CN104266224A - 一种生物质成型燃料的自动引火点燃装置及点燃方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质成型燃料的自动引火点燃装置及点燃方法，包括点火仓，其特征是：所述点火仓的上方设置有进料装置和点火装置，所述点火仓的下方设置有主燃烧装置，所述主燃烧装置的一侧设置有排烟装置。本发明将生物质成型燃料的点火分为点燃引火和引燃主火，点燃引火料后再引燃主料。点燃引火时成型料少、通过的空气量少、快速点火且可靠，点火能耗降低，排烟量和灰尘含量均降低。

Description

一种生物质成型燃料的自动引火点燃装置及点燃方法

技术领域

本发明涉及生物质成型燃料燃烧领域，具体地讲，涉及一种生物质成型燃料的自动引火点燃装置及点火方法。

背景技术

    随着城镇化进程的加快、农民生活水平的不断提高，农村能源消费不断扩张，农村能源供需矛盾日益尖锐，具有“可循环性”和“环保性”的生物质将成为新农村建筑取暖的主要能源之一。目前生物质成型燃料主要用于生物质发电、建筑取暖、炊事，利用方式主要是直燃，特别是欧洲、加拿大等国多用于户式采暖。

直燃中点火是关键。生物质点火多采用热风点火、固体或液体燃料引燃点火、电热体直点、电脉冲点火等技术方法，且使用的燃料主要是低灰分的木材成型燃料。对于类似固态石蜡或其他添加剂的点火成型燃料，不能实现自动点火而只能是人工添加和点火。而丙烷、丁烷等可燃气体的引燃点火，不仅需要储存空间，而且泄漏后遇到着火的成型料容易引发爆炸等安全隐患。发明专利（申请号2014101512789）提出的电脉冲点火，电极间隙过大时存在点火火花时断时续，电极间隙小时点火成功率的问题，原因是成型热解气体改变了电极的放电特性。

多数点火是直接点燃炉排燃料（主料），点火源热量相对少而需点燃的物料多，因此需要较大点火功率，多数为1kw以上。大功率、大风量必然会带走点火源释放热量和成型燃料点火燃烧时所释放的能量，导致点火时温度低，进而导致含有大量含有可凝气体和凝结成液滴的烟雾排出，且烟雾浓度高、烟尘数量多、持续时间长，是生物质直燃利用中最大的污染源。

另外含灰分高的成型燃料，热解时可燃气体相对减少且热解高峰时间短，且氧难于扩散到颗粒表层内，即使表面点火成功，也容易在快速热风下而熄灭，存在点火困难的问题。

   虽然国外木材成型燃料的点火装置能快速点火，但不适用于含灰分高的玉米秆、棉秆等资源丰富的成型燃料，原因是燃料中含有相当数量的灰分，容易在燃烧过程中产生结渣。多数点火装置不能确定是否点火成功，点火失败后再次点火较麻烦，也不能实现直燃设备的自动化。因此需要提出解决该类生物质成型燃料的点火问题，且实现点火快速、低电耗、污染物排放时间短的生物质自动点火方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种生物质成型燃料的自动引火点燃装置及点火方法，点火快且可靠、低电耗、低污染物排放。

本发明采用如下技术手段实现发明目的：

一种生物质成型燃料的自动引火点燃装置，包括点火仓，其特征是：所述点火仓的上方设置有进料装置和点火装置，所述点火仓的下方设置有主燃烧装置，所述主燃烧装置的一侧设置有排烟装置。

作为对本技术方案的进一步限定，所述点火装置包括直流电机、风机、电加热装置、高压放电针、点火管和热风出口，所述电加热装置位于所述点火管内，所述点火管位于所述点火仓的上方，所述点火管的热风出口流速范围为1.9-2.3m/s，所述高压放电针位于所述点火仓上。

作为对本技术方案的进一步限定，所述电加热装置包括绝缘柱和电热体，所述电热体的上端连接所述绝缘柱，所述绝缘柱、电热体与所述点火管之间形成外通道，所述电热体的中心孔形成内通道，所述外通道与所述内通道的面积比范围为1.8-2.2。

作为对本技术方案的进一步限定，所述主燃烧装置包括外壳、搅拌电机和搅拌轴，所述搅拌电机位于所述外壳上，所述搅拌电机连接搅拌轴，所述搅拌轴上对称连接有隔离板和点火板，所述搅拌轴下端插入所述炉排的中心孔，所述搅拌轴上连接搅拌杆，所述炉排下方5-10cm处设置有火焰针，所述火焰针固定在所述外壳上，所述点火仓连接在所述外壳的上端，所述点火板下方2-3cm处设置有温度传感器。

作为对本技术方案的进一步限定，所述外壳包括燃烧壳和料壳，所述料壳位于所述燃烧壳上部，所述料壳的顶部设置有顶板，所述料壳内设置有防尘板，所述料壳上设置有进气孔，所述料壳为倒锥形，所燃烧壳为正锥形，所述燃烧壳的下方设置支撑板，所述支撑板支撑所述炉排，所述支撑板上设置有进气槽，所述火焰板位于所述支撑板下方呈倒锥形。

作为对本技术方案的进一步限定，所述点火板上设置有点火孔，所述点火板和所述隔离板对称布置，所述点火孔的开孔面积与所述点火板的面积比为0.3，所述点火孔为圆形、方形或者菱形。

作为对本技术方案的进一步限定，所述隔离板和所述点火板直径相同，所述隔离板为一圆形实板，所述隔离板或者所述点火板能够沿所述搅拌轴转动到所述点火仓的正下方，所述点火仓为圆形筒，所述隔离板和所述点火板比所述圆形筒的直径大2-4cm，与所述圆形筒间距不大于1mm。

作为对本技术方案的进一步限定，所述进料装置包括料仓、进料电机和螺旋杆，所述进料电机连接所述螺旋杆，所述螺旋杆位于进料筒内，所述进料筒通过进料接口连接所述点火仓。

本发明还公开了一种生物质成型燃料的自动引火点燃方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）启动进料电机，生物质成型燃料落入到主燃烧装置的炉排上，形成主料，落料厚度1-2cm；

（2）启动搅拌电机，通过搅拌轴将点火板转动到点火仓的正下方；

（3）再次启动进料电机，生物质成型燃料进入点火仓下方的点火板上，落料厚度4-6cm；

（4）对点火板上的点火料进行点火； 

（5）待温度传感器检测到温度超过400℃后，启动搅拌电机将点火板转动并离开点火仓下方，引火料靠自重落入到主燃烧装置的炉排的主料上；

（6）同时给外置排烟装置供电，燃烧空气经进气孔和进气槽吸入到主燃烧装置中，将主料引燃；

（7）待主燃烧装置下方的火焰针检测到火焰后，分别启动进料电机和搅拌电机，实现稳定连续的主料燃烧，点火结束；

（8）当不需要着火或者温度传感器检测温度超过800℃时，隔离板在搅拌电机转动下转动到点火仓的正下方停止，将主燃烧装置与料仓进行隔离，防止料仓内燃料温度过高。

作为对本技术方案的进一步限定，所述步骤（4）采用的点火方式为：

（4.1）电加热装置通电60秒后，启动直流电机，空气经电加热装置加热后，对点火板上引火料进行热风点火；

或者，

（4.2）电加热装置启动30-90秒后，启动高压放电针进行电火花点火。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明将生物质成型燃料的点火分为点燃引火和引燃主火，点燃引火料后再引燃主料。点燃引火时成型料少、通过的空气量少，点火能耗降低，排烟量和灰尘含量均降低。对木材料，约需要不到1分钟，类似玉米秆、棉秆料仅需要2-4分钟即可引燃。点燃后的引火料着火点多、引火能量大，致使主料被引燃时间短，也保证了点火的可靠性，还降低了点火时间和烟尘的排放。充分利用搅拌电机，实现点火仓的点火料停留与落下，多孔结构板实现点火时气流通道，点火仓下的温度传感器能判定引火是否点火成功，主燃烧装置下方的火焰针能判定炉排下方是否能形成火焰及燃烧层是否稳定，也实现了从进料、点火、引火的自动过程，实现了生物质成型燃料间歇燃烧的再点火问题，可生物质成型燃料燃烧设备自动连续运行。

附图说明

    图1 是本发明的结构示意图。

图2是本发明点火仓结构图。

图3 是本发明进料装置结构图。

图4 是本发明主燃烧装置结构图。

图中，1-进料装置、11-螺旋杆、12-料仓、13-进料电机、14-生物质成型燃料、15-出料口、16-进料筒、2-点火仓、21-圆形筒、22-点火管、23-温度传感器、24-进料接口、25-引火料、3-主燃烧装置、31-搅拌电机、32-点火板、321-点火孔、33-隔离板、34-搅拌轴、35-搅拌棒、36-炉排、37-外壳、371-燃烧壳、372-料壳、373-顶板、374-支撑板、375-火焰板、376-点火仓孔、377-防尘板、38、主料、39-火焰针、4-点火装置、41-直流电机、42-风机、43-电加热装置、431-绝缘柱、432-电热体、433-外通道、434-内通道、44-高压放电针、45、热风出口、5-控制装置、6-排烟装置、61-进气孔、62-进气槽、63-排烟风机。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本发明作更进一步的详细描述。

参见图1-图4，本发明包括进料装置1、点火仓2、主燃烧装置3、点火装置4、控制装置5、排烟装置6，进料装置1位于点火仓2的上方，点火仓2位于主燃烧装置3的上方，点火装置4位于点火仓2的上方。

所述点火装置4包括直流电机41、风机42、电加热装置43、高压放电针44、点火管22和热风出口45，所述电加热装置43位于所述点火管22内，所述点火管22位于所述点火仓2的上方，所述点火管22的空气出口流速范围为1.9-2.3m/s，所述高压放电针44位于所述点火仓2上。直流电机41和风机42位于点火管22的前端，电加热装置43位于点火管22内加热来自风机42鼓入的空气，两根高压放电针44位于点火仓2的圆形筒21的中部实现高压点火，高压放电针44位于热风出口45下2-3cm。本点火装置可实现直流电机41、风机42和电加热装置43的单独点火，也可实现直流电机41、风机42、电加热装置43和高压放电针44的双点火。

所述电加热装置43包括绝缘柱431和电热体432，所述电热体432的上端连接所述绝缘柱431，所述电热体432、绝缘柱431和所述点火管22之间形成外通道433，所述电热体432的中心孔形成内通道434，所述外通道433与所述内通道434的面积比范围为1.8-2.2。所述绝缘柱431与所述风机42的出口侧相连，所述内通道444为所述电热体432的内孔，所述电热体432为具有内孔的圆柱体及表面布置有电热丝。所述外通道433与所述内通道434的面积比为1.8-2.2。

所述主燃烧装置3包括外壳37、搅拌电机31和搅拌轴34，所述搅拌电机31位于所述外壳37上，所述搅拌电机31连接搅拌轴34，所述搅拌轴34上对称连接有隔离板33和点火板32，所述搅拌轴34下端插入所述炉排36的中心孔，所述搅拌轴34上连接搅拌杆35，所述炉排36下方5-10cm处设置有火焰针39，所述火焰针39固定在所述外壳37上，所述点火仓2连接在所述外壳37的上端，所述点火板32下方2-3cm处设置有温度传感器23，搅拌棒35位于搅拌轴的底部和炉排上方1cm处。

所述外壳37包括燃烧壳371和料壳372，所述料壳372位于所述燃烧壳371上部，所述料壳372的顶部设置有顶板373，所述料壳372内设置有防尘板377，所述料壳372上设置有进气孔61，所述料壳372为倒锥形，所燃烧壳371为正锥形，所述燃烧壳371的下方设置支撑板374，所述支撑板374支撑所述炉排36，所述支撑板374上设置有进气槽62，所述火焰板375位于所述支撑板374下方呈倒锥形。所述防尘板377位于所述料壳372内侧，所述防尘板377位于所述进气孔61的上方。

所述排烟装置6包括排烟风机63，所述排烟风机63为外置而抽取主燃烧装置燃烧产生的烟气及所需要的燃烧空气，进气孔61进气量占总空气量的0.2-0.4，进气槽 62进气量占总空气量的0.5-0.9。

所述点火板32上设置有点火孔321，所述点火板32和所述隔离板33对称布置，所述点火孔321的开孔面积与所述点火板32的面积比为0.3，所述点火孔321为圆形、方形或者菱形。引火料25位于圆形筒21和点火板32上方所围成的空间内。

所述隔离板33和所述点火板32直径相同，所述隔离板33为一圆形实板，所述隔离板33、所述点火板32均能够沿所述搅拌轴34转动到所述点火仓2的正下方，所述点火仓2为圆形筒，所述隔离板33和所述点火板32比所述圆形筒的直径大2-4cm，与所述圆形筒间距不大于1mm。

所述进料装置1包括料仓12、进料电机13和螺旋杆11，所述进料电机13连接所述螺旋杆11，所述螺旋杆11位于进料筒16内，所述进料筒16通过进料接口连接所述点火仓2。利用进料电机13的间歇运行，将料仓12内生物质成型燃料14送入到点火仓2内或主燃烧装置3的炉排36上。

本发明还公开了一种生物质成型燃料的自动引火点燃方法，包括如下步骤：

（1）启动进料电机13，生物质成型燃料落入到主燃烧装置3的炉排36上，形成主料，落料厚度1-2cm；

（2）启动搅拌电机31，通过搅拌轴34将点火板32转动到点火仓2的正下方；

（3）再次启动进料电机13，生物质成型燃料进入点火仓2下方的点火板32上，落料厚度4-6cm；

（4）对点火板32上的引火料25进行点火； 

（5）待温度传感器23检测到温度超过400℃后，启动搅拌电机31将点火板32转动并离开点火仓2下方，引火料靠自重落入到主燃烧装置3的炉排的主料上；

（6）同时给外置排烟装置6供电，燃烧空气经进气孔61和进气槽62吸入到主燃烧装置3中，将主料引燃；

（7）待主燃烧装置3下方的火焰针39检测到火焰后，分别启动进料电机13和搅拌电机31，实现稳定连续的主料燃烧，点火结束；

（8）当不需要着火或者温度传感器23检测温度超过800℃时，隔离板33在搅拌电机转动下转动到点火仓2的正下方停止，将主燃烧装置3与料仓12进行隔离，防止料仓12内燃料温度过高。

所述步骤（4）采用的点火方式为：

（4.1）电加热装置43通电60秒后，启动直流电机41，空气经电加热装置43加热后，对点火板32上引火料25进行热风点火；

或者，

（4.2）电加热装置43启动30-90秒后，启动高压放电针44进行电火花点火。

本发明能快速、有效的将生物质成型燃料进行点燃而形成主火，为此将整个点火过程分为点燃引火和引燃主火两个阶段。生物质成型燃料燃烧主要污染物是产生在点火阶段。引火料少，引火空气量少，烟气总量降低，产生烟尘总量减少。点燃的引火料具有能量高、高温表面大，有利于与主料的接触并加热点火，降低了点火时间。因此实现点火和引燃两个阶段的低污染排放。引火料少，需要热风点火的能量少，电加热装置的功率降低，电加热装置的功率可降低到180W以下。点火时间短，实现低能耗点火。

本发明能够自动点火并能连续运行。通过采用温度传感器、火焰针分别检测点火仓和主燃烧装置的点火和着火是否成功，并通过控制装置向进料电机、搅拌电机发出动作指令，进行稳定进料、搅拌排渣，使得主火能够稳定和持续。

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各种变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种生物质成型燃料的自动引火点燃装置，包括点火仓，其特征是：所述点火仓的上方设置有进料装置和点火装置，所述点火仓的下方设置有主燃烧装置，所述主燃烧装置的一侧设置有排烟装置。

2.根据权利要求1所述的生物质成型燃料的自动引火点燃装置，其特征是：所述点火装置包括直流电机、风机、电加热装置、高压放电针、点火管和热风出口，所述电加热装置位于所述点火管内，所述点火管位于所述点火仓的上方，所述点火管的热风出口流速范围为1.9-2.3m/s，所述高压放电针位于所述点火仓上。

3.根据权利要求2所述的生物质成型燃料的自动引火点燃装置，其特征是：所述电加热装置包括绝缘柱和电热体，所述电热体的上端连接所述绝缘柱，所述绝缘柱、电热体与所述点火管之间形成外通道，所述电热体的中心孔形成内通道，所述外通道与所述内通道的面积比范围为1.8-2.2。

4.根据权利要求2所述的生物质成型燃料的自动引火点燃装置，其特征是：所述主燃烧装置包括外壳、搅拌电机和搅拌轴，所述搅拌电机位于所述外壳上，所述搅拌电机连接搅拌轴，所述搅拌轴上对称连接有隔离板和点火板，所述搅拌轴下端插入所述炉排的中心孔，所述搅拌轴上连接搅拌杆，所述炉排下方5-10cm处设置有火焰针，所述火焰针固定在所述外壳上，所述点火仓连接在所述外壳的上端，所述点火板下方2-3cm处设置有温度传感器。

5.根据权利要求4所述的生物质成型燃料的自动引火点燃装置，其特征是：所述外壳包括燃烧壳和料壳，所述料壳位于所述燃烧壳上部，所述料壳的顶部设置有顶板，所述料壳内设置有防尘板，所述料壳上设置有进气孔，所述料壳为倒锥形，所燃烧壳为正锥形，所述燃烧壳的下方设置支撑板，所述支撑板支撑所述炉排，所述支撑板上设置有进气槽，所述火焰板位于所述支撑板下方呈倒锥形。

6.根据权利要求4所述的生物质成型燃料的自动引火点燃装置，其特征是：所述点火板上设置有点火孔，所述点火板和所述隔离板对称布置，所述点火孔的开孔面积与所述点火板的面积比为0.3，所述点火孔为圆形、方形或者菱形。

7.根据权利要求6所述的生物质成型燃料的自动引火点燃装置，其特征是：所述隔离板和所述点火板直径相同，所述隔离板为一圆形实板，所述隔离板或者所述点火板能够沿所述搅拌轴转动到所述点火仓的正下方，所述点火仓为圆形筒，所述隔离板和所述点火板比所述圆形筒的直径大2-4cm，与所述圆形筒间距不大于1mm。

8.根据权利要求7所述的生物质成型燃料的自动引火点燃装置，其特征是：所述进料装置包括料仓、进料电机和螺旋杆，所述进料电机连接所述螺旋杆，所述螺旋杆位于进料筒内，所述进料筒通过进料接口连接所述点火仓。

9.一种生物质成型燃料的自动引火点燃方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）启动进料电机，生物质成型燃料落入到主燃烧装置的炉排上，形成主料，落料厚度1-2cm；

（2）启动搅拌电机，通过搅拌轴将点火板转动到点火仓的正下方；

（3）再次启动进料电机，生物质成型燃料进入点火仓下方的点火板上，落料厚度4-6cm；

（4）对点火板上的点火料进行点火； 

（5）待温度传感器检测到温度超过400℃后，启动搅拌电机将点火板转动并离开点火仓下方，引火料靠自重落入到主燃烧装置的炉排的主料上；

（6）同时给外置排烟装置供电，燃烧空气经进气孔和进气槽吸入到主燃烧装置中，将主料引燃；

（7）待主燃烧装置下方的火焰针检测到火焰后，分别启动进料电机和搅拌电机，实现稳定连续的主料燃烧，点火结束；

（8）当不需要着火或者温度传感器检测温度超过800℃时，隔离板在搅拌电机转动下转动到点火仓的正下方停止，将主燃烧装置与料仓进行隔离，防止料仓内燃料温度过高。

10.根据权利要求9所述的生物质成型燃料的自动引火点燃方法，其特征在于，所述步骤（4）采用的点火方式为：

（4.1）电加热装置通电60秒后，启动直流电机，空气经电加热装置加热后，对点火板上引火料进行热风点火；

或者，

（4.2）电加热装置启动30-90秒后，启动高压放电针进行电火花点火。