CN104791767A - 一种生物质颗粒燃烧机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种生物质颗粒燃烧机及其使用方法，生物质颗粒燃烧机包括自下而上彼此贯通的位于下部的灰渣室、位于中部的燃烧室和位于上部的火焰室，所述燃烧室的四周外围设置有可进行预热利用及隔热的风道，并设置有灰渣室、自动上料部分、风循环部分和自动排渣部分。并介绍了该设备的使用方法。本发明对风道系统进行了独到的设计，热能利用高，与同等热值的锅炉相比，整体优化较好，体积小，耗能低，热损低。

Description

一种生物质颗粒燃烧机及其使用方法

技术领域

该方案涉及一种以生物质作为燃料进行燃烧产生热能的燃烧设备，具体地说是一种生物质颗粒燃烧机。

背景技术

生物质颗粒燃料多为稻壳、花生壳、玉米芯、油茶壳、棉籽壳以及“三剩物”经过颗粒成型机加工产生的块状、棒状或者颗粒状的燃料颗粒，另外利用木屑制作的木屑生物质颗粒燃料也较常见。

生物质具有一系列的优势，在环保越来越严格的现代社会，正在逐步推广。其中，生物质颗粒燃料的燃耗是在炉子或者燃烧设备中进行的，这种燃烧设备也是各个生物质颗粒制造单位、研究院所研究的方向。

针对这一特性，中国专利文献申请号：201310481448.5中公开的一种生物质颗粒燃烧机，仅仅给出了螺旋给料的上料方式，这种结构的燃烧设备在实际使用的过程中还存在很多的问题，例如，其螺旋进料筒的炉膛是直接贯通的，在炉膛内产生明火燃烧时，产生的高温会将螺旋进料筒中的生物质颗粒燃料提前碳化，产生黑烟现象，生物质颗粒燃料在进入炉膛之前是要防止其碳化带来的一系列问题。

又如，201110247069.0中公开的一种生物质颗粒燃烧装置，其采用自上而下的落料方式进行给料，在实际的落料过程中，由于炉膛燃烧过程中会产生高压，所以落料存在一定难度。同时，其落灰口位于底部的侧面，容易堵塞，难以清除，而且清理的频率明显过高。而且设备的保温效果不好，炉膛的散热造成能量的损失。

目前的生物质燃烧机还存在以下问题：

自动化程度低，虽然基本上实现了自动上料和风量控制，但是自动排渣功能基本没有。

送风和补风效果较差，造成燃烧不充分。

生物质颗粒燃料在炉膛中分布不够均匀，造成燃烧不充分。

燃烧炉膛的保温效果差，使用岩棉填充时，需要经常更换。

炉膛密封效果差，经常出现漏风和漏烟现象。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种生物质颗粒燃烧机，首先，从整体上优化设备的性能，使之具备自动上料、自动排渣和风量可调节的功能，其次具备余热利用的性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种生物质颗粒燃烧机，其特征在于，包括

炉膛部分，所述炉膛部分包括自下而上彼此贯通的位于下部的灰渣室、位于中部的燃烧室和位于上部的火焰室，其中，

所述燃烧室的四周外围设置有第一风道和第五风道，且在所述燃烧室中设置一个可水平状态运转的炉排，所述炉排是由若干金属铰接连接的铰链组成的链状，且所述炉排在第一驱动电机的驱动下可转动，所述第五风道的出风口正对着且直接向燃烧室内的燃料燃烧点供风；

所述火焰室的四周外围自内向外依次设置彼此独立的第二风道和第三风道，且所述第二风道的出风口自顶部向火焰室中供风，所述火焰室的一侧壁上开设有一个喷火嘴以及位于喷火嘴外围的补气环，并在喷火嘴相对的火焰室另一侧壁上设置一个同轴设置的导流口，所述导流口与第二风道贯通，所述补气环与第三风道贯通；

所述灰渣室中灌满清水，且在所述灰渣室外设有一个自动补水器；

自动上料部分，所述自动上料部分包括料仓、螺旋输送器、闭风器和落料管，所述料仓位于燃烧机的侧上方，所述落料管倾斜设置且落料口位于燃烧室中，在所述落料口附近的所述燃烧室内壁上安装一点火器，在所述落料口的上端口连接一个闭风器，所述闭风器和料仓出口之间安装一个螺旋输送器；且所述闭风器位于第四风道中，所述第四风道的出风口连接到燃烧室；

风循环部分，所述风循环部分包括一个高压风机和若干风闸，所述高压风机的进风口连接到第一风道的出风口，所述第一风道的进风口为敞口；所述高压风机的出风口分别通过各自的支管连接到第二、第三、第四和第五风道并在各风道中分别设置风闸；

自动排渣部分，包括直接作用在灰渣室底部的刮板，所述刮板安装在一个可运行的链条上并在第二电机的驱动下将灰渣室中的灰泥刮出并外排。

所述火焰室与燃烧室之间的结合内腔中设有一个弧形的挡火板。

在所述料仓的出料口设置一个闸门。

所述导流口的外侧固定一个通过螺纹进行连接的检修盖板，在卸下的状态下可以对喷火嘴进行疏通。定期清理喷火口内的结渣。

在所述火焰室的侧壁上设有一个倾斜向下设置的用于观察内部火焰状况的观察窗。

所述炉排包括为履带式结构，包括叶片、链条和链轮，所述叶片铰接在所述链条上，形成一个耐高温的运动部件。

该种燃烧机的使用方法：

依次进行如下步骤：

步骤一，准备物料：生物质颗粒，Φ8～Φ12之间，长度在30mm～70mm之间，压缩密度：1.1kg/dm³～1.4kg/dm³，干燥且无杂质的颗粒；

步骤二，将物料填满料仓待用；

步骤三，点火；首先打开料仓下方的闸门，随即启动螺旋输送器电机和闭风器电机，螺旋输送器和闭风器全速运转2分钟后，启动高压风机，高压风机以25赫兹运转，然后启动点火器，待看到喷火嘴有浓烟冒出时，调整风机转速至40赫兹～50赫兹，并启动炉排电机，以25赫兹运转，待到火舌从喷火嘴喷出后，完成点火；

步骤四运行，根据不同的物料调整炉排速度和送料速度，其中应该保证不间断燃烧；

步骤五，停止燃烧，首先先将料仓下方的闸门关闭，并将螺旋输送器内部的物料送入落料管后再关闭，然后关闭闭风器。直到从观察孔看不到火光，再将高压风机和炉排电机关闭，最后关闭总电源。

步骤六，冷却，燃烧机完全冷却时间约6-12小时。

燃烧机的工作过程：将料仓装满颗粒状物料，物料由螺旋送料器送往散料装置，散料装置将物料均匀的撒到燃烧炉排上，待散落到一定厚度的物料后，炉排下方的点火器喷火将物料引燃，在高压风机强风的作用下，热风通过第五风道、第四风道向燃烧室中供风，物料在燃烧室内剧烈燃烧，物料同时不断添加，炉排缓慢移动，伴随着燃烧面积的增大，燃烧室内的温度迅速上升，火舌越烧越长，并通过喷火嘴喷出，喷火嘴后方的导流口出来的风流起到对火舌导流的作用，喷火口外圈补气环出来的风流是对火舌的补氧气流，让火舌喷出后能够充分燃烧，并将炉体外围的热量(通过第一、第二、第三通道收集来的热量)一并吹入热能转换设备(如锅炉、热风烘干炉等)。燃烧室内燃尽的物料缓慢的向后移动，温度逐渐降低，最后落入燃烧机下方的排渣水槽内，排渣水槽底部的刮料板将渣料(泥料)排出。整个过程连续运转，根据用户的物料和对热量的需求，可通过调整炉排移动的速度以及送料的速度来实现最佳的燃烧。

本发明的有益效果是：

1、采用自动上料、排料和风量控制的模式，打破以往生物质燃烧机只能使用木屑颗粒的限制，面向所有生物质颗粒的利用。

2、自动化燃烧，从上料到燃烧再到排渣，整个过程全部自动化，其中上料和排渣过程可以是连续的方式，也可以是断续的排渣方式，并根据不同的生物质颗粒，制定最佳的参数，完全可以实现自动化的控制。

3、独特的水密封，排渣室中充满水形成水封，水密封既保证了不让风机气流泄露，而且，在高温渣料的作用下，使得水部分汽化，蒸汽上升，使水蒸气参与了颗粒的裂解燃烧，让颗粒的热能利用更高。同时设置的自动补水器可以使得排渣室中的水处于一定的液面。

4、由于对风道系统进行了独到的设计，热能利用高，与同等热值的锅炉相比，整体优化较好，体积小，耗能低，热损低。

5、低碳无烟排放，生物质能源的转化过程是通过绿色植物的光合作用将二氧化碳和水合成生物质，生物质燃烧释放出二氧化碳和水，形成二氧化碳的循环排放过程，能够有效减少人类二氧化碳的净排放量，降低温室效应。

6、环保无尘，同时自动排渣刮板刮出的是灰泥，不会有扬尘现象，可以直接做成肥料使用。

附图说明

图1为本燃烧机的立体图之一。

图2为本燃烧机的主视图。

图3为本燃烧机的侧视图。

图4为图3中A--A剖视图。

图5为图2中B--B剖视图。

图6为风道、风机的连接关系示意图。

图7为燃烧的过程示意图。

图8为本燃烧机的立体图之二。

图中：1燃烧室，2火焰室，21隔板，22喷火嘴，23补气环，24导流口，3灰渣室，31清水，4高压风机，51第一风道，511进风口，52第二风道，53第三风道，54第四风道，55第五风道，56风闸，61叶片，62链条，63链轮，64第一驱动电机，71料仓，72螺旋输送器，73闭风器，74落料管，82第二电机，81链条，83刮板，91点火器，92挡火板，93检修盖板，94观察窗。

具体实施方式

相对于传统的煤炭等燃料，生物质颗粒燃料具有如下特点：

1、发热量大，发热量在3900～4800千卡/kg左右，经炭化后的发热量高达7000—8000千卡/kg。

2，生物质颗粒燃料纯度高，不含其他不产生热量的杂物，其含炭量75—85％，灰份3—6％，含水量1—3％，绝对不含煤矸石，石头等不发热反而耗热的杂质，将直接为企业降低成本。

3，生物质颗粒燃料不含硫磷，不腐蚀锅炉，可延长锅炉的使用寿命，企业将受益匪浅。

4，由于生物质颗粒燃料不含硫磷，燃烧时不产生二氧化硫和五氧化二磷，因而不会导致酸雨产生，不污染大气，不污染环境。

5，生物质颗粒燃料清洁卫生，投料方便，减少工人的劳动强度，极大地改善了劳动环境，企业将减少用于劳动力方面的成本。

6，生物质颗粒燃料燃烧后灰碴极少，极大地减少堆放煤碴的场地，降低出碴费用。

7，生物质颗粒燃料燃烧后的灰烬是品位极高的优质有机钾肥，可回收创利。

如图1至图8所示，本燃烧机就是针对上述的生物质颗粒燃料的一种生物质颗粒燃烧机，由以下几个部分组成。

炉膛部分，所述炉膛部分包括自下而上彼此贯通的下部的灰渣室、中部的燃烧室和上部的火焰室，其中，燃烧室是颗粒燃料燃烧的主要场所，火焰室是火焰集中向目标喷射火焰的功能部件，灰渣室是用于收集灰分并清运的部位。由于燃烧室和火焰室所处的温度较高，所以其内胆一般采用耐火材料制作的内胆，并在外围包覆金属壳体。

具体的，燃烧室1整体长方体状，内部的腔体为燃烧的场合，在燃烧室的四周外围设置有第一风道51和第五风道55，其中，第一风道51位于中上部，紧贴着燃烧室的内胆，可以收集燃烧室散发的热量。第一风道51中具有进风口和出风口，511进风口与大气直接连通，通常处于敞口状态，出风口与高压风机4连接，通过高压风机鼓风带动第一风道中的气流流动，这样外界空气在经过第一风道时，由于和燃烧室之间的换热作用，就会得到加热，实现空气的预热作用，同时，可以在燃烧室1内胆和外壳之间形成一个流动的风幕，使得外壳的温度不会升高，这一结构设计比传统的保温岩棉的炉膛设计节能效果明显。高压风机抽出的热风再次经过合理分配后送至燃烧室、火焰室等场所。

在所述燃烧室1中设置一个水平状态炉排，炉排包括为履带式结构，包括叶片61、链条62和链轮63，所述叶片61铰接在所述链条上，形成一个耐高温的运动部件，且所述炉排在第一驱动电机64的驱动下可转动，自前向后缓慢转动，其中的第一驱动电机为调速电机，速度可调，正常情况下，颗粒燃料摊铺在炉排上并进行燃烧，随着燃烧的进行，向后移动，完全燃烧后形成草木灰，然后在炉排运转到后端时掉落下来，完成一个循环，而火焰最大的部位基本上处于燃烧室1的中央处，火焰顺势并向火焰室集中。第五风道55位于炉排对应所在的燃烧室的侧壁上，并通过设置一个或者多个送风口，直接向燃烧室内供风，使得热风被送到炉排下侧，并在经过炉排时对其上的燃料进行助燃，使得燃烧发挥最大的效率，这一过程中，可以在第五风道55和高压风机之间的管道上设置风闸56，用于调节并控制送风量。

火焰室2是火焰集中并向目标输送火焰的场所，火焰室2的内胆采用耐火材料制作，在火焰室的外侧包覆有两层壳体，使得在火焰室的四周外围依次设置彼此独立的第二风道52和第三风道53，其中，第二风道52的进风口位于火焰室内胆的下部，而第二风道的出风口自顶部向火焰室中供风，且在第二风道中设置螺旋状的隔板21，使得热风在经过第二风道时，可以最大程度的收集火焰室内胆散发的热量，第二风道52中流动的热空气吸收大量的热量，并向火焰室自上而下的喷射，使得火焰改变方向。并且，火焰室内胆的一侧壁上开设有一个喷火嘴22以及位于喷火嘴外围的补气环23，喷火嘴和补气环都是采用耐火材料制作，其中喷火嘴22是火焰外喷的主口，在顶部热风的作用下，火焰会向气压低的喷火嘴22外侧喷射。同时，并在喷火嘴相对的火焰室另一侧壁上设置一个同轴设置的导流口24，该导流口24与第二风道贯通，容易理解的，第二风道52中的热风会通过导流口向燃烧室内喷射，同时由于导流口24和喷射嘴22同轴设置，所以会在轴向上吹拂和拉扯火焰沿着喷火嘴快速的喷射，提高火焰的刚度和强度。另外第三风道53位于第二风道的外围，并由高压风机4提供热风，其中，第三风道53的出风口向补气环中供风，补气环中出来的热风对喷射嘴出来的火焰进行助燃，并调节火焰的形状，使得火焰进行充分的燃烧。当然，第三通道可以有效的对第二风道中散发的热量进行收集，这样，通常可以认为，火焰室外壳上的温度不会很高。

灰渣室3位于设备的底部，通常安装在地基一下位置，在灰渣室中灌满清水31，与壳体形成一个水封，且在所述灰渣室外设有一个自动补水器，例如常用的浮子式液位补水器，使得液位始终保持在一定的高度。灰渣室中的水具有三个作用，其一是水封，实现燃烧室与外界的隔绝和封闭，其二是收集草木灰，炉排上的灰渣下落后直接落入水中，形成灰泥，便于清洁并防止灰尘的形成，实现清洁生产，其三，由于炉排上的灰渣具有一定的温度，在落入水中的瞬间，将部分水进行汽化，汽化后的水气上升，向燃烧室中补充水分，形成一个补水机构，提高燃料的利用率。

自动上料部分，自动上料部分包括料仓71、螺旋输送器72、闭风器73和落料管74，料仓位于燃烧机的侧上方，为方形漏斗，落料管74倾斜设置且落料口位于燃烧室中，落料点位于燃烧室的中央处，在落料口附近的所述燃烧室1内壁上安装一点火器91，用于初始的点火。在落料口的上端口连接一个闭风器73，防止火焰倒流，发生危险，闭风器和料仓出口之间安装一个螺旋输送器，用于定向定量的输送物料；其中，闭风器73位于第四风道中，第四风道54的进风口通过支管连接高压风机4，所述第四风道54的出风口连接到燃烧室，热风通过第四风道时，可以对闭风器73及落料管74进行冷却，使得落料管的温度不致过高，防止燃料颗粒在此过程中发生碳化，解决了传统的燃烧炉进料机给料过程中燃料颗粒碳化的问题。在所述料仓71的出料口设置一个闸门75，该闸门的设置用于开机和关机过程的燃料供应的控制，将在使用过程中进行详细的说明。

风循环部分，所述风循环部分包括一个高压风机4和若干风闸56，所述高压风机的进风口连接到第一风道的出风口，所述第一风道51的进风口为敞口，第一风道收集的是燃烧室内胆和外壳之间的热量，不同设置风闸。高压风机的出风口分别通过各自的支管连接到第二、第三、第四和第五风道并分别设置风闸56，这是因为，燃烧室、火焰室和补气环处的送风量和比例根据不同的燃料性质需要做部分调整，所以需要这只风闸，通过调节风闸的开口大小可以调节风量和送风比例。

自动排渣部分，包括第二电机82、链条81和刮板83，所述链条部分位于灰渣室中且通过设置在链条上的刮板将灰渣室3中的灰泥刮出并外排，其中刮板84直接作用于排渣室的底部，可以将灰泥刮走外排。

在火焰室与燃烧室之间的结合内腔中设有一个弧形的挡火板92，使得火焰稳定，并防止火焰向上的冲力过大。

由于喷火嘴经常发生积灰积炭，所以需要定期进行清理，在导流口的外侧固定一个通过螺纹进行连接的检修盖板93，在卸下的状态下可以对喷火嘴进行疏通，定期清理喷火口内的结渣，清理完毕后盖上盖子即可。

在炉膛的壁上设置一些检修口，以便后期的维修。

在所述火焰室的侧壁上设有一个倾斜向下设置的用于观察内部火焰状况的观察窗94，以便对风量控制和炉排转速进行控制。

步骤一，准备物料：生物质颗粒，Φ8-Φ12之间，长度在30-70mm之间，压缩密度：1.1-1.4kg/dm3，干燥且无任何杂质的颗粒；其中，密度单位是一个复合单位，它是由质量单位和体积单位组合在一起，所以在进行密度单位换算时一定要知道质量单位之间的换算关系和体积单位之间的换算关系：1g＝10^-3kg，1cm³＝10^-3dm³＝10^-6m³。

步骤二，用斗提机将物料送入料仓71，用料仓内的喂料器来自动控制斗提机运转，将物料填满料仓；

步骤三，点火；首先打开料仓下方的闸门75，随即启动螺旋输送器电机和闭风器电机，送料器和闭风器全速运转2分钟后，启动风机，高压风机以25赫兹的频率运转，然后启动点火器91，待看到喷火口有浓烟冒出时(约5分钟)，调整风机转速至40～50赫兹，并启动炉排电机，以25赫兹运转，待到火舌从喷火口喷出后，完成点火，

步骤四运行，根据不同的物料调整炉排速度和送料速度，其中应该保证不间断燃烧，

不同的物料，调整转速有着不同的策略，对于热值较高的颗粒物料(如木屑颗粒，棕榈颗粒)，因其热值高，燃烧持久，所以炉排电机(第一驱动电机)不易调整过快，否则物料没有燃尽就被排出了，对于热值需求的变化，应调整送料量来增大释放的热量，并随时从观察口观察物料的燃烧状况和灰泥的情况，一般剧烈燃烧的物料占燃烧室的2/3为宜，热值较低的颗粒物料(如秸秆类，稻壳，棉柴颗粒)势必要提高炉排速度，增大送料量来弥补其热值低的不足，因此，热值低的物料消耗量也相对较高。用户可根据自己的需求来调整其热值释放量。

步骤五，停止燃烧

首先先将料仓下方的闸门75关闭，并将螺旋输送器内部的物料排空后再关闭，然后关闭闭风器73。直到从观察孔看不到火光，再将高压风机和炉排的第二电机关闭，最后关闭总电源。

步骤六，冷却，燃烧机完全冷却时间约6-12小时。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩如本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种生物质颗粒燃烧机，其特征在于，包括

炉膛部分，所述炉膛部分包括自下而上彼此贯通的位于下部的灰渣室、位于中部的燃烧室和位于上部的火焰室，其中，

所述燃烧室的四周外围设置有第一风道和第五风道，且在所述燃烧室中设置一个可水平状态运转的炉排，所述炉排是由若干金属铰接连接的铰链组成的链状，且所述炉排在第一驱动电机的驱动下可转动，所述第五风道的出风口正对着且直接向燃烧室内的燃料燃烧点供风；

所述火焰室的四周外围自内向外依次设置彼此独立的第二风道和第三风道，且所述第二风道的出风口自顶部向火焰室中供风，所述火焰室的一侧壁上开设有一个喷火嘴以及位于喷火嘴外围的补气环，并在喷火嘴相对的火焰室另一侧壁上设置一个同轴设置的导流口，所述导流口与第二风道贯通，所述补气环与第三风道贯通；

所述灰渣室中灌满清水，且在所述灰渣室外设有一个自动补水器；

自动上料部分，所述自动上料部分包括料仓、螺旋输送器、闭风器和落料管，所述料仓位于燃烧机的侧上方，所述落料管倾斜设置且落料口位于燃烧室中，在所述落料口附近的所述燃烧室内壁上安装一点火器，在所述落料口的上端口连接一个闭风器，所述闭风器和料仓出口之间安装一个螺旋输送器；且所述闭风器位于第四风道中，所述第四风道的出风口连接到燃烧室；

风循环部分，所述风循环部分包括一个高压风机和若干风闸，所述高压风机的进风口连接到第一风道的出风口，所述第一风道的进风口为敞口；所述高压风机的出风口分别通过各自的支管连接到第二、第三、第四和第五风道并在各风道中分别设置风闸；

自动排渣部分，包括直接作用在灰渣室底部的刮板，所述刮板安装在一个可运行的链条上并在第二电机的驱动下将灰渣室中的灰泥刮出并外排。

2.根据权利要求1所述的一种生物质颗粒燃烧机，其特征在于，所述火焰室与燃烧室之间的结合部位的内腔中设有一个弧形的挡火板。

3.根据权利要求1所述的一种生物质颗粒燃烧机，其特征在于，在所述料仓的出料口设置一个闸门。

4.根据权利要求1所述的一种生物质颗粒燃烧机，其特征在于，所述导流口的外侧固定一个通过螺纹进行连接的检修盖板。

5.根据权利要求1所述的一种生物质颗粒燃烧机，其特征在于，在所述火焰室的侧壁上设有一个倾斜向下设置的用于观察内部火焰状况的观察窗。

6.根据权利要求1所述的一种生物质颗粒燃烧机，其特征在于，所述炉排包括为履带式结构，包括叶片、链条和链轮，所述叶片铰接在所述链条上。

7.针对权利要求1至6中任意一项所述的生物质颗粒燃烧机的使用方法，其特征在于，依次进行如下步骤：

步骤一，准备物料：生物质颗粒，Φ8～Φ12之间，长度在30mm～70mm之间，压缩密度：1.1kg/dm³～1.4kg/dm³，干燥且无任何杂质的颗粒；

步骤二，将物料填满料仓待用；

步骤三，点火；首先打开料仓下方的闸门，随即启动螺旋输送器电机和闭风器电机，螺旋输送器和闭风器全速运转2分钟后，启动高压风机，高压风机以25赫兹运转，然后启动点火器，待看到喷火嘴有浓烟冒出时，调整风机转速至40赫兹～50赫兹，并启动炉排电机，以25赫兹运转，待到火舌从喷火嘴喷出后，完成点火；

步骤四运行，根据不同的物料调整炉排速度和送料速度，其中应该保证不间断燃烧；

步骤五，停止燃烧，首先先将料仓下方的闸门关闭，并将螺旋输送器内部的物料送入落料管后再关闭，然后关闭闭风器，直到从观察孔看不到火光，再将高压风机和炉排电机关闭，最后关闭总电源；

步骤六，冷却，燃烧机完全冷却时间为6-12小时。