CN201335598Y - 微负压反向气化燃煤烘烤炉 - Google Patents

微负压反向气化燃煤烘烤炉 Download PDF

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Abstract

微负压反向气化燃烧烘烤炉。本实用新型涉及一种高效利用以燃煤为代表的固体可燃物为各类烘烤提供热源的装置，属于烘烤、干燥设施技术领域，同时也属于将煤进行洁净化应用于热能解决技术领域。本烘烤炉由炉体部分和换热器部分用管道连接组成，炉体的炉桥上方为封闭的亚燃烧室腔，炉桥下方的空间设置为二次燃烧室，二次燃烧室又依次连通换热器和烟囱，在换热器末端或烟囱上接入了产生负压的引风装置，位于亚燃烧室加煤口高度处设置有进风口，炉桥下方设置有二次配风口。本装置能为各类烘烤提供一种火力易于控制、燃烧充分、热效率高、节约燃料、污染物排放少的热能供应，实现降低烘烤成本、节能减排的目的。

Description

微负压反向气化燃煤烘烤炉
技术领域
本实用新型涉及一种高效利用一切固体可燃物为各类烘烤提供热源的装置，属于烘烤、干燥设施技术领域，同时也属于将煤进行洁净化应用于热能解决技术领域。
背景技术
现有的以鲜烟叶为典型的农产品烘烤大量采用的方式是使用普通烤房(俗称土烤房)进行烘烤，烘烤需要的能源采用位于烤房下部的燃煤灶进行普通燃烧后提供；近年来，随着技术的进步，在烤房的结构形式上已经有了许多科学的改进，比如：专利文献ZL91233234.4中所公开的“强制热风循环烟叶烘烤机”技术的应用提供了烤房内部温度均匀、排湿顺畅的优势；专利文献CN200420060791.9中公开的“热风循环烤房”实现了引用自动控制、提高烘烤质量、降低劳动强度的目的。但是，包括上述技术在内的现有技术并没有很好解决“高效利用燃料、降低污染物排放”的问题，特别是没有有效解决烘烤炉对广泛固体燃料的实用性问题。专利文献CN200420033203.2以及CN200510119779.X公开了利用热水锅炉或太阳能提供烟叶烘烤热能的技术，但在实际应用中因热水锅炉的复杂性及安全性的局限以及太阳能的不定性和高成本，所以现今投入使用的烘烤设施中的热能供应还是以燃煤直接燃烧供热为主。燃煤的直接燃烧带来的缺点是：燃料燃烧不充分、火力难以控制，污染排放严重；专利文献CN2006200440936.8公开的“烤烟机自动控火然煤炉”以及市场上开始应用的控制燃煤供给的履带或螺杆式供煤燃烧炉实现了可以控制火力的目的，但不能够解决“燃烧不充分、能源消耗大、污染排放严重”的问题，更不能解决对燃料热值要求高，不能使用除优质煤以外的固体燃料问题。特别是近年来应用于烟叶初烤的供热设备，大多采用了传统的正压正向燃烧(烟气向上排放)的方式，在实际应用中避免不了换热烟管容易被焦油和烟尘混合物阻塞的问题。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种微负压反向气化燃烧烘烤炉，通过燃煤的反向气化技术以及洁净化技术的应用，为农产品的烘烤、干燥提供一种火力易于控制、燃烧充分且节约燃料、污染排放少的热能供应装置，实现降低烘烤成本、节能减排的目的。
解决本实用新型的技术问题所采用的方案是：对现有烘烤烤房进行改进，拆除原有高能耗燃煤灶，安装微负压反向气化燃烧烘烤炉，烘烤炉的结构为，炉体的炉桥上方为封闭的亚燃烧室腔，炉桥下方的空间设置为二次燃烧室，二次燃烧室又依次连通换热器和烟囱，在换热器末端或烟囱上接入了产生负压的引风装置，亚燃烧室加煤口高度处设置有进风口，炉桥下方设置有二次配风口。
本实用新型的技术方案还包括：所述的产生负压的引风装置采用鼓风机，烟囱下端切向连接鼓风机出风口，换热器与烟囱的连接处采用文氏管。亚燃烧进风口设置在加煤口高度处，二次配风口设置在炉桥下方。整个炉体安装在砖墙包围的夹套空间中，砖墙外设有加煤口、清渣口、出灰口、烟囱接口和循环风入口。
本气化燃煤烘烤炉工作原理是这样的：
1)位于炉桥上方的煤在亚燃烧室首先进行燃烧并释放能量；
C+O2＝CO2+Q
2)燃烧产生的热能使得还原层发生还原反应并生产一氧化碳、甲烷、氢气等可燃气体；
C+CO2＝2CO-Q；C+H2O＝CO+H2-Q；C+2H2＝CH4
3)上述过程产生的可燃气体、焦油、粉尘在微负压作用下，穿越燃烧层、由于缺乏充足的氧气因而只有少部分可燃气体被点燃，随后继续向下流动并进入二次燃烧室。由于微负压的作用，外部助燃空气也通过出灰口进入到二次燃烧室并与上述可燃物混合，该混合气体或烟尘物质被炉桥上方散落未烧尽的燃煤点燃并实现充分燃烧，一方面使可燃气体、粉尘等充分高效燃烧，同时也带动落入二次燃烧室的剩余燃烧再次充分燃烧，实现对燃煤的充分高效燃烧利用。
4)二次燃烧室产生的巨大能量一部分加热炉壁及炉壁上的翅片，剩余部分将随尾气一起在微负压作用下通过火管进入换热器烟盒与热交换管并在充分能量交换后通过引凤方式从烟囱低温洁净排出。
其中，燃烧、气化(还原反应)、二次燃烧所需的助燃空气均通过炉膛负压从炉外引入。炉膛负压的形成是通过鼓风机切向引风或者引风机直接在烟囱引风而产生，该方式使换热烟管、烟盒、火管、二次燃烧室、亚燃烧室均形成微负压，确保工作过程中尾气不向外界泄露，亦不会泄漏于烘房中，同时实现了可不间断连续加煤。
循环风机安装于换热烟管的正上方，工作后从烘房上部抽出房内空气一方面冷却换热烟管及其上翅片并一次加热烘房空气，被一次加热的空气随即进入由炉壁与砖墙形成的夹套空间、一方面冷却炉壁及其上翅片并二次加热烘房空气，被加热的烘房空气从热风出口送回烘房，实现烘烤炉能量与烘房之间的高效交换，同时使烘房内空气始终处于循环过程中，促使烘房内温湿度进一步均匀化。
上述燃烧过程对煤进行了两次循环利用，最大限度提高了能源利用率，实现节约燃料的目的。同时，两次燃烧不但进一步提高了煤的燃烧率、对有害气体、粉尘、焦油等污染物亦进行了充分高效燃烧，使得尾气排放更加洁净，同时也解决了过去换热管易阻塞的问题。
本装置能为各类烘烤提供一种火力易于控制、燃烧充分、热效率高、节约燃料、污染物排放少的热能供应，实现降低烘烤成本、节能减排的目的。
通过上述技术方案的应用，不同热值的煤种均能在氧化产热-还原吸热-再氧化产热-余热回收的过程中被充分的利用；同时因二次燃烧室的高温气化燃烧使得尾气中的可燃气体、烟尘、焦油等物质得到了充分的燃烧转化，使得进入换热器的尾气比较洁净而不易发生换热管的阻塞；再则，整个燃烧空间均处于微负压状态，烟气及有害气体不会溢出到烤房循环风中，对整套设备的密封性能要求降低；因此而实现了一种节能、高效、清洁且安全可靠的烟叶烘烤热能解决方法。
附图说明
图1为本装置的结构示意图。
图中各标号依次表示：热风出口1；炉壁2；炉壁翅片3；火管4；火管翅片5；换热器烟盒6；热交换管7；热交换管翅片8；烟盒盖9；循环风机10；烟囱11；烟气引风管12；鼓风机13；炉顶14；亚燃烧室15；加煤口盖16；加煤/亚燃烧进风口17；清渣口盖18；清渣口19；炉桥20；除灰/二次配风口21；出灰口盖22；二次燃烧室23；烤房24；烤房回风口25；砖墙26；循环风入口27。
具体实施方式
鼓风机13启动后通过对烟囱11、烟气引风管12的切向鼓风而使换热管7、烟气盒6、火管4以及由炉壁2和炉顶14围成的包括二次燃烧室23和亚燃烧室15的整个炉膛形成微负压，致使外界空气通过带有进风口的加煤口盖16和加煤/亚燃烧进风口17进入炉桥19和炉顶14之间的亚燃烧室15对煤进行助燃，由于助燃空气始终在微负压作用下自上而下送入，因而亚燃烧室15内的煤始终处于不完全燃烧状态(亚燃烧)，燃烧释放的能量不断加热处于上方的燃煤，在热量累加的过程中煤层逐渐开始对燃烧产生的CO2进行还原而实现燃煤的气化，气化产生的混合燃气(主要以CO、CH4为主)以及焦油在炉内微负压作用下穿越下部的燃煤燃烧层并被正在燃烧的煤点燃形成二次燃烧火焰，该火焰一方面加剧亚燃烧及气化过程，同时在微负压作用下继续穿越炉桥20进入二次燃烧室23，由于二次燃烧室同样处于负压状态，外部助燃空气由带有进风口的出灰口盖22通过出灰口21进入二次燃烧室与二次燃烧气体进行充分混合助燃使得燃烧加剧并形成稳定、持续的燃烧火焰，在该火焰作用下尾气中的粉尘将随同燃烧火焰一起充分燃烧，燃烧后的尾气继续在微负压作用下通过火管4进入换热器烟盒6，在烟盒的分配下尾气循环通过热交换管7进行散热，最终通过烟气引风管12和烟囱11低温洁净排出。煤通过上述过程充分高效燃烧后形成颗粒较小的灰尘落入二次燃烧室23的底部并通过除灰口21被清除。煤燃烧过程中特殊情况下的结渣将通过清渣口19被清除。
上述煤的燃烧过程一方面在亚燃烧和二次燃烧过程中通过炉壁2及其上的翅片3释放能量，另一方面通过火管4及其上的翅片5以及烟盒6外壁、换热管7及其上的翅片8释放能量，在循环风机10的作用下，上述过程释放的能量将被快速带入烤房，过程是这样的：
在循环风机10的作用下，烤房24内的空气通过烤房回风口25被抽出，由上而下冲刷烟盒6外壁、换热管7的外壁及其上的翅片8以及包含炉顶14和炉壁2及其上翅片3的整个炉体，因流量较大、该空气流能快速带走上述各燃烧环节中产生的热能并通过热风出口1进入烤房24，从而实现的烘烤热能的供应。

Claims (4)

1、一种微负压反向气化燃煤烘烤炉，它由炉体部分和换热器部分用管道连接组成，其特征是：炉体的炉桥上方为封闭的亚燃烧室腔，炉桥下方的空间设置为二次燃烧室，二次燃烧室又依次连通换热器和烟囱，在换热器末端或烟囱上接入了产生负压的引风装置，位于亚燃烧室加煤口高度处设置有进风口，炉桥下方设置有二次配风口。
2、根据权利要求1所述的微负压反向气化燃煤烘烤炉，其特征是：产生负压的引风装置采用鼓风机，烟囱下端连接鼓风机出风口，换热器与烟囱的连接处采用文氏管。
3、根据权利要求2所述的微负压反向气化燃煤烘烤炉，其特征是：亚燃烧进风口设置在炉体的加煤口高度处对亚燃烧室进行助燃供风，二次配风口设置在炉桥下方对二次燃烧室进行助燃供风。
4、根据权利要求3所述的微负压反向气化燃煤烘烤炉，其特征是：整个炉体安装在砖墙包围的夹套空间中，砖墙外设有加煤口、清渣口、出灰口、烟囱接口和循环风入口。
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