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CN112377892A - 一种单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的烟气排放系统 - Google Patents

一种单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的烟气排放系统 Download PDF

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CN112377892A
CN112377892A CN202011382039.6A CN202011382039A CN112377892A CN 112377892 A CN112377892 A CN 112377892A CN 202011382039 A CN202011382039 A CN 202011382039A CN 112377892 A CN112377892 A CN 112377892A
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drum
wall
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张艳伟
吕岩岩
陈倩
叶科尼
林欣
朱雅雯
李梦娜
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Shanghai Industrial Boiler Research Institute Co ltd
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Shanghai Industrial Boiler Research Institute Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的烟气排放系统，该烟气排放系统包括：沿水平方向顺次排列的第一回程、第二回程、第三回程和第四回程；其中，第一回程的下端设置为敞口，第一回程的上端的与第二回程的上端连通，第二回程的下端与第三回程的下端连通，第三回程的上端的与第四回程的上端连通；第一回程为炉膛，第二回程为膜式壁空腔，第三回程为旗式受热面腔体，第四回程为尾部烟道。该烟气排放系统采用四回程设置，降低了受热面结焦腐蚀的几率，同时减少了氮氧化物的排放，还能够使燃料燃烧更加充分。

Description

一种单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的烟气排放系统
技术领域
本发明涉及一种单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的烟气排放系统。
背景技术
生物质燃料是在一定温度和压力作用下，利用木质素充当粘合剂，将松散的秸秆、树枝和木屑等农林生物质压缩成长度为5-30mm的、紧凑的圆柱形燃料。生物质颗粒燃料是可再生的碳源，具有来源广泛、燃烧性能好、有害气体排放少、价格相对低廉等特点，该燃料基本实现CO2零排放，NOx和SO2的排放量远小于煤，颗粒物排放量降低，燃烧特性明显得到改善，利用效率显著提高。因此，随着国家的环保政策的日益严格，生物质燃料代替其他化石燃料是实现节能减排的有效途径之一。
生物质燃料具有含水量高且烘干要求高，热值低且燃烧稳定性差，燃烧时细粉多且不易燃烬；含灰量高且比较轻，烟气中的悬浮细屑多，受热面积灰严重；灰熔点低，容易结焦，需要考虑底灰熔点灰渣的排除问题；含有一定的碱金属，需要考虑高温腐蚀的问题。因此锅炉运行不稳定、燃烧不充分、结焦严重、受热面被腐蚀等成为目前迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的烟气排放系统，该烟气排放系统采用四回程设置，降低了受热面结焦腐蚀的几率，同时减少了氮氧化物的排放，还能够使燃料燃烧更加充分。
为了实现上述目的，本发明提供了单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的烟气排放系统，该烟气排放系统包括：沿水平方向顺次排列的第一回程、第二回程、第三回程和第四回程；其中，所述第一回程的下端设置为敞口，所述第一回程的上端的与所述第二回程的上端连通，所述第二回程的下端与所述第三回程的下端连通，所述第三回程的上端的与所述第四回程的上端连通；所述第一回程为炉膛，所述第二回程为膜式壁空腔，所述第三回程为旗式受热面腔体，所述第四回程为尾部烟道。
优选地，所述炉膛与所述膜式壁空腔的连接位置以及所述膜式壁空腔与所述旗式受热面腔体的连接位置分别设置有连接管。
优选地，所述炉膛包括：前拱水冷壁和后拱水冷壁，所述后拱水冷壁的后侧设置有通道后水冷壁；其中，所述前拱水冷壁的上端朝向所述通道后水冷壁的上端方向弯折，所述前拱水冷壁的上端弯折部分为凝渣管。
优选地，所述膜式壁空腔包括：所述后拱水冷壁和所述通道后水冷壁；所述通道后水冷壁分为上下两部分，上下两部分的所述通道后水冷壁之间设置有连接管，所述连接管的下端朝向所述后拱水冷壁的侧面延伸并紧贴于所述后拱水冷壁。
优选地，所述旗式受热面腔体包括：通道后水冷壁和设置于所述通道后水冷壁后侧的后侧拱水冷壁，所述旗式受热面腔体内设置有旗式受热面管，所述旗式受热面管至少部分自所述后侧拱水冷壁伸出。
优选地，所述烟气排放系统的左右两侧分别设置有一个侧面水冷壁，所述侧面水冷壁同时盖合所述炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体的左右两侧。
优选地，所述尾部烟道包括：烟道本体，所述烟道本体为开口向下的U型结构，所述烟道本体的一端与所述旗式受热面腔体的上端连接，另一端自上而下顺次设置有省煤器和空气预热器。
优选地，所述省煤器为上下设置的至少两组螺旋肋片管省煤器，所述空气预热器为两回程的空气预热器，所述空气预热器错列布置。
优选地，所述连接管包括：多个相互平行的管体，所述管体的一端或两端连通设置有沿左右方向延伸的连接集箱。
优选地，所述炉膛腰部的前后两侧向内收拢形成小口径通道，所述炉膛的底部向外扩展形成燃烧室。
根据上述技术方案，本发明中的烟气排放系统采用四回程设置，降低了受热面结焦腐蚀的几率，同时减少了氮氧化物的排放，还能够使燃料燃烧更加充分。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是烟气排放系统的一种优选实施方式的内部整体结构示意图；
图2是烟气排放系统的一种优选实施方式的右面视图；
图3是烟气排放系统的一种优选实施方式的整体右面视图。
附图标记说明
1炉膛 2膜式壁空腔
3旗式受热面腔体 4尾部烟道
5前拱水冷壁 6后拱水冷壁
7通道后水冷壁 8后侧拱水冷壁
9烟道本体 10省煤器
11空气预热器 12连接管
13凝渣管 14旗式受热面管
15侧面水冷壁 16连接集箱
17管体
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，“上下左右、前后内外”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。
参见图1-3所示的一种单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的烟气排放系统，该烟气排放系统包括：沿水平方向顺次排列的第一回程、第二回程、第三回程和第四回程；其中，所述第一回程的下端设置为敞口，所述第一回程的上端的与所述第二回程的上端连通，所述第二回程的下端与所述第三回程的下端连通，所述第三回程的上端的与所述第四回程的上端连通；所述第一回程为炉膛1，所述第二回程为膜式壁空腔2，所述第三回程为旗式受热面腔体3，所述第四回程为尾部烟道4。
通过上述技术方案的实施，采用四回程设置，降低了受热面结焦腐蚀的几率，同时减少了氮氧化物的排放，还能够使燃料燃烧更加充分。具体的，生物质燃料在炉膛1内燃烧产生的高温烟气，炉膛1出口温度一般在900℃-1000℃，而生物质燃料燃烧后的灰熔点温度通常较低，在700℃-1000℃，所以炉膛1出口处的灰分基本属于气态或液态，如果此温度下的烟气直接与密集受热面换热，受热面上一定会结渣与积灰，严重影响锅炉的正常运行，因此，通过设置膜式壁空腔2，烟气在膜式壁空腔2内继续降温，可以让烟气温度降至700℃左右，烟气中绝大数灰分呈固态形式，烟气中的灰分在膜式壁空腔内得到沉降，从而使得进入第三回程烟气变得洁净，大大降低了受热面的结焦腐蚀的几率，同时减少了氮氧化物的排放，同时，对在炉膛1未内燃烬的含碳飞灰可以在第二回程内进一步的燃烬能够使燃料充分燃烧，换热后的烟气进入旗式受热面腔体3及尾部烟道4进行冲刷换热，完成整个换热过程，之后，由烟气出口排出，完成锅炉烟气排放过程。
在该实施方式中，为了进一步的起到阻止未燃烬的灰分进入下一个回程并且起到一定的连接作用，优选地，所述炉膛1与所述膜式壁空腔2的连接位置以及所述膜式壁空腔2与所述旗式受热面腔体3的连接位置分别设置有连接管12。同时，连接管12也具有一定的换热作用。
在该实施方式中，为了进一步提供一种能够对烟道进行换热的炉膛1结构，优选地，所述炉膛1包括：前拱水冷壁5和后拱水冷壁6，所述后拱水冷壁6的后侧设置有通道后水冷壁7；其中，所述前拱水冷壁5的上端朝向所述通道后水冷壁7的上端方向弯折，所述前拱水冷壁5的上端弯折部分为凝渣管13。凝渣管13均由膜式壁管去除鳍片拉稀后形成，凝渣管13作为烟气流经的通道，不仅可以阻挡烟气中部分飞灰、飞渣进入下一个烟气通道，而且能使分离下来的部分飞灰流回炉膛1再燃。
在该实施方式中，为了进一步提供一种能够对烟道进行换热的膜式壁空腔2结构，优选地，所述膜式壁空腔2包括：所述后拱水冷壁6和所述通道后水冷壁7；所述通道后水冷壁7分为上下两部分，上下两部分的所述通道后水冷壁7之间设置有连接管12，所述连接管12的下端朝向所述后拱水冷壁6的侧面延伸并紧贴于所述后拱水冷壁6。通过后拱水冷壁6和通道后水冷壁7实现烟气在第二回程内的继续换热，同时将连接管12的下端朝向后拱水冷壁6的侧面延伸并紧贴于所述后拱水冷壁6设置，使得烟气进入旗式受热面腔体3前通过连接管12，对烟气进一步换热，同时通过连接管12还可以阻挡烟气中部分飞灰、飞渣进入旗式受热面腔体3内。
在该实施方式中，优选地，所述旗式受热面腔体3包括：通道后水冷壁7和设置于所述通道后水冷壁7后侧的后侧拱水冷壁8，所述旗式受热面腔体3内设置有旗式受热面管14，所述旗式受热面管14至少部分自所述后侧拱水冷壁8伸出。通过将旗式受热面管14至少部分自后侧拱水冷壁8伸出可以增加换热效果，旗式受热面可以设置为对流管束组成的三级受热面。
在该实施方式中，为了进一步加速烟气的换热，优选地，所述烟气排放系统的左右两侧分别设置有一个侧面水冷壁15，所述侧面水冷壁15同时盖合所述炉膛1、膜式壁空腔2和旗式受热面腔体3的左右两侧。侧面水冷壁15作为炉膛1、膜式壁空腔2和旗式受热面腔体3共用的水冷壁存在。
在该实施方式中，为了进一步提供一种尾部烟道4，优选地，所述尾部烟道4包括：烟道本体9，所述烟道本体9为开口向下的U型结构，所述烟道本体9的一端与所述旗式受热面腔体3的上端连接，另一端自上而下顺次设置有省煤器10和空气预热器11。
在该实施方式中，优选地，所述省煤器10为上下设置的至少两组螺旋肋片管省煤器10，所述空气预热器11为两回程的空气预热器11，所述空气预热器11错列布置。烟气在管内自上而下流过，最终从尾部受热面底部排向除尘器，空气在管外流通，从空气预热器11的下半部进入，在后侧绕180°，然后从空气预热器11右侧上部引出，可以通入炉排进行送风。
在该实施方式中，优选地，所述连接管12包括：多个相互平行的管体17，所述管体17的一端或两端连通设置有沿左右方向延伸的连接集箱16。连接管12与后拱水冷壁6连接时，连接集箱16设置有一个，并设置于管体17的上端与水循环系统连接，连接管12与通道后水冷壁7连接时，连接集箱16设置有两个，分别设置与管体17的两端，并与通道后水冷壁7连通。
在该实施方式中，为了提高燃烧效果，同时避免更多的飞灰进入炉膛1上部，优选地，所述炉膛1腰部的前后两侧向内收拢形成小口径通道，所述炉膛1的底部向外扩展形成燃烧室。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的烟气排放系统，其特征在于，所述烟气排放系统包括：沿水平方向顺次排列的第一回程、第二回程、第三回程和第四回程；其中，
所述第一回程的下端设置为敞口，所述第一回程的上端的与所述第二回程的上端连通，所述第二回程的下端与所述第三回程的下端连通，所述第三回程的上端的与所述第四回程的上端连通；
所述第一回程为炉膛(1)，所述第二回程为膜式壁空腔(2)，所述第三回程为旗式受热面腔体(3)，所述第四回程为尾部烟道(4)。
2.根据权利要求1所述的单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的烟气排放系统，其特征在于，所述炉膛(1)与所述膜式壁空腔(2)的连接位置以及所述膜式壁空腔(2)与所述旗式受热面腔体(3)的连接位置分别设置有连接管(12)。
3.根据权利要求2所述的单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的烟气排放系统，其特征在于，所述炉膛(1)包括：前拱水冷壁(5)和后拱水冷壁(6)，所述后拱水冷壁(6)的后侧设置有通道后水冷壁(7)；其中，
所述前拱水冷壁(5)的上端朝向所述通道后水冷壁(7)的上端方向弯折，所述前拱水冷壁(5)的上端弯折部分为凝渣管(13)。
4.根据权利要求3所述的单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的烟气排放系统，其特征在于，所述膜式壁空腔(2)包括：所述后拱水冷壁(6)和所述通道后水冷壁(7)；
所述通道后水冷壁(7)分为上下两部分，上下两部分的所述通道后水冷壁(7)之间设置有连接管(12)，所述连接管(12)的下端朝向所述后拱水冷壁(6)的侧面延伸并紧贴于所述后拱水冷壁(6)。
5.根据权利要求4所述的单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的烟气排放系统，其特征在于，所述旗式受热面腔体(3)包括：通道后水冷壁(7)和设置于所述通道后水冷壁(7)后侧的后侧拱水冷壁(8)，所述旗式受热面腔体(3)内设置有旗式受热面管(14)，所述旗式受热面管(14)至少部分自所述后侧拱水冷壁(8)伸出。
6.根据权利要求5所述的单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的烟气排放系统，其特征在于，所述烟气排放系统的左右两侧分别设置有一个侧面水冷壁(15)，所述侧面水冷壁(15)同时盖合所述炉膛(1)、膜式壁空腔(2)和旗式受热面腔体(3)的左右两侧。
7.根据权利要求6所述的单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的烟气排放系统，其特征在于，所述尾部烟道(4)包括：烟道本体(9)，所述烟道本体(9)为开口向下的U型结构，所述烟道本体(9)的一端与所述旗式受热面腔体(3)的上端连接，另一端自上而下顺次设置有省煤器(10)和空气预热器(11)。
8.根据权利要求7所述的单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的烟气排放系统，其特征在于，所述省煤器(10)为上下设置的至少两组螺旋肋片管省煤器(10)，所述空气预热器(11)为两回程的空气预热器(11)，所述空气预热器(11)错列布置。
9.根据权利要求4所述的单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的烟气排放系统，其特征在于，所述连接管(12)包括：多个相互平行的管体(17)，所述管体(17)的一端或两端连通设置有沿左右方向延伸的连接集箱(16)。
10.根据权利要求1所述的单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的烟气排放系统，其特征在于，所述炉膛(1)腰部的前后两侧向内收拢形成小口径通道，所述炉膛(1)的底部向外扩展形成燃烧室。
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