角管式生物质燃料锅炉的制作方法

本发明涉及锅炉技术领域，特别涉及一种角管式生物质燃料锅炉。

背景技术：

在工业生产中目前市场上的以生物质为锅炉燃料的为生产过程提供所需的蒸汽的锅炉都是饱和蒸汽，其在供汽管道的冷凝损失大。。市场上的锅炉的尾部烟气通道内的烟气排出时温度较高，排烟损失大，造成能源浪费。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种角管式生物质燃料锅炉，所述角管式生物质燃料锅炉提供过热蒸汽使得供汽管道的冷凝损失小，且能够有效降低了锅炉的排烟损失。

根据本发明实施例的角管式生物质燃料锅炉，包括：锅炉本体，所述锅炉本体包括锅筒、炉膛和炉排，所述炉排设置于所述炉膛内，所述炉膛上设置有给料口和烟气出口；

烟气通道，所述烟气通道包括设置于所述锅炉本体内的入气通道和往外部排气的尾部烟气通道，所述烟气出口通过所述入气通道连通于所述尾部烟气通道，且所述入气通道上设置有与所述锅筒相连通并与所述入气通道内的烟气进行热交换的过热装置；空气预热器，设置于所述尾部烟气通道并与尾部烟气通道进行热交换，所述空气预热器内的空气能够输送至所述炉膛内；风机装置，所述风机装置与所述空气预热器的进风端相连通，并能够将外部空气引入至所述空气预热器内；一级省煤器，设置于所述尾部烟气通道并与所述尾部烟气通道进行热交换，所述一级省煤器位于所述空气预热器的下方，所述一级省煤器具有进水端，所述一级省煤器内的热水与进入所述空气预热器内的空气进行热交换；二级省煤器，设置于所述尾部烟气通道并与所述尾部烟气通道进行热交换，所述二级省煤器位于所述空气预热器的上方，所述一级省煤器的出水端连通于所述二级省煤器的进水端，所述二级省煤器的出水端连通于所述锅筒。

根据本发明实施例的角管式生物质燃料锅炉，至少具有如下有益效果：烟气通道内设置有过热装置，给水进入至一级省煤器内吸收尾部烟气通道内的热量，接着给水流经二级省煤器后进入至锅筒内，通过锅筒进行汽水分离获得饱和蒸汽，然后进入至过热装置，尾部烟气通道内的烟气与过热装置内的蒸汽进行热交换从而获得过热蒸汽；在本技术方案中，将二级省煤器、空气预热器和一级省煤器交叉布置，通过二级省煤器、空气预热器和一级省煤器多次利用烟气进行热交换，提高烟气利用率，有效降低了锅炉的排烟损失，且尾部烟气通道内的烟气对空气预热器内的空气进行加热，并通过一级省煤器内的热水对空气预热器的进风端内进入的空气进行加热，避免了空气预热器发生低温腐蚀和堵灰问题。

根据本发明的一些实施例，所述炉膛为垂直结构，所述入气通道包括第一区域和第二区域，所述出气口连通于所述第一区域的一端，所述第一区域另一端连通于所述第二区域的一端，所述第二区域的另一端连通于所述尾部烟气通道；所述过热装置包括一级过热器和与所述一级过热器相连通的二级过热器，所述一级过热器设置于所述第二区域，所述二级过热器设置于所述第一区域，所述一级过热器的进汽端连通于所述锅筒，所述二级过热器的出汽端用于供汽于工业蒸汽用户。

根据本发明的一些实施例，所述第二区域内设置有第一蒸发受热面和位于所述第一蒸发受热面上方的第二蒸发受热面，所述一级过热器位于所述第一蒸发受热面和所述第二蒸发受热面之间。

根据本发明的一些实施例，所述第一蒸发受热面和所述第二蒸发受热面相向设置且均为旗式状。

根据本发明的一些实施例，还包括暖风器组，所述暖风器组上设置有水室和风室，所述一级省煤器连通于所述水室的进水端，所述水室的出水端和所述二级省煤器相连通，所述风室的进风口连通于所述风机装置的出风口，所述风室的出风口连通于所述空气预热器的进风端，所述风机装置的进风口与外部相连通。

根据本发明的一些实施例，所述锅炉本体的底部设置有与所述炉排连通的一次风室，所述炉排上设置有与所述炉膛连通的一次风孔；所述暖风器组包括一次风暖风器和与一次风暖风器并排设置的二次风暖风器；所述风机装置包括输送一次风的一次风机和输送二次风的二次风机，所述一次风机的出风口连通于所述一次风暖风器的进风口，所述二次风机的出风口连通于所述二次风暖风器的进风口；所述空气预热器包括一次风预热器和二次风预热器，所述一次风预热器的进风端与所述一次风暖风器的出风口相连通，所述二次风预热器的进风端与所述二次风暖风器的出风口相连通，所述一次风预热器的出风端能够对所述一次风室输送一次风并通过所述一次风孔输送至所述炉膛，所述二次风预热器的出风端能够对所述炉膛内输送二次风。

根据本发明的一些实施例，所述炉膛内设置有能够增加吸热量的水冷蒸发屏。

根据本发明的一些实施例，所述锅炉本体的底部设置有与所述炉膛相连通的出渣口，所述炉排朝向所述出渣口倾斜设置。

根据本发明的一些实施例，所述炉排的倾斜角度设置为α，5°≤α≤9°。

根据本发明的一些实施例，所述炉排设置于所述炉膛下部，且所述炉排配置为水冷振动炉排，所述炉排与一驱动装置传动连接。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的锅炉整体结构示意图；

图2为尾部烟气通道的结构示意图。

附图标记：

锅炉本体10、锅筒11、炉膛12、炉排13、驱动装置131、给料口14、烟气出口15、下降管16、引入管18、引出管17、落灰口191、出渣口192；

入气通道20、第一区域21、第二区域22、180度转弯烟气室23、第一蒸发受热面221、第二蒸发受热面222；

尾部烟气通道30、过热器40、一级过热器41、二级过热器42；

空气预热器51、暖风器组52、一次风暖风器521、二次风暖风器522、一级省煤器60、二级省煤器70、水冷蒸发屏80。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的角管式生物质燃料锅炉，包括：锅炉本体10，锅炉本体10包括锅筒11、炉膛12和炉排13，炉排13设置于炉膛12内，炉膛12上设置有给料口14和烟气出口15；烟气通道，烟气通道包括设置于锅炉本体10内的入气通道20和往外部排气的尾部烟气通道30，烟气出口15通过入气通道20连通于尾部烟气通道30，且入气通道20上设置有与锅筒11相连通并与入气通道20内的烟气进行热交换的过热装置40；空气预热器51，设置于尾部烟气通道30并与尾部烟气通道30进行热交换，空气预热器51内的空气能够输送至炉膛12内；风机装置，风机装置与空气预热器51的进风端相连通，并能够将外部空气引入至空气预热器51内；一级省煤器60，设置于尾部烟气通道30并与尾部烟气通道30进行热交换，一级省煤器60位于空气预热器51的下方，一级省煤器60具有进水端，一级省煤器60内的热水与进入空气预热器51内的空气进行热交换；二级省煤器70，设置于尾部烟气通道30并与尾部烟气通道30进行热交换，二级省煤器70位于空气预热器51的上方，一级省煤器60的出水端连通于二级省煤器70的进水端，二级省煤器70的出水端连通于锅筒11。

根据本发明实施例的角管式生物质燃料锅炉，至少具有如下有益效果：入气通道20内设置有过热装置40，给水进入至一级省煤器60内吸收尾部烟气通道30内的热量，接着给水流经二级省煤器进入至锅筒11内，通过锅筒11进行汽水分离获得饱和蒸汽，然后进入至过热装置40，尾部烟气通道30内的烟气与过热装置40内的蒸汽进行热交换从而获得过热蒸汽；在本技术方案中，将二级省煤器70、空气预热器51和一级省煤器60交叉布置，通过二级省煤器70、空气预热器51和一级省煤器60多次利用烟气进行热交换，提高烟气利用率，有效降低了锅炉的排烟损失；尾部烟气通道30内的烟气对空气预热器51内的空气进行加热，并通过一级省煤器60内的热水对空气预热器51的进风端内进入的空气进行加热，避免了空气预热器51发生低温腐蚀和堵灰问题。

可以理解的是，除氧器输送给水于一级省煤器60的进水端，除去溶解于给水的氧及其它气体，防止和降低锅炉给水管、省煤器和其它附属设备的腐蚀。在本发明的一些实施例中，来自除氧器的低压给水，通过低压给水泵送入一级省煤器60。

需要说明的是，尾部烟气通道30的排气口向下设置；炉膛12的烟气出口15位于其上部；上述炉膛12和入气通道20均由膜式水冷壁组成。当然地，亦可为其他结构，例如：光管式水冷壁等，不限于此。锅炉炉膛12由多个下降管16和水冷壁下集箱来支撑，下降管16布置在两侧水冷壁下集箱的上方，两侧水冷壁下集箱由锅炉主钢架支撑，锅炉主钢架在锅炉炉膛12的下方用于支撑锅炉炉膛12及尾部受热面。锅炉炉膛12外围的刚结构仅用于支撑平台扶梯，功能明确，结构简单，节省钢材。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，炉膛12为垂直结构，入气通道20包括第一区域21和第二区域22，烟气出口15连通于第一区域21的一端，第一区域21另一端连通于第二区域22的一端，第二区域22的另一端连通于尾部烟气通道30；过热装置40包括一级过热器41和与一级过热器41相连通的二级过热器42，一级过热器41设置于第二区域22，二级过热器42设置于第一区域21，一级过热器41的进汽端连通于锅筒11，二级过热器42的出汽端用于供汽于工业蒸汽用户。需要说明的是，一级过热器41和二级过热器42之间通过一级喷水减温器相连通，二级过热器42后部设置有二级喷水减温器。经锅筒11内部的汽水分离除湿设备后引出的饱和蒸汽通过饱和蒸汽引出管17被送入被送入一级过热器41内与第二区域22内的烟气进行热交换，然后经过一级喷水减温器后被送入二级过热器42内与第一区域21内的烟气进行热交换，最后经过二级喷水减温器后引出供工业蒸汽用户。采用两级过热器配合两级喷水减温器，通过喷水量调节过热器出口的蒸汽温度以满足工业用户的用汽温度参数要求，即使在锅炉很低负荷下也能满足蒸汽温度的要求，温度调节范围大，结构简单，工作稳定可靠，换热效率高。

需要说明的是，二级过热器42为屏式过热器；第一区域21和第二区域22之间设置有180度转弯烟气室23，并通过180烟气室相连通。

在本发明的一些实施例中，炉膛12为垂直炉膛，即炉膛12的前后为无拱结构。炉膛12的下部为无拱结构，避免了有拱炉膛12加速烟气向上流动而造成的烟气在炉膛12的停留时间短、烟气携带飞灰量大和飞灰含碳量高的问题。可以理解的是，挥发分和烟气携带的颗粒的燃烬依靠科学合理的布置在炉膛12下部前后水冷壁上的二次风和燃尽风设计结合下炉膛12的形状而完成。

在本发明的一些实施例中，第二区域22内设置有第一蒸发受热面221和位于第一蒸发受热面221上方的第二蒸发受热面222，一级过热器41位于第一蒸发受热面221和第二蒸发受热面222之间。具体地实施例中，第一蒸发受热面221和第二蒸发受热面222相向设置且均为旗式状。当然地，在一些实施例中，第一蒸发受热面221和第二蒸发受热面222存在其他布置结构，在此不限定。

可以理解的是，如图1和图2所示，在本发明的一些实施例中，还包括暖风器组52，暖风器组52上设置有水室和风室，一级省煤器60连通于水室的进水端，水室的出水端和二级省煤器相连通，风室的进风口连通于风机装置的出风口，风室的出风口连通于空气预热器的进风端，风机装置的进风口与外部相连通。一级省煤器60内的吸收热量的给水，即热水，热水进入至水室，并作为暖风器组52的热源，风机装置输送空气至风室并经过水室内的热水加热，加热后空气再进入至空气预热器51的进风端，避免了空气预热器51发生低温腐蚀和堵灰问题，由于暖风器组52使用的热源是一级省煤器60内的水吸收烟气的热量，而无需锅炉外部额外的热源。

可以理解的是，在本发明的一些实施例中，将二级省煤器70、空气预热器51和一级省煤器60交叉布置被设计成交叉布置的方式，将一级省煤器60布置在锅炉的尾部烟气通道30的出口处，由于一级省煤器60入口的给水温度为104℃，而排烟温度为130℃，因此可以避免一级省煤器60处的低温腐蚀。空气预热器51布置在一级省煤器60和二级省煤器70之间，用一级省煤器60出口的热水作为暖风器组52的热源来加热冷风，因此空气预热器51冷端管子的最低金属温度高于100℃，避免了空气预热器51的低温腐蚀和堵灰问题。

在本发明的一些实施例中，锅炉本体10的底部设置有与炉排13连通的一次风室，炉排13上设置有与炉膛12连通的一次风孔；暖风器组52包括一次风暖风器521和与一次风暖风器521并排设置的二次风暖风器522；风机装置包括输送一次风的一次风机和输送二次风的二次风机，一次风机的出风口连通于一次风暖风器521的进风口，二次风机的出风口连通于二次风暖风器522的进风口；空气预热器包括一次风预热器和二次风预热器，一次风预热器的进风端与一次风暖风器521的出风口相连通，二次风预热器的进风端与二次风暖风器522的出风口相连通，一次风预热器的出风端能够对一次风室输送一次风并通过一次风孔输送至炉膛12，二次风预热器的出风端能够对炉膛12内输送二次风。需要说明的是，燃烧所需的空气分为一、二次风，分别由一次风机和二次风机提供；炉膛12上设置有点火风口、二次风口和燃烬风口，一次风能够通过一次风预热器输送至一次风室并通过炉排13的一次风孔送入至炉膛12内，能够提供挥发分燃烧，二次风能够通过二次风预热器输送至炉膛12下部，并分别通过点火风口、二次风口和燃烬风口喷入至炉膛12内，点火风主要与燃料析出的挥发分混合燃烧。二次风和燃尽风与烟气充分混合，为飞灰中的碳和一些气体可燃物提供氧气。

在本发明的一些实施例中，炉膛12内设置有能够增加吸热量的水冷蒸发屏80，增加水冷壁的吸热量，提高蒸发量，。可以理解的是，水冷蒸发屏80位于炉膛12上部。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，锅炉本体10的底部设置有与炉膛12相连通的出渣口192，炉排13朝向出渣口192倾斜设置。能够确保出渣通畅。具体地实施例中，炉排13的倾斜角度设置为α，5°≤α≤9°，以便于使燃料和燃烬的灰渣通过炉排13的振动而向后移动，最后灰渣由炉排13低端落入出渣口192由捞渣机排出。

在本发明的一些实施例中，炉排13设置于炉膛12下部，且炉排13配置为水冷振动炉排13，炉排13与一驱动装置131传动连接。可以理解的是，一次风室分为三个且分别对应水冷振动炉排13的三段，一次风孔开设于炉排13面。采用水冷振动炉排13，可以避免秸秆等燃料在炉排13面上烧焦，有利于灰渣输送到炉后即出渣口192排出，因秸秆燃烧产生的灰渣中碱金属含量较多,灰熔点低，如采用普通炉排13，炉排13面温度高，灰渣容易在炉排13面上熔化，易堵塞炉排13面上的一次风孔，不利于秸秆燃烬，也不利于排渣，而且炉排13也易被烧坏。而水冷振动炉排13面因有水管冷却，炉排13面温度低，灰渣在水冷炉排13面上不易熔化，也易于排渣,炉排13也不易被烧坏。

可以理解的是，燃料为农林废弃物等生物质燃料，可以同时掺烧多种类的生物质燃料，如：稻秆、麦杆、玉米秸秆、棉秆、芦苇、树皮、板皮、稻壳、花生壳、木片、碎木屑、锯末、家具加工边角料、建筑模板等，燃料适应性广且燃烧效率高。

需要说明的是，本发明的燃烧系统是燃烧设备、下部炉膛12形状与配风系统的科学有效地配合，燃烧设备采用水冷振动炉排13，它具有不易结焦、燃料适应范围广、负荷调节比大、操控简单容易、可实现自动控制的特点。

可以理解的是，如图1和图2所示，炉膛12前后各设置有两根下降管16，共四根下降管16，前两根下降管16同时支撑锅筒11。

本发明的工作原理：通过燃料进给给料口14，空气预热器51将一次风通过一次风孔输送至炉膛12和将二次风通过并分别通过点火风口、二次风口和燃烬风口喷入至炉膛12内，通过水冷振动炉排13对燃料进行燃烧，燃烧产生的烟气由炉膛12上部的烟气出口15流入第一区域21，与二级过热器42换热后流出第一区域21进入180度转弯烟气室23，在180度转弯烟气室23由于转弯离心力的作用有一部分烟气中携带的灰颗粒会被分离由锅炉本体10的沉降灰落灰口191排出落到捞渣机里。烟气流过180度转弯烟气室23后进入第二区域22，依次流过第一蒸发受热面221、一级过热器41、第二蒸发受热面222，然后流入尾部烟气通道30，依次流过二级省煤器70、空气预热器51、一级省煤器60后离开锅炉；

通过除氧器给水于一级省煤器60以吸收尾部烟气的烟气热量，一级省煤器60将热水进给于暖风器组52的水室，暖风器组52利用热水作为热源并将对暖风器组52的风室内的空气进行加热，接着通过暖风器组52的水室将热水进给于二级省煤器70，最后进入锅筒11。锅筒11内的水通过下降管16经过膜式水冷壁的下集箱进入膜式水冷壁内，汽水混合物从膜式水冷壁的受热面进入上集箱并在上集箱里发生汽水预分离，湿蒸汽经锅筒11湿蒸汽引入管18进入锅筒11上部的汽空间，而一部分分离出来的水经锅筒11和前部下降管16进入循环，另一部分分离出来的水则经后部下降管16直接供给那些远离锅筒11的蒸发受热面。经锅筒11内部的汽水分离除湿设备后引出的饱和蒸汽通过饱和蒸汽引出管17被送入被送入一级过热器41内与第二区域22内的烟气进行热交换，然后经过一级喷水减温器后被送入二级过热器42内与第一区域21内的烟气进行热交换，最后经过二级喷水减温器后引出供工业蒸汽用户。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

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