生物质蒸汽发生器
技术领域
本实用新型涉及生物质锅炉技术领域，尤其涉及一种生物质蒸汽发生器。
背景技术
生物质锅炉因具有运行成本低、节能、环保（能有效减少能源的消耗、减少二氧化碳、二氧化硫和氮氧化合物的排放、极大地改善环境）等优点而深受大家喜欢，国家也在重点大力提倡生物质锅炉及生物质锅炉燃烧技术。
生物质蒸汽发生器是生物质锅炉中的一种，生物质蒸汽发生器是利用生物质燃料燃烧产生的热能把水加热成为蒸汽的热交换设备。现有的生物质蒸汽发生器结构复杂、占用空间大，工作时生物质燃料燃烧不充分、燃烧效率较低、造成燃料浪费，且生物质燃烧产生的热能与水热交换过程中热交换效率不高，热能浪费十分严重。
实用新型内容
本实用新型所需解决的技术问题是：提供一种结构简单、紧凑、生物质燃料燃烧充分且热交换效率高的生物质蒸汽发生器。
为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：所述的生物质蒸汽发生器，包括：带炉腔的燃烧室、带第一密封空腔的蒸汽室和换热器；在燃烧室顶部开设有与炉腔相连通的总烟气出口，在燃烧室侧壁分别开设有与炉腔相连通的进料口及空气补充口；在蒸汽室底部开设有与第一密封空腔相连通的第一烟气进口，蒸汽室位于燃烧室上方，且第一烟气进口与总烟气出口密封连通；在第一密封空腔中设置有水套组，所述的水套组包括：上箱体、矩形筒状内水套、矩形筒状外水套和设置于第一烟气进口处的下箱体，所述的上箱体和下箱体均为带中部贯通孔的密封矩形空腔箱体，外水套套设于内水套上，且外水套与内水套之间形成供烟气通过的烟气夹层；内水套顶部与上箱体底部密封连接，且内水套顶部的出水口与上箱体的密封矩形腔相连通，在内水套顶部开设有至少一个第一烟气通道，内水套的内筒腔中的烟气通过各第一烟气通道流入烟气夹层中；外水套顶部与上箱体底部密封连接，且外水套顶部的出水口与上箱体的密封矩形腔相连通；内水套底部与下箱体顶部密封连接，且内水套底部的进水口与下箱体的密封矩形腔相连通；外水套底部与下箱体底部密封连接，且外水套底部的进水口与下箱体的密封矩形腔相连通，在外水套底部开设有至少一个第二烟气通道，烟气夹层中的烟气通过各第二烟气通道流入外水套外部的第一密闭空腔中；在蒸汽室侧壁开设有与外水套外部的第一密闭空腔相连通的第一烟气出口，第一烟气出口与换热器的第二烟气进口相连通，在换热器的第二烟气出口处设置有引风机；换热器的出水口依次通过进水管、水泵、出水管与下箱体的密封矩形腔连通，气包的蒸汽进口管依次密封穿过蒸汽室顶部通孔、上箱体顶部通孔后伸入上箱体的密封矩形腔中。
进一步地，前述的生物质蒸汽发生器，其中，所述的矩形筒状内水套和矩形筒状外水套均为膜式水冷壁结构；各第一烟气通道分别开设于矩形筒状内水套的鳍片上部，各第二烟气通道分别开设于矩形筒状外水套的鳍片下部。
进一步地，前述的生物质蒸汽发生器，其中，所述的蒸汽室包括内腔壁和外腔壁，内腔壁和外腔壁之间形成水套夹层；在外腔壁上分别开设有与水套夹层相连通的夹层进水口和夹层出水口，换热器的出水口通过连接管与夹层进水口相连接，夹层出水口通过进水管、水泵、出水管与下箱体的密封矩形腔连通。
进一步地，前述的生物质蒸汽发生器，其中，水箱通过水箱出水管与换热器的进水口连通，在蒸汽室的外腔壁顶部开设有与水套夹层连通的水套回收口，水套回收口通过水套回收管与水箱连通。
进一步地，前述的生物质蒸汽发生器，其中，气包的出水口通过回水管与下箱体的密封矩形腔连通；气包中的蒸汽经汽水分离后分离的水通过气包的出水口、回水管回到下箱体的密封矩形腔中。
进一步地，前述的生物质蒸汽发生器，其中，在进料口处设置有进料管，螺旋输送机的输出口和第一风机的出风口均通过进料管与进料口相连接；通过第一风机的风力将从螺旋输送机的输出口输出的生物质燃料吹入燃烧室的炉腔中。
进一步地，前述的生物质蒸汽发生器，其中，在螺旋输送机的进料口处设置有进料斗。
进一步地，前述的生物质蒸汽发生器，其中，空气补充口与第二风机的出风口相连接。
进一步地，前述的生物质蒸汽发生器，其中，所述的换热器为带第二密封空腔的壳体，在第二密封空腔中由上至下间隔设置有第一分隔板和第二分隔板，第一分隔板和第二分隔板将第二密封空腔分隔成三个独立的空腔：上空腔、中部空腔和下空腔；在上空腔中部竖向设置有第三分隔板，第三分隔板将上空腔分隔成二个独立的空腔：第一空腔和第二空腔；换热器的第二烟气进口与第一空腔相连通，换热器的第二烟气出口与第二空腔相连通；在中部空腔中间隔竖向设置有若干第一换热管，各第一换热管的进烟口分别密封穿过第一分隔板上对应通孔、使各第一换热管的进烟口与第一空腔连通；各第一换热管的出烟口分别密封穿过第二分隔板上对应通孔、使各第一换热管的出烟口与下空腔相连通；在中部空腔中间隔竖向设置有若干第二换热管，各第二换热管的出烟口分别密封穿过第一分隔板上对应通孔、使各第二换热管的出烟口与第二空腔连通；各第二换热管的进烟口分别密封穿过第二分隔板上对应通孔、使各第二换热管的进烟口与下空腔相连通。
进一步地，前述的生物质蒸汽发生器，其中，水箱通过水箱出水管与换热器的进水口连通，在换热器上开设有与中部空腔连通的蒸汽回收口，蒸汽回收口通过蒸汽回收管与水箱连通。
进一步地，前述的生物质蒸汽发生器，其中，在蒸汽室上还设置有用于测量水套组中水位高度的液位计。
本实用新型的有益效果是：结构简单、紧凑，占用空间小； 工作时通过螺旋输送机、第一风机和第二风机配合作业，使吹入炉腔中的生物质燃料更加充分燃烧；此外，通过水套组与换热器的组合设置，在有限的空间内大大增长了烟气与水的换热路径，极大地提高了生物质蒸汽发生器的热交换效率；除此之外，利用水套夹层与换热器的中部空腔中产生的蒸汽预热水箱中的水，也能进一步提高了生物质蒸汽发生器的热交换效率。
附图说明
图1是本实用新型所述的生物质蒸汽发生器的结构示意图。
图2是生物质燃料燃烧产生的烟气的流动示意图。
图3是图1中A-A剖视方向蒸汽室的内部结构示意图。
图4是图3中C-C剖视方向的结构示意图。
图5是图3中D-D剖视方向的结构示意图。
图6是图1中B-B剖视方向换热器的内部结构示意图。
图7是水和蒸汽的流动示意图。
图8是图1左视方向液位计的位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图及优选实施例对本实用新型所述的技术方案作进一步详细的说明。
实施例一
如图1和图2所示，本实施例中所述的生物质蒸汽发生器，包括：带炉腔11的燃烧室1、带第一密封空腔21的蒸汽室2和换热器4。在燃烧室1顶部开设有与炉腔11相连通的总烟气出口12，在燃烧室1侧壁分别开设有与炉腔11相连通的进料口13及空气补充口14，进料口13位于燃烧室1上部侧壁上，空气补充口14位于进料口13下方的燃烧室1侧壁上。在进料口13处设置有进料管15，螺旋输送机16的输出口和第一风机17的出风口均通过进料管15与进料口13相连接，在螺旋输送机16的进料口处还设置有进料斗19。为保证生物质燃料能在炉腔11中燃烧充分，使空气补充口14与第二风机18的出风口相连接，通过第二风机18为炉腔11补充生物质燃烧所需的空气。
生物质燃料通过进料斗19进入螺旋输送机16的进料口中，然后通过第一风机17的风力将从螺旋输送机16的输出口输出的生物质燃料吹入燃烧室1的炉膛11中燃烧产生高温烟气。通过第一风机17和第二风机18配合作业，使吹入炉腔11中的生物质燃料能更加蓬松、充分燃烧，生物质燃料利用率高，基本不会造成燃料浪费。
如图1和图3所示，在蒸汽室2底部开设有与第一密封空腔21相连通的第一烟气进口23，蒸汽室2位于燃烧室1上方，且第一烟气进口23与总烟气出口12密封连通。在第一密封空腔21中设置有水套组3，所述的水套组3包括：上箱体31、矩形筒状内水套32、矩形筒状外水套33和设置于第一烟气进口23处的下箱体34，所述的上箱体31和下箱体34均为带中部贯通孔的密封矩形空腔箱体。外水套33套设于内水套32上，且外水套33与内水套32之间形成供烟气通过的烟气夹层30。
如图3和图5所示，内水套32底部与下箱体34顶部密封连接，且内水套32底部的进水口与下箱体34的密封矩形腔相连通；内水套32顶部与上箱体31底部密封连接，且内水套32顶部的出水口与上箱体31的密封矩形腔相连通，在内水套32顶部开设有至少一个第一烟气通道321，内水套32的内筒腔320中的烟气通过各第一烟气通道321流入烟气夹层30中。
如图4和图5所示，外水套33顶部与上箱体31底部密封连接，且外水套33顶部的出水口与上箱体31的密封矩形腔相连通；外水套33底部与下箱体34底部密封连接，且外水套33底部的进水口与下箱体34的密封矩形腔相连通，在外水套33底部开设有至少一个第二烟气通道331，烟气夹层30中的烟气通过各第二烟气通道331流入外水套33外部的第一密闭空腔21中。
本实施例中所述的矩形筒状内水套32和矩形筒状外水套33均为膜式水冷壁结构。膜式水冷壁是由若干间隔排列的换热管和鳍片构成的的筒状气密式结构。
内水套的鳍片323顶部与上箱体31底部密封连接，内水套的各换热管322出口分别密封穿过上箱体31上对应通孔后伸入上箱体31的密封矩形腔中。内水套的鳍片323底部与下箱体34顶部密封连接，内水套的各换热管322进口分别密封穿过下箱体34上对应通孔后伸入下箱体34的密封矩形腔中。各第一烟气通道321分别开设于矩形筒状内水套的鳍片323上部。
为方便加工，也可以做如下设置：内水套的各换热管322出口分别密封穿过上箱体31上对应通孔后伸入上箱体31的密封矩形腔中。内水套的鳍片323顶部与上箱体31底部留有一定间距，该段间距与内水套的各换热管322之间的间隙构成若干第一烟气通道321。
外水套的鳍片333顶部与上箱体31底部密封连接，外水套的各换热管332出口分别密封穿过上箱体31上对应通孔后伸入上箱体31的密封矩形腔中。外水套的鳍片333底部与下箱体34顶部密封连接，外水套的各换热管332进口分别密封穿过下箱体34上对应通孔后伸入下箱体34的密封矩形腔中。各第二烟气通道331分别开设于矩形筒状外水套的鳍片333下部。
为方便加工，也可以做如下设置：外水套的各换热管332进口分别密封穿过下箱体34上对应通孔后伸入下箱体34的密封矩形腔中。外水套的鳍片333底部部与下箱体34底部留有一定间距，该段间距与外水套的各换热管332之间的间隙构成若干第二烟气通道331。
如图7所示，在蒸汽室2侧壁开设有与外水套33外部的第一密闭空腔21相连通的第一烟气出口24，第一烟气出口24与换热器4的第二烟气进口41相连通，在换热器4的第二烟气出口42处设置有引风机5。
换热器4的出水口40依次通过进水管66、水泵67、出水管68与下箱体34的密封矩形腔连通，气包7的蒸汽进口71管依次密封穿过蒸汽室2顶部通孔、上箱体31顶部通孔后伸入上箱体31的密封矩形腔中。气包7的出水口72通过回水管65与下箱体34的密封矩形腔连通；气包7中的蒸汽经汽水分离后分离的水通过气包7的出水口72、回水管65回到下箱体34的密封矩形腔中。气包7中的蒸汽经汽水分离后分离的蒸汽则通过包7的蒸汽出口73输出气包7外。
烟气流动路径：
燃烧室1的炉膛11中生物质燃料燃烧产生高温烟气经第一烟气进口22、下箱体34的中部贯通孔进入内水套的内筒腔320中，与内水套的各换热管322进行第一次热交换后通过各第一烟气通道321流入烟气夹层30中。位于烟气夹层30中的烟气与外水套的各换热管332进行第二次热交换后通过各第二烟气通道331流入外水套33外部的第一密闭空腔21中。位于第一密闭空腔21中的烟气通过第一烟气出口24、第二烟气进口41进入换热器4中进行第三次热交换，进行第三次热交换后的烟气依次从换热器4的第二烟气出口42、引风机5的出风口51排出换热器4外。
水流动路径：
水从换热器4的进水口49流入换热器4中，与位于换热器4中的烟气进行热交换后从换热器4的出水口40流出，然后依次通过进水管66、水泵67、出水管68进入下箱体34的密封矩形腔中，进入下箱体34的密封矩形腔中的水分别进入内水套的各换热管322、外水套的各换热管332中，内水套的各换热管322、外水套的各换热管332中的水与烟气热交换后产生的蒸汽则通过上箱体31的密封矩形腔、气包7的蒸汽进口71进入气包7中进行气液分离，气液分离的蒸汽通过气包7的蒸汽出口73输出，气液分离的水则通过气包7的出水口72、回水管65回到下箱体34的密封矩形腔中。
如图8所示，本实施例中在蒸汽室2上还设置有用于测量水套组3中水位高度的液位计100。具体是可以竖向设置一根液位计连接管69，液位计连接管69下端密封伸入下箱体34的密封矩形腔中，液位计连接管69上端高于水套组3，通常可将液位计连接管69上端连接于气包7的出水口72处。液位计100设置于液位计连接管69上。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于：本实施例在实施例一的基础上还增加了水套夹层，具体为：
如图7所示，所述的蒸汽室2包括内腔壁和外腔壁，内腔壁和外腔壁之间形成水套夹层22。在蒸汽室2的外腔壁上分别开设有与水套夹层22相连通的夹层进水口25和夹层出水口26，换热器4的出水口40通过连接管64与夹层进水口25相连接，夹层出水口26通过进进水管66、水泵67、出水管68与下箱体34的密封矩形腔连通。
水箱8通过水箱出水管61与换热器4的进水口49连通，在蒸汽室2的外腔壁顶部开设有与水套夹层22连通的水套回收口，水套回收口通过水套回收管63与水箱8连通，将水套夹层22中的蒸汽引入水箱8中，预热水箱8中的水。
烟气流动路径：
燃烧室1的炉膛11中生物质燃料燃烧产生高温烟气经第一烟气进口22、下箱体34的中部贯通孔进入内水套的内筒腔320中，与内水套的各换热管322进行第一次热交换后通过各第一烟气通道321流入烟气夹层30中。位于烟气夹层30中的烟气与外水套的各换热管332进行第二次热交换后通过各第二烟气通道331流入外水套33外部的第一密闭空腔21中。位于第一密闭空腔21中的烟气与水套夹层22中的水进行第三次热交换后通过第一烟气出口24、第二烟气进口41进入换热器4中进行第四次热交换，进行第四次热交换后的烟气依次从换热器4的第二烟气出口42、引风机5的出风口51排出换热器4外。
水流动路径：
水从换热器4的进水口49流入换热器4中，与位于换热器4中的烟气进行热交换后从换热器4的出水口40流出，然后依次通过连接管64、夹层进水口25进入水套夹层22中，与位于外水套33外部的第一密闭空腔21中的烟气热交换后依次通过夹层出水口26、进水管66、水泵67、出水管68进入下箱体34的密封矩形腔中，进入下箱体34的密封矩形腔中的水分别进入内水套的各换热管322、外水套的各换热管332中，内水套的各换热管322、外水套的各换热管332中的水与烟气热交换后产生的蒸汽则通过上箱体31的密封矩形腔、气包7的蒸汽进口71进入气包7中进行气液分离，气液分离的蒸汽通过气包7的蒸汽出口73输出，气液分离的水则通过气包7的出水口72、回水管65回到下箱体34的密封矩形腔中。
实施例三
本实施例与实施例一或实施例二的不同之处在于在对换热器4的具体结构进行设置，具体为：
如图2和图6所示，所述的换热器4为带第二密封空腔的壳体，在第二密封空腔中由上至下间隔设置有第一分隔板92和第二分隔板93，第一分隔板92和第二分隔板93将第二密封空腔分隔成上、中、下三个独立的空腔：上空腔、中部空腔48和下空腔45。在上空腔中部竖向设置有第三分隔板91，第三分隔板91将上空腔分隔成二个独立的空腔：第一空腔43和第二空腔44。换热器4的第二烟气进口41与第一空腔43相连通，换热器4的第二烟气出口42与第二空腔44相连通。
在中部空腔48中间隔竖向设置有若干第一换热管46，各第一换热管46的进烟口分别密封穿过第一分隔板92上对应通孔、使各第一换热管46的进烟口与第一空腔43连通；各第一换热管46的出烟口分别密封穿过第二分隔板93上对应通孔、使各第一换热管46的出烟口与下空腔45相连通。
在中部空腔48中间隔竖向设置有若干第二换热管47，各第二换热管47的出烟口分别密封穿过第一分隔板92上对应通孔、使各第二换热管47的出烟口与第二空腔44连通；各第二换热管47的进烟口分别密封穿过第二分隔板93上对应通孔、使各第二换热管47的进烟口与下空腔45相连通。
水箱8通过水箱出水管61与换热器4的进水口49连通，在换热器4上开设有与中部空腔连通的蒸汽回收口401，蒸汽回收口401通过蒸汽回收管62与水箱8连通。将中部空腔48中的蒸汽引入水箱8中，预热水箱8中的水。
换热器4中的烟气流动路径：
从换热器4的第二烟气进口41进入的烟气流入第一空腔43中，然后通过各第一换热管46进入下空腔45中，烟气在流经各第一换热管46时与位于中部空腔48中的水进行一次热交换；位于下空腔45中的烟气通过各第二换热管47流入第二空腔44中，烟气在流经各第二换热管67时与位于中部空腔48中的水再次进行热交换；位于第二空腔44中的烟气经第二烟气出口42、引风机5的出风口51排出换热器外。
换热器4中的水流动路径：
水从换热器4的进水口49流入换热器4的中部空腔48中，与各第一换热管46、各第二换热管47热交换后从换热器4的出水口40排出换热器4外。
以上所述仅是本实用新型的较佳实施例，并非是对本实用新型作任何其他形式的限制，而依据本实用新型的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本实用新型要求保护的范围。
本实用新型的优点是：结构简单、紧凑，占用空间小；工作时通过螺旋输送机16、第一风机17和第二风机18配合作业，使吹入炉腔11中的生物质燃料更加充分燃烧；此外，通过水套组3与换热器4的组合设置，在有限的空间内大大增长了烟气与水的换热路径，极大地提高了生物质蒸汽发生器的热交换效率；除此之外，利用水套夹层22与换热器4的中部空腔48中产生的蒸汽预热水箱8中的水，也能进一步提高了生物质蒸汽发生器的热交换效率。
