CN201269534Y - 用于生物质秸秆焚烧的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于生物质秸秆焚烧的装置，包括进料机构、含进料口的焚烧炉及设于其内的炉排，所述进料机构的前方设有用于将生物质料包散开的圆辊齿耙式散包机构，圆辊齿耙式散包机构与所述进料机构相连并通过所述进料机构将生物质料送入所述焚烧炉的炉排。本实用新型具有燃料种类的适应性好、强化燃烧、提高燃料的燃尽度、降低运输成本和破碎成本等优点，从而提高整个装置的燃烧效率和运行的经济性，同时本实用新型结构简单、实用，既可以用于新产品的设计，也可以用于对现有锅炉的改造。

Description

用于生物质秸秆焚烧的装置

技术领域

本实用新型涉及生物质焚烧装置，特别涉及一种直接将整包料分散后入炉焚烧的用于生物质秸秆焚烧的装置。

背景技术

我国的生物质秸秆资源特别丰富，农村生物质秸秆的种类很多，大多数的农作物秸秆如麦秆、稻秆、棉花秆、玉米秆等，每年仅生物质秸秆产量就达6亿吨左右。近几年，生物质秸秆直接焚烧发电技术得到了快速发展。生物质秸秆直接焚烧发电是将生物质秸秆直接作为燃料燃烧，燃烧产生的能量主要用于发电和集中供热。生物质秸秆焚烧发电是对生物质资源合理利用的一种方法，它可以在充分利用生物质所含的能量后，其剩余物(草木灰)又可成为高效的有机肥料。利用生物质秸秆燃料直接焚烧发电还能够作为我国电力能源重要的补充，改变我国电力能源结构，而且成本较低，具有良好的经济性和市场开发潜力。

目前生物质秸秆的焚烧方法主要存在两种方法：碎料入炉焚烧和整包料入炉焚烧，碎料入炉焚烧还分为厂内破碎和厂外破碎两种。

例如，申请号200710022983.9，公开号CN101074778A，公开日为2007年1月21日的发明专利，公开了一种生物质能电厂上料系统的上料方法，按照秸秆收集后先打包，在进入焚烧炉焚烧前进行破碎，破碎后的燃料送入焚烧炉中焚烧，破碎后秸秆的长度为3～5cm的步骤进行操作；涉及该方法的设备包括打包装置、散包及破碎装置、进料机构、焚烧炉及其内的炉排，一般采用焚烧炉前墙给料方式。整包料入炉焚烧具有运输条件好、厂用电率低、上料系统简单等优点，但也存在着燃尽率低、进料不连续、进料接口设计复杂等缺点。

一般情况下，在碎料入炉焚烧的生物质秸秆直接焚烧发电厂，从上料系统的方面设计考虑，生物质秸秆燃料需要破碎到很小的尺寸，一般破碎到50mm以下，然后再送入专门设计的焚烧炉进行焚烧，大部分焚烧炉采用水冷振动平面炉排技术。碎料入炉具有燃尽率高、燃烧效果好等优点，但也存在着破碎成本高、设备投资大等缺点。厂外破碎还存在着运输条件差、运输成本高等缺点；厂内破碎还存在着易燃、消防成本高等缺点。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术整包入炉存在燃尽率低、进料不连续、进料接口设计复杂的缺陷，提供了一种直接将整包料分散后入炉焚烧的用于生物质秸秆焚烧的装置，具结构简单、燃尽度高、进料连续性好的优点，能够降低运输成本和破碎成本，从而提高整个焚烧炉的燃烧效率和运行的经济性，既可以用于新产品的设计，也可以用于对现有锅炉的改造。

为了实现上述目的本实用新型采取的技术方案是：一种用于生物质秸秆焚烧的装置，包括进料机构、含进料口的焚烧炉及设于其内的炉排，所述进料机构的前方设有用于将生物质料包散开的圆辊齿耙式散包机构，圆辊齿耙式散包机构与所述进料机构相连并通过所述进料机构将生物质料送入所述焚烧炉的炉排。对应所述装置的方法是：生物质秸秆燃料的收集、破碎；由秸秆打包装置进行打包；由秸秆料包输送装置进行料包输送；散包机构进行散包；由炉前给料装置送入焚烧炉的炉排；在焚烧炉中进行焚烧处理。生物质燃料在收集后，对于需要破碎的燃料先要经过破碎到一定尺寸，然后经过打包机打包。打包完后的整包燃料运输进焚烧厂里的储料场储存。把燃料打包运输、储存具有运输条件好、运输成本低、储存、消防条件好等诸多优点。

在本实用新型中，对于不同的生物质燃料打包前需要破碎的尺度是不同的，对于某些燃料甚至不需要破碎。对于直径较粗的软秸秆如玉米秸秆、高粱秸秆等秸秆，破碎尺寸可控在100～500mm之间，具体的尺寸可依照焚烧炉的设计决定；对于直径较细的软秸秆如稻草、麦草、芦苇等秸秆，可以考虑不用破碎；对于直径较细的硬质秸秆如棉花秸秆、豆秆、细树枝条等，破碎的尺寸可以控制在100～300mm之间。采用较大的燃料尺寸，不但可以有效的降低破碎机械的采购和运行成本，还可以大大减低破碎燃料时的电耗，从而有效的降低电厂造价和提高整个焚烧电厂运行的经济性。

所述圆辊齿耙式散包机构包括整包输送链板、压料辊、托料辊、散包辊及散料出料链板；其中，整包输送链板后方设有上下呈平行状、中间有间隙的压料辊及托料辊，压料辊及托料辊之间的间隙用来通过生物质料包，压料辊及托料辊的下方设有散料出料链板，压料辊及托料辊的后方并且对应它们的间隙处设有散包辊，散包辊的表面设有齿。通过散包辊的旋转，带动散包辊上的齿的旋转，对生物质料包进行撕扯、拉扯、刮削等作用，使得料包内的燃料分散成小片状、小团状或散料状。因此分散后的燃料具有着火性能好、易于燃尽的优点。同时，散包的电耗要远小于破碎过程的电耗，而且散包机构与现有技术中的散包及破碎机构相比具有结构相对简单、不易起火燃烧、效率高等优点。

所述散包辊上的齿包括多个尖锥状的散包长齿的及锯齿状的散包短齿，散包长齿沿散包辊表面均匀布置，散包短齿设置在散包长齿之间并沿散包辊轴向方向布置。

为了方便割断生物质料包上的捆包绳，所述压料辊的表面设有齿刀。

为了有效的阻止生物质料包在整包输送链板表面上的滑动，提高输送的可靠性和效率，所述整包输送链板上设有防滑结构，用于防止生物质料包输送过程中打滑。所述防滑结构是防滑挡板、防滑凸块或防滑齿。

所述焚烧炉的进料口设置在其前拱处。相对于通常的从前墙的竖直段的给料方式，从前拱处给料具有给料点高、进料通畅，不会烧坏给料设备、燃料适应性好、进料高度调节幅度大等优点。

为了起到分级送风、强化燃烧、提高燃尽度，提高焚烧炉的经济性作用，所述炉排为三段式水冷振动炉排，由上至下包括与水平面夹角顺次递减的炉排的着火段、炉排的燃烧段、及炉排的燃尽段，所述炉排排面的水冷管之间设有连接用的膜片。所述炉排的着火段、炉排的燃烧段、及炉排的燃尽段与水平面的夹角分别是30°～50°、7°～20°及0°～12°。所述膜片上设有通风孔。需要说明的是，在采用三段式水冷振动炉排，每段炉排的倾斜角度、长度、开孔率等参数可以是不同的，这需要根据具体的燃料的物理性质、燃料特性、锅炉的设计条件、以及具体的燃烧条件来进行相应的设计。

现有技术中的炉排通常是平面平直炉排，在给料口附近容易形成燃料的堆积，不但影响该区域燃料的燃烧和燃尽，还容易在该区域形成结焦。本实用新型所述的三段式水冷振动炉排则很好地克服了上述缺点，在靠近给料口的第一段炉排的着火段采用30°～50°的大倾角炉排；而在远离给料口的第二段炉排的燃烧段区域采用7°～20°的小倾角炉排。第一段炉排的着火段的主要作用是防止燃料在此区域内大量堆积，防止形成很厚的料层，防止料层的堆积而引起的结焦的发生；对于含水率较高的生物质燃料来说，在第一段炉排的着火段区域保持较薄的燃料层厚度还可以起到加速水份蒸发、强化着火提前的作用；第二段炉排的燃烧段的作用主要起到保证燃料的稳定燃烧、输送燃料的作用；第三段炉排的燃尽段的作用是保证燃料燃尽，同时输送燃尽后的灰渣的作用。在第一、二、三段炉排的膜片表面分别开有通风孔，一次风通过通风孔进入炉膛参与并强化燃烧。通风孔的大小、分布和个数，需要根据不同的燃料种类和锅炉的容量大小来确定。

另外，与通常的整体式平面炉排相比，采用三段式水冷振动炉排还可以改善炉排上的配风条件，实现炉排上燃料的高强度燃烧。一般的平面平直炉排，燃料所需要的一次燃烧空气只能从炉排下部送入，穿过燃料层才能到达燃烧区，而对于平面炉排上的层状燃烧来说，炉排面上燃料层的上表面才是燃烧最剧烈的区域，同时也是最需要大量送入燃烧所需要的空气的区域。三段式水冷振动炉排则巧妙地克服了此类缺点，不但在第一段炉排的着火段的表面上开有通风孔，而且在第二段炉排的燃烧段的表面也开有通风孔，同时，两者的通风孔的直径和数量可以是不同的，这样，对于第二段炉排的燃烧段上的燃料来说，就存在第二段炉排从下部和第一段炉排的着火段从侧面两个送风方式和通道，通过调整两者的送风风量和风速可以实现在第二段炉排的燃烧段上的分级送风和分级燃烧，进而强化第二段炉排的燃烧段上秸秆的燃烧状况，实现高强度的燃烧，进而提高燃料的燃尽度和锅炉的经济性。

本实用新型的有益效果可概括为以下四个方面：

1)相比现有技术，本实用新型采用在所述进料机构的前方设有圆辊齿耙式散包机构，使得生物质燃料在炉前散包后入炉焚烧，在保证燃尽程度的前提下，可以有效的降低运输成本和破碎成本，大大提高电厂的经济性；

2)相比现有技术，本实用新型采用进料口设在焚烧炉的前拱处的结构，具有燃料种类的适应性好、料层厚度调节性好、燃料分散性好、不易堵塞等特点；

3)相比现有技术，本实用新型采用散包机构具有结构简单、效果好、工作可靠的优点；

4)相比现有技术，本实用新型的焚烧炉内部采用三段式水冷振动炉排，可以起到分级送风、强化燃烧、提高燃尽度、提高锅炉的经济性的作用。

因此本实用新型具有燃料种类的适应性好、强化燃烧、提高燃料的燃尽度、降低运输成本和破碎成本等优点，从而提高整个装置的燃烧效率和运行的经济性，同时本实用新型结构简单、实用，既可以用于新产品的设计，也可以用于对现有锅炉的改造。

附图说明

图1是本实用新型所述的用于生物质秸秆焚烧的装置的整体结构简图；

图2是本实用新型所述的散包机构的结构简图；

图3a是本实用新型所述的散包辊的主视图；

图3b是图3a的俯视图；

图4a是本实用新型所述的水冷振动式炉排的主视图；

图4b是图4a的俯视图。

图中：10 散包机构，11 生物质料包、11.1 捆包绳，12 防滑挡块，13 压料辊、13.1齿刀，14 散包辊、14.1 散包短齿、14.2 散包长齿、14.3 加强筋、14.4 散包辊驱动轴，15托料辊，16 散料出料链板，17 散料出料链板驱动链轮，18 整包输送链板，19 整包输送链板驱动链轮；20 进料机构，21 散料进料链板，22 炉前料斗，23 进料绞龙，24 下料通道；30 焚烧炉，31 焚烧炉前拱，32 焚烧炉后拱，33 焚烧炉的灰斗；40 炉排、40.1 炉排的燃尽段、40.2 炉排的燃烧段、40.3 炉排的着火段、40.4 通风孔、40.5 膜片、40.6 炉排的水冷管，41 炉排出水管，42 炉排出口集箱，43 炉排的上支撑框架，44 弹簧，45 炉排的下支撑框架，46 炉排振动驱动机构，47 炉排进水管，48 炉排进口集箱，49 炉排上的燃料层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限定。

参见图1，本实用新型所述的一种用于生物质秸秆焚烧的装置，包括散包机构10、进料机构20、含进料口的焚烧炉30及设于其30内的炉排40。所述焚烧炉30主要由焚烧炉炉膛、焚烧炉前拱31、焚烧炉后拱32、焚烧炉的灰斗33等部分组成。进料机构包括散料进料链板21、炉前料斗22及进料绞龙23。其中，进料绞龙23还可以由链板式输送机替换。经过散包机构10散包后的松散秸秆燃料，通过散料进料链板21把秸秆燃料输送到炉前料斗22中，在炉前料斗22下部安装有进料绞龙23，进料绞龙23把散料通过下料通道24送入焚烧炉30的进料口中进行焚烧。进料口设置在焚烧炉前拱31上，进料点在此位置具有给料点高、进料通畅，不会烧坏给料设备、燃料适应性好、进料高度调节幅度大等优点。

本实用新型所述装置的方法包括以下主要步骤，1)生物质秸秆燃料的收集、破碎；2)由秸秆打包装置进行打包；3)由秸秆料包输送装置进行料包输送；4)散包机构进行散包；5)由炉前给料装置送入水冷振动炉排焚烧炉；6)在焚烧炉中进行焚烧处理。其中，生物质燃料在收集后，对于需要破碎的燃料先要经过破碎到一定尺寸，然后经过打包机打包。在本实施例中，燃料为玉米秸秆，破碎后的玉米秸秆长度为小于400mm，打包后的玉米秸秆包的平均密度控制在150kg/m3左右，包的长、宽高的尺寸分别为1200mm、800mm、1000mm。打包完后的整包燃料运输进焚烧厂里的储料场储存。

生物质燃料料包入炉前需要经过散包机构10进行散包。参见图2，本实用新型所述的散包机构为10圆辊齿耙式散包机构，包括整包输送链板18、压料辊13、托料辊15、散包辊14及散料出料链板16。其中整包输送链板18还可以是皮带输送装置。

在本实施例中，秸秆料包通过捆包绳11.1捆扎成包，通过整包输送链板18把料包11输送到散包机构前。整包输送链板18通过整包输送链板驱动链轮15驱动。在整包输送链板18上设置安装有料包防滑结构，防止料包在整包输送链板18上滑动。防滑结构为防滑挡板、防滑挡块、防滑凸块或防滑齿等，本实施例中采用防滑挡块12，散包机构对料包进行散包的过程中，秸秆燃料只是相互间分散开来，破碎的作用很小，可以忽略。整包输送链板18把生物质料包11输送到托料辊15上，压料辊13压住生物质料包11，防止生物质料包11翘起。压料辊13的齿刀13.1在旋转过程中可以割断生物质料包11上的捆包绳11.1，以利于更好的散包。通过托料辊11的输送，秸秆生物质料包11被输送到散包辊14前。

参见图3a及3b所示的散包辊，散包辊4外形上类似一个大滚筒，散包辊14由散包辊驱动轴14.4带动转动。为了增加散包辊14的强度和降低造价，在散包辊14和散包辊驱动轴14.4之间安装有加强筋14.3。在散包辊上安装有散包齿，其包括形状为为尖锥体的散包长齿14.2和形状为短锯齿型的散包短齿14.1，散包短齿14.1在散包长齿14.2之间沿着散包辊14的轴向的长度方向布置，可以起到刮削料包和防止物料在散包辊14上缠绕的作用。散包齿可以对料包进行撕扯、拉扯、刮削等作用，使得秸秆料包分散成小片状、小团状或散料状，分散后的燃料具有着火性能好、易于燃尽的优点。同时，散包的电耗要远小于破碎过程的电耗，而且散包的机械结构与破碎机相比具有结构相对简单、不易起火燃烧、效率高等优点。

散包后被分散的生物质秸秆燃料通过散料出料链板16输送到炉前，散料出料链板16由散料出料链板驱动链轮17进行驱动。

参见图4a及4b所示，所述炉排10为三段式水冷振动炉排，是由膜式水冷管组成。其中，炉排进口集箱48和炉排进水管47相连，炉排出口集箱42和炉排出水管41相连。炉排采用水冷方式不但保护了炉排水冷管15不被烧坏，同时还可以防止生物质燃料层49产生的灰在炉排面上结焦。在炉排的水冷管15之间焊接有金属的膜片14，并且在水冷管15之间的膜片14上设置有通风孔13。水冷管15之间焊接有金属的膜片14不但可以增加水冷管的散热面积、提高水冷管的强度、还可以起到支撑燃料，防止漏料的作用。在膜片14上开有通风孔13，燃烧所需要的热空气通过膜片上的通风孔13进入炉膛参与燃烧。在膜片14上开通风孔13，还可以起到冷却膜片14，防止膜片14烧坏的作用。炉排上支撑框架43由槽钢框架焊接组成，与炉排下表面进行焊接连接，对炉排起到加固和支撑的作用，可以有效地防止炉排的弯曲和变形。炉排的下支撑框架45由槽钢框架焊接组成，下支撑和炉排基础组成固定连接；炉排的上支撑框架43和炉排的下支撑框架45之间由弹簧44连接，在弹簧44的弹力作用下，炉排的上支撑框架43可以相对于炉排的下支撑框架45沿着弹簧44的弹力方向进行周期的受迫和自由振动，从而带动炉排上的燃料层49沿着炉排面运动。炉排的振动力是由振动驱动机构46提供的。秸秆燃料焚烧后的灰渣，经过炉排的震动，通过炉排的燃尽段40.1的输送，掉落到焚烧炉的灰斗33中，然后通过出灰装置排出焚烧炉。

参见图4a，所示三段式水冷振动炉排的第一段炉排为着火段炉排40.3，第二段炉排为燃烧段炉排40.2，第三段炉排为燃尽段炉排40.1。第一段炉排的着火段40.3与水平面的倾斜角度为30°～50°、最佳值为40°，第二段炉排的燃烧段40.2与水平面的的倾斜角度为7°～20°、最佳值为10°，第三段炉排的燃尽段40.1与水平面的的倾斜角度为0°～12°、最佳值为5°。因此所述三段式水冷振动炉排具有防止燃料堆积和结焦，强化着火和燃烧，改善送风条件等优点。

需要说明的是，在采用三段式水冷振动炉排，每段炉排的倾斜角度、长度、开孔率等参数可以是不同的，这需要根据具体的燃料的物理性质、燃料特性、锅炉的设计条件、以及具体的燃烧条件来进行相应的设计。本例中，在三段式水冷振动炉排上每一段炉排的水冷管15之间的膜片14上开有通风孔13，根据燃料种类和燃烧方式的不同，每段炉排的通风孔的直径和数量可以是不同的。在本实施例中，在第一段炉排的着火段40.3上的通风孔13的直径为4mm，节距为30mm；在第二段炉排的燃烧段40.2上的通风孔13的直径为6mm，节距为45mm；在第三段炉排的燃尽段40.1上的通风孔13的直径为4mm，节距为25mm。

经过试验模拟证明，在燃烧玉米秸杆时，与平面平直炉排相比，在同样的一次风量下，采用三段式水冷振动炉排可以提高燃尽率8％左右。

因此，本实用新型具有燃料种类的适应性好、强化燃烧、提高燃料的燃尽度、降低运输成本和破碎成本等优点，从而提高整个装置的燃烧效率和运行的经济性，同时本实用新型结构简单、实用，既可以用于新产品的设计，也可以用于对现有锅炉的改造。

以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于生物质秸秆焚烧的装置，包括进料机构、含进料口的焚烧炉及设于其内的炉排，其特征在于：所述进料机构的前方设有用于将生物质料包散开的圆辊齿耙式散包机构，圆辊齿耙式散包机构与所述进料机构相连并通过所述进料机构将生物质料送入所述焚烧炉的炉排。

2.根据权利要求1所述的用于生物质秸秆焚烧的装置，其特征在于：所述圆辊齿耙式散包机构包括整包输送链板、压料辊、托料辊、散包辊及散料出料链板；其中，整包输送链板后方设有上下呈平行状、中间有间隙的压料辊及托料辊，压料辊及托料辊之间的间隙用来通过生物质料包，压料辊及托料辊的下方设有散料出料链板，压料辊及托料辊的后方并且对应它们的间隙处设有散包辊，散包辊的表面设有齿。

3.根据权利要求2所述的用于生物质秸秆焚烧的装置，其特征在于：所述散包辊上的齿包括多个尖锥状的散包长齿的及锯齿状的散包短齿，散包长齿沿散包辊表面均匀布置，散包短齿设置在散包长齿之间并沿散包辊轴向方向布置。

4.根据权利要求3所述的用于生物质秸秆焚烧的装置，其特征在于：所述压料辊的表面设有齿刀。

5.根据权利要求2-4任一权利要求所述的用于生物质秸秆焚烧的装置，其特征在于：所述整包输送链板上设有防滑结构，用于防止生物质料包输送过程中打滑。

6.根据权利要求5所述的用于生物质秸秆焚烧的装置，其特征在于：所述防滑结构是防滑挡板、防滑凸块或防滑齿。

7.根据权利要求1所述的用于生物质秸秆焚烧的装置，其特征在于：所述焚烧炉的进料口设置在其前拱处。

8.根据权利要求1所述的用于生物质秸秆焚烧的装置，其特征在于：所述炉排为三段式水冷振动炉排，由上至下包括与水平面夹角顺次递减的炉排的着火段、炉排的燃烧段、及炉排的燃尽段，所述炉排排面的水冷管之间设有连接用的膜片。

9.根据权利要求8所述的用于生物质秸秆焚烧的装置，其特征在于：所述炉排的着火段、炉排的燃烧段、及炉排的燃尽段与水平面的夹角分别是30°～50°、7°～20°及0°～12°。

10.根据权利要求8或9所述的用于生物质秸秆焚烧的装置，其特征在于：所述膜片上设有通风孔。

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