CN106918039B - 一种生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置 - Google Patents

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Abstract

一种生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置,属于生物质燃烧技术领域。其特征在于:阴燃区(3)的进料口与炉膛(1)的出料口连通,阴燃区(3)的出料口与冷却区(4)连通,炉膛(1)的下部设有炉篦(13),炉篦(13)上设有用于对物料进行破碎的破碎机构(2),炉篦(13)连接有转动机构,对生物质燃料进行扰动,并使炭粉落入阴燃区(3)阴燃,同时使块状生物质燃料移动至炉篦(13)中部,破碎机构(2)将块状生物质燃料破碎成炭粉后落入阴燃区(3)阴燃。本生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置从根源上解决秸秆等农业废弃物燃烧设备结焦、结渣、气固污染物排放高和灰肥失效问题。

Description

一种生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置
技术领域
[0001] 一种生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置,属于生物质燃烧技术领域。
背景技术
[0002] 随着我国农业结构调整和农村经济发展,迫切需要解决农产品干燥、农业设施供 暖等分布式小型供热问题。例如:我国粮食干燥机械化水平为1 〇% (日韩80〜90%的水平),湿 谷物霉变等损失高达5% (发达国家小于1%)。急需发展干燥机械及与之配套的中小型供热装 置(一般小于2.8MW)。我国2/3国土面积的农业设施(畜禽舍、温室等)供暖需求也极为迫切。 应用季节性收获、分散分布的秸杆,来满足季节性、分布式农产品干燥和供暖等中小型用能 需求,可以节约能源、降低成本,同时解决秸杆焚烧引起的污染问题。对于中小型燃烧设备 来说,成型燃料燃烧技术可降低燃料储存、运输成本,提高设备自动化程度和运行稳定性、 可靠性,减少污染排放,是目前及将来生物质锅炉的主要技术。
[0003]我国生物质能源的70%为秸秆等农业废弃物,秸杆等生物质成型燃料中含有大量 的钾、钠、氯等元素,燃烧时如果固相温度高,特别是超过800 °C时,这些元素会挥发、软化。 挥发的钾、钠、氯化合物一部分会在炉膛的换热器表面冷凝、形成粘污,另一部分会随着烟 气排放到大气中,形成气溶胶。另外,成型燃料锅炉一般采用螺旋喂料器等设备喂料,物料 落入炉膛后比较集中。燃料落入炉膛中如果没有扰动,底灰中软化的钾钠化合物会形成熔 渣,引起燃料严重结焦、结渣,导致固体的不完全燃烧,形成大量的固体废渣,不但影响燃烧 的可靠性,也导致灰渣肥性失效,不能作为农田肥料应用。
[0004]针对这些问题,申请号为2〇121〇533851.3的专利公开了带有炭燃烧池的生物质锅 炉高效分段控制燃烧方法及系统,采用水冷振动炉排结合炭燃烧池实现分段燃烧,用来减 少炉渣、飞灰中的含炭量,要求炭在燃烧池中的燃烧温度在400°C〜600°C之间,虽然给出了 炭燃烧时的温度,但是没有给出具体的控制燃烧温度的方法或措施。申请号为 201410216375.1的专利公开了一种用于链条炉上的,由破渣齿和冷却水管组成生物质锅炉 破渣装置,解决链条炉的结焦结渣问题。申请号为201510129695.8的专利公开了一种气固 两相分离再耦合燃烧装置,提供了一种包括固相燃烧室、气相还原室和气相燃烧室的链条 炉,可以降低N0X的排放。申请号为201410819577.5的专利公开了一种安装了固定和活动炉 排的生物质成型燃料燃烧锅炉,燃料在炉膛中移动通常可以用链条炉实现,燃料燃烧后可 通过炉排中翻入排灰口,可以通过滑动活动炉排形成燃料扰动,解决燃烧过程燃料无扰动 引起的结焦问题。这些装置均使用链条炉结构,然而水冷振动炉排炉和链条炉金属耗量大, 结构复杂,设备体积和重量均较大,适用于10-65t/h中等容量的锅炉,不适用于小型生物质 千燥和供暖用炉。另外,申请号为201210027287.8专利公开了一种由MgO,高岭土等组成的 抗结焦剂及其制备方法,在燃料中添加抗结焦剂来解决结渣、结焦问题。申请号为 201210161528.8的专利公开了一种根据对流烟道压差,启动推杆带动软管,清理烟道内灰 尘的方法,解决燃烧颗粒排放大引起的烟管阻塞问题。这些技术和装备提高了生物质燃烧 设备的可靠性,然而没有从根源上解决燃烧的主要问题。
[0005]秸杆等成型燃料燃烧中的固相高温不但导致设备沾污、底灰结焦、排烟管路堵塞、 固体废弃物污染问题、还会影响秸秆营养元素在农业生态系统中的循环,导致土壤贫瘠恶 化;另一方面,气相燃烧必须高温,否则会有气相不完全燃烧产物生成。因此,开发适用于小 型生物质锅炉,能实现固相低温、气相高温燃烧的技术和装备,是解决我国秸秆类生物质燃 烧应用的关键。生物质燃烧过程中,前期干燥和热解时,由于吸热效应,固体燃料本身温度 并不高。到炭燃烧阶段,由于剧烈的放热效应和炉膛的高温环境,会使燃料固体部分温度急 剧升高,因此,关键是控制炭燃烧时的固相温度。堆积阴燃可以使炭细碎颗粒的燃烧维持在 低温状态,且阴燃灰无任何结焦、结渣现象。(参见论文:1、何芳,Frank Behrendt, Experimental investigation of natural smoldering of char granules in a packed bed,Fire Safety加1〇'1^1,2011,46:406-413;2、何芳,易维明,李志合等,生物质内部燃烧 特性的阴燃实验研究,工程热物理学报,2014,35:792-796),然而常规堆积阴燃到后期时, 受空气扩散速率的影响,燃烧速度很慢。
发明内容
[0006]本发明要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供一种从根源上解决秸秆 等农业废弃物燃烧设备结焦、结渣、气固污染物排放高和灰肥失效问题,特别适合我国灰分 较高的农业废弃物成型燃料燃烧生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:该生物质成型燃料固相低温、气相 高温燃烧装置,其特征在于:包括由上至下依次设置的炉膛、阴燃区以及冷却区,阴燃区的 进料口与炉膛的出料口连通,阴燃区的出料口与冷却区连通,炉膛的下部设有炉篦,炉篦上 设有用于对物料进行破碎的破碎机构,物料在炉膛下部干燥并热解,炉篦连接有转动机构, 对生物质燃料进行扰动,并使炭粉落入阴燃区阴燃,同时使块状生物质燃料移动至炉篦中 部,破碎机构将块状生物质燃料破碎成炭粉后落入阴燃区阴燃,阴燃产生的灰分在冷却区 内冷却后排出。
[0008]优选的,所述的冷却区内设有换热管,阴燃区内设有进风管,换热管和进风管的出 风口均与炉膛连通,炉膛上端封闭设置,物料干燥和热解产生的气体在炉膛上部燃烧,炉膛 上设有火焰出口。
[0009] 优选的,所述的冷却区包括冷却箱以及设置在冷却箱侧部的冷却箱进气箱和冷却 箱出气箱,换热管的两端分别与冷却箱进气箱和冷却箱出气箱连通,换热管有多根。
[0010] 优选的,所述的冷却区还包括转折箱,冷却箱进气箱和冷却箱出气箱设置在冷却 箱的同一侧,转折箱设置在与冷却箱进气箱相对一侧的冷却箱上,换热管将冷却箱进气箱 与转折箱、转折箱与冷却箱出气箱分别连通。
[0011]优选的,所述的进风管的两端均与阴燃区外侧连通,进风管管壁上设有多个出气 孔,进风管内充有流动的空气并对阴燃区降温,部分空气经出气孔进入阴燃区内助燃,进风 管连接有助燃调节机构和风量调节单元,风量调节单元用于调节进风管内的冷却空气的流 速,助燃调节机构和风量调节单元相配合调节进入阴燃区内的助燃空气量。
[0012]优选的,所述的阴燃区包括阴燃池,阴燃池相对的两侧分别设有阴燃池进气箱和 阴燃池出气箱,进风管两端分别与阴燃池进气箱和阴燃池出气箱连通。
[0013]优选的,所述的冷却区下部设有出灰机构,冷却后的灰分经出灰机构排出。 LUUM」优选的,所述的贩碎机构包括导问板以及碎炭刀,导向板设置在炉篦上侧,炉篦相 对于导向板转动,导向板在水平面的投影为螺旋线,从而使物料向导向板中部移动,碎炭刀 设置在导向板中部,碎炭刀与炉篦固定连接并随炉篦同步转动。
[0015]优选的,所述的碎炭刀的上方设有挡炭板,挡炭板安装在导向板上。
[0016]优选的,所述的阴燃区和冷却区的冷却空气出口均与炉膛上部连通,使阴燃区的 冷却空气和冷却区的冷却空气作为二次风进入炉膛上部,并与生物质燃料干燥和热解产生 的气体混合燃烧。 ^ "
[0017]与现有技术相比,本发明所具有的有益效果是:
[0018] 1、本生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置的物料在炉腾内干燥和热解, 并进入阴燃区内阴燃,从根源上解决秸杆等农业废弃物燃烧设备结焦、结渣、气固污染物排 放高和灰肥失效问题,特别适合我国灰分较高的农业废弃物成型燃料燃烧,并且本生物质 成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置适用于中小型生物质成型燃料燃烧设备。
[0019] 2、冷却区既能够对灰分进行冷却,又能够对余热回收,冷却后的灰分可直接压缩 装袋、减少了操作过程对环境的污染,提高设备可靠性,灰分的余热回收,改善了炉膛内的 燃烧条件。
[0020] 3、冷却箱进气箱和冷却箱出气箱设置在冷却箱同一侧,转折箱设置在冷却箱另一 侧,使灰分的冷却更加均匀。
[0021] 4、阴燃区进风管内的空气具有降温和助燃两种功能,进风管内的部分空气与炭粉 换热,为冷却空气,降低阴燃区的温度,避免阴燃区温度过高造成结焦、结渣的问题,进风管 上设有出气孔,另一部分空气经出气孔进入到阴燃区起到助燃效果,为助燃空气,对整个阴 燃区堆积的炭粉助燃,保证了阴燃的速度。
[0022] 5、挡炭板能够起到挡炭的效果,避免导向板中部的炭由导向板的上部溢出导向板 中部,使进入到导向板中部的炭都能够被碎炭刀破碎。
[0023] 6、用于阴燃冷却的空气和灰分冷却的空气,全部或部分作为二次风输送至炉膛上 部,参与气相燃烧,提高了燃烧温度,减少了气相不完全燃烧产物的产生。
附图说明
[0024]图1为生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置的结构示意图。
[0025]图2为破碎机构的结构示意图。
[0026]图3为导向板的安装示意图。
[0027]图4为导向板安装杆与炉膛的连接示意图。
[0028]图5为破炭刀的安装示意图。
[0029]图6为破炭刀的立体示意图。
[0030]图7为阴燃区的结构示意图。
[0031]图8为助燃调节机构的结构示意图。
[0032]图9为进气管的俯视剖视示意图。
[0033]图10为冷却区的结构示意图。
[0034]图11为炉篦与炉膛的密封示意图。
[0035]图12为实施例2中助燃调节机构的机构示意图。
[0036] 图中:1、炉膛101、火焰出口 2、破碎机构3、阴燃区4、冷却区5、出灰口 6、输出 绞龙7、检修口 8、喂料机构9、炉篦支撑筒1〇、齿圈11、齿轮12、承托圆筒I3、炉篦 1301、炉篦密封板14、托辊I5、密封筒16、导向板16〇1、导向板安装孔17、导向板安装杆 18、挡炭板19、碎炭刀19〇1、碎炭齿20、阴燃池21、调节螺母22、调节螺杆23、阴燃池进 气阀24、阴燃池进气管25、阴燃池进气箱26、助燃调节板27、进风管2S、阴燃池出气箱 29、阴燃池出气管30、外管31、内管32、冷却箱33、冷却箱出气箱34、冷却箱出气管35、 冷却箱进气箱36、冷却箱进气阀37、冷却箱进气管38、转折箱39、换热管40、密封套 41、助燃进风管42、冷却进风管。
具体实施方式
[0037] 图1〜11是本发明的最佳实施例,下面结合附图1〜12对本发明做进一步说明。
[0038] 一种生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置,包括由上至下依次设置的炉 膛1、阴燃区3以及冷却区4,阴燃区3的进料口与炉膛1的出料口连通,阴燃区3的出料口与冷 却区4连通,炉膛1的下部设有炉篦13,炉篦13上设有用于对物料进行破碎的破碎机构2,物 料在炉膛1下部干燥并热解,炉篦13连接有转动机构,对生物质燃料进行扰动,并使炭粉落 入阴燃区3阴燃,同时使块状生物质燃料移动至炉篦13中部,破碎机构2将块状生物质燃料 破碎成炭粉后落入阴燃区3阴燃,阴燃产生的灰分在冷却区4内冷却后排出。本生物质成型 燃料固相低温、气相高温燃烧装置的物料在炉膛1内干燥和热解,并进入阴燃区3内阴燃,从 根源上解决秸秆等农业废弃物燃烧设备结焦、结渣、气固污染物排放高和灰肥失效问题,特 别适合我国灰分较高的农业废弃物成型燃料燃烧,燃烧后的灰分经冷却后排出,从而避免 了对环境造成污染,并且本生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置适应于中小型生 物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧设备。
[0039] 实施例1
[0040]如图1所示:炉膛1为上端封闭的圆筒,炉膛1的下部为出料口。炉膛1的上部设有火 焰出口 101,火焰出口 101设置在炉膛1的一侧,并沿炉膛1的切线方向设置。
[0041]炉膛1的中部连接有喂料机构8,喂料机构8包括进料斗以及输入绞龙。输入绞龙水 平设置,且输入绞龙的出料端与炉膛1内腔连通。料斗为上下两端均敞口的筒状,料斗设置 在输入绞龙的进料端,料斗为由上至下横截面积逐渐减小的锥形。输入绞龙连接有喂料进 气管,从而能够对输入绞龙以及输入绞龙内的生物质燃料起到冷却效果,还能够辅助生物 质燃料的进料,防止发生安全事故。
[0042]炉膛1下部设有破碎机构2,物料在炉膛1下部干燥并热解后,进入破碎机构粉碎, 破碎成炭粉后进入阴燃区3内,从而保证物料在阴燃区3内燃烧成灰分。炉膛1的上部为气相 高温燃烧区,干燥和热解过程中产生的气体在气相高温燃烧区燃烧,且气相高温燃烧区的 燃烧对物料进行辐射加热,从而使物料干燥和热解。阴燃区3包括阴燃池20,阴燃池20为上 下两端敞口的长方体箱体,阴燃池20的上口与炉膛1相连,下口与冷却区4连通。炭粉在阴燃 池20内堆积,并在阴燃池2〇内阴燃。阴燃池20的左侧设有阴燃池出气管29,阴燃池出气管29 与炉膛1连通,从而将对阴燃池20冷却的气体排入炉膛1的气相高温燃烧区内。
[0043]冷却区4包括冷却箱32,冷却箱32为倒置的四棱台状箱体,冷却箱32的上口与阴燃 池2〇的下口密封连接。冷却箱32的下方设有出灰机构,出灰机构包括输出绞龙6,输出绞龙6 水平设置,且输出绞龙6沿轴线方向的长度与冷却箱32沿左右方向的宽度相等,冷却箱32的 下口与输出绞龙6连通,输出绞龙6的右端设有出灰口 5。物料燃烧后的灰分经输出绞龙6输 送至出灰口 5处,并由出灰口 5排出。工作时灰分堆积在冷却区4内,炭粉堆积在阴燃区3内, 通过调节输出绞龙6的转速即可调节灰分的排出速度,进而能够调节炭粉在阴燃区3内的 下移速度。
[0044] 冷却箱32的右侧设有冷却箱出气管34,阴燃池出气管29和冷却箱出气管34均与炉 膛1连通,从而能够将换热后的气体通入炉膛1的气相高温燃烧区内。冷却箱32的右侧还设 有冷却箱进气管37,冷却箱进气管37用于连接风机。
[0045] 如图2所示:破碎机构2包括导向板16以及碎炭刀19。炉篦13为圆形,炉篦13的直径 大于炉膛1的外径,炉篦13转动安装在炉膛1的下方,炉篦13水平设置,且炉篦13与炉膛1同 轴设置。导向板16为螺旋渐开板,即导向板16在水平面的投影为螺旋线,导向板16设置在炉 篦13的上方并与炉篦13同轴设置,导向板16的底面与炉篦13的顶面间隔设置,导向板16通 过导向板安装杆17安装在炉膛1内。碎炭刀19设置在导向板16的中部,且碎炭刀19与炉篦13 相连。炉篦13连接有带动其绕轴线转动的转动机构,转动机构带动炉篦13转动,转动方向与 导向板16的螺旋渐开线的旋向相反,使导向板16与炉篦13相对转动,从而使导向板16对物 料进行导向,使物料向导向板I6的中部移动,并通过碎炭刀19将物料粉碎。在物料移动过程 中,粉状的物料会穿过炉篦13并落入阴燃池20内,块状的物料经碎炭刀19破碎后再穿过炉 篦13进入阴燃池20内。物料进入炉膛1并移动至导向板16中部的时间和热解时间一致,因此 当物料移动至导向板16中部时,物料已经完全炭化。在本实施例中,导向板16沿竖直方向的 宽度为10〜15cm,导向板16底面与炉篦13顶面的间距为2cm,减小导向板16和炉篦13的摩擦。 [0046]炉篦13安装在炉篦支撑筒9内,炉篦支撑筒9为圆筒,炉篦支撑筒9的内径稍大于炉 篦13的直径,炉篦支撑筒9的下部向内弯折,形成用于担放炉篦13的支撑圈。炉篦13安装在 炉篦支撑筒9内,炉篦13的外沿担放在炉篦支撑筒9的支撑圈上,并通过螺栓固定在支撑圈 上,炉篦13与炉篦支撑筒9同步转动。炉篦支撑筒9与转动机构相连。
[0047]炉篦支撑筒9的下方同轴设有承托圆筒12,承托圆筒12的直径与炉膛1的直径相 等。承托圆筒12上端的外径稍小于炉篦支撑筒9支撑圈的内径,承托圆筒12上端由炉篦支撑 筒9的下端伸入炉篦支撑筒9内。承托圆筒12的下端向外侧弯折,形成承托部,承托部上转动 安装有托辊14,托辊14有多个,间隔均布在承托圆筒12的承托部上,炉篦支撑筒9的底面压 紧托辊14,从而使炉篦13转动安装在承托圆筒12上侧。承托圆筒12的下侧与阴燃池20上口 密封连接。
[0048] 转动机构包括电机、齿圈10以及齿轮11。齿圈10的内径等于炉篦支撑筒9的外径, 齿圈10套设在炉篦支撑筒9的外侧并与炉篦支撑筒9固定连接,齿圈10与炉篦支撑筒9同轴 设置。齿轮11设置在齿圈1〇的一侧并与齿圈10啮合。电机的输出轴与齿轮11相连,并带动齿 轮11转动,从而实现炉篦13的转动。
[0049]炉篦I3下部设有分散单元,分散单元用于使炭粉分散并均匀的在阴燃池20内堆 积,从而使炭粉能够更快的充分燃烧。分散单元为分散板,分散板固定在炉篦13上并随炉篦 13同步转动,分散板一端设置在炉篦13的轴线上,分散板沿炉篦13的半径方向设置。分散单 元还可以为伞形,分散板上间隔设有多个通孔,分散板与炉篦13同轴设置,从而使炭粉分散 下落。
[0050] 如图3所示:导向板安装杆17有四根,四根导向板安装杆17环绕导向板16的轴线间 隔均布。导向板16上设有用于安装导向板安装杆17的导向板安装孔1601,导向板安装杆17 的端部穿过导向板安装孔1601后与炉膛1固定连接,从而将导向板16安装在炉膛1内,每个 导向板安装杆17均沿炉膛1的半径方向设置。
[0051] 导向板16的上方设有挡炭板18,挡炭板18设置在碎炭刀19的上方并与碎炭刀19相 配合对物料进行粉碎。挡炭板18为圆板,挡炭板18与导向板安装板17远离炉膛1的一端固定 连接。挡炭板18能够避免导向板16中部的炭溢出至导向板16—侧,从而影响炭的破碎。
[0052]如图4所示:炉膛1上设有与导向板安装杆17相配合的通孔,导向板安装杆17伸入 通孔内并与炉膛1固定连接。导向板安装杆17与炉膛1之间设有密封套40,密封套40由岩棉 等弹性保温密封材料制成。由于密封套40的存在,使炉膛1上的通孔的直径能够大于导向板 安装杆17的直径,从而使导向板安装杆17连同导向板16和挡炭板18在竖直方向上有2mm的 移动自由度,在炭和渣破碎时,先依靠导向板16、导向板安装杆17和挡炭板18自身的重力对 物料进行挤压破碎,进一步再依靠炉膛1的重力压碎物料。
[0053] 如图5〜6所示:碎炭刀19设置在导向板16的中部。碎炭刀19包括碎炭刀主体以及碎 炭齿1901,碎炭齿1901为有多个,环绕碎炭刀主体间隔均布。碎炭齿1901—端固定在碎炭刀 主体上。在本实施例中,碎炭齿1901有四个。碎炭齿1901为远离碎炭刀主体的一端向碎炭刀 19旋向的前方弯曲的弧形。
[0054] 如图7所示:阴燃池20的内壁设有保温层,保温层为耐火材料。阴燃池20的右侧设 有阴燃池进气箱25,阴燃池进气箱25为长方体箱体,阴燃池进气箱25连接有阴燃池进气管 24,阴燃池进气管24用于连接风机。阴燃池进气管24上设有风量调节单元,风量调节单元为 阴燃池进气阀23。阴燃池20的左侧设有阴燃池出气箱28,阴燃池出气箱28也为长方体箱体, 阴燃池出气箱28连接有阴燃池出气管29,阴燃池出气管29与炉膛1连通。
[0055]阴燃池20内间隔设有多个进风管27,进风管27水平设置,且进风管27的左端与阴 燃池出气箱28连通,进风管27的右端与阴燃池进气箱25连通。进风管27的下侧管壁上间隔 设有多个出气孔,阴燃池进气箱25内的空气经进风管27进入到阴燃池出气箱28内,并通过 进风管27与阴燃池20内堆积的炭粉换热,称为冷却空气,从而调节阴燃池20内的温度,避免 阴燃池20内的温度过高。部分空气经进风管27上的出气孔进入到阴燃池20内并助燃,为助 燃空气,不完全燃烧的气体穿过炉篦13后进入到炉膛1的气相高温燃烧区内燃烧。通过阴燃 池进气阀23可以调节进风管27内的风速,进而调节冷却空气的流速,从而调节对阴燃池20 的冷却效果。采用分散供气和冷却的方式使燃烧更加均匀,还能够避免阴燃池20内局部温 度过高。
[0056]阴燃池20温度的调节还可以采用自动调节的方式来实现,即温度检测模块连接 PLC控制器,从而将检测的温度数据实时上传至PLC控制器内,调节螺杆22连接电机,PLC控 制器与阴燃池进气阀23相连,并通过阴燃池调节阀23调节进风管27内的循环空气的流速, 形成闭环的控制方式,从而自动对阴燃池20内的温度进行控制。
[0057]阴燃池20内还设有温度检测模块,温度检测模块可以为温度传感器,如热电偶,从 而能够实时监测阴燃池20内的温度,保证阴燃池20内的温度低于650°C,保证炭粉阴燃时不 结焦、结渣。进风管27还连接有助燃调节机构,助燃调节机构用于调节进入阴燃池20内的风 量。
[0058] 如图S〜9所示:阴燃池20内的进风管27包括内管31和外管30。内管31的外径稍小于 外管30的内径,内管31滑动安装在外管30内,内管31和外管30下部的管壁上均间隔设有多 个出气孔。外管30和内管31的两端分别与阴燃池进气箱25和阴燃池出气箱28连通。阴燃池 进气箱25内设有长方形的助燃调节板26,助燃调节板26与内管31的轴线垂直设置,助燃调 节机构与助燃调节板26相连,并带动助燃调节板26沿内管31的轴线移动,内管31与助燃调 节板26同步移动,从而调节内管31和外管30的出气孔的正对面积,并与阴燃池进气阀23相 配合,进而调节进入阴燃池20的助燃空气量,从而调节对阴燃池2〇内的炭粉的助燃效果。内 管31伸入外管30内的一端可以为由中部至端部直径逐渐减小的锥形,从而方便调节内管31 和外管30的相对位置。
[0059]阴燃池20和助燃调节板26之间设有导向机构,导向机构包括导向杆以及导向孔。 阴燃池20的右侧设有与外管30的轴线平行的导向杆,导向杆两个,对称设置在阴燃池20的 两侧。助燃调节板26上设有与导向杆相配合的导向孔,导向杆滑动伸入导向孔内并对助燃 调节板26的移动进行导向。
[0060] 助燃调节机构包括调节螺杆22和调节螺母21。调节螺杆22的轴线与导向杆的轴线 平行设置,调节螺杆22的左端与助燃调节板26的中部固定连接,调节螺杆22的右端伸出阴 燃池进气箱25。阴燃池进气箱25的右侧设有用于安装调节螺母21的安装部,调节螺母21可 转动的安装在安装部上,调节螺母21与调节螺杆22相配合,从而对助燃调节板26的位置进 行调节,进而调节内管31的位置,控制进入阴燃池20的空气量。
[0061]如图10所示:用于灰分冷却的冷却箱32的左右两侧竖直设置,冷却箱32的前后两 侧均为由上至下逐渐向内的倾斜状。冷却箱32的上端与阴燃池20密封连接,下端与输出绞 龙6密封连接。
[0062] 冷却区4还包括冷却箱进气箱35、冷却箱出气箱33、转折箱38以及换热管39。冷却 箱进气箱35和冷却箱出气箱33均设置在冷却箱32的右侧,且冷却箱进气箱35设置在冷却箱 出气箱33的下侧。冷却箱进气箱35连接有冷却箱进气管37,冷却箱进气管37用于连接风机, 从而使空气处于不断的进入冷却箱进气箱35,从而保证换热效率,冷却箱进气管37上设有 冷却箱进气阀36,用于调节进风速度,从而调节换热量,以便控制冷却后灰分的温度。冷却 箱出气箱33连接有冷却箱出气管34,冷却箱出气管34的另一端与炉膛1连通,将换热后的空 气输送至炉膛1的气相高温燃烧区内。转折箱38设置在冷却箱32的左侧,且转折箱38在竖直 方向的高度等于冷却箱出气箱33和冷却箱进气箱35在竖直方向的高度和。换热管39设置在 冷却箱32内,换热管39沿左右方向水平设置。换热管39有间隔设置的多个,多个换热管39将 冷却箱进气箱35与转折箱38、转折箱3S与冷却箱出气箱33连通。空气由冷却箱进气箱35进 入,并将换热管39进入到转折箱3S内,然后再经换热管39与冷却箱出气箱33连通,使灰分的 冷却更加均匀。
[0063]如图11所示:炉篦13的上侧设有向上的炉篦密封板1301,下侧设有向下的炉篦密 封板1301,炉篦密封板1301为圆筒状,炉膛1的下侧和承托圆筒12的上侧均设有与炉篦密封 板1301相配合的密封槽,炉篦13上侧的炉篦密封板1301可转动的伸入炉膛1的密封槽内,炉 篦13下侧的炉篦密封板13〇1伸入承托圆筒12的密封槽内,将炉篦13与炉膛1以及炉篦13与 承托圆筒12之间密封。
[0064]该生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧方法,包括如下步骤: L〇〇65」步骤(1),生物质燃料干燥并热解成炭,干燥和热解产生的气体在生物质燃料上部 燃烧;
[0066]将生物质放入料斗内,输入绞龙将物料输送至炉膛1内,物料在炉膛丨内干燥并热 解成炭。干燥和热解后的气体在炉膛1的气相高温燃烧区内燃烧,气相高温燃烧区的温度高 于80(TC,并通过辐射加热的方式对物料加热,燃烧产生的火焰经火焰出口 101喷出,可以用 于工业或农业加热,并且使用方便,提高了能量利用率。
[0067]步骤(2),热解后的生物质燃料破碎成粒径不大于3mm的炭粉堆积;
[0068]块状的炭在导向板16的作用下向导向板16中部运动,在移动至导向板16中部时由 碎炭刀19与挡炭板18相配合进行粉碎。粒度小于3mm的炭粉直接穿过炉篦13落入阴燃池20 内,粒度大于3mm的炭经碎炭刀19破碎至粒度小于或等于3mm时穿过炉篦13后落入阴燃池20 内堆积,破碎机构2通过对炭的移动、扰动和破碎,改善了燃烧条件,确保了燃料热解完成后 进入阴燃区3。
[0069]步骤(3),向堆积的炭粉内输送空气助燃和冷却,使炭粉阴燃成灰分,阴燃的温度 不高于650°C,阴燃产生的不完全燃烧的气体输送至生物质燃料上部燃烧;
[0070]炭粉进入阴燃池20内堆积燃烧,内管31内的部分空气,即助燃空气,依次经过内管 31、外管30的出气孔进入阴燃池20内助燃,使阴燃池20内的温度为400〜650°C,阴燃产生的 不完全燃烧的气体向上并穿过炉篦13后进入到炉膛1的气相高温燃烧区内燃烧,避免不完 全燃烧的气体污染环境。冷却空气沿内管31由阴燃池进气箱25输送至阴燃池出气箱28内, 并在经过内管31时与阴燃池20内堆积的炭粉换热,从而调节阴燃池20内的炭粉的温度,温 度检测模块实时监测阴燃池20内的温度,并通过阴燃池进气阀23调节内管31内的空气流 速,从而调节阴燃池20内的炭粉的温度。阴燃池出气箱28内的气体经阴燃池出气管29输送 至炉膛1的气相高温燃烧区内,且阴燃池出气箱28内的气体的温度不低于300°C。
[0071] 步骤(4),灰分经冷却后排出。
[0072]灰分进入冷却箱32并堆积在冷却箱32内,并通过换热管39与换热管39内的空气换 热,从而对灰分进行冷却,将灰分的温度冷却到80°C以下,冷却后的灰分经输出绞龙6输送, 并由出灰口 5排出,换热管39内的气体经冷却箱出气管34输送至炉膛1内的气相高温燃烧区 内。经冷却箱出气管34进入炉膛1内的气体经过与灰分换热后,温度不低于300°C。
[0073]生物质燃料在炉膛内千燥和热解,热解完成后立即落入阴燃池20内阴燃,阴燃的 温度为400°C〜650°C,称为固相低温阴燃;干燥和热解产生的气体在气相高温区内燃烧,由 于由阴燃池出气管29和冷却箱出气管34通入炉膛1上部的气体的温度高于300°C,因此气体 燃烧的温度很高,通常高于9〇(TC,称为气相高温燃烧。
[0074]实施例2
[0075] 如图12所示:实施例2与实施例1的区别在于:阴燃池进气箱25包括阴燃池助燃箱 和阴燃池降温箱,阴燃池降温箱和阴燃池助燃箱独立设置。进风管27包括助燃进风管41和 冷却进风管42,助燃进风管41和冷却进风管42均设置在阴燃池20内,且助燃进风管41的右 端与阴燃池助燃箱连通,冷却进风管42的右端与阴燃池降温箱连通。助燃进风管41和冷却 进风管42的左端均与阴燃池出气箱2S连通。助燃进风管41和冷却进风管42间隔设置,助燃 进风管41上设有助燃出气孔。
[0076] 阴燃池助燃箱和阴燃池降温箱分别与阴燃池进气管24连通,且阴燃池助燃箱和阴 燃池牛y皿裙乙间均设有阴燃池进气阀23,阴燃池进气管M与阴燃池助燃箱连通,并通过助 燃进风管41为阴燃池20提供助燃空气助燃;当阴燃池2〇内的温度高于6〇〇。(^时,阴燃池进气 管24与阴燃池降温箱连通,从而通过冷却进风管似内的冷却空气与阴燃池2〇内的炭粉换热 降低阴燃池20内的炭粉的温度,从而为阴燃池20降温。 ^
[0077]以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非是对本发明作其它形式的限制,任 何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等 效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所 作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1. 一种生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置,其特征在于:包括由上至下依次 设置的炉膛(1)、阴燃区(3)以及冷却区(4),阴燃区(3)的进料口与炉膛(1)的出料口连通, 阴燃区⑶的出料口与冷却区⑷连通,炉膛(1)的下部设有炉篦(13),炉篦(13)上设有用于 对物料进行破碎的破碎机构(2),物料在炉膛(1)下部干燥并热解,炉篦(13)连接有转动机 构,对生物质燃料进行扰动,并使炭粉落入阴燃区(3)阴燃,同时使块状生物质燃料移动至 炉篦(13)中部,破碎机构(2)将块状生物质燃料破碎成炭粉后落入阴燃区(3)阴燃,阴燃产 生的灰分在冷却区(4)内冷却后排出。
2. 根据权利要求1所述的生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置,其特征在于: 所述的冷却区(4)内设有换热管(39),阴燃区(3)内设有进风管(27),换热管(39)和进风管 (27)的出风口均与炉膛(1)连通,炉膛(1)上端封闭设置,物料干燥和热解产生的气体在炉 膛(1)上部燃烧,炉膛(1)上设有火焰出口(101)。
3. 根据权利要求2所述的生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置,其特征在于: 所述的冷却区(4)包括冷却箱(32)以及设置在冷却箱(32)侧部的冷却箱进气箱(35)和冷却 箱出气箱(33),换热管(39)的两端分别与冷却箱进气箱(35)和冷却箱出气箱(33)连通,换 热管(39)有多根。
4. 根据权利要求3所述的生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置,其特征在于: 所述的冷却区(4)还包括转折箱(38),冷却箱进气箱(35)和冷却箱出气箱(33)设置在冷却 箱(32)的同一侧,转折箱(38)设置在与冷却箱进气箱(35)相对一侧的冷却箱(32)上,换热 管(39)将冷却箱进气箱(35)与转折箱(38)、转折箱(38)与冷却箱出气箱(33)分别连通。
5.根据权利要求2所述的生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置,其特征在于: 所述的进风管(27)的两端均与阴燃区(3)外侧连通,进风管(27)管壁上设有多个出气孔,进 风管(27)内充有流动的空气并对阴燃区(3)降温,部分空气经出气孔进入阴燃区(3)内助 燃,进风管(27)连接有助燃调节机构和风量调节单元,风量调节单元用于调节进风管(27) 内的冷却空气的流速,助燃调节机构和风量调节单元相配合调节进入阴燃区(3)内的助燃 空气量。
6. 根据权利要求5所述的生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置,其特征在于: 所述的阴燃区(3)包括阴燃池(20),阴燃池(20)相对的两侧分别设有阴燃池进气箱(25)和 阴燃池出气箱(28),进风管(27)两端分别与阴燃池进气箱(25)和阴燃池出气箱(28)连通。
7. 根据权利要求1所述的生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置,其特征在于: 所述的冷却区(4)下部设有出灰机构,冷却后的灰分经出灰机构排出。
8. 根据权利要求1所述的生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置,其特征在于: 所述的破碎机构(2)包括导向板(16)以及碎炭刀(19),导向板(16)设置在炉篦(13)上侧,炉 篦(13)相对于导向板(16)转动,导向板(16)在水平面的投影为螺旋线,从而使物料向导向 板(16)中部移动,碎炭刀(19)设置在导向板(16)中部,碎炭刀(19)与炉篦(13)固定连接并 随炉篇(13)同步转动。
9. 根据权利要求8所述的生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置,其特征在于: 所述的碎炭刀(19)的上方设有挡炭板(18),挡炭板(18)安装在导向板(16)上。
10. 根据权利要求1所述的生物质成型燃料固相低温、气相高温燃烧装置,其特征在于: 所述的阴燃区(3)和冷却区(4)的冷却空气出口均与炉膛(1)上部连通,使阴燃区(3)的冷却 空气和冷却区(4)的冷却空气作为二次风进入炉膛(1)上部,并与生物质燃料干燥和热解产 生的气体混合燃烧。
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