專利名稱：生物質(zhì)成型顆粒取暖爐用旋流燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種固體燃料取暖爐，特別是涉及一種生物質(zhì)成型顆粒燃料取暖爐用燃燒器。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)能僅次于煤、石油、天然氣，約占全球能源消耗的14%。日本、美國及歐洲一些國家生物質(zhì)成型燃料燃燒設(shè)備已經(jīng)定型，并形成了產(chǎn)業(yè)化，在加熱、采暖、干燥、發(fā)電等領(lǐng)域已普遍推廣應(yīng)用。我國農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源(農(nóng)作物秸稈、能源作物、畜禽糞便和農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)副產(chǎn)品等)豐富，數(shù)量巨大(目前全國各省市主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物生物質(zhì)資源可利用量統(tǒng)計約為5. 6億噸，相當(dāng)于3. 08億噸標(biāo)準(zhǔn)煤)，市場前景廣闊。目前，我國生物質(zhì)資源利用尚屬開發(fā)利用的初期階段，較少有可以推向市場的生物質(zhì)成型燃料采暖器新產(chǎn)品。生物質(zhì)燃料固定碳含量低(10-12% )，揮發(fā)分含量高(60-70%、接近褐煤)，發(fā)熱值不高(接近煙煤)，燃燒強化技術(shù)是制約生物質(zhì)資源燃燒利用推廣利用的瓶頸。揮發(fā)分以室狀燃燒方式燃燒，穩(wěn)定爐膛空間溫度，強化揮發(fā)分和氧氣分子的接觸和混合，可以降低煙氣中一氧化碳含量、避免出現(xiàn)黑煙；固定碳以層狀燃燒方式燃燒，穩(wěn)定碳層燃燒溫度，保證氧氣供應(yīng)，可以避免灰渣存在黑心。國外較多地使用上進(jìn)料式燃燒器(羅娟，侯書林，趙立欣，等.生物質(zhì)顆粒成型燃料燃燒設(shè)備的進(jìn)展研究[R].農(nóng)業(yè)部能源環(huán)保技術(shù)開發(fā)中心等2009生物質(zhì)成型燃料設(shè)備與應(yīng)用技術(shù)國際研討會文集[C].北京，2009. 8. 12-14 :65-73)，底面為透風(fēng)(一次空氣進(jìn)入口、滿足固定炭燃燒需要)的水平圓柱形爐條，側(cè)壁一定高度上鉆有圓孔(二次空氣進(jìn)入口、滿足揮發(fā)分燃燒需要)，圓孔及以下容積均置于灰倉區(qū)。料粒在圓孔和底面之間燃燒， 當(dāng)灰渣層堵實底部縫隙時助燃空氣從燃燒器側(cè)壁圓孔進(jìn)入，總空氣供應(yīng)系數(shù)大(3. 5-4. 8)。 二次空氣沿著火焰外表面平行于高溫?zé)煔饬鲃臃较蛞宰匀粩U散方式緩慢地滲入，和不設(shè)二次風(fēng)相比，揮發(fā)分燃燒得到一定的強化，但是強化力度不夠，火焰高度和爐膛高度均偏高， 火焰形狀和位置不穩(wěn)定。應(yīng)用表明這種燃燒器爐膛空間高體積大，火焰形狀不美觀，一氧化碳排放高，過量空氣系數(shù)大，燃燒傳熱性能有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。文獻(xiàn)2 (劉穩(wěn)延，趙迎芳，劉圣勇，等.生物質(zhì)成型燃料熱風(fēng)采暖爐的設(shè)計與研究 [J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006，4(K2) :201-204)報道了一種生物質(zhì)成型燃料熱風(fēng)采暖爐， 設(shè)置大的方形爐排，成型顆粒生物質(zhì)燃料堆積在水平爐排中央燃燒，爐排上的灰渣加大了一次空氣穿過固定碳層的流動阻力，爐排上方存在明顯的暗淡不透明火焰區(qū)，固定碳燃燒得不到足夠的助燃空氣供應(yīng)，同時沒有考慮二次空氣，焰心區(qū)揮發(fā)分和助燃空氣接觸混合欠佳，不能有效消除“黑煙”現(xiàn)象。燃用Φ75πιπι、低熱值1565ma/kg原料，熱效率只有48%， 排煙一氧化碳濃度高達(dá)2. 64-2. 22%。
發(fā)明內(nèi)容為了克服目前生物質(zhì)成型顆粒燃料燃燒設(shè)備普遍存在的爐排上灰渣堵塞一次空氣通道導(dǎo)致爐排上存在大的缺氧燃燒區(qū)、灰渣燃燒不干凈、冒黑煙；揮發(fā)分和二次空氣接觸混合欠佳、排煙一氧化碳含量偏高等問題，本實用新型提供一種采用二次空氣旋流通入使揮發(fā)分旋流燃燒的顆粒取暖爐用旋流燃燒器。本實用新型是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的生物質(zhì)成型顆粒燃料取暖爐用旋流燃燒器，包括側(cè)板，支撐板和爐排板，爐排板設(shè)有細(xì)條狀一次空氣孔，側(cè)板上部設(shè)有二次空氣孔，在長側(cè)板的中下部設(shè)有點火孔，其特征在于二次空氣孔為短條狀旋流微細(xì)孔，爐排板3 為長寬比超過3. 5的長方形板或長軸寬軸比超過3. 5的橢圓形板，一次空氣孔5與二次空氣孔6面積之比不超過8.0。本實用新型具有大的爐膛內(nèi)腔容積、小的爐排面積且大的爐排長寬比(爐排窄而長)、揮發(fā)分旋流燃燒等技術(shù)特征，具有縮小缺氧焰心區(qū)并拓寬與二次空氣接觸的火焰外表面積、二次空氣和揮發(fā)分接觸混合良好等特點，空氣供應(yīng)系數(shù)約為2，出現(xiàn)薄片狀火焰，燃燒效率92-96%，熱效率80-84%，灰渣無黑心存在、煙氣一氧化碳排放60-120mg/m3、煙氣中無二氧化硫排放、煙氣無黑煙現(xiàn)象發(fā)生。燃用低品位發(fā)熱量14_19MJ/kg、揮發(fā)分含量超過 50%、固定碳含量不超過12%的生物質(zhì)成型顆粒燃料的各類家用取暖爐、熱風(fēng)爐、鍋爐等燃燒設(shè)備都可以使用本實用新型。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的俯視示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明如圖1、圖2所示，生物質(zhì)成型顆粒取暖爐用旋流燃燒器，包括側(cè)板1，支撐板2和爐排板3，爐排板3均勻設(shè)有細(xì)條狀一次空氣孔5，側(cè)板1上部均勻設(shè)有二次空氣孔6，二次空氣孔6為短條狀旋流微細(xì)孔，在側(cè)板1的中下部中間設(shè)有點火孔4，爐排板3為長寬軸比超過3. 5的橢圓形板。一次空氣孔5與二次空氣孔6面積之比低于8，不至于二次空氣的進(jìn)氣量過小，從而燃料燃燒不充分、降低熱效率。短條狀旋流微細(xì)二次空氣孔6可以豎直設(shè)置，也可以傾斜設(shè)置。爐排板3上一次空氣孔5之間的間隔可以為柱狀耐熱細(xì)鋼條，也可以為片狀耐熱薄鋼片或其組合而成。爐排板3與四周側(cè)板1之間和側(cè)板1與支撐板2之間可以采用間斷焊方法連接，也可以采用折板并輔以間斷焊方法連接。支撐板2放置在爐膛底板上，支撐板2和爐膛底板之間密封不透風(fēng)。本實用新型的工作過程為在離心風(fēng)機驅(qū)動作用或離心引風(fēng)機吸力作用下，助燃空氣小部分從爐排板3下面經(jīng)過一次空氣孔5以1. 5-2. 5m/s的速度進(jìn)入燃燒器，作為爐排板上顆粒燃料氣化后留下的固定碳燃燒所需的助燃空氣，大部分經(jīng)過側(cè)板1的短條狀旋流微細(xì)二次空氣孔6進(jìn)入燃燒器，作為揮發(fā)分燃燒所需的助燃空氣。生物質(zhì)成型顆粒燃料自上落入燃燒器水平爐排板3上，燃料堆積超過點火孔4高度后在點火孔4里的點火器作用下燃燒。料粒在二次空氣孔6和爐排板3之間燃燒，當(dāng)灰渣層堵實一次空氣孔5時助燃空氣從燃燒器側(cè)壁二次空氣孔6進(jìn)入，總空氣供應(yīng)系數(shù)維持在2. 0左右。使顆粒層灰渣完全燃盡要求爐排板單位面積燃燒強度在700-1050kW/m2范圍內(nèi)。爐排板3形狀長而窄導(dǎo)致燃燒器里顆粒層形狀也是長而窄，顆粒層上方的缺氧焰心區(qū)也是長而窄，無疑拓寬了火焰外表面積，為二次空氣和更寬的火焰前沿面接觸、為缺氧焰心區(qū)繼續(xù)燃燒及時補充助燃空氣創(chuàng)造了有利條件。實驗表明，在爐排板3長寬比或長寬軸超過3. 5的范圍內(nèi)，拓寬火焰外表面積強化揮發(fā)分燃燒達(dá)到了較好效果。微細(xì)旋流孔設(shè)計使得二次空氣通過二次空氣孔6后傾斜或沿切線方向流入顆粒層上方的缺氧焰心區(qū)外表面。在二次空氣沿長而窄的缺氧焰心區(qū)外表面流動作用下，二次空氣引起的小片火焰向臨近的前一片火焰傾斜，相鄰的小片火焰之間兩兩搭接，宏觀效果是沿缺氧焰心區(qū)外表面形成一個穩(wěn)定的火環(huán)?；瓠h(huán)的存在，一方面延長了缺氧焰心區(qū)里的中間可燃物停留時間和行程，縮短了火焰高度，另一方面增強了火焰穩(wěn)定性。為使揮發(fā)分完全燃燒，爐膛單位體積釋熱強度在235-350kW/m3范圍內(nèi)。燃燒器側(cè)板1 二次空氣孔6具有“短條狀旋流微細(xì)孔”的結(jié)構(gòu)特征。該特征導(dǎo)致了以下直接技術(shù)效果沿缺氧焰心區(qū)外表面形成一個穩(wěn)定的火環(huán)；火環(huán)有效地延長了缺氧焰心區(qū)里的中間可燃物停留時間和行程，縮短了火焰高度；煙氣越往上走，燃燒反應(yīng)越劇烈， 燃燒強度越大，為降低了煙氣中一氧化碳含量提供了良好條件；增強了火焰穩(wěn)定性，固定了火焰形狀和位置。不同于目前市場較為普遍的二次空氣孔為圓孔設(shè)計，二次空氣動量小，難于混入缺氧焰心區(qū)，只能以擴散方式緩慢地和缺氧焰心區(qū)外表面未燃盡氣體接觸，導(dǎo)致火焰高度高，在爐膛高度有限、火焰形狀和位置不穩(wěn)定等條件限制下，不可避免地出現(xiàn)煙氣一氧化碳含量高等結(jié)果。燃燒器水平爐排具有“大的長寬比”的結(jié)構(gòu)特征。該特征導(dǎo)致了以下直接技術(shù)效果出現(xiàn)薄片狀火焰，縮小了顆粒層上方的缺氧焰心區(qū)體積，拓寬了火焰外表面積，避免了黑焰出現(xiàn)，給揮發(fā)分燃燒強化創(chuàng)造了有利條件；避免了目前市場較為普遍的底面積大且高度高的錐狀火焰出現(xiàn)，底面積大且高度高的錐狀火焰加大了燃燒強化難度，是黑煙和煙氣
一氧化碳含量偏高的主要原因。使用本實用新型的生物質(zhì)成型顆粒取暖爐用旋流燃燒器，爐膛內(nèi)火焰呈矮的薄片狀，從耐熱玻璃觀察窗看去火焰外觀美觀；灰渣無黑心存在；排煙一氧化碳濃度極低且無黑煙出現(xiàn)。
權(quán)利要求1.生物質(zhì)成型顆粒取暖爐用旋流燃燒器，包括側(cè)板(1)，支撐板( 和爐排板(3)，爐排板C3)設(shè)有細(xì)條狀一次空氣孔(5)，側(cè)板(1)上部設(shè)有二次空氣孔(6)，在側(cè)板(1)的中下部設(shè)有點火孔G)，其特征在于二次空氣孔(6)為短條狀旋流微細(xì)孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)成型顆粒取暖爐用旋流燃燒器，其特征在于所述爐排板C3)為長寬比超過3. 5的長方形板或長軸寬軸比超過3. 5的橢圓形板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物質(zhì)成型顆粒取暖爐用旋流燃燒器，其特征在于所述一次空氣孔(5)與二次空氣孔(6)面積之比不超過8。
專利摘要本實用新型涉及一種生物質(zhì)成型顆粒取暖爐用旋流燃燒器，包括側(cè)板，支撐板和爐排板，爐排板設(shè)有細(xì)條狀一次空氣孔，側(cè)板上部設(shè)有二次空氣孔，在長側(cè)板的中下部設(shè)有點火孔，其特征在于二次空氣孔為短條狀旋流微細(xì)孔。本實用新型具有揮發(fā)分旋流燃燒等技術(shù)特征，火焰美觀，燃燒效率及熱效率高，煙氣一氧化碳排放低，適用于以燃用生物質(zhì)成型顆粒燃料為主的家用取暖爐、熱風(fēng)爐、鍋爐等燃燒設(shè)備使用。
文檔編號F23D1/02GK202032575SQ20102066189
公開日2011年11月9日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者伍奕, 伍斌強, 艾元方, 蔣受寶, 蔣紹堅, 黃波 申請人:迅達(dá)集團(tuán)湖北迅達(dá)科技有限公司