CN116085815B - 辐射式推出生物质结焦的方法和结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种辐射式推出生物质结焦的方法和结构，属于生物质燃烧生成物或燃烧余渣清除技术领域。技术方案是：包含位于上方的多孔燃烧管（1）和下方的平面燃烧盘（2），二者之间留有保证灰焦渣层推出和一次风进入的缝隙（3），燃烧盘（2）中心的旋转块（4）转动时产生辐射式推动力，将燃烧盘（2）边缘的灰焦渣层推出掉落。本发明的积极效果：保证固体物和气体物分开燃烧，在无孔平面燃烧盘上辐射式推焦距离短，阻力小，不破坏燃烧稳定状态。旋转块转动推焦不需要严格的速度匹配，可靠性强，使用寿命长，几乎无噪音。本发明在各种生物质锅炉、炉具和燃烧器上应用后，能够使用市场常见的高灰分廉价颗粒燃料，达到长期稳定燃烧的效果。

Description

辐射式推出生物质结焦的方法和结构

技术领域

本发明涉及一种辐射式推出生物质结焦的方法和结构，属于生物质燃烧生成物或燃烧余渣清除技术领域。

背景技术

灰分在高温下结出焦渣是生物质燃料的特性，灰分越大结焦渣越严重，有效清除结焦渣是生物质炉具最关键的技术，它是关系到炉具能否稳定运行，能否使用高灰分燃料提高炉具适应性的重要因素。现有的除焦技术都是在各燃烧层水平叠放方式下进行的，灰焦层位于最底层，当移动底层的灰焦层时，上面的燃烧层也会随之松动，必然破坏燃烧的稳定性甚至熄灭，还有可能将未燃尽的燃料处理掉，严重影响燃烧效率。为解决上述技术问题，本申请人申请了中国发明专利申请CN202111140108，名称为“一种生物质炉具去除结焦和焦油的方法及结构”，关于除焦部分的基本方案是：生物质燃料在锥形燃烧池中竖向布置的各燃烧层，最里层的灰层紧贴旋转管，旋转管外表面设置摩擦凸点，旋转管转动时利用摩擦凸点将燃烧产生的结焦研磨碎，便于从环式缝隙落下。该专利申请虽然解决了现行技术的除焦难题，但是也存在一定的局限性。主要表现在：1、旋转管的转速和启停频率需要与结焦产生的速度匹配，偏离过多时会产生不利后果；2、碎焦是靠重力下落的，机械力只用于磨碎结焦对除焦并没有推动力，灰分过多时存在不可靠性；3、各燃烧层在锥形面上向心汇集移动属于拥挤型设计，一旦锥形面上焦油和灰尘过多时，会发生阻力过大造成移动困难；4、旋转管长期与坚硬的焦渣摩擦，会出现寿命缩短，并存在除焦噪音。

发明内容

本发明的目的是提供一种辐射式推出生物质结焦的方法和结构，保证固体燃烧物和气体燃烧物分开燃烧，燃烧盘中心旋转块转动时产生辐射式推动力，将燃烧盘边缘的灰焦渣层推出掉落，不挤占燃烧管空间，不需要速度匹配，可靠性强，使用寿命长，达到长期稳定燃烧的效果，解决已有技术存在的上述技术问题。

本发明的技术方案是：

一种辐射式推出生物质结焦的结构，包含位于上方的燃烧管和下方的燃烧盘，二者之间留有缝隙，燃烧盘中心设有同轴布置的旋转块，生物质燃料在燃烧盘的上方燃烧，所述旋转块旋转的外径小于燃烧管内径在燃烧盘上的投影；燃烧管外径在燃烧盘上的投影小于燃烧盘外径；所述燃烧管外径在燃烧盘上的投影确定了一个圆形分界线，该圆形分界线与燃烧盘外径之间所在圆环为灰焦渣层的堆放空间；旋转块在燃烧盘上转动时产生辐射式推动力，将燃烧盘边缘灰焦渣层推出掉落。

进一步地，所述旋转块的顶部高点与燃烧管底面平齐或稍高；燃烧管与燃烧盘之间缝隙的距离以能够保证辐射推焦的进行而不堵塞为准。

进一步地，所述燃烧盘上位于圆形分界线以内的区域为贫氧燃烧区，位于圆形分界线以外的区域为富氧燃烧区；燃烧管与燃烧盘之间的缝隙构成一次风的进入通道，一次风由燃烧盘边缘向中心进入。

进一步地，所述燃烧盘是生物质燃料的燃烧场所，紧贴旋转块的燃料层受到高温烘烤,变成干燥气化层，干燥气化层产生气体燃烧物和固体燃烧物，气体燃烧物进入燃烧管中燃烧，固体燃烧物在氧化燃烧层燃烧、成灰和结焦后成为灰焦渣层；在燃烧全过程中，燃烧盘上形成竖向布置、辐向排列的层，自旋转块起辐向排列依次为:燃料层、干燥气化层、氧化燃烧层和灰焦渣层，燃料层、干燥气化层和氧化燃烧层位于贫氧燃烧区，灰焦渣层位于富氧燃烧区。

进一步地，所述燃烧管侧壁采用多孔结构，为多孔燃烧管，设置多个二次风孔，用于二次风空气进入，保证气体燃烧物（挥发分和气化气混合物）的充分燃烧。

进一步地，所述燃烧盘的轴孔用作旋转块的轴套，旋转块插在燃烧盘上单向或双向转动时，产生向外的辐射式推动力，推动燃料层移动到干燥气化层、干燥气化层移动到氧化燃烧层、氧化燃烧层移动到灰焦渣层，灰焦渣层被挤出燃烧盘边缘掉落。

进一步地，所述燃烧盘不设底部进风孔，保证各辐向排列的层与盘面之间最小的摩擦阻力。另外对比现有的推焦技术，辐射式推出结构是相同燃烧面积下，推动距离最短的结构。

进一步地，所述旋转块的下半部分为旋转轴，与燃烧盘的轴孔匹配。上半部分是能够产生辐射推力的任意形状，例如：四边形块。

一种辐射式推出生物质结焦的方法，采用上述结构，过程如下：

在整个燃烧过程中，生物质燃料不断地从燃烧管中穿过落在燃烧盘上，旋转块转动将生物质燃料均匀布设在其周围；紧贴旋转块的燃料层受到高温烘烤，变成干燥气化层，干燥气化层产生气体燃烧物和固体燃烧物，气体燃烧物进入燃烧管中燃烧，固体燃烧物在氧化燃烧层燃烧、成灰和结焦后成为灰焦渣层；同时旋转块的转动在其周围腾出空间，接收新进入的生物质燃料，而灰焦渣层陆续移动到燃烧盘边缘之外掉落，完成整个除焦过程。

进一步地，整个除焦过程是连续动态的，随着旋转块转动产生的辐射推动，上一层向下一层转换，各层之间位置保持相对不变，不破坏燃烧状态。

本发明主要创新点：

1、将燃烧管与燃烧盘分开设置，主要能量气体燃烧物（挥发分和气化气混合物）在燃烧管中燃烧，结焦除焦在燃烧盘上进行，互不影响，保证了燃烧的整体稳定性。

2、一次风从燃烧盘上大致呈水平方向由燃烧盘边缘向中心进入，燃烧盘被燃烧管划分了贫氧燃烧区和富氧燃烧区，固定了结焦发生区域在燃烧盘的外边缘，非常容易清除。

3、旋转块产生辐射式推动力，通过燃料层，干燥气化层、氧化燃烧层的力传递，在保持各层位置相对稳定的前提下，将灰焦渣层推出燃烧盘外掉落。

4、燃烧盘底部不设进风孔，各辐向排列层与盘面之间摩擦阻力最小，辐射式推焦在各类推焦结构中推动距离最短，保证了结焦清除的稳定准确性。

5、灰焦渣层在向外慢速移动的过程中，已结出的小焦粒之间存在相对移动，不会粘结在一起形成大焦块，非常易于清除。

6、旋转块转速和启停频率按最快下料速度设置，在其它下料速度时，旋转块周围形成进料空间而空转，不会发生其它除焦装置与进料无法合理匹配的问题。

7、旋转块接触的是最里层的燃料层，不与灰焦渣层中坚硬的焦渣接触摩擦，燃料层质地松软，与旋转块摩擦不会影响使用寿命，也不会产生噪音。

本发明的积极效果：保证固体燃烧物和气体燃烧物分开燃烧，在燃烧盘上辐射式推焦距离短，阻力小，不破坏燃烧稳定状态。旋转块转动推焦不需要严格的速度匹配，可靠性强，使用寿命长，几乎无噪音。本发明在各种生物质锅炉、炉具和燃烧器上应用后，能够使用市场常见的高灰分廉价颗粒燃料，达到长期稳定燃烧的效果。

附图说明

图1为本发明实施例整体结构示意图；

图2 为本发明实施例燃烧管示意图；

图3 为本发明实施例燃烧盘示意图；

图4 为本发明实施例旋转块示意图；

图5为本发明实施例应用状态示意图；

图6 为本发明实施例燃烧盘上分层示意图；

图7 为本发明实施例图6侧视图；

图中：燃烧管1、燃烧盘2、缝隙3、旋转块4、轴孔5、二次风孔6、旋转轴7、进料溜槽8、点火器9、旋转传动机构10、炉体11、燃料层12、干燥气化层13、氧化燃烧层14、灰焦渣层15。

具体实施方式

以下结合附图，通过实施例对本发明做进一步叙述。

结合附图5，本实施例提供一种辐射式推出生物质结焦的结构，包含位于上方的燃烧管1和下方的燃烧盘2，二者之间留有缝隙3，燃烧盘2中心设有同轴布置的旋转块4，生物质燃料在燃烧盘2的上方燃烧，所述旋转块4旋转的外径小于燃烧管1内径在燃烧盘上的投影；燃烧管1外径在燃烧盘2上的投影小于燃烧盘2外径；所述燃烧管1外径在燃烧盘2上的投影确定了一个圆形分界线，该圆形分界线与燃烧盘外径之间所在圆环为灰焦渣层的堆放空间；旋转块4在燃烧盘2上转动时产生辐射式推动力，将燃烧盘边缘灰焦渣层推出掉落。

所述旋转块4的顶部高点与燃烧管1底面平齐或稍高；燃烧管1与燃烧盘2之间缝隙3的距离以能够保证辐射推焦的进行而不堵塞为准。

所述辐射推焦为旋转块在燃烧盘上转动时产生辐射式推动力，将燃烧盘边缘灰焦渣层推出掉落的连续过程。

所述燃烧管1为进料通道，生物质燃料从燃烧管1中穿过掉落在燃烧盘2上，旋转块同时具有布料器的作用，转动时会将生物质燃料均匀布设在其周围并向外辐射推动，腾出燃料空间后继续接收新的生物质燃料。

新进入的生物质燃料在燃烧盘2的上方燃烧，燃料受高温烘烤产生气体燃烧物和固体燃烧物，固体燃烧物和气体燃烧物分开燃烧，固体燃烧物在燃烧盘2上燃烧，气体燃烧物（挥发分和气化气混合物）进入燃烧管1中燃烧。

参照附图1和2，本实施例中，所述燃烧管1侧壁采用多孔结构，燃烧管1侧壁上设置多个均匀布置的二次风孔6，用于二次风空气进入，保证气体燃烧物（挥发分和气化气混合物）的充分燃烧。

本发明创新点在于：燃烧管1外径小于燃烧盘2外径，燃烧管1外径在燃烧盘2上的投影确定了一个圆形分界线，燃烧盘2上位于圆形分界线以内的区域为贫氧燃烧区，位于圆形分界线以外的区域为富氧燃烧区；燃烧管1与燃烧盘2之间有缝隙3，构成一次风的进入通道，一次风大致呈水平方向由燃烧盘边缘向中心进入。

参照附图3、6和7，所述燃烧盘2是中心有轴孔5的平面托盘；燃烧盘2是生物质燃料的燃烧场所，高温烘烤产生气体燃烧物和固体燃烧物，气体燃烧物进入燃烧管1中燃烧，固体燃烧物在燃烧盘2燃烧，在燃烧全过程中，燃烧盘2上形成竖向布置、辐向排列的层，自旋转块起辐向排列依次为：燃料层12、干燥气化层13、氧化燃烧层14和灰焦渣层15，燃料层12、干燥气化层13和氧化燃烧层14位于贫氧燃烧区，灰焦渣层15位于富氧燃烧区。

所述燃烧盘2的轴孔5用作旋转块4的轴套，旋转块4插在燃烧盘上单向或双向转动时，产生向外的辐射式推动力，推动燃料层12移动到干燥气化层13、干燥气化层13移动到氧化燃烧层14、氧化燃烧层14移动到灰焦渣层15，灰焦渣层15被挤出燃烧盘2边缘掉落。

所述燃烧盘2不设底部进风孔，保证各辐向排列层与盘面之间最小的摩擦阻力。另外对比现有的推焦技术，辐射式推出结构是相同燃烧面积下，推动距离最短的结构。

所述旋转块4下半部分为旋转轴7，旋转轴7与燃烧盘的轴孔5匹配。上半部分是能够产生辐射式推力的任意形状。参照附图4，本实施例中：旋转块上半部分是四边形块

所述旋转块4接触的是最里层的燃料层，不与坚硬的焦渣接触摩擦，燃料层12质地松软，与旋转块4摩擦不会影响使用寿命，也不会产生噪音。

一种辐射式推出生物质结焦的方法，采用上述结构，具体过程如下：

在整个燃烧过程中，生物质燃料不断地从燃烧管1中穿过落在燃烧盘2上，旋转块4转动将生物质燃料均匀布设在其周围；紧贴旋转块4的燃料层12受到高温烘烤，变成干燥气化层13，干燥气化层13产生气体燃烧物和固体燃烧物，气体燃烧物进入燃烧管1中燃烧，固体燃烧物在氧化燃烧层14燃烧、成灰和结焦后成为灰焦渣层15；同时旋转块4的转动在其周围腾出空间，接收新进入的生物质燃料，而燃料层12向外辐射推出到干燥气化层13，干燥气化层13推到氧化燃烧层14。

持续稳定燃烧时，燃烧管和燃烧盘之间缝隙被灰占据堵塞，一次风量较小，氧化燃烧层14成为贫氧燃烧区，没有充足的空气不能完全燃烧，生成一部分气化气进入燃烧管中燃烧。设置贫氧燃烧区的好处是，燃烧不太剧烈温度较低不会形成结焦，所以本发明创新之处是固定了结焦渣的区域，并且将这个区域设置在最容易清除的燃烧盘2边缘。

氧化燃烧层14继续向外辐射推出到灰焦渣层15，此层位于燃烧管在燃烧盘的投影之外区域，残留的固体燃烧物在此遇到充足的空气，完成彻底燃烧变成灰分，其放出热量和产生烟气进入燃烧管中；该层虽然灰分多，但由于是燃烧盘的外层，灰分摆布较为分散，加上一次风冷空气的通过降低了该区域温度，所以创造了灰分不容易结焦的环境。另外，灰焦渣层在向外移动的过程中，已形成的小焦料之间存在相对移动，不会粘结在一起形成大焦块。

最后，随着辐射推动的继续，灰焦渣层陆续移动到燃烧盘边缘之外掉落，完成整个除焦过程。整个除焦过程是连续动态的，随着旋转块4转动产生的辐射推动，上一层向下一层转换，各层之间位置保持相对不变，不破坏燃烧状态。

所述旋转块的转动速度和启停频率与最快下料速度相适应设置，下料速度变小时不需要重新进行严格匹配，此时旋转块转动速度相对过快，会在旋转块周围形成进料空间，旋转块接触不到燃料层而形成空转，避免推焦过快出现燃烧问题。

在实施例中，参照附图5、6、7，炉体11内设置燃烧管1，下方设置燃烧盘2，二者之间留有缝隙3，进料溜槽8位于燃烧管1上方，生物质燃料不断地从燃烧管1中穿过落在燃烧盘2上，燃烧盘2中心设有同轴布置的旋转块4，底部的旋转传动机构10驱动旋转块4旋转，生物质在燃烧盘2的上方燃烧，旋转块4在燃烧盘2上转动时产生辐射式推动力，将燃烧盘边缘灰焦渣层15推出掉落。为实现自动点火，燃烧管1底端设置了点火器9。

Claims (8)

1.一种辐射式推出生物质结焦的结构，其特征在于：包含位于上方的燃烧管（1）和下方的燃烧盘（2），二者之间留有缝隙（3），燃烧盘（2）中心设有同轴布置的旋转块（4），生物质燃料在燃烧盘（2）的上方燃烧，所述旋转块（4）旋转的外径小于燃烧管（1）内径在燃烧盘上的投影；燃烧管（1）外径在燃烧盘（2）上的投影小于燃烧盘（2）外径；所述燃烧管（1）外径在燃烧盘（2）上的投影确定了一个圆形分界线，该圆形分界线与燃烧盘（2）外径之间所在圆环为灰焦渣层的堆放空间；旋转块（4）在燃烧盘（2）上转动时产生辐射式推动力，将位于燃烧盘边缘的灰焦渣层（15）推出掉落；所述燃烧盘（2）不设底部进风孔。

2.根据权利要求1所述的一种辐射式推出生物质结焦的结构，其特征在于：所述旋转块（4）的顶部高点与燃烧管（1）底面平齐或稍高；燃烧管（1）与燃烧盘（2）之间缝隙（3）的距离以能够保证辐射推焦的进行而不堵塞为准。

3.根据权利要求1或2所述的一种辐射式推出生物质结焦的结构，其特征在于：所述燃烧盘（2）上位于圆形分界线以内的区域为贫氧燃烧区，位于圆形分界线以外的区域为富氧燃烧区；燃烧管（1）与燃烧盘（2）之间的缝隙（3）构成一次风的进入通道，一次风由燃烧盘（2）边缘向中心进入。

4.根据权利要求3所述的一种辐射式推出生物质结焦的结构，其特征在于：所述燃烧盘（2）是生物质燃料的燃烧场所，紧贴旋转块（4）的燃料层（12）受到高温烘烤，变成干燥气化层（13），干燥气化层（13）产生气体燃烧物和固体燃烧物，气体燃烧物进入燃烧管（1）中燃烧，固体燃烧物在氧化燃烧层（14）燃烧、成灰和结焦后成为灰焦渣层（15）；在燃烧全过程中，燃烧盘（2）上形成竖向布置、辐向排列的层，自旋转块起辐向排列依次为：燃料层（12）、干燥气化层（13）、氧化燃烧层（14）和灰焦渣层（15），燃料层（12）、干燥气化层（13）和氧化燃烧层（14）位于贫氧燃烧区，灰焦渣层（15）位于富氧燃烧区。

5.根据权利要求1或2所述的一种辐射式推出生物质结焦的结构，其特征在于：所述燃烧管（1）侧壁采用多孔结构，设置多个二次风孔（6），用于二次风空气进入。

6.根据权利要求4所述的一种辐射式推出生物质结焦的结构，其特征在于：所述燃烧盘（2）的轴孔（5）用作旋转块的轴套，旋转块（4）插在燃烧盘（2）上单向或双向转动时，产生向外的辐射式推动力，推动燃料层（12）移动到干燥气化层（13）、干燥气化层（13）移动到氧化燃烧层（14）、氧化燃烧层（14）移动到灰焦渣层（15），灰焦渣层（15）被挤出燃烧盘（2）边缘掉落。

7.一种辐射式推出生物质结焦的方法，采用权利要求1-6任意一项所述一种辐射式推出生物质结焦的结构，其特征在于：在整个燃烧过程中，生物质燃料不断地从燃烧管（1）中穿过落在燃烧盘（2）上，旋转块（4）转动将生物质燃料均匀布设在其周围；紧贴旋转块（4）的燃料层（12）受到高温烘烤，变成干燥气化层（13），干燥气化层（13）产生气体燃烧物和固体燃烧物，气体燃烧物进入燃烧管（1）中燃烧，固体燃烧物在氧化燃烧层（14）燃烧、成灰和结焦后成为灰焦渣层（15）；同时旋转块（4）的转动在其周围腾出空间，接收新进入的生物质燃料，而灰焦渣层陆续移动到燃烧盘（2）边缘之外掉落，完成整个除焦过程。

8.根据权利要求7所述的一种辐射式推出生物质结焦的方法，其特征在于：整个除焦过程是连续动态的，随着旋转块（4）转动产生的辐射推动，上一层向下一层转换，各层之间位置保持相对不变，不破坏燃烧状态。

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