CN100580320C - 高温助燃器及倒燃式生物质燃料专用燃烧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温助燃器及倒燃式生物质燃料专用燃烧装置，高温助燃器含有环形本体，所述环形本体内腔表面为截倒圆锥形或倒截正棱锥形，其外环表面与燃烧装置的内壳形状相匹配，所述环形本体为一体式结构或组合式结构。所述专用燃烧装置含有内壳、水夹套和外壳，所述内壳内设置有上炉排和下炉排，贯穿内壳、水夹套和外壳分别设置有加料口和高温烟气出口，所述内壳下部设置有出灰渣口，所述高温助燃器设置在所述上炉排下方的内壳壁上，与高温烟气出口相对应的内壳上设置有除尘罩板，除尘罩板的下端口设置有除尘网，贯穿内壳、水夹套和外壳设置有二次进风口，二次进风口位于下炉排上方。本发明设计合理、燃烧充分、适用于多种燃料、社会和经济效益好。
Description
一、技术领域：
本发明涉及一种燃烧装置，特别是涉及一种高温助燃器及倒燃式生物质燃料专用燃烧装置。
二、背景技术：
生物质燃料是将农作物秸秆、木屑、锯末、花生壳、玉米芯、稻壳、树枝、树叶、干草通过压缩成型直接利用的燃料。无任何添加剂和粘结剂。是一种可再生的清洁能源。根据中华人民共和国《可再生能源法》的要求，国家***于2006年8月组织编制了《可再生能源中长期发展规划》，提出了2010年至2020年可再生能源的发展目标和任务，其中，生物质固体成型燃料分别达到100万吨和5000万吨，并确立了生物质固体成型燃料作为现代清洁能源的地位。
目前，我国城市拥有大量的小型手烧燃煤锅炉，其中大都分布在城市内及城市周边，由于烧的都是含硫量高的劣质煤，因小型锅炉无脱硫装置，加上司炉水平低等因素，冒黑烟、硫污染等直接影响了城市及周边的空气质量，为此，取消城市小型煤锅炉及煤改气、电的呼声很高，且许多城市已采取了行动，但由于气源紧张、电价昂贵，而城市热力又达不到的城市或地方，收效甚微。用清洁的生物质燃料替代煤，在城市小型锅炉内使用就成为首选。但目前大多数小型锅炉的结构均不适合使用生物质燃料(仍有冒黑烟、粉尘污染等现象)。
三、发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种设计合理、燃烧充分、适用于多种燃料的高温助燃器及倒燃式生物质燃料专用燃烧装置。
本发明的技术方案是：一种高温助燃器，含有环形本体，所述环形本体内腔表面为截倒圆锥形或截倒正棱锥形，其外表面形状与倒燃式生物质燃料燃烧装置内壳的内表面形状相匹配，所述环形本体由耐火材料浇注成型或烧结成型。
所述环形本体为一体式结构，并且，所述环形本体的外环表面上设置有减重环槽；或者，所述环形本体为组合式结构，由多个沿径向分割的卫燃单体组成，并且，每一卫燃单体的外环表面中部设置有减重槽，所有卫燃单体围合在一起，形成环形本体，相邻卫燃单体上的减重槽相对应，形成减重环槽。
所述卫燃单体的数量至少有两个；所述减重环槽的截面形状为斜L型；所述环形本体内腔表面的顶角为25～75°。
一种含有所述高温助燃器的倒燃式生物质燃料专用燃烧装置，还含有内壳、水夹套和外壳，所述内壳围成的腔室上部为炉膛，下部为灰渣室，炉膛内设置有上炉排和下炉排，贯穿内壳体壁、水夹套和外壳体壁分别设置有加料口和高温烟气出口，所述高温助燃器设置在所述上炉排下方的内壳内壁上，并且，与所述高温烟气出口相对应的炉膛中设置有除尘罩板，所述除尘罩板的下端口设置有除尘网，贯穿内壳体壁、水夹套和外壳体壁设置有二次进风口，所述二次进风口位于所述下炉排上方；所述下炉排下方的内壳上设置有三次进风口；所述高温助燃器和下炉排之间的炉膛内设置有悬挂炉排。
所述除尘罩板含有立板和倾斜板，所述立板的两侧端面和所述内壳的内壁连接，其上端面和倾斜板的下端面连接，所述倾斜板的其他端面和所述内壳的内壁连接，所述立板、倾斜板和所述内壳内壁围成一个下端开口的腔体，该腔体罩着所述高温烟气出口，并且，该腔体的下端设置有所述除尘网；所述立板为平板，所述倾斜板为平板或弧形板，该立板的长度小于所述内壳的直径或长度；或者，所述立板为弧形板，所述倾斜板为弧形板或平板，该立板的顶点处不超过所述内壳的曲率中心。
所述上炉排为水冷式管状炉排，其上端面设置有防结渣卫燃块，所述上炉排的相邻水冷管之间设置有可拆式附加炉排，该附加炉排为长条状。
所述悬挂炉排含有钢板网，并且，所述钢板网上端设置有悬挂固定机构，该悬挂机构和炉膛内设置的挂架活动式连接，所述钢板网下端设置有活动式固定机构或支腿，该活动式固定机构和炉膛内设置的另一挂架活动式连接，或者，该支腿与炉膛的侧壁或下炉排相接触；所述悬挂炉排倾斜设置，其与垂直面的夹角为25～75°，所述钢板网的数量至少为一个，所述悬挂固定机构和活动式固定机构均为挂钩；所述支腿为直线型或L型。
所述内壳的四周面和顶面均设置有水夹套和外壳，加料口设置在四周面的上部或顶面上；或者，所述内壳的四周面设置有水夹套和外壳，加料口设置在顶面上。
本发明的有益效果是：
1、本发明彻底地解决了生物质燃料在锅炉中的燃烧问题。它根据生物质燃料挥发分大的特点，综合应用了反烧法、煤制气法、悬浮燃烧等多种洁净燃烧技术，使生物质燃料燃烧完全，解决了冒黑烟的本质问题。
2、锅炉燃料的洁净燃烧理论认为洁净燃烧必须满足三个条件：一是要求较高的温度(不低于380℃)；二是可燃气体在高温区停留的时间要长；三是充足的氧气。本发明设置有高温助燃器和悬挂炉排，并且设置有三次进风口，炉膛内可迅速形成高温区，稳定地维持反烧、煤气化燃烧及悬浮燃烧状态，烟气在高温炉膛内停留时间长，经多次配风，燃烧充分，燃料利用率高，不冒黑烟。
3、本发明设置有除尘罩板，并且除尘罩板下端口设置有除尘网，这样就大大降低与之配套的锅炉烟尘排放原始浓度低，可不用烟囱，减少投资的同时还有利于环境保护。
4、本发明操作简单、方便、无需繁杂的操作程序，另外燃料燃烧连续，工况稳定，不受添加燃料或捅火的影响，热效率高。
5、本发明的上炉排采用水冷式管状炉排，并且上炉排上端面设置有防结渣卫燃块，这样使燃烧更稳定，清理更方便。
6、本发明悬挂炉排与内壳活动式连接，容易拆装，另外倾斜设置，便于落灰、延长燃料和烟气的留炉时间、改变烟气的走向，以增加燃烧效果和除尘。
7、本发明高温助燃器采用组合式结构，容易制作和拆装，另外，高温助燃器和内壳采用活动式连接，能够拆卸，高温助燃器外环表面中部设置有减重环槽，节约材料，便于搬运。
8、本发明相邻上炉排之间设置有可拆式附加炉排，该附加炉排为长条状，因而燃料适应性广，可燃烧生物质成型燃料，亦可燃烧散料如稻壳、花生壳、木屑等，燃烧来源广泛，成本低廉，使用散料的综合成本比燃煤还低。另外，本发明可广泛用于旧的燃煤锅炉的改造及与新制造的生物质锅炉的配拍套生产，具有极好的市场前景。
四、附图说明：
图1为倒燃式生物质燃料专用燃烧装置的结构示意图之一；
图2为倒燃式生物质燃料专用燃烧装置的结构示意图之二；
图3为图1所示悬挂炉排的结构示意图之一；
图4为图3所示悬挂炉排的俯视图；
图5为图1所示悬挂炉排的结构示意图之二；
图6为图1所示悬挂炉排的结构示意图之三；
图7为图1所示高温助燃器的结构示意图之一；
图8为图7所示高温助燃器的俯视图；
图9为图1所示高温助燃器的结构示意图之二；
图10为图9所示高温助燃器的俯视图；
图11为上炉排和防结渣卫燃块的结构示意图；
图12为图11所示上炉排和防结渣卫燃块右视剖面图；
图13为防结渣卫燃块的不同截面形状；
图14为图1所示除尘罩板的俯视图之一；
图15为图1所示除尘罩板的俯视图之二。
五、具体实施方式：
实施例一：参见图1、图6-图8、图11-图15，图中，倒燃式生物质燃料专用燃烧装置的内壳9的四周面和顶面均设置有水夹套8和外壳7，内壳9围成的腔室上部为炉膛，下部为灰渣室，炉膛内设置有上炉排6和下炉排1，贯穿内壳9的体壁、水夹套8和外壳7的体壁分别设置有加料口11和高温烟气出口4，加料口11设置在内壳9四周面的上部；灰渣室下部设置有出灰渣口15，上炉排6和下炉排1之间的炉膛内分别设置有高温助燃器5和悬挂炉排12，与高温烟气出口4相对应的内壳9中设置有除尘罩板3，除尘罩板3的下端口设置有除尘网2，贯穿内壳9的体壁、水夹套8和外壳7的体壁设置有二次进风口13，二次进风口13位于悬挂炉排12和下炉排1之间。水夹套8设置有进水口和出水口，此为现有技术，具体结构不详述。
悬挂炉排12含有钢板网23，钢板网23上端设置有悬挂固定机构21，该悬挂机构和炉膛内设置的挂架22活动式连接，钢板网23下端设置有活动式固定机构，该活动式固定机构和炉膛内设置的另一挂架活动式连接。钢板网23的数量至少为一个。悬挂固定机构21为挂钩，活动式固定机构也为挂钩。悬挂炉排12倾斜设置，其与垂直面的夹角25～75°，夹角的具体值根据设计要求确定，可以是30°、40°、45°、50°、55°、60°等等。
除尘罩板3含有立板和倾斜板，立板的两侧端面和内壳9的内壁连接，其上端面和倾斜板的下端面连接，倾斜板的其他端面和内壳9的内壁连接，立板、倾斜板和内壳9内壁围成一个下端开口的腔体，该腔体罩着高温烟气出口4，并且，该腔体的下端设置有除尘网2；立板为平板，倾斜板为平板或弧形板，平板的长度小于内壳1的直径或长度(图14所示)；或者，立板为弧形板，倾斜板为弧形板为平板或弧形板，弧形板的顶点处不超过所述内壳的曲率中心(图15所示)。
下炉排1下方的内壳9上设置有三次进风口14。相邻上炉排6之间设置有可拆式附加炉排10，该附加炉排10为长条状，与内壳9内壁为活动式连接。上炉排6为水冷式管状炉排，其上端面通过定位柱32与防结渣卫燃块31活动式连接，防结渣卫燃块31为组合式结构，防结渣卫燃块31的截面形状为三角形，或为顶角为圆弧的三角形，或为梯形，或为长方形，根据需要确定。
高温助燃器5的环形本体内腔表面为截倒圆锥形(根据需要也可以是倒正棱锥形，正四棱锥、正六棱锥均可)，其外环表面为圆柱形，该环形本体为组合式结构，由多个沿径向分割的卫燃单体25组成，并且，每一卫燃单体的外环表面中部设置有减重槽，所有卫燃单体围合在一起，相邻卫燃单体上的减重槽相对应，形成减重环槽28。卫燃单体的数量至少有两个(图中为10个，根据需要还可以是6个、8个、12个等等)；减重环槽28的截面形状为斜L型；环形本体内腔表面的顶角为25～75°，顶角的具体值根据设计要求确定，可以是30°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°等等，环形本体由耐火材料浇注成型或烧结成型。图7中，26表示内壳9的内壁，27表示支撑块。
工作原理：生物质燃料从加料口11均匀地铺在上炉排6上，生火后，开启引风机，燃料中的挥发分析出，火焰向下燃烧，在高温助燃器5、悬挂炉排12所构成的区域迅速形成高温区，为连续稳定着火创造了条件，小于上炉排6间隙且挥发分已燃尽的炙热燃料和未燃尽的微粒，在引风机及重力的作用下，一边燃烧一边向下掉落，落在温度很高的悬挂炉排12上稍作停留后继续下落，最后落到下炉排1上，未完全燃烧的燃料颗粒继续燃烧，燃尽的灰粒从下炉排1落入灰渣室，当积灰到一定高度时，打开出灰闸板一并排出。在燃料下落的过程中，二次配风口13补充一定氧气，供悬浮燃烧，三次配风口14提供的氧气的为下炉排1上的燃烧助燃，完全燃烧后的烟气通过高温烟气出口3通往对流受热面。大颗粒烟尘通过除尘罩板3向上时由于惯性甩入灰斗，稍小的灰尘通过除尘网2阻挡又大部分落入灰斗，仅部分极其细小的微粒进入对流受热面，极大地减少了对流受热面的积灰，提高了传热效果。使用散型生物燃料时，可安装附加炉排10，使用成型生物燃料时，可拆掉附加炉排10。
实施例二：参见图2，图中编号与实施例一相同的，代表的意义相同，相同之处不重述，不同之处在于：内壳9的四周面设置有水夹套8和外壳9，加料口11设置在顶面上，敞开式加料。
实施例三：参见图3和图4，图中编号与实施例一相同的，代表的意义相同，相同之处不重述，不同之处在于：悬挂炉排12的钢板网23下端设置有直线型支腿24，该支腿24与内壳9的侧壁相接触。
实施例四：参见图5，图中编号与实施例二相同的，代表的意义相同，相同之处不重述，不同之处在于：悬挂炉排12的钢板网23下端设置有L型支腿24，该支腿24与下炉排1相接触。
实施例五：参见图9和图10，图中编号与实施例一相同的，代表的意义相同，相同之处不重述，不同之处在于：高温助燃器5的环形本体为一体式结构，并且，环形本体的外环表面上设置有减重环槽28。
Claims (8)
1、一种高温助燃器，含有环形本体，其特征是：所述环形本体内腔表面为截倒圆锥形或截倒正棱锥形，其外表面形状与倒燃式生物质燃料燃烧装置内壳的内表面形状相匹配；所述环形本体由耐火材料浇注成型或烧结成型。
2、根据权利要求1所述的高温助燃器，其特征是：所述环形本体为一体式结构，并且，所述环形本体的外环表面上设置有减重环槽；或者，所述环形本体为组合式结构，由多个沿径向分割的卫燃单体组成，并且，每一卫燃单体的外环表面中部设置有减重槽，所有卫燃单体围合在一起，形成环形本体，相邻卫燃单体上的减重槽相对应，形成减重环槽。
3、根据权利要求2所述的高温助燃器，其特征是：所述卫燃单体的数量至少有两个；所述减重环槽的截面形状为斜L型；所述环形本体内腔表面的顶角为25～75°。
4、一种含有权利要求1所述高温助燃器的倒燃式生物质燃料专用燃烧装置，还含有内壳、水夹套和外壳，所述内壳围成的腔室上部为炉膛，下部为灰渣室，炉膛内设置有上炉排和下炉排，贯穿内壳体壁、水夹套和外壳体壁分别设置有加料口和高温烟气出口，其特征是：所述高温助燃器设置在所述上炉排下方的内壳内壁上，并且，与所述高温烟气出口相对应的炉膛中设置有除尘罩板，所述除尘罩板的下端口设置有除尘网，贯穿内壳体壁、水夹套和外壳体壁设置有二次进风口，所述二次进风口位于所述下炉排上方；所述下炉排下方的内壳上设置有三次进风口；所述高温助燃器和下炉排之间的炉膛内设置有悬挂炉排。
5、根据权利要求4所述的倒燃式生物质燃料专用燃烧装置，其特征是：所述除尘罩板含有立板和倾斜板，所述立板的两侧端面和所述内壳的内壁连接，其上端面和倾斜板的下端面连接，所述倾斜板的其他端面和所述内壳的内壁连接，所述立板、倾斜板和所述内壳内壁围成一个下端开口的腔体，该腔体罩着所述高温烟气出口，并且，该腔体的下端设置有所述除尘网；所述立板为平板，所述倾斜板为平板或弧形板，该立板的长度小于所述内壳的直径或长度；或者，所述立板为弧形板，所述倾斜板为弧形板或平板，该立板的顶点处不超过所述内壳的曲率中心。
6、根据权利要求4所述的倒燃式生物质燃料专用燃烧装置，其特征是：所述上炉排为水冷式管状炉排，其上端面设置有防结渣卫燃块，所述上炉排的相邻水冷管之间设置有可拆式附加炉排，该附加炉排为长条状。
7、根据权利要求4所述的倒燃式生物质燃料专用燃烧装置，其特征是：所述悬挂炉排含有钢板网，并且，所述钢板网上端设置有悬挂固定机构，该悬挂机构和炉膛内设置的挂架活动式连接，所述钢板网下端设置有活动式固定机构或支腿，该活动式固定机构和炉膛内设置的另一挂架活动式连接，或者，该支腿与炉膛的侧壁或下炉排相接触；所述悬挂炉排倾斜设置，其与垂直面的夹角为25～75°，所述钢板网的数量至少为一个，所述悬挂固定机构和活动式固定机构均为挂钩；所述支腿为直线型或L型。
8、根据权利要求4所述的倒燃式生物质燃料专用燃烧装置，其特征是：所述内壳的四周面和顶面均设置有水夹套和外壳，加料口设置在四周面的上部或顶面上；或者，所述内壳的四周面设置有水夹套和外壳，加料口设置在顶面上。
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