CN111412459B - 一种捆装秸秆气燃锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种捆装秸秆气燃锅炉，属于生物质燃料燃烧装备技术领域。该捆装秸秆气燃锅炉设有推料机构、旋转进料装置、承托机构、碳化室、燃烧室、送风室、沉降室、动力机构、送风机、翻转炉排、水冷壁、汽包换热装置等，旋转进料装置可在动力机构的带动下旋转，从而实现一捆干燥、一捆碳化、一捆燃烧的过程。同时，可通过引入凉风冷却旋转进料装置形成热风，对进入的捆状秸秆进行干燥，既提高了热能的利用率，又保证了秸秆燃料的干燥，有效避免了秸秆的湿度对燃烧稳定性的影响。

Description

一种捆装秸秆气燃锅炉

技术领域

本发明涉及一种捆装秸秆气燃锅炉，特别涉及一种适用于以捆装成方包或圆包的秸秆为设计燃料的燃气锅炉，属于生物质燃料燃烧装备技术领域。

背景技术

农作物秸秆是重要的生物质能源之一。随着人们环保意识的增强，农村逐渐禁止采伐林木作为过冬燃料，而作为主要燃料的煤炭资源也日趋减少。传统对农作物秸秆的处理主要是通过焚烧返田，这样既造成了环境污染，又造成了资源浪费。

近些年来，农作物秸秆也开始作为生活生产的燃料。由于农作物秸秆的直接散烧，存在单位体积能量密度低，以及运输不便等缺点，严重地阻碍了农作物秸秆直接散烧的应用。为提高秸秆单位体积的能量密度以及方便运输，通过挤压方式获得大能量密度的秸秆颗粒虽然能够较好地解决散烧秸秆所存在的问题，但由于挤压过程需消耗较大能源使得秸秆颗粒的成本大幅增加，使其应用同样受到较大限制。而能力密度小于秸秆颗粒有远大于散装秸秆的捆状秸秆则可完美地克服秸秆颗粒存在的问题。一方面其具有较高的能量密度且方面运输，另一方面，秸秆的捆状打包成本也远远低于挤压造粒的成本。

由于秸秆具有完全不同于燃煤和燃气的燃烧性能，同时，不同秸秆的因种类和存放条件的不同，其自身含水量等影响燃烧效能的因素存在较大差异。因此，虽然对秸秆进行捆装燃烧具有较好的实用效果，但现有技术中很少有能够完全匹配捆装秸秆燃烧的专用型燃气锅炉。为解决秸秆燃烧锅炉存在的燃烧不充分，易结渣，污染排放高以及效率低等问题，佳木斯大学的栾积毅等人公开了一种燃烧方捆秸秆的固定炉排锅炉(CN 105889901B)，虽然其通过设置预燃室的方式，额能够使锅炉适应秸秆较大水分的变化，但秸秆的湿气仍然通过预燃室进入了锅炉，对炉内秸秆燃烧的稳定性会不可避免地造成影响。

发明内容

为避免捆装秸秆自身湿气对锅炉燃烧稳定性造成影响，同时进一步提高和拓宽锅炉热能的利用效率和应用范围，本发明提供了一种捆装秸秆气燃锅炉，所采取的技术方案如下：

一种捆装秸秆气燃锅炉，包括推料机构1、烟气出口3、送风机4、进风调节板10、送风室11、翻转炉排12、燃烧室、沉降室13、汽包换热装置17、二次送风口18、水冷壁19；所述推料机构1与锅炉进料口连接；所述送风机4通过锅炉内风道经由进风调节板10后进入送风室11；所述送风室11上部为翻转炉排12，翻转炉排12上方为燃烧室，燃烧室侧壁为水冷壁19；燃烧室通过燃尽通道与位于底部的沉降室13连通，沉降室13通过锅炉外壁与燃尽通道隔墙外侧的通道将高温烟气引至位于锅炉上部包括汽包和换热管的汽包换热装置17，汽包换热装置17与烟气出口3连通；在燃烧室上两侧墙出相对设有二次送风口18；其特征在于，还包括导气管2、旋转换料机构5、承托机构6、隔墙9、动力机构14、碳化室15；所述旋转换料机构5在轴腔5-1的圆周方向对称设有四个秸秆容纳腔5-2，秸秆容纳腔5-2的开口可与进料口连通；在旋转换料机构5的下部设有承托机构6，承托机构6下部为动力机构14；动力机构14的动力轴穿过承托机构6将动力输送给旋转换料机构5带动旋转换料机构5转动；锅炉进料侧通过隔墙9分割成两个通风道，送风机4向下引入凉风经旋转换料机构5一秸秆容纳腔5-2后分流分别经进风调节板10进入送风室11和经隔墙9底部的干燥风口8再由引风机7向上引至旋转换料机构5另一秸秆容纳腔5-2，最后通过与烟气出口3连通的导气管2排放；所述碳化室15底部通过旋转换料机构5的秸秆容纳腔5-2及承托机构6形成缺氧环境，由设于承托机构6上的碳化裂解管6-2加热碳化，裂解气由碳化室15上部通道引至位于燃烧室上方的裂解气出口16进行充分燃烧；二次送风口18位于裂解气出口16下方；所述承托机构6包括位于向上干燥风途经的秸秆容纳腔5-2下部和含有碳化裂解管6-2位于碳化室15的承托板；所述旋转换料机构5有部分伸入燃烧室，伸入部分出底部的***设有防火层；旋转换料机构5伸入燃烧室部分底部设有与翻转炉排12连接的斜坡，秸秆捆99经碳化裂解后随旋转换料机构5的旋转、脱落通过斜坡滑至翻转炉排12上。

优选地，所述二次送风口18由外部送风机送风或由设有风量调节装置的管道与送风机4连通。

优选地，所述秸秆容纳腔5-2为平行于旋转换料机构5轴向贯通的空腔，空腔截面为圆形或正方形。

更优选地，所述秸秆容纳腔5-2的空腔截面为圆形，开口处夹角不小于150°；开口的开放端沿旋转防线一侧为平直面，另一侧为延伸面经过空腔轴线的斜面。

更优选地，承载机构5底部为半圆形，一半为设有格栅6-1的格栅部，另一半为设有碳化裂解管6-2的承载部，中部设有轴腔II6-3；在所述承载部的弧形边缘设有弧形壁6-4，在格栅部的弧形边缘为高度不高于格栅6-1的弧形边6-5。

更优选地，所述弧形壁6-4的内壁直径大于秸秆容纳腔5-2的外壁直径，且在弧形壁6-4的内壁沿圆周方向设有多个碳化裂解管。

优选地，在碳化室15的顶部还设有裂解气送风口20。

更优选地，所述裂解气送风口20的供风速度不小于二次送风口18的供风速度。

优选地，所述进风调节板10和干燥风口8上游段通过可调进风量的调节板分隔独立送风。

优选地，所述导气管2的上升段末端设有滴水球阀，冷却形成的冷凝水可通过滴水球阀流出锅炉，以其防止返回到干燥风道内。

相对于现有技术，本发明获得的有益效果：

本发明采用旋转换料机构，通过在该机构上设置四个秸秆容纳腔，可以同时实现一捆秸秆进行热风干燥，一捆秸秆进行碳化裂解，一捆秸秆进行彻底燃烧。同时，通过送风机引入的凉风冷却旋转换料机构，并将产生的热风通过干燥风口引入到热风干燥室内对秸秆进行干燥处理，处理后含水风通过与烟气出口连通的导气管排放，从而既完成了捆装秸秆的脱湿干燥，又对秸秆进行了预热，为干馏裂解提供有利条件。该捆装秸秆燃气锅炉能够完全适应不同湿度秸秆，并避免湿气对锅炉燃烧稳定性的印象。同时，该锅炉既可以适用于圆包秸秆的燃烧也可以适用于方包秸秆的燃烧，适用范围更广。

本发明通过旋转换料机构，将经过预热干燥的秸秆转换到相对缺氧的碳化室内，通过位于底部承托机构上的碳化裂解管进行碳化干馏。所产生的可燃气体通过顶部裂解气送风口的空气和裂解气出口引入燃烧室上部进行充分燃烧。而底部经干馏劣迹的固态秸秆则随着旋转换料机构的转动带入到燃烧室底部的翻转炉排上进行充分燃烧。燃气锅炉整体结构紧凑，对秸秆热能的利用率高。

附图说明

图1为本发明一种优选实施方式中捆装秸秆气燃锅炉的主剖结构示意图。

图2为本发明一种优选实施方式中捆装秸秆气燃锅炉的主视结构示意图(部分剖视)。

图3为本发明一种优选实施方式中旋转换料机构的俯视结构示意图。

图4为本发明一种优选实施方式中承托机构的俯视结构示意图。

其中，1，推料机构；2，导气管；3，烟气出口；4，送风机；5，旋转换料机构；6，承托机构；7，引风机；8，干燥风口；9，隔墙；10，进风调节板；11，送风室；12，翻转炉排；13，沉降室；14，动力机构；15，碳化室；16，裂解气出口；17，汽包换热装置；18，二次送风口；19，水冷壁；20，裂解气送风口；99，秸秆捆；4-1，送风口；5-1，轴腔I；5-2，秸秆容纳腔；6-1，格栅；6-2，碳化裂解管；6-3，轴腔II；6-4，弧形壁；6-5，弧形边；7-1，引风口。

具体实施方式

在本发明以下的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本发明以下的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以是通过中间介质间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以是具体情况理解上书术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明以下的描述中，除非另有说明，“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。

以下实施例所用材料、试剂、装置、设备、方法和控制过程，未经特殊说明，均为本领域普通材料、试剂、装置、设备、方法和控制过程，本领域技术人员均可通过商业渠道获得，或者根据具体需要进行常规设置即可，无需付出创造性劳动。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明，但本发明不受以下详细说明的限制。

图1为本发明一种优选实施方式中捆装秸秆气燃锅炉的主剖结构示意图。从图1可知，在实施方式中，该捆状秸秆气燃锅炉主要由推料机构1、导气管2、烟气出口3、送风机4、旋转换料机构5、承托机构6、引风机7、隔墙9、进风调节板10、送风室11、翻转炉排12、燃烧室、沉降室13、动力机构14、碳化室15、汽包换热装置17、二次送风口18、水冷壁19以及裂解气送风口20等组成。其中，推料机构1与锅炉本体的进料口连通，进料口出设有旋转换料机构5，旋转换料机构5的底部为承托机构6，承托机构6的下部为动力机构14。动力机构14的动力轴穿过承托机构6与旋转换料机构5连接，并带动其旋转。在锅炉进料侧设有由隔墙9分割开的两个送风通道。送风机4的送风口4-1与一侧的送风通道上部连接，其引入冷风，向下分别通过进风调节板10进入送风室11和通过干燥风口8进入干燥风通道。干燥风通道由底部的引风机7将干燥风向上吹，对刚刚装入的秸秆捆99进行干燥。然后，干燥风沿与烟气出口3连通的导气管2排出。

在送风室11的上部为翻转炉排12，翻转炉排12的上部为燃烧室，燃烧室的侧壁为水冷壁19，同时在水冷壁19所在侧墙上还设有二次送风口18。燃烧室的顶部后端通过燃尽通道与位于下部的沉降室13连通，沉降室13则通过锅炉外部与燃尽通道隔墙外侧形成的上升通道与汽包换热装置17连通，汽包换热装置17的末端与烟气出口3连接。

旋转换料机构5设有四个容纳秸秆捆99的容纳腔，其形状与秸秆捆的形状相匹配。推料机构1将秸秆捆99推入容纳腔后，可稍微旋转后，可通过由下至上的干燥风进行干燥。随后旋转进入碳化室15。碳化室15底部为旋转换料机构5、承托机构6等围合成的相对缺氧的环境，秸秆在此处经碳化裂解管的碳化裂解产生裂解燃气经上部的空腔导入到燃烧室上部进行燃烧。为带动裂解气流动同时补充新的氧气，在碳化腔顶部设有使空气向燃烧室流动的裂解气送风口20。

图2为本发明一种优选实施方式中捆装秸秆气燃锅炉的主视结构示意图(部分剖视)。从图2可知，在该具体实施方式中，锅炉前部设有两道有隔墙9分开的竖向送风通道。一侧风道顶部为送风机4，将空气向下经由燃烧室转出的秸秆容纳腔进入底部，分开后分别进入另一侧的干燥风道和送风室11。其中，进入干燥风道的风首先通过隔墙9上的干燥风口8进入干燥风道，再由位于干燥风口8上部的引风机7向上引至处于干燥状态下的秸秆容纳腔，对秸秆捆99进行干燥，随后向上通过导气管2经烟气出口3排出。而进入送风室11的风则先通过进风调节板10后进入到送风室11内。

图3为本发明一种优选实施方式中旋转换料机构的俯视结构示意图。从图3可知，在该具体实施方式中，旋转换料机构5整体呈圆形，中部设有轴腔I5-1，四周沿轴线对称设有四个圆柱形空腔，即秸秆容纳腔5-2。每个秸秆容纳腔5-2均设有一个相同的开口，开口张开角度不小于150°，开口的开放端向旋转方向一侧为平直面一方面秸秆捆99的推入，另一侧为延伸面通过轴线的侧面，以防止在旋转过程中秸秆捆99甩出。

图4为本发明一种优选实施方式中承托机构的俯视结构示意图。从图4可知，在该具体实施方式中，承托机构6整体呈半圆形中心设有轴腔II6-3，一侧为设有格栅6-1的格栅部，用于进行秸秆捆99的干燥；另一侧为设有碳化裂解管6-2的承托部。在承托部的弧形侧设有弧形壁6-4，其可与旋转换料机构5的秸秆容纳腔5-2形成相对缺氧的空间，再通过底部或弧形壁6-4内侧的碳化裂解管进行碳化裂解生成裂解燃气。而格栅部为方便进料，其弧形边不设置弧形壁。

该捆状秸秆气燃锅炉的使用过程和原理是：方包或圆包的秸秆捆99由推料机构1推入到旋转换料机构5的秸秆容纳腔5-2内。通过开启送风机进行空气干燥后，在动力机构14的带动下旋转换料机构5旋转90度，将干燥后的秸秆捆99送入碳化室，同时推料机构推入新的秸秆捆99进行干燥。碳化结束后，旋转换料结构5再旋转90度，经碳化后的秸秆捆会沿斜坡调入到翻转炉排上，旋转过程中旋转换料机构5会拨动碳化后的秸秆捆99，起到翻料促进燃烧的作用。空的秸秆容纳腔5-2在转出后进入到送风道，由被送风机4引入的冷风冷却，同时也为凉风加入。凉风经干燥风口8和引风机7的引导由下向上对新进入的秸秆捆99进行干燥，如此循环进行。碳化室15内的裂解燃气会在由裂解气送风口20进入的空气带动下由裂解气出口16进入燃烧室。同时，位于翻转炉排上的固态碳化秸秆捆会进一步燃烧。燃烧后的燃气经燃尽通道至沉降室13沉降灰尘。烟气向上进入汽包换热装置17后再由烟气出口排出。同时，为方便清理灰尘，可在沉降室和送风室侧部开设可密封的清灰口。其他，进风量、风速、进料速度等技术参数则根据实际工况进行相应调整。

虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种捆装秸秆气燃锅炉，包括推料机构(1)、烟气出口(3)、送风机(4)、进风调节板(10)、送风室(11)、翻转炉排(12)、燃烧室、沉降室(13)、汽包换热装置(17)、二次送风口(18)、水冷壁(19)；所述推料机构(1)与锅炉进料口连接；所述送风机(4)通过锅炉内风道经由进风调节板(10)后进入送风室(11)；所述送风室(11)上部为翻转炉排(12)，翻转炉排(12)上方为燃烧室，燃烧室侧壁为水冷壁(19)；燃烧室通过燃尽通道与位于底部的沉降室(13)连通，沉降室(13)通过锅炉外壁与燃尽通道隔墙外侧的通道将高温烟气引至位于锅炉上部包括汽包和换热管的汽包换热装置(17)，汽包换热装置(17)与烟气出口(3)连通；在燃烧室上两侧墙出相对设有二次送风口(18)；其特征在于，还包括导气管(2)、旋转换料机构(5)、承托机构(6)、隔墙(9)、动力机构(14)、碳化室(15)；所述旋转换料机构(5)在轴腔(5-1)的圆周方向对称设有四个秸秆容纳腔(5-2)，秸秆容纳腔(5-2)的开口可与进料口连通；在旋转换料机构(5)的下部设有承托机构(6)，承托机构(6)下部为动力机构(14)；动力机构(14)的动力轴穿过承托机构(6)将动力输送给旋转换料机构(5)带动旋转换料机构(5)转动；锅炉进料侧通过隔墙(9)分割成两个通风道，送风机(4)向下引入凉风经旋转换料机构(5)一秸秆容纳腔(5-2)后分流分别经进风调节板(10)进入送风室(11)和经隔墙(9)底部的干燥风口(8)再由引风机(7)向上引至旋转换料机构(5)另一秸秆容纳腔(5-2)，最后通过与烟气出口(3)连通的导气管(2)排放；所述碳化室(15)底部通过旋转换料机构(5)的秸秆容纳腔(5-2)及承托机构(6)形成缺氧环境，由设于承托机构(6)上的碳化裂解管(6-2)加热碳化，裂解气由碳化室(15)上部通道引至位于燃烧室上方的裂解气出口(16)进行充分燃烧；二次送风口(18)位于裂解气出口(16)下方；所述承托机构(6)包括位于向上干燥风途经的秸秆容纳腔(5-2)下部和含有碳化裂解管(6-2)位于碳化室(15)的承托板；所述旋转换料机构(5)有部分伸入燃烧室，伸入部分出底部的***设有防火层；旋转换料机构(5)伸入燃烧室部分底部设有与翻转炉排(12)连接的斜坡，秸秆捆(99)经碳化裂解后随旋转换料机构(5)的旋转、脱落通过斜坡滑至翻转炉排(12)上。

2.根据权利要求1所述的一种捆装秸秆气燃锅炉，其特征在于，所述二次送风口(18)由外部送风机送风或由设有风量调节装置的管道与送风机(4)连通。

3.根据权利要求1所述的一种捆装秸秆气燃锅炉，其特征在于，所述秸秆容纳腔(5-2)为平行于旋转换料机构(5)轴向贯通的空腔，空腔截面为圆形或正方形。

4.根据权利要求3所述的一种捆装秸秆气燃锅炉，其特征在于，所述秸秆容纳腔(5-2)的空腔截面为圆形，开口处夹角不小于150°；开口的开放端沿旋转防线一侧为平直面，另一侧为延伸面经过空腔轴线的斜面。

5.根据权利要求4所述的一种捆装秸秆气燃锅炉，其特征在于，承托机构(6)底部为半圆形，一半为设有格栅(6-1)的格栅部，另一半为设有碳化裂解管(6-2)的承载部，中部设有轴腔II(6-3)；在所述承载部的弧形边缘设有弧形壁(6-4)，在格栅部的弧形边缘为高度不高于格栅(6-1)的弧形边(6-5)。

6.根据权利要求5所述的一种捆装秸秆气燃锅炉，其特征在于，所述弧形壁(6-4)的内壁直径大于秸秆容纳腔(5-2)的外壁直径，且在弧形壁(6-4)的内壁沿圆周方向设有多个碳化裂解管。

7.根据权利要求1所述的一种捆装秸秆气燃锅炉，其特征在于，在碳化室(15)的顶部还设有裂解气送风口(20)。

8.根据权利要求7所述的一种捆装秸秆气燃锅炉，其特征在于，所述裂解气送风口(20)的供风速度不小于二次送风口(18)的供风速度。

9.根据权利要求1所述的一种捆装秸秆气燃锅炉，其特征在于，所述进风调节板(10)和干燥风口(8)上游段通过可调进风量的调节板分隔独立送风。

10.根据权利要求1所述的一种捆装秸秆气燃锅炉，其特征在于，所述导气管(2)的上升段末端设有滴水球阀。

Images