CN105135461A - 一种小型生物质颗粒燃料锅炉送料装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种生物质燃料锅炉，具体的说是一种小型生物质颗粒燃料锅炉送料装置。该装置包括由电机带动的储料仓、给料机构、推料机构、拨火机构和阶梯状火床，给料机构中的给料翻板设置在储料仓的下端，一侧与储料仓铰接，另一侧卡在储料仓的边缘凸起上；推料机构设置在阶梯状火床的第一层阶梯上并且能在第一层阶梯滑动；给料机构与推料机构铰接；拨火机构设置在储料仓的下部与给料机构传动连接。本发明利用生物质颗粒燃料流淌性能好及其堆积角特性，实现自动落料，防止炉膛内火焰串烧到料仓连火问题，并且有松灰拨火功能，防结焦。火床存蓄炉拱热辐射热和对流换热，一次风火床表面供给，颗粒燃料固体部分充分燃烧，使得燃烬率提高。

Description

一种小型生物质颗粒燃料锅炉送料装置

技术领域

本发明涉及了一种生物质燃料锅炉，具体的说是一种小型生物质颗粒燃料锅炉送料装置。

背景技术

生物质燃料因它具有绿色环保、可再生的优点，逐渐被人们重视，于是，各种形式燃用生物质燃料的锅炉产生。在实际使用中生物质燃料存在的问题也就暴露出来，比如：生物质燃料挥发份比例大、析出温度低、析出时间集中，如果像燃煤锅炉一样的送料方式，会产生挥发份短时间集中析出，来不及充分燃烧，随烟气排出，出现冒黑烟的现象。同时，因为生物质燃料固体部分比例较少，上一次送料到下一次送料间断稍长会出现火焰间断。因此，需要少量连续送料。还有，生物质燃料灰渣熔融性温度较低，容易结成焦渣，影响燃烧正常进行。生物质燃料着火点低，火焰容易串烧到燃料仓，不安全。这些问题引起相关技术人员的重视，不断有创新研究成果。如：授权公告号CN203907636U(生物质燃料燃烧机自动推灰装置)实用新型专利，提出用驱动电机带动螺杆旋转，通过螺纹推动螺母在螺杆做轴线移动，在螺母上固定多根推杆，实现在燃烧室推灰。但是，靠近燃烧室的螺杆、螺母传动件工作环境很差，温度高、粉尘大，对于滑动摩擦的传动副，破坏性极大。授权公告号CN203560892U(燃烧生物质颗粒燃料的活动式炉排锅炉)实用新型专利，采用的方法是，用耐火材料构成台阶状推拉式活动炉排，与推拉电机的推拉杆连接，当活动炉排被推出时，会将设置在活动炉排下面一个台阶上的余烬推到除渣机附近设置的沟内。其有益效果是，用推拉炉排松动固体燃料和灰烬，防止结渣，风车式一级供料机间歇状运转，螺旋状二级供料机连续转动，在一级供料机出口和二级供料机进口之间燃料不连续，防止火焰串烧，燃料从料仓到除渣沟。但是，这项技术一共设置风车式一级供料机、螺旋状二级供料机、推拉式活动炉排三个输料机构，三个动力电机，机构繁琐，成本高，不适合小型锅炉。授权公告号CN202074545U(生物质燃烧设备拨料装置)实用新型专利，提出在炉排上设置一拨料杆，物料通过掉落的方式落到炉排上，在炉排上堆积，拨料杆由传动装置带动在炉排上做圆周运动。其有益效果是，将物料均匀分布在炉排上，使物料燃烧更充分。但是，所述传动装置包括传动杆、电机、蜗轮蜗杆传动机构。仅为均匀拨料，在小型锅炉上设置一套这样机构，增大小型锅炉体积，增大制作成本，不划算。公开号CN104075311A(活动阶梯式生物质燃料燃烧器)发明专利申请，提出活动阶梯式燃烧方式，技术有益效果是，当一个阶梯向前移动时，能够把其下面一个阶梯上的燃料和焦渣向前推，燃料是从高往下燃烧，结焦的燃料也会被阶梯不断的推进，在每个阶梯均重新获得从进风通道补养，在最下面阶梯处排出。进风通道与阶梯面平行。阶梯数量根据燃烧火力大小来定。但是，实现活动阶梯运动机构没有阐述。授权公告号CN203757740U(一种往复炉排及生物质颗粒燃烧炉)实用新型专利，提出一种燃料动态燃烧，燃烧充分，便于除渣的往复炉排，其优点是，采用阶梯状炉排，随着燃烧的进行推灰板作为活动炉排不断推动生物质颗粒向前运动，有效的破坏了颗粒表面燃尽层，使得燃烬率提高。不论结渣还是不结渣的生物质颗粒均可使用。燃烧的连续性，保证了锅炉自动化的实行。

还有一种生物质颗粒燃料送料方式，虽未见专利报道，但在小型生物质炉具中普遍适用。其方式是，生物质颗粒燃料从料仓锥斗落料口掉落到拨盘，拨盘上有一旋转的拨杆，拨杆每旋转一圈将掉落到拨盘上的生物质颗粒燃料抛到锅炉内，因为颗粒燃料的体积、重量相近，拨杆转速一定，每次抛出物料的落点范围比较集中，因而燃烧位置固定，堆积燃烧其内部热扩散不好，易结渣。

总结前面各项创新专利技术，其特征是，采用阶梯状活动炉排，往复运动推动物料前行，解决了一层平面燃料堆积燃烧，结渣、燃烧不彻底的问题。但是，对实现往复运动的结构设计没有详细阐述，这是决定小型生物质颗粒燃料锅炉制作成本和使用维护工作量的关键，而这两项因素对小型生物质颗粒燃料锅炉的普及应用极其重要。其次，前面几项创新专利技术均采用螺旋输送机(绞龙)的方式送料。颗粒燃料在螺旋输送机进料口处时常出现卡滞，颗粒卡在螺旋叶片与筒壁的间隙处。特别是在螺旋输送机出料端，由于靠近炉膛温度较高，粉尘较大，旋转支撑、润滑系统容易损坏。另外，螺旋输送机输送燃料连续，生物质颗粒燃料着火温度比较低，有串烧到燃料仓的危险。

发明内容

本发明提供了一种结合生物质颗粒燃料燃烧特性和小型生物质颗粒燃料锅炉的体积结构要求、成本价格要求，从生物质颗粒燃料的物理特性、燃烧特性、灰熔融性方面研究，考虑小型生物质颗粒燃料锅炉制造成本低和使用、维护简单的小型生物质颗粒燃料锅炉送料装置。

本发明技术方案结合附图说明如下：一种小型生物质颗粒燃料锅炉送料装置，包括由可调速减速电机6带动并做有序运动的储料仓、给料机构、推料机构、拨火机构和阶梯状火床14，其中所述的给料机构中的给料翻板10设置在储料仓的下端，一侧与储料仓铰接，另一侧卡在储料仓的边缘凸起上；所述的推料机构设置在阶梯状火床的第一层阶梯上并且能在第一层阶梯滑动；所述的给料机构与推料机构铰接；所述的拨火机构设置在储料仓的下部与给料机构传动连接；所述的给料机构、推料机构、拨火机构的传动部件设置在锅炉体外部位于储料仓下面。

所述的储料仓底部为倒锥梯形，其封口是平直的给料翻板10；所述的给料翻板10一侧与储料仓倒锥梯形底部的转轴铰接，另一侧卡在储料仓倒锥梯形底部凸沿上；所述的储料仓内部设置有一倾斜支撑板12，该后倾斜支撑板12、储料仓倒梯形底部前倾斜板11与水平面之间的夹角为呈锐角，角度大于生物质颗粒燃料的堆积角；所述的倾斜支撑板12与储料仓倒梯形底部前倾斜板11之间留有供生物质颗粒燃料流淌的空隙。

所述的给料机构还包括曲轴4、凸轮7、杠杆8和给料杆9；其中，所述的曲轴4是通过联轴器5由可调速减速电机6带动旋转；所述的凸轮7与曲轴4通过方键连接；所述的杠杆8的中部与固定在固定支架上的固定杆铰接，其一端设置在凸轮7的下端与凸轮7相接触，另一端设置在给料杆9的下端与给料杆9相接触；所述的给料杆9的上端与给料翻板10的下端相接触；所述的给料翻板10设置在储料仓的底部，所述的给料杆9顶开给料翻板10时，给料翻板10开启角度大于生物质颗粒燃料堆积角。

所述的拨火机构还包括拨火板13、曲轴4；所述的拨火板13由多个传动杆构成，每个传动杆放置在阶梯状火床14的各级台面上，在阶梯状火床14各级台面上做往复运动；所述的多个传动杆的左侧由拨盘固定连接；所述的拨盘上开有能穿过曲轴4的长条孔；所述的曲轴4是通过联轴器5由可调速减速电机6带动旋转。

所述的推料机构包括曲轴4、两个滑套2、摇臂3和推料板1；其中所述的推料板1下端为推杆；所述的一个滑套2套在摇臂3的杆上并穿过拨盘，所述的另一个滑套2在推料板1的推杆上并且与摇臂3的杆顶端铰接；所述的摇臂3杆的下端与固定支架铰接；所述的曲轴4是通过联轴器5由可调速减速电机6带动旋转，曲轴拨动拨盘带动摇臂3摆动。

所述的阶梯状火床14是左高右低、自上而下呈阶梯状；所述的阶梯状火床14内部为空腔，侧面开有进风孔；所述拨火板13的传动杆中部在火床内腔通过；所述的阶梯状火床14上部左侧延伸到储料仓外壁，并且内置滑道槽；所述的阶梯状火床14每一阶梯平面开有数目不等的通风孔15。

所述的阶梯状火床14采用耐火材料制成，所述的通风孔15与阶梯状火床14阶梯平面呈45°夹角。

本发明的有益效果为：本发明结构简单，用均匀、周期性送料方式，解决生物质颗粒燃料挥发份析出集中燃烧不完全的问题，颗粒燃料周期性定量送入炉膛，挥发份析出、燃烧相对平稳。利用生物质颗粒燃料流淌性能好及其堆积角特性，实现自动落料。当凸轮转过最高点后，给料翻板回到平位封堵储料仓出口。炉膛与储料仓之间燃料不连续，防止炉膛内火焰串烧到料仓连火问题。有松灰拨火功能，有效的破坏了颗粒表面燃尽层，解决防结焦，固定碳燃与氧化剂充分接触，使得燃烬率提高。阶梯状火床每一阶梯平面区域温度，由炉拱热辐射热及气流流动换热和通风孔吹出的一次风冷却交互作用，温度高于生物质颗粒燃料固体部分充分燃烧温度，且低于生物质颗粒燃料灰分灰熔性变形温度。制作成本低，维护简单、方便。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为图1A—A处剖视图；

图3为图1B—B处剖视图；

图4为本发明中拨火板在极限位置时结构示意图；

图5为本发明中拨火板主视图；

图6为本发明中拨火板俯视图；

图7为本发明中曲轴结构示意图；

图8为本发明中摇臂杆机构示意图；

图9为本发明中滑套结构示意图；

图10为本发明中推料板俯视图；

图11为本发明中推料板主视图；

图中，1、推料板；2、滑套；3、摇臂；4、曲轴；5、联轴器；6、减速电机；7、凸轮；8、杠杆；9、给料杆；10、给料翻板；11、前倾斜板；12、后倾斜支撑板；13、拨火板；14、阶梯状火床；15、通风孔。

具体实施方式

本发明定义给料翻板10转轴一侧为左侧。

参阅图1—图3，一种小型生物质颗粒燃料锅炉送料装置，包括由可调速减速电机6带动并做有序运动的储料仓、给料机构、推料机构、拨火机构和阶梯状火床14，其中所述的给料机构中的给料翻板10设置在储料仓的下端，一侧与储料仓铰接，另一侧卡在储料仓的边缘凸起上；所述的推料机构设置在阶梯状火床的第一层阶梯上并且能在第一层阶梯滑动；所述的给料机构与推料机构铰接；所述的拨火机构设置在储料仓的下部与给料机构传动连接；所述的给料机构、推料机构、拨火机构的传动部件设置在锅炉体外部位于储料仓下面，所述的给料机构、推料机构、拨火机构都包括有曲轴4，曲轴4是通过联轴器5由可调速减速电机6带动旋转。

参阅图1—图4，所述的储料仓底部为倒锥梯形，其封口是平直的给料翻板10；所述的给料翻板10一侧与储料仓倒锥梯形底部的转轴铰接，另一侧卡在储料仓倒锥梯形底部凸沿上；所述的储料仓内部设置有前倾斜板11和后倾斜支撑板12，后倾斜支撑板12与储料仓倒梯形底部左侧的前倾斜板11倾斜方向不同，该后倾斜支撑板12、储料仓倒梯形底部左侧板11与水平面之间的夹角为呈锐角，角度大于生物质颗粒燃料的堆积角。后倾斜支撑板12与储料仓倒梯形底部左侧的前倾斜板11之间留有供生物质颗粒燃料流淌的空隙。后倾斜支撑板12的其他三侧与储料仓焊接，实现自动落料。颗粒燃料在后倾斜支撑板12上能够流淌到给料翻板10上，颗粒燃料堆积在给料翻板10上，堆积高度到后倾斜支撑板12低点，在后倾斜支撑板12下方有一定空间，后倾斜支撑板12承担其上部物料垂直向下的重量，给料翻板10承担的重量小，使得给料翻板10开启灵活。

参阅图1、图2、图3和图7，所述的给料机构还包括曲轴4、凸轮7、杠杆8和给料杆9；其中，所述的曲轴4是通过联轴器5由可调速减速电机6带动旋转；所述的凸轮7与曲轴4通过方键连接；所述的杠杆8的靠近中部的地方与固定在固定支架上的固定杆铰接，其一端设置在凸轮7的下端与凸轮7相接触，另一端设置在给料杆9的下端与给料杆9相接触；所述的给料杆9的上端与给料翻板10的下端相接触；凸轮7转动带动杠杆8上下运动，从而带动给料杆9上下运动。所述的给料翻板10设置在储料仓的底部，所述的给料杆9顶开给料翻板10时，给料翻板10开启角度大于生物质颗粒燃料堆积角。凸轮7最高点在6点钟方向，曲轴偏心距在9点钟方向，相差90°相位。当凸轮7最高点转到6点钟方向附近时，压低杠杆8，杠杆8托起给料杆9，给料杆9顶开储料仓下部的给料翻板10，颗粒燃料从储料仓掉落到阶梯状火床4平台，由推料板1推到炉膛燃烧。

参阅图5—图6，所述的拨火机构包括拨火板13、曲轴4、阶梯状火床14；所述的拨火板13由多个传动杆构成，每个传动杆放置在阶梯状火床14的各级台面上，在阶梯状火床14各级台面上做往复运动；所述的多个传动杆的左侧由拨盘固定连接；所述的拨盘上开有能穿过曲轴4的长条孔，曲轴4转动可以带动拨盘做往复运动。固体部分在阶梯状火床14平面被往复运动的拨火板13不断推进，直到掉到下一级阶梯平面，直至储灰槽。每一次推动或掉落都迫坏了灰层覆盖面，使得固体可燃物与氧化剂充分接触，进行完全燃烧，同时松动灰分之间的粘接，防止结焦。

参阅图8—图9，所述的推料机构包括曲轴4、两个滑套2、摇臂3和推料板1；其中所述的推料板1下端为推杆；所述的一个滑套2套在摇臂3的杆上并穿过拨盘，所述的另一个滑套2在推料板1的推杆上并且与摇臂3的杆顶端铰接；所述的摇臂3下端与固定支架铰接。在给料翻板10到阶梯状火床14平台、到炉膛有一段无料距离，该距离可以防止火焰串烧到储料仓。

可调速减速电机6通过联轴器5带动曲轴4旋转，曲轴4的曲柄拨动拨火板13做往复运动，同时在拨火板13组件的拨盘上镶嵌的可转动的滑套2，滑套2的孔套在摇臂3杆上，在摇臂3杆上下滑动，带动摇臂往复摆动，摇臂3下端与固定支架轴销链接，可转动，摇臂3上端链接另一滑套2，滑套2套在推料板1的杆上，推动推料板1往复运动。由于传递往复运动的两个滑套2在摇臂3上的位置不同，因此，拨火板13和推料板1做往复运动幅度不同。

参阅图3，所述的阶梯状火床14是左高右低、自上而下呈阶梯状；所述的阶梯状火床14内部为空腔，侧面开有进风孔，所述拨火板13的传动杆中部在阶梯状火床14内腔通过；锅炉燃烧用一次风经过空腔预热，同时，拨火板13的传动杆中部在火床内腔受到一次风冷却，降低拨火板13温度向炉外传递，也降低外部传动机构的温度；拨火板13放置在阶梯状火床14各级台面上，在曲轴4的曲柄拨动下在阶梯状火床14各级台面上做往复运动。所述的阶梯状火床14上部左侧延伸到储料仓外壁，并且内置滑道槽，推料板1可以沿着该滑动槽滑动；所述的阶梯状火床14每一阶梯平面开有数目不等的通风孔15。

所述的阶梯状火床14采用耐火材料制成，具有较好的蓄热功能，所述的通风孔15与阶梯状火床14阶梯平面呈45°夹角(1时30分方向)。一次风经通风孔15吹出，在固体可燃物和灰分下面散开，一方面有利于固体可燃物与氧化剂充分接触，进行完全燃烧，另方面较大幅度地降低阶梯状火床14平面的温度，使其低于生物质灰分熔融温度，防止结焦。阶梯状火床14每一阶梯平面区域温度，由炉拱热辐射及气流流动换热和一次风经通风孔15吹出冷却交互作用，控制在600℃---800℃之间。这个温度区间是高于生物质颗粒燃料固体部分充分燃烧温度，低于生物质颗粒燃料灰分灰熔性变形温度。充分燃烧的理想温度。

本发明的工作过程为：

本发明中曲轴4转一圈为一个运动周期，根据锅炉燃烧颗粒燃料需求量可调整减速电机6的转速，保证颗粒燃料供给。

参阅图2—图3，以曲轴4的曲柄在左侧(9点钟方向)为初始位置，此时推料板1、拨火板13在阶梯状火床14左侧凹槽里。在曲轴4上凸轮7最高点向下，在6点钟方向，压低杠杆8左端，杠杆8右端托起给料杆9，给料杆9顶开储料仓下部的给料翻板10，当给料翻板10旋转角度大于颗粒燃料堆积角时，颗粒燃料从料仓掉落到阶梯状火床14平台，由推料板1沿着滑道槽滑动推到炉膛燃料。

每一周期颗粒燃料供给量可通过调整曲轴4转速、凸轮7最高点夹角、给料杆9顶开储料仓下部的给料翻板10旋转角度基本设定。可通过调整减速电机的转速满足不同燃烧功率小型生物质颗粒燃料锅炉燃料供给量的需要。曲轴4逆时针旋转，凸轮7最高点脱离杠杆8，给料杆9落下，给料翻板10回到平位封堵储料仓出口。

同时推料板1、拨火板13在曲轴4的曲柄拨动，以及滑套2和摇臂3的驱动下，逐渐推出阶梯状火床14左侧凹槽里，从料仓掉落到阶梯状火床14平台的颗粒燃料由推料板1送入炉膛。

推料机构是可调速减速电机6通过联轴器5带动曲轴4旋转，曲轴4的曲柄拨动拨火板13做往复运动，在拨火板13组件的拨盘上镶嵌一个可转动的滑套2，滑套在摇臂3杆上上下滑动，带动摇臂3往复摆动，摇臂3下端与固定支架轴销链接，可转动，摇臂3上端链接另一滑套2，滑套2套在推料板1的杆上，推动推料板1往复运动。

炉膛内固体燃料和灰分由拨火板13向前推进，或掉落下一阶梯平面，或掉落灰槽。直至曲轴4旋转180°到极限位置，参阅图4。然后，继续旋转180°回到初始位置，重复下一周期。

以上所述的实施例，只是本发明专利技术具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明专利技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明专利技术的保护范围内。

Claims (8)

1.一种小型生物质颗粒燃料锅炉送料装置，包括由可调速减速电机(6)带动并做有序运动的储料仓、给料机构、推料机构、拨火机构和阶梯状火床(14)，其特征在于，其中所述的给料机构中的给料翻板(10)设置在储料仓的下端，一侧与储料仓铰接，另一侧卡在储料仓的边缘凸起上；所述的推料机构设置在阶梯状火床的第一层阶梯上并且能在第一层阶梯滑动；所述的给料机构与推料机构铰接；所述的拨火机构设置在储料仓的下部与给料机构传动连接；所述的给料机构、推料机构、拨火机构的传动部件设置在锅炉体外部位于储料仓下面。

2.根据权利要求1所述的一种小型生物质颗粒燃料锅炉送料装置，其特征在于，所述的储料仓底部为倒锥梯形，其封口是平直的给料翻板(10)；所述的给料翻板(10)一侧与储料仓倒锥梯形底部的转轴铰接，另一侧卡在储料仓倒锥梯形底部凸沿上；所述的储料仓内部设置有一后倾斜支撑板(12)，该后倾斜支撑板(12)、储料仓倒梯形底部左侧板(11)与水平面之间的夹角为呈锐角，角度大于生物质颗粒燃料的堆积角；所述的倾斜支撑板(12)与储料仓倒梯形底部左侧板(11)之间留有供生物质颗粒燃料流淌的空隙。

3.根据权利要求1所述的一种小型生物质颗粒燃料锅炉送料装置，其特征在于，所述的给料机构还包括曲轴(4)、凸轮(7)、杠杆(8)和给料杆(9)；其中，所述的曲轴(4)是通过联轴器(5)由可调速减速电机(6)带动旋转；所述的凸轮(7)与曲轴(4)通过方键连接；所述的杠杆(8)的中部与固定在固定支架上的固定杆铰接，其一端设置在凸轮(7)的下端与凸轮(7)相接触，另一端设置在给料杆(9)的下端与给料杆(9)相接触；所述的给料杆(9)的上端与给料翻板(10)的下端相接触；所述的给料翻板(10)设置在储料仓的底部，所述的给料杆(9)顶开给料翻板(10)时，给料翻板(10)开启角度大于生物质颗粒燃料堆积角。

4.根据权利要求1所述的一种小型生物质颗粒燃料锅炉送料装置，其特征在于，所述的拨火机构还包括拨火板(13)、曲轴(4)、阶梯状火床(14)；所述的拨火板(13)由多个传动杆构成，每个传动杆放置在阶梯状火床(14)的各级台面上，在阶梯状火床(14)各级台面上做往复运动；所述的多个传动杆的左侧由拨盘固定连接；所述的拨盘上开有能穿过曲轴(4)的长条孔；所述的曲轴(4)是通过联轴器(5)由可调速减速电机(6)带动旋转。

5.根据权利要求1所述的一种小型生物质颗粒燃料锅炉送料装置，其特征在于，所述的推料机构包括曲轴(4)、两个滑套(2)、摇臂(3)和推料板(1)；其中所述的推料板(1)下端为推杆；所述的一个滑套(2)套在摇臂(3)的杆上并穿过拨盘，所述的另一个滑套(2)在推料板(1)的推杆上并且与摇臂(3)的杆顶端铰接；所述的摇臂(3)杆的下端与固定支架铰接；所述的曲轴(4)是通过联轴器(5)由可调速减速电机(6)带动旋转，曲轴拨动拨盘带动摇臂(3)摆动。

6.根据权利要求4所述的一种小型生物质颗粒燃料锅炉送料装置，其特征在于，所述的阶梯状火床(14)是左高右低、自上而下呈阶梯状；所述的阶梯状火床(14)内部为空腔，侧面开有进风孔；所述拨火板(13)的传动杆中部在火床内腔通过；所述的阶梯状火床(14)上部左侧延伸到储料仓外壁，并且内置滑道槽；所述的阶梯状火床(14)每一阶梯平面开有数目不等的通风孔(15)。

7.根据权利要求6所述的一种小型生物质颗粒燃料锅炉送料装置，其特征在于，所述的阶梯状火床(14)采用耐火材料制成，所述的通风孔(15)与阶梯状火床(14)阶梯平面呈45°夹角。

8.根据权利要求1所述的一种小型生物质颗粒燃料锅炉送料装置，其特征在于，所述的给料机构、推料机构、拨火机构都是由可调速减速电机(6)通过联轴器(5)带动并做有序运动的。