CN111750344A - 一种反旋烟气分离生物质秸秆炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反旋烟气分离生物质秸秆炉，其包括炉体、设置在炉体内的燃料室、位于燃料室下方的燃烧室、位于燃烧室下方的贮灰室、设置在燃烧室一侧并且与燃烧室连通的回料腔、位于回料腔上方的降尘螺旋腔以及安装在炉体顶部的引风机，在燃料室上设有等离子点火器；本发明利用烟气中烟和气的比重不同，烟重于气的特点，利用离心分离技术使烟气分离，外层烟气进入反向螺旋，回入炉内二次燃烧，含少量逃逸颗粒的烟气在离心引风机的作用下，再次分离，浓度高的烟气回入燃料室，预热燃料并进行二次燃烧，重新进入烟气循环，经过反复的循环燃烧，使可燃颗粒明显降低，达到净化烟气的目的。

Description

一种反旋烟气分离生物质秸秆炉

技术领域

本发明涉及一种反旋烟气分离生物质秸秆炉。

背景技术

农村有大量的秸秆能源，可用于冬季供暖，主要存在的问题是烟气大影响环境。为解决这个问题，各类秸秆炉技术相继出现，对燃料充分燃烧，保护环境起到了一定的作用。通常的技术是正向燃烧，即从下向上燃烧，结合烟气回流二次燃烧降低烟气排放。其缺点是正向燃烧，热量上升，燃料没有前期预热分解过程，分解和燃烧同时进行，反应时间短，释放的未燃的可燃物多，烟浓度大，虽然烟气二次回燃能起到部分作用，但仍然存在大量的可燃的颗粒随烟气排入大气。

现有的燃烧技术很多，通常是采用正向燃烧，主要缺点是向上燃烧，燃料预热至燃尽时间短，未燃颗粒物多，为了解决这一问题，通常的做法是引入二次风，即在气相空间加入氧进一步反应，减少颗粒物的逃逸，这种方法的缺点是引入的二次风温度低，吸收了部分反应热，降低了反应速度和效率，未燃尽颗粒未能全部氧化。

为了弥补正向燃烧的不足，也有人研究反向燃烧技术，燃料从上向下注入，燃烧的烟气从上向下移动，即反向燃烧。由于底部燃烧热向上扩散燃料得到较长时间的预热，开始分解，分解的产物穿过炉箅附近的碳燃烧高温反应区，分解产物燃烧，烟气浓度大幅降低。这种技术减少了大部分的烟气，但仍有部分烟气会逸出，给人带来不适的感觉。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种反旋烟气分离生物质秸秆炉，降低排出的烟气浓度。

本发明所采用的技术方案是：一种反旋烟气分离生物质秸秆炉，其包括炉体、设置在炉体内的燃料室、位于燃料室下方的燃烧室、位于燃烧室下方的贮灰室、设置在燃烧室一侧并且与燃烧室连通的回料腔、位于回料腔上方的降尘螺旋腔以及安装在炉体顶部的引风机，在燃料室上设有等离子点火器；

所述引风机的进风口通过引风管与降尘螺旋腔连通，出风口通过回风管与燃料室连通，在燃料室的顶部还设有进风管。

进一步的，在所述降尘螺旋腔内设有芯筒，在降尘螺旋腔的内壁上设有螺旋挡板，在芯筒的外侧壁上设有与螺旋挡板的螺旋方向相反的螺旋鳍片。

进一步的，在所述降尘螺旋腔的顶部呈圆形阵列设有若干个挂块，在挂块的一侧壁上设有卡槽，在芯筒的内壁顶部设有用于与卡槽相配合的挂台。

进一步的，所述螺旋鳍片的螺旋上升角与螺旋挡板的螺旋下降角之和大于90°。

进一步的，所述回料腔与燃烧室通过烟腔和回料通道连通，烟腔位于回料通道的上方，回料通道的底部由回料腔向燃烧室逐渐向下倾斜。

进一步的，所述引风机的出风口通过烟气挡板分成两股气流，靠近叶轮切向的气流与回风管连通，靠近叶轮轴向的气流经出风管排出。

进一步的，在所述燃料室与燃烧室之间设有倾斜的水横管，在水横管上设有上炉篦。

进一步的，在所述燃烧室与贮灰室之间设有下炉排支撑台，在下炉排支撑台上设有下炉篦；

在贮灰室上设有除灰口，在除灰口上设有清灰口密封盖，在除灰口上还设有带有下风调节阀的进风孔。

进一步的，在炉体外壁与燃料室、燃烧室、贮灰室、回料腔、降尘螺旋腔之间的空间为水腔。

进一步的，所述炉体包括上炉体和下炉体，燃烧室包括上燃烧室和下燃烧室，所述燃料室、上燃烧室、降尘螺旋腔位于上炉体内，下燃烧室、回料腔位于下炉体内。

本发明的积极效果为：

本发明利用烟气中烟和气的比重不同，烟重于气的特点，利用离心分离技术使烟气分离，外层烟气进入反向螺旋，回入炉内二次燃烧，含少量逃逸颗粒的烟气在离心引风机的作用下，再次分离，浓度高的烟气回入燃料室，预热燃料并进行二次燃烧，重新进入烟气循环，经过反复的循环燃烧，使可燃颗粒明显降低，达到净化烟气的目的。

本发明采用反向燃烧方式，即由上向下烧，火焰向下，由于热量有向上的性质，因此上部燃料区的燃料会先期预热分解，产生的可燃气体和颗粒物，向下穿过高温区，燃烧时间长，烟气中可燃颗粒物少。

本发明尾部烟气通过芯筒上的螺旋鳍片旋转分离，比重较大的可燃颗粒物向周围运动，并在反向螺旋挡板的作用下，回流到下燃烧室，进一步燃烧。

本发明采用离心引风机分离烟气，含颗粒较重的烟气直接注入燃料室内，一方面可以对燃料进行预热，另一方面可以进行二次燃烧，提高了燃烧效率，减少了烟尘排放。

附图说明

为了更清楚的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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明剖视示意图；

图3为本发明芯筒结构示意图；

图4为本发明上炉体示意图；

图5为本发明下炉体示意图；

图6为本发明引风机结构示意图；

图7为本发明芯筒上的螺旋上升角和降尘腔上的螺旋下降角示意图。

在附图中，

1-引风机、2-引风管、3-出风管、4-进风调节阀、5-回风管、6-进风管、7-上炉体、8-进料口、9-等离子点火器、10-下炉体、11-清灰口、12-下风调节阀、13-清灰口密封盖、14-进料口密封盖、15-上炉体出水管、16-挂块、17-降尘螺旋腔、18-水腔、19-上炉体进水管、20-水横管、21-挂台、22-芯筒、23-螺旋鳍片、24-下炉体出水管、25-回料腔、26-烟腔、27-回料通道、28-下炉排支撑台、30-贮灰室、31-下燃烧室、33-上炉篦、34-下炉篦、35-叶轮、36-烟气挡板、37-燃料室、38-上燃烧室。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如附图1-7所示，本发明包括由优质碳钢板制成的炉体、位于炉体内的燃料室37、燃烧室、贮灰室30、回料腔25、降尘螺旋腔17以及安装在炉体顶部的引风机1。引风机1的作用是，将进入到降尘螺旋腔17内的烟气抽出，通过回风管5再次送入到燃料室37。

燃料室37位于炉体内部上侧，燃料存放在燃料室内待燃烧，可一次加满，也可分次加入燃料。燃料室37设有进料口8，其尺寸与燃料宽度相同，允许大燃料块投入，进料口8可接连续入料机械，也可以接定量投料盒，以扩大燃料室。在进料口8上设有进料口密封盖14，其作用是燃料投入后盖好进料口8，盖好后严密不透风。进料口8采用大开口设计，只要燃料室能装下整截木料可以方便地放入燃料室燃烧，配合等离子点火装置，整块木料会立即点燃。当烧粉末装燃料时可以和块状物混烧，先铺一层块状燃料然后再掺入粉状料。粉状料掉落至下燃烧室和贮灰室后还会缓慢继续燃烧，至到燃尽。

燃烧室位于燃料室37的下方，二者被水横管20隔开，在水横管20上设有上炉篦33，用以挡住燃料防止掉落，水横管倾斜安装，内部充满水，和两端水侧相通，形成循环，防止水横管20烧坏。上炉篦33为铸铁材质，也可以用其他耐火烧的材质。

燃料室37带有点火孔，在点火孔内装有等离子点火器9，等离子点火器是利用电磁高频振荡的原理使空气快速电离，产生离子火焰，温度可达上万度的高温。等离子点火器9带有自动开关气流的作用，与引风机1联动。本发明采用等离子点火，实现不接触高温点火，利用高频振荡电离空气的技术，使通过点火器进入燃料室的空气电离形成等离子体焰，上万度的高温等离子体可以燃尽一切燃料，燃料迅速分解并燃烧，在分解物未逃逸时即燃烧完毕，点火完成，点火时间短，效率高。

回风管5位于燃料室37的顶部，将引风机1引出的烟气部分回流到燃烧室37，用以预热燃料，同时烟气二次回燃，降低可燃物排放量。在燃料室37的顶部还设有进风管6，控制给氧量，控制燃料燃烧的速度，在进风管6上装有进风调节阀4，进风管调节阀4与引风机1联动调节给氧量，可以根据烟量大小调节影响烟气回燃量。

在降尘螺旋腔17内设有芯筒22，在降尘螺旋腔17的内壁上焊接有螺旋挡板，其作用是将烟向下引导，在降尘螺旋腔17的顶部设有引风管2，引风管2与引风机1的进风口相接，将烟气导出。在所述降尘螺旋腔17的顶部呈圆形阵列设有若干个挂块16，在挂块16的一侧壁上设有卡槽，芯筒22为中空结构，在芯筒22的内壁顶部设有用于与卡槽相配合的挂台21，用于挂接在降尘螺旋腔17顶部，顶部留有间隙，烟气通过间隙进入引风管。

在芯筒22外壁有螺旋鳍片23，其旋向与降尘螺旋腔上的螺旋挡板旋向相反。螺旋鳍片的作用是导流烟气并形成旋转。内侧上升的烟气和外侧下降的烟尘形成反向螺旋走向。

回料腔25与燃烧室通过烟腔26和回料通道27连通，烟腔26位于回料通道27的上方，回料通道27的底部由回料腔25向燃烧室逐渐向下倾斜。烟气从燃烧室通过烟腔26进入并转向上进入降尘螺旋腔17，回料腔25可以接收降尘螺旋腔17反回的颗粒，然后通过回料通道27进入下燃烧室。

燃烧室向下通过下炉篦34与贮灰室30相同，在燃烧室与贮灰室30之间设有下炉排支撑台28，下炉篦34安装在下炉排支撑台28上，下炉箅34的作用是挡住较大的燃料块，并在其上燃烧。贮灰室30的一侧有清灰口11，可以通过清灰口11将灰清楚，清灰口11带有清灰口密封盖13，清灰口密封盖13只在在清灰时打开，清完后合上密封。在清灰口11上设有进风口并在进风口上安装下风调节阀12，下风调节阀12与引风机1联动。清灰口11是密封的，下进风口有调节阀，与引风机1联动，引风机1停止则封闭进风，其作用是当某种原因造成引风机停机时，炉子本身燃烧产生的二氧化碳会充满燃料整个炉体，燃料室内因为没有氧气燃烧停止，不会发生一氧化碳中毒。

引风机1是一台离心风机，其包括安装在壳体内的叶轮35以及与叶轮35旋转的外沿相切设置的风道，在风道内设有倾斜的烟气挡板36，烟气挡板36朝向叶轮35一侧倾斜且位于风道的底面上。从引风管轴向吸入的烟气经引风机后切向输出进入风道，风道内的烟气被烟气挡板36分割成两股，靠近切向的部分引入回风管5回到燃料室37，靠近轴向的烟气经过出风管3排出。

炉体包括上炉体7和下炉体10，二者通过耐火密封胶粘结为一体，构成完整的功能体，需要修理时可以分开。燃烧室包括上燃烧室38和下燃烧室31，上燃烧室38为燃料产生的可燃气体燃烧的空间，属于高温燃烧区。燃料室37、上燃烧室38、降尘螺旋腔17位于上炉体7内，引风机1位于上炉体7的顶端。下燃烧室31、贮灰室30、回料室25位于下炉体10内，下燃烧室31与上燃烧室37连通，共同完成燃烧工作。

在上下炉体外壁与燃料室37、上燃烧室38、下燃烧室31、贮灰室30、回料腔25、降尘螺旋腔17之间的空间为水腔18，充满可以自由流动的水。在上炉体7的外壁上端设有上炉体出水管15，用于和取暖设备进水连接，在上炉体7的外壁下端设有上炉体进水管19，上炉体单独供暖时与取暖设备出口管相连接，上炉体和下炉体联合供暖时，接下炉体出水管24；在炉体10的外壁上端设有下炉体出水管24，用于接日常用热水，与上炉体联合供暖时，接上炉体进水管19，在外壁下端设有下炉体进水管40，用于接自来水，当与上炉体联合供暖时，接取暖设备回水管。

下风调节阀12和风机1联动是指当风机停止时，下风调节阀关闭。使得炉体内形成一个密封腔，二氧化碳迅速上升，熄灭火焰。

等离子点火器9与风机1联动是指当风机启动后点火程序才会开启，点火器打开点火风门并点火，点火后停止并关闭点火风门。同样为保证炉体内形成密封空间，让二氧化碳熄灭火焰。

进风调节阀4和风机1联动是指，根据风机的转速调节和回烟量的需要调节，风机转速快，进风风门开度小，回烟量就会增加。

使用时，装好燃料，关闭燃料门，打开风机，进风调节阀关闭，点火程序启动，点火器风门打开，燃烧程序开始点火并燃烧，下风门调节阀12打开，点火程序关闭，点火器风门关闭，进风调节阀打开，燃烧正常进行。

燃烧烟气流程：

点火后形成烟气并开始燃烧，烟气的热量向上传播，对燃料进行预热，燃料分解产生的更多的可燃气体，可燃气体在引风机的的作用下向下运动，穿过上燃烧室高温燃烧区，进入下燃烧室，通过烟腔进入回料室并向上进入降尘螺旋腔，在离心力的作用下向上旋转上升的烟气发生分离，在反向螺旋的导引下，向下沉降至回料腔，并经回料通道进入下燃烧室在炉箅上燃烧，或进入贮灰室继续燃烧。部份燃料会因为颗粒等原因掉落至下炉箅或贮灰室，由于除灰口有通风口打开，氧气进入燃烧继续进行，直到燃尽。

如附图7所示，所述的芯筒上的螺旋和降尘腔上的螺旋要反向旋转，同时芯筒上的螺旋上升角和降尘腔上的螺旋下降角之和要大于90度，否则降尘效果差。

通常生物质秸秆炉灰中有大量的未燃尽的余火，这是由于可燃物通过炉箅的缝隙掉落到灰中未及时燃烧发生的。本发明燃烧区在燃料下方，燃料掉落时要经过高温区发生燃烧。掉落到下炉箅上的可燃物还会在下燃烧室缓慢燃烧，从下炉箅掉落到灰中的可燃物，还会因为除灰口处设有空气入口继续缓慢燃烧，直到燃尽。

本发明炉体采用上下分层设计，方便修理维护，上炉体和下炉体内的水空间也是分开的，下部空间水温较低，贮水量较大，可以方便日常洗潄使用，上炉体水量相对较少，温度较高适合供暖使用，也可以采用上下联结后串联使用，提高供暖效率。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种反旋烟气分离生物质秸秆炉，其特征在于其包括炉体、设置在炉体内的燃料室（37）、位于燃料室（37）下方的燃烧室、位于燃烧室下方的贮灰室（30）、设置在燃烧室一侧并且与燃烧室连通的回料腔（25）、位于回料腔（25）上方的降尘螺旋腔（17）以及安装在炉体顶部的引风机（1），在燃料室（37）上设有等离子点火器（9）；

所述引风机（1）的进风口通过引风管（2）与降尘螺旋腔（17）连通，出风口通过回风管（5）与燃料室（37）连通，在燃料室（37）的顶部还设有进风管（6）。

2.根据权利要求1所述的一种反旋烟气分离生物质秸秆炉，其特征在于在所述降尘螺旋腔（17）内设有芯筒（22），在降尘螺旋腔（17）的内壁上设有螺旋挡板，在芯筒（22）的外侧壁上设有与螺旋挡板的螺旋方向相反的螺旋鳍片（23）。

3.根据权利要求2所述的一种反旋烟气分离生物质秸秆炉，其特征在于在所述降尘螺旋腔（17）的顶部呈圆形阵列设有若干个挂块（16），在挂块（16）的一侧壁上设有卡槽，在芯筒（22）的内壁顶部设有用于与卡槽相配合的挂台（21）。

4.根据权利要求2所述的一种反旋烟气分离生物质秸秆炉，其特征在于所述螺旋鳍片（23）的螺旋上升角与螺旋挡板的螺旋下降角之和大于90°。

5.根据权利要求1所述的一种反旋烟气分离生物质秸秆炉，其特征在于所述回料腔（25）与燃烧室通过烟腔（26）和回料通道（27）连通，烟腔（26）位于回料通道（27）的上方，回料通道（27）的底部由回料腔（25）向燃烧室逐渐向下倾斜。

6.根据权利要求1所述的一种反旋烟气分离生物质秸秆炉，其特征在于所述引风机（1）的出风口通过烟气挡板（36）分成两股气流，靠近叶轮切向的气流与回风管（5）连通，靠近叶轮轴向的气流经出风管（3）排出。

7.根据权利要求1所述的一种反旋烟气分离生物质秸秆炉，其特征在于在所述燃料室（37）与燃烧室之间设有倾斜的水横管（20），在水横管（20）上设有上炉篦（33）。

8.根据权利要求1所述的一种反旋烟气分离生物质秸秆炉，其特征在于在所述燃烧室与贮灰室（30）之间设有下炉排支撑台（28），在下炉排支撑台（28）上设有下炉篦（34）；

在贮灰室（30）上设有除灰口（11），在除灰口（11）上设有清灰口密封盖（13），在除灰口（11）上还设有带有下风调节阀（12）的进风孔。

9.根据权利要求1所述的一种反旋烟气分离生物质秸秆炉，其特征在于在炉体外壁与燃料室（37）、燃烧室、贮灰室（30）、回料腔（25）、降尘螺旋腔（17）之间的空间为水腔（18）。

10.根据权利要求1所述的一种反旋烟气分离生物质秸秆炉，其特征在于所述炉体包括上炉体（7）和下炉体（10），燃烧室包括上燃烧室（38）和下燃烧室（31），所述燃料室（37）、上燃烧室（38）、降尘螺旋腔（17）位于上炉体（7）内，下燃烧室（31）、回料腔（25）位于下炉体（10）内。

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