一種生物質成型燃料固相低溫、氣相高溫燃燒裝置制造方法及圖紙

一種生物質成型燃料固相低溫、氣相高溫燃燒裝置，屬于生物質燃燒技術領域。其特征在于：陰燃區（3）的進料口與爐膛（1）的出料口連通，陰燃區（3）的出料口與冷卻區（4）連通，爐膛（1）的下部設有爐篦（13），爐篦（13）上設有用于對物料進行破碎的破碎機構（2），爐篦（13）連接有轉動機構，對生物質燃料進行擾動，并使炭粉落入陰燃區（3）陰燃，同時使塊狀生物質燃料移動至爐篦（13）中部，破碎機構（2）將塊狀生物質燃料破碎成炭粉后落入陰燃區（3）陰燃。本生物質成型燃料固相低溫、氣相高溫燃燒裝置從根源上解決秸稈等農業廢棄物燃燒設備結焦、結渣、氣固污染物排放高和灰肥失效問題。

Solid phase low temperature and gas phase high temperature combustion device for biomass briquette fuel

The utility model relates to a solid phase low temperature and gas phase high temperature combustion device for biomass molding fuel, which belongs to the technical field of biomass combustion. It is characterized in that the reaction zone (3) and the material inlet of the furnace (1) of the outlet, the reaction zone (3) of the discharge port (4) connected with the cooling zone, the furnace (1) is arranged on the lower part of the grate grate (13), (13) is used for crushing the mechanism of the crushing of the material (2), grate (13) is connected with a rotating mechanism of biomass fuel disturbance, and make carbon powder into the reaction zone (3) and the massive biomass smoldering, moved to the grate (13) middle crushing mechanism (2) of the massive biomass fuel is broken into carbon powder after falling into the reaction zone (3) smoldering. The biomass briquette fuel solid phase low temperature and gas phase high temperature combustion device solves the problems of coking, slagging, gas and solid pollutant emission and high ash fertilizer failure of the combustion equipment of straw and other agricultural wastes from the root.

【技術實現步驟摘要】
一種生物質成型燃料固相低溫、氣相高溫燃燒裝置
一種生物質成型燃料固相低溫、氣相高溫燃燒裝置，屬于生物質燃燒

技術介紹
隨著我國農業結構調整和農村經濟發展，迫切需要解決農產品干燥、農業設施供暖等分布式小型供熱問題。例如：我國糧食干燥機械化水平為10%(日韓80~90%的水平)，濕谷物霉變等損失高達5%(發達國家小于1%)。急需發展干燥機械及與之配套的中小型供熱裝置(一般小于2.8MW)。我國2/3國土面積的農業設施(畜禽舍、溫室等)供暖需求也極為迫切。應用季節性收獲、分散分布的秸稈，來滿足季節性、分布式農產品干燥和供暖等中小型用能需求，可以節約能源、降低成本，同時解決秸稈焚燒引起的污染問題。對于中小型燃燒設備來說，成型燃料燃燒技術可降低燃料儲存、運輸成本，提高設備自動化程度和運行穩定性、可靠性，減少污染排放，是目前及將來生物質鍋爐的主要技術。我國生物質能源的70%為秸稈等農業廢棄物，秸稈等生物質成型燃料中含有大量的鉀、鈉、氯等元素，燃燒時如果固相溫度高，特別是超過800℃時，這些元素會揮發、軟化。揮發的鉀、鈉、氯化合物一部分會在爐膛的換熱器表面冷凝、形成粘污，另一部分會隨著煙氣排放到大氣中，形成氣溶膠。另外，成型燃料鍋爐一般采用螺旋喂料器等設備喂料，物料落入爐膛后比較集中。燃料落入爐膛中如果沒有擾動，底灰中軟化的鉀鈉化合物會形成熔渣，引起燃料嚴重結焦、結渣，導致固體的不完全燃燒，形成大量的固體廢渣，不但影響燃燒的可靠性，也導致灰渣肥性失效，不能作為農田肥料應用。針對這些問題，申請號為201210533851.3的專利公開了帶有炭燃燒池的生物質鍋爐高效分段控制燃燒方法及系統，采用水冷振動爐排結合炭燃燒池實現分段燃燒，用來減少爐渣、飛灰中的含炭量，要求炭在燃燒池中的燃燒溫度在400℃~600℃之間，雖然給出了炭燃燒時的溫度，但是沒有給出具體的控制燃燒溫度的方法或措施。申請號為201410216375.1的專利公開了一種用于鏈條爐上的，由破渣齒和冷卻水管組成生物質鍋爐破渣裝置，解決鏈條爐的結焦結渣問題。申請號為201510129695.8的專利公開了一種氣固兩相分離再耦合燃燒裝置，提供了一種包括固相燃燒室、氣相還原室和氣相燃燒室的鏈條爐，可以降低NOX的排放。申請號為201410819577.5的專利公開了一種安裝了固定和活動爐排的生物質成型燃料燃燒鍋爐，燃料在爐膛中移動通常可以用鏈條爐實現，燃料燃燒后可通過爐排中翻入排灰口，可以通過滑動活動爐排形成燃料擾動，解決燃燒過程燃料無擾動引起的結焦問題。這些裝置均使用鏈條爐結構，然而水冷振動爐排爐和鏈條爐金屬耗量大，結構復雜，設備體積和重量均較大，適用于10-65t/h中等容量的鍋爐，不適用于小型生物質干燥和供暖用爐。另外，申請號為201210027287.8專利公開了一種由MgO，高嶺土等組成的抗結焦劑及其制備方法，在燃料中添加抗結焦劑來解決結渣、結焦問題。申請號為201210161528.8的專利公開了一種根據對流煙道壓差，啟動推桿帶動軟管，清理煙道內灰塵的方法，解決燃燒顆粒排放大引起的煙管阻塞問題。這些技術和裝備提高了生物質燃燒設備的可靠性，然而沒有從根源上解決燃燒的主要問題。秸稈等成型燃料燃燒中的固相高溫不但導致設備沾污、底灰結焦、排煙管路堵塞、固體廢棄物污染問題、還會影響秸稈營養元素在農業生態系統中的循環，導致土壤貧瘠惡化；另一方面，氣相燃燒必須高溫，否則會有氣相不完全燃燒產物生成。因此，開發適用于小型生物質鍋爐，能實現固相低溫、氣相高溫燃燒的技術和裝備，是解決我國秸稈類生物質燃燒應用的關鍵。生物質燃燒過程中，前期干燥和熱解時，由于吸熱效應，固體燃料本身溫度并不高。到炭燃燒階段，由于劇烈的放熱效應和爐膛的高溫環境，會使燃料固體部分溫度急劇升高，因此，關鍵是控制炭燃燒時的固相溫度。堆積陰燃可以使炭細碎顆粒的燃燒維持在低溫狀態，且陰燃灰無任何結焦、結渣現象。（參見論文：1、何芳，FrankBehrendt，Experimentalinvestigationofnaturalsmolderingofchargranulesinapackedbed，FireSafetyJournal，2011，46：406-413；2、何芳，易維明，李志合等，生物質內部燃燒特性的陰燃實驗研究，工程熱物理學報，2014，35：792-796），然而常規堆積陰燃到后期時，受空氣擴散速率的影響，燃燒速度很慢。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種從根源上解決秸稈等農業廢棄物燃燒設備結焦、結渣、氣固污染物排放高和灰肥失效問題，特別適合我國灰分較高的農業廢棄物成型燃料燃燒生物質成型燃料固相低溫、氣相高溫燃燒裝置。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：該生物質成型燃料固相低溫、氣相高溫燃燒裝置，其特征在于：包括由上至下依次設置的爐膛、陰燃區以及冷卻區，陰燃區的進料口與爐膛的出料口連通，陰燃區的出料口與冷卻區連通，爐膛的下部設有爐篦，爐篦上設有用于對物料進行破碎的破碎機構，物料在爐膛下部干燥并熱解，爐篦連接有轉動機構，對生物質燃料進行擾動，并使炭粉落入陰燃區陰燃，同時使塊狀生物質燃料移動至爐篦中部，破碎機構將塊狀生物質燃料破碎成炭粉后落入陰燃區陰燃，陰燃產生的灰分在冷卻區內冷卻后排出。優選的，所述的冷卻區內設有換熱管，陰燃區內設有進風管，換熱管和進風管的出風口均與爐膛連通，爐膛上端封閉設置，物料干燥和熱解產生的氣體在爐膛上部燃燒，爐膛上設有火焰出口。優選的，所述的冷卻區包括冷卻箱以及設置在冷卻箱側部的冷卻箱進氣箱和冷卻箱出氣箱，換熱管的兩端分別與冷卻箱進氣箱和冷卻箱出氣箱連通，換熱管有多根。優選的，所述的冷卻區還包括轉折箱，冷卻箱進氣箱和冷卻箱出氣箱設置在冷卻箱的同一側，轉折箱設置在與冷卻箱上與冷卻箱進氣箱相對的一側，換熱管將冷卻箱進氣箱與轉折箱、轉折箱與冷卻箱出氣箱分別連通。優選的，所述的進風管的兩端均與陰燃區外側連通，進風管管壁上設有多個出氣孔，進風管內充有流動的空氣并對陰燃區降溫，部分空氣經出氣孔進入陰燃區內助燃，進風管連接有助燃調節機構和風量調節單元，風量調節單元用于調節進風管內的冷卻空氣的流速，助燃調節機構和風量調節單元相配合調節進入陰燃區內的助燃空氣量。優選的，所述的陰燃區包括陰燃池，陰燃池相對的兩側分別設有陰燃池進氣箱和陰燃池出氣箱，進風管兩端分別與陰燃池進氣箱和陰燃池出氣箱連通。優選的，所述的冷卻區下部設有出灰機構，冷卻后的灰分經出灰機構排出。優選的，所述的破碎機構包括導向板以及碎炭刀，導向板設置在爐篦上側，爐篦相對于導向板轉動，導向板在水平面的投影為螺旋線，從而使物料向導向板中部移動，碎炭刀設置在導向板中部，碎炭刀與爐篦固定連接并隨爐篦同步轉動。優選的，所述的碎炭刀的上方設有擋炭板，擋炭板安裝在導向板上。優選的，所述的陰燃區和冷卻區的冷卻空氣出口均與爐膛上部連通，使陰燃區的冷卻空氣和冷卻區的冷卻空氣作為二次風進入爐膛上部，并與生物質燃料干燥和熱解產生的氣體混合燃燒。與現有技術相比，本專利技術所具有的有益效果是：1、本生物質成型燃料固相低溫、氣相高溫燃燒裝置的物料在爐膛內干燥和熱解，并進入陰燃區內陰燃，從根源上解決秸稈等農業廢棄本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種生物質成型燃料固相低溫、氣相高溫燃燒裝置，其特征在于：包括由上至下依次設置的爐膛（1）、陰燃區（3）以及冷卻區（4），陰燃區（3）的進料口與爐膛（1）的出料口連通，陰燃區（3）的出料口與冷卻區（4）連通，爐膛（1）的下部設有爐篦（13），爐篦（13）上設有用于對物料進行破碎的破碎機構（2），物料在爐膛（1）下部干燥并熱解，爐篦（13）連接有轉動機構，對生物質燃料進行擾動，并使炭粉落入陰燃區（3）陰燃，同時使塊狀生物質燃料移動至爐篦（13）中部，破碎機構（2）將塊狀生物質燃料破碎成炭粉后落入陰燃區（3）陰燃，陰燃產生的灰分在冷卻區（4）內冷卻后排出。

【技術特征摘要】
1.一種生物質成型燃料固相低溫、氣相高溫燃燒裝置，其特征在于：包括由上至下依次設置的爐膛（1）、陰燃區（3）以及冷卻區（4），陰燃區（3）的進料口與爐膛（1）的出料口連通，陰燃區（3）的出料口與冷卻區（4）連通，爐膛（1）的下部設有爐篦（13），爐篦（13）上設有用于對物料進行破碎的破碎機構（2），物料在爐膛（1）下部干燥并熱解，爐篦（13）連接有轉動機構，對生物質燃料進行擾動，并使炭粉落入陰燃區（3）陰燃，同時使塊狀生物質燃料移動至爐篦（13）中部，破碎機構（2）將塊狀生物質燃料破碎成炭粉后落入陰燃區（3）陰燃，陰燃產生的灰分在冷卻區（4）內冷卻后排出。2.根據權利要求1所述的生物質成型燃料固相低溫、氣相高溫燃燒裝置，其特征在于：所述的冷卻區（4）內設有換熱管（39），陰燃區（3）內設有進風管（27），換熱管（39）和進風管（27）的出風口均與爐膛（1）連通，爐膛（1）上端封閉設置，物料干燥和熱解產生的氣體在爐膛（1）上部燃燒，爐膛（1）上設有火焰出口（101）。3.根據權利要求2所述的生物質成型燃料固相低溫、氣相高溫燃燒裝置，其特征在于：所述的冷卻區（4）包括冷卻箱（32）以及設置在冷卻箱（32）側部的冷卻箱進氣箱（35）和冷卻箱出氣箱（33），換熱管（39）的兩端分別與冷卻箱進氣箱（35）和冷卻箱出氣箱（33）連通，換熱管（39）有多根。4.根據權利要求3所述的生物質成型燃料固相低溫、氣相高溫燃燒裝置，其特征在于：所述的冷卻區（4）還包括轉折箱（38），冷卻箱進氣箱（35）和冷卻箱出氣箱（33）設置在冷卻箱（32）的同一側，轉折箱（38）設置在與冷卻箱（32）上與冷卻箱進氣箱（35）相對的一側，換熱管（39）將冷卻箱進氣箱（35）與轉折箱（38）、轉折箱（38）與冷卻箱出氣箱（33）分別連通。5.根據權利要求2所述的生物質成型燃料固相低溫、氣相高溫燃燒裝置，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：何芳，張艷玲，高振強，楊彬彬，孫鵬，
申請(專利權)人：山東理工大學，
類型：發明
國別省市：山東,37