[发明专利]生物质低氮直燃锅炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质锅炉，尤其是一种生物质低氮直燃锅炉。

背景技术

目前在国家重视生物质能开发和限制燃煤双重条件下，生物质锅炉由于政策的支持和优越的环保、经济性能逐渐受到青睐，成为替代燃煤及燃油燃气锅炉的重要产品。然而，目前市场上的生物质锅炉多是燃煤锅炉简单改造而成，或是直接使用燃煤锅炉(如：中国专利申请200710049037.3、200810137245.3、201010151608.6)，难以发挥生物质燃料优势，并不适用于生物质燃料挥发份含量高、着火点低、可燃气体不易燃尽等燃烧特性，燃烧效率低、排烟温度高，热效率低。此外，生物质锅炉的氮氧化物排放量较高，在一定条件下可形成硝酸型酸雨，对生态环境有很大的损害。中国专利申请200910187815.4和201020528853.X的发明，虽采用二次配风或利用流化技术辅助燃烧，但其忽略了燃料燃烧所产生的NOx对环境的影响以及能量的综合利用效率，此类技术尚有发展空间。

因此，市场上迫切需要一种燃烧效率高、大气污染物排放指数低、热效率高的生物质直燃锅炉，实现生物质锅炉的产业化推广，推动生物质能产业链的形成和生物质能技术的发展。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种根据生物质燃料的成分和燃烧特性，采用层燃与气化耦合燃烧技术，实现燃料的高效燃烧，采用分级布风、半焦还原及热解产物再燃技术，实现氮氧化物的超低排放，真正节能环保的生物质低氮直燃锅炉。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种生物质低氮直燃锅炉，包括炉膛，炉膛上部设有锅炉本体，炉膛前部进料口处设有与其连通的料斗，炉膛下部设有链条炉排，锅炉本体的前后端分别设有前烟箱和后烟箱，炉膛的腔体由前拱、后墙、锅炉本体和链条炉排共同围成，炉膛腔体内设有隔拱(隔拱用以形成高温热解区反应微环境，阻隔一次配风，并起到摊匀燃料的作用)、后拱、翼型烟道和隔烟墙，后拱的前端设有烟气导流板，隔烟墙设置于后拱上部，翼型烟道设置于炉膛腔体的上部区域，隔拱设置于炉膛腔体右端底部且与前拱倾斜相对应，后拱横向设置于炉膛腔体中部且一端与后墙相连，所述前拱上设有二次风装置，隔烟墙上设有三次风装置；所述隔拱、前拱和链条炉排之间的区域形成热解区，热解区上部由前拱、烟气导流板、隔拱和翼型烟道之间的区域形成再燃还原区，再燃还原区左侧由烟气导流板、后拱、隔烟墙和翼型烟道之间的区域形成气化燃烧区，后拱的下部由后拱、后墙、链条炉排和隔拱之间的区域形成层燃区。

所述烟气导流板成横向放置的V形结构。

所述翼型烟道内设有对流管束，且翼型烟道与前烟箱连通。

所述锅炉本体外部绕有螺纹烟管，螺纹烟管进气端与前烟箱相通，出气端与后烟箱相通。

所述链条炉排底部鼓入一次风进入层燃区，占总风量的55～60％，二次风装置布置在再燃还原区，其鼓入的风量占总风量的10～15％，三次风装置布置在气化燃烧区内，其鼓入的风量占总风量的25～35％，热解区不配风。

所述二次风装置的主风管布置于前拱中，主风管前端设置的喷嘴位于炉膛之中，若干喷嘴沿炉膛横向均布，喷嘴向下倾斜与水平面呈25～30°夹角，风速为35～45m/s，此角度和风速下，可保证混合气体上升到再燃还原区时形成强烈漩涡，增加其停留和反应时间，同时避免二次风直接吹向后拱和隔拱，冲刷耐火材料。

所述三次风装置的主风管布置于隔烟墙中，主风管上设有控制阀门，主风管前端设置的喷嘴位于气化燃烧区内，为使布风均匀，在隔烟墙底部和顶部分别布置有若干炉膛横向均布的喷嘴，顶部喷嘴倾斜向下与水平面呈20～25°夹角，风速为25～35m/s，此设计角度和风速可对气化燃烧区内的混合气体进行扰动，使其呈“α”曲线运动，增加其停留和反应时间；底部喷嘴向上倾斜与水平面呈25～30°夹角，风速为8～12m/s，底部三次风主要作用是为气化燃烧区内提供足够的空气，使其能完全燃烧，同时，较低的风速不会对混合气体的运动产生较大影响。顶部与底部喷嘴沿炉膛横向均布，通过阀门控制顶部和底部风管风量，使喷嘴风速达到设计要求。