CN113983487A - 一种生物质与煤粉的预混装置、运行方法及用途 - Google Patents

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CN113983487A CN202111091747.9A CN202111091747A CN113983487A CN 113983487 A CN113983487 A CN 113983487A CN 202111091747 A CN202111091747 A CN 202111091747A CN 113983487 A CN113983487 A CN 113983487A
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Abstract

本发明提供了一种生物质与煤粉的预混装置、运行方法及用途，所述的预混装置包括燃料喷管及套设于所述燃料喷管外周的空气喷管，所述燃料喷管内表面设置有混合块，所述燃料喷管与空气喷管之间的环形空腔内设置有旋转叶片，所述燃料喷管伸出空气喷管的一端设置有相互独立的燃料入口和煤粉入口，所述空气喷管上设置有空气入口，所述预混装置的一端伸入炉膛，燃料和煤粉注入燃料喷管混合，经空气喷管的喷气作用下喷入锅炉炉膛。在本发明中，生物质与煤粉的预混装置实现了生物质材料的安全稳定燃烧，且收集利用燃烧产生的能量，通过将预混装置与锅炉相结合，给生物质提供了稳定可靠的燃烧环境，使用锅炉保证燃料能够燃尽，并且控制了污染物的产生。

Description

一种生物质与煤粉的预混装置、运行方法及用途
技术领域
本发明属于固废处理技术领域，涉及生物质的处理，尤其涉及一种生物质与煤粉的预混装置、运行方法及用途。
背景技术
生物质为各种动植物产生的有机质。太阳能以化学能的形式储存于生物质中。自然界动植物的死亡以及人类的活动均会源源不断地产生生物质垃圾，这些垃圾无法直接利用，如果不加处置既会造成能源的浪费，还会造成一定的环境污染。为了充分利用生物质能源并且降低生物质垃圾造成的环境污染，可以通过焚烧处理生物质材料。
CN208742435U公开了一种新能源生物质混合装置，包括搅拌箱，所述搅拌箱的底部连通有出料管，所述出料管的表面设置有出料阀，所述搅拌箱底部的两侧均固定连接有支撑腿，所述搅拌箱的顶部固定连接有支撑架，所述支撑架远离搅拌箱的一侧固定连接有固定架，所述固定架的右侧固定连接有第一电机。该实用新型通过支撑架、固定架、第一电机、螺纹杆、螺纹套、滑板、连接块、滑轮、滑槽、第二电机、转轴、搅拌杆和搅拌叶片的配合使用，能够使得新能源生物质混合装置箱体内腔的生物质得到充分的搅拌，大大提高了生物质的搅拌效率，搅拌的效果更加好，有利于生物质的下一步处理和加工，有助于资源的回收利用。
CN109404888A公开了一种生物质燃烧装置，包括箱体，所述箱体上设有配料仓、送料装置、燃烧管、预热箱、点火器和风机，所述配料仓与送料装置相连，所述送料装置与燃烧管相连通，所述点火器与燃烧管相连通，所述预热箱安装在燃烧管外侧，所述预热箱分别通过防回火风管与送料装置的送料管相连通、通过送风管与燃烧管相连通，所述风机通过送风管与预热箱相连通。利用该发明生物质燃烧装置进行生物质燃料燃烧，燃烧更完全、火力更大，燃烧效果更好，更节能环保。
CN107940472A公开了一种污油泥与煤的掺烧装置及掺烧工艺，该装置包括焚烧炉，焚烧炉的过渡段处设置污油泥给料装置，污油泥给料装置包括三通管；三通管的进料总管上盘绕有蒸汽伴热管道，蒸汽伴热管道内通有蒸汽，蒸汽伴热管道的外表面包有保温层，三通管的三通交汇处支承有分流叶轮，分流叶轮通过分流电机驱动；三通管的第一出料管道和第二出料管道插入焚烧炉的炉膛内，对面布置有二次风管，其下方布置进煤口；焚烧炉落渣口附近设置有定向风帽。该掺烧装置进行掺烧处理后，在减少煤量的基础上，保证产汽量在设计负荷范围内(80～120％)，同时缓解了污油泥急需处理的现状，该工艺在利用了污油泥中原油热值的同时，产生了一定的经济效益并减少了环境的污染。
生物质的燃烧性质与传统化石燃料有显著区别。相比于煤炭，生物质燃料挥发分含量更高，水分更高，热值更低。因此，如果需要将生物质材料进行焚烧处理，需要发展一种适合生物质燃料的燃烧装置。该燃烧装置需能够实现生物质材料的安全稳定燃烧，并且可以收集利用燃烧产生的能量。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种生物质与煤粉的预混装置、运行方法及用途，在本发明中，生物质与煤粉的预混装置实现了生物质材料的安全稳定燃烧，并且可以收集利用燃烧产生的能量，且通过将生物质预混装置与电站锅炉相结合，给生物质提供了稳定可靠的燃烧环境，使用电站锅炉保证生物质燃料能够燃尽，并且控制了燃烧污染物的产生。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种生物质与煤粉的预混装置，所述的预混装置包括燃料喷管及套设于所述燃料喷管外周的空气喷管，所述燃料喷管内表面设置有混合块，所述燃料喷管与空气喷管之间的环形空腔内设置有旋转叶片，所述燃料喷管伸出空气喷管的一端设置有相互独立的燃料入口和煤粉入口，所述空气喷管上设置有空气入口，所述预混装置的一端伸入炉膛，燃料和煤粉注入燃料喷管混合，经空气喷管的喷气作用下喷入锅炉炉膛。
在本发明中，生物质与煤粉的预混装置实现了生物质材料的安全稳定燃烧，并且可以收集利用燃烧产生的能量，且通过将生物质预混装置与电站锅炉相结合，给生物质提供了稳定可靠的燃烧环境，使用电站锅炉保证生物质燃料能够燃尽，并且控制了燃烧污染物的产生。
需要说明的是，本发明对混合块的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，混合块在本发明中的作用是通过干扰燃料喷管内流体的流动实现强化燃料粉末与空气混合的效果，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的混合块均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对混合块的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
需要说明的是，本发明对旋转叶片的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，旋转叶片在本发明中的作用是使空气喷管内的空气以旋流方式喷出，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的旋转叶片均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对旋转叶片的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
作为本发明一种优选的技术方案，所述燃料喷管伸出空气喷管的一端通过法兰固定空气喷管。
需要说明的是，本发明对燃料喷管的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，燃料喷管在本发明中的作用是为生物质和煤粉的混合提供混合平台，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的燃料喷管均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对燃料喷管的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
需要说明的是，本发明对空气喷管的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，空气喷管在本发明中的作用是套设在燃料喷管外周，注入空气后，使得生物质和煤粉的混合物能够被喷入锅炉中，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的空气喷管均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对空气喷管的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
需要说明的是，本发明对法兰的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，法兰在本发明中的作用是燃料喷管与空气喷管通过法兰连接，方便取出燃料喷管进行维修或更换，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的法兰均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对法兰的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
作为本发明一种优选的技术方案，所述燃料喷管远离燃料入口的一端为燃料喷口。
优选地，所述燃料喷口为渐扩式结构。
优选地，所述的渐扩式结构包括沿燃料喷射方向依次对接的锥面段和柱面段。
作为本发明一种优选的技术方案，所述空气喷管远离空气入口的一端为空气喷口。
优选地，所述的空气喷口为渐扩式结构。
优选地，所述空气喷口的渐扩式结构为喇叭形。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的旋转叶片周向设置于燃料喷口与空气喷管之间的环形空腔。
优选地，所述旋转叶片的数量为至少两个。
优选地，所述旋转叶片的数量为2～10个，例如可以是2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明特别限定了旋转叶片周向设置于燃料喷口与空气喷管之间的环形空腔，是因为旋转叶片的设置位置对预混装置出口烟气旋流效果有影响，会影响出口火焰的卷吸及混合效果，从而影响燃料的燃烧效果。
作为本发明一种优选的技术方案，所述混合块周向错列设置于燃料喷管内表面。
本发明特别限定了混合块周向错列设置于燃料喷管内表面，是因为混合块的设置位置对生物质和煤粉颗粒混合的均匀性有影响，从而影响燃料的燃烧效果。
优选地，所述混合块焊接在燃料喷管内表面。
优选地，所述混合块的数量为至少两个。
优选地，所述混合块的数量为2～12个，例如可以是2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述空气喷管伸入锅炉墙体的一端设置有密封盒，所述密封盒包括依次连接的空气喷管固定板、密封件和锅炉墙体固定板。
需要说明的是，本发明对密封盒的尺寸和形状等结构特征不作具体要求和特殊限定，密封盒在本发明中的作用是，防止锅炉内烟气通过空气喷管与锅炉墙体接触的缝隙内漏出，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的密封盒均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对密封盒的尺寸和形状进行适应性调整。
优选地，所述的空气喷管固定板设置于空气喷管外周，所述的锅炉墙体固定板设置于锅炉墙体上，所述的空气喷管固定板和锅炉墙体固定板通过密封件连接，所述的空气喷管固定板、密封件、锅炉墙体固定板、空气喷管外壁和锅炉墙体之间围成封闭空腔。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的密封件为弹性密封片，所述密封件通过弹性形变压于锅炉墙体固定板内。
本发明特别限定了所述的密封件为弹性密封片，是因为密封片的设置既能够阻止锅炉内物质从锅炉墙体开孔处泄露，又不妨碍预混装置与锅炉墙体的相对热位移，且其一端没有固定连接锅炉墙体固定板，是为了避免预混装置与锅炉墙体反复产生热位移时造成连接处的损坏。
第二方面，本发明提供了一种第一方面所述的预混装置的运行方法，所述的运行方法包括：将燃料和煤粉分别通过燃料入口和煤粉入口注入燃料喷管混合，再经空气喷管的喷气作用下喷入锅炉炉膛。
第三方面，本发明提供了一种第一方面所述的预混装置的用途，所述预混装置用于生物质与煤粉的预混合。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
在本发明中，生物质与煤粉的预混装置实现了生物质材料的安全稳定燃烧，并且可以收集利用燃烧产生的能量，且通过将生物质预混装置与电站锅炉相结合，给生物质提供了稳定可靠的燃烧环境，使用电站锅炉保证生物质燃料能够燃尽，并且控制了燃烧污染物的产生。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的生物质与煤粉的预混装置结构示意图；
图2为本发明一个具体实施方式提供的生物质与煤粉的预混装置混合块位置放大的结构示意图；
其中，1-燃料喷管；2-燃料入口；3-煤粉入口；4-燃料喷口；5-空气喷管；6-空气入口；7-空气喷口；8-锅炉墙体；9-混合块；10-旋转叶片；11-法兰；12-密封盒；13-空气喷管固定板；14-密封件；15-锅炉墙体固定板。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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”等仅用于描述目的，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”等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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本领域技术人员理应了解的是，本发明中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备，但以上内容不属于本发明的主要发明点，本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型可以自行增设布局，本发明对此不做特殊要求和具体限定。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种生物质与煤粉的预混装置，所述的预混装置如图1所示，包括燃料喷管1及套设于燃料喷管1外周的空气喷管5，燃料喷管1内表面设置有混合块9，燃料喷管1与空气喷管5之间的环形空腔内设置有旋转叶片10，燃料喷管1伸出空气喷管5的一端设置有相互独立的燃料入口2和煤粉入口3，空气喷管5上设置有空气入口6，预混装置的一端伸入炉膛，燃料和煤粉注入燃料喷管1混合，经空气喷管5的喷气作用下喷入锅炉炉膛。
在本发明中，生物质与煤粉的预混装置实现了生物质材料的安全稳定燃烧，并且可以收集利用燃烧产生的能量，且通过将生物质预混装置与电站锅炉相结合，给生物质提供了稳定可靠的燃烧环境，使用电站锅炉保证生物质燃料能够燃尽，并且控制了燃烧污染物的产生。
需要说明的是，本发明对混合块9的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，混合块9在本发明中的作用是通过干扰燃料喷管1内流体的流动实现强化燃料粉末与空气混合的效果，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的混合块9均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对混合块9的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
需要说明的是，本发明对旋转叶片10的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，旋转叶片10在本发明中的作用是使空气喷管5内的空气以旋流方式喷出，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的旋转叶片10均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对旋转叶片10的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
燃料喷管1伸出空气喷管5的一端通过法兰11固定空气喷管5，需要说明的是，本发明对燃料喷管1的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，燃料喷管1在本发明中的作用是为生物质和煤粉的混合提供混合平台，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的燃料喷管1均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对燃料喷管1的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
需要说明的是，本发明对空气喷管5的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，空气喷管5在本发明中的作用是套设在燃料喷管1外周，注入空气后，使得生物质和煤粉的混合物能够被喷入锅炉中，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的空气喷管5均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对空气喷管5的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
需要说明的是，本发明对法兰11的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，法兰11在本发明中的作用是燃料喷管1与空气喷管5通过法兰11连接，方便取出燃料喷管1进行维修或更换，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的法兰11均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对法兰11的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
燃料喷管1远离燃料入口2的一端为燃料喷口4，进一步地，燃料喷口4为渐扩式结构，更进一步地，渐扩式结构包括沿燃料喷射方向依次对接的锥面段和柱面段。
空气喷管5远离空气入口6的一端为空气喷口7，进一步地，空气喷口7为渐扩式结构，更进一步地，空气喷口7的渐扩式结构为喇叭形。
旋转叶片10周向设置于燃料喷口4与空气喷管5之间的环形空腔，进一步地，旋转叶片10的数量为至少两个，更进一步地，旋转叶片10的数量为2～10个。本发明特别限定了旋转叶片10周向设置于燃料喷口4与空气喷管5之间的环形空腔，是因为旋转叶片10的设置位置对预混装置出口烟气旋流效果有影响，会影响出口火焰的卷吸及混合效果，从而影响燃料的燃烧效果。
混合块9周向错列设置于燃料喷管1内表面，混合块9焊接在燃料喷管1内表面，进一步地，混合块9的数量为至少两个，更进一步地，混合块9的数量为2～12个。本发明特别限定了混合块9周向错列设置于燃料喷管1内表面，是因为混合块9的设置位置对生物质和煤粉颗粒混合的均匀性有影响，从而影响燃料的燃烧效果。
空气喷管5伸入锅炉墙体8的一端设置有密封盒12，密封盒12包括依次连接的空气喷管5固定板13、密封件14和锅炉墙体8固定板13。需要说明的是，本发明对密封盒12的尺寸和形状等结构特征不作具体要求和特殊限定，密封盒12在本发明中的作用是，防止锅炉内烟气通过空气喷管5与锅炉墙体8接触的缝隙内漏出，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的密封盒12均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对密封盒12的尺寸和形状进行适应性调整。
空气喷管固定板13设置于空气喷管5外周，锅炉墙体固定板15设置于锅炉墙体8上，空气喷管固定板13和锅炉墙体固定板15通过密封件14连接，空气喷管固定板13、密封件14、锅炉墙体固定板15、空气喷管外壁和锅炉墙体8之间围成封闭空腔，进一步地，密封件14为弹性密封片，密封件14通过弹性形变压于锅炉墙体8固定板13内。本发明特别限定了所述的密封件14为弹性密封片，是因为密封片的设置既能够阻止锅炉内物质从锅炉墙体开孔处泄露，又不妨碍预混装置与锅炉墙体8的相对热位移，且其一端没有固定连接锅炉墙体固定板15，是为了避免预混装置与锅炉墙体8反复产生热位移时造成连接处的损坏。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种所述的预混装置的运行方法，包括：将燃料和煤粉分别通过燃料入口2和煤粉入口3注入燃料喷管1混合，再经空气喷管5的喷气作用下喷入锅炉炉膛。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种所述的预混装置的用途，预混装置用于生物质与煤粉的预混合。
应用例1
本应用例提供了一种生物质与煤粉的预混装置的运行方法，其中：
空气携带的生物质颗粒经由生物质燃料输送管道从生物质燃料入口2进入燃料喷管1，空气携带的煤粉颗粒经由煤粉输送管道从煤粉入口3进入燃料喷管1，生物质颗粒与煤粉颗粒在燃料喷管1中混合后由混合燃料喷口4喷入锅炉炉膛。燃料喷管1外部套有空气喷管5，助燃空气经由助燃空气输送管道从空气入口6进入空气喷管5，通过喇叭形空气喷口7喷入锅炉炉膛。进入燃烧装置的生物质燃料、煤粉、助燃空气的流量依据锅炉炉膛的燃烧情况及燃料性质，通过各自输送管道上的阀门进行调节。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种生物质与煤粉的预混装置，其特征在于，所述的预混装置包括燃料喷管及套设于所述燃料喷管外周的空气喷管，所述燃料喷管内表面设置有混合块，所述燃料喷管与空气喷管之间的环形空腔内设置有旋转叶片，所述燃料喷管伸出空气喷管的一端设置有相互独立的燃料入口和煤粉入口，所述空气喷管上设置有空气入口，所述预混装置的一端伸入炉膛，燃料和煤粉注入燃料喷管混合，经空气喷管的喷气作用下喷入锅炉炉膛。
2.根据权利要求1所述的预混装置，其特征在于，所述燃料喷管伸出空气喷管的一端通过法兰固定空气喷管。
3.根据权利要求1或2所述的预混装置，其特征在于，所述燃料喷管远离燃料入口的一端为燃料喷口；
优选地，所述燃料喷口为渐扩式结构；
优选地，所述的渐扩式结构包括沿燃料喷射方向依次对接的锥面段和柱面段。
4.根据权利要求1-3任一项所述的预混装置，其特征在于，所述空气喷管远离空气入口的一端为空气喷口；
优选地，所述的空气喷口为渐扩式结构；
优选地，所述空气喷口的渐扩式结构为喇叭形。
5.根据权利要求1-4任一项所述的预混装置，其特征在于，所述的旋转叶片周向设置于燃料喷口与空气喷管之间的环形空腔；
优选地，所述旋转叶片的数量为至少两个；
优选地，所述旋转叶片的数量为2～10个。
6.根据权利要求1-5任一项所述的预混装置，其特征在于，所述混合块周向错列设置于燃料喷管内表面；
优选地，所述混合块焊接在燃料喷管内表面；
优选地，所述混合块的数量为至少两个；
优选地，所述混合块的数量为2～12个。
7.根据权利要求1-6任一项所述的预混装置，其特征在于，所述空气喷管伸入锅炉墙体的一端设置有密封盒，所述密封盒包括依次连接的空气喷管固定板、密封件和锅炉墙体固定板；
优选地，所述的空气喷管固定板设置于空气喷管外周，所述的锅炉墙体固定板设置于锅炉墙体上，所述的空气喷管固定板和锅炉墙体固定板通过密封件连接，所述的空气喷管固定板、密封件、锅炉墙体固定板、空气喷管外壁和锅炉墙体之间围成封闭空腔。
8.根据权利要求1-7任一项所述的预混装置，其特征在于，所述的密封件为弹性密封片，所述密封件通过弹性形变压于锅炉墙体固定板内。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的预混装置的运行方法，其特征在于，所述的运行方法包括：将燃料和煤粉分别通过燃料入口和煤粉入口注入燃料喷管混合，再经空气喷管的喷气作用下喷入锅炉炉膛。
10.一种根据权利要求1-8任一项所述的预混装置的用途，其特征在于，所述预混装置用于生物质与煤粉的预混合。
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