CN108224411A - 散煤反向燃烧供热装置 - Google Patents

Abstract

散煤反向燃烧供热装置，包括炉顶盖，炉腹，炉条，清灰通道，散煤床和点火煤块，炉顶盖侧壁进煤口和装煤通道出口满焊连接，炉腹内腔和清灰通道内腔相联通成静压区，清灰通道内腔顶面和炉条顶面在同一水平面上，装煤通道中心轴线与水平面夹角为30°～60°，装煤通道内径80mm～100mm，装煤通道中心轴线延长线和炉腹中心轴线相交于散煤床顶面中心，炉条上方堆置散煤床，点火煤块滑过装煤通道自然落入散煤床顶面中心。烟草调制密集烘烤和散叶烘烤供热场合可使用本发明。本发明一次性装煤清灰，装煤舒适，点火引燃简易，清灰简便；烟气CO排放降低75％，节约燃煤25％，能紧贴烘烤工艺曲线生成热风，助燃风机无烧损问题。

Description

散煤反向燃烧供热装置

技术领域

本发明涉及一种燃用块状或粒状散煤，一次性装煤，燃烧面移动方向和助燃空气流动方向相反的散煤反向燃烧供热装置，适用于农业农村领域烟草行业烟叶调制密集烤烟和散叶烤烟燃烧洁净煤产生热风场所使用。

背景技术

据测算，2012年全国烟叶种植面积约2100万亩，按15～20亩/座估算，全国建有密集烤烟房约120万座。以密集烤房装中部烟叶2.5吨为例，燃烧供热时间前后持续5～6天。烟草调制行业节能减排形势严峻，要求密集烤烟热风炉炉温自控性良好、省工安全、装煤清灰舒适、节约燃料。

我国烤烟热风炉以传统立式散煤炉为主，燃用块状或粒状散煤，燃煤无需预处理。散煤炉内腔被一体式金属壳体包裹，易于封火过夜及变黄期炉温控制。散煤炉炉膛容积小，散煤堆积在炉条上，正向燃烧供热，节煤操作要求“勤加煤、薄煤床和勤清渣”，一个烘烤周期需加煤多达20次，特别是定色干茎期达到2～4小时一次，烤房群常设2～3个技术员倒班进行2～4小时/次循环加煤。散煤炉频繁加煤清灰，严重影响到烟农夜间休息和第二天生产，再者炉门敞开次数多、时间长，炉门高温辐射热损失大，炉温波动幅度大，加上暗火正烧排放烟气CO浓度大，热效率低至45％。目前，各烟区用工难、成本高，传统散煤炉满足不了烟草调制工序节能减排需要。

开发一次性装煤，燃烧供热调控性能良好，节能减排安全的密集烤烟房新型散煤热风炉，可以促进我国烟草行业可持续发展。

发明内容

为了克服散煤炉暗火正烧，炉门敞开辐射热损失大，热效率低，炉温调控性能差，需要勤加煤清灰等问题，本发明设计了一种具有“加煤用装煤通道中心轴线延长线和炉腹中心轴线相交于散煤床顶面中心”结构特征，“一次性装煤、明火反烧”技术特征，“燃煤无预处理，炉外一次性装煤；节煤，低CO排放；紧贴烘烤曲线供热；不烧助燃风机”等效果的散煤反向燃烧供热装置。

散煤反向燃烧供热装置，主要包括炉顶盖，炉腹，炉条，清灰通道，底炉门，散煤床，点火煤块，顶炉门和装煤通道，炉顶盖包括呈正立圆台筒状侧壁，炉顶盖侧壁开设进煤口，进煤口边缘和呈圆筒状装煤通道出口边缘满焊连接，装煤通道进口用顶炉门密封，炉顶盖底端面圆周和炉腹顶端面圆周满焊连接，炉腹内腔呈正立圆桶状，距离炉腹内腔底面200mm～250mm高度水平布置炉条，炉腹侧壁底部开设助燃空气进口，助燃空气进口边缘和清灰通道出口边缘满焊连接，清灰通道中心轴线为水平线，清灰通道中心轴线延长线和炉腹中心轴线垂直相交，清灰通道竖直截面呈矩形状，清灰通道宽度为炉腹内径0.5～0.6倍，清灰通道内腔与炉条以下炉腹内腔连通成为静压区，清灰通道进口用底炉门密封，底炉门中心设置助燃空气通入口，清灰通道进口端面和装煤通道(进口)端面都在热风室前墙外壁面上，装煤通道中心轴线与水平面夹角为30°～60°，装煤通道内径80mm～100mm，装煤通道中心轴线延长线和炉腹中心轴线相交于散煤床顶面中心，炉条上方堆置散煤床，穿过装煤通道点火煤块自然落入散煤床顶面中心位置。

农业农村城镇领域各烟区烟草调制烘烤供热场合可使用本发明。

本发明操作更舒适，节能环保效益显著，安全性能高。本发明一次性装煤清灰，点火引燃清灰操作简便；和传统隧道炉相比，本发明烟气CO排放降低75％，节约燃煤25％；能紧贴烘烤工艺曲线生成热风；助燃风机温度始终低于38℃，无烧损问题。

附图说明

图1、图2分别为散煤反向燃烧供热装置左视图、俯视图。图1～图2中，1为炉顶盖，2为炉腹，3为炉条，4为清灰通道，5为底炉门，6为散煤床，7为点火煤块，8为顶炉门，9为装煤通道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如附图1～附图2所示，散煤反向燃烧供热装置，包括炉顶盖1，炉腹2，炉条3，清灰通道4，底炉门5，散煤床6，点火煤块7，顶炉门8和装煤通道9。炉顶盖1包括呈正立圆台筒状侧壁，炉顶盖1侧壁开设进煤口，进煤口边缘和呈圆筒状装煤通道9出口边缘满焊连接，装煤通道9进口用顶炉门8密封。炉顶盖1底端面圆周和炉腹2顶端面圆周满焊连接。炉腹2内腔呈正立圆桶状，距离炉腹2内腔底面200mm～250mm高度水平布置炉条3。炉腹2侧壁底部开设助燃空气进口，助燃空气进口边缘和清灰通道4出口边缘满焊连接。清灰通道4中心轴线为水平线，清灰通道4中心轴线延长线和炉腹2中心轴线垂直相交，清灰通道4竖直截面呈矩形状，清灰通道4宽度为炉腹2内径0.5～0.6倍，清灰通道4内腔与炉条3以下炉腹2内腔相连通成为静压区。清灰通道4进口用底炉门5密封，底炉门5中心设置助燃空气通入口。清灰通道4进口端面和装煤通道9端面都在热风室前墙外壁面上。清灰通道4内腔顶面和炉条3顶面在同一水平面上，装煤通道9中心轴线与水平面夹角为30°～60°，装煤通道9内径80mm～100mm，装煤通道9中心轴线延长线和炉腹2中心轴线相交于散煤床6顶面中心。炉条3上方堆置散煤床6。穿过装煤通道9点火煤块7自然落入散煤床6顶面中心引燃煤燃烧反应。

炉顶盖1呈正立圆台筒状、高度100mm～150mm，炉顶盖1底端面圆周和炉腹2顶端面圆周满焊连接，顶端面圆孔为离炉烟气排出口。炉顶盖1内壁面为热反射面，有助于维持散煤床6顶面燃烧温度。装煤通道9和炉腹2中心轴线延长线交点和炉条3顶面距离为0.7m～0.9m，炉腹2内腔呈正立圆桶状，炉腹2内腔高度1.2m～1.5m、内径0.9m～1.1m。炉腹2内腔高度1.2m～1.5m是在现有热风室顶墙高2.5m限制下，扣除混合室和换热单管所占空间高度后能利用的最大高度，同时考虑能装尽可能多燃煤的平衡结果，这样就能既保***装煤，又满足当今农村劳动力市场需要。炉腹2内腔内径0.9m～1.1m，考虑了热风室可利用空间宽度1.4m，三者将固定床大横截面导致的温度场不均匀效应、壁面效应和漏斗效应等负面效应降低到最低程度。炉条3上方的炉腹2内壁贴敷耐火砖层，耐火砖层高300mm～500mm，厚30mm～50mm。炉条3上燃烧后形成的灰渣团块先用倒T形钩子捣碎后沿炉条3缝隙自然下落到清灰通道4。由于散煤床6灰分含量低，燃烧后灰渣质地疏松，在清空炉条3上方灰渣团块后，散煤床6灰渣在重力作用下沿炉条3缝隙自然落至炉腹2底部，用铁铲即可顺利铲出。清灰通道4可进行清灰操作和供应助燃空气，清灰通道4宽度为炉腹2内径0.5～0.6倍，清灰通道4内腔顶面和炉条3顶面在同一水平面上，清灰通道4中心轴线为水平线，清灰通道4中心轴线延长线和炉腹2中心轴线垂直相交，清灰通道4竖直截面呈矩形状。

炉顶盖1内腔顶端面为离炉烟气排出口。炉顶盖1内腔侧面连接有装煤通道9，装煤通道9中心轴线与水平面夹角为30°～60°，装煤通道9内径80mm～100mm，加煤时操作工就无需进入到炉内，减少了操作工的工作量，降低了用工成本。炉顶盖1底端面和炉腹2内腔顶端面重合，炉腹2内腔下部开有清灰通道4，清灰通道4进口用底炉门5密封，底炉门5中心设置助燃空气通入口，同时方便清灰。

燃烧装置加工装配顺序是：卷板冷加工出炉顶盖1、炉腹2两个部件的金属壳体；在炉顶盖1侧面加工出进煤口，再在炉腹2侧底面加工出助燃空气进口；加工出炉条3，炉条3材质为铸铁材料，高温环境下长时间使用不变形，再将炉条3放入在炉腹2内腔。炉条3上方炉腹2内壁贴敷300mm～500mm高、30mm～50mm厚耐火砖层。炉条3上方300mm～500mm以内的炉腹2内壁由于散煤依靠自身重力下落，容易对炉腹2内壁产生机械撞击，贴敷厚度30mm～50mm耐火砖以延长热风炉使用寿命。另外炉条3以下的炉腹2区域(即静压区)温度低，无高温烧损隐患问题，故炉条3以下炉腹2内壁和清灰通道4内壁均不贴敷耐火砖或耐火浇注层。燃用少量木柴，将耐火内衬内自由水和化合水缓慢析出，防止耐火内衬脱落、熔融下滑或高温胀裂而缩短使用寿命。炉顶盖1底端面圆周和炉腹2顶端面圆周满焊连接。

使用散煤反向燃烧供热装置时，散煤从装煤通道9倒入并在炉条3上方空间形成散煤床6。散煤床6顶面与装煤通道9中心轴线与炉腹2中心轴线交点距离不超过20mm，最后投入正燃烧着的1～2块点火煤块7后借其自身重力能自然落至装煤通道9中心轴线和炉腹2中心轴线交点附近区域。点火煤块7缓慢引燃周围的散煤床6。因为装煤通道9中心轴线与炉腹2中心轴线相交于散煤床6顶面中心，加上装煤通道9中心轴线与水平面夹角为30°～60°，导致点火煤块7刚好落至散煤床6顶面中心，“散煤床6顶面中心点火+边壁效应”带来效果是中间缺风，能控制燃烧反应速度不致于过快提高，从而满足三段式烘烤工艺中变黄期供热需要。散煤形状不规则，散煤床6气流通道堵塞概率低，能保持空气自集灰区向上穿过炉条3到燃烧区流动畅通。

操作工封闭装煤通道9和清灰通道4，并接入助燃风机后，即可设置温控器温湿度时间参数并使其启动运行，助燃风机将空气送入炉腹2，助燃空气在散煤床6中全部向上流动，燃烧面缓慢地从炉腹2顶部缓慢移动到炉条3顶面，长时间明火反燃稳定供热，即可紧贴烘烤工艺曲线向上升温至68℃，直至烘烤结束，安全稳定运行6～7天，完成变黄期、定色期和干茎期燃烧供热任务，符合烤烟三段式烘烤技术工艺要求。清灰时炉条3上方灰渣团块先用倒T形钩子捣碎，然后沿炉条3缝隙自然下落到清灰通道4。由于散煤灰分含量低，灰渣质地疏松，灰渣能在重力作用下沿炉条3缝隙自然落至炉腹2的底部，最后用铁铲铲出。

使用本发明时，装烟房不变，热风室尺寸1.4m×1.4m不变，温控器及控制线路不变，助燃风机和循环风机规格不变，只需更换热风炉及换热器即可。

发明结构特征、技术特征及带来的技术效果详细描述如下：

发明具有“加煤用装煤通道9中心轴线延长线和炉腹2中心轴线相交于散煤床6顶面中心”结构特征。装煤通道9中心轴线与水平面夹角为30°～60°，自然滑料，保证了散煤之间的气流通道大小足够，燃料能与空气接触更加充分，燃烧更加充分，减少了助燃风机的功耗，实践表明150W助燃风机即可满足燃烧助燃需求。点火时，点火煤块7从装煤通道9投入，由于装煤通道9中心轴线延长线和炉腹2中心轴线相交于散煤床6顶面中心，点火煤块7从装煤通道9投入到炉腹2中时，能刚好落入到散煤床6顶面中心，形成了中心点火，同时边壁效应导致炉腹2中心轴线附近缺风，三段式烟叶烘烤过程中，变黄期能够自动控制燃烧速度，实现缓慢燃烧。采用本发明所述的烟叶烘烤技术对于提高烟叶烘烤质量，增加烟农收入有显著作用。另外加煤时，操作工直接从通过装煤通道9投入散煤，操作工无需进入炉腹2中，避免了热辐射损失，同时炉外空气流动顺畅，操作工在炉外能运转自如。

发明结构特征“加煤用装煤通道9中心轴线延长线和炉腹2中心轴线相交于散煤床6顶面中心”能保证中心点火，满足三段式烘烤供热需要。结构特征“炉条3平面在长方体状清灰通道4顶面以下”能保证装煤清灰操作舒适，做到烟叶烘烤以人为本。结构特征“加煤用装煤通道9中心轴线延长线和炉腹2中心轴线相交于散煤床6顶面中心”是“炉内流动传热燃烧过程科学合理”的前提条件。

发明技术特征之一是“一次性装煤”。本发明炉内腔高大、炉内腔容积大，炉膛容积有效利用率高，则能装更多的散煤，从而可以避免烘烤供热过程中途添加煤，减轻操作工劳动强度。本发明炉腹2内腔高度1.2m～1.5m、内径0.9m～1.1m，炉膛容积有效利用率达到100％，能满足一次性装煤需要。本发明一次性装煤量略超过隧道炉装煤量，且热效率高出隧道炉25％，一次性装煤量大自然能保持更长的燃烧供热时间。

发明技术特征之二是“明火反烧”。本发明由助燃风机驱动的空气全部穿过炉条3自下向上在散煤床6中均匀流动。全部空气流过散煤床6，从散煤床6顶面中心开始点火引燃，由于“散煤床6顶面中心点火+边壁效应”，燃烧面首先位于散煤床6顶面，点火煤块7首先引燃其下部散煤，由于边壁效应，导致中间缺风，同时由于点火煤块7位于散煤床6顶面的顶点上，很难与周围散煤接触，只能靠点燃下层散煤而使燃烧面自上向下缓慢移动，燃烧面移动方向和空气流动方向相反，实现明火反烧过程。在高温燃烧面向下流动过程中不断地预热与之接触的下游散煤和空气，散煤预热时形成的干馏气进入燃烧面发生完全燃烧反应，离开燃烧面的高温CO₂气体向上流动时没有高温焦炭与之接触，即生成不了还原性气体CO,这样排烟CO₂含量高、CO含量极低，热效率提高到75％左右。“明火反烧”能保证助燃风机安全运行。燃烧面下游是新鲜散煤，燃烧面和静压区之间有一定高度散煤床6相隔，加上高温炉气自然上升流动，使得和风机相连通的静压区始终处于低温状态，无高温炉气滞留倒流烧毁助燃风机现象出现，无须操作工勤监视助燃风机，彻底解决了助燃风机运行不安全问题。

农业农村城镇领域烟草调制密集烘烤和散叶烘烤供热场合，可使用本发明。

烟叶烘烤实践显示：一次性装煤清灰，清灰简便；点火引燃简易；排烟温度<80℃，烟气CO排放降低75％，燃煤节约25％以上；能紧贴烘烤工艺曲线生成热风；无高温炉气外泄，助燃风机温度始终低于38℃，无高温烧损故障；省工省时降成本；干烟叶品质好，无内质损耗，节能减排安全舒适性能更加突出。

Claims (1)

1.散煤反向燃烧供热装置，主要包括炉顶盖，炉腹，炉条，清灰通道，底炉门，散煤床，点火煤块，顶炉门和装煤通道，炉顶盖包括呈正立圆台筒状侧壁，炉顶盖侧壁开设进煤口，进煤口边缘和呈圆筒状装煤通道出口边缘满焊连接，装煤通道进口用顶炉门密封，炉顶盖底端面圆周和炉腹顶端面圆周满焊连接，炉腹内腔呈正立圆桶状，距离炉腹内腔底面200mm～250mm高度水平布置炉条，炉腹侧壁底部开设助燃空气进口，助燃空气进口边缘和清灰通道出口边缘满焊连接，清灰通道中心轴线为水平线，清灰通道中心轴线延长线和炉腹中心轴线垂直相交，清灰通道竖直截面呈矩形状，清灰通道宽度为炉腹内径0.5～0.6倍，清灰通道内腔与炉条以下炉腹内腔相连通成为静压区，清灰通道进口用底炉门密封，底炉门中心设置助燃空气通入口，清灰通道进口端面和装煤通道端面都在热风室前墙外壁面上，其特征在于：装煤通道中心轴线与水平面夹角为30°～60°，装煤通道内径80mm～100mm，装煤通道中心轴线延长线和炉腹中心轴线相交于散煤床顶面中心，炉条上方堆置散煤床，穿过装煤通道点火煤块自然落入散煤床顶面中心位置引燃煤燃烧反应。