CN112902209B - 一种生物质散料直燃装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质散料直燃装置，包括旋风分离器内壁，旋风分离器内壁的外侧设有保温外壳，旋风分离器内壁与保温外壳之间形成有保温腔，保温腔内填充有保温液体，保温腔内设有保温增温机构；保温增温机构包括存储箱，存储箱内填充有微生物溶液，存储箱上连接有加料管，加料管贯通保温外壳设置。本发明通过在旋风分离器中增设保温增温机构，保证了旋风分离器罐壁的温度，大大降低了高温气体在旋风分离器内部因发生热传递而造成温度降低的概率，进而避免气体因降温而存在的尘粒变潮变湿的概率，保证了气体回炉燃烧的效率，大大降低了燃烧的消耗，同时也避免了旋风分离器内部粘附尘粒的问题，大幅降低尘粒结层的概率。

Description

一种生物质散料直燃装置

技术领域

本发明属于生物质设备技术领域，具体涉及一种生物质散料直燃装置。

背景技术

生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。生物质能则是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式，它一直是人类赖以生存的重要能源之一，是仅次于煤炭、石油、天然气之后第四大能源，在整个能源***中占有重要的地位。生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。生物质具有可再生性、低污染性、广泛分布性、资源丰富和碳中性的特点。

由于生物质的种类繁多，每个种类分别具有的不同特点和属性，导致其利用技术也是复杂多样的，纵观国内外生物质利用技术，均是将其转换为固态、液态和气态燃料加以高效利用，其中主要途径有直接燃烧技术、生物转化技术、热化学转化技术、液化技术和有机垃圾能源化处理技术。其中，直接燃烧技术包括户用炉灶燃烧技术、锅炉燃烧技术、生物质与煤的混合燃烧技术以及与之相关的压缩成型和烘焙技术等。

在生物质燃料的燃烧过程中，为了保证生物质燃料燃烧的充分性，需要进行循环燃烧，循环燃烧的过程中需要将大量的高温固体物料从气流中分离出来，送回燃烧室，以维持燃烧室稳定的流态化状态，保证生物质燃料的多次循环、反复燃烧和反应，以提高燃烧效率。在气固分离的过程中会用到旋风分离器，旋风分离器是循环回路的关键部件，其作用是完成含尘气流的气固分离，并把收集下来的物料回送至炉膛，实现灰平衡及热平衡，保证炉内燃烧的稳定与高效。但现有的旋风分离器在使用时，由于缺乏必要的保温增温机构，尤其是在寒冷的冬天使用时，由于旋风分离器的罐壁温度较低，当较高温度的含尘气流进入到温度较低的旋风分离器内部时，为了达到热平衡，高温气体与旋风分离器的罐壁会进行热传递，导致气体损失部分热量，进而造成气体的温度下降，气体中的尘粒容易变得潮湿，影响再次回炉时的燃烧效率，增加燃料的消耗，而且潮湿的尘粒容易粘附于旋风分离器的内壁，造成旋风分离器内部出现尘粒结层的现象，影响旋风分离器的正常使用。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种生物质散料直燃装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物质散料直燃装置，以解决现有技术中生物质燃料燃烧使用过程中，由于旋风分离器缺乏保温增温机构而造成气体热量流失的问题。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种生物质散料直燃装置，包括旋风分离器内壁，所述旋风分离器内壁的外侧设有保温外壳，所述旋风分离器内壁与保温外壳之间形成有保温腔，所述保温腔内填充有保温液体，所述保温腔内设有保温增温机构；

所述保温增温机构包括存储箱，所述存储箱内填充有微生物溶液，所述存储箱上连接有加料管，所述加料管贯通保温外壳设置，所述存储箱内部通过加料管与外界相连通，所述加料管上连接有堵头。

进一步地，所述旋风分离器内壁为金属材质，便于提高导热性，当保温液体温度上升时，可以将保温液体的热量传递给旋风分离器内壁，使得旋风分离器内壁的温度上升，避免旋风分离器内壁的温度太低，而造成旋风分离器内壁内高温气体热量流失，大大降低高温气体中的尘粒变成潮湿的问题，所述旋风分离器内壁上连接有入气管，所述入气管贯通保温外壳与旋风分离器内壁相连通，入气管上连接有直管，直管的长度为6-8倍入口管的直径，保证尘粒在气体中分配均匀，便于旋风分离器内壁的分离，直管远离入气管的一端上连接有燃烧炉，燃烧炉上连接有高压气流，高压气流将燃烧炉中产生的高温含尘气体吹出，高温含尘气体通过入气管进入到旋风分离器内壁内进行分离。

进一步地，所述旋风分离器内壁上连接有排气管和出料管，旋风分离器内壁分离出来的高温气体经过排气管排出，出料管上连接有回料管，回料管远离出料管的一端与燃烧炉相连接，旋风分离器内壁分离出来的尘粒经过出料管和回料管重新进入到燃烧炉内进行燃烧，以提高生物质燃烧的循环燃烧效果，节省燃料，回料管上连接有回料风机，便于将分离出来的尘粒吹回到燃烧炉内，所述排气管和出料管分别设于旋风分离器内壁的上下两侧，所述排气管和出料管均贯通保温外壳设置。

进一步地，所述保温外壳的外侧设有保温棉，用于起到保温的目的，避免保温腔内的温度流失，进而可以对旋风分离器内壁起到保温的目的，所述保温棉上涂设有防水涂层，用于保护保温棉，所述保温液体为水、煤油或者导热油，提高保温液体的热传递效果，优选的，保温液体为水，水的比热容较大，不仅具有良好的导热效果，还具有良好的储热效果，同时还可以便于取材，节省使用者的经济投入。

进一步地，所述存储箱内设有填充腔，所述填充腔内设有隔热材质，用于起到的隔热的目的，避免微生物溶液因保温液体的温度过高而存在的失活现象，保证微生物溶液能够持续放热，提高保温液体的温度，所述隔热材质为泡沫塑料、超细玻璃棉、高硅氧棉或真空隔热板，优选的，隔热材质为泡沫塑料，泡沫塑料具有对温、湿度的变化适应性强、吸水率低、吸湿性小，化学稳定性好、导热率低、成型加工方便的特点。

进一步地，所述保温腔内设有多个热量传递机构，用于传递微生物溶液释放的热量，使得保温液体的温度能够上升，从而可以对旋风分离器内壁的内壁进行保温增热，避免旋风分离器内壁的温度过低而造成气体热量损失的问题，所述热量传递机构包括传热管，用于传递热量，所述传热管贯通存储箱设置。

进一步地，所述传热管内设有循环传热腔，用于填充易挥发液体，所述循环传热腔内填充有易挥发液体，用于传递微生物溶液释放的热量，当微生物溶液释放热量时，易挥发液体吸热挥发，变成气态，气态的易挥发液体经过循环传热腔进行传递，当气态易挥发液体遇到较冷的传热管时，放热液化，重新变成液态，传热管吸热热量，并将热量传递给保温液体，使得保温液体升温，液化后的易挥发液体重新吸热气化，进行热量的传递，同时热量传递机构还具有单向导热性，避免保温液体的热量反向传递给微生物溶液，避免微生物溶液因高温而失活，保证微生物溶液持续放热的效果。

进一步地，所述易挥发液体为水、酒精、甲酸或者丙酸，优选的，易挥发液体为酒精，酒精具有易挥发性，便于气化，从而可以更加快速的进行热量的传递。

进一步地，所述传热管位于存储箱外的侧壁上连接有多个均匀分布的导热翅片，所述导热翅片与传热管固定连接，用于进行热传递，将气化的易挥发液体的热量传递给保温液体，使得保温液体的温度上升，从而可以对旋风分离器内壁进行保温增温的目的。

进一步地，所述传热管和导热翅片均为导热金属材质，大大提高了气化易挥发液体的导热效果，提高了热传递的速率。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过在旋风分离器中增设保温增温机构，保证了旋风分离器罐壁的温度，大大降低了高温气体在旋风分离器内部因发生热传递而造成温度降低的概率，进而避免气体因降温而存在的尘粒变潮变湿的概率，保证了气体回炉燃烧的效率，大大降低了燃烧的消耗，同时也避免了旋风分离器内部粘附尘粒的问题，大幅降低尘粒结层的概率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施方式中一种生物质散料直燃装置的剖面图；

图2是本申请一实施方式中图1中A处结构示意图；

图3是本申请一实施方式中图1中B处结构示意图；

图4是本申请一实施方式中图1中C处结构示意图；

图5是本申请一实施方式中一种生物质散料直燃装置的立体图；

图6是本申请一实施方式中一种生物质散料直燃装置的另一角度的立体图。

图中：1.旋风分离器内壁、101.入气管、102.排气管、103.出料管、2.保温外壳、201.保温液体、202.盖门、3.保温增温机构、301.存储箱、302.微生物溶液、303.加料管、304.堵头、4.热量传递机构、401.传热管、402.轴承、403.循环传热腔、404.易挥发液体、405.导热翅片、5.隔热保护机构、501.安装箱、502.电动机、503.转轴、504.第一皮带轮、505.隔热连接件、506.第二皮带轮、507.皮带、508.流通腔、509.金属铁芯、510.电源、511.线圈。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本发明公开了一种生物质散料直燃装置，参图1-图6所示，包括旋风分离器内壁1、用于保温的保温外壳2、用于保温增温的保温增温机构3、用于热传递的热量传递机构4以及用于隔热传递的隔热保护机构5。

其中，旋风分离器内壁1为金属材质，便于提高导热性，当保温液体201温度上升时，可以将保温液体201的热量传递给旋风分离器内壁1，使得旋风分离器内壁1的温度上升，避免旋风分离器内壁1的温度太低，而造成旋风分离器内壁1内高温气体热量流失，大大降低高温气体中的尘粒变成潮湿的问题。

参图5-图6所示，旋风分离器内壁1上连接有入气管101，入气管101贯通保温外壳2与旋风分离器内壁1相连通，入气管101上连接有直管，直管的长度为6-8倍入口管的直径，保证尘粒在气体中分配均匀，便于旋风分离器内壁1的分离，直管远离入气管101的一端上连接有燃烧炉，燃烧炉上连接有高压气流，高压气流自下而上吹动，形成流态化翻滚的悬浮层，同时将燃烧炉燃烧产生的高温含尘气体吹出，高温含尘气体通过入气管101进入到旋风分离器内壁1内进行分离。

参图1-图6所示，旋风分离器内壁1上连接有排气管102和出料管103，排气管102上连接有分离风机，分离风机工作时，使得旋风分离器内壁1内形成负压状态，便于旋风分离器内壁1分离出来高温气体，高温气体经过排气管102排出，出料管103上连接有回料管，回料管远离出料管103的一端与燃烧炉相连接，旋风分离器内壁1分离出来的尘粒经过出料管103和回料管重新进入到燃烧炉内进行燃烧，以提高生物质燃烧的循环燃烧效果，节省燃料，回料管上连接有回料风机，便于将分离出来的尘粒吹回到燃烧炉内，排气管102和出料管103分别设于旋风分离器内壁1的上下两侧，排气管102和出料管103均贯通保温外壳2设置。

参图1-图5所示，旋风分离器内壁1的外侧设有保温外壳2，用于对旋风分离器内壁1起到保温的效果，避免旋风分离器内壁1的温度过低而造成气体热量流失，旋风分离器内壁1与保温外壳2之间形成有保温腔，用于填充保温液体201，保温腔内填充有保温液体201，保温液体201用于吸热保温增温机构3释放的热量，从而可以对旋风分离器内壁1起到保温增温的目的，避免旋风分离器内壁1的温度过低，而影响气固的分离。

其中，保温外壳2上设有盖门202，盖门202与隔热保护机构5对应设置，便于使用者控制隔热保护机构5的运行，保温外壳2的外壁上设有控制箱，控制箱内设有控制单元，使用者可以在控制单元内编入相应的逻辑语言，利用逻辑语言来控制隔热保护机构5的运行，保证隔热保护机构5的隔热效果，避免保温液体201的热量反向传递给微生物溶液302，避免造成微生物溶液302的失活，从而可以保证微生物溶液302能够持续释放热量。

具体地，保温外壳2的外侧设有保温棉，用于起到保温的目的，避免保温腔内的温度流失，进而可以对旋风分离器内壁1起到保温的目的，保温棉上涂设有防水涂层，用于保护保温棉，保温液体201为水、煤油或者导热油，提高保温液体201的热传递效果，优选的，保温液体201为水，水的比热容较大，不仅具有良好的导热效果，还具有良好的储热效果，同时还可以便于取材，节省使用者的经济投入。

参图1-图2所示，保温腔内设有保温增温机构3，用于起到保温增温的目的，保温增温机构3包括存储箱301，用于容纳微生物溶液302，存储箱301内填充有微生物溶液302，微生物溶液302为好氧微生物，当需要产生热量时，通过加料管303向存储箱301内通入有机物料和氧气，微生物溶液302在有氧情况下的会分解有机物料，微生物溶液302的代谢产物主要是二氧化碳、水和热，微生物溶液302分解有机物料时产生的温度可达20℃-40℃，热量经过传热管401进行输送传递，使得保温液体201的温度上升，从而可以使得旋风分离器内壁1的温度上升，避免旋风分离器内壁1的温度过低，存储箱301上连接有加料管303，加料管303上安装有阀门，用于控制氧气和有机物料的通入情况，加料管303贯通保温外壳2设置，存储箱301内部通过加料管303与外界相连通，加料管303上连接有堵头304，用于堵住加料管303，避免微生物溶液302的泄露。

其中，存储箱301内设有填充腔，填充腔内设有隔热材质，用于起到的隔热的目的，避免微生物溶液302因保温液体201的温度过高而存在的失活现象，保证微生物溶液302能够持续放热，提高保温液体201的温度，隔热材质为泡沫塑料、超细玻璃棉、高硅氧棉或真空隔热板，优选的，隔热材质为泡沫塑料，泡沫塑料具有对温、湿度的变化适应性强、吸水率低、吸湿性小，化学稳定性好、导热率低、成型加工方便的特点。

参图1-图4所示，保温腔内设有多个热量传递机构4，用于传递微生物溶液302释放的热量，使得保温液体201的温度能够上升，从而可以对旋风分离器内壁1的内壁进行保温增热，避免旋风分离器内壁1的温度过低而造成气体热量损失的问题，热量传递机构4的数量可以设置2个、4个或者6个，优选的，热量传递机构4的数量为4个，便于对保温腔进行均匀加热保温的目的，提高保温液体201的升温均匀性，避免保温液体201出现温度差而影响旋风分离器内壁1的保温增温效果，热量传递机构4包括传热管401，用于传递热量，传热管401贯通存储箱301设置，传热管401的两端与存储箱301和保温外壳2内壁转动连接有轴承402，便于传热管401的转动，传热管401转动时可以带动导热翅片405进行转动，从而可以起到搅拌保温液体201的目的，避免保温液体201出现冷热不均的情况。

参图1-图4所示，传热管401内设有循环传热腔403，用于填充易挥发液体404，循环传热腔403内填充有易挥发液体404，用于传递微生物溶液302释放的热量，当微生物溶液302释放热量时，易挥发液体404吸热挥发，变成气态，气态的易挥发液体404经过循环传热腔403进行传递，当气态易挥发液体404遇到较冷的传热管401时，放热液化，重新变成液态，传热管401吸热热量，并将热量传递给保温液体201，使得保温液体201升温，液化后的易挥发液体404重新吸热气化，再次进行热量的传递，同时热量传递机构4还具有单向导热性，避免保温液体201的热量反向传递给微生物溶液302，避免微生物溶液302因高温而失活，保证微生物溶液302持续放热的效果。

其中，易挥发液体404为水、酒精、甲酸或者丙酸，优选的，易挥发液体404为酒精，酒精具有易挥发性，便于气化，从而可以更加快速的进行热量的传递。

参图3所示，传热管401位于存储箱301外的侧壁上连接有多个均匀分布的导热翅片405，导热翅片405与传热管401固定连接，用于进行热传递，将气化的易挥发液体404的热量传递给保温液体201，使得保温液体201的温度上升，从而可以对旋风分离器内壁1进行保温增温的目的，同时还可以进行搅拌保温液体201，避免保温液体201出现冷热不均的情况，保证保温液体201对于旋风分离器内壁1的保温增温效果。

具体地，传热管401和导热翅片405均为导热金属材质，大大提高了气化易挥发液体404的导热效果，提高了热传递的速率。

参图1-图4所示，保温腔内设有隔热保护机构5，隔热保护机构5用于隔断保温液体201的反向传递热量，避免微生物溶液302因高温而失活，隔热保护机构5包括安装箱501，用于存储电动机502和电源510，安装箱501内设有电动机502，电动机502为往返电动机，电动机502的往返频率为30次/min，用于提高导热翅片405对于保温液体201的搅拌效果，使得保温液体201的混合更加均匀充分，电动机502与控制箱电性连接，电动机502上转动连接有转轴503，转轴503的侧壁上安装有第一皮带轮504，用于输出电动机502的动力，传热管401上设有隔断槽，隔断槽内设有隔热连接件505，用于起到隔热的目的，隔热连接件505的侧壁上连接有第二皮带轮506，第二皮带轮506与第一皮带轮504之间连接有皮带507，通过皮带507的设置，当转轴503转动时，可以带动隔热连接件505进行转动，进而可以带动传热管401进行转动，通过传热管401上的导热翅片405可以对保温液体201进行搅拌混合，以保证保温液体201内温度的均匀性。

参图4所示，隔热连接件505内设有流通腔508，流通腔508与循环传热腔403相匹配，流通腔508的直径与循环传热腔403直径相同，保证气化易挥发液体404的传输，隔热连接件505的侧壁内设有金属铁芯509，金属铁芯509上设有线圈511，线圈511上电性连接有电源510，电源510与控制箱电性连接，电源510设于隔热连接件505的外侧，且设于安装箱501内，金属铁芯509在通电线圈511的作用下产生强磁，强磁吸引金属传热管401，从而可以实现传热管401与隔热连接件505的固定，避免隔热连接件505的脱落，保证隔热连接件505与传热管401的同步转动。

具体使用时，当使用者需要使用旋风分离器内壁1时，通过加料管303向存储箱301内加注微生物溶液302、有机物料，并通入氧气，微生物溶液302在有氧情况下分解有机物料并释放热量，循环传热腔403内的易挥发液体404吸收热量进行气化，气化的易挥发液体404经过循环传热腔403进行传输，遇到较冷的传热管401液化放热，热量被传热管401和导热翅片405吸热，传热管401和导热翅片405经热量传递给保温液体201，使得保温液体201吸热升温，同时，液化的易挥发液体404重新吸热气化，再次释放热量被传热管401和导热翅片405吸收，如此往复；

当保温液体201温度上升时，保温液体201会将热量传递给旋风分离器内壁1，使得旋风分离器内壁1的温度也上升，避免旋风分离器内壁1的温度过低；使用者通过控制箱打开电动机502和电源510的开关，金属铁芯509在通电线圈511的作用下牢牢吸住传热管401，电动机502通过转轴503和皮带507带动隔热连接件505进行转动，隔热连接件505转动时，会带动传热管401进行转动，转动的传热管401进而带动导热翅片405转动，对保温液体201起到搅拌的目的，避免保温液体201出现冷热不均的情况，同时隔热连接件505还可以起到隔热的目的，避免保温液体201的温度反向传递给微生物溶液302，造成微生物溶液302的失活；

微生物溶液302反应半小时后，向燃烧炉内加入生物质燃料，燃烧炉产生的高温含尘气体通过入气管101进入到旋风分离器内壁1内，进行气固分离，分离的高温气体经过排气管102排出，分离的尘粒经过出料管103、回料管重新进入到燃烧炉内进行燃烧，保证生物质燃料的燃烧效率。

由以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

本发明通过在旋风分离器中增设保温增温机构，保证了旋风分离器罐壁的温度，大大降低了高温气体在旋风分离器内部因发生热传递而造成温度降低的概率，进而避免气体因降温而存在的尘粒变潮变湿的概率，保证了气体回炉燃烧的效率，大大降低了燃烧的消耗，同时也避免了旋风分离器内部粘附尘粒的问题，大幅降低尘粒结层的概率。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种生物质散料直燃装置，包括旋风分离器内壁，其特征在于，所述旋风分离器内壁的外侧设有保温外壳，所述旋风分离器内壁与保温外壳之间形成有保温腔，所述保温腔内填充有保温液体，所述保温腔内设有保温增温机构；

所述保温增温机构包括存储箱，所述存储箱内填充有微生物溶液，所述存储箱上连接有加料管，所述加料管贯通保温外壳设置，所述存储箱内部通过加料管与外界相连通，所述加料管上连接有堵头。

2.根据权利要求1所述的一种生物质散料直燃装置，其特征在于，所述旋风分离器内壁为金属材质，所述旋风分离器内壁上连接有入气管，所述入气管贯通保温外壳与旋风分离器内壁相连通。

3.根据权利要求1所述的一种生物质散料直燃装置，其特征在于，所述旋风分离器内壁上连接有排气管和出料管，所述排气管和出料管分别设于旋风分离器内壁的上下两侧，所述排气管和出料管均贯通保温外壳设置。

4.根据权利要求1所述的一种生物质散料直燃装置，其特征在于，所述保温外壳的外侧设有保温棉，所述保温棉上涂设有防水涂层，所述保温液体为水或者导热油。

5.根据权利要求1所述的一种生物质散料直燃装置，其特征在于，所述存储箱内设有填充腔，所述填充腔内设有隔热材质，所述隔热材质为泡沫塑料、超细玻璃棉、高硅氧棉或真空隔热板。

6.根据权利要求1所述的一种生物质散料直燃装置，其特征在于，所述保温腔内设有多个热量传递机构，所述热量传递机构包括传热管，所述传热管贯通存储箱设置。

7.根据权利要求6所述的一种生物质散料直燃装置，其特征在于，所述传热管内设有循环传热腔，所述循环传热腔内填充有易挥发液体。

8.根据权利要求7所述的一种生物质散料直燃装置，其特征在于，所述易挥发液体为水、酒精、甲酸或者丙酸。

9.根据权利要求6所述的一种生物质散料直燃装置，其特征在于，所述传热管位于存储箱外的侧壁上连接有多个均匀分布的导热翅片，所述导热翅片与传热管固定连接。

10.根据权利要求9所述的一种生物质散料直燃装置，其特征在于，所述传热管和导热翅片均为导热金属材质。