CN104791999B - 一种直接式环保生物质燃烧热风炉 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种直接式环保生物质燃烧热风炉，包括燃料仓、燃烧机、高温烟尘净化装置以及混风装置。本发明采用与燃烧炉直接连通的高温烟尘净化装置，对生物质燃料初次燃烧产生的烟气粉尘在该装置内一步完成高温除尘、重复燃烧等工艺，从而达到缩短流程、简化设备结构以及降低热能损失的目的。

Description

一种直接式环保生物质燃烧热风炉

技术领域

本发明一般地涉及生物燃料燃烧设备，并且特别地，涉及一种直接式环保生物质燃烧热风炉，可应用于化工、化肥、饲料、建材、医药、食品、冶金等产品的生产干燥。

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。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。

生物燃料燃烧炉就是采用生物质燃料的热风炉，其中生物质燃料直接燃烧，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1/3左右。

现阶段此类热风炉对生物质燃料的燃烧基本上存在以下局限：第一，需要将燃料制成细小的粉末状颗粒进行喷射燃烧，此种燃烧方式所产生的高温烟气中携带有大量粉尘难以除去。第二，虽然是颗粒状的生物质燃料，其燃烧过程中也会产生大量的黑烟（即未充分燃烧的炭黑粒子），而现有的燃烧设备对炭黑粒子难以消除。

因而，现有的热风炉设备燃烧产生的烟气不能直接用于绝大部分物料的干燥热源，还需要用该烟气与干净空气进行热交换，以被加热的空气进行干燥；或者，需要通过后续设备对烟气执行沉降等多道工序的除尘处理。这造成工艺趋于繁琐，设备结构复杂化，故障率增加，并且由于各道工序中的热量散失，降低了热利用效率。

发明内容

为了克服或减轻现有技术中的上述缺陷，本发明提出了一种直接式环保生物质燃烧热风炉。本发明采用与燃烧炉直接连通的高温烟尘净化装置，对生物质燃料初次燃烧产生的烟气粉尘在该装置内一步完成高温除尘、重复燃烧等工艺，从而达到缩短流程、简化设备结构以及降低热能损失的目的。

本发明所述的直接式环保生物质燃烧热风炉，其特征在于，包括燃料仓、燃烧机、高温烟尘净化装置以及混风装置，所述燃料仓储存并向燃烧机输送生物质燃料的颗粒；燃烧机连接助燃风机以便向其燃烧室内补充常温空气，并且在所述燃烧室内燃烧所述生物质燃料以产生高温烟气；所述高温烟尘净化装置连通所述燃烧室的排气口以便接收所述高温烟气；所述高温烟尘净化装置具有加温腔体，加温腔体前段的内壁具有若干道向腔内凸起的耐热中空墙，所述耐热中空墙的中空墙体内设置加热棒；所述耐热中空墙用于阻挡所述高温烟气在加温腔体内的流动以便形成旋流，并且通过加热使所述高温烟气的温度保持于高温，从而使烟气中的灰尘在高温下发粘从而附集在所述耐热中空墙的外壁上或者聚集成团沉降在所述加温腔体内；所述加温腔体后段的内壁具有腔内凸起的助燃炉；所述助燃炉连通加温腔体外部的补气开关，从而利用负压向加温腔体内补充空气以便提高含氧量；所述助燃炉还具有燃烧棒以便对高温烟气中的炭黑粒子起到引燃作用；所述加温腔体的前段和后段没有隔挡地相互连通；所述加温腔体的出风口连通所述混风装置；所述混风装置将加温腔体排出的烟气与常温空气进行混合。

优选的是，所述加温腔体内壁的耐热中空墙包括由加温腔体的下内壁面向上延伸的第一组耐热中空墙以及由加温腔体的上内壁面向下延伸的第二组耐热中空墙，所述第一组耐热中空墙与第二组耐热中空墙相互间隔地排列。

优选的是，所述加温腔体的后端具有至少两个助燃炉，并且所述助燃炉分别设置于所述加温腔体内壁的上内壁面和下内壁面。

优选的是，所述助燃炉包括中空炉膛，所述中空炉膛与所述加温腔体的内壁的交界面设置所述燃烧棒以及补气口，所述中空炉膛向腔内凸起的至少两个相对侧面上设置过气口。

优选的是，所述加温腔体由耐火材料层构成，并且所述加温腔体的外壁以外包裹由保温材料层。

优选的是，所述高温烟尘净化装置还包括氧测量仪，所述氧测量仪用于检测加温腔体内的氧含量，并且通过信号导线连接补气控制器，所述补气控制器用于控制所述补气开关的开启、关闭以及送风量。

优选的是，所述高温烟尘净化装置还包括温度检测仪，所述温度检测仪用于检测加温腔体前段的温度，并且通过信号导线连接加热控制器，所述加热控制器用于控制所述加热棒的启动和关闭。

优选的是，所述加温腔体的前段设置排灰口，所述排灰口具有可打开以及封闭的舱盖，并且所述排灰口设置在加温腔体的下壁面中每两个相邻的耐热中空墙之间。

优选的是，所述排灰口的下方设置灰仓以及灰刷。

本发明扩展了燃烧烟气在生产干燥方面的应用范围，通过本发明的高温烟尘净化装置之后排出的烟气当中，气体纯度得到大幅度的提高，然后通过合理的配入冷空气，能够使较洁净的烟气基本上满足大部分物料的干燥所需的供热热源，可以替代常规的用高温烟气对冷空气进行热交换来加热空气从而干燥物料的方法，提高了燃料的热利用率，也能够适用于某些需要高温煅烧（≥600℃）的物料，因为在传统的热交换方式当中，空气温度加热到600℃以上非常困难，不但成本很高，使用寿命也较短。

本发明在一个连通的加温腔体之内一步完成高温除尘和重复燃烧等工艺，不需要像现有技术一样通过几个设备腔室分步进行，通过耐热中空墙阻挡烟气流动和引发旋流；本发明通过保温和加热结构，能够在比较长的分布空间上使烟气保持高温，从而可以将加温腔体制作得相对于现有设备来说比较长，能够使沉积的作用阶段比较长，实现了比较强的沉积作用，能够避免烟气中的颗粒粉尘对后续重复燃烧的不利影响；通过助燃和补气，促进重复燃烧更加充分，达到比较好的除尘效果和比较高的热能效率，从而达到缩短流程、简化设备结构以及降低热能损失的目的。

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是根据本发明的一个实施例的直接式环保生物质燃烧热风炉整体结构框图；

图2是根据本发明的一个实施例的加温腔体结构示意图。

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是本发明所述的直接式环保生物质燃烧热风炉整体结构示意图，可见该热风炉整体上看包括燃料仓1、燃烧机2、高温烟尘净化装置3以及混风装置4，所述燃料仓1储存并向燃烧机2输送生物质燃料的颗粒，可以采用喷射输送的方式将生物质燃料颗粒送入燃烧机2的燃烧室；燃烧机2连接助燃风机5以便向其燃烧室内补充常温空气，以便维持封闭的燃烧室内的氧含量，在所述燃烧室内燃烧所述生物质燃料，可以产生高温烟气；连通燃烧机2的还包括出渣机6以及炉排减速机7。

所述高温烟尘净化装置3连通所述燃烧室的排气口以便接收所述高温烟气；所述高温烟尘净化装置具有加温腔体31，在该腔体内一步完成高温除尘、重复燃烧等工艺，从腔体内排出的烟气其洁净度可以达到直接应用于生产干燥的水平；高温烟尘净化装置3的外部还具有补气开关32等设备。所述加温腔体31的出风口连通所述混风装置4，混风装置4连接混风风机41，从而所述混风装置4将加温腔体31排出的烟气与常温空气进行混合，混合后的烟气达到生产干燥的工艺温度和洁净度，可以直接输送至干燥设备执行物料的干燥。

图2示出了高温烟尘净化装置3当中加温腔体的结构示意图。加温腔体31以功能不同分前、后两段，所述加温腔体31前段和后段没有隔挡地相互连通。前段的腔体内壁具有若干道向腔内凸起的耐热中空墙31A，所述耐热中空墙可以用耐火砖堆砌而成，或者用耐火板材拼接制成。在中空墙体内设置电加热棒31B，电加热棒31B的工作温度应在1000摄氏度以上，可选用工作温度在1300摄氏度左右的硅碳电加热棒、工作温度在1600摄氏度左右的硅钼电加热棒或者工作温度在1600摄氏度以上的石墨电加热棒。所述加温腔体内壁的耐热中空墙31A包括由加温腔体的下内壁面向上延伸的第一组耐热中空墙，以及由加温腔体的上内壁面向下延伸的第二组耐热中空墙，所述第一组耐热中空墙与第二组耐热中空墙相互间隔地排列，即在向下延伸的两道耐热中空墙之间存在一道向上延伸的耐热中空墙。从而，所述耐热中空墙31A用于阻挡所述高温烟气在加温腔体内的流动以便形成旋流，并且通过加热使所述高温烟气的温度保持于高温。本发明的高温烟尘净化基于烟灰在高温下会发粘的特点，利用烟气流经腔体内部起阻挡作用的墙体时会产生旋流的原理，通过控制好流速的变化参数和方向因素，使烟气从里到外均产生大量的旋涡，使气体中的微小灰粒在粘稠状态下碰撞聚合，当燃烧产生的烟气温度维持在≥1000℃时，微小颗粒聚合成较大颗粒，进而在重力作用下沉降在耐热中空墙之间的腔体底部。高温烟尘净化装置内的墙体是由耐高温的耐材砌筑而成，在温度超过1000℃情况下墙体会发红、发粘，从而使烟气中的灰尘在高温下发粘从而附集在所述耐热中空墙的外壁上，对细微粉尘的捕集也起到非常好的效果。从而，烟气在高温状态下通过加温腔体31前段可以最终达到大幅度降低含尘量的目的。所述高温烟尘净化装置还包括温度检测仪31C，所述温度检测仪31C用于检测加温腔体前段的温度，并且通过信号导线连接加热控制器31D，所述加热控制器31D用于控制所述加热棒的启动和关闭；当检测确定加温腔体前段的温度不足1000摄氏度时，加热控制器31D才启动所述加热棒31B，以便对烟气实现保温、升温。在所述加温腔体31的前段还设置排灰口31E，所述排灰口31E具有可打开以及封闭的舱盖，并且所述排灰口31E设置在加温腔体的下壁面中每两个相邻的耐热中空墙之间。所述排灰口的下方设置灰仓以及灰刷，从而在关炉时可以打开舱盖进行清灰。

所述加温腔体31后段的内壁具有腔内凸起的助燃炉31F；所述加温腔体31的后段具有至少两个助燃炉31F，并且所述助燃炉31F分别设置于所述加温腔体内壁的上内壁面和下内壁面。如图2所示，所述助燃炉31F包括中空炉膛，所述中空炉膛与所述加温腔体的内壁的交界面设置燃烧棒31G，燃烧棒31G采用工作温度在1600摄氏度左右的硅钼电加热棒或者工作温度在1600摄氏度以上的石墨电加热棒，从而对进入中空炉膛的高温烟气当中未充分燃烧的炭黑粒子进行引燃。助燃炉31F的中空炉膛在与所述加温腔体的内壁的交界面还具有补气口，所述助燃炉31F经该补气口连通加温腔体外部的补气开关32，从而向加温腔体内补充空气以便提高含氧量；所述中空炉膛向腔内凸起的至少两个相对侧面上设置过气口，从而加温腔体内的高温烟气可以经过气口进、出中空炉膛，进入中空炉膛之内的高温烟气在供氧和引燃的作用下实现再次燃烧。

参见图1，所述高温烟尘净化装置还包括与补气开关32配合工作的氧测量仪33，所述氧测量仪33用于检测加温腔体31内的氧含量，并且通过信号导线连接补气控制器34，所述补气控制器34用于控制所述补气开关32的开启、关闭以及送风量。这样，从加温腔体31的前段流向后段且未完全燃烧的高温烟气（温度约1200°）进入助燃炉内，再配入适量的空气，进行再次燃烧。补气开关通过氧含量测量仪实现合理的控制，使空燃比达到最佳状态。再次燃烧能够彻底清除之前的燃烧过程中所产生的黑烟，使燃料微粒得以彻底燃烧，提高了燃料的利用率。

本发明在一个连通的加温腔体31之内一步完成高温除尘和重复燃烧等工艺，不需要像现有技术一样通过几个设备腔室分步进行。所述加温腔体31由耐火材料层构成，并且所述加温腔体的外壁以外包裹由保温材料层，从而进一步降低热量的耗散。本发明通过保温和加热结构，能够在比较长的分布空间上使烟气保持高温，从而可以将加温腔体制作得相对于现有设备来说比较长，例如其前段、后段的长度均可以比现有的高温除尘室和再次燃烧室长20%以内。这样能够使沉积的作用阶段比较长，实现了比较强的沉积作用，能够避免烟气中的颗粒粉尘对后续重复燃烧的不利影响；通过助燃和补气，促进重复燃烧更加充分，达到比较好的除尘效果和比较高的热能效率，从而达到缩短流程、简化设备结构以及降低热能损失的目的。

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 (9)

1.一种直接式环保生物质燃烧热风炉，其特征在于，包括燃料仓、燃烧机、高温烟尘净化装置以及混风装置，所述燃料仓储存并向燃烧机输送生物质燃料的颗粒；燃烧机连接助燃风机以便向其燃烧室内补充常温空气，并且在所述燃烧室内燃烧所述生物质燃料以产生高温烟气；所述高温烟尘净化装置连通所述燃烧室的排气口以便接收所述高温烟气；所述高温烟尘净化装置具有加温腔体，加温腔体前段的内壁具有若干道向腔内凸起的耐热中空墙，所述耐热中空墙的中空墙体内设置加热棒；所述耐热中空墙用于阻挡所述高温烟气在加温腔体内的流动以便形成旋流，并且通过加热使所述高温烟气的温度保持于≥1000℃的高温，从而使烟气中的灰尘在高温下发粘从而附集在所述耐热中空墙的外壁上或者聚集成团沉降在所述加温腔体内；所述加温腔体后段的内壁具有腔内凸起的助燃炉；所述助燃炉连通加温腔体外部的补气开关，从而利用负压向加温腔体内补充空气以便提高含氧量；所述助燃炉还具有燃烧棒以便对高温烟气中的炭黑粒子起到引燃作用；所述加温腔体的前段和后段没有隔挡地相互连通；所述加温腔体的出风口连通所述混风装置；所述混风装置将加温腔体排出的烟气与常温空气进行混合。

2.根据权利要求1所述的热风炉，其中，加温腔体内壁的耐热中空墙包括由加温腔体的下内壁面向上延伸的第一组耐热中空墙以及由加温腔体的上内壁面向下延伸的第二组耐热中空墙，所述第一组耐热中空墙与第二组耐热中空墙相互间隔地排列。

3.根据权利要求2所述的热风炉，其中，所述加温腔体的后段具有至少两个助燃炉，并且所述助燃炉分别设置于加温腔体内壁的上内壁面和下内壁面。

4.根据权利要求3所述的热风炉，其中，所述助燃炉包括中空炉膛，所述中空炉膛与加温腔体的内壁的交界面设置所述燃烧棒以及补气口，所述中空炉膛向腔内凸起的至少两个相对侧面上设置过气口。

5.根据权利要求4所述的热风炉，其中，所述加温腔体由耐火材料层构成，并且所述加温腔体的外壁以外包裹有保温材料层。

6.根据权利要求5所述的热风炉，其中，所述高温烟尘净化装置还包括氧测量仪，所述氧测量仪用于检测加温腔体内的氧含量，并且通过信号导线连接补气控制器，所述补气控制器用于控制所述补气开关的开启、关闭以及送风量。

7.根据权利要求6所述的热风炉，其中，所述高温烟尘净化装置还包括温度检测仪，所述温度检测仪用于检测加温腔体前段的温度，并且通过信号导线连接加热控制器，所述加热控制器用于控制所述加热棒的启动和关闭。

8.根据权利要求7所述的热风炉，其中，所述加温腔体的前段设置排灰口，所述排灰口具有可打开以及封闭的舱盖，并且所述排灰口设置在加温腔体的下壁面中每两个相邻的耐热中空墙之间。

9.根据权利要求8所述的热风炉，其中，所述排灰口的下方设置灰仓以及灰刷。