專利名稱：旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉體燃料燃燒設(shè)備，具體是以生物質(zhì)粉體為燃料，實(shí)現(xiàn)高效清潔燃燒的旋風(fēng)燃燒設(shè)備。
背景技術(shù)：
根據(jù)國家能源局統(tǒng)計(jì)，2009年我國能源消耗量達(dá)21.46億噸標(biāo)準(zhǔn)油，占全球能源消耗總量的19.22%，是世界第二大能源消費(fèi)國?；茉纯萁呒捌淙紵廴?，已經(jīng)成為我國經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的重大問題。為此，國家鼓勵(lì)發(fā)展生物質(zhì)能源行業(yè)，緩解能源和污染的壓力。植物通過光合作用產(chǎn)生的生物質(zhì)能的總量每年1400 1800億噸，相當(dāng)于目前世界每年總能耗的10倍。它的有效利用，能夠緩解能源短缺和環(huán)境污染，對(duì)于人類社會(huì)的可
持續(xù)發(fā)展有著重要意義。生物質(zhì)能的能量密度低，資源分布廣，收集、搬運(yùn)、粉碎、造粒、儲(chǔ)存等引起的能源消耗和成本發(fā)生，妨礙了生物質(zhì)能的充分利用。因此“原地利用”受到人們重視。根據(jù)《”十一五"十大重點(diǎn)節(jié)能工程實(shí)施意見》，我國的工業(yè)鍋爐每年耗煤約4億噸，工業(yè)窯爐每年消耗煤約3億噸。水泥、石灰、陶瓷、玻璃、鍛打、壓延、造紙、化纖和烘干，既是鍋爐或窯爐的用戶，也是能耗大戶和排污大王。他們散布在廣袤的生物質(zhì)能產(chǎn)地，為“原地利用”生物質(zhì)能奠定了基礎(chǔ)。前幾年的主流利用方法是將粉碎的生物質(zhì)燃料“氣化”，然后燃燒氣體。由于焦油危害不得不先除焦后燃燒。除焦的方法是洗滌和過濾。經(jīng)過洗滌過濾的冷氣，顯熱盡失，潛熱損失；熱焓下降，燃燒性能降低；著火界限縮小，點(diǎn)火性能降低；排放焦油污水，造成環(huán)境污染；冷氣仍然含有焦油，造成管道、閥門堵塞；設(shè)備的購置費(fèi)和維護(hù)費(fèi)，清濾設(shè)備超過氣化設(shè)備。近幾年將利用方法轉(zhuǎn)向了“炭化”。盡管直接燃燒生物質(zhì)粉體的溫度較低，應(yīng)用領(lǐng)域受限，畢竟避免了焦油的危害和浪費(fèi)，克服了生物質(zhì)能浪費(fèi)。直接燃燒的方法包括旋風(fēng)燃燒，火床燃燒，火室燃燒，沸騰床燃燒。中國專利申請(qǐng)201010562104.3,201110148519.0和201120467136.5公開的生物質(zhì)粉體燃燒器，是三例燃燒室軸向分布多個(gè)旋風(fēng)口的直通式旋風(fēng)燃燒器。典型的旋風(fēng)燃燒器，具有一個(gè)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流場的圓柱形燃燒壁的燃燒室。進(jìn)入燃燒室的生物質(zhì)粉體，在旋轉(zhuǎn)流場的離心力的作用下快速分層。外層是較粗的粉料，附著在燃燒壁上燃燒，叫做附壁燃燒；內(nèi)層是較細(xì)小的粉末，漂浮在燃燒壁附近燃燒，叫做懸浮燃燒；它們?cè)谌紵诘淖铚饔孟?，緩慢旋進(jìn)，快速燃燒。從切向引入燃燒室的風(fēng)，是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流暢的角動(dòng)量。軸向多處開口送風(fēng)，必然導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)流場擾動(dòng)，縮短燃料在燃燒室滯留時(shí)間，造成燃料燃燒不凈；必然導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)流場紊亂，燃料和爐渣的短路逃逸，造成燃料浪費(fèi)和環(huán)境污染；必然導(dǎo)致風(fēng)口冷凝，造成結(jié)渣堵塞，迫使停爐除渣。由于燃料粒徑散布，以及爐溫和流速的波動(dòng)，總是存在一些炭粒抵達(dá)燃燒室末端以后尚未徹底燒成灰燼，便隨火風(fēng)一起排除燃燒室，造成燃料浪費(fèi)和粉塵污染，成為直通式旋風(fēng)燃燒器的通病。直通式旋風(fēng)燃燒器的另一個(gè)特征是:給料孔和火風(fēng)孔的軸線重合，二孔之間直線距離最近，燃料依靠重力落入旋轉(zhuǎn)流場，再由旋轉(zhuǎn)流場的離心力甩到燃燒壁。因此，一些粉料尚未抵達(dá)燃燒壁，就被旋風(fēng)卷吸到了火風(fēng)孔，逃出了燃燒室。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:因燃燒室軸向多處開口送風(fēng)造成的燃料燃燒不凈，爐渣短路逃逸，風(fēng)口冷凝結(jié)渣等；因粒徑、爐溫、流速等因素造成的炭粒燃燒不凈和粉塵污染；因給料孔直通火風(fēng)孔造成的燃燒不盡和粉塵污染。所述技術(shù)問題的技術(shù)解決方案是:旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器，其本體由水冷套筒和端蓋及其內(nèi)部的耐火層和保溫層組成，旋風(fēng)孔從本體的切向貫入旋風(fēng)燃燒室；給料孔高于火風(fēng)孔；炭化池環(huán)繞火風(fēng)孔；旋風(fēng)燃燒室的一端是旋風(fēng)孔、給料孔和出灰孔，另一端是火風(fēng)孔，兩端之間除了旋風(fēng)孔沒有擾動(dòng)旋流的孔。還有，火風(fēng)孔的進(jìn)口和/或出口是喇叭口。還有，脈沖點(diǎn)火器、電弧點(diǎn)火器、微油點(diǎn)火器、高頻點(diǎn)火器、等離子點(diǎn)火器、電火花點(diǎn)火器等任一點(diǎn)火器從本體的端面伸入旋風(fēng)燃燒室。還有，熱電阻傳感器、熱電偶傳感器、熱敏電阻傳感器、集成溫度傳感器等任一爐溫傳感器從本體的端面伸入旋風(fēng)燃燒室。還有，觀火孔或/和玻璃棒等火焰監(jiān)測器從本體的端面伸入旋風(fēng)燃燒室。還有，出水管和排氣管自上而下地伸進(jìn)水冷套筒。還有，進(jìn)水管和排污管自下而上地伸進(jìn)水冷套筒。還有，一個(gè)以上水溫傳感器從不同位置伸進(jìn)水冷套筒；所述水溫傳感器是熱電阻傳感器、熱電偶傳感器、熱敏電阻傳感器、集成溫度傳感器之一。還有，一個(gè)以上安全閥從不同位置貫通水冷套筒。還有，腳輪支撐本體。本發(fā)明燃燒器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及有益效果是:一端一個(gè)開口送風(fēng)，使燃燒壁成為一個(gè)圓滑連續(xù)的圓柱面，創(chuàng)造一個(gè)沒有任何障礙的旋轉(zhuǎn)流場，促使燃料沿著旋轉(zhuǎn)流場的螺旋軌跡順暢地流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)燃料附壁燃燒、懸浮燃燒、完全燃燒，解決風(fēng)口結(jié)渣堵塞問題。給料孔高于火風(fēng)孔，則有燃料離開旋流中心，便于燃料擴(kuò)散燃燒，避免燃料未燃則被卷吸到火風(fēng)孔；給料孔高于火風(fēng)孔，實(shí)際是燃料接近燃燒壁，便于燃料附壁燃燒、懸浮燃燒、完全燃燒；給料孔高于火風(fēng)孔，即使是風(fēng)力送料，也能減少燃料直達(dá)火風(fēng)孔。設(shè)炭化池環(huán)繞火風(fēng)孔，促使炭粒在炭化池炭化成灰，避免結(jié)焦堵塞，減少浪費(fèi)和污染。更多更好的積極效果，將在具體實(shí)施例中結(jié)合實(shí)施情況記述。

[0029]
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。圖1，具有直角火風(fēng)口的旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器的前視外形圖。圖2，具有直角火風(fēng)口的旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器的軸向剖視圖。圖3，具有直角火風(fēng)口的旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器軸向局部剖視圖。圖4，具有直角火風(fēng)口的旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器的徑向剖視圖。圖5，具有直角火風(fēng)口的旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器的水冷套筒的軸向局部剖視圖。圖6，具有直角火風(fēng)口的旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器的水冷套筒的徑向剖視圖。圖7，具有喇叭火風(fēng)口的旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器的前視外形圖。圖8，具有喇叭火風(fēng)口的旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器的軸向局部剖視圖。圖9，具有喇叭火風(fēng)口的旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器的水冷套筒的軸向局部剖視圖。附圖標(biāo)記:1_端蓋；2-端蓋保溫層；3-端蓋耐火層；4-出灰口 ；5_給料口 ；6-出水管；7_水溫傳感器；8_排氣管；9_水冷套筒；10-本體耐火層；11-火風(fēng)口 ； 12-炭化池；13-旋風(fēng)燃燒室；14_進(jìn)水管；15_排污管；16-旋風(fēng)口
具體實(shí)施方式
下面的實(shí)施例，可以使本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員更具體地理解本發(fā)明，但不限制本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。`例一，具有直角火風(fēng)口 11的旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器，如圖1至圖6所示。.[0042]該燃燒器由水冷套筒9和端蓋1、以及端蓋耐火層3和端蓋保溫層2、本體耐火層10組成。逐漸縮小的旋風(fēng)口 16，從本體的切向貫入旋風(fēng)燃燒室13，為旋風(fēng)燃燒室13提供強(qiáng)勁的旋風(fēng)，形成附壁燃燒和懸浮燃燒的旋轉(zhuǎn)流場。旋風(fēng)燃燒室13的一端是旋風(fēng)口 16、給料口 5和出灰口 4，另一端是火風(fēng)口 11，兩端之間除了旋風(fēng)口 16沒有擾動(dòng)旋流的孔。生物質(zhì)粉體經(jīng)給料口 5投入燃燒室送風(fēng)口的上方，被強(qiáng)勁的旋風(fēng)擴(kuò)散、分離、助燃并推移，實(shí)現(xiàn)附壁燃燒和懸浮燃燒的目的。烈火從火風(fēng)口 11脫離燃燒器，灰燼經(jīng)出灰口 4掏出燃燒器。給料口 5高于火風(fēng)孔50-100_，便于燃料擴(kuò)散分層，實(shí)現(xiàn)附壁燃燒、懸浮燃燒、完全燃燒，避免燃料直達(dá)火風(fēng)口 11逃離燃燒器。到達(dá)火風(fēng)口 11的炭粒，在炭化池12內(nèi)炭化成灰，實(shí)現(xiàn)完全燃燒，減少浪費(fèi)和污染。該燃燒器的火風(fēng)口 11，進(jìn)口是喇叭口、出口是直角口，具有較小的進(jìn)口阻力和相應(yīng)的接口性能。有出水管6和排氣管8自上而下地伸進(jìn)水冷套筒9，用于水冷套筒9的出水和排空。有進(jìn)水管14和排污管15自下而上地伸進(jìn)水冷套筒9,用于水冷套筒9的加水和排污。有一個(gè)以上水溫傳感器7從不同位置伸進(jìn)水冷套筒9，用于測量水溫。水冷套筒9用于爐溫調(diào)控、熱能回收和安全防護(hù)。該燃燒器還有一些圖紙上沒有的結(jié)構(gòu)特征:有點(diǎn)火器從本體的端面伸入旋風(fēng)燃燒室13，啟動(dòng)燃燒過程并維持穩(wěn)定燃燒；有爐溫傳感器從本體的端面伸入旋風(fēng)燃燒室13，測量并監(jiān)控爐溫；有觀火孔從本體的端面伸入旋風(fēng)燃燒室13，用于窺視燃燒情形；有安全閥從不同位置貫通水冷套筒9，用于安全保證；有腳輪支撐本體，用于連接和脫離被加熱的設(shè)備。例二，具有喇叭火風(fēng)口 11的旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器，如圖7至圖9所示。該燃燒器與例一所述的燃燒器的區(qū)別特征在火風(fēng)口 U。該火風(fēng)口 11的出口是喇叭口，其形狀接近火焰根部的外形；火焰根部與火風(fēng)孔出口的邊界之間基本沒有渦流及其能量損失和器械燒損。 本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書界定，并不限于以上所述具體實(shí)施例子。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，無需脫離本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思和保護(hù)范圍，可以得到各種增力口、替換和改變。
權(quán)利要求1.旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器，其本體由水冷套筒和端蓋及其內(nèi)部的耐火層和保溫層組成，旋風(fēng)孔從本體的切向貫入旋風(fēng)燃燒室，其特征在于，給料孔高于火風(fēng)孔，炭化池環(huán)繞火風(fēng)孔；旋風(fēng)燃燒室的一端是旋風(fēng)孔、給料孔和出灰孔，另一端是火風(fēng)孔，兩端之間除了旋風(fēng)孔沒有擾動(dòng)旋流的孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器，其特征在于，火風(fēng)孔的進(jìn)口和/或出口是喇叭口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器，其特征在于，有點(diǎn)火器從本體的端面伸入旋風(fēng)燃燒室。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器，其特征在于，有爐溫傳感器從本體的端面伸入旋風(fēng)燃燒室。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器，其特征在于，有火焰監(jiān)測器從本體的端面伸入旋風(fēng)燃燒室。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器，其特征在于，有出水管和排氣管自上而下地伸進(jìn)水冷套筒。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器，其特征在于，有進(jìn)水管和排污管自下而上地伸進(jìn)水冷套筒。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器，其特征在于，有進(jìn)水管和排污管自下而上地伸進(jìn)水冷套筒。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8非3之一所述旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器，其特征在于，有一個(gè)以上水溫傳感器從不同位置伸進(jìn)水冷套筒。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8非3之一所述旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器，其特征在于，有一個(gè)以上安全閥從不同位置貫通水冷套筒。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器，其特征在于，有一個(gè)以上安全閥從不同位置貫通水冷套筒。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至8非3之一、或11所述旋風(fēng)式生物質(zhì)粉體燃燒器，其特征在于，具有腳輪支撐本體。
專利摘要本實(shí)用新型涉及鍋爐和窯爐用的生物質(zhì)粉體高效旋風(fēng)燃燒器。該燃燒器由水冷套筒和端蓋等組成。旋風(fēng)燃燒室的兩端之間沒有擾動(dòng)旋流的孔。生物質(zhì)粉經(jīng)給料孔投入燃燒室，被旋風(fēng)孔口的旋風(fēng)擴(kuò)散、推移，實(shí)現(xiàn)附壁燃燒和懸浮燃燒。烈火從火風(fēng)孔噴出；灰燼經(jīng)出灰孔掏出；炭粒在炭化池炭化成灰。有出水管和排氣管、進(jìn)水管和排污管、水溫傳感器伸進(jìn)水冷套筒。水冷套筒用于爐溫調(diào)控、熱能回收和安全防護(hù)。還有點(diǎn)火器啟動(dòng)燃燒過程；觀火孔窺視燃燒情形；安全閥保證安全；爐溫傳感器監(jiān)測爐溫。因多口送風(fēng)造成的旋轉(zhuǎn)流場紊亂，燃料燃燒不凈，爐渣短路逃逸，風(fēng)口冷凝結(jié)渣等；因料粒、爐溫、流速以及給料孔直通火風(fēng)孔等造成的炭粒結(jié)焦、燃燒不凈和粉塵污染；基本得到解決。
文檔編號(hào)F23D1/02GK203052652SQ201320021139
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者何玉平, 周厚國 申請(qǐng)人:湖北華寶生態(tài)能源科技有限公司, 何玉平