CN102466241A

CN102466241A - 一种生物质颗粒燃料自动点火方法及装置

Info

Publication number: CN102466241A
Application number: CN2010105361934A
Authority: CN
Inventors: 田宜水; 孟海波; 赵立欣; 姚宗路; 孙丽英; 徐飞
Original assignee: Chinese Academy of Agricultural Engineering CAAE
Current assignee: Chinese Academy of Agricultural Engineering CAAE
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2012-05-23

Abstract

本发明公开了一种生物质颗粒燃料自动点火方法及装置，属于可再生能源技术领域。技术方案包括燃烧室(1)、离心风机(6)和点火机构(7)，点火方法采用热风点火，离心风机(6)通过点火机构(7)向燃烧室(1)内提供高温热风，加热燃烧室的生物质颗粒燃料(2)；为提高点火时间和燃烧效率，离心风机(6)向燃烧室(1)提供三次进风，并采用光传感器(8)采集光信号，并反馈到控制系统(5)，实现自动点火。本发明一种生物质颗粒燃料自动点火方法及装置解决了生物质颗粒燃料的点火难、燃烧效率低等问题，为生物质颗粒燃料的燃烧技术提供了支撑。

Description

一种生物质颗粒燃料自动点火方法及装置

技术领域

本发明属于可再生能源技术领域，是一种生物质颗粒燃料自动点火方法及装置，具体是采用电阻棒加热对生物质颗粒燃料热风点火，以及实现热风点火的装置，能够应用于以生物质颗粒为燃料的锅炉、采暖炉、热风炉中，以实现燃烧过程中的自动点火。

背景技术

生物质颗粒燃料是一种典型的生物质固体成型燃料，具有高效、洁净、容易点火、CO₂近零排放等优点，可替代煤炭等化石燃料应用于炊事、供暖等民用领域和锅炉燃烧、发电等工业领域，近几年来在欧盟、北美、中国得到了迅速发展。生物质颗粒燃料另一大优点是能够应用于小型生物质锅炉、热风炉、采暖炉中，通过采用颗粒燃料燃烧装置实现自动点火以及连续自动燃烧。

目前国外燃烧器以及燃烧装置多采用电阻丝、电子等点火方式。电阻丝是通过电能转化成热能点火，该技术的优点是可控制性非常好，可以点任意颗粒燃料，缺点是点火时会有能量被吹散损失掉，不节能，而且点火时也会排放污染物。电子点火技术是利用电极放电时产生的电火花来点燃颗粒燃料，由于电极放电产生的能量有限，所以还需要易燃物来辅助点火。常见的易燃物有酒精、燃油等。该技术的优点是点火速度快、效率高、烟尘等污染物排放量较低，缺点是操作不方便，需消耗其他燃料，并且不易实现自动化控制。

目前我国的成型燃料主要是以农作物秸秆为主，农作物秸秆中含有无机元素含量较高，如K，Na，Cl，S，Ca，Si，P，尤其是硅化物含量高，这将导致秸秆类生物质颗粒燃料在点火时困难，另外秸秆类生物质颗粒燃料灰分高，点火时导致污染物排放高，污染环境。

发明内容

本发明的目的是，在于提供一种生物质颗粒燃料自动点火方法及装置，能够解决秸秆类生物质颗粒燃料燃烧时点火困难、污染物排放高等问题。采用本发明能够实现快速点火、提高燃烧效率，同时能够减少污染物排放，避免造成二次污染，这为生物质颗粒燃料的燃烧技术提供了支撑。

为达到这一目的所采取的技术方案是：

一种生物质颗粒燃料自动点火方法，点火时由点火机构通过离心风机向燃烧室中提供热风，由光传感器提供控制信号，实现自动点火。

上述的一种生物质颗粒燃料自动点火方法，生物质颗粒燃料从落料管进入燃烧室中，堆积在燃烧室的后挡板处，同时装于后挡板下方的点火机构中的电阻棒开始加热，加热1～2分钟后，离心风机启动，通过点火机构向燃烧室内提供高温热风。

上述的一种生物质颗粒燃料自动点火方法，高温热风通过后挡板的点火孔进入燃烧室，其他气流通过一次进风口、燃烧室圆周进风口进入燃烧室，为燃烧提供氧气，当物料加热5～10秒后开始从颗粒燃料低端点燃，进而将上面的颗粒燃料点燃。

上述的一种生物质颗粒燃料自动点火方法，燃烧室内生物质颗粒点燃后，光传感器检测到光信号后，将控制信号传到控制系统，点火机构停止加热，同时风机全功率运行，点火成功。

一种生物质颗粒燃料自动点火装置，由燃烧室、离心风机和点火机构组成，点火机构中的电阻棒安装在热风对流槽中，且热风对流槽的两端分别与离心风机和后挡板紧密连接。

上述的一种生物质颗粒燃料自动点火装置，点火机构由电阻棒和热风对流槽组成，电阻棒由1根较长电阻棒弯曲而成，呈双U型，安装在热风对流槽中的热风对流槽通风口中，且电阻棒的横截面占热风对流槽横截面的65％，增加点火时的热风对流面积能够提供更多的热风。电阻棒信号线与控制系统连接，考虑到不同种类的生物质颗粒燃料，电阻棒的功率通过控制系统设置为低档、中档、高档三个档，以提供该点火装置的适应性。

上述的一种生物质颗粒燃料自动点火装置，在于热风对流槽通风口的热风对流槽进风口与离心电机风口紧密连接，确保离心风机的风直接通过电阻棒，以提供温度较高热风。热风对流槽进风口与后挡板紧密配合，与点火孔紧密连接，保证点火时，增加高温热风流速以及换热系数。如果热风流槽进风口与后挡板之间有空隙，在点火时，高温热风将有可能从空隙中逸出，将减少从点火孔中穿过的热风量，不利于点火。

上述的一种生物质颗粒燃料自动点火装置，热风对流槽中的热风对流槽通风口的长度要比电阻棒的长2～3cm，防止将点火孔堵塞，以有利于提供热风，同时热风对流槽出风口的形状与后挡板上点火孔的形状保持一致，能够确保电阻棒产生的热风全部进入燃烧室。

上述的一种生物质颗粒燃料自动点火装置，燃烧室的圆周开有燃烧室圆周进风口，呈圆周排列，直径为5mm，在燃烧过程中，能够向燃烧室提供环状气流，保证有充足的氧气，以提高燃烧效率。

上述的一种生物质颗粒燃料自动点火装置，离心风机向燃烧室提供三次进风，其中从后挡板点火孔进入的高温热风占总进风量的35％，从后挡板一次进风口进入的风量占总进风量的25％，从燃烧室圆周进风口的风量占总进风量的40％。三次进风孔的位置不同、进风量不同，能够保证在燃烧过程中提供充足氧气，提高燃烧过程中的燃烧效率。

上述的一种生物质颗粒燃料自动点火装置，光传感器安装在后挡板的光传感器安装口中，前端伸出2cm到燃烧室中，保证在生物质颗粒燃料点燃后采集到光信号，信号采集后将传输到控制系统。

本发明的生物质颗粒燃料自动点火方法及装置中，采用电阻棒热风点火，生物质颗粒燃料堆积在燃烧室中的后挡板处，通过点火机构加热，安装在点火机构后的离心风机通过点火孔提供热风，其他气流通过一次进风口、燃烧室圆周进风口进入燃烧室，为燃烧提供氧气，该方法简单实用、易点火，解决了其他加热方法，如电阻丝和电子打火等存在点火困难、点火时污染物高等问题。本发明中的点火装置在燃烧室的后挡板上开有点火孔、一次进风口和光传感器安装口，以及在燃烧室的圆周开有进风口，实现了点火以及燃烧过程中的三次进风，有利于点火以及提高燃烧效率。同时点火机构中的电阻棒安装在热风对流槽通风口中，电阻棒呈双U型，且热风对流槽出风口与燃烧室的后挡板紧密配合，增加了点火过程中的高温热风流速以及换热系数，提高了点火时间。本发明通过光传感器采集光信号，反馈到控制系统，能够较容易的确定点火是否成功，解决了生物质颗粒燃料点火过程中难以采集反馈信号的难题。

附图说明：

图1生物质颗粒燃料自动点火流程图

图2为生物质颗粒燃料自动点火装置主视图；

图3为生物质颗粒燃料自动点火装置燃烧室后挡板示意图；

图4为生物质颗粒燃料自动点火装置燃烧室展开示意图；

图5为生物质颗粒燃料自动点火装置点火机构侧视图；

图6为生物质颗粒燃料自动点火装置点火机构主视图；

图7为生物质颗粒燃料自动点火装置点火机构电阻棒示意图

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的实施例进行描述：

如图1、图2、图3、图4、图5、图6，1为燃烧室，2为生物质颗粒燃料，3为后挡板，4为落料管，5为控制系统，6为离心风机，7为点火机构，8为光传感器，9为点火孔，10为一次进风口，11为光传感器安装口，12为燃烧室圆周进风口，13为电阻棒，14为电阻棒信号线，15为热风对流槽，16为热风对流槽通风口，17为热风对流槽底座，18对热风流槽进风口，19为热风对流槽出风口，20为固定螺栓。

生物质颗粒燃料点火时，点火流程图如图1，具体如下：生物质颗粒燃料从落料管进入燃烧室中，堆积在燃烧室的后挡板处，装于后挡板下方的点火机构中的电阻棒开始加热，然后离心风机开始启动，通过点火机构向燃烧室内提供高温热风。高温热风将通过后挡板的点火孔进入燃烧室，其他气流通过一次进风口、燃烧室圆周进风口进入燃烧室，为燃烧提供氧气，当物料加热5～10秒后开始从颗粒燃料低端点燃，进而将上面的颗粒燃料点燃。燃烧室内生物质颗粒点燃后，光传感器能够采集燃烧室中的光信号，如果未采集到光信号，电阻棒将继续加热；如果采集到光信号，能够将控制信号传到控制系统，电阻棒停止加热，同时风机全功率运行，表明点火成功。

如图2、图3、图4所示，燃烧点火装置包括燃烧室1、离心风机6和点火机构7。生物质颗粒燃料2从落料管4进入燃烧室1中，其中落料管4安装在燃烧室1的上方。燃烧室1的后挡板3上开有点火孔9、一次进风口10和光传感器安装口11，一次进风口10呈半圆周排列，燃烧室的圆筒上开有燃烧室圆周进风口12，呈圆周排列，直径为5mm，能够保证在燃烧过程中提供三次进风，在点火和燃烧过程中提供充足的氧气。光传感器8安装在光传感器安装口11中，并伸出2cm到燃烧室中，在生物质颗粒燃料2点火成功后，能够采集到光信号传输到控制系统5，然后控制电阻棒7和离心风机6。

如图5、图6、图7所示，点火机构7由电阻棒13和热风对流槽15组成，热风对流槽15的热风对流槽底座17通过固定螺栓20与燃烧室固定；电阻棒13安装在热风对流槽通风口16中，电阻棒13呈双U型，且电阻棒的横截面占热风对流槽横截面的65％，增加点火时的热风对流面积能够提供更多的热风。且由电阻棒信号线14与控制系统5连接；热风对流槽出风口19与燃烧室的后挡板3紧密配合，热风流槽进风口18与离心风机6紧密连接。

生物质颗粒燃料点火试验结果表明，电阻棒的功率越高点火所需要的时间越短，这是因为功率越高，热空气的升温速度就越快，这样进入燃烧筒的空气温度则越高，所以点火所需要的时间就短。但电阻棒功率大，点火时所消耗的能量高，另外热风量也与风机的风速有关，但风速过高时，风量虽大，但点火困难。因此在电阻棒功率一定时，短时间内通过热风量越多，点火时间越短，试验结果表明当安装在热风对流槽中的电阻棒的横截面占热风对流槽横截面的65％时，风机风速低于3.5m/s时，进入燃烧室的热风量、热风温度均最容易点火。

燃烧试验结果表明不同的秸秆生物质颗粒燃料金属含量不同，导致在点火及燃烧过程中，点火困难、污染物排放高以及燃烧效率低等问题。如玉米秸、红松等，其Si含量基本在25％左右或更高，结渣率高，点火困难，落叶松Si含量仅为9.76％，其结渣趋势也低。碱金属元素(K、Na)及碱土金属元素(Ca、Mg)对点火的影响也很大，玉米秸K元素的含量较高，如棉秆与麦秸，两者的Si元素含量大致相同，但麦秸的K元素含量高达14.17％，而其底灰结渣率也比棉花秆高，点火也比较困难。因此本发明按照不同秸秆的金属元素含量，对不同种类秸秆生物质颗粒燃料，采用进料量、进风量和电阻棒功率等参数不同的点火方式，具体实施例如下：

实施例1：用于金属含量最高的生物质颗粒燃料自动点火方法

针对玉米秸秆、红松等原料含有较高的Si元素以及其他碱金属元素，Si含量基本在25％，K元素含量在10％～15％，燃烧时结渣最严重、灰分最多，点火最困难。点火时，生物质颗粒量进料量为350g，电阻棒功率设置为高档，功率为400W～450W，功率最大，产生的热量高，点火时风机风速设置为高风速，风速为3.0m/s～3.5m/s，保证点火时产生较多的热量，同时离心风机的风速最高，提供较高的热风，有利于金属含量最高的生物质颗粒燃料点火。

实施例2：用于金属含量较高的生物质颗粒燃料自动点火方法

针对麦秆、稻秆等原料含有一般高的Si元素以及其他碱金属元素，燃烧时结渣严重，点火较为困难。点火时，生物质颗粒量进料量为300g，电阻棒功率设置为中档，功率为350W～400W，功率较大，产生的热量较高，点火时风机风速设置为中档风速，风速为2.5m/s～3.0m/s，保证点火时产生较多的热量，同时离心风机的风速较高，提供较高的热风，有利于金属含量较高的生物质颗粒燃料点火。

实施例3：用于金属含量一般的生物质颗粒燃料自动点火方法

针对棉杆、落叶松等原料含有较低的Si元素以及其他碱金属元素，燃烧后结渣较少、灰分较少，点火容易。点火时，生物质颗粒量进料量为250g，电阻棒功率设置为低档，功率为300～350W，功率最小，点火时风机风速设置低档，风速为2.0m/s～2.5m/s，产生的热量以及热风即可将金属含量一般的生物质颗粒燃料点燃。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种生物质颗粒燃料自动点火方法，其特征在于点火时由点火机构(7)通过离心风机(6)向燃烧室(1)中提供热风，由光传感器(8)提供光信号，实现自动点火。

2.根据权利要求1所述的一种生物质颗粒燃料自动点火方法，其特征在于生物质颗粒燃料(2)从落料管(4)进入燃烧室(1)中，堆积在燃烧室(1)的后挡板(3)处，同时装于后挡板(3)下方的点火机构(7)中的电阻棒(13)开始加热，加热1～2分钟后，离心风机(6)启动，通过点火机构(7)向燃烧室(1)内提供高温热风。

3.根据权利要求1所述的一种生物质颗粒燃料自动点火方法，其特征在于高温热风通过后挡板的点火孔(9)进入燃烧室，其他气流通过一次进风口(10)、燃烧室圆周进风口(12)进入燃烧室，为燃烧提供氧气，当物料加热5～10秒后开始从颗粒燃料低端点燃，进而将上面的颗粒燃料点燃。

4.根据权利要求1所述的一种生物质颗粒燃料自动点火方法，其特征在于燃烧室内生物质颗粒点燃后，光传感器(8)检测到光信号后，将控制信号传到控制系统(5)，点火机构停止加热，同时风机全功率运行，点火成功。

5.一种生物质颗粒燃料自动点火装置，由燃烧室(1)、离心风机(6)和点火机构(7)组成，其特征在于点火机构(7)中的电阻棒(13)安装在热风对流槽(15)中，且热风对流槽(15)的两端分别与离心风机(6)和后挡板(3)紧密连接。

6.根据权利要求5所述的一种生物质颗粒燃料自动点火装置，其特征在于点火机构(7)由电阻棒(13)和热风对流槽(15)组成，电阻棒(13)由1根电阻棒弯曲而成，呈双U型，安装在热风对流槽(15)中的热风对流槽通风口(16)中，且电阻棒(13)的横截面占热风对流槽(15)横截面的65％，电阻棒信号线(14)与控制系统(5)连接，电阻棒的功率通过控制系统设置为低档、中档、高档三个档。

7.根据权利要求5或6所述的一种生物质颗粒燃料自动点火装置，其特征在于热风对流槽通风口(16)的热风对流槽进风口(18)与离心电机(6)风口紧密连接，热风对流槽进风口(19)与后挡板(3)紧密配合，与点火孔(9)紧密连接。

8.根据权利要求5或6所述的一种生物质颗粒燃料自动点火装置，其特征在于热风对流槽(15)中的热风对流槽通风口(16)的长度要比电阻棒(13)的长2～3cm，同时热风对流槽出风口(19)的形状与后挡板上点火孔(9)的形状保持一致。

9.根据权利要求5所述的一种生物质颗粒燃料自动点火装置，其特征在于燃烧室(1)的圆周开有燃烧室圆周进风口(12)，呈圆周排列，直径为5mm。

10.根据权利要求5所述的一种生物质颗粒燃料自动点火装置，其特征在于离心风机(6)向燃烧室(1)提供三次进风，其中从后挡板点火孔(9)进入的高温热风占总进风量的35％，从后挡板一次进风口(10)进入的风量占总进风量的25％，从燃烧室圆周进风口(11)的风量占总进风量的40％。

11.根据权利要求5所述的一种生物质颗粒燃料自动点火装置，其特征在于光传感器(8)安装在后挡板的光传感器安装口(11)中，前端伸出2cm到燃烧室(1)中，采集的光信号反馈到控制系统(5)中。