一种燃生物质角管式有机热载体锅炉的制作方法

1.本实用新型涉及一种燃生物质角管式有机热载体锅炉。


背景技术：

2.生物质有机热载体炉(简称生物质导热油炉)是工业生产使用的供热设备，以生物质为燃料及烟道气为热源，以导热油为热载体通过循环油泵强制热载体液相循环，将热量输送给用热设备后，再返回加热炉重新加热的高温、低压、节能设备，供热温度可高达340℃，而一般在工作压力1.0mpa以下，因为工作在液相状态，安全可靠。液相输送热能，在小于300℃时的有机热载体(导热油)较水的饱和蒸汽压小70～80倍，用热设备承压条件可大大降低，降低设备成本，液相循环供热，无冷凝热损失，供热系统热效率较高。
3.另外，导热油锅炉因燃料不同，存在以下问题：1)以煤为燃料的导热油锅炉，燃烧效率低、环境污染较严重；2)以油、汽为燃料的导热油锅炉，燃料费用较大；3)电导热油锅炉以消耗二次能源为主，电耗大、经济效益差；4)其他(以水煤浆等)为燃料的导热油锅炉，设备结构复杂，造价高。
4.随着生物质燃料的广泛应用，传统的导热油炉所用燃料由煤或天然气逐渐转换为生物质，导热油炉的结构设计好坏是生物质燃料导热油炉能否安全可靠运行、燃烧充分的重要保证。随着生物质燃料锅炉的高速发展和国家环保部门对锅炉烟气排放越来越严格的要求，对生物质燃料锅炉的结构设计也有了越来越高的要求。
5.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尽；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。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种燃生物质角管式有机热载体锅炉，该燃生物质角管式有机热载体锅炉支撑强度高，设备工艺构造简单，造价低，经济性好，结构稳定，燃料燃烧充分，受热面不易结焦和腐蚀，氮氧化物排放少，有机热载体热容量大、热稳定性好、输出温度可达到严格要求、压力低、温度高。
7.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种燃生物质角管式有机热载体锅炉，包括：锅炉本体、有机热载体循环系统、尾部烟道、炉排和支撑架体，所述锅炉本体、炉排和有机热载体循环系统均固定设置于所述支撑架体上；其中，所述锅炉本体包括：前后顺次排列设置的炉膛、膜式壁空腔和受热面腔体，所述炉膛、膜式壁空腔和受热面腔体的上端连接于分配集箱，下端连接于左右侧膜式壁下集箱，所述受热面腔体和尾部烟道的上端连通；所述炉膛、膜式壁空腔和受热面腔体的侧壁均为膜式壁，且所述炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体的侧壁的上、下端均与所述有机热载体循环系统连通，所述炉膛的下方设置有炉排，所
述炉排的外端连接有一次送风口。
8.优选地，所述有机热载体循环系统包括：进口集箱，所述进口集箱向前通过连接管ⅰ与连接管集箱连通，向下通过连接管ⅲ与左右侧膜式壁下集箱连通，所述连接管集箱通过连接管ⅱ与通道后壁下集箱连通；所述前拱、后拱、通道后壁、受热面分别通过通道前拱上集箱、后拱上集箱、后壁上集箱和受热面上集箱与分配集箱连通；所述前拱的底部连通有前拱下集箱，所述前拱下集箱通过连接管ⅲ与所述左右侧膜式壁下集箱连通，所述后拱通过后拱下集箱与左右侧膜式壁下集箱连通，所述左右侧膜式壁下集箱与分配集箱通过所述左右侧膜式壁连通；所述分配集箱内设置有隔板ⅰ和隔板ⅱ，所述隔板ⅰ位于所述后壁上集箱和受热面上集箱之间，所述隔板ⅱ位于所述后拱上集箱和后壁上集箱之间，所述左右侧膜式壁下集箱内设置有隔板ⅲ。
9.优选地，所述连接管ⅱ的下端向后倾斜设置，所述连接管ⅰ水平设置，所述连接管ⅲ竖直向下设置。
10.优选地，所述炉膛包括：前拱、后拱和左右侧膜式壁；所述前拱的下端形成有能够放入所述炉排的开口，所述炉排与后拱之间设置有出灰口；所述左右侧膜式壁的两端通过管子分别与所述分配集箱和左右侧膜式壁下集箱连通，所述前拱上集箱与出口集箱连通。
11.优选地，所述膜式壁空腔包括：后拱、通道后壁和左右侧膜式壁；所述通道后壁的上端通过通道后壁上集箱与分配集箱连通，下端通过通道后壁下集箱与连接管ⅱ连接，所述通道后壁下集箱位于所述炉膛自下往上方向的 1/4
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5/12的位置。
12.优选地，所述受热面腔体包括：通道后壁和左右侧膜式壁，所述受热面腔体内设置有受热面，所述受热面的上端通过受热面上集箱与分配集箱连通，下端与进口集箱连通，所述受热面为自上而下折叠延伸的蛇形管。
13.优选地，所述膜式壁空腔和受热面腔体的下方设置有出灰斗，所述出灰斗分别与所述通道后壁和进口集箱连接，所述出灰斗的直径自上而下逐渐变窄。
14.优选地，所述尾部烟道远离所述受热面腔体的一端设置有空气预热器；所述空气预热器上的烟气排出管与除尘器连接，所述空气预热器上的预热空气出口通过二次送风管路与所述炉膛连通以进行二次送风。
15.优选地，所述二次送风管路包括：与所述预热空气出口连通的主管，连通设置于所述主管一侧的支管；所述主管和支管之间连通设置有自所述炉膛前侧绕过的第一u型管路，所述主管和支管之间连通设置有自所述炉膛后侧绕过的第二u型管路；所述第一u型管路上排列设置有多个自所述炉膛前侧伸入所述炉膛内部的第一送风管，所述第二u型管路上排列设置有多个自所述炉膛后侧伸入所述炉膛内部的第二送风管。
16.根据上述技术方案，本实用新型中的该锅炉支撑强度高，设备工艺构造简单，造价低，经济性好，结构稳定，燃料燃烧充分，受热面不易结焦和腐蚀，氮氧化物排放少，有机热载体热容量大、热稳定性好、输出温度可达到严格要求、压力低、温度高。
17.本实用新型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
18.附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，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实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
19.图1是燃生物质角管式有机热载体锅炉的一种优选实施方式的内部结构示意图；
20.图2是燃生物质角管式有机热载体锅炉的一种优选实施方式的外部侧面结构示意图；
21.图3是二次送风管路的一种优选实施方式的结构示意图；
22.图4是二次送风管路的一种优选实施方式的立体图。
23.附图标记说明
24.1炉膛、2膜式壁空腔、3受热面腔体、4尾部烟道、5空气预热器、6 分配集箱、7进口集箱、8炉排、9左右侧膜式壁下集箱、10支撑架体、11出口集箱、12前拱上集箱、13后拱上集箱、14隔板ⅱ、15后壁上集箱、16 隔板ⅰ、17左右侧膜式壁、18受热面上集箱、19通道后壁、20受热面、21 通道后壁下集箱、22连接管ⅱ、23连接管集箱、24连接管ⅰ、25连接管ⅲ、 26后拱下集箱、27隔板ⅲ、28前拱下集箱、29一次送风口、30前拱、31 后拱、32出灰斗、33出灰口、34支管、35第一u型管路、36第一送风管、 37第二u型管路、38主管、39第二送风管、40烟气排出管。
具体实施方式
25.以下结合附图对本实用新型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实用新型，并不用于限制本实用新型。
26.在本实用新型中，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。本实用新型中的方位“前”是指设置炉排的一端。
27.参见图1
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4所示的燃生物质角管式有机热载体锅炉，包括：锅炉本体、有机热载体循环系统、尾部烟道4、炉排8和支撑架体10，所述锅炉本体、炉排8和有机热载体循环系统均固定设置于所述支撑架体10上；其中，所述锅炉本体包括：前后顺次排列设置的炉膛1、膜式壁空腔2和受热面腔体 3，所述炉膛1、膜式壁空腔2和受热面腔体3的上端连接于分配集箱6，下端连接于左右侧膜式壁下集箱9，所述受热面腔体3和尾部烟道4的上端连通；所述炉膛1、膜式壁空腔2和受热面腔体3的侧壁均为膜式壁，且所述炉膛1、膜式壁空腔2和旗式受热面腔体3的侧壁的上、下端均与所述有机热载体循环系统连通，所述炉膛1的下方设置有炉排8，所述炉排8的外端连接有一次送风口29。
28.通过上述技术方案的实施，该锅炉支撑强度高，结构稳定，燃料燃烧充分，受热面不易结焦和腐蚀，氮氧化物排放少。具体的，整体使用支撑架体 10支撑，同时有机热载体循环系统和尾部烟道4也固定设置在支撑架体10 上起到一定的支撑作用，当然，为了便于操作维护，可以将支撑架体10的周围设置的与锅炉整体一般高，可以在支撑架体10的周向方向制作平台和阶梯，便于攀爬。在燃烧过程中，生物质燃料经过传送装置进入到炉排8上，在机械动力的作用下送入炉膛1中进行燃烧，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℃
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1000℃，而生物质燃料燃烧后的灰熔点温度通常较低，在700℃
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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内对烟气继续降温，可以让烟气温度降至700℃左右，使得烟气中绝大数灰分呈固态形式并得到沉降，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，对未在炉膛1内燃烬的含碳飞灰可以在膜式壁空腔2内进一步的燃烬能够使燃料充分燃烧，降温后的烟气进入受热面腔体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，完成锅炉烟气工作过程，其中通过上述有机热载体循环系统的设置为锅炉提供循环，提供换热环境，使得烟气经过炉膛1、膜式壁空腔2和受热面腔体3的时候被降温至需要的温度范围。
29.在该实施方式中，为进一步提供一种有机热载体循环系统，实现炉膛1、膜式壁空腔2受热面腔体3的左右壁面的换热，优选地，所述有机热载体循环系统包括：进口集箱7，所述进口集箱7向前通过连接管ⅰ24与连接管集箱23连通，向下通过连接管ⅲ25与左右侧膜式壁下集箱9连通，所述连接管集箱23通过连接管ⅱ22与通道后壁下集箱21连通；所述前拱30、后拱31、通道后壁19、受热面20分别通过通道前拱上集箱12、后拱上集箱13、后壁上集箱15和受热面上集箱18与分配集箱6连通；所述前拱30的底部连通有前拱下集箱28，所述前拱下集箱28通过连接管ⅲ25与所述左右侧膜式壁下集箱9连通，所述后拱31通过后拱下集箱26与左右侧膜式壁下集箱 9连通，所述左右侧膜式壁下集箱9与分配集箱6通过所述左右侧膜式壁17 连通；所述分配集箱6内设置有隔板ⅰ16和隔板ⅱ14，所述隔板ⅰ16位于所述后壁上集箱15和受热面上集箱18之间，所述隔板ⅱ14位于所述后拱上集箱13和后壁上集箱15之间，所述左右侧膜式壁下集箱9内设置有隔板
ⅲꢀ
27。
30.通过上述技术方案的实施，该锅炉将热量输送至有机热载体，有机热载体将热量给用热设备后，再返回加热炉重新加热，供热温度可高达340℃，而一般在工作压力1.0mpa以下，因为工作在液相状态，安全可靠。液相输送热能，在小于300℃时的有机热载体(如导热油)较水的饱和蒸汽压小70
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80 倍，用热设备承压条件可大大降低，降低设备成本。
31.具体的，有机热载体在泵的作用下通过进口集箱7进入到受热面管20 然后到受热面上集箱18进入分配集箱6，有机热载体在隔板ⅰ16的作用下进入左右侧膜式壁17的管子到连接管ⅰ24；进入到连接管ⅰ24通过连接管ⅱ22进入到通道后壁下集箱21，通过通道后壁19进入到通道后壁上集箱15 到分配集箱6，在隔板ⅱ14的作用下经过左右侧膜式壁17的管子到左右侧膜式壁下集箱9，在隔板ⅲ27的作用下进入后拱下集箱26，通过后拱下集箱 26到后拱31再到后拱上集箱13到分配集箱6，通过前拱上集箱12进入到前拱30到前拱下集箱28，再通过连接管ⅲ25到左右膜式壁下集箱9，再通过左右膜式壁32的管子到分配集箱6，再到出口集箱11完成整个有机热载体的循环。
32.在该实施方式中，为了进一步提高烟气排放效果以及支撑效果，优选地，所述连接管ⅱ的下端向后倾斜设置，所述连接管ⅰ24水平设置，所述连接管ⅲ25竖直向下设置。
33.在该实施方式中，为了进一步实现炉膛1换热，提高炉膛1内烟气的换热效率，优选地，所述炉膛1包括：前拱30、后拱31和左右侧膜式壁17；所述前拱30的下端形成有能够放入所述炉排8的开口，所述炉排8与后拱 31之间设置有出灰口33；所述左右侧膜式壁17的两端通过管子分别与所述分配集箱6和左右侧膜式壁下集箱9连通，所述前拱上集箱12与出口集箱 11连通。
34.在该实施方式中，为了进一步实现膜式壁空腔2换热，提高膜式壁空腔 2内烟气的换热效率，优选地，所述膜式壁空腔2包括：后拱31、通道后壁 19和左右侧膜式壁17；所述通道后壁19的上端通过通道后壁上集箱15与分配集箱6连通，下端通过通道后壁下集箱21与连接管ⅱ22连接，所述通道后壁下集箱21位于所述炉膛自下往上方向的1/4
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5/12的位置。
35.在该实施方式中，为了进一步实现受热面腔体3换热，提高受热面腔体 3内烟气的换热效率，优选地，所述受热面腔体3包括：通道后壁19和左右侧膜式壁17，所述受热面腔体3内设置有受热面20，所述受热面20的上端通过受热面上集箱18与分配集箱6连通，下端与进口集箱7连通，所述受热面20为自上而下折叠延伸的蛇形管。
36.为进一步使进入受热面腔体3的烟气更加洁净，优选地，所述膜式壁空腔2和受热面腔体3的下方设置有出灰斗32，所述出灰斗32分别与所述通道后壁19和进口集箱7连接，所述出灰斗32的直径自上而下逐渐变窄。
37.此外，为了能够实现对空气的预热，以便对炉膛1进行二次送风，优选地，所述尾部烟道4远离所述受热面腔体3的一端设置有空气预热器5；所述空气预热器5上的烟气排出管40与除尘器连接，所述空气预热器5上的预热空气出口通过二次送风管路与所述炉膛1连通以进行二次送风。
38.为了进一步的提供一种有效的二次送风管路，优选地，所述二次送风管路包括：与所述预热空气出口连通的主管38，连通设置于所述主管38一侧的支管34；所述主管38和支管34之间连通设置有自所述炉膛1前侧绕过的第一u型管路35，所述主管38和支管34之间连通设置有自所述炉膛1后侧绕过的第二u型管路37；所述第一u型管路35上排列设置有多个自所述炉膛1前侧伸入所述炉膛1内部的第一送风管36，所述第二u型管路37上排列设置有多个自所述炉膛1后侧伸入所述炉膛1内部的第二送风管39。送风过程为：1、预热的空气经过主管38和支管34流入第一u型管路35中，从第一送风管36排出至炉膛1内；2、预热的空气经过主管38和支管34流入第二u型管路37中，从第二送风管39排出至炉膛1内。当然，第一u 型管路35和第二u型管路37可以根据需要设置多组，每组第一u型管路 35和第二u型管路37上均对应设置有第一送风管36和第二送风管39。
39.为了提高燃烧效果，同时避免更多的烟灰进入炉膛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。此时，燃烧室的顶面形成朝向前后两侧向下倾斜的肩面，而第一送风管36和第二送风管39设置于该肩面的位置并朝向燃烧室二次送风，配合一次送风口对炉排8一次送风，使得燃烧更加的充分。
40.此外，支撑架体10的下部还设置有与出灰口33连接的清灰装置，如清理膜式壁空腔2下部溢落的灰尘，清灰装置如毛刷清洁机或者吸尘机等。
41.以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
42.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，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
43.此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。