CN201242152Y

CN201242152Y - 一种水平圆筒式生物质颗粒燃料燃烧器

Info

Publication number: CN201242152Y
Application number: CNU2008201093164U
Authority: CN
Inventors: 李定凯; 吕子安
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2018-07-18

Abstract

一种水平圆筒式生物质颗粒燃料燃烧器，涉及一种燃烧生物质颗粒燃料，为锅炉提供炽热火焰热源的燃烧装置。该装置主要含有螺旋给料器、颗粒燃烧室和温度测量元件。所述的螺旋给料器包括料斗、螺旋输送器、变频调速电机和大螺旋推进叶片；颗粒燃烧室由圆形燃烧筒及筒壁上的一次风进风孔、与大螺旋推进叶片连接的拨料片、一次风和二次风切向入口、一次风和二次风环形风室、二次风旋流叶片和旋流二次风整流段；温度测量元件为三支镍铬－镍铝铠装热电偶及一块多通道电子温度显示仪。该装置是针对生物质颗粒燃料专门设计的模块化燃烧器，结构简单，操作方便，能满足几十至几百千瓦锅炉对热源的需求，特别适用于燃油、燃气锅炉的燃料替代需求。

Description

一种水平圆筒式生物质颗粒燃料燃烧器

技术领域

本实用新型涉及一种水平圆筒式生物质颗粒燃料燃烧器，为一种以生物质颗粒为燃料，实现其高效清洁燃烧，并将产生的炽热火焰作为锅炉热源的燃烧装置，属于热能工程技术领域。

背景技术

我国目前正面临着严重的能源供应和利用以及与其相关的环境问题，节能减排的任务艰巨。以煤炭为例，不仅供应紧张、价格迅速上涨，而且在民用和部分工业利用过程中存在效率低、污染严重等问题。再以燃料油和燃料气为例，我国这方面的资源严重不足，国际上原油和天然气的价格飙升，给我国经济和社会发展带来巨大压力。另外，燃烧化石燃料释放出大量温室气体CO₂，是引起全球气候变化的重要原因。因此，减少对矿物质燃料的依赖、大力开发利用可再生能源，是我国急需解决的问题。

我国有丰富的农林固体剩余物这类生物质能源资源。利用草本和木本生物质生产出来的颗粒燃料，是一种优质生物质燃料，可以用来替代煤炭、燃料油和天然气。它不仅能够提供更多的能源，还具有燃烧效率高、污染物排放少等特点，可比价格远低于燃料油，也不高于煤炭和天然气。燃用生物质颗粒燃料，不仅SO₂排放极少，NOx排放低，还具有“CO₂零排放”的特点。木本颗粒燃料特别适合于几十至几百千瓦热水、蒸汽锅炉的应用。

生物质颗粒燃料具有的挥发分含量高，灰熔点低的特点。燃烧这种燃料的小型锅炉要求燃烧器结构紧凑，设计合理，燃烧效率高，运行稳定可靠。因此，需要设计和开发先进的燃烧装置，以实现生物质颗粒燃料的高效燃烧，为锅炉等换热设备提供有效、实用和相对廉价的热源。目前已有的生物质颗粒燃料燃烧器多设置在换热设备内部，给小型换热设备的设计和运行维护带来许多困难，并且增加了制造成本。实用的外置式生物质颗粒燃料燃烧器将会受到市场的欢迎。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种水平圆筒式生物质颗粒燃料燃烧器。它结构紧凑，设计合理，运行可靠，可以实现生物质颗粒燃料的高效和清洁燃烧，适用于小型热水/蒸汽锅炉对清洁热源的需求，特别适合满足小型燃油/燃气锅炉的燃料替换需求。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：

一种水平圆筒式生物质颗粒燃料燃烧器，该颗粒燃料燃烧器含有螺旋给料装置，颗粒燃烧室和温度测量元件，所述的螺旋给料装置含有料斗1、变频调速电机6以及由中心轴和螺旋叶片组成的螺旋输送器2，所述的颗粒燃烧室含有外筒和燃烧筒11，其特征在于：在燃烧筒内的颗粒入口端设有大螺旋推进叶片7，该大螺旋推进叶片与螺旋输送器的中心轴固定连接；在燃烧筒内还设有拨料片10，该拨料片的一端与大螺旋推进叶片7固定连接，另一端通达燃烧筒的出口边缘；所述的外筒和燃烧筒之间形成一次风环形风室8，在该风室上设有一次风的切向入口3；在燃烧筒壁上布置有一次风进风孔12；在一次风环形风室的右侧依次布置二次风环形风室13、二次风旋流叶片5和旋流二次风整流段15，并在二次风环形风室上设有二次风的切向入口4。

本实用新型的技术特征还在于：所述的一次风进风孔12的直径为3～5毫米，开孔率占一次风环形风室段燃烧筒面积的2～3％；在大螺旋推进叶片一端的15～20％燃烧筒长度内，不设一次风进风孔，在其余一次风环形风室长度的燃烧筒筒壁上，均匀分布一次风进风孔。

本实用新型的又一技术特征是：所述的大螺旋推进叶片与燃烧筒之间的间隙小于颗粒燃料的直径；所述的拨料片在靠近燃烧筒筒壁一侧呈锯齿状。

上述技术方案中，所述的一次风环形风室和二次风环形风室共用一台风机供风或由两台风机分别供风；在一次风的切向入口和二次风切向入口处分别设有风量调节阀。该水平圆筒式生物质颗粒燃料燃烧器整体固定在可移动的支架上。

本实用新型与现有相关技术相比，具有以下优点及突出性效果：①本实用新型是针对生物质颗粒燃料专门设计的外置于换热设备的燃烧装置，将近于燃尽的炽热的火焰喷入换热设备，简化了整个燃烧-换热系统；②燃烧器水平布置，呈圆筒形，便于给料和燃烧器与换热设备的对接；③内燃烧筒的一次风布风方式有利于颗粒燃料挥发份的释放和燃烧，控制料层温度；④采用二次风旋流叶片加强了二次风与从燃烧筒流出的火焰的混合，缩短火焰长度，提高火焰温度，提高了燃烧效率，适应小型换热器的火焰进入空间小的特点；⑤燃烧筒内采用大螺旋推进叶片易于使颗粒燃料层整体向前推进，消除热烟气向给料器反窜回火的可能性；⑥燃烧筒内的拨料片使颗粒燃料层温度均匀，同时能有效克服料层的结焦倾向，并有利于排灰；⑦本实用新型具有模块化特点，多台燃烧器组合配置也可以为较大的换热装置提供需要的热源，方便灵活。

附图说明

附图1为本实用新型提供的水平圆筒式生物质颗粒燃料燃烧器的结构示意图。图中：1-料斗；2-螺旋输送器；3-一次风切向入口；4-二次风切向入口；5-二次风旋流叶片；6-变频调速电机；7-大螺旋推进叶片；8-一次风环形风室；9-外壳；10-拨料片；11-燃烧筒；12-燃烧筒一次风进风孔；13-二次风环形风室14-流过旋流叶片的二次风；15-旋流二次风整流段；16、17、18-温度测量元件。

图2为本实用新型提供的水平圆筒式生物质颗粒燃料燃烧器的燃烧筒筒壁的平面展开图。图中：12-燃烧筒一次风进风孔；19-一次风环形风室对应的燃烧筒区域；20-二次风环形风室、二次风旋流叶片、旋流二次风整流段对应的燃烧筒区域。

具体实施方式

下面结合附图1和附图2进一步说明本实用新型的具体实施及工作过程。

所述的一次风进风孔12的直径为3～5毫米，开孔率占一次风环形风室段燃烧筒面积的2～3％；在大螺旋推进叶片一端的15～20％燃烧筒长度内，不设一次风进风孔，在其余一次风环形风室长度的燃烧筒筒壁上，均匀分布一次风进风孔。

所述的大螺旋推进叶片与燃烧筒之间的间隙小于颗粒燃料的直径；所述的拨料片在靠近燃烧筒筒壁一侧呈锯齿状。

螺旋给料器由料斗1、螺旋输送器2、变频调速电机6和大螺旋推进叶片7构成。给料的实现过程是：在变频控制器的作用下，可变速的电机以一定的转速旋转，依次带动直径较大的主动齿轮、链条、直径较小的从动齿轮和与从动齿轮紧固连接的给料螺旋转动；转动的给料螺旋将料斗中的颗粒燃料连续均匀地送入燃烧筒，给料量由螺旋的转速调节；由于螺旋输送器的直径远小于燃烧筒的直径，为了使颗粒燃料在燃烧筒底部均匀分布开，采用了与燃烧筒直径匹配的大螺旋推进叶片7，大螺旋推进叶片固定在螺旋输送器的中心轴上；由给料器送入燃烧筒的颗粒燃料在大螺旋推进叶片的作用下，在燃烧筒底部铺开，并连续地向前移动到燃烧区和排灰区。

颗粒燃烧室由燃烧筒11和燃烧筒筒壁上的一次风进风孔12、风机、一次风切向入口3、二次风切向入口4、二次风旋流叶片5和拨料片10构成。一、二次风均是切向进入燃烧筒和燃烧器外壳之间的环形风室，以减小阻力和在风室里布风均匀，一、二次风的风量分别通过改变入口前的风门开度进行调节。一、二次风流经环形风室时一方面被预热，提高了燃烧空气的温度，另一方面可以降低燃烧筒的壁温，起保护燃烧筒的作用。一次风进风孔的分布如燃烧筒平面展开图(如附图2所示)。；一次风进风孔12的直径为3～5毫米，开孔率占一次风环形风室段燃烧筒面积的2～3％。在大螺旋推进叶片一端的15～20％燃烧筒长度内，不设一次风进风孔，在其余一次风环形风室长度的燃烧筒筒壁上，均匀分布一次风进风孔。保证该长度内的颗粒不发生强烈燃烧，以保护大螺旋推进叶片，而在其余一次风环形风室长度的燃烧筒筒壁上，均匀分布一次风进风孔。燃烧室点火以后，从燃烧筒内的料层底部进入的空气促进颗粒热解和燃烧，热解产物与从其它一次风进风孔进入的空气混合，发生部分燃烧。在颗粒燃烧过程中，拨料片随大螺旋推进叶片一起转动，周期性地翻动料层，一方面加强颗粒的掺混及一次风和颗粒的接触，强化热解和燃烧，另一方面也可减弱料层中的结渣倾向，同时有助于燃烧筒里的灰烬排出。二次风流经旋流叶片，加速并产生旋转，最后从环形整流通道射出，形成一股包围热烟气的旋转空气流。旋转的二次风与从燃烧筒中流出的热烟气发生强烈混合，加快了热烟气中未燃尽的气态和固态可燃物的燃烧，形成炽热的柱状火焰，并使火炬变短。当火焰喷入锅炉(或其它换热设备)炉膛时，就为锅炉提供了外供的热源。

温度测量元件由镍铬-镍铝铠装热电偶和一块多通道电子温度显示仪构成，分别设置在燃烧筒内和燃烧器出口处。设置温度测量元件的目的是为了间接地监测燃烧筒内和筒外的燃烧情况，为运行人员提供判断给料、配风、燃烧筒内是否结渣等状态的参考信息。

Claims

1.一种水平圆筒式生物质颗粒燃料燃烧器，该颗粒燃料燃烧器含有螺旋给料装置，颗粒燃烧室和温度测量元件，所述的螺旋给料装置含有料斗(1)、变频调速电机(6)以及由中心轴和螺旋叶片组成的螺旋输送器(2)，所述的颗粒燃烧室含有外筒和燃烧筒(11)，其特征在于：在燃烧筒内的颗粒入口端设有大螺旋推进叶片(7)，该大螺旋推进叶片与螺旋输送器的中心轴固定连接；在燃烧筒内还设有拨料片(10)，该拨料片的一端与大螺旋推进叶片(7)固定连接，另一端通达燃烧筒的出口边缘；所述的外筒和燃烧筒之间形成一次风环形风室(8)，在该风室上设有一次风的切向入口(3)；在燃烧筒壁上布置有一次风进风孔(12)；在一次风环形风室的右侧依次布置二次风环形风室(13)、二次风旋流叶片(5)和旋流二次风整流段(15)，并在二次风环形风室上设有二次风的切向入口(4)。

2.按照权利要求1所述的水平圆筒式生物质颗粒燃料燃烧器，其特征在于：所述的一次风进风孔(12)的直径为3～5毫米，开孔率占一次风环形风室段燃烧筒面积的2～3％；在大螺旋推进叶片一端的15～20％燃烧筒长度内，不设一次风进风孔，在其余一次风环形风室长度的燃烧筒筒壁上，均匀分布一次风进风孔(12)。

3.按照权利要求1所述的水平圆筒式生物质颗粒燃料燃烧器，其特征在于：所述的大螺旋推进叶片与燃烧筒之间的间隙小于颗粒燃料的直径；所述的拨料片在靠近燃烧筒筒壁一侧呈锯齿状。

4.按照权利要求1所述的水平圆筒式生物质颗粒燃料燃烧器，其特征在于：所述的一次风环形风室和二次风环形风室共用一台风机供风或由两台风机分别供风；在一次风的切向入口和二次风切向入口处分别设有风量调节阀。

5.按照权利要求1、2、3或4所述的水平圆筒式生物质颗粒燃料燃烧器，其特征在于：该水平圆筒式生物质颗粒燃料燃烧器整体固定在可移动的支架上。