量、炉膛空间、受热面积远大于锅壳式；由于以上原因，目前市场上的生物质蒸汽发生器要么水容量超过30L，属于特种设备范畴；要么为了限制水容量，额定蒸发量很小；要么在限制水容量的同时，要达到较大的额定蒸发量，由于换热面积小，排烟温度严重超标，热损失大，热效率低下。现有的生物质蒸汽发生器不能很好的满足生物质颗粒燃烧和市场需求。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的生物质蒸汽发生器，以便克服现有生物质蒸汽发生器存在的上述缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种生物质蒸汽发生器，具有安全、高效、节能、环保、整体结构紧凑、占地面积小、安装快捷、自动化程度高、操作简单、运行成本低等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种生物质蒸汽发生器，所述蒸汽发生器包括：下部底座、上部本体、观火孔、耐火层、保温层、三次风管、烟箱、吹灰装置、检查孔；

所述底座由内筒体、外筒体组成配风室，内筒体的中部是炉排，炉排下部有清灰门、数个一次风孔，炉排上部有炉门、数个二次风管、进料管、点火管，进料管经过配风室的位置开有数圈沿进料方向的送风小孔，外筒体的偏心位置有进风管，进风管上有分风支管到点火装置上，外筒体上连接布风管路观火孔吹风管、三次风管；

所述本体采用多水管结构，由环形的上集箱、下集箱之间通过中部的内圈水管、外圈水管连接，内圈水管、外圈水管与鳍片采用焊接，构成膜式壁(鳍片管)结构，内圈水管有一个位置未焊鳍片，其相反方向烟箱处的外圈水管也未焊鳍片，上集箱的主汽管位置装有汽水分离器，上集箱和下集箱之间经管子连接有水位控制装置；

所述观火孔在底座上部，与外筒体之间连接有观火孔吹风管；

所述下部底座和上部本体内部连通构成炉膛，其上部和下部有耐火层，上部本体外部包有保温层；所述的三次风管由外筒体通向炉膛上部；

所述内圈水管、外圈水管构成的对流烟道上部装有吹灰装置；所述的外圈水管的外侧装有门封装置和检查孔，检查孔连通到对流烟道内。

一种生物质蒸汽发生器，所述蒸汽发生器包括：下部底座、上部本体，下部底座和上部本体内部连通构成炉膛；

所述蒸汽发生器内形成至少3路风道，分别通向下部底座的下部、下部底座的上部、炉膛上部。

作为本发明的一种优选方案，所述下部底座连有进料管、进风管，所述下部底座设有炉排；

所述蒸汽发生器内形成的至少3路风道包括一次风道、二次风道、三次风道；所述一次风道的一端连接炉排底部，二次风道的一端连接炉排上部；三次风道的一端连接炉膛上部。

作为本发明的一种优选方案，所述三次风道主要通过三次风管形成，所述三次风管由外筒体通向炉膛上部。

作为本发明的一种优选方案，所述底座由内筒体、外筒体组成配风室，内筒体的中部是炉排，炉排下部有清灰门、一次风孔，炉排上部有炉门、二次风管、进料管、点火管，外筒体的偏心位置有进风管；进风管上有分风支管到点火装置上，外筒体上连接布风管路观火孔吹风管、三次风管。

作为本发明的一种优选方案，所述本体采用多水管结构，由环形的上集箱、下集箱之间通过中部的内圈水管、外圈水管连接，内圈水管、外圈水管与鳍片采用焊接，构成膜式壁(鳍片管)结构，内圈水管有一个位置未焊鳍片，其相反方向烟箱处的外圈水管也未焊鳍片，上集箱的主汽管位置装有汽水分离器，上集箱和下集箱之间经管子连接有水位控制装置。

作为本发明的一种优选方案，所述蒸汽发生器还包括观火孔、耐火层、保温层、烟箱；

所述观火孔在底座上部，与外筒体之间连接有观火孔吹风管；

所述下部底座和上部本体内部连通构成炉膛，其上部和下部有耐火层，上部本体外部包有保温层；

所述内圈水管、外圈水管构成的对流烟道上部装有吹灰装置；

所述的外圈水管的外侧装有门封装置和检查孔，检查孔连通到对流烟道内。

作为本发明的一种优选方案，所述内圈水管、外圈水管构成的对流烟道上部装有吹灰装置，吹灰装置在环形的对流烟道内均布有数个方向朝下的小喷管。

作为本发明的一种优选方案，所述外圈水管的外侧装有数个门封装置和检查孔，检查孔连通到对流烟道内。

本发明的有益效果在于：本发明提出的蒸汽发生器，具有安全、高效、节能、环保、整体结构紧凑、占地面积小、安装快捷、自动化程度高、操作简单、运行成本低等优点。

所述的本体采用多水管结构，水容积小，破坏威力小，安全性高。炉膛辐射面积、对流面积大，炉膛温度较低，产生的氮氧化物少，排烟温度低，采用的生物质颗粒燃料可再生、环保性好，蒸汽发生器具有热效率高、节能、环保的特点。

启动后在10分钟左右就能出汽，出汽快，效率高。整体结构紧凑、占地面积小、安装快捷，可将各种辅机和控制系统一体化集成在一个方柜内，接通水电就可使用。

控制系统可采用电脑控制器控制，自动化程度高，只需一键启停，操作简单。生物质颗粒燃料价格远低于电、油、气燃料，运行成本低。

本发明的立式生物质蒸汽发生器底座由内筒体、外筒体组成配风室，内筒体的中部是炉排，炉排下部有清灰门、数个一次风孔，炉排上部有炉门、数个二次风管、进料管、点火管，进料管经过配风室的位置开有数圈沿进料方向的送风小孔，外筒体的偏心位置有进风管，进风管上有分风支管到点火装置上，外筒体上可连接布风管路观火孔吹风管、三次风管，所述的底座具有以下优点：

所述底座具有多功能性，可满足配风、进料、点火、燃烧、预热空气、风冷底座外壳、清理炉渣、清理灰烬等功能。底座的配风合理，可按需要调整一、二、三次风开孔的数量和大小，二次风均布在炉排上部的圆周方向上，布风均匀；进料管经过配风室的位置开有数圈沿进料方向的送风小孔，配风室内的风经小孔进入进料管后到炉膛内，可防止燃料管回火，也有推料和补风作用，小孔方向沿进料方向偏转可防止从小孔漏料；进风管位置偏心，使配风室内的空气旋流，可使空气充分吸收底座内筒上的热量，起到预热空气、风冷底座外壳的作用；外筒体上可连接各种需要的配风管，且开孔位置灵活；炉排上部的炉门可清理炉渣；炉排下部的清灰门可清理灰烬。所述的底座可应用于其他炉型的生物质蒸汽发生器。

所述的底座结构紧凑，材料省，燃烧充分。

本发明的立式生物质蒸汽发生器本体采用多水管结构，由环形的上集箱、下集箱之间通过中部的内圈水管、外圈水管连接，内圈水管、外圈水管与鳍片采用焊接，构成膜式壁(鳍片管)结构，内圈水管有一个位置未焊鳍片，其相反方向烟箱处的外圈水管也未焊鳍片，上集箱的主汽管位置装有汽水分离器，上集箱和下集箱之间经管子连接有水位控制装置。

所述的上集箱或下集箱由内圈筒体、外圈筒体、环形端板和环形管板组成；集箱也可用钢管卷成环管，或进一步稍压篇制成椭圆截面；集箱也可用环形钢板冲压成的U型圈对焊后制作；上集箱用钢管或U形圈制作时，需配置外置的汽水分离器。

所述的内圈水管和外圈水管错列，烟气横向冲刷水管，并在对流烟道内横向走S形，充分扰动，换热效率提高，不易积灰。

所述的内圈水管、外圈水管与鳍片采用焊接，构成膜式壁(鳍片管)结构，使对流烟道不漏风，热损失小；内圈水管也可不焊鳍片，采用紧密排列的密集管结构；外圈水管也可不焊鳍片，用外壳或耐火层包围外圈水管，使其不漏烟；必要时，对流烟道可布置2圈以上的多圈水管设计。

所述的内圈水管有一个位置未焊鳍片，作为炉膛烟气出口，其相反方向烟箱处的外圈水管也未焊鳍片，作为对流烟道的烟气出口。

所述的内圈水管、外圈水管间的对流烟道采用相等烟速设计，烟气分等距离的左、右两半周流动，使烟气流速在10m/s左右，使对流烟道之间不易积灰。

所述的烟箱在外圈水管烟气出口处，高度接近水管长度，起集烟作用，烟气出口在烟箱的最低处，使烟灰不容易堆积。

所述的水位控制装置装有水位控制电极和目视水位计，可自动控制蒸汽发生器水位在正常范围内，也可人工观察水位。

所述的上集箱上装有各种安全示控接管，包括安全阀、压力表、压力控制器等，压力控制器能根据设定的压力工作。

所述的观火孔在底座上部，并穿过下集箱，底座高度足够时，观火孔也可装在炉门上部的底座上或炉门上，观火孔连接有观火孔吹风管，起冷却作用，防止视镜被火焰熏黑。

所述的下部底座和上部本体内部连通构成炉膛，上集箱是气相空间，其内圈处及下部底座炉排上侧有耐火层，燃烧时防止这些没有水冷部位的金属壁温过高，造成金属强度降低，本体外部包有保温层，使散热损失减小。

所述的三次风管横向穿过上集箱壁通向炉膛上部，也可从炉膛顶部进入炉膛上部，根据有关研究，合理分配一、二、三次风的比例，可有效降低氮氧化物污染物的排放，并使炉膛各个位置都有配风，燃烧更充分，提高热效率，而一般生物质蒸汽发生器未配置三次风，生成的氮氧化物多，燃烧不充分。

所述的内圈水管、外圈水管构成的对流烟道上部装有吹灰装置，吹灰装置在环形的对流烟道内均布有数个喷口方向朝下的小喷管；小喷管穿过鳍片进入对流烟道，内圈水管、外圈水管间距够时，吹灰喷管可从上集箱顶部穿过上集箱进入对流烟道；本吹灰装置使用立式生物质蒸汽发生器自带的蒸汽作为吹灰汽源，蒸汽经过电磁阀控制每隔一段时间定时吹灰数十秒，蒸汽通过吹灰装置的小喷管吹扫对流烟道，可有效清理对流烟道内的积灰，提高换热效果；吹灰装置每天的蒸汽耗量约为产汽量的1‰，成本极低。有压缩空气时，也可用压缩空气作为吹灰装置的气源。

所述的外圈水管的外侧装有数个门封装置和检查孔，检查孔连通到对流烟道内。门封装置为一个密封盒，与外圈水管模式壁焊接，其外端是通孔，通孔内侧的外圈水管膜式壁鳍片是空缺的，经过通孔可到达对流烟道内部，通孔与密封盒四周壁之间浇注有耐火层，可防止密封盒高温过热，密封盒为方形，也可做成圆形。检查孔为圆形，也可做成方形，插在通孔内，检修时可拆下来，检查内部对流管和积灰情况，积灰严重时可用压缩空气清理内部对流烟道。

所述的外圈水管膜式壁上或烟气出口管上可安装温度传感器或选用合适的温度开关，当水位控制失灵，出现缺水干烧，或水管内水垢严重时就会出现温度超标，蒸汽发生器就会启动自动保护，停止燃烧，等解除故障后才能再运行。

附图说明

图1是本发明立式生物质蒸汽发生器的剖视结构图。

图2是图1的A-A向剖视图。

图3是图1的B-B向剖视图。

图中：

1-底座(燃烧设备) 2-清灰门 3-一次风孔

4-炉排 5-炉门 6-二次风管

7-下集箱 8-观火孔 9-内圈水管

10-外圈水管 11-本体 12-上集箱

13-耐火层 14-保温层 15-主汽管

16-汽水分离器 17-三次风管 18-烟箱

19-吹灰装置 20-鳍片(扁钢) 21-水位控制装置

22-门封装置 23-检查孔 24-观火孔吹风管

25-炉膛 26-进料管 27-点火管

28-进风管 29-内筒体 30-外筒体

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一

请参阅图1至图3，本发明揭示了一种立式生物质蒸汽发生器，包括下部底座1、上部本体11、观火孔8、耐火层13、保温层14、三次风管17、烟箱18、吹灰装置19、检查孔23等；所述的下部底座1和上部本体11内部连通构成炉膛25，其上部和下部有耐火层13，本体11外部包有保温层14；所述的三次风管17由外筒体30通向炉膛25上部；所述的内圈水管9、外圈水管10构成的对流烟道上部装有吹灰装置19；所述的外圈水管10的外侧装有门封装置22和检查孔23，检查孔连通到对流烟道内。

所述底座1由内筒体29、外筒体30组成配风室，内筒体29的中部是炉排4，炉排4下部有清灰门2、数个一次风孔3，炉排4上部有炉门5、数个二次风管6、进料管26、点火管27，进料管26经过配风室的位置开有数圈沿进料方向的送风小孔，外筒体30的偏心位置有进风管28，进风管28上有分风支管到点火装置上，外筒体30上可连接布风管路观火孔吹风管24、三次风管17。

所述本体11采用多水管结构，由环形的上集箱12、下集箱7之间通过中部的内圈水管9、外圈水管10连接，内圈水管9、外圈水管10与鳍片20采用焊接，构成膜式壁(鳍片管)结构，内圈水管9有一个位置未焊鳍片20，其相反方向烟箱18处的外圈水管10也未焊鳍片20，上集箱12的主汽管15位置装有汽水分离器16，上集箱12和下集箱7之间经管子连接有水位控制装置21。所述观火孔8在底座1上部，连接有观火孔吹风管24。

所述下部底座1和上部本体11内部连通构成炉膛25，其上部和下部有耐火层13，本体11外部包有保温层14。所述三次风管17通向炉膛25上部。

所述内圈水管9、外圈水管10构成的对流烟道上部装有吹灰装置19，吹灰装置19在环形的对流烟道内均布有数个方向朝下的小喷管。所述外圈水管10的外侧装有数个门封装置22和检查孔23，检查孔连通到对流烟道内。

本发明的工作原理如下：

生物质颗粒燃料由螺旋送料装置从底座1上的进料管26送入炉排4，在点火管27附近堆积后由进风管28支管送来得风将电加热点火装置产生的热量和火星送到燃料上点火，点着火的燃料在鼓风机经进风管28进入的炉排4底部一次风、炉排4上部二次风、炉膛25上部三次风的合理配合下在炉膛25内充分燃烧，炉膛25内充分燃烧后形成的高温烟气从炉膛25出口进入2圈错列水管排列的内圈水管9膜式壁和外圈水管10膜式壁组成的对流受热面，烟气横向冲刷水管，高效换热后从烟箱18出口排出，排出的烟气可再经余热器充分吸热降低烟温，出来的烟气经引风机、除尘装置除尘后，干净的烟气经烟囱排入大气，产生的少量炉渣、灰烬可从底座1上的炉门5、清灰孔2清出。

汽水系统的流程是：经过处理的软水注入余热器预热后，经水泵送入本体11下集箱7，下集箱7的水在受炉膛25辐射热和对流烟道对流热的内圈水管9、外圈水管10内上升而成为气液二相流状态,带液的蒸汽进入上集箱12，在上集箱12的汽水分离器16中对蒸汽中所带的水分进行分离后从主汽管15出口获得蒸汽。

立式生物质蒸汽发生器采用鼓、引风机平衡通风，炉膛微负压燃烧，负压燃烧打开炉门时可以避免火往外喷产生的威胁，同时防止往外冒烟，工作环境干净。生物质颗粒燃料燃烧时焦油成分较多，烟气中的飞灰容易粘在对流烟道内，降低换热效率，同时容易堵塞对流烟道，使炉膛燃烧困难，因此除了选用较高的对流烟速带走飞灰外，需用吹灰装置经常吹灰，蒸汽小喷管吹灰装置结构简单，布点灵活，吹灰时间可调，耗汽量小，清灰能力强。在对流烟道上有多个通向外侧的检查孔，打开检查门，可以观察对流烟道内积灰和水管情况，必要时可经过检查孔清理对流烟道内的积灰。

本发明采用先进的一体化全自动设计，将蒸汽发生器和辅机、管路阀门仪表、控制系统集成在一个方柜内，结构紧凑，外形尺寸小、美观。产品具备炉膛前吹扫、尾吹扫，自动进水，缺水保护，炉体壁超温保护，自动给料，自动点火，蒸汽超压保护，自动吹灰，缺水、超温、超压联锁并报警，运行参数可在显示屏上查看，自动化程度高，只需一键启动或停机，操作简单，安全性高。

综上所述，本发明提出的立式生物质蒸汽发生器，具有安全、高效、节能、环保、整体结构紧凑、占地面积小、安装快捷、自动化程度高、操作简单、运行成本低等优点。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (7)

1.一种生物质蒸汽发生器，其特征在于，所述蒸汽发生器包括：下部底座(1)、上部本体(11)、观火孔(8)、耐火层(13)、保温层(14)、三次风管(17)、烟箱(18)、吹灰装置(19)、检查孔(23)；

所述底座(1)由内筒体(29)、外筒体(30)组成配风室，内筒体(29)的中部是炉排(4)，炉排(4)下部有清灰门(2)、数个一次风孔(3)，炉排(4)上部有炉门(5)、数个二次风管(6)、进料管(26)、点火管(27)，进料管(26)经过配风室的位置开有数圈沿进料方向的送风小孔，外筒体(30)的偏心位置有进风管(28)，进风管(28)上有分风支管到点火装置上，外筒体(30)上连接布风管路观火孔吹风管(24)、三次风管(17)；

所述本体(11)采用多水管结构，由环形的上集箱(12)、下集箱(7)之间通过中部的内圈水管(9)、外圈水管(10)连接，内圈水管(9)、外圈水管(10)与鳍片(20)采用焊接，构成膜式壁结构，即鳍片管结构，内圈水管(9)有一个位置未焊鳍片(20)，其相反方向烟箱(18)处的外圈水管(10)也未焊鳍片(20)，上集箱(12)的主汽管(15)位置装有汽水分离器(16)，上集箱(12)和下集箱(7)之间经管子连接有水位控制装置(21)；

所述观火孔(8)在底座(1)上部，与外筒体(30)之间连接有观火孔吹风管(24)；

所述下部底座(1)和上部本体(11)内部连通构成炉膛(25)，其上部和下部有耐火层(13)，上部本体(11)外部包有保温层(14)；所述的三次风管(17)由外筒体(30)通向炉膛(25)上部；

所述内圈水管(9)、外圈水管(10)构成的对流烟道上部装有吹灰装置(19)；所述的外圈水管(10)的外侧装有门封装置(22)和检查孔(23)，检查孔连通到对流烟道内。

2.一种生物质蒸汽发生器，其特征在于，所述蒸汽发生器包括：下部底座(1)、上部本体(11)，下部底座(1)和上部本体(11)内部连通构成炉膛(25)；

所述蒸汽发生器内形成至少3路风道，分别通向下部底座(1)的下部、下部底座(1)的上部、炉膛(25)上部；

所述底座(1)由内筒体(29)、外筒体(30)组成配风室，内筒体(29)的中部是炉排(4)，炉排(4)下部有清灰门(2)、一次风孔(3)，炉排(4)上部有炉门(5)、二次风管(6)、进料管(26)、点火管(27)，外筒体(30)的偏心位置有进风管(28)；进风管(28)上有分风支管到点火装置上，外筒体(30)上连接布风管路观火孔吹风管(24)、三次风管(17)；

所述下部底座(1)连有进料管(26)、进风管(28)，所述下部底座(1)设有炉排(4)；

所述蒸汽发生器内形成的至少3路风道包括一次风道、二次风道、三次风道；所述一次风道的一端连接炉排(4)底部，二次风道的一端连接炉排(4)上部；三次风道的一端连接炉膛(25)上部。

3.根据权利要求2所述的生物质蒸汽发生器，其特征在于：

所述三次风道主要通过三次风管(17)形成，所述三次风管(17)由外筒体(30)通向炉膛(25)上部。

4.根据权利要求2所述的生物质蒸汽发生器，其特征在于：

所述本体(11)采用多水管结构，由环形的上集箱(12)、下集箱(7)之间通过中部的内圈水管(9)、外圈水管(10)连接，内圈水管(9)、外圈水管(10)与鳍片(20)采用焊接，构成膜式壁结构，即鳍片管结构，内圈水管(9)有一个位置未焊鳍片(20)，其相反方向烟箱(18)处的外圈水管(10)也未焊鳍片(20)，上集箱(12)的主汽管(15)位置装有汽水分离器(16)，上集箱(12)和下集箱(7)之间经管子连接有水位控制装置(21)。

5.根据权利要求4所述的生物质蒸汽发生器，其特征在于：

所述蒸汽发生器还包括观火孔(8)、耐火层(13)、保温层(14)、烟箱(18)；

所述观火孔(8)在底座(1)上部，与外筒体(30)之间连接有观火孔吹风管(24)；

所述下部底座(1)和上部本体(11)内部连通构成炉膛(25)，其上部和下部有耐火层(13)，上部本体(11)外部包有保温层(14)；

所述内圈水管(9)、外圈水管(10)构成的对流烟道上部装有吹灰装置(19)；

所述的外圈水管(10)的外侧装有门封装置(22)和检查孔(23)，检查孔连通到对流烟道内。

6.根据权利要求4所述的生物质蒸汽发生器，其特征在于：

所述内圈水管(9)、外圈水管(10)构成的对流烟道上部装有吹灰装置(19)，吹灰装置(19)在环形的对流烟道内均布有数个方向朝下的小喷管。

7.根据权利要求4所述的生物质蒸汽发生器，其特征在于：

所述外圈水管(10)的外侧装有数个门封装置(22)和检查孔(23)，检查孔连通到对流烟道内。