CN110986027A - 一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉，包括：锅炉本体、秸秆干燥破包室、链条炉排；锅炉本体包括锅壳和炉膛，锅壳固定在炉膛顶部；炉膛内固定有后拱、前拱、隔离墙等并具有半气化燃烧室、固定碳燃尽室和强化燃烧室；链条炉排水平设置在炉膛底部且其下方沿其输送方向设置有多个风室；秸秆干燥破包室设置在锅炉本体的进料口前，其内部设置有秸秆破包装置。本发明通过设置秸秆破包装置解决了秸秆捆烧直燃问题；由于采用了链条炉排，可以连续进料，连续出渣；同时，半气化燃烧室、固定碳燃尽室和强化燃烧室的分级燃烧，不仅提高了燃烧效果，而且所产生的氮氧化物浓度低，达到了节能环保的效果。

Description

一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉

技术领域

本发明涉及秸秆燃烧技术领域，尤其涉及一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉。

背景技术

随着化石能源消耗导致温室气体效应加剧和我国雾霾现象频出，人类的环保意识不断增强，故如何要源头上抑制污染排放成为重中之重，寻找一种清洁可靠的能源也己迫在眉睫。生物质能被广泛认为是一种“CO2零排放”的环境友好型可再生能源，因此生物质能应用得到世界范围内的重视，

而秸秆是其中最为重要的生物质燃料之一,秸秆燃料直接进行散烧时,由于体积小，密度小,运输不方便，费力费工，故而限制了秸秆燃料直接散烧的应用。另一种是把秸秆燃料收集成圆包或方包，运回加工厂进行压块或压成颗粒再进行燃烧，这种秸秆成型燃料虽然加工后燃料密度大，单位体积能量高，但是其在燃烧时温度高于灰熔点的温度，极易造成结焦，而且要耗费大量电力资源，生产效率不高，成型设备成本和维修费用却很高。还有一种秸秆捆烧技术，其具有秸秆打捆密度适中，能耗低的特点，与秸秆成型燃料相比，这种燃料成本可降低一倍以上，同时生产率高，并且若将打捆秸秆在燃烧前干燥，将水分降到20％以下，然后再将成捆秸秆送入炉内燃烧，这种方法是最经济的。

但是目前现有秸秆捆烧锅炉不能确保秸秆捆充分燃烧，秸秆捆在锅炉内靠鼓风机给风自然燃烧，不仅燃烧速度慢，秸秆燃烧不彻底，热效率低。

因此，如何解决现有秸秆捆烧锅炉技术上存在的缺点，提供一种秸秆捆在锅炉内能够充分燃烧，热效率高，节能环保的秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉，是本领域技术人员亟须解决的一个问题。

发明内容

为此，本发明的目的在于提出一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉，以有效解决现有秸秆捆烧技术存在的上述问题，其具体技术方案如下：

一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉，包括：锅炉本体、秸秆干燥破包室、链条炉排；

所述锅炉本体包括锅壳和炉膛，所述锅壳固定在所述炉膛顶部；所述炉膛的后端固定有后拱，前端固定有前拱，隔离墙固定于所述炉膛内且位于所述后拱与所述前拱之间；所述隔离墙、所述前拱与所述炉膛共同围成半气化燃烧室；所述后拱顶壁、所述隔离墙与所述炉膛共同围成强化燃烧室；所述后拱下壁、所述隔离墙与所述炉膛共同围成固定碳燃尽室；所述隔离墙上开设有连通所述半气化燃烧室和所述强化燃烧室的喷火口，所述后拱靠近所述隔离墙的端部开设有连通所述强化燃烧室和所述固定碳燃尽室的烟气口；所述强化燃烧室的顶部具有出烟口，所述出烟口与用于排放燃烧后烟气的烟道相连通；

所述链条炉排水平设置在所述炉膛底部且其顶面与所述隔离墙底端之间存有间隙，所述链条炉排下方沿其输送方向设置有多个风室；

所述秸秆干燥破包室设置在所述锅炉本体的进料口前，其内部设置有秸秆破包装置，所述进料口用于将秸秆燃料输送到所述链条炉排上；所述秸秆破包装置包括破包辊总成，所述破包辊总成通过轴承座固定于所述秸秆干燥破包室内左右侧壁上，用于破包秸秆捆；所述破包辊总成的一端与水冷循环系统相连接，以实现对其自身结构的降温保护。

通过采用上述技术方案，本发明首先解决了秸秆捆烧直燃问题：打捆秸秆无需加工成颗粒或压块，省去了中间加工环节，降低了运行成本；本发明秸秆干燥破包室内可以放置两到三个秸秆捆，第一个秸秆捆在破包时，第二和第三个秸秆捆在室内同时受到烟气的辐射进行烘干，减少了秸秆中的水分，有利于秸秆捆破包后在炉膛内的燃烧；同时，由于秸秆破包后秸秆的密度变小，燃烧温度达不到秸秆灰的灰熔点，所以燃烧时也不易结焦。

其次，本发明由于采用了链条炉排，可以连续进料，连续出渣；同时，半气化燃烧室、固定碳燃尽室和强化燃烧室的分级燃烧，不仅提高了燃烧效果，而且所产生的氮氧化物浓度低，达到了节能环保的效果。

在上述技术方案的基础上，本发明还可做出如下改进：

优选的，在上述一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉中，所述锅炉本体还包括前烟箱、后烟箱、螺纹烟管、集箱、下降管、对流管束，所述前烟箱固定在所述锅壳前端封头上并与所述烟道远离所述出烟口的一端连通；所述后烟箱固定在所述锅壳后端封头上，用于排放烟气；所述螺纹烟管固定在所述锅壳内部且其两端分别连通所述前烟箱和所述后烟箱；所述烟道为八字型烟道且位于所述半气化燃烧室、所述强化燃烧室的顶部两侧；所述集箱位于所述链条炉排上部两侧且其后端设有回水口，所述集箱上侧通过所述下降管和所述对流管束与所述锅壳相连通；所述锅壳上设有与所述回水口相连通的出水口。

本发明锅炉由于采用了螺纹烟管技术，增大了锅壳的受热面积，提高了燃烧热量的利用率，同时布置足够多的受热面(集箱、下降管和对流管束)，热量充分吸收，锅炉排烟温度低，热效率高。

优选的，在上述一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉中，所述下降管位于所述炉膛后端，所述对流管的顶部围绕八字型所述烟道设置。

本发明锅炉通过合理布置锅壳、集箱、水下降管、对流管束和螺纹烟管等的受热面，一方面分级换热降低排烟温度，另一方面采用了高效传热元件，大幅提高了锅炉效率。

优选的，在上述一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉中，所述链条炉排顶面与所述隔离墙底端之间存有1000-1300mm的间隙，确保破包的秸秆进入炉膛。

优选的，在上述一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉中，所述破包辊总成包括两个破包轴，所述破包轴的外表面上设有用于破包的破包刺或铁板，内部设有用于流通冷却循环水的通道；所述破包轴的轴端上设有出、回水管头；所述水冷循环系统包括循环泵以及与所述循环泵进水口相连接的水管，所述循环泵通过软管与所述出、回水管头相连通。

破包轴可以对秸秆捆进行快速的破包，散开的秸秆在秸秆干燥破包室内也可被初步燃断，以便提高其后续燃烧效果；同时水冷循环系统可以确保破包辊总成、轴承座等结构不会长期处于高温状态，保证了这些结构的工作能力并延长了其使用寿命。

优选的，在上述一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉中，所述破包轴内装有用于密封冷却水的双面水封和密封胶圈。

优选的，在上述一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉中，所述破包轴的转动破包依靠传动电机带动链条和链轮实现。

优选的，在上述一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉中，所述风室为等压风室且其均匀分布在所述链条炉排的下方，以均匀向炉膛内输送秸秆燃烧所需要的氧气。

优选的，在上述一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉中，所述链条炉排的后端设有用于回收处理秸秆燃烧废渣的回收处理装置。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉，具有以下有益效果：

1、秸秆无需加工成颗粒或压块，可直接燃烧，省去了中间加工环节，从而大大降低了运行成本。

2、秸秆捆破包后秸秆的密度小，燃烧温度达不到秸秆灰的灰熔点，燃烧时不易结焦。

3、由于采用于链条炉排，可以连续进料，连续出渣。

4、半气化燃烧室、固定碳燃尽室和强化燃烧室的分级燃烧，不仅提高了燃烧效果，而且所产生的氮氧化物浓度低，达到了节能环保的效果。

5、锅炉由于采用了螺纹螺管技术和布置足够多的受热面，热量充分吸收，锅炉排烟温度低，热效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的主剖面结构示意图。

图2附图为图1的左剖面结构示意图。

其中，图中，

1-锅炉本体、2-锅壳、3-炉膛、4-后拱、5-前拱、6-隔离墙、7-半气化燃烧室、8-强化燃烧室、9-固定碳燃尽室、10-喷火口、11-烟气口、12-烟道、13-链条炉排、14-等压风室、15-破包辊总成、16-破包轴、17-水冷循环系统、18-秸秆干燥破包室、19-前烟箱、20-后烟箱、21-螺纹烟管、22-集箱、23-下降管、24-对流管束。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

下面根据图1-2详细描述本发明实施例的一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉。

参见附图1和附图2，本发明实施例公开了一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉，包括：锅炉本体1、秸秆干燥破包室18、链条炉排13，链条炉排13水平设置在锅炉本体1的炉膛3底部，秸秆干燥破包室18设置在锅炉本体1的进料口前。

锅炉本体1包括锅壳2和炉膛3，锅壳2固定在炉膛3顶部。

炉膛3的后端固定有后拱4，前端固定有前拱5，隔离墙6固定于炉膛3内且位于后拱4与前拱5之间。

进一步的，前拱5的上部由从前至后斜向上延伸的斜墙体构成，前拱5的下部由竖直延伸的竖墙体构成。后拱4由位于后炉壁墙前方由后往前横向延伸的横向墙和斜向上延伸的斜墙体构成，后拱4的前部位于链条炉排13后端的上侧，这样的大空间设计更有利于秸秆燃料的充分燃烧。

隔离墙6、前拱5与炉膛3共同围成半气化燃烧室7；后拱4顶壁、隔离墙6与炉膛3共同围成强化燃烧室8；后拱4下壁、隔离墙6与炉膛3共同围成固定碳燃尽室9。

隔离墙6上开设有连通半气化燃烧室7和强化燃烧室8的喷火口10，后拱4靠近隔离墙6的端部开设有连通强化燃烧室8和固定碳燃尽室9的烟气口11。

强化燃烧室8的顶部具有出烟口，出烟口与用于排放燃烧后烟气的烟道12相连通。

进一步的，锅炉本体1还包括前烟箱19、后烟箱20、螺纹烟管21、集箱22、下降管23、对流管束24。

前烟箱19固定在锅壳2前端封头上并与烟道12远离出烟口的一端连通；后烟箱20固定在锅壳2后端封头上，用于排放烟气；螺纹烟管21固定在锅壳2内部且其两端分别连通前烟箱19和后烟箱20。

上述中的烟道12为八字型烟道且位于半气化燃烧室7、强化燃烧室8的顶部两侧。集箱22位于链条炉排13上部两侧且其后端设有回水口，集箱22上侧通过下降管23和对流管束24与锅壳2相连通，即下降管23两端分别与锅壳2和集箱22相连通，对流管束24两端分别与锅壳2和集箱22相连通；下降管23位于炉膛3后端，对流管束24的顶部围绕八字型烟道12设置。锅壳2上设有与回水口相连通的出水口。

链条炉排13水平设置在炉膛3底部，其顶面与隔离墙6底端之间存有1000-1300mm的间隙，更优选为1100mm；链条炉排13下方沿其输送方向均匀分布有多个等压风室14。

进一步的，链条炉排13的后端设有用于回收处理秸秆燃烧废渣的回收处理装置。

秸秆干燥破包室18设置在锅炉本体1的进料口前，其内部设置有秸秆破包装置，进料口用于将秸秆燃料输送到链条炉排13上。

具体的，秸秆破包装置包括破包辊总成15，破包辊总成15通过轴承座固定于秸秆干燥破包室18内左右侧壁上，用于破包秸秆捆，同时秸秆干燥破包室的火焰也可对散开的秸秆进行初步燃断；破包辊总成15的一端与水冷循环系统17相连接，以实现对其自身结构的降温保护。

更为具体的，破包辊总成15包括两个破包轴16，两个破包轴16通过轴承座固定于秸秆干燥破包室18内左右侧壁上，破包轴16的外表面上设有用于破包的破包刺或铁板。

破包轴16的内部设有用于流通冷却循环水的通道；在破包轴16的轴端上设有出、回水管头，水冷循环系统17包括循环泵以及与循环泵进水口相连接的水管，循环泵通过软管与出、回水管头相连通，通过冷却水在破包轴16内的不断循环实现对秸秆破包装置上相应结构的及时冷却，保证这些结构的工作能力并延长其使用寿命。

为了进一步优化上述技术方案，破包轴16内还装有用于密封冷却水的双面水封和密封胶圈。

为了进一步优化上述技术方案，破包轴16的转动破包依靠传动电机带动链条和链轮实现。

本发明的具体工作原理为：

将数个秸秆捆送入锅炉进料口前的秸秆干燥破包室18内，两个破包轴16通过转动带动其上的破包刺或铁板对秸秆捆进行破包，在其中一个秸秆捆被破包的过程中，室内其他的秸秆捆受到烟气的辐射同时实现了被烘干，与此同时，循环泵启动，对两个破包轴16及其他相应结构进行持续的降温保护；

被破包和燃断的秸秆通过进料口落到链条炉排13上，链条炉排13下部的等压风室14进行适量送风，秸秆经燃烧析出大量挥发成分并充满半气化燃烧室7，因秸秆捆破包后秸秆的密度变小，故其燃烧温度达不到秸秆灰的灰熔点，燃烧时不易结焦，同时半气化燃烧室7的温度控制在800℃以下，低于灰熔点，也能有效防止结焦，同时抑制氮氧化物的生成；产生的气体经过喷火口10进入强化燃烧室8。

在上述过程中，半气化燃烧室7内没有完全燃烧的秸秆在隔离墙6下方空间内平铺在链条炉排13上，随着链条炉排13的匀速运动，配合等压风室14的均风布风，在后拱4辐射热的作用下，形成的固态碳在燃烧区内充分燃烬，形成的高温烟气流经烟气口11进入强化燃烧室8，并与半气化燃烧室7喷出的烟气汇合二次燃烧，此过程实现分相汇合燃烧，所产生的氮氧化物浓度低，大气环保效果好。

烟气由强化燃烧室8顶部进入八字型烟道12，然后汇集到前烟箱19，流经螺纹烟管21受热面，最后由后烟箱20排向大气。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉，其特征在于，包括：锅炉本体(1)、秸秆干燥破包室(18)、链条炉排(13)；

所述锅炉本体(1)包括锅壳(2)和炉膛(3)，所述锅壳(2)固定在所述炉膛(3)顶部；所述炉膛(3)的后端固定有后拱(4)，前端固定有前拱(5)，隔离墙(6)固定于所述炉膛(3)内且位于所述后拱(4)与所述前拱(5)之间；所述隔离墙(6)、所述前拱(5)与所述炉膛(3)共同围成半气化燃烧室(7)；所述后拱(4)顶壁、所述隔离墙(6)与所述炉膛(3)共同围成强化燃烧室(8)；所述后拱(4)下壁、所述隔离墙(6)与所述炉膛(3)共同围成固定碳燃尽室(9)；所述隔离墙(6)上开设有连通所述半气化燃烧室(7)和所述强化燃烧室(8)的喷火口(10)，所述后拱(4)靠近所述隔离墙(6)的端部开设有连通所述强化燃烧室(8)和所述固定碳燃尽室(9)的烟气口(11)；所述强化燃烧室(8)的顶部具有出烟口，所述出烟口与用于排放燃烧后烟气的烟道(12)相连通；

所述链条炉排(13)水平设置在所述炉膛(3)底部且其顶面与所述隔离墙(6)底端之间存有间隙，所述链条炉排(13)下方沿其输送方向设置有多个风室；

所述秸秆干燥破包室(18)设置在所述锅炉本体(1)的进料口前，其内部设置有秸秆破包装置，所述进料口用于将秸秆燃料输送到所述链条炉排(13)上；所述秸秆破包装置包括破包辊总成(15)，所述破包辊总成(15)通过轴承座固定于所述秸秆干燥破包室(18)内左右侧壁上，用于破包秸秆捆；所述破包辊总成(15)的一端与水冷循环系统(17)相连接，以实现对其自身结构的降温保护。

2.根据权利要求1所述的一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉，其特征在于，所述锅炉本体(1)还包括前烟箱(19)、后烟箱(20)、螺纹烟管(21)、集箱(22)、下降管(23)、对流管束(24)，所述前烟箱(19)固定在所述锅壳(2)前端封头上并与所述烟道(12)远离所述出烟口的一端连通；所述后烟箱(20)固定在所述锅壳(2)后端封头上，用于排放烟气；所述螺纹烟管(21)固定在所述锅壳(2)内部且其两端分别连通所述前烟箱(19)和所述后烟箱(20)；所述烟道(12)为八字型烟道且位于所述半气化燃烧室(7)、所述强化燃烧室(8)的顶部两侧；所述集箱(22)位于所述链条炉排(13)上部两侧且其后端设有回水口，所述集箱(22)上侧通过所述下降管(23)和所述对流管束(24)与所述锅壳(2)相连通；所述锅壳(2)上设有与所述回水口相连通的出水口。

3.根据权利要求2所述的一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉，其特征在于，所述下降管(23)位于所述炉膛(3)后端，所述对流管的顶部围绕八字型所述烟道(12)设置。

4.根据权利要求1所述的一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉，其特征在于，所述链条炉排(13)顶面与所述隔离墙(6)底端之间存有1000-1300mm的间隙。

5.根据权利要求1所述的一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉，其特征在于，所述破包辊总成(15)包括两个破包轴(16)，所述破包轴(16)的外表面上设有用于破包的破包刺或铁板，内部设有用于流通冷却循环水的通道；所述破包轴(16)的轴端上设有出、回水管头；所述水冷循环系统(17)包括循环泵以及与所述循环泵进水口相连接的水管，所述循环泵通过软管与所述出、回水管头相连通。

6.根据权利要求5所述的一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉，其特征在于，所述破包轴(16)内装有用于密封冷却水的双面水封和密封胶圈。

7.根据权利要求5所述的一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉，其特征在于，所述破包轴(16)的转动破包依靠传动电机带动链条和链轮实现。

8.根据权利要求1所述的一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉，其特征在于，所述风室为等压风室(14)且其均匀分布在所述链条炉排(13)的下方。

9.根据权利要求1所述的一种秸秆捆烧直燃半气化生物质锅炉，其特征在于，所述链条炉排(13)的后端设有用于回收处理秸秆燃烧废渣的回收处理装置。

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