一种基于现有室燃锅炉改造的可燃烧生物质燃料的锅炉的制作方法

2021-02-26 22:02:53|

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本实用新型涉及室燃锅炉的改造技术，具体是一种基于现有室燃锅炉改造的可燃烧生物质燃料的锅炉。

背景技术：

随着国家环保要求越来越高，以及化石能源的日益枯竭，生物质燃料的高效利用越来越受到人们的重视。但是，国内还存着大量的燃煤室燃工业锅炉和采暖锅炉，如图4、图5所示。

生物质燃料作为一种可再生绿色燃料，取材广泛，价格便宜，除了原始、低效的直接燃烧之外，还相继发明了生物质燃料成型颗粒燃烧技术和生物质燃料粉尘云燃烧技术。

生物质燃料成型颗粒燃烧技术，是在专门的独立工厂里将生物质燃料烘干粗磨之后，通过压制成型为颗粒，再进行层燃式燃烧的一种方法，这既增加了燃料成本，也没有克服层燃式燃烧的低效率。

生物质燃料粉尘云燃烧技术，是将生物质燃料散料破碎烘干后再磨成超细粉体，其细度需达到微米级，然后在特制的绝热燃烧室内燃烧达到1400℃以上的高温，使化学不完全燃烧损失q3和机械不完全燃烧损失q4下降为零，极大地提高了燃料使用效率，但这种技术仍然存在五个缺点：

一是在独立的工厂里制备微米级超细粉需要消耗大量的电能，烘干粗湿燃料还需要消耗大量的热能，从而提高了燃料成本；

二是生物质燃料微米级超细粉体在绝热的燃烧室里超高温燃烧会产生很高浓度的氮氧化物，为了达到国家规定的氮氧化物排放标准需要消耗大量的脱硝物质，从而降低了运行的经济性，而且还会对锅炉的钢铁构件产生严重的高温腐蚀；

三是这种燃烧方式的火焰只存在于绝热燃烧室内，喷到锅炉炉膛内的只是基本不发可见光的高温热风，因而降低了辐射换热能力，因此只能在特制的锅炉上使用而不能在现存的锅炉上使用，国内目前这项技术还仅限于生产热风用于烘干等行业，还没有用来生产蒸汽和热水的成熟实例；

四是生物质燃料粉体送入燃烧器的接口安装在在鼓风机出风管上，风料混合不均，容易断火；

五是现有的生物质燃料使用于锅炉时只关注了燃烧的问题，却普遍忽视了排烟余热的利用，使锅炉的排烟温度依然偏高，距离“达到锅炉排放水平”的要求还有一定距离。

如何将现有的燃煤室燃工业锅炉和采暖锅炉改造成可以燃烧生物质燃料的锅炉，是现在急需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型为解决现有技术中存在的不足，提供一种基于现有室燃锅炉改造的可燃烧生物质燃料的锅炉。这种锅炉节省了成本，而且不改动原本锅炉本体和锅炉尾部的受热面，因此不影响改造后锅炉的安全性，将文丘里燃烧喷嘴置于原煤粉喷口和一二次风进口的部位，可以充分利用炉膛空间，增大辐射换热面积。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种基于现有室燃锅炉改造的可燃烧生物质燃料的锅炉，包括锅炉炉膛，所述炉膛壁上设有贯通炉膛壁内外的文丘里燃烧喷嘴，炉膛底部设有与炉膛连通的落灰管，文丘里燃烧喷嘴位于炉膛内的出口处设有点火喷嘴，点火喷嘴与设置在炉膛外的点火气源通过管道连通，点火喷嘴上设有打火电极，

所述文丘里燃烧喷嘴包括顺序连接的收缩段、直流段、扩散段和限流段，所述收缩段和扩散段为中空锥形管，所述直流段和限流段为中空柱状管。

所述文丘里燃烧喷嘴直流段的长度大于或等于直流段的内径，燃烧过程中，直流段内的风料混合物的流速大于风料混合物燃烧的火焰传播速度，扩散段出口的风料混合物的流速与风料混合物稳定燃烧所需要的速率相适配。

所述文丘里燃烧喷嘴的直流段的长度为其内径的2倍，以防止回火。

所述文丘里燃烧喷嘴的扩散段的长度为其出口内径的3-15倍，以便风料混合物的扩散更加均匀，风料混合物的燃烧更加充分。

所述文丘里燃烧喷嘴使用耐热钢材制成。

所述点火气源为罐装天然气。

上述锅炉使用细度在2mm以下的生物质燃料粉体，鼓风机将生物质燃料粉体和空气输送到管道内形成风料混合体，风料混合体由文丘里燃烧喷嘴收缩段入口输入，在文丘里燃烧喷嘴的限流段出口处被点燃，并喷入炉膛内燃烧，上述生物质燃料风料混合物点燃需要输入气体引燃，打火电极点燃点火喷嘴内的易燃气体，燃烧的气体引燃风料混合物待其燃烧稳定后即可切断气体输入。

本技术方案改造的锅炉，在现有燃煤室燃锅炉的基础上，将文丘里燃烧喷嘴安装于原煤粉喷口和一二次风进口的部位，多余的煤粉喷口拆除后的炉墙孔和燃烧器空隙用耐火材料密封，在原有的除渣机构改为落灰管，改造后的点火喷嘴和打火电极均可接入原有的安全控制系统进行自动控制。

这种锅炉节省了成本，而且不改动原本锅炉本体和锅炉尾部的受热面，因此不影响改造后锅炉的安全性，将文丘里燃烧喷嘴置于原煤粉喷口和一二次风进口的部位，可以充分利用炉膛空间，增大辐射换热面积。

附图说明

图1为实施例中基于燃煤粉锅炉改造的锅炉结构示意图；

图2为实施例中基于循环流化床锅炉改造的锅炉结构示意图；

图3为实施例中文丘里燃烧喷嘴的结构示意图；

图4为现有燃煤粉锅炉的结构示意图；

图5为现有循环流化床锅炉的结构示意图。

图中，1.炉膛2.文丘里燃烧喷嘴21.收缩段22.直流段23.扩散段24.限流段3.落灰管4.点火喷嘴5.点火气源。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的内容作进一步的阐述，但不是对本实用新型的限定。

实施例1：

本例以燃煤粉锅炉的改造为例作进一步说明。

参照图1，一种基于现有室燃锅炉改造的可燃烧生物质燃料的锅炉，包括锅炉炉膛1，所述炉膛1壁上设有贯通炉膛1壁内外的文丘里燃烧喷嘴2，炉膛2底部设有与炉膛2连通的落灰管3，文丘里燃烧喷嘴2位于炉膛2内的出口处设有点火喷嘴4，点火喷嘴4与设置在炉膛1外的点火气源5通过管道连通，点火喷嘴4上设有打火电极，

如图3所示，所述文丘里燃烧喷嘴2包括顺序连接的收缩段21、直流段22、扩散段23和限流段24，所述收缩段21和扩散段23为中空锥形管，所述直流段22和限流段24为中空柱状管。

所述文丘里燃烧喷嘴2直流段22的长度大于或等于直流段22的内径，燃烧过程中，直流段22内的风料混合物的流速大于风料混合物燃烧的火焰传播速度，若毫米级生物质燃料的火焰传播速度范围为15-25m/s，本例直流段22内的风料混合物的流速取30m/s，以确保文丘里燃烧喷嘴2出口处的燃烧火焰不会越过直流段回火到入口处，达到防止回火效果，提高安全性，扩散段23出口的风料混合物的流速与风料混合物稳定燃烧所需要的速率相适配，因此本例扩散段23出口的风料混合物的流速取15m/s，以保证风料混合物经扩散段23扩散及限流段24喷出后不会散射到锅炉内胆上燃烧导致结焦。

所述文丘里燃烧喷嘴2的直流段22的长度为其内径的2倍，以防止回火。

所述文丘里燃烧喷嘴2的扩散段23的长度为其出口内径的10倍，以便风料混合物的扩散更加均匀，风料混合物的燃烧更加充分。

所述文丘里燃烧喷嘴2使用310s不锈钢制成，以保证可以在高温环境中连续使用。

所述点火气源5为罐装天然气。

上述锅炉使用细度在2mm以下的生物质燃料粉体，鼓风机将生物质燃料粉体和空气输送到管道内形成风料混合体，风料混合体由文丘里燃烧喷嘴2收缩段21入口输入，在文丘里燃烧喷嘴2的限流段24出口处被点燃，并喷入炉膛1内燃烧，上述生物质燃料风料混合物点燃需要输入气体引燃，打火电极点燃点火喷嘴4内的易燃气体，燃烧的气体引燃风料混合物待其燃烧稳定后即可切断气体输入，然后炉膛1内的生物质燃料风料混合物进行充分燃烧，由于生物质燃料风料混合物在炉膛1内进行了充分的燃烧，锅炉热效率由原来的65%提高到90%，直接经济效益提升25%以上，有害物质的排放相对现有室燃锅炉燃烧时产生的有害物质降低了60%，排烟灰尘浓度由原来的80mg/m³降低为30mg/m³。

本例改造的锅炉，在现有燃煤室燃锅炉的基础上，将文丘里燃烧喷嘴2安装于原煤粉喷口和一二次风进口的部位，多余的煤粉喷口拆除后的炉墙孔和燃烧器空隙用耐火材料密封，在原有的除渣机构改为落灰管3，改造后的点火喷嘴4和打火电极均可接入原有的安全控制系统进行自动控制。

实施例2：

本例以循环流化床锅炉的改造为例作进一步说明。

如图2所示，循环流化床锅炉的改造部件与燃煤粉锅炉的改造部件相同，其余循环流化床锅炉的部件保留。

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