CN108413374A - 生物颗粒燃料锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锅炉设备的技术领域，具体公开了一种生物颗粒燃料锅炉，包括炉体，炉体侧壁转动连接有第一转辊、第二转辊、第一转板、第二转板、第一凸轮和第二凸轮，第一转辊外壁同轴地固定连接有第一齿圈，第二转辊外壁同轴地固定连接有第二齿圈，第一齿圈与第二齿圈啮合，第一转板和第二转板的上方对应设有热交换管；所述第一转板和第二转板上均开设有若干凹槽，凹槽的容积沿远离第一齿圈的方向逐渐增大，第一凸轮的凸部与第一转板相抵，第二凸轮的凸部与第二转板相抵。本发明利用第一转板和第二转板转动，使得生物颗粒燃料发生滚动并落入凹槽内，从而使得生物颗粒燃料的分布与热交换管的分布对应，进而避免热量的浪费，提高热量的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉设备的技术领域，具体公开了一种生物颗粒燃料锅炉。
背景技术
锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的燃料在燃烧后，向外输出具有一定热能的热蒸汽、高温水挥着有机热载体。锅炉输出的热水或者热蒸汽能够直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可以通过蒸汽动力装置转换为机械能，或者再通过发电机将机械能装换为电能。目前，随着环保意识的提升，采用生物颗粒作为锅炉燃料越来越普遍，生物颗粒燃料(BMF)是指以农林废物(如秸秆、甘蔗渣、稻糠、动物排泄物等)作为原料，经过粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，制成的各种成型(如块状、颗粒状等)的、可直接燃烧的一种新型清洁燃料。
目前市场上的普通锅炉不适用于燃烧生物颗粒燃料，因此，为了解决现有锅炉中生物质燃烧不充分、加热效率低的问题，授权公告号为CN104034025B的中国发明专利在2017年6月9日公布了一种生物质锅炉，该锅炉包括炉体、出料盆、上储水腔和下储水腔，炉体内转动连接有一支撑盘，炉体内转动连接有转动盘一和转动盘二，转动盘一与转动盘二之间连接有热交换管一和热交换管二，热交换管一一端和热交换管二一端相连通，热交换管一另一端与上储水腔相连通，热交换管二另一端与下储水腔相连通，储料盆与炉体之间设有送料机构，转动盘一与送料机构之间设有传动机构一，支撑盘与送料机构之间设有传动机构二，支撑盘上还设有通风机构。上述发明专利通过传动机构二使得支撑盘转动，进而使得支撑盘上的生物质燃料在离心力作用下分布均匀，实现生物质充分燃烧，提高加热效率。
但是，上述发明专利中存在的问题是；1、由于热交换管一和热交换管二在支撑盘上的竖直投影存在错开部分，导致支撑盘上的生物质燃料燃烧时产生的部分热量不与热交换管一和热交换管二接触，而是直接排出锅炉，造成热量的浪费；2、热交换管一和热交换管二数量较多，并且，热交换管一与热交换管二投射在支撑盘上的密度分布是两侧密集、中间稀疏，而支撑盘上的生物质分布均匀，产生的热量分布均匀，于是，两侧分布密集的热交换管一和热交换管二所接触的热量过少，而中间分布稀疏的热交换管一和热交换管二所接触的热量过多，从而导致热量的利用率低。
发明内容
本发明意在提供一种生物颗粒燃料锅炉，以解决现有生物质锅炉中存在由于热交换管分布和热量分布不对应所导致的热量利用率低的问题。
为了达到上述目的，本发明的基础方案为：生物颗粒燃料锅炉，包括电机、炉体和用于储放生物颗粒燃料的储料罐，所述炉体包括外层和内层，所述外层和内层之间形成独立的左储水腔和右储水腔，左储水腔连接有进水管，右储水腔连接有出水管；所述炉体内设有第一转盘和第二转盘，第一转盘内开设有第一空腔，第二转盘内开设有第二空腔，第一转盘的中心处固定连接有第一转轴，第二转盘的中心处固定连接有第二转轴，第一转轴和第二转轴均与炉体侧壁转动连接，第一转轴内开设有用于连通左储水腔和第一空腔的第一输水管，第二转轴内开设有用于连通右储水腔和第二空腔的第二输水管，第一转盘沿其圆周均匀分布有若干热交换管，热交换管的一端与第一空腔连通，热交换管的另一端与第二空腔连通；所述炉体侧壁转动连接有第一转辊和第二转辊，第一转辊的外壁同轴地固定连接有第一齿圈，第二转辊的外壁同轴地固定连接有第二齿圈，第一齿圈与第二齿圈啮合，第一齿圈和第二齿圈之间留有啮合间隙，第一转辊与电机的输出端固定连接；所述炉体侧壁转动连接有第三转轴、第四转轴、第五转轴和第六转轴，第三转轴固定连接有用于承接从第一齿圈上掉落的生物颗粒燃料的第一转板，第四转轴固定连接有用于承接从第二齿圈上掉落的生物颗粒燃料的第二转板，所述第一转板和第二转板靠近热交换管的一侧开设有若干凹槽，所述凹槽的容积沿远离第一齿圈的方向逐渐增大；第五转轴固定连接有第一凸轮，第六转轴固定连接有第二凸轮，第一凸轮和第二凸轮均包括基部和凸部，第一凸轮的凸部与第一转板相抵，第二凸轮的凸部与第二转板相抵，第五转轴与第一转辊之间连接有第一履带，第六转轴和第二转辊之间连接有第二履带，电机的输出端与第一转轴之间连接有第三履带；所述热交换管的长度等于第一转板的长度，热交换管与第一转盘圆心处的最大直线距离等于第一转板的宽度，第一转板与第二转板沿第一转盘的竖直中心线对称设置；所述储料罐连接有出料管，第一齿圈和第二齿圈靠近炉体底部的一端位于出料管的出料口，所述出料口的位置低于出料管与储料罐的连接处的位置。
本基础方案的工作原理在于：利用电机驱动第一转辊转动，由于第一转辊外圆周壁上的第一齿圈和第二转辊外圆周壁上的第二齿圈相互啮合，因此，第二转辊发生反向转动。此时，由于第一齿圈与第二齿圈之间存在啮合间隙，并且第一齿圈和第二齿圈靠近炉体底部的一端位于出料口内，因此，出料口处的生物颗粒燃料在第一齿轮和第二齿轮的啮合作用下，进入两者的啮合间隙，于是，一半生物颗粒燃料由第一齿圈运输至第一转板靠近第一齿圈的一侧，另一半生物颗粒燃料由第二齿圈运输至第二转板靠近第二齿圈的一侧。另外，由于出料口的位置低于出料管与储料罐的连接处的位置，因此，出料管会不断补充出料口处的生物颗粒燃料。
上述过程中，由于第五转轴和第一转辊之间连接有第一履带，而第六转轴和第二转辊之间连接有第二履带，因此，固定连接在第五转轴上的第一凸轮发生转动，固定连接在第二转辊上的而第二凸轮发生转动。于是，第一凸轮对第一转板施加间歇性的推力，使得第一转板向炉体底部方向发生一定角度的转动，进而使得第一转板上的生物颗粒燃料发生滚动并落入容积不同的凹槽内；同时第二凸轮对第二转板施加间歇性的推力，使得第二转板向炉体底部的方向发生一定角度的转动，第二转板上的生物质颗粒燃料发生滚动并落入容积不同的凹槽内。因此，第一转板和第二转板上的生物颗粒燃料分布情况为：沿远离第一齿圈的方向上，生物颗粒燃料的量逐渐增多，其燃烧产生的热量逐渐增多，实现不同位置的热交换管所接触的热量不同。
同时，由于电机的输出端与第一转轴之间连接有第三履带，因此，第一转轴发生转动，固定连接在第一转轴上的第一转盘发生转动，进而实现热交换管在加热过程中转动。
本基础方案的有益效果在于：
1、本基础方案中，由于第一齿圈与第二齿圈相互啮合，不断地将生物颗粒燃料从出料口处运输至第一转板和第二转板上，同时，由于第一凸轮和第二凸轮分别对第一转板和第二转板施加间歇性的推力，使得第一转板和第二转板间歇性向炉体底部方向发生一定角度的转动，从而使得生物颗粒燃料发生滚动，生物颗粒燃料进入容积不同的凹槽内。由于凹槽的容积沿远离第一齿圈的方向逐渐增大，因此，第一转盘上分布较为密集的热交换管(位于第一转盘上靠近边缘处的热交换管)所对应的生物颗粒燃料的量较多，而第一转盘上分布较为稀疏的热交换管(位于第一转盘上靠近中心处的热交换管)所对应的生物颗粒燃料的量较少。所以，沿第一转盘的径向方向上，热交换管所接触的总热量逐渐增多，避免分布较为密集的热交换管所接触的热量过少存在热量不足的问题，而分布较为稀疏的热交换管所接触的热量过多存在热量饱和的问题，进而提高热量的利用率，减少生物颗粒燃料的浪费，节约资源和能源，进而减少企业的生产成本。
2、由于热交换管的长度等于第一转板的长度，热交换管与第一转盘圆心处的最大直线距离等于第一转板的宽度，第二转板的长度与宽度均与第一转板相同，因此，第一转板和第二转板上的生物颗粒燃料燃烧所产生的热量将会全部与热交换管接触，不存在热量直接排出炉体的问题，避免热量的浪费，提高热量的利用率。
3、通过第三履带，实现了热交换管在加热过程中发生转动，使得各个热交换管受热更均匀，提高加热效率。
4、第一齿圈和第二齿圈在啮合过程中输运生物颗粒燃料，能够将生物颗粒燃料碾碎成更小的颗粒，增大生物燃料颗粒的比表面积，从而增大生物颗粒燃料与空气的接触面积，提高生物颗粒燃料的燃烧速度。
进一步，所述第一转板远离第一齿圈的一端固定连接有第一挡板，第二转板远离第二齿圈的一端固定连接有第二挡板。
能够避免在第一转板和第二转板发生转动时，生物颗粒燃料从第一转板和第二转板上掉落在炉体底壁上，减少生物颗粒燃料的浪费。
进一步，所述炉体侧壁连接有进风管，所述第一转板和第二转板上均开设有若干通孔，通孔内固定安装有格栅，所述格栅的间隙小于生物颗粒燃料的粒径。
风通过通孔与生物颗粒燃料接触，能够加快生物颗粒燃料的燃烧速度。另外，生物颗粒燃烧后的灰渣能够通过通孔掉落在炉体底部堆积。
进一步，所述炉体底壁的截面呈弧形，弧形的凹面朝向炉体内部，炉体底壁连接有出灰管，出灰管连接在底壁的最低处，出灰管上固定安装有能够打开出灰管的开关，出灰管下方设有用于收集灰渣的收集箱。
燃烧一段时间后，打开出灰管上的开关，堆积在炉体底部的灰渣在重力作用下自动落至收集箱内，完成灰渣的收集。并且，灰渣中含有植物生长所需的钾、磷等营养元素，可以作为肥料利用。
进一步，所述炉体侧壁上设有用于观察炉体底部积灰情况的观察窗。
方便工作人员观察炉体内的积灰情况，以便及时处理灰渣，避免灰渣影响生物颗粒燃料的燃烧。
进一步，所述炉体顶部连接有出烟管，出烟管内安装有烟尘过滤器。
避免生物颗粒燃料燃烧过程中产生的烟尘直接排放至空气中，避免污染环境。
进一步，所述第一履带、第二履带和第三履带均位于炉体外部。
避免生物颗粒燃料燃烧时灼烧第一履带、第二履带和第三履带，同时避免第一履带、第二履带和第三履带使用耐高温的履带产品，从而减少企业的设备投资成本。
进一步，所述出料管呈U形。
U形的出料管相较于直条状等其他形状的管道而言更为圆滑，能够减少生物颗粒燃料移动时受到的阻力。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为图1的右视剖面图；
图3为第一转板和第二转板的结构示意图；
图4为第一转盘上热交换管的分布示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：电机1、炉体2、储料罐3、左储水腔4、右储水腔5、进水管6、出水管7、出烟管8、烟尘过滤器9、第一转盘10、第二转盘11、第一空腔12、第二空腔13、第一转轴14、第二转轴15、第一输水管16、第二输水管17、热交换管18、第一转辊19、第二转辊20、第三转轴21、第四转轴22、第五转轴23、第六转轴24、第一齿圈25、第二齿圈26、第一转板27、第二转板28、凹槽29、第一挡板30、第二挡板31、第一凸轮32、第二凸轮33、第二履带34、第三履带35、进风管36、出灰管37、开关38、收集箱39、出料管40。
实施例基本如图1和图2所示，生物颗粒燃料锅炉，包括电机1、炉体2和用于储放生物颗粒燃料的储料罐3，炉体2包括外层和内层，外层和内层之间形成独立的左储水腔4和右储水腔5，左储水腔4连接有进水管6，右储水腔5连接有出水管7。炉体2顶部连接有出烟管8，出烟管8内安装有烟尘过滤器9。
炉体2内设有第一转盘10和第二转盘11，第一转盘10内开设有第一空腔12，第二转盘11内开设有第二空腔13，第一转盘10的中心处固定连接有第一转轴14，第二转盘11的中心处固定连接有第二转轴15，第一转轴14和第二转轴15均与炉体2侧壁转动连接。第一转轴14内开设有用于连通左储水腔4和第一空腔12的第一输水管16，第二转轴15内开设有用于连通右储水腔5和第二空腔13的第二输水管17。第一转盘10沿其圆周均匀分布有21个热交换管18(如图4所示)，热交换管18的左端与第一空腔12连通，热交换管18的右端与第二空腔13连通。
炉体2侧壁转动连接有第一转辊19、第二转辊20、第三转轴21、第四转轴22、第五转轴23和第六转轴24，第一转辊19的外壁同轴地固定连接有第一齿圈25，第二转辊20的外壁同轴地固定连接有第二齿圈26，第一齿圈25与第二齿圈26啮合，第一齿圈25和第二齿圈26之间留有啮合间隙，第一转辊19与电机1的输出端固定连接。第三转轴21固定连接有用于承接从第一齿圈25上掉落的生物颗粒燃料的第一转板27，第四转轴22固定连接有用于承接从第二齿圈26上掉落的生物颗粒燃料的第二转板28。结合图3所示，第一转板27和第二转板28的上侧均开设有七个凹槽29，第一转板27上的凹槽29的容积从右至左逐渐增大，第二转板28上的凹槽29的容积从右至左逐渐增大。第一转板27的左端固定连接有第一挡板30，第二转板28的右端固定连接有第二挡板31。
热交换管18的长度等于第一转板27的长度，热交换管18与第一转盘10圆心处的最大直线距离等于第一转板27的宽度，第二转板28的长度与宽度均与第一转板27相同，第一转板27与第二转板28沿第一转盘10的竖直中心线对称设置。
第五转轴23固定连接有第一凸轮32，第六转轴24固定连接有第二凸轮33，第一凸轮32和第二凸轮33均包括基部和凸部，第一凸轮32的凸部与第一转板27相抵，第二凸轮33的凸部与第二转板28相抵。第五转轴23与第一转辊19之间连接有第一履带，第六转轴24和第二转辊20之间连接有第二履带34，电机1的输出端与第一转轴14之间连接有第三履带35，第一履带、第二履带34和第三履带35均位于炉体2外部。
炉体2侧壁连接有进风管36，第一转板27和第二转板28上均开设有若干通孔，通孔内固定安装有格栅，格栅的间隙小于生物颗粒燃料的粒径。炉体2侧壁设有用于观察炉体2底部积灰情况的观察窗。炉体2底壁的截面呈弧形，弧形的凹面朝上。炉体2底壁的最低处连接有出灰管37，出灰管37上固定安装有能够打开出灰管37的开关38，出灰管37下方设有用于收集灰渣的收集箱39。
储料罐3连接有U形的出料管40，第一齿圈25和第二齿圈26的下端位于出料管40的出料口，出料口的位置低于出料管40与储料罐3的连接处的位置。
具体工作时，通过进水管6向左储水腔4输入冷水，由于左储水腔4和第一转盘10内的第一空腔12之间连接有第一输水管16，于是，水经过第一输水管16进入热交换管18内。
同时启动电机1，电机1的输出端带动第一转辊19逆时针转动，由于第一齿圈25和第二齿圈26相互啮合，因此，第二转辊20发生顺时针转动。此时，由于第一齿圈25与第二齿圈26之间存在啮合间隙，并且第一齿圈25和第二齿圈26的下端位于出料口内，因此，出料口处的生物颗粒燃料在第一齿轮和第二齿轮的啮合作用下，进入两者的啮合间隙。于是，顺着第一齿圈25和第二齿圈26的转动，一半生物颗粒燃料由第一齿圈25运输至第一转板27的右侧，另一半生物颗粒燃料由第二齿圈26运输至第二转板28的左侧。另外，由于出料口的位置低于出料管40与储料罐3的连接处的位置，因此，出料管40会不断补充出料口处的生物颗粒燃料。
上述过程中，由于第五转轴23与第一转辊19之间连接有第一履带，因此固定连接在第五转轴23上的第一凸轮32发生逆时针转动，逆时针转动的第一凸轮32对第一转板27施加间歇性的推力，使得第一转板27先发生逆时针转动15°，再发生顺时针转动15°复位，再发生逆时针转动15°，如此循环，使得第一转板27上的生物颗粒燃料向左发生滚动，并在滚动过程中落入容积不同的凹槽29内。
同理，由于第六转轴24与第二转辊20之间连接有第二履带34，因此固定连接在第六转轴24上的第二凸轮33发生顺时针转动，顺时针转动的于是第一转板27固定连接在第二转辊20上的而第二凸轮33发生转动，顺时针转动的第二凸轮33对第二转板28施加间歇性的推力，使得第二转板28先发生顺时针转动15°，再发生逆时针转动15°复位，再发生顺时针转动15°，如此循环，使得第二转板28上的生物质颗粒燃料向右发生滚动，并在滚动过程中落入容积不同的凹槽29内。此过程中，第一挡板30能够防止生物颗粒燃料从第一转板27上滑落至炉体2底壁上，第二挡板31能够防止生物颗粒燃料从第二转板28上滑落至炉体2底壁上。
因此，第一转板27和第二转板28上的生物颗粒燃料分布情况为：第一转板27上的生物颗粒燃料的量从左至右逐渐减少，第二转板28上的生物颗粒燃料的量从左至右逐渐增多。而第一转板27和第二转板28沿第一转盘10的竖直中心线对称设置，因此，越是靠近第一转盘10边缘处的热交换管18所接触的总热量越多，而越是靠近第一转盘10中心处的热交换管18所接触的总热量越少，实现热量的有效分布，避免了位于靠近第一转盘10中心处的热交换管18接触的总热量多于其所能吸收的总热量，也避免了位于靠近第一转盘10边缘处的热交换管18接触的总热量少于其所能吸收的总热量，从而避免热量的浪费，提高热量的利用效率。
当第一转板27和第二转板28上的生物颗粒燃料燃烧时，从炉体2侧壁上的进风管36向炉体2内吹风，风通过第一转板27和第二转板28上的通孔与生物颗粒燃料接触，加快生物颗粒燃料的燃烧速度。生物颗粒燃料燃烧后生成的灰渣通过通孔掉落在炉体2底壁上堆积，灰渣内含有剩余的热量，能够对左储水腔4内的水进行预热，同时对右储水腔5内的水进行保温。
同时，由于电机1的输出端与第一转轴14之间连接有第三履带35，因此，第一转轴14发生逆时针转动，与第一转轴14固定连接的第一转盘10发生逆时针转动，带动热交换管18逆时针转动，从而实现热交换管18的均匀加热，提高加热效率。经过加热后的水从第二转盘11的第二空腔13经第二输水管17流向右储水腔5，再从右储水腔5经出水管7流出。
当生物颗粒燃料锅炉工作一段时间后，工作人员通过炉体2侧壁上的观察窗观察炉体2底部积灰的情况，当需要清灰时，工作人员打开出灰管37上的开关38，灰渣在自身重力作用下滑落至收集箱39中，完成灰渣的收集。
整个过程中所产生的烟尘，从炉体2顶部的出烟管8离开，出烟管8内的烟尘过滤器9过滤气体中的灰尘，避免污染空气。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (8)
1.生物颗粒燃料锅炉，包括电机、炉体和用于储放生物颗粒燃料的储料罐，所述炉体包括外层和内层，其特征在于：所述外层和内层之间形成独立的左储水腔和右储水腔，左储水腔连接有进水管，右储水腔连接有出水管；所述炉体内设有第一转盘和第二转盘，第一转盘内开设有第一空腔，第二转盘内开设有第二空腔，第一转盘的中心处固定连接有第一转轴，第二转盘的中心处固定连接有第二转轴，第一转轴和第二转轴均与炉体侧壁转动连接，第一转轴内开设有用于连通左储水腔和第一空腔的第一输水管，第二转轴内开设有用于连通右储水腔和第二空腔的第二输水管，第一转盘沿其圆周均匀分布有若干热交换管，热交换管的一端与第一空腔连通，热交换管的另一端与第二空腔连通；所述炉体侧壁转动连接有第一转辊和第二转辊，第一转辊的外壁同轴地固定连接有第一齿圈，第二转辊的外壁同轴地固定连接有第二齿圈，第一齿圈与第二齿圈啮合，第一齿圈和第二齿圈之间留有啮合间隙，第一转辊与电机的输出端固定连接；所述炉体侧壁转动连接有第三转轴、第四转轴、第五转轴和第六转轴，第三转轴固定连接有用于承接从第一齿圈上掉落的生物颗粒燃料的第一转板，第四转轴固定连接有用于承接从第二齿圈上掉落的生物颗粒燃料的第二转板，所述第一转板和第二转板靠近热交换管的一侧开设有若干凹槽，所述凹槽的容积沿远离第一齿圈的方向逐渐增大；第五转轴固定连接有第一凸轮，第六转轴固定连接有第二凸轮，第一凸轮和第二凸轮均包括基部和凸部，第一凸轮的凸部与第一转板相抵，第二凸轮的凸部与第二转板相抵，第五转轴与第一转辊之间连接有第一履带，第六转轴和第二转辊之间连接有第二履带，电机的输出端与第一转轴之间连接有第三履带；所述热交换管的长度等于第一转板的长度，热交换管与第一转盘圆心处的最大直线距离等于第一转板的宽度，第二转板的长度与宽度均与第一转板相同，第一转板与第二转板沿第一转盘的竖直中心线对称设置；所述储料罐连接有出料管，第一齿圈和第二齿圈靠近炉体底部的一端位于出料管的出料口，所述出料口的位置低于出料管与储料罐的连接处的位置。
2.根据权利要求1所述的生物颗粒燃料锅炉，其特征在于：所述第一转板远离第一齿圈的一端固定连接有第一挡板，第二转板远离第二齿圈的一端固定连接有第二挡板。
3.根据权利要求2所述的生物颗粒燃料锅炉，其特征在于：所述炉体侧壁连接有进风管，所述第一转板和第二转板上均开设有若干通孔，通孔内固定安装有格栅，所述格栅的间隙小于生物颗粒燃料的粒径。
4.根据权利要求3所述的生物颗粒燃料锅炉，其特征在于：所述炉体底壁的截面呈弧形，弧形的凹面朝向炉体内部，炉体底壁连接有出灰管，出灰管连接在底壁的最低处，出灰管上固定安装有能够打开出灰管的开关，出灰管下方设有用于收集灰渣的收集箱。
5.根据权利要求4所述的生物颗粒燃料锅炉，其特征在于：所述炉体侧壁上设有用于观察炉体底部积灰情况的观察窗。
6.根据权利要求5所述的生物颗粒燃料锅炉，其特征在于：所述炉体顶部连接有出烟管，出烟管内安装有烟尘过滤器。
7.根据权利要求6所述的生物颗粒燃料锅炉，其特征在于：所述第一履带、第二履带和第三履带均位于炉体外部。
8.根据权利要求7所述的生物颗粒燃料锅炉，其特征在于：所述出料管呈U形。
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