專利名稱：一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于可再生能源技術(shù)領(lǐng)域，是一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝 置，具體是應(yīng)用于以秸稈等為原料的生物質(zhì)顆粒為燃料的鍋爐、熱風(fēng)爐、采暖爐上的一種燃 燒設(shè)備，以實現(xiàn)自動上料、自動燃燒、自動破渣、自動清灰。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)固體成型燃料是指農(nóng)作物秸稈、林業(yè)剩余物在一定溫度與壓力作用下經(jīng) 干燥和粉碎后擠壓成具有一定形狀的、密度較大的固體燃料。體積縮小6 8倍，密度為 1.0 1.4t/m3，能源密度相當于中質(zhì)煙煤，使用時火力持久，爐膛溫度高，燃燒效率好。既 可用于小型生物質(zhì)爐具或小型鍋爐作為農(nóng)村居民的炊事和取暖燃料，也可用于大型鍋爐作 為城市區(qū)域供熱和發(fā)電廠的燃料，近年來越來越受到人們的廣泛關(guān)注。生物質(zhì)固體成型燃料包括塊狀燃料、顆粒燃料。顆粒燃料一般為圓柱形，直徑一般 不大于25mm，長度不大于其直徑的4倍。生物質(zhì)顆粒燃料具有具體能源密度大、燃燒效率 高，尤其是通過采用燃燒器能夠?qū)崿F(xiàn)自動上料、自動點火、燃燒等，易實現(xiàn)自動控制。目前國 外已經(jīng)研發(fā)了多種生物質(zhì)顆粒燃燒器，主要有以下三種1)上進料式目前，上進料式燃燒器在世界各國中使用最為廣泛，絕大多數(shù)上進 料式顆粒燃燒設(shè)備壁上會設(shè)有落料通道，顆粒燃料由此落入燃燒室進行燃燒；一次空氣和 自動點火所需的熱空氣由燃燒室底部進入，二次空氣由燃燒室壁上的小孔進入。燃燒后清 灰裝置主要是將爐排設(shè)計為手動或自動移動式，以便灰分隨爐排移動掉落到集灰裝置中。2)底部進料式底部進料式燃燒器最初設(shè)計用于木片的燃燒設(shè)備，后來逐漸發(fā)展 用于顆粒燃料。顆粒燃料在進料裝置的作用下，由燃燒器底下的管道中進入燃燒床進行燃 燒。一次空氣由進料裝置或燃燒床上的小孔進入，二次空氣由燃燒床上方的氣孔進入。此 類燃燒器不需要單獨的集灰裝置，燃燒后的灰分被新進燃燒的顆粒擠落，逐步掉入下方的 集灰裝置或灰分傳送系統(tǒng)中。3)水平進料式水平進料式燃燒器的原理與底部進料式基本相同，唯一的區(qū)別在 于燃燒床的形式不同及水平進料式常需要額外的集灰裝置。這些燃燒器是針對林業(yè)顆粒成型燃料設(shè)計的，林業(yè)顆粒燃料具有灰分少、結(jié)渣率 低、熱值高等優(yōu)點，在燃燒過程中不易結(jié)渣。因此這些燃燒器僅僅有清灰裝置，而且大多是 手動，沒有清渣(灰渣)裝置。目前我國的成型燃料主要是以農(nóng)作物秸稈為主，農(nóng)作物秸稈中含有無機元素含量 較高，如K，Na, Cl，S, Ca, Si，P，尤其是硅化物含量高，導(dǎo)致了生物質(zhì)固體成型燃料在熱化學(xué) 轉(zhuǎn)化利用過程中出現(xiàn)結(jié)垢、結(jié)渣現(xiàn)象，不僅對燃燒設(shè)備的熱性能造成影響，而且危及燃燒設(shè) 備安全。因此國外的燃燒器難以用于秸稈類生物質(zhì)顆粒成型燃料。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是在以生物質(zhì)顆粒為燃料的燃燒器中，采用螺旋破渣清灰機構(gòu)，解決燃燒器在燃燒過程中結(jié)渣問題，破渣清灰機構(gòu)能夠運送物料、攪拌、破渣、清理灰渣、灰分 等，能夠提高燃燒效率，同時也能夠適用于不同類型的生物質(zhì)顆粒燃料。這為推動我國生物 質(zhì)固體成型燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了保障。為達到這一目的所采取的技術(shù)方案包括破渣清灰機構(gòu)和燃燒內(nèi)筒，其特征在于， 與電機通過活動接口活動連接的破渣清灰機構(gòu)安裝在燃燒內(nèi)筒中，且由燃料推進螺旋、燃 燒攪動螺旋和灰渣排出螺旋組成。上述的一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置中，破渣清灰機構(gòu)需采用耐高 溫的材料加工，熔點在1200°C以上，其中適用于玉米、小麥等秸稈類顆粒燃料的要高于 1200°C，適于紅松、落葉松等林業(yè)生物質(zhì)顆粒燃料的要高于1350°C。上述的一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置中，破渣清灰機構(gòu)從落料口到燃 燒內(nèi)筒方向，依次是燃料推進螺旋、燃燒攪動螺旋和灰渣排出螺旋，因作用不同，各部分螺 旋的螺距和長度均不相同，破渣清灰機構(gòu)可以直接鑄造，也可以先分別加工這三部分，然后 再通過焊接組成。上述的一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置中，燃料推進螺旋的螺距為直徑 的1/3，螺旋圈數(shù)為2圈，螺旋長度為直徑的2/3，其作用是將從落料口進入的顆粒燃料推動 到燃燒室，解決從落料管落下的物料向前輸送的問題。上述的一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置中，燃燒攪動螺旋的螺距為直徑 的1/2，螺旋圈數(shù)為2圈，螺旋長度與直徑相同，其作用是是在顆粒燃燒過程中攪動、破碎產(chǎn) 生的灰渣，并將燃燒后的灰渣向前推動。上述的一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置中，灰渣排出螺旋的螺距為直徑 的1/4，螺旋圈數(shù)為3圈，螺旋長度為直徑的3/4，其作用是燃燒后的灰渣和灰分排出燃燒室。上述的一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置中，燃燒攪動螺旋上裝有破渣 齒，每個螺旋上裝有4個破渣齒，破渣齒的側(cè)面與燃燒攪動螺旋的截面的夾角按照生物質(zhì) 顆粒原料的類型不同，分為90°、60°、45°三種類型。破渣齒不但能夠破碎燃燒過程中燃 燒室的結(jié)渣，同時能夠防止螺旋上結(jié)渣。上述的一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置中，破渣齒焊接在燃燒攪動螺旋 上，且有鋒利的鋸齒，增加了破渣能力。上述的一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置中，破渣清灰機構(gòu)的截面是矩 形，能夠推動燃料、灰渣向前運動。上述的一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置中，燃燒攪動螺旋的外徑距離燃 燒內(nèi)筒內(nèi)壁為6mm;灰渣排出螺旋的最外端伸出燃燒內(nèi)筒最外端10mm，保證灰渣能夠完全 排出，防止粘結(jié)在燃燒內(nèi)筒最外端。上述的一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置中，破渣清灰機構(gòu)的轉(zhuǎn)速通過電 機控制，電機的轉(zhuǎn)速根據(jù)進料、燃燒要求通過自動控制裝置控制，能夠按照不同結(jié)渣特性的 生物質(zhì)顆粒燃料，采用不同的轉(zhuǎn)速。 本發(fā)明的一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置中，破渣清灰機構(gòu)安裝在燃燒 內(nèi)筒中，解決了生物質(zhì)顆粒燃料在燃燒過程中的燃料推進、攪拌、破渣以及灰渣排出等問 題。而本發(fā)明中的破渣清灰機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，燃料推進螺旋能夠快速將燃料推進到燃燒室；在顆粒燃料燃燒過程中，燃燒攪動螺旋結(jié)構(gòu)新穎，裝有破渣齒，能夠攪動燃料，不僅提高 燃燒效率，而且防止燃燒過程中的結(jié)渣現(xiàn)象，同時能夠防止在螺旋上結(jié)渣，螺距較大，能夠 保證燃料在推進過程中完全燃燒；燃燒攪動螺旋上裝有破渣齒，按照生物質(zhì)顆粒燃料類型 不同，破渣齒的側(cè)面與螺旋截面的角度，可以是90°、60°、45°，這樣能夠解決我國生物質(zhì) 顆粒燃料多樣化的問題；灰渣排出螺旋螺距小，最外端伸出燃燒內(nèi)筒最外端10mm，保證灰 渣能夠完全排出，防止粘結(jié)在燃燒內(nèi)筒最外端。考慮到目前顆粒燃料的最小直徑為6mm，因 此破渣清灰機構(gòu)的外徑距離燃燒內(nèi)筒內(nèi)壁為6mm。破渣清灰機構(gòu)與電機通過接口活動連接 安裝在燃燒內(nèi)筒中，可以根據(jù)燃料的類型或燃燒磨損后更換不同的破渣清灰機構(gòu)。具有以上結(jié)構(gòu)特點的一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置所具有的優(yōu)點如 下1)本發(fā)明解決了燃燒過程的結(jié)渣問題。本發(fā)明中的破渣清灰機構(gòu)結(jié)構(gòu)合理，設(shè)計 燃燒攪動螺旋上裝有破渣齒，在燃燒過程中不斷的攪動燃料，防止結(jié)渣的產(chǎn)生，燃燒內(nèi)筒上 的進風(fēng)孔，能夠避免灰分堆積，燃燒后的灰渣能夠被灰渣排出螺旋快速排出，解決了目前灰 分較高的生物質(zhì)顆粒燃料燃燒過程的結(jié)渣問題。2)本發(fā)明提高了燃燒效率。本發(fā)明中的燃料推動裝置能夠?qū)⑷剂峡焖偻七M到燃燒 室，同時燃燒攪動螺旋能夠?qū)⑷紵念w粒燃料進行攪動，使燃燒的顆粒燃料能夠有空氣充 分接觸，提高了燃燒效率。3)生物質(zhì)顆粒燃料的適應(yīng)性廣。本發(fā)明中的破渣齒的側(cè)面與螺旋截面的角度根據(jù) 生物質(zhì)顆粒燃料的不同，可以是90°、60°、45°，因此可以根據(jù)不同類型的顆粒燃料選擇 不同的破渣清灰機構(gòu)，不僅能夠適于灰分少、結(jié)渣率低的林業(yè)生物質(zhì)顆粒燃料，而且能夠適 用于玉米、小麥、棉桿等灰分高、結(jié)渣率較高的秸稈類生物質(zhì)顆粒燃料。同時破渣清灰機構(gòu) 與電機通過接口活動連接，方便更換。

圖1為一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置主視圖；圖2為一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置俯視圖；圖3為破渣清灰機構(gòu)平面示意圖；圖4為一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置破渣清灰機構(gòu)三維視圖圖5為破渣齒側(cè)面與螺旋截面的夾角為90°的破渣清灰機構(gòu)三維視圖圖6為破渣齒側(cè)面與螺旋截面的夾角為60°的破渣清灰機構(gòu)三維視圖圖7為破渣齒側(cè)面與螺旋截面的夾角為45°的破渣清灰機構(gòu)三維視圖
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行描述如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7所示1為破渣齒，2為破渣清灰機構(gòu)，3為 燃燒內(nèi)筒，4為燃燒外筒，5為落料管，6為外殼，7為自動控制裝置，8為風(fēng)機，9為電機，10為 點火裝置，11為燃料推進螺旋，12為燃燒攪動螺旋，13為灰渣排出螺旋，14為活動接口。自動控制裝置7、風(fēng)機8、電機9、點火裝置10安裝在自動高效生物質(zhì)顆粒燃料燃燒 器外殼6內(nèi)，顆粒通過落料管5進行燃燒內(nèi)筒3內(nèi)，為防止燃燒內(nèi)筒3的溫度降低，將其安裝在燃燒外筒4內(nèi)。工作時，點火系統(tǒng)10通過自動控制裝置7能夠?qū)崿F(xiàn)自動點火，同時風(fēng) 機8提供一次進風(fēng)和二次進風(fēng)，保證燃燒過程中的空氣。破渣清灰機構(gòu)2通過活動接口 14與電機9活動連接，可以采用螺紋、插接、鍵等方 式進行連接，可以根據(jù)不同類型的生物質(zhì)顆粒燃料更換破渣清灰機構(gòu)2，提高了燃燒器的適 應(yīng)性，同時燃燒磨損失效后能夠方便拆卸、更換。破渣清灰機構(gòu)2由燃料推進螺旋11、燃燒攪動螺旋12和灰渣排出螺旋13三部分 組成，破渣清灰機構(gòu)2可以直接鑄造，也可以先分別加工這三部分，然后再通過焊接組成， 而且需要耐高溫的材料，在燃燒過程中不僅要推進物料，主要是防止結(jié)渣，起到破渣、清灰 作用。生物質(zhì)顆粒從落料管5進入燃燒內(nèi)筒3之后，在燃料推進螺旋13的作用下，快速 推進到燃燒室，即燃燒內(nèi)筒3中間位置。燃料推進螺旋13的螺距較小，螺旋圈數(shù)為2圈，能 夠保證生物質(zhì)顆?？焖?、平穩(wěn)的推進的燃燒位置。在顆粒燃料燃燒過程中，燃燒攪動螺旋12能夠?qū)⑷紵娜剂蠑噭樱行Х乐谷紵?過程中的結(jié)渣現(xiàn)象，同時使燃燒的顆粒燃料能夠有空氣充分接觸，提高了燃燒效率。另外燃 燒攪動螺旋12上安裝破渣齒1，而且破渣齒1上有鋒利的鋸齒，不僅防止在螺旋上結(jié)渣，同 時也防止在燃燒內(nèi)筒上結(jié)渣。破渣齒1的側(cè)面與螺旋截面的角度的不同能夠影響破渣的效 果，角度越大，破渣能力越強，按照生物質(zhì)顆粒燃料類型不同，破渣齒1的側(cè)面與螺旋截面 的角度，可以是90°、60°、45°，這樣能夠解決我國生物質(zhì)顆粒燃料多樣化的問題。燃燒后的灰渣在灰渣排出螺旋13的推動下，快速排出，同時灰渣排出螺旋13最外 端伸出燃燒內(nèi)筒最外端10mm，保證灰渣能夠完全排出，防止粘結(jié)在燃燒內(nèi)筒最外端。試驗結(jié)果表明，不同堿金屬含量的生物質(zhì)原料，燃燒后灰分、結(jié)渣差異比較大，如 玉米秸稈、紅松等原料含有較高的Si元素以及其他堿金屬元素，Si含量基本在25%，燃燒 后結(jié)渣非常嚴重；而棉桿、落葉松等原料含有較低的Si元素以及其他堿金屬元素，燃燒后 結(jié)渣一般。因此按照燃燒后結(jié)渣情況，將生物質(zhì)顆粒燃料分為三類一是燃燒后嚴重結(jié)渣， 如棉桿、落葉松等；二是燃燒后結(jié)渣較嚴重，如麥稈、稻稈；三是燃燒后結(jié)渣一般，如棉桿、 落葉松。根據(jù)以上分類，本發(fā)明結(jié)合圖例說明如下實施例1 用于結(jié)渣最嚴重的生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置針對玉米秸稈、紅松等原料含有較高的Si元素以及其他堿金屬元素，Si含量基本 在25%，K元素含量在10% 15%，燃燒后結(jié)渣最嚴重、灰分最多，采用破渣齒1側(cè)面與螺 旋截面的角度為90°的破渣清灰機構(gòu)，即破渣齒垂直與螺旋的截面，如圖5，在本裝置中， 破渣齒1的側(cè)面與螺旋截面夾角為90°，破渣齒1與燃燒內(nèi)筒的接觸面最多，破渣效果最 好，螺旋傳輸?shù)淖枇σ草^大，故功率消耗大。實施例2 用于結(jié)渣較嚴重的生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置針對麥稈、稻稈等原料含有一般高的Si元素以及其他堿金屬元素，燃燒后結(jié)渣嚴 重，采用破渣齒1的側(cè)面與螺旋截面的角度為60°的破渣清灰機構(gòu)，如圖6，在本裝置中，破 渣齒1的側(cè)面與螺旋截面夾角為60°，破渣齒1與燃燒內(nèi)筒的接觸面較多，破渣效果較好， 螺旋傳輸?shù)淖枇σ草^小，故功率消耗較小，有利于灰渣的傳輸。實施例3 用于結(jié)渣一般的生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置[0048]針對棉桿、落葉松等原料含有較低的Si元素以及其他堿金屬元素，燃燒后結(jié)渣較 少、灰分較少，采用采用破渣齒1的側(cè)面與螺旋截面的角度為45°的破渣清灰機構(gòu)，如圖7， 在本裝置中，破渣齒1的側(cè)面與螺旋截面夾角為45°，破渣齒1與燃燒內(nèi)筒的接觸面較少， 破渣效果一般，但螺旋傳輸?shù)淖枇ψ钚。使β氏妮^小，灰渣的傳輸速度較高。本發(fā)明的生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置可以安裝在各種類型的生物質(zhì)鍋 爐中，工作時，落料管5接外部料倉，生物質(zhì)顆粒從落料管5進入燃燒內(nèi)筒3的最右端，在燃 料推進螺旋的11的作用下顆粒將被推進到燃燒內(nèi)筒3中部，同時點火系統(tǒng)10將在自動控 制系統(tǒng)7的作用下進行點火，風(fēng)機8將提供一次進風(fēng)和二次進風(fēng)，保證燃燒過程中有充足的 空氣。破渣清灰機構(gòu)2在電機9的傳動下轉(zhuǎn)動，燃燒過程中，燃燒攪動螺旋12能夠攪動燃 料，保證燃料與空氣充分接觸，提高燃燒效率，同時燃燒攪動螺旋12安裝破渣齒1，能夠解 決燃燒過程中結(jié)渣問題。燃燒后產(chǎn)生的灰渣將在灰渣排出螺旋13的作用下快速排出。最后應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照 較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的 技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在 本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置，包括破渣清灰機構(gòu)(2)和燃燒內(nèi)筒(3)，其特征在于，與電機(9)通過活動接口(14)連接的破渣清灰機構(gòu)(2)安裝在燃燒內(nèi)筒(3)中，且破渣清灰機構(gòu)(2)由燃料推進螺旋(11)、燃燒攪動螺旋(12)和灰渣排出螺旋(13)三部分組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置，其特征在于破渣 清灰機構(gòu)(2)需采用耐高溫的材料加工，熔點在1200°C以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置，其特征在于破渣 清灰機構(gòu)(2)從落料口(5)到燃燒內(nèi)筒(3)方向，依次是燃料推進螺旋(11)、燃燒攪動螺旋 (12)和灰渣排出螺旋(13)，這三部分之間采用焊接或者鑄造，且螺距和長度均不相同，燃 料推進螺旋(11)的螺距為直徑的1/3，螺旋圈數(shù)為2圈，螺旋長度為直徑的2/3 ；燃燒攪動 螺旋(12)的螺距為直徑的1/2，螺旋圈數(shù)為2圈，螺旋長度與直徑相同；灰渣排出螺旋(13) 的螺距為直徑的1/4，螺旋圈數(shù)為3圈，螺旋長度為直徑的3/4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置，其特征在于燃 燒攪動螺旋(12)上裝有破渣齒(1)，且有鋒利的鋸齒，每個螺旋上裝有4個破渣齒(1)，破 渣齒(1)側(cè)面與燃燒攪動螺旋(12)的截面的夾角按照生物質(zhì)顆粒原料的類型不同，分為 90°、60°、45°三種類型。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置，其特征在于燃燒攪 動螺旋(12)的截面是矩形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置，其特征在于燃燒 攪動螺旋(12)的外徑距離燃燒內(nèi)筒(3)內(nèi)壁為6mm;灰渣排出螺旋(13)的最外端伸出燃 燒內(nèi)筒⑶最外端10mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置，其特征在于燃燒 攪動螺旋(12)的轉(zhuǎn)速通過電機(9)控制，電機的轉(zhuǎn)速根據(jù)進料量、燃燒溫度要求通過自動 控制裝置(7)控制。
專利摘要本實用新型公開了一種生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器清灰破渣裝置，屬于可再生能源技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案包括破渣清灰機構(gòu)(2)和燃燒內(nèi)筒(3)，與電機(9)通過活動接口(14)連接的破渣清灰機構(gòu)(2)安裝在燃燒內(nèi)筒(3)中，且由燃料推進螺旋(11)、燃燒攪動螺旋(12)和灰渣排出螺旋(13)三部分組成，以實現(xiàn)燃料推進、攪動、破渣、以及灰分排出等功能。本實用新型生物質(zhì)顆粒燃燒器清灰破渣裝置有效解決了顆粒燃料燃燒過程中的結(jié)渣現(xiàn)象，實現(xiàn)了顆粒的輸送、攪拌、破渣和清灰等，提高了燃燒效率，并且能夠適應(yīng)于農(nóng)作物秸稈、林業(yè)剩余物等不同類型的顆粒燃料。本實用新型為推動我國生物質(zhì)固體成型燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了保障。
文檔編號F23J1/06GK201697141SQ20102018801
公開日2011年1月5日 申請日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者姚宗路, 孫麗英, 孟海波, 田宜水, 羅娟, 趙立欣 申請人:農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計研究院