[发明专利]生物质高效燃烧和余热回收的循环流化床锅炉装置

说明书

技术领域

本发明涉及锅炉领域，主要涉及生物质燃料、余热回收和循环流化床锅炉装置。

背景技术

随着非再生能源资源的渐趋枯竭，且对生态环境已造成的沉重压力，使人们对可再生清洁能源的关注程度越来越高。生物质能源是可再生能源中的一部分,是世界第四大能源，已成为可再生能源中的重要研究对象。

生物质能是国际公认的清洁能源，开发生物质能源对我国有深远的社会意义和广阔的市场前景，就我国的基本国情和生物质利用开发水平而言，生物质直接燃烧技术无疑是最简便可行的高效利用生物质能源的方式之一。

然而生物质燃料具有自身的燃烧特性，生物质燃料水分含量高且随季节变化，挥发份含量高，燃料着火温度较低，一般在250～350℃温度下挥发份就大量析出，并开始剧烈燃烧，在燃烧室的中下部区域产生烟气高温区域，高温会导致熔点较低的生物质燃料出现熔融结焦的现象，严重的会导致炉膛及内部换热设备大面积挂焦影响设备安全，须停炉清理；挥发份析出燃烬后，受到灰烬包裹和空气渗透困难的影响，焦炭颗粒燃烧速度缓慢，燃烬困难，且由于生物质燃料密度小，容易被烟气携带直接离开物料循环系统，将会导致灰烬中残留较多的余碳，增大机械不完全燃烧损失，这也是生物质锅炉燃烧效率较低的主要原因。

同时由于生物质燃料中含有大量的碱金属，因而在生物质的热转化过程中，碱金属会带来诸如受热面结垢、炉内聚团、结渣等问题，生物质燃料燃烧后产生的灰较轻而且粘性强，容易造成尾部受热面的积灰和堵灰，同时生物质燃料中Cl含量比较高，在燃烧过程中产生腐蚀性气体而腐蚀烟道内换热设备。

在我国现行的生物质直接燃烧利用中，主要的是层燃和流态化两种燃烧方式。由于循环流化床锅炉自身的燃料适应性广，负荷调节范围大，操作简便以及低NOx排放等特点，能够更好的适应生物质燃料高水、低灰，燃烧迅速等特性，提高生物质燃料的燃烧效率。循环流化床技术是将生物质作为清洁能源加以开发利用的有效途径之一。

然而，由于生物质燃料的特殊性，常规的循环流化床锅炉不能很好的克服燃料高效燃烧、换热面高低温腐蚀、积灰和堵灰等现象，不能有效保证锅炉的安全连续运行。

   发明内容

本发明的目的是：为克服上述不足，从而提供一种用于生物质燃料高效燃烧和余热回收的循环流化床锅炉装置，该装置可以有效控制生物质燃料的燃烧进程，强化燃烧室内物料和烟气的充分混合和燃烧，同时使得燃料在燃烧室和烟道内具有充分的停留时间，提高燃料的燃烧效率。

本发明的另一目的是：提供一种减弱受热面管束的积灰挂焦，保证换热面清洁，提高换热效率的用于生物质燃料高效燃烧和余热回收的循环流化床锅炉装置。

本发明的又一目的是：提供一种减弱生物质燃料燃烧所引起的热面出现高低温腐蚀的用于生物质燃料高效燃烧和余热回收的循环流化床锅炉装置。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种生物质高效燃烧和余热回收的锅炉装置，具有炉膛、旋风分离器、物料循环系统和尾部多烟道、二次配风系统，其特征在于：所述炉膛下部燃烧室铺设耐火耐磨浇注料，保证床温在700~770℃范围；生物质燃料加入燃烧室后，在大量的高温循环物料加热作用下，水分和挥发份迅速析出，并进行迅速燃烧；

所述炉膛采用比常规流化床锅炉大40%~60%的大截面结构，保证炉膛内的烟气上升速度在3.2~3.8 m/s左右；延长了燃料颗粒在炉内的停留时间，有利于提高燃料的一次燃烬率，从而相应地提高燃烧效率，同时增加炉内内循环物料量，大量的物料可以有效的抑制挥发份迅速燃烧所产生的高温；

所述炉膛布风板上6.4-17.6m高度区域四周水冷壁上设置了大量小片水冷蒸发屏，用于吸收生物质燃料迅速燃烧所产生的热量，维持炉膛内较低的燃烧温度；防止出现由于高温所产生的物料熔融粘结挂焦现象；同时较低的炉内燃烧温度可以有效地减少燃料中的碱金属盐进入气相的量，遏制受热面初始沉积，从而缓解受热面的高温腐蚀。 

所述物料循环系统采用蜗壳式旋风分离器进行中温分离，控制分离器进口烟温在750℃以下；确保旋风分离器和回料器内不结渣，回料稳定，同时蜗壳式分离器分离效率非常高，能有效捕集更细的颗粒，从而提高燃烧效率。中温回灰还可以有效地控制炉膛特别是密相区炉膛的燃烧温度。

所述尾部烟道设有三个串联平行通道：尾部第一烟道，尾部第二烟道和尾部第三烟道；

所述尾部第一烟道入口连接于旋风分离器水平烟道出口，出口转向180°连接于尾部第二烟道入口，尾部第二烟道出口转向180°连接于尾部第三烟道入口；