[发明专利]锅炉

说明书

本发明涉及一种锅炉，它具有通过燃烧燃料来产生工作介质的燃烧室。

在采用化石燃料的蒸汽动力设备中，燃料的内能被转化成技术上可以应用的能量形式。在此，利用燃料燃烧所产生的热气作为工作介质，应用其热函，在蒸发器中将水完全或部分地汽化，并/或使之过热。这样产生的蒸汽被导入汽轮机，并在其中膨胀，将能量传递给发电系统。

作为燃料，在此应特别考虑采用燃料油、天然气甚至煤等化石能源。一般来讲，燃料在燃烧时要释放出二氧化碳(CO₂)。在此被转换的碳在燃烧之前，经过了很长的时间才化合到燃料之中，并因此降低了大气中二氧化碳的含量。因此，这种燃料的燃烧实际上造成了全球CO₂水平的提高。尤其鉴于由此引发的温室效应，也就是地球大气的持续变暖，在制取蒸汽时，使用可再生的能源，或者使用具有相对较短的二氧化碳循环周期的能源，例如生物体，就具有特别的意义。因然，在燃烧稻草这样的生物体时，也同样会向大气中排出二氧化碳(CO₂)，但是，基于此的碳在化合到生物之前，一般只有较短的时间，因而在燃烧生物体时，不会造成二氧化碳平均水平的显著提高。

由此，就制取蒸汽而言，生物体，尤其是稻草，被证明是一种特别具有吸引力的燃料。不过，在设计用稻草作为燃料的锅炉时，存在这样的问题，即当蒸汽温度略高于470℃时，由于稻草中所含的元素，例如氯或者钾，会对锅炉的金属加热面造成强烈的腐蚀。不过，为使锅炉能以足够高的效率经济运行，蒸汽温度要高于500℃。

本发明的目的在于，提供这样一种锅炉，在采用生物体作为燃料燃烧时，利用它可以达到一较高的效率，而不出现强烈的腐蚀。

按照本发明，本目的可以通过这样一种锅炉来达到，它具有通过燃烧第一级燃料来产生工作介质的第一级燃烧室，还具有用于燃烧第二级燃料的第二级燃烧室，该燃烧室沿工作介质流动方向连接在第一级燃烧室之后。

在使用不同类型的燃料时，这种型式的锅炉可特别灵活地满足多种多样的需要。只有这样才能保证，考虑那些为避免腐蚀锅炉的加热面对燃烧生物体的特殊要求，而同时在锅炉内可达到高效率所需的温度水平。

在特别有利的设计中，第一级燃烧室采用煤，尤其是无烟煤作为燃料，并且/或者第二级燃烧室采用生物体，尤其是稻草作为燃料。由此可以保证，在第一级燃烧室范围内，可以达到高效率所需的蒸汽温度，例如高于550℃，而在采用生物体作为燃料的第二级燃烧室内，为避免高温腐蚀，蒸汽温度要低于约470℃。以这样的方式可利用生物体，尤其是干草作为产生约470℃蒸汽温度的主要燃料，而只需通过以辅助燃烧的方式来燃烧煤，可将蒸汽温度水平由约470℃提升至高于550℃。

为使锅炉达到特别高的效率，在有利的设计中，当锅炉工作时，在第一级燃烧室内产生的工作介质，在第二级燃烧室中用作燃烧用空气。为此，第一级燃烧室相宜地在空气过量的情况下，尤其是以约为2.5的过量空气系数(即实际输入的空气量与理论燃烧所需空气量之比)进行工作。此外，当第一级燃烧室在空气过量的情况下工作时，工作介质的烟气温度降至约1050℃，这样就避免了灰烬的软化和由此造成的对加热面的污染。

在制取蒸汽时，为保证特别有利地传热，锅炉的外壁适宜包括一些锅炉管道。在此，根据工作压力，锅炉可以设计成强制直通式锅炉、强制循环式锅炉或自然循环式锅炉。

为了能特别可靠地保证蒸汽具有为高效率所必需的高温，相宜地设置一些过热器加热面。其中在一特别有利的结构方案中，在第二级燃烧室的烟雾区内设置一第一过热器加热面，在第一级燃烧室的烟雾区设置一第二过热器加热面。这样锅炉的工作运行参数，可特别灵活地与第一级和第二级燃烧室的烟气温度相匹配。

为进一步提高效率，一热交换器相宜和一个与第一和/或第二级燃烧室相连通的空气进气管道相连接，该热交换器通过与燃烧时产生的烟气进行热交换来预热空气。

本发明的优点在于，通过在工作介质侧将第二级燃烧室连接在第一级燃烧室之后，可使用生物体作为主要燃料。其中在避免了加热面高温腐蚀的情况下，仍然保证了锅炉的高效率。此外，采用无烟煤作为辅助燃料，尤其相对于其它可选用的辅助燃料，例如燃料油或天然气等高成本燃料，确保了这种锅炉工作的经济性。

下面借助于附图所示对本发明的实施例作进一步的详细说明。

图1所示为一锅炉。