CN1258342A - 上装料式固体燃料燃烧器及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种从上部装料式的输出可控制的、固体燃料燃烧器,包括一个下部有一个炉栅(3)的燃烧腔(2),与该燃烧腔连接的、供不燃烧的气体通过的燃烧器导管(14),和送入主要气流与辅助气流的装置。该燃烧器的特点是:该炉栅(3)可在水平方向转动和在垂直方向运动,以改变该燃烧腔(2)的容积;另外,在该燃烧腔和该燃烧器导管之间的通道(12)内,放置着辅助气流的受控的入口(16)及一个带有辅助气流可控制的入口(15)的可调节的排气装置(13);另外,还具有一个可控制的,用于送入供燃烧用的空气的吹风风扇(21)。该燃烧器的操作方法包括:通过降低该风扇(21)的速度,减小燃烧器的输出;然后使该燃烧腔和燃烧器导管之间的通道(12)节流,减小辅助气流的供应,降低该炉栅(3)的转动速度,和关闭供过热空气的排出口(23)。

Description

上装料式固体燃料燃烧 器及其操作方法

本发明涉及一种顶部加料，输出可调节的固体燃料的燃烧器，固体燃料包括例如碎木屑、煤或类似物质。该燃烧器包括一个燃烧腔，在该燃烧腔的底部有一个可在水平平面内转动的燃烧炉栅；另外，该燃烧器还包括一个与该燃烧腔连接、供不燃烧的烟雾排出的燃烧器导管，和供应主要气流与辅助气流的装置。

本发明涉及一种燃烧器的全新的设计，该燃烧炉栅的垂直方向的运动可以调节，以增加或减小该燃烧腔的容积；另外，在从该燃烧腔至该燃烧器导管的出口处，具有一个可以关闭的、供辅助气流通过的开口，和带有一个可调节的辅助气流通道的可调节的排气装置；并且还具有一个本质上是已知的、可以调节的吹风风扇，用以调节送入该燃烧器中的供燃烧用的空气量。该燃烧器的输出可以调节至低于正常输出的10％以下(当然，该燃烧器完全熄灭除外)。

下面，将参照附图，用例子的形式来详细说明本发明。附图中，图1表示根据本发明的燃烧器的示意性横截面图；图2表示沿着图1的II-II线所取的截面图；图3表示从侧面看的一个燃烧炉栅的实施例的示意性截面图。

根据本发明的该燃烧器由围绕一个燃烧腔2的一个燃烧腔壳体1构成。当从上面看时，该燃烧腔2是圆形的，其底部有一个燃烧炉栅3。该燃烧炉栅3由一个可伸缩的壳体4支承；并可由电机6，通过锥齿轮5和花键轴4′驱动。该电机可以间歇式地工作，并同时驱动一根排灰螺杆7转动。在该花键轴4′上，还可以安装一个叶片式的刮除装置8。图1中表示在下端位置的该燃烧炉栅3，(例如)可以借助一个连杆机构(图中示意性地用标号9表示)上升和下降。在该燃烧炉栅的顶部，松散地排列着多个陶瓷球体10。在该燃烧炉栅3上，该陶瓷球体10可以铺几层；该燃烧炉栅还可支承一个搅拌器11。

在上述圆形燃烧腔的气体出口12中，配置一个可调节的排气装置13。该排气装置13的上升或下降，可相应地限制或打开与该燃烧器的导管14连接的上述气体出口。该可调节的排气装置13配置成可以移动，以限制该气体出口12的过流面积；并且还带有一个(或多个)可使辅助空气流通过，进入上述气体出口的通道15。起辅助作用的辅助气流还可通过作在该排气装置13的顶部之上的一个通道16(或多个通道)进入上述气体出口12中。在该气体出口12中的高速气流形成紊流，使各种气体在上述排气装置13的所有位置时，都能很好地混合。上述排气装置13的通道15(或多个通道)的开口在该排气装置的侧壁上；这样，当它们关闭时，由于上述通道的入口被该排气装置13的外导向件15′遮断，因此，通道被减小。上通道16(或多个通道)由另一个排气装置17限制或关闭。

上述燃烧腔壳体1分别被一个外壳18和一个内壳19包围。供燃烧用的空气由一台吹风风扇21，通过上述外壳18中的一个开口20，吹至该外壳18和内壳19之间，再通至该内壳19和燃烧腔壳体1之间，最后到达上述通道15和16的区域。空气还通过一个通道22通至上述燃烧炉栅3的下部。作为一股主要的气流的空气将通过该燃烧炉栅3。一个带有一个喷嘴的清扫气送出的排出口23使上述燃烧腔2与燃烧腔壳体1连接起来，燃烧腔被换气，供燃烧用。

一个燃料导管24的开口在该燃烧腔2之上的中心处，并可通过一条送料导管25，从(例如)一个较大的仓库(没有示出)送入燃料(例如碎木屑或小木片)。一个慢速转动的带有减速齿轮的电机26带动一根向下伸入该燃料导管24中的、由钢丝制成的搅拌器27转动。包括用于驱动该搅拌器27的驱动电机26的一个力矩检测装置28，检测在上述燃料导管24中慢速回转的该搅拌器27上的负载，防止燃料堵塞在该燃料导管24中并形成团块。特别是，当使用碎木屑时，燃料在燃料导管中的堵塞和形成团块，可能成为一个影响燃烧器工作的问题。当在上述燃料导管24中的燃料料位高度升高时，上述搅拌器27转动的阻力增大，使得安装在滚珠轴承上的该电机26，克服弹簧的作用，逆着一个止动螺钉自身转动。相反，当在该燃料导管24中的燃料料位高度降低时，该搅拌器27转动的阻力减小，该电机26在上述弹簧的作用下，逆着另一个止动螺钉向相反方向转动。该电机的这种运动趋势被检测出来，并作用在一个微动开关上，例如使得当该搅拌器27上的力矩增加时，该电机26停止；而当该力矩减小时，电机起动。这种力矩检测装置可以用许多不同的方法实现，并且都是本技术领域内众所周知的。因此，这种力矩检测装置不构成本发明的一部分，这里不作详细说明。

一根分路导管29将上述送料导管25与上述吹风风扇21的压力端连接起来，这表示在通入上述燃烧腔2中的该燃料导管24的开口的上游产生过压。这可以阻止烟气沿该燃料导管24上升。

在图1中，标号30表示该燃烧腔2的可密封的点火和检查孔，标号31表示由上述排灰螺杆7送来的炉灰的贮存容器。

根据本发明的燃烧器是如下这样工作的。小木片、碎木屑或类似形式的燃料，通过上述送料导管25送入，并向下送入该垂直的燃料导管24中。在该燃料导管24中的由钢丝制成适当形状的搅拌器27慢速转动，防止该燃料堵塞在该燃料导管中。

从该燃料导管24中出来的燃料充满该燃烧腔2，并且根据在该燃烧腔中燃料消耗的速率，该燃料通过燃料导管24下降，在该燃烧腔2中保持一定的燃料料位高度。上述间歇式工作的电机6通过伞齿轮5驱动上述燃烧炉栅3以适当的速度转动。该电机6还驱动上述排灰螺杆7转动。电机6的转速调节至与该燃烧器所希望的输出匹配。安装在该燃烧炉栅3上的一个搅拌器11使燃料在该燃烧腔2中分布均匀。当(例如)穿孔的该燃烧炉栅3转动时，灼热的炉床形成一定阻力，在该燃烧炉栅上铺成足够厚的一层的上述陶瓷球体10作不规则的运动，产生慢速的“沸腾”运动，可使上述灼热的炉床能进行充分的通风，但却可阻止气流穿过。炉灰通过上述陶瓷球体组成的炉床落下，余烬继续烧完。该球体还可防止沿着向下方向的热辐射，而该球体所带的热则传递给从下向上流动的上述主要气流。

送进的空气或供燃烧的空气由该吹风风扇21分别从上述开口20和上述外壳18与内壳19之间吹入，对该燃烧腔壳体1清扫干净。空气继续通过通道22，作为一股主要气流，流至上述燃烧炉栅3的下面。辅助的空气流以一定的时间间隔通过通道15和16，进入在该燃烧腔2后面和上述燃烧器导管14之前的该可调节的排气装置13区域。供清扫用的空气排出口23的喷嘴将一股气流吹向上述灼热的炉床上面的该燃烧腔的壁面，以防止在该壁面上形成一层炉灰。当供燃烧的空气分别吹入该外壳18和内壳19之间时，在该供燃烧的空气预热的同时，该外壳冷却。在清扫干净该燃烧腔壳体1以后，供燃烧的空气进一步被该股清扫用的辅助气流预热。

燃料可利用(例如)一根点火丝通过上述可密封的开口30点燃。

当该燃烧器为满输出时，该吹风风扇21以最大的额定输出工作。通过使用上述分路导管29，在烟气不泄漏出来的条件下，吹风压力原则上是没有限制的。当该燃烧器的输出减小时，吹风风扇的速度首先降低，然后停止；这样，该燃烧器可在大约60％的较低输出下，靠自行通风来工作。上述可调节的排气装置13开始关闭，并同时限制该通道(或多个通道)15的过流面积；而排气装置17则限制通道(或多条通道)16的过流面积，使送入上述燃烧器导管14中的辅助气流减小。同时，使该燃烧炉栅3慢速转动的电机6的工作时间间隔改变。当该燃烧器的输出较低时，该燃烧炉栅3可以升高。当燃烧器最小输出小于10％时，清扫用空气的排出口23关闭。在该燃烧器输出最小时，辅助空气流的供应完全切断，并且该可调节的排气装置也几乎完全关闭。上述燃烧炉栅上升，因此，灼热的炉床只包括在上述燃料导管24下面的一个较小的区域。这表示，主气流的一部分通过该燃烧炉栅，上述燃烧腔2中的气体开始燃烧。这时，该排气装置13关小，只留下一个小孔，使所有的气体通至锅炉底壳(没有示出)。这样，产生一个小的集中的热火焰，将从旁边通过的没有燃烧的气体燃烧掉。现在因为燃烧腔2的空间小，燃烧腔中的温度可以保持较高，并且该燃烧器导管14的入口温度也同样保持较高。通过通道22吸入的上述主要气流也被预热至非常高的温度。

为了保持燃烧器输出最小，而火焰不会窜出或增大，在锅炉底壳(没有示出)中的上述燃烧器导管14的出口之上的某个地方，设置了一个温度检测器(没有示出)。在这个小的输出条件下，当热气体离开该燃烧器导管14时，热气体就向上运动；但当燃烧器输出较大时，气体在上述温度检测器下面吹出。如果火焰太热，则使上述驱动该燃烧炉栅转动的电机完全停止，这时，在上述灼热的炉床上，开始迅速地形成炉灰，而火焰则减小。

因为在燃烧器输出小时非常重要的上述可调节的排气装置，用于限制通入锅炉底壳的气体流量，因此，不会有干扰在该燃烧腔或燃料导管24中气流乱流的危险。

图3表示上述燃烧炉栅3的一个实施例。在该实施例中，该燃烧炉栅包括一个中心部分32和一个燃烧炉栅的外环33，与一个燃烧炉栅的内环34。在该外环33，内环34和中心部分32之间，形成圆环形的间隙。该中心部分32有一个孔或多个孔眼35。如图3所示，该中心部分由使它转动的轴4支承，而上述外环33和内环34由三根沿径向方向彼此对称伸出，并与一个中心轴支承37(例如，参见图1的壳体4)固定的轴36支承，使该燃烧炉栅可以升降。在每一根轴36上都加工出一条槽38。每一根轴36上加工出的每一个槽38的中心，相对于该轴36的中心线都是偏心的，并且，每根轴36上的二个槽的偏心方向相反。从图3中可以看出，外环33和内环34靠在该槽的支承边缘39上。如果上述三根轴36彼此相对转动(或运动)1/3转，则该外环33和内环34之间，产生方向相反的上下扭曲运动。由于这样，上述灼热炉床保持运动状态，炉灰容易从该外环和内环之间落下。上述三根轴36由伞齿轮传动装置40驱动，以相同的速度转动；并且，内环34的转动。速度比该外环33的该速度大。当然，应当理解，可以使用多于二个的外环33和内环34。

利用从一台控制计算机发出的指令，可以完全控制上述吹风风扇21，可调节的排气装置13，排气装置17，由电机6驱动的燃烧炉栅3的转动，由摆动支架系统9驱动的该燃烧炉栅的升降，供清扫用的空气排出口23的开闭和搅拌器27的移动，以达到具有不同输出水平的该燃烧器理想的燃烧过程。由于编程只是包括该燃烧器工作条件的优化，其本身不属本发明，因此，这里没有图示，也没有说明。上述编程问题可以认为是目前普通采用的编程方法和计算机技术。

Claims (11)

1.一种固体燃料的顶部加料、输出可调节的燃烧器，该燃烧器包括一个燃烧腔(2)，在该燃烧腔(2)的底部有一个可在水平平面内转动的燃烧炉栅(3)；另外，该燃烧器还包括一个与该燃烧腔连接、供不燃烧的烟雾排出的燃烧器导管(14)，和供应主要气流与辅助气流的装置；其特征为，该燃烧炉栅(3)的垂直方向的运动可以调节，以增加或减小该燃烧腔(2)的容积；另外，在从该燃烧腔至该燃烧器导管的出口(12)处，具有一个可以关闭的辅助气流开口(16)，和带有一个可调节的辅助气流通道(15)的可调节的排气装置(13)；并且还具有一个本质上是已知的、可以调节的吹风风扇(21)，用以调节送入该燃烧器中的供燃烧用的空气量。

2.如权利要求1所述的燃烧器，其特征为，该可调节的排气装置(13)的开口由一个或多个通道(15)组成，当该可调节的排气装置(13)限制上述从出口(12)的过流面积时，该通道(15)的过流面积自动地被限制。

3.如权利要求1或2所述的燃烧器，其特征为，在该燃烧炉栅(3)的顶部有一层松散地铺着的、最好为不同尺寸和由陶瓷材料制成的球体(10)。

4.如权利要求1、2或3所述的燃烧器，其特征为，在该吹风风扇和该燃烧腔之间的供燃烧用的空气流动通道上，设有一个清扫用的空气的排出口(23)。

5.如权利要求4所述的燃烧器，其特征为，该燃烧炉栅(3)，可调节的排气装置(13)，辅助气流通过的开口(16)，清扫用的空气排出口(23)和吹风风扇(21)均利用电机装置驱动运动。

6.如上述权利要求中任何一条所述的燃烧器，其特征为，燃料是通过在该燃烧炉栅(3)之上开口的、基本上为垂直的一个燃料导管(24)，从上面送入该燃烧腔的。

7.如上述权利要求中任何一条所述的燃烧器，其特征为，该燃烧炉栅(3)的形状作成具有二个或多个彼此隔开一定距离的同心圆环(33、34)，该二个或多个同心圆环可以彼此不同的相位相互作倾斜的运动。

8.一种用量可调节的干燃料燃烧器的操作过程，该燃烧器包括一个燃烧腔(2)，其底部有一个可以回转的燃烧炉栅(3)；另外还包括一个与该燃烧腔(2)连接，供不燃烧的烟雾排出的燃烧器导管(14)，和一个吹风风扇(21)；该吹风风扇将主要气流和辅助气流通入向燃烧腔开口的清扫气流排出口(23)；其特征为，为了减少燃烧器输出，该吹风风扇(21)的速度降低，然后，在辅助气流通入燃烧腔(2)的排出口过流截面受到限制的同时，从该燃烧腔(2)通向上述燃烧器导管(14)的通道过流面积也受到限制；并且上述燃烧炉栅(3)的回转速度降低，上述供清扫用的空气的排出口(23)关闭。

9.如权利要求8所述的过程，其特征为，该燃烧炉栅(3)可以在向上方向上运动。

10.如权利要求8或9所述的过程，其特征为，从该吹风风扇(21)送出的有压力的供燃烧用的空气，通向分流导管(29)，然后进入位于该燃烧器顶部的燃料导管(24)。

11.如权利要求8～10中任何一条所述的过程，其特征为，该主要气流和辅助气流通过清扫在包围该燃烧器的内外壳(18，19)内的上述燃烧腔(2)和燃烧器导管(14)而被预热。

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