阅读说明：本技术 一种分级回水层燃锅炉系统 (Graded water return grate firing boiler system ) 是由 郭强 于 2019-10-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及锅炉设备技术领域,公开了一种分级回水层燃锅炉系统,包括锅炉本体和尾部烟道,锅炉本体的内部设有对流受热面,尾部烟道上设有省煤器,省煤器的入口连接锅炉回水,对流受热面的入口同时与省煤器的出口和锅炉回水相连。本发明提供的一种分级回水层燃锅炉系统,设置管道直接连通锅炉回水和对流受热面,在锅炉负荷降低时,可控制部分锅炉回水直接进入对流受热面中,从而减少进入省煤器中的水量,进而减少与尾部烟气的对流换热,从而可提高尾部烟气的温度,便于控制烟气温度保持温度,避免由于降低锅炉负荷而导致烟温下降引起的受热面低温腐蚀的温度。(The invention relates to the technical field of boiler equipment, and discloses a graded return water layer combustion boiler system which comprises a boiler body and a tail flue, wherein a convection heating surface is arranged inside the boiler body, a coal economizer is arranged on the tail flue, an inlet of the coal economizer is connected with return water of a boiler, and an inlet of the convection heating surface is simultaneously connected with an outlet of the coal economizer and the return water of the boiler. According to the staged return water grate-firing boiler system, the pipeline is arranged to be directly communicated with the return water of the boiler and the convection heating surface, when the load of the boiler is reduced, part of the return water of the boiler can be controlled to directly enter the convection heating surface, so that the amount of water entering the economizer is reduced, the convection heat exchange with tail flue gas is further reduced, the temperature of the tail flue gas can be increased, the temperature of the flue gas can be conveniently controlled to be kept, and the temperature of low-temperature corrosion of the heating surface caused by reduction of the temperature of the flue gas due to reduction of the load of the boiler is avoided.)

一种分级回水层燃锅炉系统

技术领域

本发明涉及锅炉设备技术领域，特别是涉及一种分级回水层燃锅炉系统。

背景技术

我国是一个以煤为主要能源的发展中国家，煤炭资源占我国能源生产和消费总量的75%左右。我国锅炉主要以燃煤为主，锅炉作为一种吸热设备，其排烟温度高低跟它的热效率有着很大的关系，排烟温度高，锅炉热效率就低，排烟温度低，锅炉热效率就高。

目前市场上的锅炉产品，采用的是单级回水方式，额定工况下排烟温度在150℃左右，锅炉热效率83%左右。然而，当锅炉的负荷发生变化时，不能很好地控制尾部的排烟温度。尤其低负荷运行时，尾部排烟温度过低，可造成受热面的低温腐蚀，而且材料的安全性也不能得到保障，并且还导致锅炉出口烟气中NO_x初始排放浓度及飞灰可燃物含量升高，NO_x浓度为400-500mg/Nm³甚至更高，不能够满足脱硝工艺（SCR和SNCR法）要求，随着目前环保要求的日益严格，这极大地增加了后期脱硝的费用，不利于经济环保目标。

目前所用燃煤工业锅炉，普遍存在不能控制尾部排烟温度的问题。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种分级回水层燃锅炉系统，用于解决或部分解决目前所用燃煤工业锅炉，普遍存在不能控制尾部排烟温度的问题。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种分级回水层燃锅炉系统，包括锅炉本体和尾部烟道，所述锅炉本体的内部设有对流受热面，所述尾部烟道上设有省煤器，所述省煤器的入口连接锅炉回水，所述对流受热面的入口同时与所述省煤器的出口和锅炉回水相连。

在上述方案的基础上，所述锅炉回水与所述省煤器的入口之间设有第一阀门，所述锅炉回水与所述对流受热面的入口之间设有第二阀门。

在上述方案的基础上，所述锅炉本体包括竖直安装的主炉膛，所述主炉膛的后部依次并排设有副炉膛和对流通道，所述主炉膛的顶端与所述副炉膛的顶端相连通，所述副炉膛的底端与所述对流通道的底端相连通，所述对流通道的顶端与尾部烟道相连通。

在上述方案的基础上，所述主炉膛和所述副炉膛的侧壁上分别设有膜式水冷壁，所述对流受热面设于所述对流通道，所述对流受热面的出口与所述膜式水冷壁的入口相连。

在上述方案的基础上，所述主炉膛的底部设有炉排，所述主炉膛的底部覆盖所述炉排，所述主炉膛中部和顶部的截面面积小于底部的截面面积，所述副炉膛呈弯折状，且所述副炉膛的底端与所述对流通道的底端之间设有转接部。

在上述方案的基础上，还包括：烟气再循环装置；所述烟气再循环装置连通所述主炉膛内部与所述尾部烟道的末端、用于将所述尾部烟道末端的烟气引入所述主炉膛内部。

在上述方案的基础上，所述烟气再循环装置包括烟气再循环主风管，所述尾部烟道的末端设有取烟口，所述取烟口与所述烟气再循环主风管相连，所述烟气再循环主风管设于炉排的靠近尾部一侧。

在上述方案的基础上，所述烟气再循环主风管沿所述炉排的宽度方向与所述炉排的上表面平行设置，所述烟气再循环主风管垂直连接有多个喷嘴，所述喷嘴的出口朝下设置。

在上述方案的基础上，沿所述炉排的宽度方向均匀设置多个喷嘴；所述取烟口设在所述尾部烟道上的空气预热器的后方。

在上述方案的基础上，所述烟气再循环主风管设置在所述副炉膛的内部，所述喷嘴穿过所述副炉膛的侧壁***所述主炉膛中；所述烟气再循环主风管的两端分别穿出炉膛与两个取烟口一一对应连接。

（三）有益效果

本发明提供的一种分级回水层燃锅炉系统，设置管道直接连通锅炉回水和对流受热面，在锅炉负荷降低时，可控制部分锅炉回水直接进入对流受热面中，从而减少进入省煤器中的水量，进而减少与尾部烟气的对流换热，从而可提高尾部烟气的温度，便于控制烟气温度保持温度，避免由于降低锅炉负荷而导致烟温下降引起的受热面低温腐蚀的温度。

附图说明

图1为本发明实施例的一种分级回水层燃锅炉系统的整体示意图；

图2为本发明实施例的一种分级回水链条锅炉系统的整体示意图；

图3为本发明实施例的锅炉系统的俯视示意图；

图4为本发明实施例中烟气再循环主风管的示意图；

图5为本发明实施例中喷嘴的示意图。

附图标记说明：

1—锅筒；	2—主炉膛；	3—炉排；
			4—副炉膛；	5—对流受热面；	6—尾部烟道；
7—省煤器；	8—空气预热器；	9—第一阀门；
			10—第二阀门；	11—烟气再循环装置；	12—对流通道；
13—锅炉回水；	14—转接部；	15—脱硝模块；
			111—烟气再循环主风管；	112—喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供一种分级回水层燃锅炉系统，参考图1，该锅炉系统包括锅炉本体和尾部烟道6，所述锅炉本体的内部设有对流受热面5，所述尾部烟道6上设有省煤器7，所述省煤器7的入口连接锅炉回水13，所述对流受热面5的入口同时与所述省煤器7的出口和锅炉回水13相连。

本实施例提供的一种分级回水层燃锅炉系统，设置管道直接连通锅炉回水13和对流受热面5，锅炉回水13可先进入省煤器7中与烟气进行换热之后再进入对流受热面5中，锅炉回水13也可直接进入对流受热面5中。

在锅炉负荷降低时，可控制部分锅炉回水13直接进入对流受热面5中，从而减少进入省煤器7中的水量，进而减少与尾部烟气的对流换热，从而可提高尾部烟气的温度，便于控制烟气温度保持温度，避免由于降低锅炉负荷而导致烟温下降引起的受热面低温腐蚀的温度。

进一步地，在尾部烟道6上连接有除尘器时，通过对锅炉回水13进行调节，还可控制烟气温度在除尘器的露点温度以上，减少低温腐蚀损耗。

进一步地，所述锅炉回水13与所述省煤器7的入口之间设有第一阀门9，所述锅炉回水13与所述对流受热面5的入口之间设有第二阀门10。通过调节第一阀门9和第二阀门10的开度对锅炉回水量进行调节。

具体的，当锅炉负荷降低至70%以下时，当锅炉负荷低于70%，并逐渐降低时，根据运行工况，逐渐减小第一阀门9的开度，同时逐渐增大第二阀门10的开度，减少省煤器换热量，保证排烟温度在露点温度以上（约120℃）。

进一步地，锅炉本体包括竖直安装的主炉膛2，主炉膛2的后部依次并排设有副炉膛4和对流通道12，主炉膛2的顶端与副炉膛4的顶端相连通，副炉膛4的底端与对流通道12的底端相连通，对流通道12的顶端与尾部烟道6相连通。

主炉膛2的后部即沿烟气流动方向的后侧，即烟气后流到的部位。副炉膛4和对流通道12同样竖直布置，与主炉膛2依次并排相接。该层燃锅炉在主炉膛2的后侧增设副炉膛4和对流通道12。主炉膛2内部燃料燃烧产生的烟气通过顶部出口流入副炉膛4，然后从副炉膛4顶部流至底部进入对流通道12中，然后流入尾部烟道6中。

该层燃锅炉结构在主炉膛2的后方依次并排设置副炉膛4和对流通道12，并使主炉膛2顶部与副炉膛4连通，副炉膛4底部与对流通道12连通，从而主炉膛2、副炉膛4和对流通道12形成S型三回程烟气通道，能够有效的提高烟气的流动距离，增加燃料即煤粉在炉内的燃烧时间，提高燃烧效率；减少烟气中未充分燃烧的产物，有利于减少硫氧化物、氮氧化物的排放，减少环保投入，提高经济性。

进一步地，主炉膛2和副炉膛4的四周侧壁上附着有膜式水冷壁；对流通道12的侧壁上同样设有膜式水冷壁，对流通道12内设有对流受热面5，以提高热量的使用效率。膜式水冷壁与下降管相连通，下降管与锅筒1相连。

进一步地，所述主炉膛2和所述副炉膛4的侧壁上分别设有膜式水冷壁，所述对流受热面5设于所述对流通道12，所述对流受热面5的出口与所述膜式水冷壁的入口相连。

在锅炉正常负荷运行时，锅炉回水的流程为：锅炉回水13通过省煤器入口集箱进入省煤器7中，然后通过省煤器出口集箱流出进入对流受热面入口集箱，然后从对流受热面出口集箱流出进入膜式水冷壁中。

在锅炉运行负荷降低，导致烟气温度低于预设温度时，锅炉回水13的流程为：锅炉回水13可部分流入省煤器入口集箱、部分直接流入对流受热面入口集箱；流入省煤器入口集箱的锅炉回水13通过省煤器出口集箱流出进入对流受热面入口集箱，然后从对流受热面出口集箱流出进入膜式水冷壁中；流入对流受热面入口集箱的锅炉回水13从对流受热面出口集箱流出进入膜式水冷壁中。

在上述实施例的基础上，进一步地，主炉膛2的底部设有炉排3，主炉膛2的底部覆盖炉排3，主炉膛2中部和顶部的截面面积小于底部的截面面积，副炉膛4呈弯折状，且副炉膛4的底端与对流通道12的底端之间设有转接部14。

即炉排3全部位于主炉膛2内，炉排3相比原有单炉膛的设置结构不变，将主炉膛2中部和顶部截面变小以便于减小主炉膛2占用宽度，便于并排设置副炉膛4和对流通道12。

副炉膛4和对流通道12与主炉膛2的顶部和中部并排设置，副炉膛4的底部可弯折使出口朝向炉排3的上方一侧；对流通道12同样可在顶部和中部与副炉膛4并排，底部可弯折使出口朝向一侧；对流通道12底部的出口可位于副炉膛4底部出口的上方。为便于副炉膛4的底部和对流通道12的底部连通，可设置转接部分别与二者连通，烟气在转接部14处进行转向，流入对流通道12中。

该种设置结构可减少对现有锅炉炉排3的结构变化，可在现有炉排3设置的基础上，增设副炉膛4和对流通道12，可在原有燃料燃烧量的基础上，提高燃烧效率，减少污染物排放。

进一步地，主炉膛2的底部和中部可呈弯折状。

该层然锅炉结构还包括：烟气再循环装置11；烟气再循环装置11连通主炉膛2内部与尾部烟道6的末端、用于将尾部烟道6末端的烟气引入主炉膛2内部。尾部烟道6的始端与炉膛出口相连。尾部烟道6的末端即烟气后流过的部位，越靠近尾部烟道6的末端，烟气的温度越低。

本实施例提供的一种锅炉结构，在尾部烟道6的末端取部分烟气送入主炉膛2中，可降低主炉膛2内燃烧区的燃烧温度，减少氮氧化物的生成；满足氮氧化物的环保排放要求，降低了环保设备投入及环保设备运行费用，有较好的经济效益和社会效益；且将烟气再次通入主炉膛2中，还有利于燃料的充分完全燃烧以及进一步提高热量利用率，提高热效率。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图3，烟气再循环装置11包括烟气再循环主风管111，尾部烟道6的末端设有取烟口，取烟口与烟气再循环主风管111相连，烟气再循环主风管111设于炉排3的靠近尾部一侧。

取烟口可设置在尾部烟道6末端的侧壁上，用于引出烟气。烟气再循环主风管111用于将从取烟口取出的烟气导入至炉排3的靠近尾部一侧。使得烟气可与炉排3尾部处的灰渣接触，从而可降低灰渣温度，减少灰渣热损失，提高锅炉效率。

在上述实施例的基础上，进一步地，烟气再循环主风管111沿炉排3的宽度方向与炉排3的上表面平行设置。烟气再循环主风管111沿炉排3的宽度方向设置，可使得再循环烟气分布在炉排3的宽度方向上，即均位于炉排3的靠近尾部一侧，便于降低尾部灰渣的温度。

参考图4和图5，烟气再循环主风管111垂直连接有多个喷嘴112，喷嘴112的出口朝下设置。即喷嘴112在炉排3的上方朝向炉排3喷射再循环烟气。进一步地，喷嘴112的出口应位于主炉膛2内部的主燃区；以有效的降低燃烧温度，减少氮氧化物的生成。

在上述实施例的基础上，进一步地，沿炉排3的宽度方向均匀设置多个喷嘴112；可对主炉膛2内部主燃区的温度以及灰渣的温度进行均匀的降温，以提高脱销效果以及充分减少灰渣热损失，提高热效率。烟气再循环主风管111与炉排3尾部之间的距离为450-550mm。使得烟气再循环主风管111与炉排3上的灰渣位置对应。进一步地，所述取烟口设在尾部烟道上空气预热器8的后方。

在上述实施例的基础上，进一步地，烟气再循环主风管111设置在副炉膛4的内部，喷嘴112穿过副炉膛4的侧壁***主炉膛2中；烟气再循环主风管111的两端分别穿出炉膛与两个取烟口一一对应连接。因为主炉膛2呈弯折状，中部的截面面积小于底部的截面面积，使得炉排3尾部上方对应的主炉膛2空间较小，可将烟气再循环主风管111设置在副炉膛4中，将喷嘴112穿过主炉膛2和副炉膛4之间的膜式水冷壁即可。

可在尾部烟道6末端的相对两侧分别设置取烟口，使烟气再循环主风管111的两端与两个取烟口一一对应连接，可便于烟气再循环主风管111的固定安装，以及对炉排3上方进行均匀送入再循环烟气。进一步地，烟气再循环主风管111与取烟口的连接管路上可设置引风机，以提供再循环烟气的输送动力。

在上述实施例的基础上，进一步地，对流通道12的内部设有对流受热面5。尾部烟道6上沿烟气流动方向依次设有省煤器7和空气预热器8，尾部烟道6在所述空气预热器8的后部连接引风机，引风机可依次连接节能器和脱硫装置。对流通道12上还可设置脱硝模块15，脱硝模块15可为SCR催化剂模块，以实现炉内脱硝。

在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例提供一种基于上述任一实施例所述层燃锅炉结构的锅炉脱硝方法，包括：从尾部烟道6的末端抽取再循环烟气；将再循环烟气通入主炉膛2内部、炉排3后部的上方。

在上述实施例的基础上，进一步地，抽取的再循环烟气的温度小于等于150℃；再循环烟气在总烟气中的占比为15%-25%；再循环烟气通入主炉膛2的流速为25-35m/s。

具体的，在空气预热器8的后方设置取烟口，此处烟气温度低于150℃，取此部分烟气送入炉排3后部上方的烟气再循环装置11。烟气再循环主风管111和烟气再循环喷嘴112设置在后拱尾部，垂直向下布置，距炉排3尾部500mm左右，需保证对炉渣的冷却。

最大烟气循环量约取总烟气量的20%左右。实际运行当中，可利用变频风机来调整再循环烟气量，以取得最好的效果。烟气再循环喷嘴112里口尺寸和个数根据烟气量选择，烟气再循环喷嘴112内烟气速度约为30m/s，布置时尽量均布后拱。烟气再循环主风管111和烟气再循环喷嘴112间采用焊接形式，与烟气再循环喷嘴112对应的膜式壁的扁钢根据烟气再循环喷嘴112尺寸开孔。

该层燃锅炉结构及锅炉脱硝方法在锅炉尾部取部分烟气送入炉排3后部，降低炉排3上主燃区的燃烧温度，减少氮氧化物的生成。解决了层燃工业锅炉热效率低，氮氧化物排放高的问题，可减小层燃锅炉污染物（氮氧化物）处理强度；降低灰渣温度，减少灰渣热损失，提高了锅炉效率；降低炉膛内火焰的燃烧温度，减少氮氧化物的生成；满足氮氧化物的环保排放要求，降低了环保设备投入及环保设备运行费用，有较好的经济效益与社会效益。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图2，上述各实施例所述的锅炉结构以及脱硝方法同样适用于链条锅炉，对于链条锅炉的具体结构设置以及操作方法与上述层燃锅炉类似，不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。