CN1594971A - 粉尘云燃烧炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粉尘云燃烧炉，炉体中部内壁面呈螺旋状，在炉膛中部设置畜热体，在炉体壁上部设置挡灰板，在炉体壁上，畜热体与挡灰板之间开有粉尘云入口、柴油点火器入口和一次进风口，在畜热体与挡灰板之间形成气化燃烧室；炉体的下部为收口式的锥形，在锥体末端设置出灰口，在炉体壁上、畜热体的下方开有二次进风口、水蒸汽入口，形成二次气化室；在炉体壁上、挡灰板的上方开有三次进风口，挡灰板与炉体顶部之间形成余气燃烧室。该燃烧炉可使植物粉体燃料充分燃烧，燃烧效率可达93％以上，温度可达1200℃以上。燃烧的热能可用于锅炉，燃气轮机、炉窑、发电、取暖供冷等，为生物质的热利用提供了新型技术装备。

Description

粉尘云燃烧炉
技术领域
本发明涉及一种用于植物粉体粉尘云燃烧的燃烧炉。
背景技术
随着化石能源的日益枯竭和环境问题的日趋严重，开发洁净可再生能源已成了紧迫的课题。在此背景下，生物质能作为一种可储存和可运输的可再生能源，其高效转换和洁净利用日益受到全世界的重视。
生物质是植物通过光合作用生成的有机物，与煤炭相比，其挥发组分高，炭活性高，含硫量和灰分低。同时，生物质利用过程中，SO2、NOx的排放量少，从碳生态循环的角度看，CO2的排放量为零。因此，大量利用生物质资源，一方面节约了化石燃料资源，另一方面减少了CO2、SO2和NOx等污染物排放，改善了环境质量。所以，开发利用生物质能具有战略意义。
2002年，吴汉民发明了一种利用作物壳类和秸秆做燃料的锅炉装置(专利号02153420.9)。基本结构为：上料斗铰接安装在炉膛入口处，链条炉排安装在炉体的炉膛内，螺旋出渣机安装在炉膛出口的灰渣池内，引风机通过烟道连接炉膛的出口和装有喷淋除尘器的烟囱。将作物壳类和秸秆倒入链条炉排上形成料堆，物料呈喷雾状进入并悬浮于炉膛中部的燃烧区，链条炉排停转3-5分钟，在悬浮的物料燃烧的同时，再向炉膛的前部助燃区倒入一斗物料、形成堆尖的料堆，待停留在燃烧区的料堆燃烧后链条炉排继续运转；灰渣由螺旋出渣机排出用作肥料。这种装置虽然具有利用固废、改善环境等优点，但具有以下缺点：①进料输送不畅，不易控制；②在炉膛中，物料燃烧不是很充分，燃烧效率不高；③实际操作过于繁琐，设备易出故障；④在烟囱中所设的喷淋除尘器会造成废水的二次污染。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种粉尘云燃烧炉。该燃烧炉十分适合植物粉尘云的充分和高效燃烧，植物粉体燃烧所产生的尾气中，CO2、SO2和NOx含量较少，对改善环境质量具有积极的意义。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种粉尘云燃烧炉，炉体中部内壁面呈螺旋状，在炉膛中部设置畜热体，在炉体壁上部设置挡灰板，在炉体壁上、畜热体与挡灰板之间开有粉尘云入口、柴油点火器入口和一次进风口，在畜热体与挡灰板之间形成气化燃烧室；炉体的下部为收口式的锥形，在锥体末端设置出灰口，在炉体壁上、畜热体的下方开有二次进风口、水蒸汽入口，形成二次气化室；在炉体壁上、挡灰板的上方开有三次进风口，挡灰板与炉体顶部之间形成余气燃烧室。
本发明的优点是：
(1)该燃烧炉可使植物粉体充分燃烧，燃烧温度可达1200℃以上，燃烧效率可达93％以上，减少燃烧污染。
(2)该燃烧炉能扩大植物粉体的允许粒径范围，降低植物粉体燃料的破碎成本。
附图说明
图1是本发明一种实施例的结构示意图。
图2是图1的A-A剖面图。
图3是本发明另一种实施例的结构示意图。
图4是本发明又一种实施例的结构示意图。
图5表示图1所示燃烧炉内表示温度随风量的变化，其横坐标是风量(立方/小时)，纵坐标是温度(摄氏度)。
图6表示图1所示燃烧炉内温度随时间的变化，其横坐标是时间(分钟)，纵坐标是温度(摄氏度)。
具体实施方式
由图1、图2所示，炉体中部内壁面呈螺旋状，在炉膛中部设置畜热体3，在炉体壁上部设置挡灰板2，在炉体壁上，畜热体3与挡灰板2之间开有粉尘云入口4、柴油点火器入口13和一次进风口14，在畜热体3与挡灰板2之间形成气化燃烧室15；炉体的下部为收口式的锥形，锥体末端设置出灰口7，在炉体壁上，畜热体3的下方开有二次进风口12、水蒸汽入口5，形成二次气化室11；在炉体壁上、挡灰板2的上方开有三次进风口16，挡灰板2与炉体顶部之间形成余气燃烧室1。
在二次气化室11的炉体壁上可设置导热片10。导热片10可为4～10个，由铁片等金属制成，使炉体下部内壁受热均匀，保证二次气化室11的工作温度。
挡灰板2的形状可为平面，或弯曲形、且向下倾斜，挡灰板2与水平面的夹角可为0°～60°，最好为30°～45°。
粉尘云入口4的方向最好与炉体壁相切，该结构可增加在高温区的停留时间，以便粉体充分气化和燃烧。
上述锥形截面可为圆形、四方形或椭圆形，锥面与水平面的夹角α可为20°～75°，最好为30°～50°。
气化燃烧室15的高度h可为其平均直径的1～10倍，最好为2～6倍。
炉灰可由螺旋出灰器6输送至出灰口7排出，螺旋出灰器6由电机9通过减速机8加以控制。
气化燃烧室15呈下大上小形，其内壁面呈螺旋状，以引导植物粉体向上流动。一次进风口14可为2～6个，其形状可为Z形。设置挡灰板2，使未燃尽的粉体反射回气化燃烧室15继续燃烧。利用柴油点火器13将气化燃烧室15预热至一定温度，空气从一次进风口14鼓入气化燃烧室15，有利于粉尘云充分气化燃烧。植物粉体通过粉尘发生器与一定量的空气混合成具有一定粉尘浓度的粉尘云。粉尘云从粉尘云入口4沿炉内壁切线进入气化燃烧室15，植物粉体受热，有机物挥发、着火，并使粉尘云在炉内形成体积燃烧。蓄热体3可用耐火材料制成，通过支架固定在炉体上，随着燃烧过程的继续，蓄热体3不断的贮存和放出热量，以保证燃料在进料波动情况下，连续稳定地燃烧。
炉灰沉积在二次气化室11，其中含有未燃尽的残留可燃物，以残留固定碳为主。水蒸汽入口5和二次进风口12可为2～6个，其形状可为Z形。水蒸汽通过水蒸汽入口5向二次气化室11喷入，用于生成水煤气。空气通过二次进风口12鼓入二次气化室11。炉灰余热促使残留固定碳与水蒸汽反应生成H2和CO，二次气化的燃气H2和CO上升到气化燃烧室15继续燃烧。
在余气燃烧室1，三次进风口16可为2～6个，其形状可为Z形。气体燃烧阶段未燃烧的可燃气与从三次进风口16鼓入的空气燃烧，燃烧尾气可通过余热回收器回收利用余热，再通过除尘器除尘后排入大气。
由图3所示，在余气燃烧室1和气化燃烧室15的炉体壁上，可设置螺旋盘管18，19为螺旋盘管18的入水口，17为螺旋盘管18的出水口。
由图4所示，在炉体外表面可设置水套20，22为水套20的入水口，21为水套20的出水口，23为水套20的排污口。
由图3或图4所示的燃烧炉，能够进一步利用燃烧炉中的热量。
燃烧试验的环境温度为15℃，植物(梧桐树枝)粉体粒度为40目左右，燃烧炉气化燃烧室15的尺寸为Φ400mm×Φ800mm×2000mm，粉体流量为100g/min。气化燃烧室15预热温度达到300℃左右时，粉尘云发生器开始向气化燃烧室15喷入粉尘云，粉体在燃烧炉内立即着火，并连续稳定地迅猛燃烧。
由图5所示，表示当粉体流量不变时(保持在100g/min)，气化燃烧室15中燃烧温度随风量的变化。在气化燃烧室15中，温度由下至上依次递减。
由图6所示，表示在本试验条件下，当风量保持在25m3/h时，气化燃烧室15中燃烧温度随时间的变化。在气化燃烧室15中，温度由下至上依次递减。

Claims (12)

1.一种粉尘云燃烧炉，其特征在于：
炉体中部内壁面呈螺旋状，在炉膛中部设置畜热体(3)，在炉体壁上部设置挡灰板(2)，在炉体壁上，畜热体(3)与挡灰板(2)之间开有粉尘云入口(4)、柴油点火器入口(13)和一次进风口(14)，在畜热体(3)与挡灰板(2)之间形成气化燃烧室(15)；
炉体的下部为收口式的锥形，在锥体末端设置出灰口(7)，在炉体壁上，畜热体(3)的下方开有二次进风口(12)、水蒸汽入口(5)，形成二次气化室(11)；
在炉体壁上，挡灰板(2)的上方开有三次进风口(16)，挡灰板(2)与炉体顶部之间形成余气燃烧室(1)。
2.根据权利要求1所述的粉尘云燃烧炉，其特征在于：在二次气化室(11)的炉体壁上设置导热片(10)。
3.根据权利要求1或2所述的粉尘云燃烧炉，其特征在于：所述挡灰板(2)的形状为平面，或弯曲形、且向下倾斜，挡灰板(2)与水平面的夹角为0°～60°。
4.根据权利要求3所述的粉尘云燃烧炉，其特征在于：挡灰板(2)与水平面的夹角为30°～45°。
5.根据权利要求1或2所述的粉尘云燃烧炉，其特征在于：所述粉尘云入口(4)的方向与炉体壁相切。
6.根据权利要求1或2所述的粉尘云燃烧炉，其特征在于：所述锥形截面为圆形、四方形或椭圆形，锥面与水平面的夹角为20°～75°。
7.根据权利要求6所述的粉尘云燃烧炉，其特征在于：锥面与水平面的夹角为30°～50°。
8.根据权利要求1或2所述的粉尘云燃烧炉，其特征在于：气化燃烧室(15)的高度是其平均直径的1～10倍。
9.根据权利要求8所述的粉尘云燃烧炉，其特征在于：气化燃烧室(15)的高度是其平均直径的2～6倍。
10.根据权利要求1或2所述的粉尘云燃烧炉，其特征在于：炉灰由螺旋出灰器(6)输送至出灰口(7)排出，螺旋出灰器(6)由电机(9)通过减速机(8)加以控制。
11.根据权利要求1或2所述的粉尘云燃烧炉，其特征在于：在余气燃烧室(1)和气化燃烧室(15)的炉体壁上设置螺旋盘管(18)。
12.根据权利要求1或2所述的粉尘云燃烧炉，其特征在于：在炉体的外表面设置水套(20)。
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