專利名稱：一種鍋爐和具有該鍋爐的熱能利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍋爐技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鍋爐和具有該鍋爐的熱能利用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)煤礦開采過程中會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)品，當(dāng)中包括固體燃料(例如煤矸石、洗中煤)和易爆氣體燃料(例如低濃度煤層氣)。其中，副產(chǎn)出的固體燃料熱值較低，利用技術(shù)難度大，還易發(fā)生自燃爆炸等危險(xiǎn)事故。而副產(chǎn)出的易爆氣體燃料在輸送和利用時具有爆炸風(fēng)險(xiǎn)，多年來，出于技術(shù)和安全的考慮也沒有得到充分利用，通常直接將其排放至大氣，不僅會造成能源浪費(fèi)，還會污染環(huán)境。目前，我國對這些副產(chǎn)出的固體燃料和易爆氣體燃料尚未整體綜合利用，而是采用獨(dú)立分散利用的方式，產(chǎn)生了利用成本高，設(shè)備投資大，系統(tǒng)維護(hù)復(fù)雜等問題。 因此，需要一種鍋爐和具有該鍋爐的熱能利用系統(tǒng)，以有效地解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種鍋爐，包括固體燃料燃燒室，所述固體燃料燃燒室用于燃燒固體燃料，所述固體燃料燃燒室設(shè)置有用于加入固體燃料的固體燃料入口和用于排放燃燒生成的煙氣的第一煙氣出口，并在內(nèi)部設(shè)置有第一受熱面，在底部設(shè)置有第一鼓風(fēng)機(jī)；分離器，所述分離器用于將來自所述固體燃料燃燒室的大顆粒固體燃料從煙氣中分離，所述分離器設(shè)置有與所述第一煙氣出口連接的第一煙氣入口和用于排放煙氣的第二煙氣出口，并在底部設(shè)置有用于排放所述大顆粒固體燃料的排料口 ；氣體燃料燃燒室，所述氣體燃料燃燒室用于燃燒氣體燃料，所述氣體燃料燃燒室設(shè)置有與所述第二煙氣出口連接的第二煙氣入口、用于加入氣體燃料的氣體燃料入口以及用于將煙氣排出所述鍋爐的排煙口，并在內(nèi)部設(shè)置有第二受熱面。優(yōu)選地，所述第一受熱面包括設(shè)置在所述固體燃料燃燒室的內(nèi)表面上且環(huán)繞所述固體燃料燃燒室的內(nèi)腔的水冷壁受熱面。優(yōu)選地，在所述固體燃料燃燒室的內(nèi)表面還設(shè)置有衛(wèi)燃帶。優(yōu)選地，所述固體燃料燃燒室的爐膛上部設(shè)置為折焰角。優(yōu)選地，所述第一受熱面還包括屏式受熱面，所述屏式受熱面設(shè)置在所述固體燃料燃燒的內(nèi)腔的頂部靠近所述第一煙氣出口的位置。優(yōu)選地，所述分離器的底部設(shè)置為倒立的錐形，所述排料口設(shè)置在所述錐形的下端。優(yōu)選地，所述排料口連接有與所述固體燃料燃燒室連通的返回管道。優(yōu)選地，所述第二受熱面為包墻管受熱面。優(yōu)選地，所述排煙口處連接有對流煙道，所述對流煙道內(nèi)設(shè)置有翅片管換熱器。優(yōu)選地，在所述排煙口處連接有用于將煙氣從所述鍋爐中抽出的第二鼓風(fēng)機(jī)。
本發(fā)明還提供一種熱能利用系統(tǒng)，包括蒸汽輪機(jī)和執(zhí)行設(shè)備，所述熱能利用系統(tǒng)還包括上述的鍋爐，其中，所述鍋爐向所述蒸汽輪機(jī)提供蒸汽以使所述蒸汽輪機(jī)驅(qū)動所述執(zhí)行設(shè)備，并且所述鍋爐的冷卻水管道與所述蒸汽輪機(jī)的冷卻水管道連通。優(yōu)選地，所述執(zhí)行設(shè)備為發(fā)電機(jī)、泵、壓縮機(jī)以及風(fēng)機(jī)中的一種或多種。根據(jù)本發(fā)明的鍋爐，采用固體燃料燃燒室對固體燃料進(jìn)行燃燒，采用氣體燃料燃燒室對氣體燃料進(jìn)行燃 燒，并且固體燃料燃燒室內(nèi)在燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣通過分離器排入氣體燃料燃燒室內(nèi)與氣體燃料共同燃燒。這樣就實(shí)現(xiàn)了在同一個鍋爐中同時進(jìn)行固體燃料和氣體燃料的燃燒，降低了設(shè)備成本，并且固體燃料和氣體燃料的燃燒獨(dú)立進(jìn)行，相互之間不存在干擾也保證了鍋爐穩(wěn)定地運(yùn)行。在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式
部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征。


本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施方式及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，圖I為根據(jù)本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
的鍋爐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
的熱能利用系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。為了徹底了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。本發(fā)明公開了一種鍋爐，如圖I所示，包括用于燃燒固體燃料的固體燃料燃燒室10、用于將來自固體燃料燃燒室10的大顆粒固體燃料從煙氣中分離的分離器30以及用于燃燒氣體燃料的氣體燃料燃燒室50。其中，固體燃料燃燒室10設(shè)置有用于加入固體燃料的固體燃料入口 11，該固體燃料入口 11可以設(shè)置在固體燃料燃燒室10的側(cè)壁上，具體地，可以設(shè)置在側(cè)壁上中部靠下的位置。在固體燃料燃燒室10上設(shè)置有第一煙氣出口 13，第一煙氣出口 13可以設(shè)置在固體燃料燃燒室10的頂部或者靠近固體燃料燃燒室10的頂部的位置處。在固體燃料燃燒室10的內(nèi)部還設(shè)置有第一受熱面，用以吸收固體燃料燃燒時所產(chǎn)生的熱量。固體燃料燃燒室10的底部設(shè)置有第一鼓風(fēng)機(jī)15，該第一鼓風(fēng)機(jī)15為固體燃料的流態(tài)化以及燃燒后產(chǎn)生的溫度較高的煙氣提供動力，以使其經(jīng)由第一煙氣出口 13和設(shè)置在分離器30上的第一煙氣進(jìn)口 31進(jìn)入到分離器30。在驅(qū)動煙氣進(jìn)入到分離器30的過程中，部分未燃燒或者未充分燃燒的大顆粒固體燃料也會隨著煙氣由第一煙氣出口 13和第一煙氣進(jìn)口 31進(jìn)入到分離器30。第一煙氣出口 13可以設(shè)置在分離器30的頂部或側(cè)壁上中部靠上的位置，并與分離器30的第一煙氣進(jìn)口 31連接，并且在分離器30上還設(shè)置有第二煙氣出口 33，第二煙氣出口 33可以設(shè)置在分離器30的頂部或側(cè)壁上中部靠上的位置等。來自固體燃料燃燒室10的煙氣和部分大顆粒固體燃料均會由第一煙氣進(jìn)口 31進(jìn)入分離器30，因此需要進(jìn)行大顆粒固體燃料與煙氣的分離，以使煙氣由第二煙氣出口 33排向氣體燃料燃燒室50，而混雜在煙氣中的大顆粒固體燃料則沉積在分離器30的底部。沉積的大顆粒固體燃料可以通過在分離器30的底部設(shè)置排料口 35而排出。氣體燃料燃燒室50上設(shè)置有與第二煙氣出口 33連接的第二煙氣進(jìn)口 51，第二煙氣進(jìn)口 51可以設(shè)置在氣體燃料燃燒室50的頂部或側(cè)壁上中部靠上的位置等。此外，在氣體燃料燃燒室50上還設(shè)置有氣體燃料入口 53，氣體燃料入口 53可以設(shè)置在氣體燃料燃燒室50的頂部或側(cè)壁上中部靠上的位置等。待燃燒的氣體燃料由此進(jìn)入氣體燃料燃燒室50中與煙氣中攜帶的可燃燒部分(例如包括在分離器30中未分離出去的微小顆粒)一起混合燃燒，并將燃燒后的煙氣由位于底部或側(cè)壁上中部靠下的位置的排煙口 55排出。另外，在氣體燃料燃燒室50的內(nèi)部設(shè)置有用于吸收燃燒時產(chǎn)生的熱量的第二受熱面。需要說明的是，圖中僅是示例性地示出了本發(fā)明的鍋爐，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)本文的啟示合理地預(yù)測出其它的實(shí)施方式。 本發(fā)明公開的鍋爐采用固體燃料燃燒室10對固體燃料進(jìn)行燃燒，采用氣體燃料燃燒室50對氣體燃料進(jìn)行燃燒，并且固體燃料燃燒室10內(nèi)在燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣通過分離器30排入氣體燃料燃燒室50內(nèi)與氣體燃料共同燃燒。這樣就實(shí)現(xiàn)了在同一個鍋爐中同時進(jìn)行固體燃料和氣體燃料的燃燒，降低了設(shè)備成本，并且固體燃料和氣體燃料的燃燒獨(dú)立進(jìn)行，相互之間不存在干擾也保證了鍋爐穩(wěn)定地運(yùn)行。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，第一受熱面包括設(shè)置在固體燃料燃燒室10的內(nèi)表面上且環(huán)繞固體燃料燃燒室10的內(nèi)腔的水冷壁受熱面，水冷壁受熱面可以包括豎直設(shè)置的多個水冷壁管17。水冷壁受熱面中的冷卻水吸收固體燃料燃燒室10中燃燒時產(chǎn)生的熱量而變?yōu)樗魵?。?yōu)選地，還可以在固體燃料燃燒室10的內(nèi)表面設(shè)置衛(wèi)燃帶(未示出)，以限制水冷壁受熱面的吸熱量，使固體燃料燃燒室10內(nèi)維持較高溫度，增強(qiáng)固體燃料燃燒的穩(wěn)定性。優(yōu)選地，可以將固體燃料燃燒室10的爐膛上部設(shè)置為折焰角(未示出)，通過折焰角改善固體燃料燃燒室10內(nèi)的氣流流動，保證固體燃料的穩(wěn)定燃燒。優(yōu)選地，第一受熱面還可以包括屏式受熱面19，該屏式受熱面19設(shè)置在固體燃料燃燒室10的內(nèi)腔的頂部靠近第一煙氣出口 13的位置，以便在固體燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣排入分離器30之前對煙氣中的熱量進(jìn)行吸收。前面提到，由固體燃料燃燒室10排入分離器30的煙氣中會摻雜著沒有燃燒的大顆粒固體燃料，這些煙氣和大顆粒固體燃料的混合物在分離器30中按照旋風(fēng)除塵的方式進(jìn)行分離后大顆粒固體燃料會沉積在分離器30的底部。這些沉積的大顆粒固體燃料可以通過設(shè)置在分離器30底部的排料口 35排出，排出的大顆粒固體燃料可以重新投入固體燃料燃燒室10中進(jìn)行燃燒。為了能夠徹底地將這些大顆粒固體燃料從分離器30中排出，優(yōu)選地將分離器30的底部設(shè)置為倒立的錐形(圖I所示)，并且將排料口 35設(shè)置在該錐形的下端。這樣大顆粒固體燃料有能夠向排料口聚集，方便將其從分離器30中徹底取出，減少大顆粒固體燃料在分離器30內(nèi)的殘留。
在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，排料口 35上可以連接有與固體燃料燃燒室10連通的返回管道70。該返回管道70的一端連接在排料口 35上，從而與分離器30連通，其另一端與固體燃料燃燒室10連通，這樣就使分離出的大顆粒固體燃料能夠通過返回通道70在重力的作用下自行回到固體燃料燃燒室10中參與燃燒，而不需要人工搬運(yùn)，提高了鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)的效率。在本發(fā)明的又一種優(yōu)選實(shí)施方式中，設(shè)置在氣體燃料燃燒室50內(nèi)的第二受熱面采用包墻管受熱面(未示出)，用來吸收燃燒過程中產(chǎn)生的熱量。此外，氣體燃料燃燒室50的排煙口 55連接有對流煙道90，在對流煙道90內(nèi)設(shè)置有翅片管換熱器(未示出)，翅片管換熱器具有較大的熱交換面積，能夠更有效率地吸收將要排出的煙氣的熱量。優(yōu)選地，為了更快地將氣體燃料燃燒室50內(nèi)的煙氣排出，可以在排煙口 55上連接第二鼓風(fēng)機(jī)(未示出)，從而更高效地將煙氣從氣體燃料燃燒室50中抽出。并且，由于使用了第二鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行抽風(fēng)，還使氣體燃料燃燒室50的內(nèi)部處于負(fù)壓狀態(tài)，保證了氣體燃料的安全燃燒。綜上所述，本發(fā)明公開的鍋爐實(shí)現(xiàn)了在同一個鍋爐中同時進(jìn)行固體燃料和氣體燃料的燃燒，降低了設(shè)備成本，并且固體燃料和氣體燃料的燃燒獨(dú)立進(jìn)行，相互之間不存在干擾也保證了鍋爐穩(wěn)定地運(yùn)行。本發(fā)明還公開了一種熱能利用系統(tǒng)，該熱能利用系統(tǒng)包括蒸汽輪機(jī)和執(zhí)行設(shè)備，并且還包括上述的鍋爐。其中，鍋爐向蒸汽輪機(jī)提供蒸汽以使蒸汽輪機(jī)驅(qū)動執(zhí)行設(shè)備進(jìn)行做功，而蒸汽輪機(jī)的冷卻水管道與鍋爐的冷卻水管道連通。在圖2中，以發(fā)電機(jī)20為例，鍋爐輸出的蒸汽進(jìn)入蒸汽輪機(jī)40的進(jìn)汽口 41，蒸汽·輪機(jī)40將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能驅(qū)動發(fā)電機(jī)20發(fā)電。而蒸汽輪機(jī)的冷卻水管道與鍋爐的冷卻水管道連通，蒸汽輪機(jī)40輸出的冷卻水首先經(jīng)過凝汽器81，在凝結(jié)水泵83的作用下進(jìn)入除氧器60，經(jīng)過除氧器60除氧后在給水泵85的作用下流入鍋爐的冷卻水管道中。除發(fā)電機(jī)20夕卜，執(zhí)行設(shè)備還可以采用泵、壓縮機(jī)以及風(fēng)機(jī)等輸出機(jī)械能的設(shè)備中的一種或者多種。本發(fā)明已經(jīng)通過上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。
權(quán)利要求
1.一種鍋爐，其特征在于，包括 固體燃料燃燒室，所述固體燃料燃燒室用于燃燒固體燃料，所述固體燃料燃燒室設(shè)置有用于加入固體燃料的固體燃料入口和用于排放燃燒生成的煙氣的第一煙氣出口，并在內(nèi)部設(shè)置有第一受熱面，在底部設(shè)置有第一鼓風(fēng)機(jī)； 分離器，所述分離器用于將來自所述固體燃料燃燒室的大顆粒固體燃料從煙氣中分離，所述分離器設(shè)置有與所述第一煙氣出口連接的第一煙氣入口和用于排放煙氣的第二煙氣出口，并在底部設(shè)置有用于排放所述大顆粒固體燃料的排料口； 氣體燃料燃燒室，所述氣體燃料燃燒室用于燃燒氣體燃料，所述氣體燃料燃燒室設(shè)置有與所述第二煙氣出口連接的第二煙氣入口、用于加入氣體燃料的氣體燃料入口以及用于將煙氣排出所述鍋爐的排煙口，并在內(nèi)部設(shè)置有第二受熱面。
2.按照權(quán)利要求I所述的鍋爐，其特征在于，所述第一受熱面包括設(shè)置在所述固體燃料燃燒室的內(nèi)表面上且環(huán)繞所述固體燃料燃燒室的內(nèi)腔的水冷壁受熱面。
3.按照權(quán)利要求2所述的鍋爐，其特征在于，在所述固體燃料燃燒室的內(nèi)表面還設(shè)置有衛(wèi)燃帶。
4.按照權(quán)利要求2所述的鍋爐，其特征在于，所述固體燃料燃燒室的爐膛上部設(shè)置為折焰角。
5.按照權(quán)利要求2所述的鍋爐，其特征在于，所述第一受熱面還包括屏式受熱面，所述屏式受熱面設(shè)置在所述固體燃料燃燒的內(nèi)腔的頂部靠近所述第一煙氣出口的位置。
6.按照權(quán)利要求I所述的鍋爐，其特征在于，所述分離器的底部設(shè)置為倒立的錐形，所述排料口設(shè)置在所述錐形的下端。
7.按照權(quán)利要求I所述的鍋爐，其特征在于，所述排料口連接有與所述固體燃料燃燒室連通的返回管道。
8.按照權(quán)利要求I所述的鍋爐，其特征在于，所述第二受熱面為包墻管受熱面。
9.按照權(quán)利要求I所述的鍋爐，其特征在于，所述排煙口處連接有對流煙道，所述對流煙道內(nèi)設(shè)置有翅片管換熱器。
10.按照權(quán)利要求I所述的鍋爐，其特征在于，在所述排煙口處連接有用于將煙氣從所述鍋爐中抽出的第二鼓風(fēng)機(jī)。
11.一種熱能利用系統(tǒng)，包括蒸汽輪機(jī)和執(zhí)行設(shè)備，其特征在于，所述熱能利用系統(tǒng)還包括權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)所述的鍋爐，其中，所述鍋爐向所述蒸汽輪機(jī)提供蒸汽以使所述蒸汽輪機(jī)驅(qū)動所述執(zhí)行設(shè)備，并且所述鍋爐的冷卻水管道與所述蒸汽輪機(jī)的冷卻水管道連通。
12.按照權(quán)利要求11所述的熱能利用系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行設(shè)備為發(fā)電機(jī)、泵、壓縮機(jī)以及風(fēng)機(jī)中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明公開一種鍋爐和具有該鍋爐的熱能利用系統(tǒng)。該鍋爐包括固體燃料燃燒室，用于燃燒固體燃料，該固體燃料燃燒室設(shè)置有用于加入固體燃料的固體燃料入口和用于排放燃燒生成的煙氣的第一煙氣出口；分離器，用于將來自所述固體燃料燃燒室的大顆粒固體燃料從煙氣中分離，該分離器設(shè)置有與所述第一煙氣出口連接的第一煙氣入口和用于排放煙氣的第二煙氣出口；氣體燃料燃燒室，用于燃燒氣體燃料，該氣體燃料燃燒室設(shè)置有與所述第二煙氣出口連接的第二煙氣入口、用于加入氣體燃料的氣體燃料入口以及用于將煙氣排出所述鍋爐的排煙口。根據(jù)本發(fā)明的鍋爐，實(shí)現(xiàn)了在同一個鍋爐中同時進(jìn)行固體燃料和氣體燃料的燃燒，降低了設(shè)備成本。
文檔編號F22B33/18GK102901088SQ201210316320
公開日2013年1月30日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者韓濤, 王敬軒, 史曉云 申請人:思安新能源股份有限公司