一种新型燃生物质层燃锅炉的制作方法

1.本实用新型涉及生物质锅炉，特别是一种新型燃生物质层燃锅炉。


背景技术：

2.现有的一是对于机械层然炉型如专利申请号为201621138942.7，专利名称为一种双层炉拱燃烧室生物质链条锅炉，生物质挥发份大量析出后，锅炉拱型结构不能满足短时大量析出并燃烧的要求，虽配有二次风，但二次风多由炉排风道一次风引出，风量、风压很难满足需要，即使有的单独配二次风机，也因前后拱空间有限，大量挥发分不能及时燃烧(有效的混合、燃尽)，导致火焰向炉膛后部延伸，锅炉后部受热面不能承受此时火焰释放的热量。且锅炉燃烧状况不稳定,易出现炉膛正压、炉膛飞灰、受热面结焦及尾部炭黑形成严重，有的会有焦油生成，这极大的制约了锅炉吃料量。特别是秸秆压块的燃烧更不稳定，用于蒸汽锅炉不能保证负荷，锅炉吃料量上不去，锅炉出力不足。如此就制约了一些生物质燃料的应用。
3.二是，对于燃烧机，由于秸秆压块体积相对较大，其预热和燃烧相对较慢，而此种炉型的炉膛结构结构相对简单，燃烧过程中燃烧室火焰温度变化较大，温度相对较低时(低于1000摄氏度)生成的气态焦油不能有效裂解，加重了受热面结焦(此焦为低熔点灰分和焦油综合，相对较粘、较硬，很难从附着物上清理下来)，所以很难做到充分燃烧。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于解决以上现有技术的不足，提供一种新型燃生物质层燃锅炉。
5.为实现以上目的，提供以下技术方案：
6.一种新型燃生物质层燃锅炉，包括上方的炉体、下方的链条炉排和炉体与链条炉排之间的炉膛，炉体和链条炉排之间的炉膛内设置有前拱和后拱，前拱和后拱之间设置有矮墙，矮墙面对前拱的一侧设置有短拱，矮墙面对后拱的一侧设置有段拱，短拱与水平面呈15
°‑
25
°
的夹角，前拱、矮墙和短拱形成第一燃烧室，前拱和短拱之间为第一燃烧室喉口，矮墙、段拱和后拱形成第二燃烧室，段拱与后拱之间为第二燃烧室喉口。
7.优选地，前拱上开有前拱二次风口，前拱二次风口风向对准第一燃烧室喉口位置。
8.优选地，在第二燃烧室的烟气与第一燃烧室出来的烟气汇合处的炉膛纵向两侧各设置一处炉膛二次风口，每一处的炉膛二次风口吹出的炉膛二次风有方向向上和方向向下的。
9.优选地，在炉膛出口处的炉膛上设置三次燃尽风口。
10.优选地，后拱覆盖炉排面30％。
11.优选地，段拱上开设有落灰口。
12.优选地，煤斗内设置有二次风道。
13.优选地，矮墙到前拱的距离：
14.s1＝v1/w115.l1＝s1/b116.s1为第一燃烧室横截面积，v1为平均烟温下第一燃烧室的烟气体积m3/s，w1为第一燃烧室上升烟气速度m/s，l1为矮墙到前拱的距离m，b1为第一燃烧室宽度m。
17.优选地，段拱长度l218.l2＝l1/2
19.l2为段拱长度m。
20.本实用新型有益效果为：
21.1、在研究生物质(包括草本和木本)特性、燃烧动力特点，合理的设置炉膛结构，合理配置一次风、二次风及燃尽风，突出三个阶段：挥发分燃烧、焦炭燃烧和可燃物燃尽，同时还考虑炉膛对飞灰及烟气中固体可燃物颗粒的分离燃尽；适当的延长可燃物在炉膛中停留时间，高效率的燃烧燃尽生物质，让锅炉更加有效吸热，能有效的适应不同生物质——木本、草本(包括秸秆和稻壳)。
22.2、前拱二次风口风向对准第一燃烧室喉口位置即二次风向垂直与第一燃烧室喉口，实际中二次风在上升烟气的作用下会偏出喉口，此时高速的二次风对第一燃烧室中的烟气就有一种抽吸作用，从而加速了挥发分的析出，同时二次风对灰分和大颗粒燃料有一定的阻挡作用。
附图说明
23.图1为一种新型燃生物质层燃锅炉整体结构示意图；
24.图2为二次风鼓风机连接示意图。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.需要注意的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
27.另外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.如图1
‑
2所示的一种新型燃生物质层燃锅炉，包括上方的炉体500、下方的链条炉排600和炉体500与链条炉排600之间的炉膛400，炉体500和链条炉排600之间的炉膛400内设置有前拱100和后拱300，前拱100和后拱300之间设置有矮墙200，矮墙200面对前拱100的一侧设置有短拱201，矮墙200面对后拱300的一侧设置有段拱202，短拱201与水平面呈15
°‑
25
°
的夹角，前拱100、矮墙201和短拱201形成第一燃烧室210，前拱100和短拱201之间为第一燃烧室喉口211，矮墙200、段拱202和后拱300形成第二燃烧室220，段拱202与后拱300之间为第二燃烧室喉口221。该结构突出三个阶段：挥发分燃烧、焦炭燃烧和可燃物燃尽，同时还考虑炉膛400对飞灰及烟气中固体可燃物颗粒的分离燃尽；适当的延长可燃物在炉膛400中停留时间，高效率的燃烧燃尽生物质，让锅炉更加有效吸热。本结构特点，能有效的适应不同生物质——木本、草本(包括秸秆和稻壳)。
29.生物质燃料挥发分析出时特别剧烈，会有部分细颗粒、灰分等固体物随烟气上升，在第一燃烧室喉口211设置短拱201可以挡下部分固体颗粒，而且烟气经过第一燃烧室喉口211时，烟气又有向下运动趋势，这样会有部分灰和大点颗粒从烟气中分离向下，偏离出火焰中心，落到段拱202上表面，这样对受热面结焦有一定的缓解作用。
30.锅炉燃烧放热主要集中在后拱300上炉体500下部，炉排面601上的燃料由于后拱300的阻挡，不直接受火焰辐射，很好的避免了燃料中灰分(主要为低熔点钠、钾盐类)结焦。
31.前拱100上开有前拱二次风口101，前拱二次风口101风向对准第一燃烧室喉口211位置。第一燃烧室210燃烧总体呈还原性氛围，火焰温度相对较低，烟气沿第一燃烧室喉口211进入到拱上部炉膛400，前拱二次风口101吹出前拱二次风，在前拱二次风作用下，空气烟气强烈混合燃烧，并在第一燃烧室喉口211外形成火焰核心，烟气中气态焦油成分会在此处高温裂解。
32.在第二燃烧室220的烟气与第一燃烧室210出来的烟气汇合处的炉膛400纵向两侧各设置一处炉膛二次风口401，每一处的炉膛二次风口401吹出的炉膛二次风有方向向上和方向向下的。第二燃烧室的燃烧具体是炉排面601未燃尽燃料随链条炉排600向后，穿过矮墙200，在第二燃烧室220燃烧，进行剩余挥发分析出和剩余焦炭燃尽，生成烟气从第二燃烧室喉口221进入到段拱202上，与第一燃烧室210火焰烟气汇合，炉膛二次风口401吹出炉膛二次风，在炉膛二次风的作用下进一步混合燃烧。
33.在炉膛出口403处的炉膛400上设置三次燃尽风口402。当烟气来到炉膛出口403处，三次燃尽风口402吹出三次燃尽风，在三次燃尽风的作用下，烟气中可燃物进一步燃尽后进入对流管束换热，完成全部燃烧过程。
34.后拱300覆盖炉排面601的30％。扩大第二燃烧室220面积。
35.段拱202上开设有落灰口203。后拱300上也开设有落灰口。
36.煤斗102内设置有二次风道104。二次风道104连接在鼓风机103上，二次风道104通过二次风管105分别连接前拱二次风口101、炉膛二次风口401和三次燃尽风口402。在煤斗102内设置鼓风机103和二次风道104，一是，在冷却煤斗102内吸入空气，进而冷却煤斗102，由于生物质燃料挥发分析出燃烧在低于300度时就可以进行，本结构前拱100和煤闸板间距离较短，第一燃烧室210火焰极易加热煤斗102中燃料，而有二次风道冷却，可以缓解此种趋势；二是，二次风道内的风经过二次风道104后被加热再送入炉膛400，有空气预热器作用，对锅炉助燃有一定好处。
37.矮墙到前拱的距离：
38.s1＝v1/w139.l1＝s1/b140.s1为第一燃烧室横截面积，v1为平均烟温下第一燃烧室的烟气体积m3/s，w1为第一燃烧室上升烟气速度m/s，l1为矮墙到前拱的距离m，b1为第一燃烧室宽度m。
41.l2＝l1/2
42.l2为段拱长度m。
43.第一燃烧室挥发分析出量为a，a为燃料挥发分总量的60～70％，第二燃烧室挥发分析出量为b，b为燃料挥发分总量的30～40％，基于a和b的占比通过锅炉热力计算能够得出特定吨位的锅炉在平均烟温下第一燃烧室的烟气体积v1，第一燃烧室上升烟气速度w1取3～4.5m/s，第一燃烧室宽度b1是基于锅炉吨位的设定值。
44.如此计算出的矮墙位置，段拱长度可以使挥发分析出燃烧上升的空间设定在矮墙到后拱出口，焦炭燃烧设定在矮墙到炉排尾部，这样焦炭在挥发分的燃烧和后拱加热的情况下，配以炉排一次风，将有效的燃烧。
45.本炉型的整体燃烧方案，符合生物质燃料的特性，主要成分是挥发分，尽量加速挥发分燃烧,同时优化焦炭燃烧，呈现一快一慢。并且在炉膛二次风的作用下，将第一、第二燃烧室生成烟气混合形成一个整体，向炉膛出口，最后在三次风的作用下燃尽遗留可燃成分，完成全部燃烧。本炉型，沿烟气在炉膛中行进区域，能形成稳定温度场。一、二次风及燃尽风分区段加入，合理的控制整个燃烧过程，分区段燃烧、放热，即保证了可燃物的有效燃尽，又合理的控制了燃烧速度和火焰温度(相对较低)，对氮氧化物的生成和受热面高温碱腐蚀有极大抑制作用。要实现以上燃烧方案，合理的控制各辅机设备，调节炉排速度、鼓引风量风压是必须的，如做到智能控制，对不同燃烧阶段给以相应的调控，将对此炉型的应用推广有极大裨益。
46.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。