CN205026645U - 生物质高温气化燃烧炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生物质高温气化燃烧炉，包括炉体，所述炉体内设置有高温气化燃烧腔，所述高温气化燃烧腔的腔顶板上设置有若干射向燃烧物料表面的空气喷管；本实用新型摈弃了传统的炉条炉箅结构，采用封闭的腔底板作为物料燃烧的托料板，腔底板上的物料从表层开始燃烧，所述空气喷管向物料表面强制送风，使燃烧层富氧燃烧，产生大量的热量并被吹向物料的内层，内层的物料进行热分解并产生可燃气体，可燃气体被所述空气喷管的风带动向腔底板运动，经过腔底板的反弹，重新穿过位于物料表层的燃烧层，在空气喷管的充分供氧下迅速燃烧，燃烧的最高点温度可达1100℃-1300℃，在此高温下，所有有害气体例如二噁英被完全分解，具有极大的经济效益和社会效益。

Description

生物质高温气化燃烧炉

技术领域

本实用新型涉及一种能源利用技术领域，尤其涉及一种燃烧炉。

背景技术

固态可燃物的燃烧原理分为三个阶段：第一是着火前的阶段，包括燃干燥、析出挥发分和形成固态炭，固态可燃物在炉中加热、干燥、蒸发水分，随着温度增高，煤中有机质开始热分解，主要是从大分子上断裂下来的侧链和官能团所形成的挥发分，其主要成分为CO、CO2、H2、H2O、CH4及各种烃类化合物，热解剩余产物是固态炭，在此过程中固态可燃物要吸收热量；第二是挥发分和炭的燃烧，当温度达到燃点时开始着火，然后可燃挥发分和固态碳开始燃烧，固态可燃物的挥发分越高，燃烧速度就越快；第三是炉渣炉灰中残余固态碳燃烬。

对应上述燃烧原理，固态可燃物的燃烧分为三层，包括位于底层的燃烧灰烬层、位于燃烧灰烬层上方的氧化燃烧层、位于氧化燃烧层上方的干燥还原层，还原层上方是挥发分和炭燃烧产生的火焰。

现有技术的燃烧炉都是从燃烧灰烬层供给空气，无论是普通炉或反烧炉，空气先供给未完全燃烧的灰烬继续燃烧，释放残存热能；然后提供给氧化燃烧层进行燃烧，释放热量并将热能提供给干燥还原层；干燥还原层吸收热能，分解出挥发分，挥发分燃烧以产生大量所需要的热能。

上述燃烧原理在实际燃烧中会出现许多技术问题。因为空气是从燃烧灰烬层供给，燃烧的最高温度在氧化燃烧层，容易造成干燥还原层裂解出大分子官能团，干燥还原层上方的燃烧空间温度满足不了挥发分的完全燃烧条件，从而形成浓烟，造成燃烧不彻底，使固态可燃物70％的热值流失，极大地浪费了能源，污染环境。尤其是在垃圾焚烧过程中，燃烧产生的二噁英没有高温环境进行分解，使垃圾焚烧技术无法推广。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种改变空气供给方向、可形成高温燃烧区、充分释放热能且极为环保的生物质高温气化燃烧炉。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：生物质高温气化燃烧炉，包括炉体，所述炉体内设置有高温气化燃烧腔，所述高温气化燃烧腔的前端设有喷火出渣口，所述高温气化燃烧腔的后端设有后堵板，所述后堵板上设置有进料通道，所述进料通道连接有进料推灰装置；所述高温气化燃烧腔的底部设置有腔底板，所述高温气化燃烧腔的顶部设置有腔顶板，所述高温气化燃烧腔的两侧设置有腔侧板；所述后堵板、所述腔底板、所述腔顶板和所述腔侧板分别对应设有隔热降温装置；所述腔顶板上设置有若干射向燃烧物料表面的空气喷管，所述空气喷管穿过所述隔热降温装置连接有供风装置。

作为优选的技术方案，所述高温气化燃烧腔的横截面呈矩形，所述腔底板水平设置或者向所述喷火出渣口倾斜设置。

作为对上述技术方案的改进，所述进料推灰装置包括进料斗，所述进料斗的下部设置有进料仓，所述进料仓的底面、所述进料通道的底面和所述腔底板平齐，所述进料仓的底部设置有能伸入至所述进料通道内的推料块，所述推料块连接有推料块往复运动驱动装置。

作为对上述技术方案的改进，所述推料块往复运动驱动装置包括液压缸。

作为优选的技术方案，所述隔热降温装置包括分别设置在所述后堵板、所述腔底板、所述腔顶板和所述腔侧板外的冷却水套，所述冷却水套连通且连接有循环泵，所述循环泵连接至换热水源。

作为优选的技术方案，所述供风装置包括设置在所述腔顶板外的布风腔，所述布风腔连接有风机。

作为优选的技术方案，所述空气喷管包括圆形管体，所述圆形管体的下端设有扁平的倒“V”形喷口，所述倒“V”形喷口相互平行且垂直于所述腔侧板。

作为对上述技术方案的改进，所述圆形管体位于所述高温气化燃烧腔内的管壁上设有横向出风孔。

作为对上述技术方案的改进，所述空气喷管的下端与所述腔底板的距离从进料通道到喷火出渣口方向逐渐降低。

作为对上述技术方案的改进，所述空气喷管还包括倾斜朝向所述喷火出渣口外炉渣的炉渣助燃喷管。

由于采用了上述技术方案，生物质高温气化燃烧炉，包括炉体，所述炉体内设置有高温气化燃烧腔，所述高温气化燃烧腔的前端设有喷火出渣口，所述高温气化燃烧腔的后端设有后堵板，所述后堵板上设置有进料通道，所述进料通道连接有进料推灰装置；所述高温气化燃烧腔的底部设置有腔底板，所述高温气化燃烧腔的顶部设置有腔顶板，所述高温气化燃烧腔的两侧设置有腔侧板；所述后堵板、所述腔底板、所述腔顶板和所述腔侧板分别对应设有隔热降温装置；所述腔顶板上设置有若干射向燃烧物料表面的空气喷管，所述空气喷管穿过所述隔热降温装置连接有供风装置；本实用新型摈弃了传统的炉条炉箅结构，采用封闭的腔底板作为物料燃烧的托料板，腔底板上的物料从表层开始燃烧，所述空气喷管向物料表面强制送风，使燃烧层富氧燃烧，产生大量的热量并被吹向物料的内层，内层的物料进行热分解并产生可燃气体，可燃气体被所述空气喷管的风带动向腔底板运动，经过腔底板的反弹，重新穿过位于物料表层的燃烧层，在此过程中可燃气体被进一步裂解，由于物料上方是腔顶板，裂解气体无法逃逸，在空气喷管的充分供氧下迅速燃烧，燃烧的最高点温度可达1100℃-1300℃，在此高温下，所有大分子官能团被继续裂解并燃烧、所有有害气体例如二噁英被完全分解，随着新进物料的推动，物料不断向喷火出渣口方向运动，物料不断燃烧直至变为含少部分碳的灰烬并从喷火出渣口落下，高温的火焰从喷火出渣口喷出，进入锅炉或窑炉进行热能利用；本实用新型利用热风向上运动的特点，同时由于空气喷管的充分供风，在炉体内建立了一个近似封闭的高温气化燃烧环境，大大提高了物料的热能利用效率，是对现有技术的突破性改进，为物料尤其是生物质的完全资源化利用提供了充分的保证，具有极大的经济效益和社会效益。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型实施例的立体图；

图2是图1的俯视图；

图3是本实用新型实施例的结构示意图；

图4是本实用新型实施例空气喷管位于高温气化燃烧腔横截面上的截面图；

图5是图4的A-A向视图；

图6是图3中的I处放大图；

图7是本实用新型实施例的工作原理图；

图中：1-炉体；2-高温气化燃烧腔；3-喷火出渣口；4-后堵板；5-进料通道；6-腔底板；7-腔顶板；8-腔侧板；9-空气喷管；91-圆形管体；92-倒“V”形喷口；93-横向出风孔；10-进料斗；11-进料仓；12-推料块；13-液压缸；14-冷却水套；15-循环泵；16-换热水源；17-布风腔；18-风机；19-炉渣助燃喷管；20-锅炉；21-链条式炉排。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1、图2和图3所示，生物质高温气化燃烧炉，包括炉体1，所述炉体1内设置有高温气化燃烧腔2，本实施例的高温气化燃烧腔2为横向设置，所述高温气化燃烧腔2的前端设有喷火出渣口3，所述喷火出渣口3的底部作为出渣口，所述喷火出渣口3的其余部分作为火焰喷口，所述高温气化燃烧腔2的后端设有后堵板4，所述后堵板4上设置有进料通道5，所述进料通道5连接有进料推灰装置；所述高温气化燃烧腔2的底部设置有腔底板6，所述腔底板6为没有空洞的平板，所述高温气化燃烧腔2的顶部设置有腔顶板7，所述腔顶板7的作用是保证可燃气体不外溢，除了燃烧之外只能向喷火出渣口3运动；所述高温气化燃烧腔2的两侧设置有腔侧板8，所述腔侧板8的作用和所述腔顶板7的作用相同；为防止所述后堵板4、所述腔底板6、所述腔顶板7和所述腔侧板8的烧蚀，所述后堵板4、所述腔底板6、所述腔顶板7和所述腔侧板8分别对应设有隔热降温装置；所述腔顶板7上设置有若干射向燃烧物料表面的空气喷管9，所述空气喷管9穿过所述隔热降温装置连接有供风装置。

本实施例中，所述高温气化燃烧腔2的横截面呈矩形，所述腔底板6水平设置；当然为了导料出渣方便，所述腔底板6也采用向所述喷火出渣口3倾斜设置的技术方案。

本实施例中，所述进料推灰装置包括进料斗10，所述进料斗10的下部设置有进料仓11，所述进料仓11的底面、所述进料通道5的底面和所述腔底板6平齐，所述进料仓11的底部设置有能伸入至所述进料通道5内的推料块12，所述推料块12连接有推料块往复运动驱动装置，本实施例中所述推料块往复运动驱动装置采用的是液压缸13，当然也可以采用机械或电动的往复运动驱动机构，这些机构是公知的，在此不再重复赘述。本实施例的所述进料推灰装置的结构设置，是为了保证物料能沿着所述腔底板6向出渣口方向运动，同时还保证有一部分物料位于所述进料通道5内，从而起到封堵所述进料通道5的作用，防止回火。本实施例的推料块12为长方体，所述进料通道5为与所述推料块12对应的长方体形通道，通过推料块12的往复运动，物料不断通过所述进料通道5被挤入所述高温气化燃烧腔2内，新的物料推动前方的物料，再加上所述空气喷管9喷出的空气对物料表面的压力，使整个所述腔底板6的物料不断向所述喷火出渣口3前进，完成物料的运动过程。

所述隔热降温装置包括分别设置在所述后堵板4、所述腔底板6、所述腔顶板7和所述腔侧板8外的冷却水套14，所述冷却水套14连通且连接有循环泵15，所述循环泵15连接至换热水源16。这种结构，防止高温对所述后堵板4、所述腔底板6、所述腔顶板7和所述腔侧板8的烧蚀，将冷却水与锅炉连接，可以回收能源，提高本实施例的热效率。本实施例的所述空气喷管9穿过所述腔顶板7的冷却水套14，冷却水同时也对所述空气喷管9起到冷却的作用，提高所述空气喷管9的使用寿命。当然，所述隔热降温装置也可以采用分别设置耐火材料层在所述后堵板4、所述腔底板6、所述腔顶板7和所述腔侧板8的内表面，具有同样的防烧蚀效果。

本实施例中，所述供风装置包括设置在所述腔顶板7外的布风腔17，所述布风腔17连接有风机18。所述布风腔17的作用是储存和分配空气，减少气压的波动。

如图4、图5所示，本实施例中，所述空气喷管9包括圆形管体91，所述圆形管体91的下端设有扁平的倒“V”形喷口92，所述倒“V”形喷口92相互平行且垂直于所述腔侧板8；这种喷口结构和布置方式，使所述空气喷管9的出风向下形成扇面形气幕，不仅给物料的燃烧提供充足的氧气，同时阻挡悬浮的未燃成分逃逸，经过多层气幕的阻挡，使所述高温气化燃烧腔2实现意想不到的高温气化效果，而且随火焰逃逸的烟尘大大降低。所述圆形管体91位于所述高温气化燃烧腔2内的管壁上设有横向出风孔93，对进入到所述腔顶板7附近的燃气提供燃烧所需的氧气。所述空气喷管9的下端与所述腔底板6的距离从进料通道5到喷火出渣口3方向逐渐降低，由于所述进料通道5内的物料被压实，通过所述推料块12的推动进入到所述高温气化燃烧腔2内，物料膨胀，高度变高，在此位置对应的所述空气喷管9的喷口高度较高，随着物料的燃烧和流动，物料的高度逐渐降低，对应的所述空气喷管9的喷口高度也逐渐降低，这种布置方式可实现均匀布风，保证气化燃烧的充分完全。

如图6所示，本实施例中的所述空气喷管9还包括倾斜朝向所述喷火出渣口3外炉渣的炉渣助燃喷管19。本实施例的用途之一是与锅炉连接，所述喷火出渣口3安装插入至锅炉20的炉膛内，燃烧的火焰作为锅炉工作的热源，本实施例工作过程中的未燃尽灰渣从所述喷火出渣口3落下，落到锅炉链条式炉排21上，进入锅炉继续燃烧，锅炉自身的供风系统从炉排的下方提供灰渣燃烧的氧气，炉渣助燃喷管19从斜上方对炉排上的灰渣提供燃烧的氧气，这样就使未燃尽的灰渣得到充分燃烧，使物料的热能完全释放。

如图7所示，本实用新型摈弃了传统的炉条炉箅结构，采用封闭的腔底板6作为物料燃烧的托料板，腔底板6上的物料从表层开始燃烧，所述空气喷管9向物料表面强制送风，使燃烧层富氧燃烧，产生大量的热量并被吹向物料的内层，内层的物料进行热分解并产生可燃气体，可燃气体被所述空气喷管9的风带动向腔底板6运动，经过腔底板6的反弹，重新穿过位于物料表层的燃烧层，在此过程中可燃气体被进一步裂解，由于物料上方是腔顶板7，裂解气体无法逃逸，在空气喷管9的充分供氧下迅速燃烧，燃烧的最高点温度可达1100℃-1300℃，在此高温下，所有大分子官能团被继续裂解并燃烧、所有有害气体例如二噁英被完全分解，随着新进物料的推动，物料不断向喷火出渣口3方向运动，物料不断燃烧直至变为含少部分碳的灰烬并从喷火出渣口3落下，高温的火焰从喷火出渣口3喷出，进入锅炉或窑炉进行热能利用；本实用新型利用热风向上运动的特点，同时由于空气喷管9的充分供风，在炉体1内建立了一个近似封闭的高温气化燃烧环境，大大提高了物料的热能利用效率，是对现有技术的突破性改进，为物料尤其是生物质的完全资源化利用提供了充分的保证，具有极大的经济效益和社会效益。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.生物质高温气化燃烧炉，包括炉体，所述炉体内设置有高温气化燃烧腔，其特征在于：所述高温气化燃烧腔的前端设有喷火出渣口，所述高温气化燃烧腔的后端设有后堵板，所述后堵板上设置有进料通道，所述进料通道连接有进料推灰装置；所述高温气化燃烧腔的底部设置有腔底板，所述高温气化燃烧腔的顶部设置有腔顶板，所述高温气化燃烧腔的两侧设置有腔侧板；所述后堵板、所述腔底板、所述腔顶板和所述腔侧板分别对应设有隔热降温装置；所述腔顶板上设置有若干射向燃烧物料表面的空气喷管，所述空气喷管穿过所述隔热降温装置连接有供风装置。

2.如权利要求1所述的生物质高温气化燃烧炉，其特征在于：所述高温气化燃烧腔的横截面呈矩形，所述腔底板水平设置或者向所述喷火出渣口倾斜设置。

3.如权利要求2所述的生物质高温气化燃烧炉，其特征在于：所述进料推灰装置包括进料斗，所述进料斗的下部设置有进料仓，所述进料仓的底面、所述进料通道的底面和所述腔底板平齐，所述进料仓的底部设置有能伸入至所述进料通道内的推料块，所述推料块连接有推料块往复运动驱动装置。

4.如权利要求3所述的生物质高温气化燃烧炉，其特征在于：所述推料块往复运动驱动装置包括液压缸。

5.如权利要求1所述的生物质高温气化燃烧炉，其特征在于：所述隔热降温装置包括分别设置在所述后堵板、所述腔底板、所述腔顶板和所述腔侧板外的冷却水套，所述冷却水套连通且连接有循环泵，所述循环泵连接至换热水源。

6.如权利要求1所述的生物质高温气化燃烧炉，其特征在于：所述供风装置包括设置在所述腔顶板外的布风腔，所述布风腔连接有风机。

7.如权利要求1所述的生物质高温气化燃烧炉，其特征在于：所述空气喷管包括圆形管体，所述圆形管体的下端设有扁平的倒“V”形喷口，所述倒“V”形喷口相互平行且垂直于所述腔侧板。

8.如权利要求7所述的生物质高温气化燃烧炉，其特征在于：所述圆形管体位于所述高温气化燃烧腔内的管壁上设有横向出风孔。

9.如权利要求7所述的生物质高温气化燃烧炉，其特征在于：所述空气喷管的下端与所述腔底板的距离从进料通道到喷火出渣口方向逐渐降低。

10.如权利要求1至9任一权利要求所述的生物质高温气化燃烧炉，其特征在于：所述空气喷管还包括倾斜朝向所述喷火出渣口外炉渣的炉渣助燃喷管。