CN104764002B - 包括二次燃烧室的热风炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了热风炉，包括：燃烧机，被构造成燃烧燃料以产生高温烟气；二次燃烧室，被构造成接收来自燃烧机的高温烟气并对高温烟气进行二次燃烧以清除燃高温烟气中包含的炭黑粒子；和混风装置，被构造成将来自二次燃烧室的高温烟气与外来空气进行混合以产生用于干燥物料的热风。

Description

包括二次燃烧室的热风炉

技术领域

本发明一般地涉及热风炉，并且特别地，涉及一种改进的热风炉，其包括用于除去高温烟气中的黑烟的二次燃烧室。

背景技术

通过长时间的生产实践，人们已经认识到，只有利用热风作为介质和载体才能更大地提高热利用率和热工作效果。热风炉作为热动力机械的热风炉于20世纪70年代末在我国开始广泛应用，它在许多行业已成为电热源和传统蒸汽动力热源的换代产品。直接式或直燃式生物质燃料热风炉就是采用燃料直接燃烧，产生的高温烟气被处理以形成热风，热风和待干燥物料直接接触加热干燥或烘烤。该种方法燃料的消耗量约比用蒸汽式或其他间接加热器减少一半左右。热风炉为通用性热风装置，其可以与各种物料的干燥设备配套使用，广泛用于农业、化工、化肥、饲料、建材、医药、食品、冶金等领域的产品干燥，还可以用于各种设施的加热以及库房除湿等。

目前的热风炉在燃烧生物质燃料时通常会产生大量的黑烟，黑烟中的主要成份是微小炭黑粒子，是燃料未完全燃烧的产物之一。现有燃烧机在燃烧过程中要么氧含量过大使炉膛温度降低不利燃烧，要么氧含量过少使燃料不能充分燃烧减少了燃料的利用率。同时，由于燃烧机内燃烧空间的局限性，不能保证有充裕的燃烧时间。由于燃烧的不完全就会产生大量黑烟而不能满足环保的要求，黑烟的主要成分是炭黑微粒。现有的燃烧设备难以消除炭黑粒子和黑烟。

因此，需要一种能够减少或消除燃料燃烧过程中所产生的黑烟的热风炉。

发明内容

为了克服或减轻上述和其它问题中的一个或多个，提出了本发明。

根据本发明的一个方面，提供了一种热风炉，包括：

燃烧机，被构造成燃烧燃料以产生高温烟气；

二次燃烧室，被构造成接收来自燃烧机的高温烟气并对高温烟气进行二次燃烧以清除燃高温烟气中包含的炭黑粒子；和

混风装置，被构造成将来自二次燃烧室的高温烟气与外来空气进行混合以产生用于干燥物料的热风。

在上述热风炉中，高温烟气在二次燃烧室内的行进路径可以是蜿蜒路径。

在上述热风炉中，二次燃烧室可以被构造为具有凸字形内腔，以形成所述蜿蜒路径。

在上述热风炉中，二次燃烧室可以被构造为具有台阶形内腔，以形成所述蜿蜒路径。

在上述热风炉中，二次燃烧室内可以设置有多个挡墙，所述多个挡墙被设置成引起来自燃烧机的高温烟气在二次燃烧室内产生涡流。

在上述热风炉中，二次燃烧室可以包括底壁和顶壁，并且所述多个挡墙可以以高低交错的方式面向高温烟气的流动方向设置在所述底壁或顶壁上。

在上述热风炉中，二次燃烧室可以包括彼此相对的第一侧壁和第二侧壁，所述多个挡墙可以包括面向高温烟气的流动方向设置在第一侧壁上的第一组挡墙和面向高温烟气的流动方向设置在第一侧壁上的第二组挡墙，并且第一组挡墙和第二组挡墙可以设置成以插指方式彼此交错。

在上述热风炉中，挡墙可以由耐高温的耐火材料砌筑而成。

在上述热风炉中，二次燃烧室可以设置有对所述多个挡墙或高温烟气进行加热的加热元件。

在上述热风炉中，所述多个挡墙可以被设置成能够在高温烟气的流动方向上来回偏转，以引起高温烟气在二次燃烧室内产生涡流。

在上述热风炉中，相邻的挡墙可以被设置成能够在相反的方向上偏转。

在上述热风炉中，二次燃烧室可以设置有进气装置和氧含量检测装置，氧含量检测装置被配置成检测二次燃烧室内的氧含量并将根据氧含量控制进气装置向二次燃烧室供给适量的氧气或空气。

上述热风炉可以包括直接式生物质燃料热风炉。

在参阅下述详细的实施方式及相关的图示与申请专利范围后，阅者将能更好地了解本发明的其它目的、特征及优点。

附图说明

参阅后续的图示与描述将可更好地了解本发明的原理。文中未详列暨非限制性的实施例则请参考该后续图示的描述。图示中的组成元件并不一定符合比例，而系以强调的方式描绘出本发明的原理。在图示中，相同的元件系于不同图示中标出相同对应的部分。

图1是示意性地图示根据本发明的一个实施例的热风炉的结构的框图；

图2是图示用在图1中示出的热风炉中的二次燃烧室的一个示例的结构的示意图；以及

图3是图示用在图1中示出的热风炉中的二次燃烧室的另一个示例的结构的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

另外，在下面的详细描述中，为便于说明，阐述了许多具体的细节以提供对本发明的实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其它情况下, 公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

图1示意性地图示了根据本发明的一个示例性实施例的热风炉的总体结构。在该实施例中，热风炉100可以是一种直接式热风炉，其燃烧燃料，如生物质燃料，以产生用于直接接触并干燥物料的热风。

该热风炉100主要包括燃烧机110、二次燃烧室120和混风装置130。燃烧机110内具有燃烧室(未示出)，一定的燃料从上料机111和燃料舱112经炉排送入燃烧机110的燃烧室，助燃风或空气g1经由助燃风机113送入燃烧室内，燃料与助燃风或空气g1接触并燃烧以产生高温烟气g2，所产生的炉渣经由出渣机(未示出)排出。所产生的高温烟气通常呈现黑烟，尤其是采用生物质燃料的情况，这主要是在燃烧机110内未完全燃烧的炭黑粒子引起。因此需要除去高温烟气中的炭黑粒子，以满足环保要求，并形成干净的烟气才能进行物料的接触干燥。

根据本发明的实施例，热风炉100配备了二次燃烧室120，在图1的示例中，其被布置在燃烧机110的下游，被构造成接收来自燃烧机110的高温烟气g2并使高温烟气进行二次燃烧，以除去高温烟气中夹带的在燃烧机中未完全燃烧导致的炭黑粒子。可以理解，二次燃烧室120可以与燃烧机110直接相连，或者通过管道连接，以接收来自燃烧机110的高温烟气g2。

混风装置130被构造成接收来自二次燃烧室120的高温烟气g3，并将烟气g3与一定量的外来空气g4，如常温空气，进行混合以产生用于干燥物料的热风g5。可以调节热风g5的温度至干燥物料所需的温度之后将其送入干燥设备(未示出，例如，回转窑、气流干燥器、烘箱、烘房、喷雾塔、流化床等等)对物料进行干燥或烘干处理。

为了消除燃烧过程中所产生的黑烟，必须满足充分燃烧所需要的三个要素：合适的氧含量、温度和燃烧时间。因生物质燃烧机的燃烧空间及燃烧面积有限，在有限的空间之内燃烧时间相对就较少，再加上燃料与空气的接触也不可能非常充分，所以黑烟的产生不可避免。为了解决这个问题，本发明提出了二次燃烧技术，通过在热风机的燃烧机下游设置二次燃烧室，可以使来自燃烧机的高温烟气中的炭黑粒子进行二次燃烧，从而消除高温烟气中的黑烟。

通过合理的控制烟气的流速和尽可能多改变其行走的方向可以为二次燃烧争取更多的时间。示例性地，可以将高温烟气在二次燃烧室120内的行进路径形成为蜿蜒路径，从而便于炭黑粒子进行充分的二次燃烧。

图2示意性地示出了用在图1中示出的热风炉100中的二次燃烧室的一个示例的结构。如图2所示，二次燃烧室120被构造成具有用于形成烟气蜿蜒行进路径的凸字形内腔，沿着烟气的流动方向，其可以包括较低的前段123、较高的中段124和较低的后段125，进气口(未示出)可以设置在前段中较低的位置处，而出气口126可以设置在后段125的顶壁中，从而使高温烟气在二次燃烧室120的凸字形内腔中沿着蜿蜒路径行进，增加了与氧气接触的时间，有利于炭黑粒子的充分二次燃烧。

图3示意性地示出了用在图1中示出的热风炉100中的二次燃烧室的另一个示例的结构。在图3中示出的示例中，二次燃烧室124’具有用于形成烟气蜿蜒行进路径的台阶形内腔，其可以包括较高的水平前段124’和较低的水平后段125’，以改变烟气在二次燃烧室124’的行进方向。虽然图3中仅示出了两级台阶形内腔，但可以理解，二次燃烧室可以包括多级台阶形内腔，并且这些台阶可以具有不同的高度或不同的延伸或弯折方向。

根据本发明的另一个示例性实施例，在二次燃烧室120内可以设置或结合有多个挡墙127，其被设置成引起来自燃烧机的高温烟气在二次燃烧室120内产生涡流。进入二次燃烧室120的高温烟气g2与挡墙127碰撞，易于形成旋流或涡流，促进烟气g2在二次燃烧室行进更长的路径或时间，有利于其中的炭黑粒子充分地燃烧。挡墙127可以设置在二次燃烧室的内腔的底壁(如图2和3所示)或顶壁上，例如，多个挡墙127可以以高低交错的方式面向高温烟气的流动方向设置在二次燃烧室120的内腔的底壁或顶壁上，即面向高温烟气g2从燃烧机110经二次燃烧室120流向混风装置130的方向，多个挡墙127高低交错地设置在底壁或顶壁上，相邻的挡墙的高度彼此不同。

作为替换示例，二次燃烧室120可以包括彼此相对的两个侧壁，多个挡墙可以以插指方式彼此交错地设置在这两个侧壁上，即相邻的两个挡墙分别设置在一个侧壁上并分别向另一个侧壁延伸，形成交叉指状分布。以这种方式，来自燃烧机110的高温烟气g2在多个挡墙之间迂回蜿蜒穿行，不断地改变流动方向，增加与氧气接触的时间，便于炭黑粒子充分燃烧。可以理解，挡墙的布置方式不限于本发明中描述的示例，只要挡墙设置成能够促使烟气在二次燃烧室沿蜿蜒路径行进。二次燃烧室内的各个挡墙的高度以及烟气的流速和流动方向可以根据炭黑粒子的二次燃烧效果进行适当地设置和调整。

根据本发明的实施例，来自燃烧机的高温烟气中的炭黑粒子在二次燃烧室内再次燃烧，从而除去烟气中的黑烟；另一方面，二次燃烧室内进行的二次燃烧可能形成微粒粉尘，而来自燃烧机的高温烟气中也可能存在粉尘。因此，在本发明的另一个示例性实施例中，利用烟灰或粉尘在高温下会发粘的特点，在二次燃烧室内设置多个挡墙，烟气流经挡墙时产生涡流，使得烟气中携带的微小灰粒在粘稠状态下高温碰撞聚合，使微小颗粒聚合成较大颗粒，便于重力沉降。经聚合后的大颗粒灰尘，通过重力沉降的作用沉降于二次燃烧室的底部。因此，在二次燃烧室的底部可以设置有排尘装置(未示出)。

在一个示例性示例中，上述挡墙可以被设置成能够在高温烟气的流动方向上来回偏转，以扰动高温烟气，引起高温烟气在二次燃烧室内产生旋流并碰撞挡墙。例如，相邻的挡墙可以被设置成能够在相反的方向上偏转。在另一个示例性示例中，二次燃烧室内可以设置有引起高温烟气在二次燃烧室内产生旋流的涡流产生结构(未示出)，其例如可以进行偏转、摆动或旋转运动，以促进高温烟气中的粉尘颗粒充分碰撞聚合。

在又一个示例性示例中，本发明的二次燃烧室内设置的挡墙在温度超过1000℃的情况下会发红、发粘，在与粉尘碰撞以促进其聚合的同时，对细微粉尘的捕集也有非常好的效果，从而最终实现消除粉尘或大幅度降低含尘量的目的。例如，挡墙可以由耐高温的耐火材料，如耐火砖，砌筑而成。

在一个示例中，二次燃烧室可以设置有对挡墙进行加热的加热元件(未示出)，从而将二次燃烧室内的挡墙或烟气保持在期望的温度处，如大于或等于1000℃。例如，加热元件可以设置在挡墙内。在另一个示例中，二次燃烧室120还可以设置有用于检测二次燃烧室内的温度的温度检测装置127；进一步地，还可以设置温度调节装置(未示出)，以根据由温度检测装置检测到的温度调整二次燃烧室内的挡墙或烟气的温度。

根据本发明的再一个实施例，如图1所示，二次燃烧室120可以设置有进气装置121和氧含量检测装置122，氧含量检测装置122被配置成检测二次燃烧室120内的氧含量并将根据氧含量控制进气装置121向二次燃烧室120内供给适量的氧气或空气，高温火焰从二次燃烧室的出火口(未示出)喷出，燃烧烟气中的炭黑粒子，使燃料得以彻底燃烧，从而彻底清除燃烧过程中所产生的黑烟。

根据本发明，在热风炉的燃烧机的后部或下游增设二次燃烧室，从燃烧机出来的夹带未完全燃烧的炭黑粒子的高温烟气在二次燃烧室再次燃烧，使得燃料得以彻底燃烧，消除了燃烧过程中所产生的黑烟，增大了燃料的燃烧热利用率，同时满足了环保所要求的林格曼黑度。同时，在二次燃烧室内还可以设置用于除尘的挡墙时，挡墙促进高温烟气中夹带的粉尘在二次燃烧室内在高温下发粘并碰撞聚合而实现重力沉降，以及利用挡墙在温度超过1000℃的情况下发红、发粘的特点捕集细微粉尘，从而消除高温烟气中的粉尘或大幅度降低含尘量，产生洁净的高温烟气，满足大部分物料的直接接触干燥要求，提高热利用率。本发明的另一改进点是将实现高温除尘的挡墙等结构集成在二次燃烧室当中，使高温净化除尘工艺与二次燃烧工艺同步执行，一方面促进了二次燃烧的充分展开，另一方面也使得二次燃烧的粉尘被及时去除，并且缩短了工艺流程，有利于节约设备空间和提高效率。

上述的实施例与附图仅供本领域技术人员对于本发明的各不同实施例具有概括性的了解。该些图示与说明并非想要对利用此处所述的结构或方法的装置与系统中的所有元件及特征作完整性的描述。通过阅读本发明的说明书，本领域的技术人员将更能明白本发明的许多其他的实施例，将源自本发明的披露的内容。在不悖离本发明保护范围的情况下，本发明可以进行结构与逻辑的置换与改变。此外，本发明的附图仅用于图示而非按比例进行绘制。附图中的某些部分可能会被放大以进行强调，而其他部分可能被简略。因此，本发明的说明书与附图应当视为描述而非限制性质，并将由下文中的权利要求的保护范围来限制。应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。

Claims (5)

1.一种直接式生物质燃料热风炉，包括：

具有燃烧室的燃烧机，该燃烧室被构造成燃烧燃料以产生高温烟气；

二次燃烧室，作为不同于燃烧机的分立结构被布置在整个燃烧机的下游并被构造成接收来自燃烧机的高温烟气并对高温烟气进行二次燃烧以清除燃高温烟气中包含的炭黑粒子；所述二次燃烧室被构造为具有形成烟气蜿蜒行进路径的凸字形内腔或者台阶形内腔，所述凸字形内腔包括较低的前段、较高的中段和较低的后段，所述台阶形内腔包括较高的水平前段和较低的水平后段；

所述二次燃烧室内设置多个挡墙或者涡流产生结构；其中，多个挡墙被设置成引起来自燃烧机的高温烟气在二次燃烧室内产生涡流；所述挡墙在高温烟气的流动方向上来回偏转以扰动高温烟气，且相邻的挡墙在相反的方向上偏转；所述涡流产生结构进行偏转、摆动或旋转；

混风装置，被构造成将来自二次燃烧室的高温烟气与外来常温空气进行混合以产生用于直接接触并干燥物料的热风，并且调节所述用于干燥物料的热风的温度；

所述二次燃烧室还设置进气装置和氧含量检测装置，所述氧含量检测装置检测二次燃烧室内的氧含量，并且根据氧含量控制进气装置向二次燃烧室内供给适量的氧气或空气。

2.根据权利要求1所述的直接式生物质燃料热风炉，其中

二次燃烧室包括底壁和顶壁，并且

所述多个挡墙以高低交错的方式面向高温烟气的流动方向设置在所述底壁和/或顶壁上。

3.根据权利要求1所述的直接式生物质燃料热风炉，其中

二次燃烧室包括彼此相对的第一侧壁和第二侧壁，

所述多个挡墙包括面向高温烟气的流动方向设置在第一侧壁上的第一组挡墙和面向高温烟气的流动方向设置在第一侧壁上的第二组挡墙，并且

第一组挡墙和第二组挡墙设置成以插指方式彼此交错。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的直接式生物质燃料热风炉，其中挡墙由耐高温的耐火材料砌筑而成。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的直接式生物质燃料热风炉，其中

二次燃烧室设置有对所述多个挡墙或高温烟气进行加热的加热元件。