CN102686945A - 生物质固体燃料锅炉用燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及使用作为生物质能源备受关注的如木球等固体燃料的锅炉用燃烧器。本发明具体实现利用水在内部循环的形态的螺杆而将燃料输送并在空气（氧气）通过送风机所供给的特定区间进行燃烧的新型的燃烧方式，从而即便对燃烧时所产生的高热也能确保螺杆的耐久性，并且能够圆满地处理炉渣和炉灰，且能够大幅度减小使用固体的锅炉的大小等，因而提供能够实现锅炉整体的构造简化和制作费用节减的生物质固体燃料锅炉用燃烧器。

Description

生物质固体燃料锅炉用燃烧器

技术领域

本发明涉及生物质固体燃料锅炉用燃烧器，更为详细地讲，涉及使用作为生物质能源备受关注的如木球等的固体燃料的锅炉用燃烧器。

本发明具体实现利用水在内部循环的形态的螺杆而将燃料输送并在空气（氧气）通过送风机所供给的特定区间进行燃烧的新型的燃烧方式，从而即便对燃烧时所产生的高热也能确保螺杆的耐久性，并且能够圆满地处理炉渣和炉灰，且能够大幅度减小使用固体的锅炉的大小等，因而能够实现整体的构造简化和制作费用节减。

另外，本发明涉及一种改进了动作和功能的生物质固体燃料锅炉燃烧器，该燃烧器在生物质燃料锅炉的燃烧室内部以中空的管子形成排出炉渣和炉灰的螺杆，并具备使流体向该螺杆的中空内部循环的循环扇或空压机，且在燃烧室外部具备冷却所循环的流体（气态的空气、液态的冷媒等）的冷却器而以该流体冷却燃烧室内部的高热，从而使燃烧室内部的螺杆即便对燃烧时所产生的高热也能确保耐久性并有效地处理炉渣和炉灰。

背景技术

最近因地球温暖化而导致的气候变化问题对人类的生存构成了极大的威胁，因而对新再生能源的关心日益增高，旨在代替现有化石燃料的投资在急剧增加。

与此相关地、对不同于利用现有煤炭的锅炉的利用生物质固体燃料的锅炉的研究在积极进行。

一般来讲，生物质固体燃料是从能源专用的农作物和树木、农产品和饲料植物、农场废料和渣滓等废料提取的可再生的能源。

使用这种生物质固体燃料时有不仅能够将能源自给自足还能大幅度减少环境污染的好处。

旨在利用生物质固体燃料的当前的锅炉燃烧方式大体上分为现有的为了将煤炭用作燃料而使用的传动带或链条驱动式的移动炉篦方式和主要为了烧木球而使用的燃烧器型、坩埚型、碟型等。

但现有的锅炉燃烧方式各自有如下的缺点。

即、传动带（链条）等的移动炉篦方式由于复杂的机械构造导致制作费用过大以及在锅炉下部所占的大小等原因，而在高效率的锅炉（燃烧器）制作上存在问题，并具有不适合制作家庭用等小型锅炉的特性。

另外，主要为了烧木球而使用的燃烧器型和坩埚型的燃烧方式中存在处理燃烧低品质的球团时所产生的较多的炉渣和炉灰的问题，因而在提供产生瑕疵的根本原因，且从燃烧器构造上来讲，实际上不易制作商业用和产业用的中、大型锅炉用燃烧器。

发明内容

技术课题

为了开发能够自动排出圆满地燃烧固体燃料时只能伴随而来的炉灰和以包含在固体燃料中的异物和杂质在高温燃烧时与炉灰混合在一起的现象产生的炉渣的固体燃料燃烧用燃烧器，从利用弹簧形态的螺杆以很小的速度输送燃料，并将燃料通过燃烧区间并完全燃烧后所产生的燃烧炉灰和炉渣向排出口自动输送的角度来看可找得出有用性，但在适用这种方式时产生的根本问题是，存在现有的螺杆材质例如以铁或不锈钢等材质无法耐受不住在燃烧区间产生的高温的火焰从而变形或被熔化掉的限界。

因此，本发明是鉴于这种问题而提出的，其目的在于提供一种生物质固体燃料燃烧器和锅炉用燃烧器，该燃烧器具体实现利用水在内部循环的形态的螺杆，利用将燃料输送并在空气通过送风机所供给的特定区间进行燃烧的、专门研制出的螺杆的燃烧方式，从而即便对燃烧时所产生的高热也能确保螺杆的耐久性，并且通过螺杆的旋转和输送速度的调节可精确地控制燃烧热量，能够圆满地处理燃烧时所产生的炉渣和炉灰，且能够大幅度减小锅炉燃烧室的大小等，因而能够实现整体的构造简化和制作费用节减。

本发明的另一目的是，将在上述螺杆内部循环的流体以另行注入的气体或液体等冷媒构成而不是以存在于锅炉的管路中的水构成，以此来在高温的燃烧室内部充分地降低螺杆的温度，从而能够提高螺杆的耐久性。

本发明的另一目的是，包括将在上述螺杆中循环的高温的流体能够在锅炉燃烧室外部另行冷却的冷却器，以更有效地降低在锅炉燃烧室承担炉渣和炉灰的排出的螺杆的温度，从而提高耐久性。

技术上的解决方法

为了达到上述目的，本发明所提供的生物质固体燃料锅炉，其特征是，包括：供给固体燃料的燃料供给部；燃烧固体燃料的燃烧装置；以及利用燃烧热而加热水的锅炉本体，尤其在为上述燃烧装置的情况下，构成为包括：具有前方的固体燃料供给口和后方的炉渣/炉灰排出口且进行固体燃料的燃烧的燃烧室；沿着上述燃烧室的内部并行配置并以可旋转的构造设置，且由水在内部循环从而能够耐受得住燃烧室内的高热的中空的管子构成，而且通过旋转动作输送固体燃料并排出炉渣和炉灰的螺杆；设置在上述燃烧室的前方而使螺杆旋转的驱动部；以及设置在上述燃烧室的旁边而对固体燃料进行点火的点火部，从而能够提高燃烧的效率，并能够有效地处理炉渣和炉灰。

这里，在上述生物质固体燃料锅炉最好进一步具备设置于上述燃烧室的下部并向燃烧室的内部注入燃烧所需空气的送风装置，而且，最好上述螺杆具有旋转时起支点作用的两端的直线部并以卷绕成弹簧形状的形态构成，或与锅炉水管连接从而能够提供到由循环泵所强制循环的锅炉水管的水。

而且，在为上述螺杆的情况下，可根据锅炉容量调整大小并能够并排配置多个而使用。

另外，进而上述螺杆与锅炉的水管连接而使水循环，并且由通过外部的冷却器而能够冷却的气体或液体冷媒形成流体，并以另设的空压机或扇来能够具体实现本发明。

发明效果

本发明所提供的生物质固体燃料锅炉有如下优点。

利用循环泵将水向燃烧时输送固体燃料并排出炉渣和炉灰的螺杆的内部强制循环以使螺杆本身在高热的燃烧条件下也能耐受得住，从而能够有效圆满地处理固体燃料锅炉的问题即炉渣和炉灰且可使炉渣和炉灰完全燃烧，并能够简化锅炉的整体的构造尤其是燃烧器部位的构造等，从而不仅具有能够有用地适用于家庭用小型锅炉的优点，而且可调整水所循环的螺杆的大小并可实现多列配置构造，因而具有也能适用于产业用大型锅炉和热电厂那样的容量较大的锅炉上的优点。

另外，本发明将在上述螺杆内部循环的流体以另行注入的气体或液体等冷媒构成而不是以存在于锅炉的管路中的水构成，以此来在高温的燃烧室内部充分地降低螺杆的温度，从而能够提高螺杆的耐久性。

另外，本发明包括将在上述螺杆中循环的高温的流体能够在锅炉燃烧室外部另行冷却的冷却器，以更有效地降低在锅炉燃烧室承担炉渣和炉灰的排出的螺杆的温度，从而能够提高耐久性。

附图说明

图1是表示根据本发明的一实施例的生物质固体燃料锅炉的整体形态的立体图。

图2和图3是表示根据本发明的一实施例的生物质固体燃料锅炉的燃烧装置的立体图。

图4是在根据本发明的一实施例的生物质固体燃料锅炉中表示燃烧装置的螺杆的立体图。

图5是表示根据本发明的一实施例的生物质固体燃料锅炉的运转状态的简图。

图6是在根据本发明的另一实施例的生物质固体燃料锅炉中图示了螺杆内部的流体循环的图。

图7是在根据本发明的另一实施例的生物质固体燃料锅炉中图示了螺杆中流体循环动作的图。

图8是表示根据本发明的另一实施例的生物质固体燃料锅炉的运转状态的简图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明如下。

图1是表示根据本发明的一实施例的生物质固体燃料锅炉用燃烧器的整体形态的立体图。

如图1所示，备有利用燃烧生物质固体燃料而得到的燃烧热来对流经内部的管路的水进行加热的单元即锅炉本体12，在上述锅炉本体12的下部设有燃烧固体燃料的单元即燃烧装置11，在上述锅炉本体12和燃烧装置11的前方设有供给固体燃料的单元即燃料供给部10。

这里，在为上述燃料供给部10的情况下，只要是将如木球那样的生物质燃料在规定的大小状态下能够连续且周期性地能够控制并供给的单元即可（通常使用弹簧螺杆），因而省略具体说明，在为上述锅炉本体12的情况下也是通过与燃烧热的热交换来对管路内的水进行加热的通常的方式，因而省略对此的具体说明。

这里，未说明的符号20是燃料供给管，与位于燃烧装置11的前方的固体燃料供给口（未图示）连接设置，由此固体燃料可投进燃烧装置11的内部前方区间。

图2和图3是表示根据本发明的一实施例的生物质固体燃料锅炉的燃烧装置的立体图和剖视图。

如图2和图3所示，上述燃烧装置11利用即便在燃烧室15内的高热的条件下也具有优良的耐久性的特殊形态的螺杆16以不仅输送固体燃料还可有效地处理燃烧时所产生的炉渣和炉灰的构造构成。

为此，备有沿着锅炉本体12的下部并行设置的长壳体形态的燃烧室15，在上述燃烧室15的内部并行设有实质上输送固体燃料并排出炉渣和炉灰的螺杆16。

在上述燃烧室15的前方形成有固体燃料供给口13，固体燃料可通过此处进入内部，而且后方形成有炉渣/炉灰排出口14从而通过螺杆16的动作自然地排出处理燃烧后所产生的炉渣和炉灰。

尤其，如在图4中所图示，上述螺杆16由水向内部循环的中空的管子构成，整体的形态为具有两端的直线部16a并卷绕成能够向一侧挤出固体燃料或炉渣以及炉灰的弹簧形状16b的形态。

这样，水在螺杆16的内部流动，因而螺杆本身能够耐受得住燃烧时产生的任何高热，从而能够很好地起输送固体燃料和排出炉渣和炉灰的作用而不会发生因热而导致的变形或熔化的现象等问题。

这种螺杆16利用两端的直线部借助于轴承等支撑于燃烧室15的前后方壁面，并由驱动部17的动作而旋转，从而能够向一侧挤出固体燃料、炉渣、炉灰。

上述驱动部17包括马达21、带22、带轮23，上述马达21设置于机架24的一侧，上述带轮23各自设置于马达21的轴和通过燃烧室15的前方而向外部延伸的螺杆16的直线部，上述带22连接设置于两边的带轮23之间。

由此，若上述马达21动作则螺杆16由带轮23和带22的传动而能够以两端直线部为中心轴而旋转。

当然，上述驱动部17除了带轮/带传动方式之外还可适用链条传动方式、齿轮传动方式、马达直连式传动方式等多种形态。

而且，向上述螺杆16的内部循环的水可利用锅炉水管内的水。

例如，在上述螺杆16的前后方直线部具备阀25并且此时的直线部通过联接器（未图示）与从锅炉水管侧延伸的软管等管路26连接，从而由锅炉侧循环泵（未图示）而强制循环的水还可向螺杆16的内部循环。

在为这种螺杆16的情况下，根据锅炉的容量可以采用多种配置形态。

例如，在为如家庭用小型锅炉的情况下，可以配置一列的单一小型螺杆而使用，在为如产业用大型锅炉的情况下，可以配置大型螺杆而使用，或者并排配置多列的多个螺杆而使用。

即、若适当地设定上述螺杆的大小、螺杆的个数、后面叙述的送风装置的容量等则能够制作种容量的锅炉。

在上述燃烧装置11上备有有助于固体燃料的有效的圆满燃烧的送风装置19。

上述送风装置19包括送扇等，并设置在燃烧室15的下部规定的位置，理想的是设置在固体燃料所投进的入口部，通过向燃烧室15的内部适当地供给燃烧所需风量，可使固体燃料的燃烧更为有效地进行。

而且，在上述燃烧室15的旁边区间例如固体燃料所投进的入口部的旁边设有点火部18，从而在锅炉起动时可进行对固体燃料的初期点火。

此时的上述点火部18可适用用于通常的固体燃料锅炉的点火单元（电点火棒、电热风点火等）。

于是，观察如此构成的生物质固体燃料锅炉的运转状态如下。

图5是表示根据本发明的一实施例的生物质固体燃料锅炉的运转状态的简图。

如在图5中所图示，为了起动锅炉，如木球等生物质固体燃料从燃料供给部10的燃料供给管20通过位于燃烧装置11的燃烧室15的固体燃料供给口13向燃烧室内部投进，接着进行通过点火部18的点火而开始固体燃料的燃烧，接着通过送风装置19注入空气从而正式进行固体燃料的燃烧。

而且，通过因固体燃料的火旺的燃烧而产生的燃烧热的热交换作用，在锅炉内部管路流动的水被加热，从而能够得到所需的热水和蒸汽。

另一方面，适量的固体燃料连续地或周期性地供给（利用燃料投进螺杆可控制燃料供给量）到上述燃烧装置11的燃烧室15内部，与此同时，通过由驱动部17而动作的螺杆16的较慢的旋转，固体燃料向燃烧区间（空气通过送风机注入的区间）输送而进行燃烧。

当然，由于在此时的螺杆16的内部流动水，因而通过在螺杆16的内部流动的水的冷却作用，使得螺杆16即便在燃烧室15内的高温的环境中也能承受得住而不会变形，通过了中空的管子的水在通过了燃烧区间之后，在为热水锅炉的情况下以高温状态投进锅炉内部的水管，在为蒸汽锅炉的情况下以高温状态输送到冷凝水储藏箱而向锅炉内部供给高温水从而被重新利用，因而还能防止因燃烧室中的螺杆的冷却作用而有可能发生的最小限度的热损失。

而且，因固体燃料的燃烧而产生的炉渣或炉灰还由螺杆16的旋转反复地向后方压入，最终通过位于燃烧室15的端部的炉渣/炉灰排出口14向外部排出而被处理。

即、由上述螺杆16的旋转动作而同时进行固体燃料的输送和炉渣以及炉灰的排出。

这样，在本发明中适用具有特殊形态和冷却方式的螺杆，从而能够创新性地解决现有固体燃料锅炉的燃烧器构造所具有的各种问题即制作费用过大、燃烧炉的大型化问题、诸如与炉渣和炉灰的处理相关的困难等之类的问题。

并且，若利用本发明所提供的螺杆则可制作不仅能够顺利地使用大小为一定规模以下的多种燃料即作为生物质能源备受关注的木球还能顺利地使用木材碎片、农副产物、禽畜粪便团等一定的粒子大小以下的所有燃料的锅炉。

而且，若调整本发明所提供的螺杆形态的大小和数量（并排配置）等则不仅能够制作家庭用小型锅炉用燃烧器还足可制作在产业用大型锅炉和热电厂也可适用的创新型固体燃料锅炉用燃烧器。

下面参照附图详细说明本发明的其它实施例。

图6是在根据本发明的另一实施例的生物质固体燃料锅炉中图示了螺杆内部的流体循环的图，图7是在根据本发明的另一实施例的生物质固体燃料锅炉中图示了螺杆中流体循环动作的图，图8是表示根据本发明的另一实施例的生物质固体燃料锅炉的运转状态的简图。

这里，在上述螺杆16的内部循环的流体并不利用锅炉水管内的水，这一点不同于前面所说明的本发明的一实施例。即、在本发明的另一实施例中最好利用从外部流入的另外的气体或液体的冷媒等。

根据上述本发明的一实施例，在螺杆16的内部作为流体流动起冷媒作用的气体或液体或锅炉管路内的水，通过在螺杆16的内部流动的流体的冷却作用，螺杆16即便在燃烧室15内的高温的环境中也能耐受得住而无变形。

如在前面所述，如上所述的构成使锅炉管路中的水直接流入上述形成为管子的中空的螺杆16中以图冷却的效果。但这种存在于锅炉管路中的水并非低温的流体，在并无另外的冷却单元的状况下高温的水重新注入螺杆16内，因而不能得到足够的冷却效果。

因此，本发明并不是将存在于锅炉内部的水直接利用到上述形成为中空的管子的螺杆16中，而是从外部注入并利用另外的发挥冷媒功能的气体或液体等的流体以使燃烧室内部的高热降温，从而能够充分地发挥螺杆的功能。

这里，如在图6中所图示，为了使另外的流体循环，本发明可包括流体循环管路28、循环扇或空压机30、流体注入/排出口31、注入/排出阀32和冷却器33。

如在图6和图7中所图示，本发明包括从燃烧室外部向上述流体循环管路28注入流体或从上述流体循环管路28排出流体的流体注入/排出口31。这里，使在螺杆16内部循环的流体从另设的流体注入/排出口31注入，在流体使用寿命结束或需要交换时从流体注入/排出口31排出，从而能够充分地发挥有效地冷却高热的功能。

如在图6和图7中所图示，上述流体注入/排出口31通常由注入/排出阀32所控制，而调节流体的注入/排出。

如在图7中所图示，上述流体循环管路28连接于上述螺杆16的两端使得流体向锅炉燃烧室外部循环，以使所循环的流体能够在锅炉外部冷却。

上述流体循环管路28包括向由中空的管子构成的螺杆16内部压入流体的循环扇或空压机30，从而能够使流体流入燃烧室内部的中空管子螺杆中。

这样，通过上述流体循环管路28从螺杆16循环的高温的流体于在燃烧室外部进行冷却的冷却器33降温并重新向螺杆16循环，因而该螺杆16不仅在高温的燃烧室发挥动作功能还可提高耐久性。

如在图6和图7中所图示，上述循环扇或空压机30设置于流体循环管路28，起着向上述由中空的管子构成的螺杆16内部压入流体的作用。

在上述螺杆16的中空内部循环的流体通常可由发挥冷媒的功能的气体构成，还可由液态的冷媒构成。这里，上述循环扇或空压机30在所循环的流体为气体的情况下可以由送风扇或空压机等构成，在所循环的流体为冷媒等液体的情况下可以由空压机或螺杆扇等构成。

如在图8中所图示，上述冷却器33存在于锅炉的燃烧室外部，使在燃烧室的螺杆16成为高温的流体能够降到低温并重新向螺杆16循环。即、在燃烧室外部冷却通过了上述螺杆16的高温的流体而降低向燃烧室循环的流体的温度，从而能够提高在高温的燃烧室中的耐久性。

在该情况下，在通过螺杆16和流体循环管路28循环的流体为存在于锅炉的管路中的水的情况下，不能在锅炉的管路上设置另设的冷却器。因此，在这种流体循环管路28中另行设置冷却器33使得流体向锅炉外部循环的同时降低流体的温度，从而能够充分地发挥其功能。

以上图示并说明了根据本发明的特定的优选实施例。但本发明并不限定于上述的实施例，本领域技术人员在不超出下述的权利要求书中所记载的本发明的技术思想的要旨的情况下足可实施各种变更。

Claims (12)

1.一种生物质固体燃料锅炉，其特征在于，

包括：供给固体燃料的燃料供给部（10）；燃烧固体燃料的燃烧装置（11）；以及利用燃烧热而加热水的锅炉本体（12），

上述燃烧装置（11）构成为包括：具有前方的固体燃料供给口（13）和后方的炉渣/炉灰排出口（14）且进行固体燃料的燃烧的燃烧室（15）；沿着上述燃烧室（15）的内部并行配置并以可旋转的构造设置，且由水在内部循环从而能够耐受得住燃烧室内的高热的中空的管子构成，而且通过旋转动作输送固体燃料并排出炉渣和炉灰的螺杆（16）；设置在上述燃烧室（15）的前方而使螺杆（16）旋转的驱动部（17）；以及设置在上述燃烧室（15）的旁边而对固体燃料进行点火的点火部（18）。

2.根据权利要求1所述的生物质固体燃料锅炉，其特征在于，

进一步包括设置于上述燃烧室（15）的下部并向燃烧室（15）的内部注入燃烧所需空气的送风装置（19）。

3.根据权利要求1或2所述的生物质固体燃料锅炉，其特征在于，

上述螺杆（16）具有旋转时起支点作用的两端的直线部并以卷绕成弹簧形状的形态构成。

4.根据权利要求1或2所述的生物质固体燃料锅炉，其特征在于，

上述螺杆（16）与锅炉水管连接从而能够提供到由循环泵所强制循环的锅炉水管的水。

5.根据权利要求1或2所述的生物质固体燃料锅炉，其特征在于，

上述螺杆（16）根据锅炉容量能够调整大小并能够并排配置多个而使用。

6.一种生物质固体燃料锅炉，包括：供给固体燃料的燃料供给部（10）；燃烧固体燃料的燃烧装置（11）；以及利用燃烧热而加热水的锅炉本体（12），其特征在于，

上述燃烧装置（11）构成为包括：具有前方的固体燃料供给口（13）和后方的炉渣/炉灰排出口（14）且进行固体燃料的燃烧的燃烧室（15）；

沿着上述燃烧室（15）的内部并行配置并以可旋转的构造设置，且由流体在内部循环而降低燃烧室内的温度从而能够耐受得住高热的中空的管子构成，而且通过旋转动作输送固体燃料并排出炉渣和炉灰的螺杆（16）；

设置在上述燃烧室（15）的前方而使螺杆（16）旋转的驱动部（17）；以及

设置在上述燃烧室（15）的旁边而对固体燃料进行点火的点火部（18），

包括向上述由中空的管子构成的螺杆（16）内部压入流体的循环扇或空压机（30）而使流体流入燃烧室内部的中空管子螺杆中。

7.根据权利要求6所述的生物质固体燃料锅炉，其特征在于，

进一步包括向上述由中空的管子构成的螺杆（16）内部压入流体的循环扇或空压机（30）而使流体流入燃烧室内部的中空管子螺杆中。

8.根据权利要求7所述的生物质固体燃料锅炉，其特征在于，

包括与上述螺杆（16）的两端连接而使流体向燃烧室外部循环的流体循环管路（28），

并包括将通过了上述螺杆（16）的高温的流体在燃烧室外部冷却的冷却器（33）以降低向燃烧室循环的流体的温度从而提高在高温的燃烧室中的耐久性。

9.根据权利要求8所述的生物质固体燃料锅炉，其特征在于，

进一步包括从燃烧室外部向上述流体循环管路（28）注入流体或从上述流体循环管路（28）排出流体的流体注入/排出口（31）。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的生物质固体燃料锅炉，其特征在于，

在上述螺杆（16）的中空内部循环的流体由气体构成。

11.根据权利要求7至9中任一项所述的生物质固体燃料锅炉，其特征在于，

在上述螺杆（16）的中空内部循环的流体由液态的冷媒构成。

12.根据权利要求11所述的生物质固体燃料锅炉，其特征在于，

向上述螺杆（16）压入流体的循环扇或空压机由使液体循环的空压机或螺杆扇形成。

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