CN204254569U - 一种生物质燃料蒸汽锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种立式生物质燃料蒸汽锅炉，该装置包含分体式、带夹套的立式生物质燃烧器、余热锅炉和烟道，生物质燃烧器内衬采用绝热结构，烟道内设有高温空预器，烟道外设有调温器，高效回收烟气余热、有效避免锅炉结焦现象的同时，使生物质燃料蒸汽锅炉经济、高效率运行，并有效避免烟道内空预器的低温腐蚀，解决了生物质燃料蒸汽锅炉结焦及余热回收难的问题。

Description

一种生物质燃料蒸汽锅炉

技术领域

本实用新型涉及一种燃用生物质燃料的蒸汽锅炉及配套的余热高效利用装置，属蒸汽锅炉节能技术领域。

背景技术

目前生物质能资源通常作为农村生活用能源，在农村家用炉灶中直接燃用。这方面存在两个问题：一是可作为能源的生物质能资源未能充分使用；二是能量利用率极低。这使得广大农村地区商品能源紧张的局面长期得不到改善。据估计，农村家用炉灶中燃用秸秆、薪柴等的热效率平均只有14％左右，大量的能量资源未得到有效利用。更有甚者，生物质直接在田间燃烧，既造成能源的极大浪费，又对环境造成恶劣影响，造成灰霾天气。

生物质固体成型燃料作为生物质能利用的重要方式越来越引起人们的重视，其主要技术参数如下：

密度：800～1100kg/m³；热值：3600～4400Kcal/kg；灰分：5～20％；水分：≤14％。

由于生物质固体成型燃料便于储存和运输，同时保持了生物质挥发分高、易着火燃烧、灰分及含硫量低、燃烧产生污染物较少等优点，因此可作为一种不可多得的、清洁的商业燃料。它不仅可用做工业锅炉、工业炉窑的燃料，还可以用作化工原料和家庭燃料，可以带来巨大的经济和社会效益。

工业锅炉是重点耗能特种设备，也是节能降耗、提高能效、减少污染的主要对象之一，全国目前有在用工业锅炉55万多台，其中燃煤工业锅炉约占一半，主要用于发电、供汽、供暖(热)、制冷、换热等。我国工业燃煤锅炉设计效率为72％～80％，实际运行效率平均在60％～70％，甚至还有的在50％以下运行，而且燃煤锅炉产生的污染物较多。燃煤工业锅炉节能改造势在必行。

燃煤的蒸汽(或热水)锅炉尾部烟道一般布置空预器或省煤器等回收烟气余热，燃料燃烧后产生的烟气经烟囱排出时，温度一般在170℃以上，有的甚至超过230℃，既浪费了热量，又对环境造成了热污染。

ZL200710046604.X提供了一种锅炉烟气余热回收的装置流程，该技术主要应用领域是电站锅炉。该技术实施例结构示意图如图1所示：包括自控装置1，自控阀2，汽包3，上水管4，下降管5，中低压蒸发器6，省煤器7，给水泵8，空气预热器9，烟道10，相变换热器下段11，壁温测试仪12，相变换热器上段13，风道14，汽包安全阀15，汽包液位计16。该技术与ZL200420027889.4相比，锅炉排烟温度可降低至130℃左右，提高锅炉热效率1％～2％。该技术不失为一种好的技术，但也有一定的缺点：如采用低温水作为相变换热器冷凝器的冷却介质，会产生大量的低温热水，一般90℃以下，如锅炉系统或后续工序无法循环利用，则该技术即受到很大的限制。

ZL200620041664.3提供了一种用于加热炉上的水热媒空气预热器，同样可以应用于燃煤工业锅炉中，该技术实施图如图2所示，该技术相当于外置的空预器技术，其设备占用空间大，烟气与水、水与空气之间换热时均需一定的传热温差，总体换热效果并不算好。

ZL201020625145.8提供了一种防烟气低温腐蚀水热媒省煤器，该技术实施图如图3所示。该技术通过放置于烟道内的省煤器，采用水作为中间热媒将回收烟气的热量移出，用来加热工艺水，如为锅炉给水，额定功率较小的蒸汽或热水锅炉，一般采用间歇进水方式，则烟气的温度会产生波动，并不容易达到预期的效果；如工艺水供后续工序使用，则受后续工序的影响较大。

200620030674.7、200820148936.9、200920091185.6、201120016031.8、201120190688.6、US20100275824A1、JP2010181145AI、EP2505916A2I等多种专利提供了多种生物质燃烧器乃至余热回收技术，但其未提及尾部烟道烟气的余热高效回收，或者尾部烟道烟气余热的回收效率并不高，且未提及解决焦油问题。

因此如何采用生物质燃料改造燃煤蒸汽锅炉、高效回收生物质燃料蒸汽锅炉的烟气余热，同时有效避免结焦、低温腐蚀现象，进而提高整个系统的热效率成为该领域研究的热点。

发明内容

本实用新型的目的为解决现有技术存在的缺点，提供一种分体式生物质燃料蒸汽锅炉，以实现高效回收生物质燃料蒸汽锅炉的烟气余热，同时有效避免结焦、低温腐蚀现象，达到节能降耗的目的。

本实用新型的目的是通过以下措施实现的：

一种生物质燃料蒸汽锅炉，该锅炉包括生物质燃烧器1、余热锅炉3、、烟道10及内循环蒸汽管线4，其特征在于：

所述的生物质燃烧器1与余热锅炉3采用分体式结构，生物质燃烧器1采用立式、内衬耐火材料102的绝热结构；生物质燃料经送料风机104、送料器105送入生物质燃烧器1，与经布风室、布风板103送来的高温热空气7充分混合燃烧，产生的高温烟气2送入余热锅炉3；经给水泵12增压的锅炉给水在余热锅炉3吸收高温烟气2的热量后形成外供蒸汽13送出供热用户使用；夹套风机107送出的空气经夹套106、夹套风炉膛入口108进入生物质燃烧器1的炉膛，作为助燃二次风使用。

所述的余热锅炉3还包括设置在烟道10内的高温空预器6、烟道外的调温器5及连接管线；其中，内循环蒸汽管线4由余热锅炉3出口蒸汽管道引出,经内循环蒸汽管线4、调温器5形成疏水9，再返回锅炉系统，形成内循环回路；另外，调温器前设有鼓风机，从鼓风机8排出的空气经调温器5升温后(高于烟气酸露点温度)，再进入高温空预器6利用烟气升温，回收烟气余热，经高温空预器6加热后的热空气7送入生物质燃烧器1作为助燃空气使用。余热锅炉3设有必要的出灰口，回收烟气余热的低温烟气11排出。

所述调温器5与蒸汽采用间接换热方式，管程或壳程的进口端与内循环蒸汽管线4连接，壳程或管程的进口端与鼓风机8出风口相连，出口端与高温空预器6的进口相连。

所述的生物质燃烧器1包括生物质燃烧器外壳101、内衬于外壳的耐火材料102、送料风机104、送料器105、布风板103、夹套106以及与布风板配套的布风室，采用立式结构，并设有必要的出灰装置。

所述的布风板采用平板或锥形结构。

所述的内衬于外壳的耐火材料102采用耐火砖、耐火混凝土等绝热材料。

所述的送料器105采用螺旋式或步进式送料装置。

所述的高温空预器6与烟气采用间接换热方式，经高温空预器6加热后的热空气7送入生物质燃烧器1作为助燃空气使用。

所述的高温空预器6的换热管可采用列管、翅片管、蛇形管或螺旋槽管。

本实用新型中的调温器5采用间接换热方式，可以为管壳式换热器、板式换热器或其他型式的换热器。

本实用新型中的调温器5根据需要可设置一个或多个，采用串并联或混联方式进行连接。

本实用新型中的调温器5将鼓风机8送来的冷空气加热至高于烟气酸露点温度，再送入高温空预器6回收余热锅炉3烟气余热，调温器5相当于设置在烟道外的空气预热器。

设有常规的烟气排出温度调控装置，通过控制调温器5调节阀的开度等手段，可使烟道出口的排烟温度降低至仅高于高温空预器6壁面的烟气酸露点温度，在避免结露的前提下，达到最大限度利用烟气废热的目的，使导热油炉能经济、高热效率运行，达到节能降耗的目的。

本实用新型同样适用于燃煤热水锅炉的节能改造，此时内循环管线4的介质为高温热水。

本实用新型相比现有技术具有如下优点：

1、本装置采用分体式、带夹套的立式生物质燃烧器与余热锅炉结构，利用绝热的生物质燃烧器构筑高温环境，使生物质燃料产生的焦油在高温环境中充分燃烧，有效避免锅炉本体受热面的结焦现象。

2、本装置在原有蒸汽锅炉系统设计了一套内循环管线，利用内循环回路的蒸汽通过调温器预热空气，加热至高于酸露点温度，再送入高温空预器回收烟道内烟气余热，既避免了高温空预器的低温腐蚀，又充分利用了烟道余热。另外，预热的空气再送入生物质燃烧器作为助燃空气，有助于生物质燃料的充分燃烧。

3、设置的夹套风机和夹套可以使生物质燃烧器内衬绝热结构简化并强化燃烧，同时降低生物质燃烧器外表面的温度。

4、本实用新型可用于现有燃煤蒸汽锅炉的节能环保改造，回收余热后，烟气排放温度在130℃左右，符合节能及环保要求。

附图说明

图1是现有技术的锅炉烟气余热回收的装置流程图；

图1中：1-自控装置，2-自控阀，3-汽包，4-上水管，5-下降管，6-中低压蒸发器，7-省煤器，8-给水泵，9-空气预热器，10-烟道，11-相变换热器下段，12-壁温测试仪，13-相变换热器上段，14-风道，15-汽包安全阀，16-汽包液位计。

图2是现有技术的加热炉烟气余热回收的装置流程图；

图2中：1-第一管道，2-第二管道，3-热水循环泵，4-定压阀，5-流量调控装置，6-第三管道，7-第四管道，8-温度显示器，9-排气室，10-给水总管，11-烟气换热器，21-空气换热器，91-排气阀。

图3是现有技术的锅炉烟气余热回收的装置流程图；

图3中：1-箱体，2-竖直管板，3-蛇形翅片管，4-官桥式换热器，5-放气室，6-循环泵，7-旁通调节阀，8-进水口，9-出水口，10-折流板。

图4是本实用新型的一种生物质燃料蒸汽锅炉结构流程示意图。

图4中，1—生物质燃烧器，2—高温烟气，3-余热锅炉，4—内循环蒸汽管线，5—调温器，6—高温空预器，7—热空气，8—鼓风机，9—疏水，10—烟道，11—低温烟气，12—给水泵，13—外供蒸汽，101-生物质燃烧器外壳，102-耐火材料，103-布风板，104-送料风机，105-送料器,106-夹套，107-夹套风机，108-夹套风入炉膛口。。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1：

如图4所示，本实用新型的一种生物质燃料蒸汽锅炉结构流程示意图。该锅炉包括生物质燃烧器1、余热锅炉3、、烟道10及内循环蒸汽管线4。生物质燃烧器1与余热锅炉3采用分体式结构，生物质燃烧器1采用立式、内衬耐火材料102的绝热结构；生物质燃料经送料风机104、送料器105送入生物质燃烧器1，与经布风室、布风板103送来的高温热空气7充分混合燃烧，产生的高温烟气2送入余热锅炉3；经给水泵12增压的锅炉给水在余热锅炉3吸收高温烟气2的热量后形成外供蒸汽13送出供热用户使用；夹套风机107送出的空气经夹套106、夹套风炉膛入口108进入生物质燃烧器1的炉膛，作为助燃二次风使用。

所述的余热锅炉3还包括设置在烟道10内的高温空预器6、烟道外的调温器5及连接管线；其中，内循环蒸汽管线4由余热锅炉3出口蒸汽管道引出,经内循环蒸汽管线4、调温器5形成疏水9，再返回锅炉系统，形成内循环回路；另外，调温器前设有鼓风机，从鼓风机8排出的空气经调温器5升温后(高于烟气酸露点温度)，再进入高温空预器6利用烟气升温，回收烟气余热，经高温空预器6加热后的热空气7送入生物质燃烧器1作为助燃空气使用。余热锅炉3设有必要的出灰口，回收烟气余热的低温烟气11排出。

所述调温器5与蒸汽采用间接换热方式，管程的进口端与内循环蒸汽管线4连接，壳程的进口端与鼓风机8出风口相连，出口端与高温空预器6的进口相连。

所述的生物质燃烧器1包括生物质燃烧器外壳101、内衬于外壳的耐火材料102、送料风机104、送料器105、布风板103、夹套106以及与布风板配套的布风室，采用立式结构，并设有必要的出灰装置。

所述的布风板采用平板结构。

所述的内衬于外壳的耐火材料102采用耐火混凝土。

所述的送料器105采用螺旋式送料装置。

所述的高温空预器6与烟气采用间接换热方式，经高温空预器6加热后的热空气7送入生物质燃烧器1作为助燃空气使用。

所述的高温空预器6的换热管采用螺旋槽管。

本实用新型中的调温器5采用间接换热方式，可以为管壳式换热器。

本实用新型中的调温器5将鼓风机8送来的冷空气加热至高于烟气酸露点温度，再送入高温空预器6回收余热锅炉3烟气余热，调温器5相当于设置在烟道外的空气预热器。

设有常规的烟气排出温度调控装置，通过控制调温器5调节阀的开度等手段，可使烟道出口的排烟温度降低至仅高于高温空预器6壁面的烟气酸露点温度，在避免结露的前提下，达到最大限度利用烟气废热的目的，使导热油炉能经济、高热效率运行，达到节能降耗的目的。

虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本实用新型之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的为准。

Claims (4)

1.一种生物质燃料蒸汽锅炉，该锅炉包括余热锅炉(3)、生物质燃烧器(1)、烟道(10)及内循环蒸汽管线(4)，其特征在于：

所述的生物质燃烧器(1)与余热锅炉(3)采用分体式结构，生物质燃烧器(1)采用带夹套(106)的立式、内衬耐火材料(102)的结构；生物质燃料经送料风机(104)、送料器(105)送入生物质燃烧器(1)，与经布风室、布风板(103)送来的高温空气(7)充分混合燃烧，产生的高温烟气(2)送入余热锅炉(3)；经给水泵(12)增压的锅炉给水在余热锅炉(3)吸收高温烟气(2)的热量后形成外供蒸汽(13)送出供热用户使用；夹套风机(107)送出的空气经夹套(106)、夹套风炉膛入口(108)进入生物质燃烧器(1)的炉膛，作为助燃二次风使用；

所述的余热锅炉(3)还包括设置在烟道(10)内的高温空预器(6)、烟道外的调温器(5)及连接管线；其中，内循环管线(4)由余热锅炉(3)出口蒸汽管道引出，经内循环蒸汽管线(4)、调温器形成疏水(9)，再返回锅炉系统，形成内循环回路；另外，调温器(5)前设有鼓风机(8)，从鼓风机(8)排出的空气经调温器(5)，进入高温空预器(6)，再送入生物质燃烧器(1)。

2.根据权利要求1所述的锅炉，其特征在于：

所述调温器(5)中的空气与蒸汽采用间接换热方式，管程或壳程的进口端和出口端分别与内循环蒸汽管线(4)进出口相连；壳程或管程的进口端与鼓风机(8)出风口相连，出口端与高温空预器(6)的进口相连。

3.根据权利要求2所述的锅炉，其特征在于：

所述调温器(5)为管壳式换热器、板式换热器。

4.根据权利要求1所述的锅炉，其特征在于：

该锅炉同样适用于燃用生物质燃料热水锅炉。