生物質能源連續供蒸汽數控常壓鍋爐的結構研究

高海華

（河南綠探集團，河南 濮陽 457000）

生物質能源連續供蒸汽數控常壓鍋爐的結構研究

高海華

（河南綠探集團，河南 濮陽 457000）

目前市場現有的常壓供汽鍋爐排煙溫度在400℃以上，熱能損失較多；其中最大的不足是不能連續供汽，僅局限于自身消耗水箱的容積蒸發，在產氣過程中不能連續補水，更不能長時間連續供汽。加燃料還需人工不停地工作，費時、費工、效率低。本文介紹了一種使用生物質作為燃料，能實現自動供料和根據水位感應開關自動為爐體加水的生物質能源連續供蒸汽數控常壓鍋爐。

生物質能源；連續供蒸汽；數控常壓鍋爐

眾所周知，燃煤工業鍋爐因其冒黑煙、硫污染等直接影響了城市及周邊的空氣質量，已逐漸被淘汰。同時，由于氣源緊張、電價昂貴，燃氣鍋爐及電鍋爐的使用費用無法被用戶接受。生物質能源是目前礦物能源替代的最理想產物。目前世界各國在中小型工業鍋爐上都在推進生物質燃料的應用，但是，由于生物質燃料與煤的燃燒特性不同，所以，原有鍋爐結構與操作工藝必須加以改造和改進，否則將出現鍋爐熱效率大幅下降，甚至出現鍋爐設備事故造成損失。

1 鍋爐結構設計與研究

1.1 市場上鍋爐的結構特點

目前市場現有的常壓供汽鍋爐多由爐體、水套、爐膛及煙囪構成，水套、爐體能利用煤炭燃燒產生的熱量能產生蒸汽，其不足之處是這種鍋爐在運行時，爐膛的火焰為直接上升，從煙囪中排出，其煙囪溫度在400℃以上，熱能損失較多，其鍋爐最大的不足是不能連續供汽，僅局限于自身消耗水箱的容積蒸發，在產氣過程中不能連續補水，更不能長時間連續供汽。加燃料還需人工不停地工作，費時、費工、效率低。

1.2 鍋爐的結構特點及關鍵技術

為了克服現有鍋爐技術中存在的不足，通過改進鍋爐結構，研發出一種自動化程度高、結構簡單、無污染、成本低、節能環保、能源轉化率高的生物質能源連續供蒸汽數控常壓鍋爐。

如圖1所示，該生物質能源連續供蒸汽數控常壓鍋爐，包括自動加料裝置以及與自動加料裝置相連接的爐體總成，所述的自動加料裝置包括料箱支架45、固定安裝在料箱支架45上的料箱30、設置在料箱30內部的攪拌器31、設置在料箱30底部通過下料口37與料箱相連通的輸送筒39、安裝在輸送筒39內部的帶有電機41的推動器主軸42，其中攪拌器31上安裝有攪拌器傳動輪46，推動器主軸42上安裝有推動器主動輪43，攪拌器傳動輪46與推動器主動輪43通過三角帶44相連接；所述的爐體總成包括主爐體25、通過第一煙火管9與主爐體25相連通的一輔爐體3、通過第二煙火管55與一輔爐體3相連通的二輔爐體4、與二輔爐體4相連通的排煙口1以及安裝在一輔爐體3外部的水套7，其中主爐體25內部設置有與輸送筒39相連通的爐膛18，爐膛18上部設置有消耗水箱22，消耗水箱22通過熱水輸送管28與水套7相連通，水套7通過并聯水管8與安裝在二輔爐體4內部的吸熱水箱47相連通，吸熱水箱47內部設置有穿火吸熱管5，穿火吸熱管5與排煙口1相連通。

如圖1所示，攪拌器31伸入料箱30的部位安裝有攪拌長齒34和兩根攪拌短齒32，攪拌器31通過攪拌器軸承33安裝在支架35上，支架35固定在輸送筒39上，料箱30通過法蘭盤36固定安裝在輸送筒39上。所述的爐膛18通過自動加料口17與輸送筒39相連通，爐膛18上還開設有手動加料口19，手動加料口19上部設置有爐膛觀火孔21，爐膛18內部設置有與消耗水箱22相連通的吸熱水管20，爐膛18底部設置有爐排16，儲灰室14通過爐排16與爐膛18相連通，儲灰室14上開設有出灰加氧口15。所述的消耗水箱22上安裝有溫度計23，溫度計23一側設置有水位感應器24，消耗水箱22上安裝有消耗水箱液位計53，出氣口26開設在消耗水箱頂部，出氣口26一側安裝有安全閥27。

圖1 結構示意圖

如圖1所示，所述的一輔爐體3頂部的水套7上開設有自動排氣閥29，一輔爐體3底部設置有一輔爐體儲灰室49，一輔爐體儲灰室49上開設有一輔爐體出灰口13。所述的二輔爐體4底部設置有反燒交換室10，反燒交換室10底部設置有二輔爐體儲灰室56，二輔爐體儲灰室56上開設有二輔爐體出灰口52。所述的吸熱水箱47頂部設置有吸熱水箱安全閥2，吸熱水箱47上還安裝有洗熱水箱液位計6，加水管54與吸熱水箱47相連通，加水管54上安裝有進水閥門11和電子自動單向閥12。所述的料箱30上設置有調速開關48，調速開關48上連接有外接電源線51。推動器主軸42通過推進器軸承40安裝在輸送筒39內部，推動器主軸42上設置有螺旋推進片38。所述的輸送筒39上開設有自動加料觀察口50。

1.3 鍋爐運行具體實施方式

在本鍋爐運行時，通過加水管把本爐系統的水套加至指定位置，在主體爐膛點燃生物質，啟動自動加料裝置給鍋爐系統統計量連續輸送，經煙囪自然抽風，鍋爐開始運行。把自動加料裝置的料箱加滿生物質，把主體爐爐膛內的生物質點燃后，啟動自動加料裝置，利用調速開關調整給鍋爐輸送生物質速度，達到最佳輸送量和充分燃燒狀態。

2 該鍋爐的使用效果及解決的問題

利用主體爐自動加料口的空隙自然給主體爐的爐膛二次加氧，生物質在主體爐膛燃盡利用的同時利用系統的煙囪抽至一輔爐體爐膛，吸熱利用后余熱進入二輔爐體底部，經二輔爐體穿火吸熱管抽至排煙口經煙囪排出，本發明采用封閉式反燒原理，使生物質中的揮發成分（可燃物質）充分轉化后氣化燃燒，具有系統上熱快、火焰熱值高的優點，其中心火焰近1 300℃，采用三回程熱利用，延長了煙火流動距離，提高了爐體對煙火中熱能的吸收面積，比市場傳統鍋爐熱轉換效率提高了30%-40%，實現了排煙口煙氣余熱溫度小于200℃的低溫排放，極大地降低了生物質熱能的損失，提高了熱能的利用率。

經數次試驗和客戶試用，煙塵排放量低于國家標準。該鍋爐經燃燒、吸熱和利用系統運行，開始供汽，隨著用汽消耗水箱水位下降至消耗水箱液位計一半之時，水位感應開關自動打開進水管上的電子自動單向閥門，利用自來水的壓強為鍋爐自動補水，利用進水閥門控制進水流量，達到蒸氣流量用水與補水流量相等。這種生物質能源連續供蒸汽數控常壓鍋爐在正常運行中不需司爐工長時間看管，減輕了人力勞動強度。

3 結論

本文對原有生物質燃氣鍋爐進行了結構改進及優化，研究發明了一種生物質能源連續供蒸汽數控常壓鍋爐，該發明具有一定的創新性和實用性。實現了排煙口煙氣余熱溫度小于200℃的低溫排放，極大地降低了生物質熱能的損失，提高了熱能的利用率。

該發明實現了自動補水、連續供蒸汽，在正常運行中不需司爐工長時間看管，減輕了人力勞動強度。

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TU83

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1671-0037（2014）09-97-2

高海華（1966.1-），男，本科，工程師，研究方向：生物質能源。