CN102980184A - 一种生物质粉体旋流燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质粉体旋流燃烧器，包括设有燃烧室的燃烧炉，还包括：位于所述燃烧室底部且沿燃烧室轴线布置的加热器；贯穿所述燃烧室底部侧壁的一次风及物料进料通道；布置在所述燃烧室底部的排渣装置；以及位于所述燃烧室顶部的烟气出口。本发明的燃烧器着火稳定可靠，可适应燃料品质波动，燃料适应性广，生物质半焦在炉内的停留时间长，燃烧效率高，良好的分级燃烧机制确保挥发份燃尽和较低的污染物排放浓度。

Description

一种生物质粉体旋流燃烧器

技术领域

本发明涉及一种燃烧设备，尤其涉及一种生物质粉体旋流燃烧器。

背景技术

我国有十分丰富的生物质资源，对生物质进行燃烧利用无论是对于缓解常规能源短缺、减少污染物排放还是对解决农林废弃物利用问题、增加农民收入都有着非常重要的意义。

生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素(简称木质素)、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。

但目前国内尚没有高效的可广泛应用于各种场合、不同规模的生物质燃烧利用技术手段，特别是对于常见的粉状或者颗粒较为细小的农林业废弃物类生物质资源。由于该类资源质地轻软、品质不稳定、灰分和水分都可能在较大范围变化，无论是掺混或者单独在常规工业炉灶中燃烧都不易实现稳定高效的利用。

该类粉状生物质燃烧中普遍存在的问题有几点：

1、燃料质地轻软引发的生物质半焦易于被烟气携带、停留时间短、燃尽度差、燃烧效率低下；

2、燃料中挥发份含量高，常规工业燃烧设备一般难以做到高效的挥发份燃尽，导致烟气中气体未燃尽损失较大，排放污染严重，也降低了能源利用率；

3、由于废弃物的存储运输条件所限，该类废弃物燃料的水分、灰分波动很大，燃烧过程的稳定性很差，燃烧品质难以提高。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种生物质粉体旋流燃烧器，具有结构紧凑体积小、便于清渣和燃烧效率高的优点。

一种生物质粉体旋流燃烧器，包括设有燃烧室的燃烧炉，还包括：

位于所述燃烧室底部且沿燃烧室轴线布置的加热器；

贯穿所述燃烧室底部侧壁的一次风及物料进料通道；

布置在所述燃烧室底部的排渣装置；

以及位于所述燃烧室顶部的烟气出口。

一次风携带生物质粉体以一定的速度经一次风及物料进料通道进入燃烧室内，通过加热器的作用使生物质粉体着火燃烧，粉体燃烧产生的烟气由布置在燃烧室顶部的烟气出口排出，燃烧形成的灰渣通过燃烧室底部的排渣装置排出燃烧室内。

作为优选的，所述燃烧炉竖直布置，且所述燃烧室为圆柱形空间。

竖直布置的燃烧炉有利于燃烧产生的烟气和飞灰的排出，烟气和飞灰在燃烧室内的空气流动作用下，上升并通过布置在燃烧器顶部的烟气出口排出。

作为优选的，所述加热器为圆柱形，所述加热器与燃烧室的侧壁之间形成环形燃烧空间。

燃烧室的底部为环形燃烧空间，充分增加生物质粉体与加热器的接触的面积和时间，有利于生物质粉体的充分燃烧。

作为优选的，所述一次风及物料进料通道沿所述燃烧室的侧壁切向布置。

生物质原料破碎后形成粉体燃料，并通过连续给料装置送入一次风管，被预热的一次风携带进入燃烧室的底部，由于燃烧室的底部为环形燃烧空间，一次风携带生物质粉体切向给入后围绕加热器高速圆周运动，完成挥发份析出着火和半焦着火过程。

作为优选的，位于所述加热器顶部的燃烧室侧壁内设有二次风装置。

二次风装置位于环形燃烧空间与筒状燃烧空间的交界处，用于向燃烧室内给入高温二次风，使生物质粉体燃烧充分。

作为优选的，所述二次风装置包括；

位于所述燃烧室侧壁内的环形风道；

沿所述环形风道切向布置的二次风进口；

连通所述环形风道与燃烧室的若干进风通道，所述进风通道沿所述燃烧室的侧壁切向布置。

高温二次风由二次风进口进入燃烧室侧壁内的环形风道，并通过进风通道进入燃烧室内，由于进风通道沿所述燃烧室的侧壁切向布置，高温二次风在燃烧室内高速圆周运动，实现未充分燃烧的粉体与高温二次风均匀混合。

作为优选的，所述若干进风通道沿环形风道均匀布置。

均匀布置的环形风道加速燃烧室内的空气流动，便于未完全燃烧的粉体与高温二次风充分混合，提高燃烧效率。

作为优选的，所述排渣装置包括：

布置在所述燃烧室底部的若干排渣口；

转动的安装在所述排渣口部位的环形挡渣板；

以及用于控制所述环形挡渣板转动以封闭或开放排渣口的拨杆。

排渣口绕加热器呈环形分布，环形挡渣板带有与排渣口数量以及间隔相应的开口。

生物质粉体燃烧产生的灰渣落在燃烧室的底部，通过拨杆转动环形挡渣板，布置在环形挡渣板上的开口与排渣口相重叠，灰渣即可通过排渣口排出燃烧室。

作为优选的，所述燃烧炉外覆盖有包覆层。

根据生物质粉体燃料水分、热值、灰熔点的差异，该包覆层的不同部位可以分布设计为保温包覆层或者冷却剂夹层以控制燃烧器内特定区域的温度。

作为优选的，所述烟气出口贯穿所述燃烧室的侧壁且垂直于所述燃烧室轴线布置，生物质粉体充分燃烧后产生的高温烟气经烟气出口排出。

本发明的有益效果是：

着火稳定可靠，可适应燃料品质波动，燃料适应性广，生物质半焦在炉内的停留时间长，燃烧效率高，良好的分级燃烧机制确保挥发份燃尽和较低的污染物排放浓度。

附图说明

图1为本发明生物质粉体旋流燃烧器的结构示意图。

图2为图1中A-A向的剖面图。

图3为图1中B-B向的剖面图。

具体实施方式

如图1所示，一种生物质粉体旋流燃烧器，包括竖直布置的燃烧炉1，燃烧炉1内设有燃烧室2，该燃烧室2呈现为圆柱形空间，且燃烧炉1采用不锈钢材质制成。

燃烧室2内设有加热器3，该加热器3的形状为圆柱形，且由燃烧室2的底部沿燃烧室2的轴线方向布置。圆柱形的加热器3的高度占整个燃烧室2高度的1/3～2/3，因此，燃烧室2可以分为两个燃烧空间，一是：位于燃烧室2下方的，由加热器3和燃烧室2的侧壁围城的环形燃烧空间；另一个是：位于燃烧室2上方的筒状燃烧空间。

本发明的加热器3采用的是电加热，为燃烧室2内的生物质粉体提供较稳定的火焰，有利于生物质粉体的充分燃烧。加热器还可以采用耐火材料制造或者利用外部能源加热。

燃烧器的一次风及物料进料通道4布置在燃烧室2的底部，一次风及物料进料通道4贯穿燃烧室2的侧壁且沿环形燃烧空间的切线方向布置。生物质原料干燥破碎形成粉状的燃料，经微量给料装置连续可控的被送入一次风管，被预热至150°左右的一次风通过一次风及物料进料通道4进入燃烧室2的环形燃烧空间内，并在环形燃烧空间内绕加热器3高速螺旋上升。

加热器3的顶部附件的炉壁上设有二次风装置7(如图3所示)，用于向燃烧室2内输入高温二次风，该二次风装置7包括：

位于燃烧炉的炉壁内的环形风道10；

沿环形风道10切向布置的二次风进口8，用于往环形风道10内输送高温二次风；

连通环形风道10与燃烧室2的若干进风通道9，且该进风通道9沿燃烧室2侧壁切向布置，使环形风道10内的高温二次风进入燃烧室2内。

燃烧炉设有二次风装置7的部位的截面积要大于其他部位，原因是该处的炉壁内设有环形风道10，因此该处的外周面设有向外的环形凸起，为环形风道10的设置创造条件。

进风通道9用于连通环形风道10和燃烧室2，且沿燃烧室2侧壁的切线方向布置，高温二次风在环形燃烧空间和筒状燃烧空间的交界处进入燃烧室2内，同时进风通道9沿环形风道10均匀布置，未完全燃烧的生物质粉体经过与高温二次风充分混合，燃烧均匀。

本发明的进风通道9为三个，保证高温二次风均匀的进入燃烧室2内，同时便于制造。

燃烧形成的烟气通过布置在燃烧室2顶部的烟气出口6排出，该烟气出口6贯穿燃烧室2侧壁且垂直于燃烧室2轴线布置。

燃烧形成的灰渣落在燃烧室2的底部，并通过排渣装置5排出燃烧室。

如图2所示，排渣装置5包括：布置在燃烧室2底部的若干排渣口11，转动的安装在排渣口11部位的环形挡渣板12，以及用于控制环形挡渣板12转动以封闭或开放排渣口11的拨杆14。

排渣口11绕加热器3呈环形分布，环形挡渣板12带有与排渣口11数量以及间隔相应的开口13，通过拨杆14转动环形挡渣板12，使环形挡渣板12上的开口13逐步与排渣口11叠合，灰渣通过排渣口11排出燃烧室2。

本发明的排渣口11为两个，分别布置在加热器3两侧的燃烧室2底部，环形挡渣板12上的开口13与排渣口11的数量相适应。

拨杆14的一端与环形挡渣板12的周面固定连接，另一端穿过燃烧室2侧壁延伸出燃烧炉外，且燃烧室2的侧壁设有可供拨杆14转动一定角度的弧形槽。

燃烧炉的外表面覆盖有包覆层，根据生物质粉体燃料水分、热值、灰熔点的差异，该包覆层的不同部位可以分布设计为保温包覆层或者冷却剂夹层以控制燃烧器内特定区域的温度。

本发明的生物质粉体旋流燃烧器工作时：

生物质原料经过干燥破碎经过微量给料装置连续可控地被给入一次风管，被预热至150度左右的一次风携带通过一次风及物料进料通道4进入燃烧室2的底部，在一次风的作用下粉体燃料沿着燃烧室2内壁切线的方向螺旋上升，一次风携带生物质粉体切向给入后围绕加热器3高速运动，粉体燃料完成挥发份析出着火和半焦着火过程，生物质粉体半焦在燃烧室底部部分燃烧后粒度减小、密度降低，随着上升烟气带入环形燃烧空间与筒状燃烧空间的交界处，该处切向给入高温二次风以实现燃尽，燃料在燃烧时完全悬浮在空中，与空气充分混合，燃烧完全，降低了不完全燃烧而产生的一氧化碳及粉尘等，提高了燃烧利用率，燃烧形成的烟气通过燃烧室2顶部的烟气出口6排出，燃烧产生的灰渣通过排渣装置5排出。

Claims (10)

1.一种生物质粉体旋流燃烧器，包括设有燃烧室(2)的燃烧炉(1)，其特征在于，还包括：

位于所述燃烧室(2)底部且沿燃烧室(2)轴线布置的加热器(3)；

贯穿所述燃烧室(2)底部侧壁的一次风及物料进料通道(4)；

布置在所述燃烧室(2)底部的排渣装置(5)；

以及位于所述燃烧室(2)顶部的烟气出口(6)。

2.如权利要求1所述的生物质粉体旋流燃烧器，其特征在于，所述燃烧炉(1)竖直布置，且所述燃烧室(2)为圆柱形空间。

3.如权利要求2所述的生物质粉体旋流燃烧器，其特征在于，所述加热器(3)为圆柱形，所述加热器(3)与燃烧室(2)的侧壁之间形成环形燃烧空间。

4.如权利要求3所述的生物质粉体旋流燃烧器，其特征在于，所述一次风及物料进料通道(4)沿所述燃烧室(2)的侧壁切向布置。

5.如权利要求1所述的生物质粉体旋流燃烧器，其特征在于，位于所述加热器(3)顶部的燃烧室(2)侧壁内设有二次风装置(7)。

6.如权利要求5所述的生物质粉体旋流燃烧器，其特征在于，所述二次风装置(7)包括；

位于所述燃烧室(2)侧壁内的环形风道(10)；

沿所述环形风道(10)切向布置的二次风进口(8)；

连通所述环形风道(10)与燃烧室(2)的若干进风通道(9)，所述进风通道(9)沿所述燃烧室(2)的侧壁切向布置。

7.如权利要求6所述的生物质粉体旋流燃烧器，其特征在于，所述若干进风通道(9)沿环形风道(10)均匀布置。

8.如权利要求1所述的生物质粉体旋流燃烧器，其特征在于，所述排渣装置(5)包括：

布置在所述燃烧室(2)底部的若干排渣口(11)；

转动的安装在所述排渣口(11)部位的环形挡渣板(12)；

以及用于控制所述环形挡渣板(12)转动以封闭或开放排渣口(11)的拨杆(14)。

9.如权利要求1所述的生物质粉体旋流燃烧器，其特征在于，所述燃烧炉(1)外覆盖有包覆层。

10.如权利要求9所述的生物质粉体旋流燃烧器，其特征在于，所述烟气出口(6)贯穿所述燃烧室(2)侧壁且垂直于所述燃烧室(2)轴线布置。

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