CN105066112B - 生物质高温气化喷烧炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质高温气化喷烧炉，包括炉架，所述炉架上固定安装有横向设置的筒形炉体，所述筒形炉体一端封闭且另一端开口，所述筒形炉体的封闭端安装有进料装置，所述筒形炉体的外周壁上设有冷却水套，所述冷却水套连接有循环水系统，所述冷却水套的外周面设有布风腔，所述布风腔连接有供风装置；本发明利用空气喷管的产生旋转风和充分供风的特点，使裂解气体无法逃逸，在空气喷管的充分供氧下迅速燃烧，并在筒形炉体内建立了一个近似封闭的高温气化燃烧环境，燃烧的最高点温度可达1100℃‑1300℃，大大提高了物料的热能利用效率，是对现有技术的突破性改进，为物料尤其是生物质的完全资源化利用提供了充分的保证，具有极大的经济效益和社会效益。

Description

生物质高温气化喷烧炉

技术领域

本发明涉及一种能源利用技术领域，尤其涉及一种将生物质中包含的能源释放的炉系统。

背景技术

固态可燃物的燃烧原理分为三个阶段：第一是着火前的阶段，包括燃干燥、析出挥发分和形成固态炭，固态可燃物在炉中加热、干燥、蒸发水分，随着温度增高，煤中有机质开始热分解，主要是从大分子上断裂下来的侧链和官能团所形成的挥发分，其主要成分为CO、CO2、H2、H2O、CH4及各种烃类化合物，热解剩余产物是固态炭，在此过程中固态可燃物要吸收热量；第二是挥发分和炭的燃烧，当温度达到燃点时开始着火，然后可燃挥发分和固态碳开始燃烧，固态可燃物的挥发分越高，燃烧速度就越快；第三是炉渣炉灰中残余固态碳燃烬。

对应上述燃烧原理，固态可燃物的燃烧分为三层，包括位于底层的燃烧灰烬层、位于燃烧灰烬层上方的氧化燃烧层、位于氧化燃烧层上方的干燥还原层，还原层上方是挥发分和炭燃烧产生的火焰。

现有技术的燃烧炉都是从燃烧灰烬层供给空气，无论是普通炉或反烧炉，空气先供给未完全燃烧的灰烬继续燃烧，释放残存热能；然后提供给氧化燃烧层进行燃烧，释放热量并将热能提供给干燥还原层；干燥还原层吸收热能，分解出挥发分，挥发分燃烧以产生大量所需要的热能。

上述燃烧原理在实际燃烧中会出现许多技术问题。因为空气是从燃烧灰烬层供给，燃烧的最高温度在氧化燃烧层，容易造成干燥还原层裂解出大分子官能团，干燥还原层上方的燃烧空间温度满足不了挥发分的完全燃烧条件，从而形成浓烟，造成燃烧不彻底，使固态可燃物70％的热值流失，极大地浪费了能源，污染环境。尤其是在垃圾焚烧过程中，燃烧产生的二噁英没有高温环境进行分解，使垃圾焚烧技术无法推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改变空气供给方向、可形成高温气化区、高温燃烧区、释放热能充分且极为环保的生物质高温气化喷烧炉。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：生物质高温气化喷烧炉，包括炉架，所述炉架上固定安装有横向设置的筒形炉体，所述筒形炉体一端封闭且另一端开口，所述筒形炉体的封闭端安装有进料装置，所述筒形炉体的外周壁上设有冷却水套，所述冷却水套连接有循环水系统，所述冷却水套的外周面设有布风腔，所述布风腔连接有供风装置；所述筒形炉体从封闭端到开口端依次包括高温气化燃烧段、高温碳化燃烧段、高温喷燃输出段；

所述高温气化燃烧段包括环绕所述筒形炉体内腔设置的空气喷管，所述空气喷管为形成旋转风的切向布置，所述空气喷管穿过所述冷却水套与所述布风腔连通；

所述高温碳化燃烧段包括设置在所述筒形炉体底部的物料燃烧腔，所述物料燃烧腔设有往复推渣装置，对应所述物料燃烧腔上方的所述筒形炉体内壁上环绕所述筒形炉体内腔设置有空气喷管，所述空气喷管为形成旋转风的切向布置，所述空气喷管穿过所述冷却水套与所述布风腔连通；

所述高温喷燃输出段为所述筒形炉体的开口端。

作为优选的技术方案，所述高温喷燃输出段还包括环绕所述筒形炉体内腔设置的空气喷管，所述空气喷管为形成旋转风的切向布置，所述空气喷管穿过所述冷却水套与所述布风腔连通。

作为优选的技术方案，所述高温碳化燃烧段和所述高温喷燃输出段之间还设有尾渣燃烧段，所述尾渣燃烧段包括进料口位于所述物料燃烧腔后的尾渣燃烧腔，所述尾渣燃烧腔内设有炉篦，所述尾渣燃烧腔的底部设有出渣口。

作为对上述技术方案的改进，所述出渣口连接有尾渣处理装置；所述尾渣处理装置包括盛装有冷却水的集渣箱，所述集渣箱连接有螺旋掏渣出渣器。

作为优选的技术方案，所述物料燃烧腔包括物料燃烧腔底板，所述物料燃烧腔底板的两侧设有与所述筒形炉体连接的物料燃烧腔侧板，所述物料燃烧腔底板的后部设有物料燃烧腔后板，所述物料燃烧腔底板上方对应的所述筒形炉体上对应设有落料口。

作为对上述技术方案的改进，所述物料燃烧腔底板上布置有布风管，所述布风管与所述供风装置连接。

作为优选的技术方案，所述往复推渣装置包括沿所述物料燃烧腔底面往复运动的推渣柱，所述推渣柱连接有往复运动驱动装置。

作为优选的技术方案，所述尾渣燃烧段的所述炉篦设置为布风管结构，所述炉篦与所述供风装置连接。

作为优选的技术方案，所述空气喷管包括圆形管体，所述圆形管体的下端设有扁平的倒“V”形喷口。

作为对上述技术方案的改进，所述进料装置包括螺旋输送器壳体，所述螺旋输送器壳体的外端上部设有加料斗，所述螺旋输送器壳体的内端作为出料口伸入至所述高温气化燃烧段内；所述螺旋输送器壳体内安装有螺旋叶片轴，所述螺旋叶片轴外周面上设有螺旋叶片，所述螺旋叶片轴的外端连接有变速箱，所述变速箱连接有电动机；对应所述出料口处的所述螺旋输送器壳体对应的所述螺旋叶片轴为无螺旋叶片的光轴。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述螺旋输送器壳体内表面固定设有阻挡物料旋转的物料防转条，所述物料防转条位于所述螺旋叶片外周面和所述螺旋输送器壳体内壁之间的间隙内。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述螺旋叶片轴的光轴段套设有外径逐渐变大的锥形套，且所述锥形套伸出所述出料口外。

由于采用了上述技术方案，生物质高温气化喷烧炉，包括炉架，所述炉架上固定安装有横向设置的筒形炉体，所述筒形炉体一端封闭且另一端开口，所述筒形炉体的封闭端安装有进料装置，所述筒形炉体的外周壁上设有冷却水套，所述冷却水套连接有循环水系统，所述冷却水套的外周面设有布风腔，所述布风腔连接有供风装置；所述筒形炉体从封闭端到开口端依次包括高温气化燃烧段、高温碳化燃烧段、高温喷燃输出段；所述高温气化燃烧段包括环绕所述筒形炉体内腔设置的空气喷管，所述空气喷管为形成旋转风的切向布置，所述空气喷管穿过所述冷却水套与所述布风腔连通；所述高温碳化燃烧段包括设置在所述筒形炉体底部的物料燃烧腔，所述物料燃烧腔设有往复推渣装置，对应所述物料燃烧腔上方的所述筒形炉体内壁上环绕所述筒形炉体内腔设置有空气喷管，所述空气喷管为形成旋转风的切向布置，所述空气喷管穿过所述冷却水套与所述布风腔连通；所述高温喷燃输出段为所述筒形炉体的开口端；本发明摈弃了传统的炉条炉箅结构，通过高温碳化燃烧段将高温气化燃烧段阻隔在所述筒形炉体的封闭端，所述高温气化燃烧段内的所述空气喷管向物料表面强制送风，物料的表面富氧燃烧，形成一个高温燃烧面层，产生大量的热量并被被吹向物料的内层，使气化燃烧更为剧烈、迅速，高温气化燃烧段内产生的所有大分子官能团、所有有害气体例如二噁英因为旋转风的作用被多次加热、气化、分解并参入燃烧；气化燃烧的物料被碳化后落入到高温碳化燃烧段，所述高温碳化燃烧段也设有产生旋转风的空气喷管，一方面给碳化后物料的燃烧提供充分的氧气，另一方面旋转风有利于将悬浮在所述筒形炉体内的物料利用旋转风产生的离心力落入到所述物料燃烧腔内参入燃烧，所述高温碳化燃烧段的作用是进一步将物料包含的能量释放，同时使所述高温气化燃烧段外溢的大分子官能团、有害气体例如二噁英再次被气化、分解、燃烧，燃烧产生的火焰通过所述高温喷燃输出段喷出，进入锅炉或窑炉进行热能利用；本发明利用空气喷管的产生旋转风和充分供风的特点，使裂解气体无法逃逸，在空气喷管的充分供氧下迅速燃烧，并在筒形炉体内建立了一个近似封闭的高温气化燃烧环境，燃烧的最高点温度可达1100℃-1300℃，大大提高了物料的热能利用效率，是对现有技术的突破性改进，为物料尤其是生物质的完全资源化利用提供了充分的保证，具有极大的经济效益和社会效益。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明实施例的立体图一；

图2是本发明实施例的立体图二；

图3是本发明实施例的结构原理图；

图4是图3的A-A向视图；

图5是本发明实施例进料装置的结构原理图；

图中：1-炉架；2-筒形炉体；21-高温气化燃烧段；22-高温碳化燃烧段；221-物料燃烧腔；2211-物料燃烧腔底板；2212-物料燃烧腔侧板；2213-物料燃烧腔后板；2214-落料口；2215-布风管；2216-推渣柱；2217-往复运动驱动装置；23-尾渣燃烧段；231-尾渣燃烧腔；232-出渣口；233-炉篦；24-高温喷燃输出段；3-进料装置；31-螺旋输送器壳体；311-物料防转条；32-加料斗；33-螺旋叶片轴；331-光轴；332-锥形套；34-螺旋叶片；35-出料口；36-变速箱；37-电动机；4-冷却水套；5-循环水系统；51-循环泵；52-换热水源；6-布风腔；61-大布风腔；62-小布风腔；7-供风装置；71-风机；8-空气喷管；81-圆形管体；82-倒“V”形喷口；9-尾渣处理装置；91-集渣箱；92-螺旋掏渣出渣器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1和图2所示，生物质高温气化喷烧炉，包括炉架1，所述炉架1上固定安装有横向设置的筒形炉体2，所述筒形炉体2一端封闭且另一端开口；当然为了导料出渣方便，所述筒形炉体2也可以采用向开口端倾斜的技术方案。

如图3和图4所示，所述筒形炉体2的封闭端安装有进料装置3，所述筒形炉体2的外周壁上设有冷却水套4，所述冷却水套4连接有循环水系统5，所述循环水系统5包括循环泵51，所述循环泵51连接至换热水源52，换热水源52可以采用独立的冷却水箱，也可以连接至锅炉的循环水系统，以充分利用能源。所述冷却水套4的外周面设有布风腔6，所述布风腔6连接有供风装置7，所述布风腔6的作用是储存和分配空气，减少气压的波动；所述筒形炉体2从封闭端到开口端依次包括高温气化燃烧段21、高温碳化燃烧段22、高温喷燃输出段24；

所述高温气化燃烧段21包括环绕所述筒形炉体2内腔设置的空气喷管8，所述空气喷管8为形成旋转风的切向布置，所述空气喷管8穿过所述冷却水套4与所述布风腔6连通；

所述高温碳化燃烧段22包括设置在所述筒形炉体2底部的物料燃烧腔221，所述物料燃烧腔221设有往复推渣装置，对应所述物料燃烧腔221上方的所述筒形炉体2内壁上环绕所述筒形炉体2内腔设置有空气喷管8，所述空气喷管8为形成旋转风的切向布置，所述空气喷管8穿过所述冷却水套4与所述布风腔6连通；

所述高温喷燃输出段24为所述筒形炉体2的开口端；所述高温喷燃输出段24还包括环绕所述筒形炉体2内腔设置的空气喷管8，所述空气喷管8为形成旋转风的切向布置，所述空气喷管8穿过所述冷却水套4与所述布风腔6连通。

请参见图3，所述高温碳化燃烧段22和所述高温喷燃输出段24之间还设有尾渣燃烧段23，所述尾渣燃烧段23包括进料口位于所述物料燃烧腔221后的尾渣燃烧腔231，所述尾渣燃烧腔231内设有炉篦233，所述尾渣燃烧腔231的底部设有出渣口232。所述出渣口232连接有尾渣处理装置9；所述尾渣处理装置9包括盛装有冷却水的集渣箱91，所述集渣箱91连接有螺旋掏渣出渣器92，本实施例的所述螺旋掏渣出渣器92采用的是公知的螺旋输送器。尾渣燃烧段23的设置，使未燃尽的灰渣得到充分燃烧，使物料的热能完全释放。当然，所述尾渣燃烧段23也可以设置在所述筒形炉体2的开口端，跟随喷出的火焰落下并进入锅炉继续燃烧处理。

所述物料燃烧腔221包括物料燃烧腔底板2211，所述物料燃烧腔底板2211的两侧设有与所述筒形炉体2连接的物料燃烧腔侧板2212，所述物料燃烧腔底板2211的后部设有物料燃烧腔后板2213，所述物料燃烧腔底板2211上方对应的所述筒形炉体2上对应设有落料口2214。所述物料燃烧腔底板2211上布置有布风管2215，所述布风管2215与所述供风装置7连接，所述布风管采用管侧壁设有出风口的结构形式。所述供风装置7包括风机71，所述布风腔6包括靠近所述风机71的大布风腔61和远离所述风机71的小布风腔62，这种结构布置方式，可以保证各所述空气喷管出风压力的一致性，以实现本实施例燃烧的稳定、可靠、可控。

所述往复推渣装置包括沿所述物料燃烧腔221底面往复运动的推渣柱2216，所述推渣柱2216连接有往复运动驱动装置2217，所述推渣柱2216的作用是将所述物料燃烧腔221内的炉渣呈柱状推出，回退后形成柱状孔洞，上层的物料下落从而使上层的物料得到翻炒，使物料燃烧更为充分；本实施例中所述往复运动驱动装置2217采用的是液压缸，当然也可以采用机械或电动的往复运动驱动机构，这些机构是公知的，在此不再重复赘述。

所述尾渣燃烧段23的所述炉篦233设置为布风管结构，所述炉篦233与所述供风装置7连接。

所述空气喷管8包括圆形管体81，所述圆形管体81的下端设有扁平的倒“V”形喷口82。

如图5所示，所述进料装置3包括螺旋输送器壳体31，所述螺旋输送器壳体31的外端上部设有加料斗32，所述螺旋输送器壳体31的内端作为出料口35伸入至所述高温气化燃烧段21内，这种结构形式的作用是：可使物料靠近所述出料口35时被干燥、预加热和开始气化，可使物料的出口尽量靠近所述筒形炉体2的高温区；所述螺旋输送器壳体31内安装有螺旋叶片轴33，所述螺旋叶片轴33外周面上设有螺旋叶片34，所述螺旋叶片轴33的外端连接有变速箱36，所述变速箱36连接有电动机37；对应所述出料口35处的所述螺旋输送器壳体31对应的所述螺旋叶片轴33为无螺旋叶片的光轴331，这种结构形式是所述螺旋输送器壳体31与所述螺旋叶片轴33的光轴331形成物料的密封段，防止回火。所述螺旋输送器壳体31内表面固定设有阻挡物料旋转的物料防转条311，所述物料防转条311位于所述螺旋叶片34外周面和所述螺旋输送器壳体31内壁之间的间隙内；所述螺旋叶片34旋转时靠近所述螺旋输送器壳体31的物料如果跟随所述螺旋叶片34旋转，就使物料无法前进或输送效果大打折扣，因此设置物料防转条311，即阻碍物料旋转又起到物料前进的导向作用。所述螺旋叶片轴33的光轴套设有外径逐渐变大的锥形套332，这种结构形式使物料前进的同时更加密实，产生的密封效果更为显著；且所述锥形套332伸出所述出料口35外，使出料端的物料呈筒形，物料具有更大的氧化还原表面积，有利于气化和燃烧。

本实施例摈弃了传统的炉条炉箅结构，通过高温碳化燃烧段22将高温气化燃烧段21阻隔在所述筒形炉体2的封闭端，所述高温气化燃烧段21内的所述空气喷管8向物料表面强制送风，物料的表面富氧燃烧，形成一个高温燃烧面层，产生大量的热量并被被吹向物料的内层，使气化燃烧更为剧烈、迅速，高温气化燃烧段21内产生的所有大分子官能团、所有有害气体例如二噁英因为旋转风的作用被多次加热、气化、分解并参入燃烧；气化燃烧的物料被碳化后落入到高温碳化燃烧段22，所述高温碳化燃烧段22也设有产生旋转风的空气喷管8，一方面给碳化后物料的燃烧提供充分的氧气，另一方面旋转风有利于将悬浮在所述筒形炉体2内的物料利用旋转风产生的离心力落入到所述物料燃烧腔221内参入燃烧，所述高温碳化燃烧段22的作用是进一步将物料包含的能量释放，同时使所述高温气化燃烧段21外溢的大分子官能团、有害气体例如二噁英再次被气化、分解、燃烧，燃烧产生的火焰通过所述高温喷燃输出段24喷出，进入锅炉或窑炉进行热能利用；本发明利用空气喷管8的产生旋转风和充分供风的特点，使裂解气体无法逃逸，在空气喷管8的充分供氧下迅速燃烧，在筒形炉体2内建立了一个近似封闭的高温气化燃烧环境，燃烧的最高点温度可达1100℃-1300℃，大大提高了物料的热能利用效率，是对现有技术的突破性改进，为物料尤其是生物质的完全资源化利用提供了充分的保证，具有极大的经济效益和社会效益。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (12)

1.生物质高温气化喷烧炉，包括炉架，其特征在于：所述炉架上固定安装有横向设置的筒形炉体，所述筒形炉体一端封闭且另一端开口，所述筒形炉体的封闭端安装有进料装置，所述筒形炉体的外周壁上设有冷却水套，所述冷却水套连接有循环水系统，所述冷却水套的外周面设有布风腔，所述布风腔连接有供风装置；所述筒形炉体从封闭端到开口端依次包括高温气化燃烧段、高温碳化燃烧段、高温喷燃输出段；

所述高温气化燃烧段包括环绕所述筒形炉体内腔设置的空气喷管，所述空气喷管为形成旋转风的切向布置，所述空气喷管穿过所述冷却水套与所述布风腔连通；

所述高温碳化燃烧段包括设置在所述筒形炉体底部的物料燃烧腔，所述物料燃烧腔设有往复推渣装置，对应所述物料燃烧腔上方的所述筒形炉体内壁上环绕所述筒形炉体内腔设置有空气喷管，所述空气喷管为形成旋转风的切向布置，所述空气喷管穿过所述冷却水套与所述布风腔连通；

所述高温喷燃输出段为所述筒形炉体的开口端。

2.如权利要求1所述的生物质高温气化喷烧炉，其特征在于：所述高温喷燃输出段还包括环绕所述筒形炉体内腔设置的空气喷管，所述空气喷管为形成旋转风的切向布置，所述空气喷管穿过所述冷却水套与所述布风腔连通。

3.如权利要求1所述的生物质高温气化喷烧炉，其特征在于：所述高温碳化燃烧段和所述高温喷燃输出段之间还设有尾渣燃烧段，所述尾渣燃烧段包括进料口位于所述物料燃烧腔后的尾渣燃烧腔，所述尾渣燃烧腔内设有炉篦，所述尾渣燃烧腔的底部设有出渣口。

4.如权利要求3所述的生物质高温气化喷烧炉，其特征在于：所述出渣口连接有尾渣处理装置；所述尾渣处理装置包括盛装有冷却水的集渣箱，所述集渣箱连接有螺旋掏渣出渣器。

5.如权利要求1所述的生物质高温气化喷烧炉，其特征在于：所述物料燃烧腔包括物料燃烧腔底板，所述物料燃烧腔底板的两侧设有与所述筒形炉体连接的物料燃烧腔侧板，所述物料燃烧腔底板的后部设有物料燃烧腔后板，所述物料燃烧腔底板上方对应的所述筒形炉体上对应设有落料口。

6.如权利要求5所述的生物质高温气化喷烧炉，其特征在于：所述物料燃烧腔底板上布置有布风管，所述布风管与所述供风装置连接。

7.如权利要求1所述的生物质高温气化喷烧炉，其特征在于：所述往复推渣装置包括沿所述物料燃烧腔底面往复运动的推渣柱，所述推渣柱连接有往复运动驱动装置。

8.如权利要求3所述的生物质高温气化喷烧炉，其特征在于：所述尾渣燃烧段的所述炉篦设置为布风管结构，所述炉篦与所述供风装置连接。

9.如权利要求1所述的生物质高温气化喷烧炉，其特征在于：所述空气喷管包括圆形管体，所述圆形管体的下端设有扁平的倒“V”形喷口。

10.如权利要求1至9任一权利要求所述的生物质高温气化喷烧炉，其特征在于：所述进料装置包括螺旋输送器壳体，所述螺旋输送器壳体的外端上部设有加料斗，所述螺旋输送器壳体的内端作为出料口伸入至所述高温气化燃烧段内；所述螺旋输送器壳体内安装有螺旋叶片轴，所述螺旋叶片轴外周面上设有螺旋叶片，所述螺旋叶片轴的外端连接有变速箱，所述变速箱连接有电动机；对应所述出料口处的所述螺旋输送器壳体对应的所述螺旋叶片轴为无螺旋叶片的光轴。

11.如权利要求10所述的生物质高温气化喷烧炉，其特征在于：所述螺旋输送器壳体内表面固定设有阻挡物料旋转的物料防转条，所述物料防转条位于所述螺旋叶片外周面和所述螺旋输送器壳体内壁之间的间隙内。

12.如权利要求10所述的生物质高温气化喷烧炉，其特征在于：所述螺旋叶片轴的光轴段套设有外径逐渐变大的锥形套，且所述锥形套伸出所述出料口外。