CN109539548B - 一种喷腾燃烧谷壳热风炉 - Google Patents

一种喷腾燃烧谷壳热风炉 Download PDF

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Abstract

一种喷腾燃烧谷壳热风炉，包括圆柱形炉腔，其底端固定一个同轴的第一进料管，第一进料管伸入炉腔内，其位于炉腔外的一端与气力输送管连通，所述第一进料管位于炉腔内的一端与一个倒锥台形喷旋缓流管底端连通；还包括旋流管，旋流管与喷旋缓流管切向连通，喷旋缓流管的顶端与一个倒锥台形的底环连通，底环的上方设置多个第二进料管，第二输送管的上方设置多个水蒸气输送管，炉腔内在水蒸气输送管的上方固定一个挡料环。该热风炉能够提高燃烧效率，缩小热风炉体积。

Description

一种喷腾燃烧谷壳热风炉
技术领域
本发明涉及一种以谷壳为燃料的燃烧谷壳热风炉。
背景技术
谷糠在燃烧时，其包括了一下过程：1、脱水；2；有机挥发分分解燃烧；3、焦炭燃烧。气体燃烧速率远远大于固体燃烧速率,这样稻壳燃烧时间长短主要决定于焦炭的燃烧时间。稻壳挥发分含量高,析出快,短时间内完全燃烧需要足够的氧,挥发分析出后的焦炭被包裹在中间,阻滞其与氧的反应,因此稻壳焦炭的燃烧较为缓慢。炭和氧的反应有四种可能：
(1)碳与氧气完全反应:
C+O2＝CO2
(2)氧气在碳表面不足,生成CO:
C+1/2O2＝CO
(3)气体的燃烧速率很快,在反应2条件下,生成的CO在碳附近与氧迅速反应生成CO2:
C+1/2O2＝CO
CO+1/2O2＝CO2
(4)氧受到阻滞,无法到达碳表面,在碳表面只有气相扩散过来的CO2,产生C与CO2的还原发应:
C+CO2＝2CO
CO+1/2O2＝CO2
稻壳灰熔点较低,在实际应用中的燃烧温度一般控制在800～900℃,其燃烧反应主要是按反应3进行。实际使用的谷壳热风炉使用的谷壳燃料以气力输送居多，谷壳在炉腔内以悬浮状态燃烧，轻质的灰分随气流进入烟道，重质颗粒下落以灰渣的形式排出。
以气力旋流进料为例，谷壳从进入炉腔到燃烧完成经历如下过程：随气流沿炉腔内壁区域旋转，此时快速受热，少量水分蒸发，挥发随之蒸发燃烧，此时谷壳质量减小，颗粒变得疏松，随气流逐渐向炉腔中部流动，焦炭开始进行如上述反应3的两个反应。最后轻质颗粒随气流进入烟道，重质颗粒下落形成灰渣。这个过程是理论的设想过程，实际生产中，会有一定比例的谷壳在完成了挥发分挥发后，焦炭不能充分反应，原因在于氧气与焦炭不能在合适的位置相互有效的接触。
此外，即使向炉腔内供应超量空气，提高焦炭的反应比例，但是随之而来的是炉腔内气压升高，气流流速加快，如果炉腔空间没有变化，那么很有可能发生的是，大量未反应完全的谷壳被带入烟道。烟道内空间狭窄，不足与提供有效的反应空间，氧气供应速度更低，使得整体反应的热效率并没有提高，反而增加了烟道和后续收尘设备的负荷。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种提高谷壳燃烧效率的，减小炉腔体积的喷腾燃烧谷壳燃烧热风炉。
为了实现上述目的，本发明包括圆柱形炉腔，其底端固定一个同轴的第一进料管，第一进料管伸入炉腔内，其位于炉腔外的一端与气力输送管连通，该第一进料管用于输送谷壳粉料，粒径不大于0.3mm；
所述第一进料管位于炉腔内的一端与一个倒锥台形喷旋缓流管底端连通；还包括旋流管，旋流管与喷旋缓流管切向连通，旋流管不少于两根，其连通处位于喷旋缓流管的中下部；
喷旋缓流管的顶端与一个倒锥台形的底环连通，底环顶端与炉腔内壁密封固定；
底环的上方设置多个第二进料管，第二进料管与炉腔内壁切向连通，第二进料管向炉腔内气力输送粒径大于0.3mm的谷壳颗粒；
第二输送管的上方设置多个水蒸气输送管，水蒸气输送管与炉腔内壁切向连通，水蒸气输送管向炉腔内输送空气和水蒸气混合气体；
炉腔内在水蒸气输送管的上方固定一个挡料环，挡料环外圆顶边与炉腔内壁密封固定，内圆向下延伸形成管道，内圆直径是炉腔内径的1/3-1/2；
炉腔顶端为锥形顶，锥形顶中心连通烟道。
进一步的，所述第一进料管内固定一个同轴的点火管。
进一步的，还包括谷壳分散组件，该组件包括进料筒，电机，散料耙，筛网；所述筛网将进料筒分隔成位于筛网上方的散料部和位于筛网下方的下料部，电机带动散料耙把压缩成块的糠垛打散，打散后的谷壳能够通过筛网进入下料区；
在谷壳分散组件下方连通一个破碎组件，破碎组件包括壳体和破碎辊；
破碎组件的壳体底端与主气力输送管连通，主气力输送管与一个分料箱的底端连通，分料箱通过两个气力输送管与第一进料管和第二进料管连通，分料箱为锥台形，其椎角在60-90度范围内。
进一步的，所述破碎辊包括两个相对旋转的辊面，辊面上固定相互贴合的紧密破碎齿，还包括间隙配合的间隙破碎齿，间隙破碎齿之间的间隙小于谷壳粒径，剩余部分光滑辊面之间间隙不小于谷壳粒径。
本发明的有益效果在于，通过将谷壳粉与大颗粒先后燃烧，利用分料的热量完成大颗粒挥发分的燃烧，并形成焦炭，且在焦炭形成区域喷入水蒸气或水雾，形成水煤气，其好处1、提高了焦炭的反应物的量，进而提高其反应完成的比率，即提高了焦炭燃烧量；2、提高了单位质量的谷壳的燃烧热值，原因一是谷壳燃烧更充分，二是水煤气燃烧增加了热量；3、大幅缩小热风炉的体积，喷腾燃烧的速度更快，且把燃烧的各个过程明确话，大幅提高了燃烧效率，不在需要巨大的空间让谷壳慢慢的反应，从而大幅缩小热风炉的体积。
附图说明
图1是本发明示意图。
图2是喷旋缓流管与旋流管配合示意图。
图3是谷壳处理进料组件示意图。
图4是辊面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对发明做详细描述。
如图1和2所示，一种喷腾燃烧谷壳的热风炉，其包括圆柱形炉腔10。其底端固定一个同轴的第一进料管70，第一进料管70伸入炉腔10内，其位于炉腔10外的一端与气力输送管61连通，该第一进料管70用于输送谷壳粉料，粒径不大于0.3mm；
所述第一进料管70位于炉腔10内的一端与一个倒锥台形喷旋缓流管71底端连通；还包括旋流管72，旋流管72与喷旋缓流管71切向连通，旋流管72不少于两根，其连通处位于喷旋缓流管71的中下部；喷旋环流管71的作用一方面是降低第一进料管中物料的轴向移动速度，另一方面是让物料旋转上升，分散开来。
喷旋缓流管71的顶端与一个倒锥台形的底环11连通，底环11顶端与炉腔10内壁密封固定；第一进料管燃烧的分料分散上升，在底环上方产生均匀的高温区。
底环11的上方设置多个第二进料管80，第二进料管80与炉腔10内壁切向连通，第二进料管80向炉腔内气力输送粒径大于0.3mm的谷壳颗粒；第二进料管80将物料喷入高温区内。且是切向流动，能够进一步保证温度的均匀，且让物料保持旋转。
第二输送管80的上方设置多个水蒸气输送管90，水蒸气输送管90与炉腔内壁切向连通，水蒸气输送管向炉腔内输送空气和水蒸气混合气体；水蒸气可以是沸腾水蒸汽，也可以是水雾。
炉腔10内在水蒸气输送管90的上方固定一个挡料环13，挡料环13外圆顶边与炉腔内壁密封固定，内圆向下延伸形成管道，内圆直径是炉腔内径的1/3-1/2；挡料环13的作用是防止未完全燃烧的谷壳进入烟道，由于焦化或焦炭已经反应后的颗粒质量较轻，在旋流下会集中到炉腔的中部，使用挡料环能够把反应不完全的颗粒挡下来，知道其质量足够轻，也就是反应完之后才能从挡料环中心的管道通过。
炉腔10顶端为锥形顶14，锥形顶中心连通烟道。
第一进料管70输送谷壳粉，由于粒径小，燃烧速度快，燃烧完全，用这部分谷壳粉产生的热量，给第二进料管80输送的谷壳完成挥发份的挥发和燃烧，随着气流的旋转上升，挥发份燃烧后形成焦炭在水蒸气输送管90处与，空气和水蒸气混合气体接触，完成1、C+1/2O2＝CO、C+H2O＝CO+H2；2、CO+1/2O2＝CO2、H2+1/2O2＝CO2+H2O，这两组反应。由于碳的反应物的量增加，其反应程度随之提高，此外，形成的氢气和一氧化碳气体的燃烧，提高了燃烧的热值。
所述第一进料管70内固定一个同轴的点火管73，点火管使用天然气或汽油点火，对炉腔进行预热。便于引燃和持续燃烧的进行。
谷糠通常是经过加压后形成长方体的形谷垛，要提高生产效率，对谷糠的处理就非常重要。因此，增加谷壳分散组件30，该组件包括进料筒20，电机，散料耙31，筛网32。所述筛网32将进料筒20分隔成位于筛网32上方的散料部和位于筛网32下方的下料部，电机带动散料耙31把压缩成块的糠垛打散，打散后的谷壳能够通过筛网进入下料区。
在谷壳分散组件30下方连通一个破碎组件40，破碎组件40包括壳体和破碎辊41.
破碎组件40的壳体底端与主气力输送管50连通，主气力输送管50与一个分料箱60的底端连通，分料箱通过两个气力输送管与第一进料管和第二进料管连通，所述气力输送管61在分料箱60的纵向上均匀分布，分料箱60为锥台形，其椎角在60-90度范围内。
通过破碎的谷壳中含有细小的颗粒，中等的颗粒以及较完整的颗粒，颗粒在分料箱60内会由于重力和气力作用下悬浮在不同的高度。细小的颗粒位于最上层，颗粒最大的部分位于分料箱的底层。
为了精确的控制谷壳破碎后颗粒大小以及大、中、小或是更多粒径范围之间的比例，精准的控制炉腔内燃烧过程，以及燃烧温度。破碎辊41包括两个相对旋转的辊面，辊面上固定相互贴合的紧密破碎齿411，还包括间隙配合的间隙破碎齿412，间隙破碎齿之间的间隙小于谷壳粒径，剩余部分光滑辊面413之间间隙不小于谷壳粒径。这样通过调整紧密破碎齿411、间隙破碎齿412以及光滑辊面413占辊面的面积大小，能够调整细颗粒、中等颗粒以及完整颗粒占谷壳的比例。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种喷腾燃烧谷壳热风炉，包括圆柱形炉腔，其特征在于，
其底端固定一个同轴的第一进料管，第一进料管伸入炉腔内，其位于炉腔外的一端与气力输送管连通，该第一进料管用于输送谷壳粉料；通过该第一进料管输送的谷壳粉料粒径不大于0.3mm；
所述第一进料管位于炉腔内的一端与一个倒锥台形喷旋缓流管底端连通；还包括旋流管，旋流管与喷旋缓流管切向连通，旋流管不少于两根，其连通处位于喷旋缓流管的中下部；
喷旋缓流管的顶端与一个倒锥台形的底环连通，底环顶端与炉腔内壁密封固定；
底环的上方设置多个第二进料管，第二进料管与炉腔内壁切向连通，第二进料管向炉腔内气力输送粒径大于0.3mm的谷壳颗粒；
第二输送管的上方设置多个水蒸气输送管，水蒸气输送管与炉腔内壁切向连通，水蒸气输送管向炉腔内输送空气和水蒸气混合气体；
炉腔内在水蒸气输送管的上方固定一个挡料环，挡料环外圆顶边与炉腔内壁密封固定，内圆向下延伸形成管道，内圆直径是炉腔内径的1/3-1/2；
炉腔顶端为锥形顶，锥形顶中心连通烟道。
2.根据权利要求1所述的喷腾燃烧谷壳热风炉，其特征在于，所述第一进料管内固定一个同轴的点火管。
3.根据权利要求1所述的喷腾燃烧谷壳热风炉，其特征在于，还包括谷壳分散组件，该组件包括进料筒，电机，散料耙，筛网；所述筛网将进料筒分隔成位于筛网上方的散料部和位于筛网下方的下料部，电机带动散料耙把压缩成块的糠垛打散，打散后的谷壳能够通过筛网进入下料区；
在谷壳分散组件下方连通一个破碎组件，破碎组件包括壳体和破碎辊；
破碎组件的壳体底端与主气力输送管连通，主气力输送管与一个分料箱的底端连通，分料箱通过两个气力输送管与第一进料管和第二进料管连通，分料箱为锥台形，其椎角在60-90度范围内。
4.根据权利要求3所述的喷腾燃烧谷壳热风炉，其特征在于，所述破碎辊包括两个相对旋转的辊面，辊面上固定相互贴合的紧密破碎齿，还包括间隙配合的间隙破碎齿，间隙破碎齿之间的间隙小于谷壳粒径，剩余部分光滑辊面之间间隙不小于谷壳粒径。
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