CN107702088A - 一种燃烧生物质成型燃料的采暖炉 - Google Patents

一种燃烧生物质成型燃料的采暖炉 Download PDF

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单明
邓梦思
吴金山
赵春生
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Abstract

本发明提出的一种燃烧生物质成型燃料的采暖炉，属于生物质燃烧设备技术领域。包括储料箱、下料系统、燃烧系统、送风系统、燃烧室和位于燃烧室内的换热器；下料系统包括下料箱、丝杠、丝杠连接的下料驱动电机和下料挡板，下料挡板上表面与储料箱底部接触、下表面与下料箱顶部接触；燃烧系统包括依次连接的炉排、连杆、凸轮和炉排驱动电机，炉排前部位于燃烧室内、后部上表面与下料箱底部连接的垂直挡板接触；换热器烟道为水冷壁和横排水管隔成的S型烟道；送风系统包括位于设备箱两侧的一次风调风板、位于下料箱侧壁的二次风调风板以及与二次风调风板和燃烧室连通的二次风腔。该采暖炉自动化程度高，使用简便，热效率高，污染排放低。

Description

一种燃烧生物质成型燃料的采暖炉
技术领域
本发明涉及一种燃烧生物质成型燃料的采暖炉，属于生物质燃烧设备技术领域。
背景技术
我国生物质能源资源丰富，可用的资源量可折合4～5亿吨标准煤，其中绝大部分被丢弃或直接野外焚烧，造成了严重的能源浪费和环境污染(清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能发展年度研究报告2016.北京：中国建筑工业出版社，2016)。采用生物质成型燃料配合相应的采暖炉能实现生物质燃料高效清洁化利用。现有技术(申请号为：201410776284.3的中国专利)中的生物质采暖炉主要包括进料系统、炉膛和换热器，该采暖炉自动化程度较高，但活动部件多，运行稳定性较差；该采暖炉的进料系统采用了破拱装置来避免进料过程中的起拱现象，并采用往复炉排进行燃料自动燃烧，但这些部件的结构和布置方式还能通过改进减少不必要的活动部件，如下料系统中的活动挡料板和破拱装置，以提高运行稳定性。此外，该采暖炉的换热器为常规水冷壁加水管，烟气流程短，热效率有待提高。因此，开发适用于农村地区的高效清洁户用生物质成型燃料采暖炉任务十分紧迫。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃烧生物质成型燃料的采暖炉，旨在解决农村地区采暖炉低效高排放和生物质资源严重浪费的问题，通过改进采暖炉换热体结构和加强燃烧来提高采暖炉换热效率并降低污染物排放，采用自动化操作程序解放了劳动力，以农村地区独有的生物质资源实现农村地区清洁采暖目标。
本发明技术方案如下：
一种燃烧生物质成型燃料的采暖炉，其特征在于：包括储料箱(4)、下料系统、燃烧系统、送风系统、燃烧室(16)、设备箱(27)和位于燃烧室内的换热器；其中，
所述下料系统位于储料箱(4)下部，包括下料箱(32)、与储料箱(4)下部侧壁固连的下料驱动箱(2)、位于下料驱动箱(2)内的丝杠(3)以及与该丝杠(3)两端分别连接的下料驱动电机(1)和下料挡板(33)；所述下料箱(32)后端前端侧壁分别与所述设备箱(27)和燃烧室(16)下部固定且连通，该下料箱内上部设有料斗，该料斗下部设有垂直挡板(11)；所述下料驱动电机(1)与下料驱动箱(2)侧壁固连；所述下料挡板(33)上表面与储料箱(4)底部接触，该下料挡板(33)下表面与下料箱(32)顶部接触；所述下料箱(32)和燃烧室(16)内底部分别设有小灰斗(24)和大灰斗(21)；所述燃烧室(16)顶部外侧设有烟囱连接口(10)和排烟引风机(9)；
所述燃烧系统包括炉排(19)、炉排支架(20)、连杆(26)、凸轮(28)和炉排驱动电机(30)；所述炉排(19)通过所述炉排支架(20)支撑于下料箱(32)和燃烧室(16)内壁且位于小、大灰斗上方，该炉排(19)后端依次通过所述连杆(26)和凸轮(28)与固定在设备箱(27)外侧的炉排驱动电机(30)转轴连接并受该驱动电机驱动做往复运动，该炉排(19)靠近后端的上表面与所述垂直挡板(11)底部接触；
所述送风系统包括一次风调风板(29)、二次风调风板(14)和二次风腔(15)；所述一次风调风板(14)对称布置在设备箱(27)两侧壁上；所述二次风调风板(14)布置在下料箱(32)侧壁上；所述二次风腔(15)设置在与料斗相接触的燃烧室(32)内壁上，且该二次风腔(15)一端与所述二次风调风板(14)连通，二次风腔(15)另一端与燃烧室(19)连通。
所述换热器包括水冷壁(12)、多个横排水管(13)、进水口(22)和出水口(8)；其中，所述水冷壁(12)分布在燃烧室(16)内壁上；所述横排水管(13)交错固定在燃烧室(16)内上部的水冷壁(12)上，且与水冷壁(12)连通，形成S型烟道，用于增加烟气行程和强化换热；所述进水口(22)和出水口(8)分别设置在燃烧室顶部和底部的侧壁上，且均与水冷壁(12)连通。
所述炉排(19)上布置有多排透气孔(18)，且炉排(19)上靠近后端的透气孔(18)的数量和长度均比前端小。
该采暖炉还包括一兼做看火口及点火口的耐热玻璃门(17)，该耐火玻璃门布置在炉排(19)前端距离燃烧室(16)前壁面最近时该端位置对应的燃烧室(16)侧壁上；点火时打开耐热玻璃门(17)点火，采暖炉运行期间保持耐热玻璃门(17)关闭。
本发明具有以下优点及突出性效果：①通过采用往复炉排并加入一、二次风的生物质成型燃料燃烧系统结构，使生物质燃料燃烧更加充分，大大降低了污染物排放；②通过换热器部分的横排水管形成S型烟道，延长了烟气在炉内停留时间，增加了换热面积，提高了热效率；③通过下料驱动电机自动完成下料和炉排进料动作，避免了生物质成型燃料进料过程中易出现的起拱问题，实现了采暖过程的自动化，解放了劳动力；④通过温度反馈控制下料，防止炉排燃料烧空，保证了采暖炉正常运行状态；⑤本采暖炉结构简单，生产方便，自动化程度高，使用便捷，节能减排效果好。
附图说明
图1为本发明提供的一种燃烧生物质成型燃料的采暖炉的正视结构示意图。
图2为图1的A-A剖面图。
图3为图2的B-B剖面图。
图4为图3的C-C剖面图。
图中各部件表示：1-下料驱动电机、2-下料驱动箱、3-丝杠、4-储料箱、5-清灰门、6-料箱盖、7-保温隔热层、8-出水口、9-排烟引风机、10-烟囱连接口、11-垂直挡板、12-水冷壁、13-横排水管、13(a)-竖排水管、14-二次风调风板、15-二次风腔、16-燃烧室、17-耐火玻璃门、18-透气孔、19-炉排、20-炉排支架、21-大灰斗、22-出水口、23-底部滑轮、24-小灰斗、25-炉体支撑架、26-连杆、27-设备箱、28-凸轮、29-一次风调风板、30-炉排驱动电机、31-热电偶、32-下料箱、33-下料挡板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的工作原理、具体结构作进一步的说明。
图1为本发明提供的一种燃烧生物质成型燃料的采暖炉的正视结构示意图，图2为图1的A-A剖面图，图3为图2的B-B剖面图，图4为图3的C-C剖面图。
本实施例的采暖炉包括储料箱4、下料系统、燃烧系统、送风系统、燃烧室16、设备箱27和位于燃烧室内的换热器；各组成部件的具体实现方式为：
下料系统位于储料箱4下部，包括下料箱32、与储料箱4下部侧壁固连的下料驱动箱2、位于下料驱动箱2内的丝杠3以及与该丝杠3两端分别连接的下料驱动电机1和下料挡板33；下料箱32后端前端两侧壁分别与设备箱27和燃烧室16下部固定且连通，该下料箱32内上部设有呈45°放置的料斗，该料斗下部设有垂直挡板11，该料斗所在范围的下料箱四周还包裹有保温隔热层；下料驱动电机1与下料驱动箱2侧壁固连；下料挡板33上表面与储料箱4底部接触，该下料挡板33下表面与下料箱32顶部接触；下料箱32和燃烧室16内底部分别设有小灰斗24和大灰斗21，该下料箱底部通过炉体支撑架25和滑轮23固定于地面；燃烧室16顶部外侧设有烟囱连接口10和排烟引风机9，该燃烧室底部外侧还设有便于固定和滑动炉体的滑轮23。
燃烧系统包括炉排19、炉排支架20、连杆26、凸轮28和炉排驱动电机30；炉排19通过炉排支架20支撑于下料箱32和燃烧室16内壁且位于小、大灰斗上方，该炉排19后端依次通过所述连杆26和凸轮28与固定在设备箱27外侧的炉排驱动电机30转轴连接并受该驱动电机驱动做往复运动，该炉排19靠近后端的上表面与所述垂直挡板11底部接触；炉排19上布置有三排透气孔18，且炉排19后端透气孔18的数量和长度均比前端小，各透气孔宽度均为20mm；该燃烧系统还包括一布置在下料箱32上部内侧壁面的热电偶31，用于测量下料箱32底部温度，通过该热电偶的温度反馈对下料驱动电机1进行控制。
送风系统包括一次风调风板29、二次风调风板14和二次风腔15；一次风调风板14对称布置在设备箱27两侧壁上；二次风调风板14布置在下料箱32侧壁上；二次风腔15设置在与料斗相接触的燃烧室32内壁上，且该二次风腔15一端与二次风调风板14连通，二次风腔15另一端与燃烧室19连通；一次风调风板29和二次风调风板14均为开度为0～90°的扇形调风板。
换热器包括水冷壁12、多个横排水管13、进水口22和出水口8；其中，水冷壁12分布在燃烧室16内壁上，该水冷壁12外壁与燃烧室16内壁之间包裹有一层材料为硅酸铝纤维棉的保温隔热层；横排水管13交错固定在燃烧室16内上部的水冷壁12上，且与水冷壁12连通，形成S型烟道，用于增加烟气行程和强化换热；在下料箱32顶部和储料箱4底部相邻的燃烧室16壁面上布置有一排竖排水管13(a)，用于吸收高温烟气热量以防止下料箱32和储料箱4壁面温度过高，竖排水管13(a)与水冷壁12连通；燃烧室16上部设置横排水管13的侧壁处开设清灰门5；进水口22和出水口8分别设置在燃烧室16顶部和底部的侧壁上，且均与水冷壁13连通。
该采暖炉还包括一兼做看火口及点火口的耐热玻璃门17，该耐火玻璃门布置在炉排19前端距离燃烧室16最近时该端位置对应的燃烧室16侧壁上；点火时打开耐热玻璃门17点火，采暖炉运行期间保持耐热玻璃门17关闭。
上述各零部件均为常规产品。
本发明的原理和工作过程如下：
先将生物质成型燃料加入储料箱4中并盖好料斗盖6，在进水口22和出水口8处连接相应的管道，打开循环水开关进行水循环，开启电源，下料驱动电机1通过丝杠3驱动下料挡板33后撤，燃料掉落至下料箱32的料斗中，下料结束后下料挡板33前进封住下料箱32上部，下料驱动电机1停止工作，炉排驱动电机30通过凸轮28、连杆26驱动炉排19往复运动，多个(本实施例为2个)回程后将燃料送至炉排19前端，炉排驱动电机30停止工作，将一次风调风板29和二次风调风板14均开启一定大小开口，打开耐火玻璃门17点火，点火完毕后打开排烟引风机9，关闭耐火玻璃门17，一次风经一次风调风板29进入燃烧室16，由炉排19的透气孔18送至燃料层，与燃料进行初步燃烧，大量不完全燃烧产物再与经二次风调风板14、二次风腔15送入的二次风混合燃烧，燃烧更加充分，降低了烟气中的污染物浓度，燃烧后的高温烟气与燃烧室16周围水冷壁12换热，并在上升过程中通过S型烟道与横排水管13换热，最后在排烟引风机9的作用下经炉体顶部的烟囱连接口10排出；当下料箱32内侧壁面的热电偶31测得的辐射温度超过220℃时，下料驱动电机1开始下料动作，炉排驱动电机30每15分钟驱动炉排19往复运动一次；当储料箱4燃料量不足时，打开料箱盖6加满燃料，然后盖紧料箱盖6；结束采暖时，先停止下料驱动电机1，待到炉排驱动电机30驱动炉排19多次往复运动后，下料箱32内燃料全部进入炉排19燃烧，燃料燃尽时，关闭炉排驱动电机30，炉排19停止活动，关闭排烟引风机9和外接的循环水开关，打开耐火玻璃门17，将炉排19残留灰渣扫入下方大灰斗23中，关闭耐火玻璃门17，水平拉出大灰斗21和小灰斗24倒灰，然后将大灰斗21和小灰斗24推入炉体并压紧，打开清灰门5清除横排水管13表面的积灰，清理完毕后关闭清灰门5。
本发明采暖炉自动化程度高，使用简便，热效率高，污染排放低，能解决农村地区采暖和生物质不合理使用带来的能源浪费和环保等问题，具有广阔的应用前景。

Claims (9)

1.一种燃烧生物质成型燃料的采暖炉，其特征在于：包括储料箱(4)、下料系统、燃烧系统、送风系统、燃烧室(16)、设备箱(27)和位于燃烧室内的换热器；其中，
所述下料系统位于储料箱(4)下部，包括下料箱(32)、与储料箱(4)下部侧壁固连的下料驱动箱(2)、位于下料驱动箱(2)内的丝杠(3)以及与该丝杠(3)两端分别连接的下料驱动电机(1)和下料挡板(33)；所述下料箱(32)后端前端侧壁分别与所述设备箱(27)和燃烧室(16)下部固定且连通，该下料箱内上部设有料斗，该料斗下部设有垂直挡板(11)；所述下料驱动电机(1)与下料驱动箱(2)侧壁固连；所述下料挡板(33)上表面与储料箱(4)底部接触，该下料挡板(33)下表面与下料箱(32)顶部接触；所述下料箱(32)和燃烧室(16)内底部分别设有小灰斗(24)和大灰斗(21)；所述燃烧室(16)顶部外侧设有烟囱连接口(10)和排烟引风机(9)；
所述燃烧系统包括炉排(19)、炉排支架(20)、连杆(26)、凸轮(28)和炉排驱动电机(30)；所述炉排(19)通过所述炉排支架(20)支撑于下料箱(32)和燃烧室(16)内壁且位于小、大灰斗上方，该炉排(19)后端依次通过所述连杆(26)和凸轮(28)与固定在设备箱(27)外侧的炉排驱动电机(30)转轴连接并受该驱动电机驱动做往复运动，该炉排(19)靠近后端的上表面与所述垂直挡板(11)底部接触；
所述送风系统包括一次风调风板(29)、二次风调风板(14)和二次风腔(15)；所述一次风调风板(14)对称布置在设备箱(27)两侧壁上；所述二次风调风板(14)布置在下料箱(32)侧壁上；所述二次风腔(15)设置在与下料箱(32)相接触的燃烧室(32)内壁上，且该二次风腔(15)一端与所述二次风调风板(14)连通，二次风腔(15)另一端与燃烧室(19)连通。
2.按照权利要求1所述的采暖炉，其特征在于：所述换热器包括水冷壁(12)、多个横排水管(13)、进水口(22)和出水口(8)；其中，所述水冷壁(12)分布在燃烧室(16)内壁上；所述横排水管(13)交错固定在燃烧室(16)内上部的水冷壁(13)上，且与水冷壁(12)连通，形成S型烟道，用于增加烟气行程和强化换热；所述进水口(22)和出水口(8)分别设置在燃烧室顶部和底部的侧壁上，且均与水冷壁(12)连通。
3.按照权利要求1所述的采暖炉，其特征在于：与所述下料箱(32)顶部和储料箱(4)底部相邻的燃烧室(16)壁面上布置有一排竖排水管(13(a))，用于吸收高温烟气热量以防止下料箱(32)和储料箱(4)壁面温度过高，竖排水管(13(a))与水冷壁(12)连通。
4.按照权利要求1所述的采暖炉，其特征在于：所述燃烧系统还包括一布置在下料箱(32)上部内侧壁面的热电偶(31)，通过该热电偶的温度反馈对下料驱动电机(1)进行控制。
5.按照权利要求1所述的采暖炉，其特征在于：所述炉排(19)上布置有多排透气孔(18)，且炉排(19)上靠近后一端的透气孔(18)的数量和长度均比前端小。
6.按照权利要求1所述的采暖炉，其特征在于：所述下料箱(32)内的料斗呈倾斜状，该料斗底部连接的垂直挡板与炉排(19)上表面接触；该料斗所在范围的下料箱四周包裹有保温隔热层。
7.按照权利要求1所述的采暖炉，其特征在于：所述燃烧室(16)上部设置所述横排水管(13)的侧壁处开设清灰门(5)。
8.按照权利要求1所述的采暖炉，其特征在于：所述一次风调风板(29)和二次风调风板(14)均为开度为0～90°的扇形调风板。
9.按照权利要求1所述的采暖炉，其特征在于：该采暖炉还包括一兼做看火口及点火口的耐热玻璃门(17)，该耐火玻璃门布置在炉排(19)前端距离燃烧室(16)前壁面最近时该端位置对应的燃烧室(16)侧壁上；点火时打开耐热玻璃门(17)点火，采暖炉运行期间保持耐热玻璃门(17)关闭。
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