一种单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的制作方法

1.本发明涉及一种单锅筒四回程燃生物质角管锅炉。


背景技术：

2.生物质燃料是在一定温度和压力作用下，利用木质素充当粘合剂，将松散的秸秆、树枝和木屑等农林生物质压缩成长度为5-30mm的、紧凑的圆柱形燃料。生物质颗粒燃料是可再生的碳源，具有来源广泛、燃烧性能好、有害气体排放少、价格相对低廉等特点，该燃料基本实现co2零排放，nox和so2的排放量远小于煤，颗粒物排放量降低，燃烧特性明显得到改善，利用效率显著提高。因此，随着国家的环保政策的日益严格，生物质燃料代替其他化石燃料是实现节能减排的有效途径之一。
3.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：

4.本发明的目的是提供一种单锅筒四回程燃生物质角管锅炉，该单锅筒四回程燃生物质角管锅炉支撑强度高，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。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种单锅筒四回程燃生物质角管锅炉，包括：锅筒、锅炉本体、水循环机构、尾部烟道和支撑架体，所述水循环机构的两端连接于所述锅筒的进口和出口，所述水循环机构和尾部烟道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、膜式壁空腔和旗式受热面腔体，所述炉膛和膜式壁空腔的上端连通，所述膜式壁空腔和旗式受热面腔体的下端连通，所述旗式受热面腔体和尾部烟道的上端连通；所述炉膛、膜式壁空腔和旗式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、下端均与所述水循环机构连通，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。
6.优选地，所述水循环机构包括：左右对称设置的侧循环管路；所述侧循环管路包括：呈矩形环绕连通设置的第一下降管、水冷壁下集箱、第二下降管和水冷壁上集箱；所述第一下降管与所述锅筒的第一出水口连接，所述水冷壁上集箱与所述锅筒的第一回水口连接；所述炉膛、膜式壁空腔和旗式受热面腔体的左右侧面为一体设置的侧面水冷壁，且两端分别与所述水冷壁上集箱和水冷壁下集箱连通连接；所述第一下降管和第二下降管向下延伸并固接于所述支撑架体上以支撑所述水循环机构。
7.优选地，所述侧循环管路的上方设置有与所述锅筒的第二回水口连接的回水集箱；所述炉膛包括：前拱水冷壁和后拱水冷壁，所述前拱水冷壁的上端设置有凝渣管，所述
前拱水冷壁的下端形成有能够放入所述炉排的开口；两个所述第一下降管之间连通设置有前拱水冷壁下集箱，所述前拱水冷壁的上端顺次通过所述凝渣管、前拱水冷壁上集箱和连接管后与所述回水集箱连通，下端与所述前拱水冷壁下集箱连通；两个所述水冷壁下集箱之间连通设置有后拱水冷壁下集箱，所述后拱水冷壁的下端与所述后拱水冷壁下集箱连通，所述后拱水冷壁的上端顺次通过后拱水冷壁上集箱、第二连接管和连接管后与所述回水集箱连通。
8.优选地，所述膜式壁空腔包括：所述后拱水冷壁和通道后水冷壁，所述通道后水冷壁分为上下两部分，上下两部分所述通道后水冷壁之间通过第二连接管连通，所述第二连接管的下端朝向所述后拱水冷壁的侧面延伸并紧贴于所述后拱水冷壁；位于同一侧的所述水冷壁下集箱与所述第二下降管之间设置有连通管，两个所述连通管之间设置有通道后壁下集箱和后壁下集箱，所述通道后水冷壁的下端与所述通道后壁下集箱连通，上端顺次通过通道后壁上集箱和连接管后与所述回水集箱连通。
9.优选地，所述旗式受热面腔体包括：通道后水冷壁和设置于所述通道后水冷壁后侧的后侧拱水冷壁，所述旗式受热面腔体内设置有旗式受热面管，所述旗式受热面管至少部分自所述后侧拱水冷壁伸出；所述后侧拱水冷壁的下端与所述后壁下集箱连通，上端顺次通过后壁上集箱和连接管后与所述回水集箱连通。
10.优选地，所述第二连接管包括：多个相互平行的管体，所述管体的一端或两端连通设置有沿左右方向延伸的连接集箱。
11.优选地，所述水循环机构还包括：与所述锅筒的第二出水口连通的出水集箱，所述出水集箱背向所述锅筒的一端与设置在所述旗式受热面腔体内的旗式受热面管的进水端连接，所述旗式受热面管的出水端与所述回水集箱连接。
12.优选地，所述锅炉水循环系统还包括：出水管和回水管，所述尾部烟道上设置有省煤器，所述回水管的两端分别连接于所述锅筒的第三回水口和所述省煤器上的出水口。
13.优选地，所述尾部烟道上位于所述省煤器的下方设置有空气预热器；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进行二次送风。
14.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。
15.根据上述技术方案，本发明中锅炉支撑强度高，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。
16.本发明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
17.附图是用来提供对本发明的进一步理解，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发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
18.图1是单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的一种优选实施方式的内部结构示意图；
19.图2是单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的一种优选实施方式的外部侧面结构示意图；
20.图3是单锅筒四回程燃生物质角管锅炉的一种优选实施方式的局部结构立体图；
21.图4是二次送风管路的一种优选实施方式的结构示意图；
22.图5是第二连接管的一种优选实施方式的结构示意图。
23.附图标记说明
24.1锅筒
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2第一下降管
25.3前拱水冷壁下集箱
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4水冷壁下集箱
26.5后拱水冷壁下集箱
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6连通管
27.7通道后壁下集箱
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8后壁下集箱
28.9前拱水冷壁
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10后拱水冷壁
29.11通道后水冷壁
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12后侧拱水冷壁
30.13旗式受热面管
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14前拱水冷壁上集箱
31.15后拱水冷壁上集箱
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16通道后壁上集箱
32.17凝渣管
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18连接集箱
33.19水冷壁上集箱
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20回水集箱
34.21出水集箱
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22连接管
35.23尾部烟道
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24出水管
36.25省煤器
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26侧面水冷壁
37.27第二下降管
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28第二连接管
38.29回水管
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30管体
39.31后壁上集箱
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32炉膛
40.33膜式壁空腔
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34旗式受热面腔体
41.35第一u型管路
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36炉排
42.37一次送风口
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38支撑架体
43.39清灰装置
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40空气预热器
44.41支管
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42烟气排出管
45.43第二u型管路
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44主管
46.45第二送风管
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46第一送风管
具体实施方式
47.以下结合附图对本发明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发明，并不用于限制本发明。
48.在本发明中，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。
49.参见图1-5所示的单锅筒四回程燃生物质角管锅炉，包括：锅筒1、锅炉本体、水循环机构、尾部烟道23和支撑架体38，所述水循环机构的两端连接于所述锅筒1的进口和出口，所述水循环机构和尾部烟道23均固定设置于所述支撑架体38上；其中，所述锅炉本体包
括：前后顺次排列设置的炉膛32、膜式壁空腔33和旗式受热面腔体34，所述炉膛32和膜式壁空腔33的上端连通，所述膜式壁空腔33和旗式受热面腔体34的下端连通，所述旗式受热面腔体34和尾部烟道23的上端连通；所述炉膛32、膜式壁空腔33和旗式受热面腔体34的侧壁均为膜式壁，且所述炉膛32、膜式壁空腔33和旗式受热面腔体34的侧壁的上、下端均与所述水循环机构连通，所述炉膛32的下方设置有炉排36，所述炉排36的外端连接有一次送风口37。
50.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38支撑，同时水循环机构和尾部烟道23也固定设置在支撑架体38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38的周围设置的与锅炉整体一般高，可以在支撑架体38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36上，在机械动力的作用下送入炉膛32中进行燃烧，生物质燃料在炉膛32内燃烧产生的高温烟气，炉膛32出口温度一般在900℃-1000℃，而生物质燃料燃烧后的灰熔点温度通常较低，在700℃-1000℃，所以炉膛32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33，烟气在膜式壁空腔33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32内燃烬的含碳飞灰可以在膜式壁空腔33内进一步的燃烬能够使燃料充分燃烧，降温后的烟气进入旗式受热面腔体34及尾部烟道23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，其中通过上述水循环机构的设置为锅炉提供水循环，提供换热环境，使得烟气经过炉膛32、膜式壁空腔33和旗式受热面腔体34的时候被降温至需要的温度范围。
51.在该实施方式中，为进一步实现炉膛32、膜式壁空腔33和旗式受热面腔体34的左右壁面的换热，优选地，所述水循环机构包括：左右对称设置的侧循环管路；所述侧循环管路包括：呈矩形环绕连通设置的第一下降管2、水冷壁下集箱4、第二下降管27和水冷壁上集箱19；所述第一下降管2与所述锅筒1的第一出水口连接，所述水冷壁上集箱19与所述锅筒1的第一回水口连接；所述炉膛32、膜式壁空腔33和旗式受热面腔体34的左右侧面为一体设置的侧面水冷壁26，且两端分别与所述水冷壁上集箱19和水冷壁下集箱4连通连接；所述第一下降管2和第二下降管27向下延伸并固接于所述支撑架体38上以支撑所述水循环机构。具体的，循环水从锅筒1的第一出水口流出，经过第一下降管2、水冷壁下集箱4、第二下降管27和水冷壁上集箱19后流入锅筒1的第一回水口，同时，水冷壁下集箱4向上朝向侧循环管路流入并流经至水冷壁上集箱19后流入锅筒1的第一回水口，进而实现炉膛32、膜式壁空腔33和旗式受热面腔体34的左右侧面的水冷换热壁面。同时，第一下降管2和第二下降管27起到了对水循环机构的支撑作用，使得不需要额外支撑的情况下水循环机构整体运行更加稳定。
52.在该实施方式中，为了进一步实现炉膛32前、后壁面的换热，提高炉膛32内烟气的换热效率，优选地，所述侧循环管路的上方设置有与所述锅筒1的第二回水口连接的回水集箱20；所述炉膛32包括：前拱水冷壁9和后拱水冷壁10，所述前拱水冷壁9的上端设置有凝渣管17，所述前拱水冷壁9的下端形成有能够放入所述炉排36的开口；两个所述第一下降管2
之间连通设置有前拱水冷壁下集箱3，所述前拱水冷壁9的上端顺次通过所述凝渣管17、前拱水冷壁上集箱14和连接管22后与所述回水集箱20连通，下端与所述前拱水冷壁下集箱3连通；两个所述水冷壁下集箱4之间连通设置有后拱水冷壁下集箱5，所述后拱水冷壁10的下端与所述后拱水冷壁下集箱5连通，所述后拱水冷壁10的上端顺次通过后拱水冷壁上集箱15、第二连接管28和连接管22后与所述回水集箱20连通。具体的，一方面：循环水从锅筒1的第一出水口流出，顺次经过第一下降管2、前拱水冷壁下集箱3、前拱水冷壁9、凝渣管17、前拱水冷壁上集箱14、连接管22和回水集箱20后流入锅筒1的第二回水口；另一方面：循环水从锅筒1的第一出水口流出，顺次经过第一下降管2、水冷壁下集箱4、后拱水冷壁下集箱5、后拱水冷壁10、后拱水冷壁上集箱15、第二连接管28、连接管22和回水集箱20后流入锅筒1的第二回水口，进而实现炉膛32前、后壁面的换热。
53.在该实施方式中，为了进一步实现膜式壁空腔33的后壁换热，提高膜式壁空腔33内烟气的换热效率，优选地，所述膜式壁空腔33包括：所述后拱水冷壁10和通道后水冷壁11，所述通道后水冷壁11分为上下两部分，上下两部分所述通道后水冷壁11之间通过第二连接管28连通，所述第二连接管28的下端朝向所述后拱水冷壁10的侧面延伸并紧贴于所述后拱水冷壁10；位于同一侧的所述水冷壁下集箱4与所述第二下降管27之间设置有连通管6，两个所述连通管6之间设置有通道后壁下集箱7和后壁下集箱8，所述通道后水冷壁11的下端与所述通道后壁下集箱7连通，上端顺次通过通道后壁上集箱16和连接管22后与所述回水集箱20连通。具体的，循环水从锅筒1的第一出水口流出，顺次经过第一下降管2、水冷壁下集箱4、通道后壁下集箱7、通道后水冷壁11的下半段、第二连接管28、通道后水冷壁11的上半段、通道后壁上集箱16、连接管22和回水集箱20后流入锅筒1的第二回水口，进而实现膜式壁空腔33的后壁换热。
54.在该实施方式中，为了进一步实现旗式受热面腔体34的后壁换热，提高旗式受热面腔体34的换热效率，优选地，所述旗式受热面腔体34包括：通道后水冷壁11和设置于所述通道后水冷壁11后侧的后侧拱水冷壁12，所述旗式受热面腔体34内设置有旗式受热面管13，所述旗式受热面管13至少部分自所述后侧拱水冷壁12伸出；所述后侧拱水冷壁12的下端与所述后壁下集箱8连通，上端顺次通过后壁上集箱31和连接管22后与所述回水集箱20连通。具体的，循环水从锅筒1的第一出水口流出，顺次经过第一下降管2、水冷壁下集箱4、后壁下集箱8、后侧拱水冷壁12、后壁上集箱31、连接管22和回水集箱20后流入锅筒1的第二回水口，进而实现旗式受热面腔体34的后壁换热。
55.在该实施方式中，为进一步的提供一种第二连接管28，优选地，所述第二连接管28包括：多个相互平行的管体30，所述管体30的一端或两端连通设置有沿左右方向延伸的连接集箱18。第二连接管28与后拱水冷壁上集箱15连接时，管体30的下端与后拱水冷壁上集箱15连接，上端设置连接集箱18，该连接集箱18与连接管22连接；第二连接管28与通道后水冷壁11连接时，管体30的两端均设置有连接集箱18，分别与上下两部分所述通道后水冷壁11连接。
56.凝渣管17由膜式壁管去除鳍片拉稀后形成，能阻挡烟气中部分飞灰、飞渣进入下一个烟气通道，而且能使分离下来的飞灰流回炉膛32再燃。
57.在该实施方式中，为了进一步对旗式受热面管13进行换热，优选地，所述水循环机构还包括：与所述锅筒1的第二出水口连通的出水集箱21，所述出水集箱21背向所述锅筒1
的一端与设置在所述旗式受热面腔体34内的旗式受热面管13的进水端连接，所述旗式受热面管13的出水端与所述回水集箱20连接。旗式受热面管13通常设置为相互连通的三段式，每段旗式受热面管13均呈自上而下的折叠分布，循环水从锅筒1的第二出水口流出，顺次经过出水集箱21、旗式受热面管13和回水集箱20后流入锅筒1的第二回水口。
58.在该实施方式中，为了进一步使得锅筒1提供对省煤器25的换热，优选地，所述锅炉水循环系统还包括：出水管24和回水管29，所述尾部烟道23上设置有省煤器25，所述回水管29的两端分别连接于所述锅筒1的第三回水口和所述省煤器25上的出水口。烟气从旗式受热面腔体34流出后进入尾部烟道23后进入尾部烟道23上所设置的省煤器25进一步换热，循环水从锅筒1的第三出水口流出，顺次经过出水管24、省煤器25和回水管29后流入锅筒1的第三回水口。省煤器25为上下设置的至少两组螺旋肋片管省煤器25，可以提高省煤器25的换热效果。
59.此外，为了能够实现对空气的预热，以便对炉膛32进行二次送风，优选地，所述尾部烟道23上位于所述省煤器25的下方设置有空气预热器40；所述空气预热器40上的烟气排出管42与除尘器连接，所述空气预热器40上的预热空气出口通过二次送风管路与所述炉膛32连通进行二次送风。烟气在空气预热器40管内自上而下流过，最终从尾部受热面底部排向除尘器，空气在管外流通，从空气预热器40的下半部进入，在后侧绕180度，然后从空气预热器40侧面引出至二次送风管路中，通入炉排36进行二次送风，提高炉膛32燃烧室的燃烧效率。
60.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44，连通设置于所述主管44一侧的支管41；所述主管44和支管41之间连通设置有自所述炉膛32前侧绕过的第一u型管路35，所述主管44和支管41之间连通设置有自所述炉膛32后侧绕过的第二u型管路43；所述第一u型管路35上排列设置有多个自所述炉膛32前侧伸入所述炉膛32内部的第一送风管46，所述第二u型管路43上排列设置有多个自所述炉膛32后侧伸入所述炉膛32内部的第二送风管45。送风过程为：1、预热的空气经过主管44和支管41流入第一u型管路35中，从第一送风管46排出至炉膛32内；2、预热的空气经过主管44和支管41流入第二u型管路43中，从第二送风管45排出至炉膛32内。当然，第一u型管路35和第二u型管路43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43上均对应设置有第一送风管46和第二送风管45。
61.为了提高燃烧效果，同时避免更多的烟灰进入炉膛32上部，优选地，所述炉膛32腰部的前后两侧向内收拢形成小口径通道，所述炉膛32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46和第二送风管45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37对炉排36一次送风，使得燃烧更加的充分。
62.此外，支撑架体38的下部还设置有清灰装置39，如清理膜式壁空腔33下部溢落的灰尘，清灰装置39如毛刷清洁机或者吸尘机等。
63.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
64.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，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
65.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。