生物质能源连续供蒸汽数控常压锅炉的结构研究

高海华

（河南绿探集团，河南 濮阳 457000）

生物质能源连续供蒸汽数控常压锅炉的结构研究

高海华

（河南绿探集团，河南 濮阳 457000）

目前市场现有的常压供汽锅炉排烟温度在400℃以上，热能损失较多；其中最大的不足是不能连续供汽，仅局限于自身消耗水箱的容积蒸发，在产气过程中不能连续补水，更不能长时间连续供汽。加燃料还需人工不停地工作，费时、费工、效率低。本文介绍了一种使用生物质作为燃料，能实现自动供料和根据水位感应开关自动为炉体加水的生物质能源连续供蒸汽数控常压锅炉。

生物质能源；连续供蒸汽；数控常压锅炉

众所周知，燃煤工业锅炉因其冒黑烟、硫污染等直接影响了城市及周边的空气质量，已逐渐被淘汰。同时，由于气源紧张、电价昂贵，燃气锅炉及电锅炉的使用费用无法被用户接受。生物质能源是目前矿物能源替代的最理想产物。目前世界各国在中小型工业锅炉上都在推进生物质燃料的应用，但是，由于生物质燃料与煤的燃烧特性不同，所以，原有锅炉结构与操作工艺必须加以改造和改进，否则将出现锅炉热效率大幅下降，甚至出现锅炉设备事故造成损失。

1 锅炉结构设计与研究

1.1 市场上锅炉的结构特点

目前市场现有的常压供汽锅炉多由炉体、水套、炉膛及烟囱构成，水套、炉体能利用煤炭燃烧产生的热量能产生蒸汽，其不足之处是这种锅炉在运行时，炉膛的火焰为直接上升，从烟囱中排出，其烟囱温度在400℃以上，热能损失较多，其锅炉最大的不足是不能连续供汽，仅局限于自身消耗水箱的容积蒸发，在产气过程中不能连续补水，更不能长时间连续供汽。加燃料还需人工不停地工作，费时、费工、效率低。

1.2 锅炉的结构特点及关键技术

为了克服现有锅炉技术中存在的不足，通过改进锅炉结构，研发出一种自动化程度高、结构简单、无污染、成本低、节能环保、能源转化率高的生物质能源连续供蒸汽数控常压锅炉。

如图1所示，该生物质能源连续供蒸汽数控常压锅炉，包括自动加料装置以及与自动加料装置相连接的炉体总成，所述的自动加料装置包括料箱支架45、固定安装在料箱支架45上的料箱30、设置在料箱30内部的搅拌器31、设置在料箱30底部通过下料口37与料箱相连通的输送筒39、安装在输送筒39内部的带有电机41的推动器主轴42，其中搅拌器31上安装有搅拌器传动轮46，推动器主轴42上安装有推动器主动轮43，搅拌器传动轮46与推动器主动轮43通过三角带44相连接；所述的炉体总成包括主炉体25、通过第一烟火管9与主炉体25相连通的一辅炉体3、通过第二烟火管55与一辅炉体3相连通的二辅炉体4、与二辅炉体4相连通的排烟口1以及安装在一辅炉体3外部的水套7，其中主炉体25内部设置有与输送筒39相连通的炉膛18，炉膛18上部设置有消耗水箱22，消耗水箱22通过热水输送管28与水套7相连通，水套7通过并联水管8与安装在二辅炉体4内部的吸热水箱47相连通，吸热水箱47内部设置有穿火吸热管5，穿火吸热管5与排烟口1相连通。

如图1所示，搅拌器31伸入料箱30的部位安装有搅拌长齿34和两根搅拌短齿32，搅拌器31通过搅拌器轴承33安装在支架35上，支架35固定在输送筒39上，料箱30通过法兰盘36固定安装在输送筒39上。所述的炉膛18通过自动加料口17与输送筒39相连通，炉膛18上还开设有手动加料口19，手动加料口19上部设置有炉膛观火孔21，炉膛18内部设置有与消耗水箱22相连通的吸热水管20，炉膛18底部设置有炉排16，储灰室14通过炉排16与炉膛18相连通，储灰室14上开设有出灰加氧口15。所述的消耗水箱22上安装有温度计23，温度计23一侧设置有水位感应器24，消耗水箱22上安装有消耗水箱液位计53，出气口26开设在消耗水箱顶部，出气口26一侧安装有安全阀27。

图1 结构示意图

如图1所示，所述的一辅炉体3顶部的水套7上开设有自动排气阀29，一辅炉体3底部设置有一辅炉体储灰室49，一辅炉体储灰室49上开设有一辅炉体出灰口13。所述的二辅炉体4底部设置有反烧交换室10，反烧交换室10底部设置有二辅炉体储灰室56，二辅炉体储灰室56上开设有二辅炉体出灰口52。所述的吸热水箱47顶部设置有吸热水箱安全阀2，吸热水箱47上还安装有洗热水箱液位计6，加水管54与吸热水箱47相连通，加水管54上安装有进水阀门11和电子自动单向阀12。所述的料箱30上设置有调速开关48，调速开关48上连接有外接电源线51。推动器主轴42通过推进器轴承40安装在输送筒39内部，推动器主轴42上设置有螺旋推进片38。所述的输送筒39上开设有自动加料观察口50。

1.3 锅炉运行具体实施方式

在本锅炉运行时，通过加水管把本炉系统的水套加至指定位置，在主体炉膛点燃生物质，启动自动加料装置给锅炉系统统计量连续输送，经烟囱自然抽风，锅炉开始运行。把自动加料装置的料箱加满生物质，把主体炉炉膛内的生物质点燃后，启动自动加料装置，利用调速开关调整给锅炉输送生物质速度，达到最佳输送量和充分燃烧状态。

2 该锅炉的使用效果及解决的问题

利用主体炉自动加料口的空隙自然给主体炉的炉膛二次加氧，生物质在主体炉膛燃尽利用的同时利用系统的烟囱抽至一辅炉体炉膛，吸热利用后余热进入二辅炉体底部，经二辅炉体穿火吸热管抽至排烟口经烟囱排出，本发明采用封闭式反烧原理，使生物质中的挥发成分（可燃物质）充分转化后气化燃烧，具有系统上热快、火焰热值高的优点，其中心火焰近1 300℃，采用三回程热利用，延长了烟火流动距离，提高了炉体对烟火中热能的吸收面积，比市场传统锅炉热转换效率提高了30%-40%，实现了排烟口烟气余热温度小于200℃的低温排放，极大地降低了生物质热能的损失，提高了热能的利用率。

经数次试验和客户试用，烟尘排放量低于国家标准。该锅炉经燃烧、吸热和利用系统运行，开始供汽，随着用汽消耗水箱水位下降至消耗水箱液位计一半之时，水位感应开关自动打开进水管上的电子自动单向阀门，利用自来水的压强为锅炉自动补水，利用进水阀门控制进水流量，达到蒸气流量用水与补水流量相等。这种生物质能源连续供蒸汽数控常压锅炉在正常运行中不需司炉工长时间看管，减轻了人力劳动强度。

3 结论

本文对原有生物质燃气锅炉进行了结构改进及优化，研究发明了一种生物质能源连续供蒸汽数控常压锅炉，该发明具有一定的创新性和实用性。实现了排烟口烟气余热温度小于200℃的低温排放，极大地降低了生物质热能的损失，提高了热能的利用率。

该发明实现了自动补水、连续供蒸汽，在正常运行中不需司炉工长时间看管，减轻了人力劳动强度。

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TU83

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1671-0037（2014）09-97-2

高海华（1966.1-），男，本科，工程师，研究方向：生物质能源。