CN105202753B - 间接链排式秸秆热风炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种间接链排式秸秆热风炉，属于一种利用秸秆燃料燃烧进行热传导的设备，可为现有烘干设备提供干净的热风干燥介质，对粮食、种子和农副产品进行干燥，可对高效设施农业中大棚供暖，也可以为工业物料提供热源等。由炉体、散热翅片式炉炯装置、螺旋散热翅片式热管组装置、进料调节及防逆火装置、自动链排装置、鼓风机、引风机、烟道风机组成；所述的炉体包括换热室、机架、底座、炉门、鼓风进风调节手柄、调节风门、隔热封板、进风口、进风口网板；散热翅片式炉炯装置包括炉膛、散热翅片、进料通道、辅助燃烧通道和烟气过渡通道；螺旋散热翅片式热管组装置包括螺旋散热翅片换热管组、烟道上分流腔、烟道下分流腔和烟道风机接口。

Description

间接链排式秸秆热风炉

技术领域

本发明涉及的是一种间接链排式秸秆热风炉，属于一种利用秸秆燃料燃烧进行热传导的设备，具体地说是用于间接的换热传导热量，可为现有烘干设备提供干净的热风干燥介质，对粮食、种子和农副产品进行干燥，可对高效设施农业中大棚供暖，也可以为工业物料提供热源等。

背景技术

目前使用的各种秸秆热风炉大部分存在热效率低、消烟除尘差、自动化程度低等缺陷。首先是秸秆热风炉在热交换结构、流速、流向等方面设计不尽理想，普遍存在热效率低仅70%左右，热交换、燃烧也不充分等问题，造成耗能损失大，浪费能源较严重；其次是人工上料，不容易掌握、上料出渣劳动强度大；三是烟雾污染影响较大，换热管易结渣，固定炉排容易结焦，炉火不稳易烧坏炉排等现象，导致热风炉寿命较短等问题。一定程度上影响了秸秆热风炉进一步应用和发展。再者，现有热风炉热管布置形式大体有平行布置、蛇形布置，但其热管大都在炉膛上方，且热管分布密集、空间相对较小、冷风流经热管的流程短、时间少、热交换不充分，而且热管距离排风口较近，热能流失大。目前，大部分热风炉风道布置形式与热管布置形式逆向匹配，并且逆向从烟道热管出口附近进入，通过集中布置的烟道热管外壁，再从烟道热管进口或炉膛外侧附近出风，完成热交换过程。也有双通道逆向进风或风道中间有交错隔板，使热风风道相对加长，但总体上来说，热风风道基本都是横向穿越烟道热管，热风流经热管时流程短，热风通过烟道热管外壁时间少，热交换不充分，烟道热管能量流失大，且烟道出口风无再次利用机构，所以普遍存在耗能高、热效率低、浪费能源严重的问题。另外，也有分级蛇形热管结构与逆向复合热风风道结构设计的热交换器，其流道长，热（空）气和烟气各走其道、逆向换热、自动控温的新型高效节能常压热风炉，主要适应煤碳、木材等多燃料能源，热效率虽然可提高到75%以上，但是供热量较小，结构较复杂，成本又高，自动化程度低。因此，根据我国国情,提高热风炉效率、自动化程度和降低生物质燃烧对环境污染是发展生物质燃烧技术的有效方法。有必要对现有的间接式秸秆热风炉进行设计研究开发。通过设计研究试验开发出一种新型间接热交换链排式秸秆热风炉，专门适应秸杆颗粒、压快燃料、秸杆煤等生物质燃料也可用煤碳作为燃料。从而以低价燃料（成型秸秆）或逐步代替柴油或煤的热风炉。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足之处，提供一种间接链排式秸秆秸秆热风炉。

本发明热风炉主要燃烧生物质燃料，目前，市场上生产的生物质燃料有秸杆颗粒燃料、秸杆压快燃料以及秸杆煤等，在实际使用中也可以燃烧煤。它是以空气为介质进行热交换的新型高效的换热设备，能连续提供恒温、恒压、无尘的干净热空气。颗粒燃料完全燃烧后仅有少量粉末状灰分残余物，容易处理，无污染。

本发明热风炉操作简单，机械上料、自动链送进料、自动控温，安全性高，维护简便，运行费用比燃煤、燃油设备大幅度降低，热风炉采用整体保温减少了热量损失，更提高了热风炉热效率，热风炉整体结构紧凑、体积小、无噪音，无须架设高大烟囱，安装简便，故障率极低。同时，进料系统采用成熟的防逆火装置，可有效防止回火，保证用户的安全和热风炉的正常运行。

所有生物质锅炉在燃料燃烧过程中，往往会出现结焦现象，从而导致炉膛出现炉火不旺、炉排烧坏等现象。本炉当燃料在燃烧时，链条也在缓慢运行，从而破坏结块燃料，使之无法结渣，并出口由于链条翻转可以碎化结渣。所以，应用先进的链条炉排不结渣技术，使热风炉使用更高效自动化。

本发明热风炉配套的智能控制系统能够通过变频控制系统控制风机，风机不会因停炉而立刻停止运行，它会缓慢的减速运行，直到把烟气完全排出炉体后停止，可有效防止炉膛因烟气排出去不及时而产生的爆燃，另外，通过变频系统控制风机运行，可大幅度降低噪音。

间接链排式秸秆热风炉是采取以下技术方案实现的：

间接链排式秸秆热风炉由炉体、散热翅片式炉炯装置、螺旋散热翅片式热管组装置、进料调节及防逆火装置、自动链排装置、鼓风机、引风机、烟道风机组成。

所述的炉体包括换热室、机架、底座、炉门、鼓风进风调节手柄、调节风门、隔热封板、进风口、进风口网板。底座上部连接有机架。

散热翅片式炉炯装置包括炉膛、散热翅片、进料通道、辅助燃烧通道、烟气过渡通道。炉膛安装在底座前部，炉膛直径视炉热量大小为1.2~2m之间。炉膛底部安装有进料通道，用于输送秸秆燃料，在炉膛上部安装有烟气过渡通道，炉膛后部安装有辅助燃烧通道，炉膛外部装有散热翅片，用于散热、换热。散热室由炉炯和热管组外与机体空间组成。

所述的自动链排装置包括链式炉排、链排传动减速机、链排传动电机、主动链轮、从动链轮，传动轴，涨紧机构。链式炉排安装在炉膛下部和底座上，主动链轮、从动链轮通过传动轴安装在底座内部，链式炉排套装在主动链轮和从动链轮上，链排传动减速机安装在底座前部一侧，链排传动电机输出轴与链排传动减速机相连，链排传动减速机输出轴通过联轴器、传动轴与主动链轮相连。链式炉排套装主动链轮、从动链轮上，当燃料在燃烧时，链式炉排也在缓慢运行，从而破坏结块燃料，使之无法结渣，并出口由于链条翻转可以碎化结渣。 这种链条炉排不结渣技术，使热风炉使用更高效自动化。底座后部靠近链式炉排后端设有出渣口，链式炉排后端下部装置有出渣斗。

螺旋散热翅片式热管组装置包括螺旋散热翅片换热管组、烟道上分流腔、烟道下分流腔、烟道风机接口。螺旋散热翅片换热管组安装在炉膛后部，逐步排立，多组螺旋散热翅片换热管组设置根据需要可设置有120~400根换热管，在换热管外部焊接有螺旋散热翅片，用于快速换热，达到冷热空气循环散热交换。

烟道上、下分流腔设置有多个部分，各部间沿长度方向排列，采用螺旋散热翅片换热管组串联形式。烟道上分流腔第一个换部与炉膛上部安装的烟气过渡通道相连，烟道上分流腔分别通过一组螺旋散热翅片换热管组与烟道下分流腔相连，烟道下分流腔通过另一组螺旋散热翅片换热管组与烟道上分流腔的换热部相连通，依次连通。烟道风机安装在机架后部与分流腔末端换热部相连。

进料调节及防逆火装置包括料斗、调节下料挡板、防逆火进料控制板、调节手柄、蜗轮蜗杆机构、提升链、提升轮。料斗安装在炉膛前部，料斗出料口与炉膛进料通道相连，料斗上部左侧装有蜗轮、蜗杆，蜗杆轴装有调节手柄，提升轮通过轮轴安装在料斗后部，轮轴一端与提升轮相连，提升链安装在提升轮上，提升链下端与、防逆火进料控制板上部相连，用于调节进料量、防逆风，、防逆火进料控制板安装在料斗后侧。、防逆火进料控制板采用厚铸铁板，铸铁板外部封装有防火石棉板，调节下料挡板（下料控制板）安装在料斗疧部，调节下料挡板通过手柄控制下料量及开关。

鼓风机安装在底座右侧，鼓风机出风口与链排旁侧风箱相连通，链排旁侧风箱安装有三个以上的调节风门，通过调节手柄用于调节进入链排通向燃烧室不同进风量，确保燃料在链排上梯度燃烧，达到燃料充分燃炉。引风机安装在机架左侧，引风机将炉膛与换热管外部热交换室的洁净热空气引出，提供热源。

引风机连接管上方安装有温度传感器，温度传感器与配套的自动控制相连进行自动控温，确保热风温度控制在一定范围内。

进风口设置在炉体机架后侧及右前侧，进风口装有空气过滤网板。

工件原理、优点

点火前，燃料通过地面料斗由输送机构将燃料加入，进料斗置于链式炉排上，链式炉排运动送燃料经过防逆火装置进料，进料斗防逆火装置下设进料控制闸门，通过调节进料闸门的高低可以调节进入炉排的燃料量的多少；经过调节后的料量均匀分布在自动炉排上送入热风炉膛内，通过自动炉排不断前移。前移过程中，炉排电机为调速减速电机，可通过调速变频器的调速旋钮来控制炉排前移的速度；同时，有鼓风机不断将空气吹入链条炉排内，通过链节上30度斜逆出风口向炉膛内鼓风，炉排下面有三个独立的腔体，每个腔体有一个调节开关，可通过调节开关的大小来决定进入腔体的空气多少。使燃料得到不间断的连续燃烧，燃烧后的炉灰，经炉排尾部排出，经过出灰口将炉灰排出收集；燃料燃烧过程中，产生的烟气通过炉炯散热翅片散热，排出炉膛内的热量由翅片换热管组散热后经过换热再次得到充分利用后由烟道风机抽出并经水处理设备处理后排出，提高了其热转化效率；常温空气由后面被吸入经过翅片换热管组换热和炉炯散热翅片换热，换热室空气被加热，由引风机引出；提供热源。同时，通过温度传感器和智能控制设备进行调速、控风以及停机来控制出风机口的温度，达到自动控温。

（1）、本发明热风炉采用链排式节能技术送料，在设计中采用逆流燃烧方式,即燃烧火焰方向与进料方向逆向30度向上，并通过三组风门调节风量，按梯度使燃料逐步完全燃烧，这种燃烧方式使热烟气流经过燃料表面,促进了燃料的干燥和水气蒸发，使燃料易于着火。未燃尽碳粒和可燃气体随高温烟气流可以在燃烧室上部继续燃烧。燃烧后的高温烟气经过炉炯进入几组换热风管组、汇流后由引风机引出进入沉降室除尘后排出。由于热风炉后部配有烟道风机,炉膛燃烧方式为微负压燃烧，这样既有效地控制强风将炉排上的飞灰和未燃尽的碳粒上吹燃烧,，又保证了秸杆燃料完全燃烧所必须的大量空气。由于上述技术和措施,所设计的热风炉燃烧效率明显提高，燃料的消耗量与常规热风炉相比节约10%左右,而且冒黑烟的频率明显减少,达到了洁净。

（2）、本发明设计采用翅片式炉炯直接燃烧散热和翅片式热交换管组散热形式换热，炉炯散热翅片散热面积大、散热快；设计了120根以上热交换管分成多组，管表面设计有螺旋散热翅片，形成帘状，热交换流道长，散热面积大，且热空气和烟气各走其道逆向换热，热交换效率高。炉体内大直径炉膛下设有链式炉排，能使燃料充分燃烧。热交换管组上下换热腔分多个换热部，每个换热部内部包含若干相同直径的换热管，多个换热部沿着炉体长度方向排列并且逐个串接，位于炉体前端的换热部与炉膛上方连通，位于炉体末端上方的换热部设有排烟口，排烟口处设有排烟引风机，使炉膛形成微负压燃烧。换热管组的分布根据炉体内相应位置的换热需求而定，从而能提高热交换效率，减少热能损耗。换热腔内相邻换热部之间相互连通，并且同侧相邻的换热部之间通过隔板隔开， 这种布置结构加工简单，换热管内热气流在换热部内产生混流，产生不同换热管组之间的热风温差以及同一换热管组与另一组形成热风温差，在换热部内得以充分混合，利于下一级热交换；同时混流又能将拐角处的沉积烟灰卷起，随着热气流排出，起到管内自动清灰清洁作用。采用烟道口强制排烟方式，既有利于预热和控制热风升温速度，又可利用负压方法清除换热部位灰尘，使热风炉具备自动清洁功能。

（3）、 炉体后壁和后侧壁设置进风口，空气由进风口进入炉体换热室， 经过换热管组螺旋散热翅片逆向换热和炉炯散热翅片周向换热后旋向到炉体侧壁处热风出口，热风出口处设有引风机，把热风排出炉体，为烘干提供热源。由于进风口设置在炉体后、侧壁，外部空气经过换热管组逆向换热和炉炯散热翅片周向换热以及炉体进行热交换，充分利用炉体侧壁处的热能，减少了热能损失，提高了热交换效率。热风出口设置在高温的炉膛侧壁处，可直接利用炉膛侧壁处的热能，防止其流失，进一步提高了热交换效率。因此，换热管中的热气流与外部空气的流动方向相反，换热管中的热气流沿着流程向排烟口方向流动，其温度越来越低，最后从炉体末端的排烟口排出；而外部空气沿着逆向流程向热风出口方向流动，其温度越来越高，最后从炉体侧壁处的热风出口排出。

间接链排式秸秆热风炉特点：

1、炉体构造的设计研究，该间接链排式秸秆热风炉设计了独特的散热翅片式炉膛燃烧室主热交换与带螺旋散热翅片式热管组副热交换相结合的换热结构形式，通过燃料在特制的自动链式炉排上直接梯度燃烧的结构和导热控制系统设计，使秸秆压块燃料在燃烧室内充分燃烧，快速导热，可全面提升热效率，实现生物质能向热能的高效转化。

2、数控系统的研发，通过加装温度传感器系统，实时监控出风温度，调节风机、进料速度来控制秸秆热风炉供热温度并对进料时间和进料量进行控制。

3、上料系统的自动化设计，通过设计加装机械自动上料机构，链排式自动送料机构，来降低工人的劳动强度。

4、烟尘系统的设计，通过设计烟道结构、改进出灰装置和烟尘过滤烟气系统，确保烟雾和排烟符合国家环保要求，并通过循环结构设计实现烟气的余热利用。

5、自动控制设计，分“手动”和“自动”模式。设计了两套控制系统，一套为总控制箱部分，控制上料电机、鼓风电机、调速减速器出料电机；另一套控制箱为炉体上的控制部分，控制出风机，烟道引风机。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明

图1是间接链排式秸杆热风炉结构主视图。

图2是间接链排式秸杆热风炉结构右视图(有进风口)

图3是间接链排式秸杆热风炉的散热翅片式炉膛装置结构示意图。

图4是间接链排式秸杆热风炉的螺旋翅片式散热管组装置示意图。

图5是间接链排式秸杆热风炉的进料调节及防火装置结构示意图。

图6是间接链排式秸杆热风炉的进料调节及防火装置俯视图。

具体实施方式

参照附图1～6，间接链排式秸秆热风炉由炉体、散热翅片式炉炯装置、螺旋散热翅片式热管组装置、进料调节及防逆火装置、自动链排装置、鼓风机30、引风机34、烟道风机25组成。

所述的炉体包括换热室22、机架21、底座1、炉门31、鼓风进风调节手柄、调节风门29、隔热封板20、进风口33、进风口网板32。底座1上部连接有机架21。

散热翅片式炉炯装置包括炉膛19、散热翅片18、进料通道6、辅助燃烧通道5、烟气过渡通道35。炉膛19安装在底座1前部，炉膛19直径视炉热量大小可为1.2~2m之间。炉膛19底部安装有进料通道6，用于输送秸秆燃料，在炉膛19上部安装有烟气过渡通道35，炉膛19后部安装有辅助燃烧通道5，炉膛19外部装有散热翅片18，用于散热、换热。散热室由炉炯和螺旋散热翅片热管组外与机体空间组成。

所述的自动链排装置包括链式炉排4、链排传动减速机10、链排传动电机11、主动链轮8、从动链轮2，传动轴9，涨紧机构12。链式炉排4安装在炉膛19下部和底座1上，主动链轮8、从动链轮2通过传动轴9安装在底座1内部，链式炉排4套装在主动链轮8和从动链轮2上，链排传动减速机10安装在底座1前部一侧，链排传动电机11输出轴与链排传动减速机10相连，链排传动减速机10输出轴通过联轴器、传动轴9与主动链轮8相连。链式炉排4套装主动链轮8、从动链轮2上，当燃料在燃烧时，链式炉排4也在缓慢运行，从而破坏结块燃料，使之无法结渣，并出口由于链条翻转可以碎化结渣。 这种链式炉排不结渣技术，使热风炉使用更高效自动化。底座1后部靠近链式炉排4后端设有出渣口7，链式炉排4后端下部装置有出渣斗3。

螺旋散热翅片式热管组装置包括螺旋散热翅片换热管组24、烟道上分流腔27、烟道下分流腔28、烟道风机接口26。螺旋散热翅片换热管组24安装在炉膛后部，逐步排立，多组螺旋散热翅片换热管组24设置根据需要可设置有120~400根换热管，在换热管外部焊接有螺旋散热翅片36，用于快速换热，达到冷热空气循环散热交换。

烟道上、下分流腔设置有多个部分，各部间沿长度方向排列，采用螺旋散热翅片换热管组24串联形式。烟道上分流腔27第一个换部与炉膛19上部安装的烟气过渡通道35相连，烟道上分流腔27分别通过一组螺旋散热翅片换热管组24与烟道下分流腔28相连，烟道下分流腔28通过另一组螺旋散热翅片换热管组24与烟道上分流腔27的换热部相连通，依次连通。烟道风机25安装在机架21后部与分流腔末端换热部相连。

进料调节及防逆火装置包括料斗15、调节下料挡板13、防逆火进料控制板14、调节手柄37、蜗轮蜗杆机构、提升链16、提升轮17。料斗15安装在炉膛19前部，料斗15出料口与炉膛进料通道6相连，料斗15上部左侧装有蜗轮38、蜗杆39，蜗杆轴41装有调节手柄37，提升轮17通过轮轴40安装在料斗15后部，轮轴40一端与提升轮17相连，提升链16安装在提升轮17上，提升链16下端与、防逆火进料控制板14上部相连，用于调节进料量、防逆风，、防逆火进料控制板14安装在料斗15后侧。、防逆火进料控制板14采用厚铸铁板，铸铁板外部封装有防火石棉板，调节下料挡板（下料控制板）13安装在料斗15疧部，调节下料挡板13通过手柄43控制下料量及开关。

鼓风机30安装在底座1右侧，鼓风机30出风口与链排旁侧风箱相连通，链排旁侧风箱安装有三个以上的调节风门29，通过调节手柄用于调节进入链排通向燃烧室不同进风量，确保燃料在链排上梯度燃烧，达到燃料充分燃炉。引风机34安装在机架21左侧，引风机34将炉膛19与换热管外部热交换室的洁净热空气引出，提供热源。

引风机34连接管上方安装有温度传感器42，温度传感器42与配套的自动控制相连进行自动控温，确保热风温度控制在一定范围内。

进风口33设置在炉体的机架21后侧及右前侧，进风口33装有空气过滤网板32。

Claims (7)

1.一种间接链排式秸秆热风炉，其特征在于：由炉体、散热翅片式炉炯装置、螺旋散热翅片式热管组装置、进料调节及防逆火装置、自动链排装置、鼓风机、引风机、烟道风机组成；

所述的炉体包括换热室、机架、底座、炉门、鼓风进风调节手柄、调节风门、隔热封板、进风口、进风口网板；底座上部连接有机架；

散热翅片式炉炯装置包括炉膛、散热翅片、进料通道、辅助燃烧通道和烟气过渡通道；炉膛安装在底座前部，炉膛底部安装有进料通道，用于输送秸秆燃料，在炉膛上部安装有烟气过渡通道，炉膛后部安装有辅助燃烧通道，炉膛外部装有散热翅片，用于散热、换热；

所述的自动链排装置包括链式炉排、链排传动减速机、链排传动电机、主动链轮、从动链轮，传动轴和涨紧机构；链式炉排安装在炉膛下部和底座上，主动链轮、从动链轮通过传动轴安装在底座内部，链式炉排套装在主动链轮和从动链轮上，链排传动减速机安装在底座前部一侧，链排传动电机输出轴与链排传动减速机相连，链排传动减速机输出轴通过联轴器、传动轴与主动链轮相连；链式炉排套装主动链轮、从动链轮上，当燃料在燃烧时，链式炉排也在缓慢运行，从而破坏结块燃料，使之无法结渣，并出口由于链条翻转碎化结渣；

螺旋散热翅片式热管组装置包括螺旋散热翅片换热管组、烟道上分流腔、烟道下分流腔和烟道风机接口；螺旋散热翅片换热管组安装在炉膛后部，逐步排立，在换热管外部焊接有螺旋散热翅片，用于快速换热，达到冷热空气循环散热交换；

烟道上、下分流腔设置有多个部分，各部间沿长度方向排列，采用螺旋散热翅片换热管组串联形式；烟道上分流腔第一个换部与炉膛上部安装的烟气过渡通道相连，烟道上分流腔分别通过一组螺旋散热翅片换热管组与烟道下分流腔相连，烟道下分流腔通过另一组螺旋散热翅片换热管组与烟道上分流腔的换热部相连通，依次连通；烟道风机安装在机架后部与分流腔末端换热部相连；

进料调节及防逆火装置包括料斗、调节下料挡板、防逆火进料控制板、调节手柄、蜗轮蜗杆机构、提升链、提升轮；料斗安装在炉膛前部，料斗出料口与炉膛进料通道相连，料斗上部左侧装有蜗轮、蜗杆，蜗杆轴装有调节手柄，提升轮通过轮轴安装在料斗后部，轮轴一端与提升轮相连，提升链安装在提升轮上，提升链下端与防逆火进料控制板上部相连，用于调节进料量、防逆风，防逆火进料控制板安装在料斗后侧；防逆火进料控制板采用厚铸铁板，铸铁板外部封装有防火石棉板，调节下料挡板安装在料斗疧部，调节下料挡板通过手柄控制下料量及开关；

鼓风机安装在底座右侧，鼓风机出风口与链排旁侧风箱相连通，链排旁侧风箱安装有三个以上的调节风门，通过调节手柄用于调节进入链排通向燃烧室不同进风量，确保燃料在链排上梯度燃烧，达到燃料充分燃炉；引风机安装在机架左侧，引风机将炉膛与换热管外部热交换室的洁净热空气引出，提供热源。

2.根据权利要求1所述的间接链排式秸秆热风炉，其特征在于：引风机连接管上方安装有温度传感器，温度传感器与配套的自动控制相连进行自动控温，确保热风温度控制在一定范围内。

3.根据权利要求1所述的间接链排式秸秆热风炉，其特征在于：进风口设置在炉体机架后侧及右前侧，进风口装有空气过滤网板。

4.根据权利要求1所述的间接链排式秸秆热风炉，其特征在于：炉膛直径视炉热量大小为1.2~2m之间。

5.根据权利要求1所述的间接链排式秸秆热风炉，其特征在于：散热室由炉炯和换热管组外与机体空间组成。

6.根据权利要求1所述的间接链排式秸秆热风炉，其特征在于：底座后部靠近链式炉排后端设有出渣口，链式炉排后端下部装置有出渣斗。

7.根据权利要求1所述的间接链排式秸秆热风炉，其特征在于：多组螺旋散热翅片换热管组设置根据需要设置有120~400根换热管。