CN108317505A - 一种多风室层段式生物质颗粒燃烧机及燃烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多风室层段式生物质颗粒燃烧机及燃烧方法，该燃烧机在燃烧室内布设有上燃烧板和下燃烧板，两个燃烧板上分别设有推渣板，两个推渣板可做往复运动，上推渣板用于将上燃烧板上燃烧的燃料推向下燃烧板，下推渣板用于将下燃烧板上燃尽的灰渣推向灰渣出口。本发明采用层段式燃烧方式，并结合了多风室结构，完成热解气化燃烧和炭化燃烧，解决了堆积燃烧容易结渣、燃烧不充分的难题，同时也解决了多品种、多灰分生物质颗粒燃料的燃烧问题，本发明设计科学合理，燃烧效率高，运行成本低，具有极高的经济价值和社会价值。

Description

一种多风室层段式生物质颗粒燃烧机及燃烧方法

技术领域

本发明属于燃烧机技术领域，具体涉及一种多风室层段式生物质颗粒燃烧机，还涉及一种生物质颗粒的燃烧方法。

背景技术

生物质燃料是指将生物质材料燃烧作为燃料，一般主要是农林废弃物，如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等，主要区别于化石燃料。在目前的国家政策和环保标准中，直接燃烧生物质燃料属于高污染燃料，只在农村的大灶中使用，不允许在城市中使用。生物质燃料的应用主要是生物质成型燃料，即将农林废弃物作为原料，经过粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，制成各种成型如颗粒状的，可直接燃烧的一种清洁燃料。成型如颗粒状的生物燃料为生物质颗粒燃料，生物质燃料作为一种新型燃料，已被广泛用于取暖、热水及工业干燥等领域。

随着生物质颗粒燃料的广泛运用，用于燃烧生物质颗粒燃料的燃烧装置随之产生。现有燃烧机包括进料装置、燃烧室与热交换室，燃烧室与热交换室连通，进料装置将生物质颗粒燃料输送至燃烧室内，生物质颗粒燃料在燃烧室内燃烧，燃烧产生的热气流进入热交换室，在热交换室内设置有热交换装置，进入热交换室内的热气流对热交换装置内的冷空气进行加热，热交换装置内的冷空气被加热后从热交换装置上的热气出口被输送出加以运用。

现有采用以上燃烧技术的生物质燃烧装置存在各种不足之处，一、生物质燃料利用不充分、总有5％-10％未充分燃烧的损失；二、生物质颗粒多采用木质原料，原料中含杂略高，或采用其他生物质燃料时易结渣结块，造成整体燃烧障碍，而且燃烧炉结渣后没有可靠的碎渣方法，需要定期进行人工清理，清理工作非常费时费力。；三、燃烧室结构、配风设计不合理，导致热效率低，运行成本过高；四、整体设计、制造成本高，在专业运用和推广方面造成困难。因此，研究改进生物质颗粒原料燃烧技术，研制新型生物质燃烧设备对于节能及降低生产成本，提高生物质燃料的热效率具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种多风室层段式生物质颗粒燃烧机，分层分段燃烧，解决现有燃烧机堆积燃烧容易结渣、燃烧不充分的问题。

本发明的另一目的是提供一种生物质颗粒燃烧方法。

本发明所采用的第一个技术方案是，一种多风室层段式生物质颗粒燃烧机，包括供料装置、风室和燃烧室，燃烧室内布设有上燃烧板和下燃烧板，上燃烧板位于燃料进料口下方，下燃烧板靠近灰渣出口；上燃烧板上方设有上推渣板，上燃烧板和下燃烧板之间设有下推渣板，两个燃烧板和两个推渣板相互贴合，两个推渣板在电机的驱动下能够在进料口和灰渣出口方向上做往复运动，上推渣板用于将上燃烧板上燃烧的燃料推向下燃烧板，下推渣板用于将下燃烧板上燃尽的灰渣推向灰渣出口。

该燃烧机采用层段式燃烧方式，燃料由进料口先落入上燃烧板，主要进行热解气化燃烧，在上推渣板的往复动作下，新燃料不断补充在后段，燃烧的料不断前移，由上燃烧板落在下燃烧板上进行炭化燃烧，下推渣板推送炭化燃烧的燃料向前移动，直至燃料在下燃烧板上燃尽后，被下推渣板推出燃烧室。

本发明的特点还在于：

进一步地，上述风室包括相互连通的主风室和下风室，主风室位于燃烧室进料口一侧，与风机相连，通过开设有风孔的隔火板与燃烧室相通；下风室位于燃烧室底部，通过燃烧板和推渣板上开设的风孔与燃烧室相通。风机提供的风进入主风室，一部分直接进入燃烧室，另一部分由下风室进入燃烧室，可以提供多个方向的一次风，使燃烧区内风量更均匀，燃烧更充分。

进一步地，上述风室还增设有副风室，副风室位于主风室和燃烧室之间，副风室通过隔板与主风室之间形成不完全隔绝，通过上述开设有风孔的隔火板与燃烧室相通，副风室还与下风室相通。副风室可以降低主风室过高的风速，形成缓冲，为燃烧室提供二次风，也可以隔离燃烧室的高温进入主风室，同时可以对进入燃烧室的空气进行预热。

进一步地，上述风室还增设有侧风室，侧风室位于燃烧室两侧，通过燃烧室侧壁上开设的风孔与燃烧室相通；侧风室还与下风室、副风室相通。通过设置侧风室，将副风室的风由侧面引入燃烧室，提供二次风，进一步优化燃烧区内风量分布，使燃烧区燃烧更充分。

进一步地，上述主风室内还设置有水平隔风板，将主风室分为上下两部分，隔风板上设有控风口，控风口通过其上覆盖的推拉板调节风口大小。通过调节主风室内部的风量分布，可以控制进入其他风室的风量，可进一步调节燃烧室内的风量。

进一步地，上述供料装置包括进料管，进料管底部设有分料器，分料器出口连接有用于向燃烧室输送燃料的铰龙布料管；进料管内设有在重力作用下可上下翻转的平衡翻板。通过分料实现布料均匀，避免燃料堆积；通过翻版防止倒烟回火。

进一步地，上述下燃烧板靠近灰渣出口的一端具有向下的斜面，且该斜面与燃烧室底面相连，该斜面上设有吹灰口。落入燃烧室底部的灰渣可由吹灰口吹出，也可以起到给燃烧室补氧的作用。

进一步地，上推渣板或下推渣板靠近灰渣出口的一端具有向下的端面，端面上开设有风孔。从该风孔吹向燃料的风为一次风，起到辅助燃烧的作用。

进一步地，上述燃烧室还设有观火口，便于观察燃烧情况。

本发明所采用的另一个技术方案是，一种多风室层段式生物质颗粒燃烧方法，采用上述燃烧机，由风室向燃烧室供风，由供料装置向燃烧室提供燃料，供料装置将燃料布设在上燃烧板上，启动点火，待底火形成并稳定后，供料装置持续向上燃烧板提供燃料，启动上推渣板进行往复运动，上推渣板不断推动燃烧着的燃料前移，直到燃料落到下燃烧板上继续燃烧，启动下推渣板进行往复运动，不断推动燃料前移，直至燃料在移动中燃尽，由下推渣板将灰渣推出燃烧室外。

上述方法中，是直接将燃料布设在上燃烧板上，燃料离点火棒较远，需要堆积较多燃料才能成功点火，导致起烟过大。因此可先将燃料布设在上推渣板上，点燃之后再将推渣板退回，燃料落到上燃烧板上继续燃烧。

本发明燃烧方法中，两个推渣板的推动距离和间隔可根据不同燃料、不同燃烧周期的时间设定，以适用不同燃烧。

本发明的有益效果是，本发明燃烧机的燃烧过程是在上燃烧板和下燃烧板分批次、分前后段燃烧，结合多风室结构，完成热解气化燃烧和炭化燃烧，解决了堆积燃烧容易结渣、燃烧不充分的难题，同时也解决了多品种、多灰分生物质颗粒燃料(如秸秆、花生壳、榛子壳等)的燃烧问题。本发明设计科学合理，燃烧效率高，运行成本低，具有极高的经济价值和社会价值。

附图说明

图1是本发明多风室层段式生物质颗粒燃烧机的立体图；

图2是图1的侧面剖视图；

图3是图2中A向燃烧机供料装置的剖视图；

图4是燃烧机燃烧室的结构示意图；

图5是燃烧机风室的结构示意图；

图6是图1的主视图；

图7是主风室控风口结构示意图。

图中，1.进料管，2.翻板，3.分料器，4.铰龙布料管，5.输风管，6.齿轮，7.上燃烧板，8.下燃烧板，9.上推渣板，10.下推渣板，11.清渣推杆，12.推渣电机，13.风孔，14.吹灰口，15.燃烧室顶壁，16.主风室，17.副风室，18.下风室，19.侧风室，20.隔板，21.隔火板，22.隔风板，23.控风口，24.推拉板，25.端面，26.支撑板，27.点火器，28.观火口，29.机架，30.通槽，31.配电箱，32.风机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实施方式。

本发明的多风室层段式生物质颗粒燃烧机的一种结构如图1所示，主要包括机架29，机架内部设有供料装置、风室和燃烧室。

供料装置如图2、图3所示，位于燃烧机的中部和上部。包括一个竖向设置的进料管1，进料管1中部水平设置有防回火平衡翻板2，翻板边缘与进料管内壁接触，能封堵住进料管；翻板通过转轴固定在进料管内，并可在重力作用下沿转轴在进料管内上下翻转(翻板通过重锤实现上下翻转)。进料管1底部相对的两侧各连接有两个R形弯管，两个R形弯管构成分料器3，R形弯管各自连接有一个水平设置通向燃烧室的铰龙布料管4，双铰龙布料管由送料电机5驱动，通过一对齿轮6带动左右旋双铰龙转动，实现燃料传送。进料时，进料管送入的燃料落在翻板上，翻板重力平衡设计为10g左右，当燃料超过设定量时，翻板在重力作用下翻转，燃料经过两个R形槽大致被分为两等分后落入双铰龙布料管，由双铰龙布料管向燃烧室输送燃料。翻板上的燃料下落完成后，翻板恢复水平状，封住进料管，有效防止燃烧室倒烟回火。

燃烧室如图2、图4所示，位于燃烧机的前端。上圆下方窑式结构，下部由左向右水平设置有上下两个燃烧板，上燃烧板7位于铰龙布料管4出口下方，下燃烧板8靠近燃烧室出口，尺寸较长且位置低于上燃烧板7。上燃烧板7的上方为上推渣板9，上燃烧板7和下燃烧板8之间为下推渣板10。上推渣板的前端(图中右端)具有向下的端面25，且端面底部贴在上燃烧板上，用于推动上燃烧板的燃料，上燃烧板前端下方设置有支撑板26，起到支撑上燃烧板的作用，支撑板底部贴在下推渣板10上，下推渣板10缩回时，燃料落至下燃烧板上继续燃烧，不形成断火。下推渣板10底面贴在下燃烧板上，其作用是扰动，推动下燃烧板上的燃料。两个燃烧板和两个推渣板上都开设有风孔13，用于引入下风室的风，给燃烧供风；上推渣板的端面25上也设置有风孔13，用于辅助燃烧。两个推渣板通过共同连接的清渣推杆11与推渣电机12连接，在推渣电机的驱动下左右往复运动，实现推料。下燃烧板8的前端具有向下的斜面，斜面延伸至燃烧室底面，斜面最右端设有吹灰口14，可将落入燃烧室底部的灰渣吹出。燃烧室内的燃烧板、推渣板及燃烧室外壳为耐热不锈钢，便于清理附着在上面的结渣，燃烧室顶壁15为耐火材料，如耐火水泥，且设计成可方便更换的结构。

风室如图2、图5所示，包括主风室16、副风室17、下风室18和侧风室19，位于燃烧机的中部和前端。主风室16和副风室17由左向右排列在燃烧室进料口一侧，主风室16远离燃烧室，依次与安装在燃烧机后端的输风管5、两台风机32相连；副风室17靠近燃烧室。主风室与副风室之间安装有隔板20，隔板20并不完全隔绝主风室和副风室。副风室17与燃烧室通过隔火板21隔开，隔火板21上开设有风孔13。下风室18位于燃烧板和推渣板下方，通过燃烧板和推渣板上的风孔与燃烧室相通，下风室18与副风室17通过隔火板21底部的风孔相通。侧风室19位于燃烧室两侧，如图5、6所示，燃烧室侧壁开设有风孔13，侧风室19还与副风室17通过隔火板21隔开，隔火板21边缘还设有通槽30，副风室的风从通槽30进入侧风室。侧风室还和下风室连通。主风室内还设置有水平隔风板22，将主风室分为上下两部分，隔风板22上设有控风口23(见图7)，控风口上覆盖有推拉板24，推拉板把手设置于主风室外，拉动推拉板改变控风口大小，以调节上下风量。该燃烧机的点火装置为双点火器27，位于双铰龙布料管出口的下部，由支架和两支点火棒构成，能够快速点燃生物质颗粒燃料。点火棒可方便更换。

燃烧室还设有观火口28，见图2，观火口延伸至机架29外，实现从外部观察燃烧情况。

如图1，该燃烧机还设有配电箱31，配电箱31为门式结构，打开门进行装配、检修，十分方便，同时又具备防灰、防雨水功能，该燃烧机的控制器3具有以下功能：(1)采用进口微处理器控制；(2)中文点阵液晶，人机界面友好；(3)风机采用变频控制，更加精准节能；(4)具有自动除渣功能；(5)具有一键启动功能；(6)灭火后自动点火功能；(7)内置多种模式控制逻辑，可适用不同的燃烧场合；(8)完备的安全保护、提醒功能；(9)具有RS485组网通信接口，使用工业标准Modbus RTU通讯协议。

该生物质颗粒燃烧机工作过程为：

S1，预清理

启动推渣电机，通过清渣推杆带动上推渣板向前(图中向右)运动。启动两台风机以最大功率进行吹扫，以清除前次燃烧机循环系统可能残留的可燃气体，以防止爆燃，随后转入点火低档风力。

S2，送料

启动送料系统，由进料管向燃烧室加料，燃料落至平衡翻板上翻转下落，再经过分料器进入双铰龙布料管，双铰龙布料管旋转运动，将燃料敷于上推渣板中央。

S3，燃烧

点火棒启动点火，着火后停留一段时间，待底火形成后，上推渣板向后(图中向左)缩回，将底火落于上燃烧板之上燃烧。随后继续进料，待底火稳定后，上推渣板向前推动，随着上推渣板的往复推送，底火在燃烧中不断前移，推到最前端的底火落入到下燃烧板上继续燃烧，下推渣板也往复推送燃料，燃料在移动中继续燃烧，直至燃尽，最终下推渣板将灰渣推出燃烧室外。

S4，清渣

转入高档风力，将燃烧室内的可燃气体燃尽，并将落入下风室的灰渣由吹灰口吹出。

以上仅为本发明燃烧机的一种具体结构，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式。例如，燃烧室外形可以圆筒形、方形或其它形状；上、下推渣板各采用一个电机单独控制往返运动，使二者可根据需求单独调节运动；下推渣板上也可设计与上推渣板相同的向下的端面，并开设风孔，辅助下燃烧板上的燃料燃烧；各风室内部可以进一步增设隔板平衡风速，风孔大小设计为可改变的结构，以便根据风量需求进行调节；分料器可以采用电动或气动的自动分料器，实现更精准的进料控制；可以根据需求增加或减少铰龙布料管的数量，铰龙布料管也可以替换为活塞式进料装置等；燃烧时，也可直接将燃料布设在上燃烧板上。

Claims (10)

1.一种多风室层段式生物质颗粒燃烧机，包括供料装置、风室和燃烧室，其特征在于，所述燃烧室内布设有上燃烧板和下燃烧板，上燃烧板位于燃料进料口下方，下燃烧板靠近灰渣出口；上燃烧板上方设有上推渣板，上燃烧板和下燃烧板之间设有下推渣板，两个燃烧板和两个推渣板相互贴合，两个推渣板在电机的驱动下能够在进料口和灰渣出口方向上做往复运动，上推渣板用于将上燃烧板上燃烧的燃料推向下燃烧板，下推渣板用于将下燃烧板上燃尽的灰渣推向灰渣出口。

2.根据权利要求1所述的多风室层段式生物质颗粒燃烧机，其特征在于，所述风室包括相互连通的主风室和下风室，主风室位于燃烧室进料口一侧，与风机相连，通过开设有风孔的隔火板与燃烧室相通；下风室位于燃烧室底部，通过燃烧板和推渣板上开设的风孔与燃烧室相通。

3.根据权利要求2所述的多风室层段式生物质颗粒燃烧机，其特征在于，所述风室还包括副风室，副风室位于主风室和燃烧室之间，通过隔板与主风室之间形成不完全隔绝，通过所述开设有风孔的隔火板与燃烧室相通，副风室还与下风室相通。

4.根据权利要求3所述的多风室层段式生物质颗粒燃烧机，其特征在于，所述风室还包括侧风室，侧风室位于燃烧室两侧，通过燃烧室侧壁上开设的风孔与燃烧室相通；侧风室还与下风室、副风室相通。

5.根据权利要求2所述的多风室层段式生物质颗粒燃烧机，其特征在于，所述主风室内还设置有水平隔风板，将主风室分为上下两部分，隔风板上设有控风口，控风口通过其上覆盖的推拉板调节风口大小。

6.根据权利要求1所述的多风室层段式生物质颗粒燃烧机，其特征在于，所述供料装置包括进料管，进料管底部设有分料器，分料器出口连接有用于向燃烧室输送燃料的铰龙布料管；所述进料管内设有在重力作用下可上下翻转的平衡翻板。

7.根据权利要求1所述的多风室层段式生物质颗粒燃烧机，其特征在于，所述下燃烧板靠近灰渣出口的一端具有向下的斜面，且该斜面与燃烧室底面相连，该斜面上设有吹灰口。

8.根据权利要求1所述的多风室层段式生物质颗粒燃烧机，其特征在于，所述上推渣板或下推渣板靠近灰渣出口的一端具有向下的端面，端面上开设有风孔。

9.根据权利要求1所述的多风室层段式生物质颗粒燃烧机，其特征在于，所述燃烧室还设有观火口。

10.一种多风室层段式生物质颗粒燃烧方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的燃烧机，由风室向燃烧室供风，由供料装置向燃烧室提供燃料，供料装置将燃料布设在上燃烧板上，启动点火，待底火形成并稳定后，供料装置持续向上燃烧板提供燃料，启动上推渣板进行往复运动，上推渣板不断推动燃烧着的燃料前移，直到燃料落到下燃烧板上继续燃烧，启动下推渣板进行往复运动，不断推动燃料前移，直至燃料在移动中燃尽，由下推渣板将灰渣推出燃烧室外。