CN100467949C - 焚烧生物质燃料的链条炉的炉排保护方法及其专用装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了焚烧生物质燃料的链条炉的炉排保护方法，在通过生物质料斗将生物质燃料铺设到链条炉的炉排上之前，先由生物质料斗前部的炉前料斗在炉排上铺设一层、不与生物质燃料燃烧后的灰中所含有的、碱金属或者碱土金属的氧化物发生化学反应的稳定物质，然后再由生物质料斗在所述稳定物质上铺设生物质燃料。因此使用本发明的方法，可采用价格相对很低的普通铸铁材料制作的炉排，并且可以有效地保护该炉排免受腐蚀，避免该炉排在高温下被烧坏，同时改善该炉排的布风和燃烧条件，大大降低炉排的造价的优点。该专用装置，包括稳定物质输送设备、冷却设备、筛分设备及回送设备。因此该装置可使稳定物质反复回收利用，降低整体的运行费用。

Description

焚烧生物质燃料的链条炉的炉排保护方法及其专用装置

技术领域

本发明属于热能工程技术领域，涉及一种焚烧生物质燃料链条炉的炉排的保护方法及其专用装置，尤其适用于焚烧低灰分生物质燃料的链条炉的炉排的保护方法及其专用装置。

背景技术

生物质燃料是一种可再生的新能源，是由光合作用产生的有机可燃物的总称，如各种农作物、树木、杂草等可燃物都是生物质燃料。我国是一个农业大国，生物质燃料十分丰富，因此开发利用我国生物质燃料资源具有重要意义，不仅能缓解能源危机，减少对矿物燃料的依赖，而且可减轻环境污染。

目前生物质燃料的直接焚烧是利用链条炉实现的。生物质燃料的燃烧过程是，生物质燃料从生物质料斗落至炉排上，并随着链条炉的炉排的运动被带到链条炉的炉排上方的燃烧室中燃烧，燃烧后的灰最后被排入后面的灰渣斗中。这种链条炉具有运行可靠，操作方便，司炉人员劳动强度低等优点，但同时也存在着如下问题：

1)生物质燃料通过生物质料斗落到炉排上时，容易在炉排上形成厚薄不均的燃料层，而燃烧所需要的空气由炉排下部送入，这样燃料层薄的地方阻力小，薄层被吹空、空气短路进入炉膛，不能使燃料充分燃烧；燃料层厚的地方需要大量空气用于燃烧，而由于燃料层厚阻力较大、而送入的空气量相比燃烧所需的空气量不足，因此这种布风不利于生物质燃料的燃烧和燃尽；

2)由于生物质燃料比较轻，容易被空气吹离床层而带出炉膛，这样造成固体不完全燃烧损失很大，因而燃烧效率比较低；

3)由于生物质燃料的特点是含水率高、灰分含量低，其燃烧后形成的灰层厚度薄，大大降低了灰层对炉排在受到燃烧室内高温烟气辐射换热时的保护，从而使炉排经常处于超高温过热状态、大大降低了炉排的使用寿命。为了解决这一问题，对于燃用低灰分的生物质燃料的链条炉炉排，通常选用昂贵的耐热合金钢，或者采用结构复杂的水冷炉排，但这些都大大提高了炉排造价；

4)当链条炉燃烧含有较高碱金属(Na、K)氧化物和盐类的生物质燃料如：麦秸、豆秸、玉米秸、稻草等时，燃烧后的灰分中会含有大量碱金属或碱土金属的氧化物，造成灰熔点降低，从而造成严重的烧结现象。另外含有某些化学成分的生物质燃料燃烧时，所产生的灰分会造成金属的严重腐蚀。例如，研究发现，麦秆中含量最高的两种元素Si和K在燃烧时形成低熔点的硅酸盐，沉积在燃烧设备的金属表面上会溶解金属的氧化保护层，造成燃烧设备的腐蚀。普通铸铁炉排经常由于腐蚀而损坏，这大大影响了链条炉炉排的正常运行。通常，为了解决这一问题，炉排常采用十分昂贵的耐腐蚀合金钢制造，大大增加了炉排的制造成本。

在此情况下，就提出了研发一种新的保护方法的需要，使采用价格相对很低的普通铸铁炉排的链条炉在焚烧生物质燃料时不会出现过热损伤及严重腐蚀现象，从而达到降低炉排的制造成本，这也是本申请人研发该项目的宗旨。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中的链条炉的炉排在焚烧生物质燃料时存在不利于布风均匀、燃烧效率低及存在使用耐高温及耐腐蚀合金钢材料炉排造价高的缺陷，提供一种在使用价格相对很低的普通铸铁材料制作的炉排的链条炉在焚烧生物质燃料时，可以有效地保护炉排免受腐蚀，避免炉排在高温下被烧坏，同时改善炉排的布风和燃烧条件，还可以大大降低炉排的造价的焚烧生物质燃料的链条炉的炉排保护方法及其专用装置。

为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：

一种焚烧生物质燃料的链条炉的炉排保护方法，是在通过生物质料斗将生物质燃料铺设到链条炉的炉排上之前，先由生物质料斗前部的炉前料斗在炉排上铺设一层、不与生物质燃料燃烧后的灰中所含有的、碱金属或者碱土金属的氧化物发生化学反应的稳定物质，然后再由生物质料斗在所述稳定物质上铺设生物质燃料。

所述炉排上铺设的稳定物质是主要成分为Al₂O₃的刚玉颗粒，其粒径为10-20mm、厚度为10-40mm。

用于所述方法的装置，包括稳定物质输送设备、冷却设备、筛分设备及回送设备，稳定物质输送设备设置于生物质料斗前部、其底部与链条炉燃烧室相连，冷却设备设于所述炉排的末端下方、并与筛分设备相连接，筛分设备连接回送设备，回送设备连接稳定物质输送设备。

所述冷却设备采用水冷方式。

所述稳定物质输送设备包括与所述回送设备相连的储料仓，位于储料仓下方的给料机，置于给料机末端下方的、并且下部后端含有限料闸门的炉前料斗，所述炉前料斗设于生物质料斗的前部、其下部插入燃烧室内。

所述炉前料斗呈倒漏斗状，包括入口直段、扩展段、出口直段，各段内部设有与其高度相同并且与其内壁相连接的若干纵向隔板，所述相邻两段的纵向隔板的尾、首相连。

所述出口直段的两相邻纵向隔板之间设有纵向短隔板，所述纵向短隔板的高度小于出口直段纵向隔板的高度。

本发明的有益效果可概括为以下五点：

1)相比现有技术，本发明采用了在通过生物质料斗将生物质燃料铺设到链条炉的炉排上之前，先由生物质料斗前部的炉前料斗在炉排上铺设一层刚玉颗粒的方法，有效地阻隔了燃料灰和炉排金属的接触，可以避免炉排的腐蚀；

2)有效的隔绝了燃烧室内的高温烟气对炉排的辐射换热，可以避免炉排的高温烧坏；

3)可以起到均匀布风的作用，有效地避免炉排的排面“吹空”现象的发生；

4)由于对炉排起到了很好的保护作用，因此，就可以使用价格较低的普通铸铁材料铸造的炉排代替价格昂贵的耐高温和耐腐蚀的合金钢炉排，可以大大降低炉排的造价；

5)专用于本发明方法的装置可使刚玉颗粒反复回收利用，降低整体的运行费用。

因此使用本发明的方法，可采用价格相对很低的普通铸铁材料制作的炉排，并且可以有效地保护该炉排免受腐蚀，避免该炉排在高温下被烧坏，同时改善该炉排的布风和燃烧条件，大大降低该炉排的造价的优点；另外用于本发明方法的装置，可使稳定物质刚玉颗粒反复回收利用，降低整体的运行费用。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

图1是本发明所述专用装置结构简图；

图2是本发明所述专用装置中所述的炉前料斗的结构简图。

图中：1稳定物质输送设备、2生物质料斗、3链条炉的炉排、4燃烧室、5冷却设备、6筛分设备、7回送设备、11储料仓、12给料机、13炉前料斗、14限料闸门、131入口直段、132扩展段、133出口直段、134纵向隔板、135纵向短隔板。

具体实施方式

一种焚烧生物质燃料的链条炉的炉排保护方法，是在通过生物质料斗2将生物质燃料铺设到链条炉的炉排3上之前，先由生物质料斗2前部的炉前料斗13在炉排3上铺设一层、不与生物质燃料燃烧后的灰中所含有的、碱金属或者碱土金属的氧化物发生化学反应的稳定物质，然后再由生物质料斗2在所述稳定物质上铺设生物质燃料。

所述炉排3上铺设的稳定物质是主要成分为Al₂O₃的刚玉颗粒，它的性质比较稳定，耐高温，几乎不与生物质燃料灰中的碱金属发生反应，所以利用刚玉颗粒作为隔离层，就可以使用价格较低的普通材料铸造的炉排3，不采用价格昂贵的耐高温和耐腐蚀的合金钢炉排3，这样可以降低60％的炉排造价，甚至更多。由于刚玉颗粒的密度比较大，一定厚度的刚玉颗粒层不但可以保护炉排3免受高温烧坏和腐蚀，同时还可以改善炉排3的通风条件，使得炉排面上的通风更加均匀，避免燃烧生物质时的“吹空”现象的发生，很好的改善了燃烧条件。所述刚玉颗粒的粒径为10-20mm、厚度为10-40mm。

根据所燃烧的生物质燃料的种类和燃烧后灰的特性以及具体的操作条件来确定具体的刚玉颗粒的粒径大小和颗粒层厚度。

1)当燃用稻壳、锯末等小粒度的生物质燃料时，刚玉颗粒的粒径即应选择小一些，如平均粒径在5～8mm；

2)当燃用树枝、碎木块、秸秆等尺寸较大的燃料时，刚玉颗粒的平均粒径应取较大值，如平均粒径在15～20mm；

3)当燃用蔗渣、麦秆等灰分具有严重腐蚀性的燃料时，刚玉颗粒的粒径应控制在8～15mm，并且颗粒层的厚度应控制的比较厚一些，如在30～40mm；

4)当燃烧热值较低的生物质燃料时，刚玉颗粒层可以控制的薄一些，如10～20mm；

5)当燃用热值较高但灰的腐蚀性相对较低的燃料时，刚玉颗粒层厚度可控制在20～30mm。

如图1所示的用于焚烧生物质燃料的链条炉的炉排保护方法的专用装置，包括稳定物质输送设备1、冷却设备5、筛分设备6及回送设备7，稳定物质输送设备1设置于生物质料斗2前部、其1底部与链条炉燃烧室4相连，冷却设备5设于所述炉排3的末端下方、并与筛分设备6相连接，筛分设备6连接回送设备7，回送设备7连接稳定物质输送设备1。所述冷却设备5采用水冷式，所述水冷式冷却机是水冷滚筒冷却机、还可以是振动式冷却机。所述筛分设备为滚动筛分机、还可以是振动筛分机。所述回送设备为斗提机。

所述稳定物质输送设备1包括与所述回送设备7相连的储料仓11，位于储料仓11下方的给料机12，置于给料机12末端下方的、并且下部后端含有限料闸门14的炉前料斗13，所述炉前料斗13设于生物质料斗2的前部、其13下部插入燃烧室4内。所述给料机12为链板式给料机、还可以皮带给料机或埋刮板给料机。

在一般情况下，由于生物质燃料的密度较低，因此燃用生物质燃料的链条炉的炉排3的面积比较大，炉排3的宽度也相应的比较宽。为了减小炉前给料机12的宽度，以及相应降低给料机12的造价和提高运行的可靠性，所述炉前料斗13呈上小下大的倒漏斗状，包括入口直段131、扩展段132、出口直段133。为了保证刚玉颗粒在炉排宽度上的均匀分布，炉前料斗13的进口直段131、扩展段132和出口直段133内部设有与其高度相同并且与其内壁相连接的若干纵向隔板134，所述相邻两段的纵向隔板134的尾、首相连。安装的纵向隔板134，把炉前料斗13分成多个小室。纵向隔板134使得每个小室具有独立分配给料量的作用。为了在炉排3宽度方向上达到均匀铺料的目的，所述出口直段133的两相邻纵向隔板134之间设有纵向短隔板135，所述纵向短隔板135的高度小于出口直段133纵向隔板134的高度。

刚玉颗粒的循环利用是这样实现的，1)用于保护炉排3的刚玉颗粒首先贮存在储料仓中11，2)再由储料仓11的下部的给料机12把刚玉颗粒输送到炉前料斗13中，通过链条炉排3的向前运动，炉前料斗13把刚玉颗粒均匀的铺在炉排3面上。3)在炉排3的末端刚玉颗粒和生物质燃烧后形成的灰一起进入冷却设备5冷却，温度降低到50℃以下。4)冷却后的刚玉颗粒和灰进入筛分设备6进行筛分，使得刚玉颗粒和燃料灰分离。5)经过筛分后分离下来的刚玉颗粒通过回送设备7，回送到储料仓11中。燃料灰则送至灰场进行处理。其中刚玉颗粒的给料量由给料机12的转速控制，给料机12的转速由调速电机控制。链条炉的炉排上颗粒层的厚度由给料机限料闸门14的高度限位来实现。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种焚烧生物质燃料的链条炉的炉排保护方法，其特征在于：在通过生物质料斗将生物质燃料铺设到链条炉的炉排上之前，先由生物质料斗前部的炉前料斗在炉排上铺设一层、不与生物质燃料燃烧后的灰中所含有的碱金属或者碱土金属的氧化物发生化学反应的稳定物质，然后再由生物质料斗在所述稳定物质上铺设生物质燃料；所述炉排上铺设的稳定物质是主要成分为Al₂O₃的刚玉颗粒，其粒径为10-20mm、厚度为10-40mm。

2.按权利要求1所述的一种焚烧生物质燃料的链条炉的炉排保护方法的专用装置，所述装置包括稳定物质输送设备、筛分设备及回送设备，稳定物质输送设备设置于生物质料斗前部、其底部与链条炉燃烧室相连，筛分设备连接回送设备，回送设备连接稳定物质输送设备，其特征在于：还包括设于所述炉排的末端下方、并与筛分设备相连接的冷却设备；所述稳定物质输送设备包括与所述回送设备相连的储料仓，位于储料仓下方的给料机，置于给料机末端下方的、并且下部后端含有限料闸门的炉前料斗，所述炉前料斗设于生物质料斗的前部、其下部插入燃烧室内。

3.按权利要求2所述的一种焚烧生物质燃料的链条炉的炉排保护方法的专用装置，其特征在于：所述炉前料斗呈倒漏斗状，包括入口直段、扩展段、出口直段，各段内部设有与其高度相同并且与其内壁相连接的若干纵向隔板，所述相邻两段的纵向隔板的尾、首相连。

4.按权利要求3所述的一种焚烧生物质燃料的链条炉的炉排保护方法的专用装置，其特征在于：所述出口直段的两相邻纵向隔板之间设有纵向短隔板，所述纵向短隔板的高度小于出口直段纵向隔板的高度。