CN102192590A - 生物质旋风热风炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质旋风热风炉，炉膛由隔开的一次燃烧用的具有圆筒形内腔的主燃烧室和二次燃烧用的副燃烧室组成，主燃烧室与副燃烧室在上部相互连通，主燃烧室的侧壁开设有与风管连通的切向布置的一次风孔。一次旋风保证烟气和一次空气良好的混合，延长了未燃尽碳粒在炉膛的滞留时间，主要起气化作用。设置副燃烧室，使炉膛内未燃尽碳粒和可燃气体完全燃烧，主要起氧化作用，减少了高温缺氧不完全燃烧所产生的黑烟。热风炉燃烧效率明显提高，燃料的消耗量与常规热风炉相比节约10％左右，而且冒黑烟的频率明显减少，达到了洁净燃烧的目的。可适用于燃烧木屑、粉状物，更适合燃烧BMF燃料。

Description

生物质旋风热风炉

技术领域

本发明属于燃烧设备领域，具体是涉及一种对生物质原料燃烧后产生高温生物质烟气供其它设备应用的热风炉。

背景技术

生物质成型燃料加工的一个技术关键就是要将其原料含水率降至8％～12％，应用最广泛的干燥方法是：采用生物质旋风热风炉，直接加热生物质原料，比如树皮、废木、木屑、秸杆等。而生物质普遍具有含水率高、燃料尺寸变化大和灰分含量高等特点。此外，层燃炉配风不均匀，燃料不能完全燃烧，热风炉热效率降低等综合因素造成对环境的严重污染。因此，提高热风炉效率和降低生物质燃烧对环境污染的有效方法是发展生物质燃烧技术。

目前，热风炉的炉膛结构非常简单，一般采用长方形燃烧室，由挡火墙和沉降室组成，燃烧过程中由于氧气不能与生物质原料充分混合，导致燃烧不充分，热效率较低。这种热风炉仅适用于燃烧树皮、废木材。传统的热风炉，采用炉排底部自然通风，通风对提高燃烧率没有实质影响，且投料口与炉排面平齐，投料方式为塞入式，生物质燃料的达到燃烧时间较长，燃烧不充分，热效率低，产生烟尘量大的缺点。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种燃料易于着火、燃烧更彻底、可除去火星、可调节炉内温度的生物质旋风热风炉。

为了实现以上目的，本发明的技术方案如下：一种生物质旋风热风炉，包括炉膛，加料口，所述炉膛由隔开的一次燃烧用的具有圆筒形内腔的主燃烧室和二次燃烧用的副燃烧室组成，所述主燃烧室与副燃烧室在上部相互连通，所述主燃烧室的侧壁开设有与风管连通的一次风孔，所述一次风孔的内壁与主燃烧室的侧壁垂直相切，一次风进入主燃烧室后形成旋风。

进一步，所述加料口位于炉排的上方且与一次风孔在同一水平线上，使生物质原料由上往下投放。

所述副燃烧室的下部还连通用于沉降生物质灰的沉降室，主燃烧室燃烧产生的高温烟气在炉膛中曲折流动。

所述副燃烧室和/或沉降室开设有与风管连通的二次风孔。

所述副燃烧室的出口连接除尘器，以除去火星和灰尘。

所述沉降室的出口连接除尘器，以除去火星和灰尘。

所述除尘器为旋风除尘器。

所述热风炉后部配有引风机，引风通过炉排下的炉渣室吸入，使炉膛内的燃烧方式为微负压燃烧。

所述主燃烧室的炉排下面连通风管，补充空气。

实践证明，层燃炉适用于含水率高、燃料尺寸变化大和灰分含量高的生物质。所以，设计炉排时需要保证燃料的均匀分布，灰层能覆盖整个炉排面。此外，层燃炉的另一项重要技术是分阶段燃烧。它将燃烧区域分为初级燃烧室和二次燃烧室，分离了气化和氧化阶段，避免了一次空气过早混合。为了减少紊乱保持炉排上方燃料层的稳定，空气与烟气在初级燃烧室没有得到充分的混合，二次燃烧室的结构和二次空气的喷入方式应尽可能地保证烟气和二次空气良好的混合。烟气与二次空气混合的越充分，完全燃烧所需的过量空气系数就越小，效率则越高。同时二次风以较高的速度喷入，混合效果良好。燃烧室最好采用旋风来实现充分混合。

设计中采用逆流燃烧方式，即燃烧火焰方向与进料方向相反。这种燃烧方式使热烟气流进出燃烧室掠过湿燃料表面时，对流促进了燃料的干燥和水蒸气输送。使得热风炉的炉膛温度增加，同时一次风以较高的速度沿着圆形炉墙切向喷入，旋风保证烟气和一次空气良好的混合，延长了未燃尽碳粒在炉膛的滞留时间。在炉膛后部设置副燃烧室，使炉膛内未燃尽碳粒和可燃气体完全燃烧，减少了高温缺氧不完全燃烧所产生的黑烟。燃烧后的高温烟气在经过沉降室来进一步捕捉烟尘，降低了烟气中的含尘量。在配风方面，由于热风炉后部配有引风机，炉膛燃烧方式为微负压燃烧，三次空气通过炉排下的炉渣室吸入，一次空气通过高压鼓风机沿两侧风管切向喷入炉膛。这样既有效地控制强风将炉排上的飞灰和未燃尽的碳粒吹走，又保证了生物质燃料完全燃烧所必须的大量空气。

由于上述的技术和措施，生物质燃料在主燃烧室中完成对燃料的干燥和初级燃烧过程，产生的大部分能量来源于初级燃烧，主要起气化作用。副燃烧室为二次燃烧，在补入二次风的作用下，主要起氧化作用，使未燃尽碳粒和可燃气体完全燃烧，以减少高温缺氧不完全燃烧所产生的黑烟。燃烧区域分为初级燃烧室和二次燃烧室，分离了气化和氧化阶段，避免了二次空气过早混合。沉降室可进一步捕捉烟尘，降低了烟气中的含尘量。所设计的热风炉燃烧效率明显提高，燃料的消耗量与常规热风炉相比节约10％左右，而且冒黑烟的频率明显减少，达到了洁净燃烧的目的。可适用于燃烧木屑、粉状物，更适合燃烧BMF燃料。

附图说明

图1为热风炉的内部结构示意图；

图2为热风炉的俯视图；

图3为一次风孔切向布置的结构示意图。

下面，结合具体实施例和附图对本发明进一步进行详细描述。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明热风炉在原有的长方形热风炉改进而成，将热风炉的燃烧室隔开为三个不同功能的燃烧室，实现更有效分段燃烧。本发明的热风炉由主燃烧室1、副燃烧室2、沉降室3和旋风除尘器4组成。主燃烧室1的内腔为圆筒形结构，主燃烧室1的侧壁开设有若干一次风孔8，一次风孔8的内壁与主燃烧室1的侧壁垂直相切(图3)。副燃烧室1和沉降室3的内腔为方形(当然也可以是圆筒形的)，副燃烧室2和沉降室3的侧壁分别开设有若干二次风孔，二次风有利于调节内部温度，防止温度过高。二次风通过高压鼓风机沿两侧风管6喷入副燃烧室2和沉降室3中，二次风的风速25～35m/s，风压3000～5000pa。副燃烧室2将主燃室1内未燃尽的气体和碳粒，进行二次充分燃烧，以提高热风炉的燃烧效率。沉降室3降低烟气流速，使大颗粒灰尘和火星达到自然沉降的效果，从而达到除尘的目的，根据烘干物料的原始水分，通过二次风在线调节烟气的出口温度，一是已满足烘干的要求，二是防止出口烟气温度过高，而引起回转筒干燥器的着火事故。主燃烧室1与副燃烧室2的上端相互连通，副燃烧室2与沉降室3的下端连通，沉降室3上端的出口连通旋风除尘器4，将灰尘和未燃尽的火星出去。加料口7位于主燃烧室1中炉排的上方，且加料口7的中心线与一次风孔8的中心线在同一水平线上，生物质燃料可由加料口7投入主燃烧室，实现与火焰逆向的自上而下投放，对进入炉内的湿燃料先进行初级干燥，有利于燃料易着火，也有利于燃料在炉膛的充分燃烧，在燃烧过程中，释放大量的热烟气，用于后部的干燥使用。热风炉后部配有引风机，引风通过炉排下的引风管5及入炉渣室，使炉膛内的燃烧方式为微负压燃烧。

生物质旋风热风炉的工作原理如下：生物质旋风热风炉设计必须采用适合于生物质燃料的结构和措施。在设计中采用逆流燃烧方式，即燃烧火焰方向与进料方向相反。这种燃烧方式使热烟气流进出燃烧室掠过湿燃料表面时，对流促进了燃料的干燥和水蒸气输送。使得热风炉的炉膛温度增加，同时一次风以较高的速度沿着圆形炉墙切向喷入，旋风保证烟气和一次空气良好的混合，延长了未燃尽碳粒在炉膛的滞留时间。在炉膛后部设置副燃烧室，补充二次风，使主燃烧室内未燃尽碳粒和可燃气体完全燃烧，减少了高温缺氧不完全燃烧所产生的黑烟。燃烧后的高温烟气在经过沉降室来进一步捕捉烟尘，降低了烟气中的含尘量，为进一步消除烟尘和火星，后部还加装高温旋风除尘器，以降低后部回转筒干燥器的着火率。在配风方面，由于热风炉后部配有引风机，炉膛燃烧方式为微负压燃烧，三次空气通过炉排下炉渣室底部的风管进入，和沿炉墙两侧风管切向喷入炉膛。这样既有效地控制强风将炉排上的飞灰和未燃尽的碳粒吹走，又保证了生物质燃料完全燃烧所必须的大量空气。二次风主要设在炉膛出口副燃烧室上方和沉降室出口下方部位，在炉膛出口副燃烧室上方是保证未燃尽气体和碳颗粒，有足够的氧气进行充分燃烧。在沉降室下方是主要调节后部回转筒干燥器的进口烟温，已保证设备的安全运行。

Claims (9)

1.一种生物质旋风热风炉，包括炉膛，加料口，其特征在于：所述炉膛由隔开的一次燃烧用的具有圆筒形内腔的主燃烧室和二次燃烧用的副燃烧室组成，所述主燃烧室与副燃烧室在上部相互连通，所述主燃烧室的侧壁开设有与风管连通的一次风孔，所述一次风孔的内壁与主燃烧室的侧壁垂直相切，一次风进入主燃烧室后形成旋风。

2.根据权利要求1所述的热风炉，其特征在于，所述加料口位于炉排的上方且与一次风孔在同一水平线上，使生物质原料由上往下投放。

3.根据权利要求2所述的热风炉，其特征在于，所述副燃烧室的下部还连通用于沉降生物质灰的沉降室，主燃烧室燃烧产生的高温烟气在炉膛中曲折流动。

4.根据权利要求3所述的热风炉，其特征在于，所述副燃烧室和/或沉降室开设有与风管连通的二次风孔。

5.根据权利要求2所述的热风炉，其特征在于，所述副燃烧室的出口连接除尘器，以除去火星和灰尘。

6.根据权利要求3所述的热风炉，其特征在于，所述沉降室的出口连接除尘器，以除去火星和灰尘。

7.根据权利要求5或6所述的热风炉，其特征在于，所述除尘器为旋风除尘器。

8.根据权利要求2所述的热风炉，其特征在于，所述热风炉后部配有引风机，引风通过炉排下的炉渣室吸入，使炉膛内的燃烧方式为微负压燃烧。

9.根据权利要求1所述的热风炉，其特征在于，所述主燃烧室的炉排下面连通风管，补充空气。

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