本發(fā)明屬于小顆粒生物質(zhì)燃料燃燒與供熱技術(shù)裝備領(lǐng)域，具體涉及一種小顆粒生物質(zhì)燃料隨雙上旋氣流燃燒并自分離的方法及裝置，同時涉及與介質(zhì)導(dǎo)熱技術(shù)裝備，特別是一種上旋風(fēng)燃燒的裝置。

背景技術(shù)：

作為現(xiàn)有技術(shù)，燃燒粗煤粉、稻殼等粗粉狀燃料的燃燒設(shè)備種類較多，如直流式、渦流式、回流式等。這些煤粉燃燒爐用于粒徑小于50μm的煤粉時，燃燒效率高，灰中含碳量小于1%。當燃燒粒徑大于50μm的粗煤粉時，由于爐膛的體積有限，燃料在爐膛中的燃燒時間較短，煤粉有可能燃燒不盡，并有可能從燃燒的燃氣中沉降到爐膛的底部，降低燃燒效率。而粒徑小于50μm的煤粉需配備專用的粉碎設(shè)備，如雷蒙磨。另外，煤料的粒徑越細，保存難度和費用也越大。

燃燒稻殼的燃燒爐種類也較多，如回轉(zhuǎn)式、振動式、往復(fù)式、固定床式、爐排與懸浮燃燒結(jié)合式等。對于粒徑相似稻殼粒徑大小的生物質(zhì)燃料，如采用有爐排燃燒方式，則由于爐排處于高溫、多灰的復(fù)雜環(huán)境中，使燃燒爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜和維護保養(yǎng)困難。若采用無爐排燃燒方式，則因稻殼等生物質(zhì)燃料的粒徑較大，有可能從燃氣中沉降下來，使燃燒效率降低。

燃燒爐的換熱方式，通常有燃氣走管中和管外兩種方式。燃氣走管中，稱為“火管”。由于燃氣走管中，則管道內(nèi)壁損傷后的維護很困難，還有如結(jié)露現(xiàn)象造成管內(nèi)積塵積灰，嚴重的情況將造成堵塞。管內(nèi)走換熱介質(zhì)，燃氣走管外，由于換熱管處于高溫多灰的環(huán)境中，對換熱管材質(zhì)、加工及裝配要求均很高。

另外，目前燃料在爐膛中的懸浮燃燒方式亦較多，要使燃料燃燒時處于懸浮狀態(tài)，須使氣流上升速度大于燃料的懸浮速度。而當燃料的粒徑和質(zhì)量的差異較大時，要讓所有的燃料都處于懸浮狀態(tài)，并盡可能延長燃料的燃燒時間，確有相當大的難度。因為粒徑小的燃料的懸浮速度小，易被加速，在爐膛內(nèi)的燃燒間斷。而粒徑較大的燃料的懸浮速度較大，不易懸浮。若使較大粒徑的燃料完全處于懸浮狀態(tài)，則使風(fēng)量成倍增加，將導(dǎo)致濃度過低，使爐溫下降，嚴重的情況將使連續(xù)燃燒困難。

中國專利申請?zhí)枮镃N201410392202的“生物質(zhì)旋風(fēng)熱解-懸浮燃燒復(fù)合氣化裝置及其氣化方法”，公開了一種生物質(zhì)旋風(fēng)熱解-懸浮燃燒復(fù)合氣化裝置及其氣化方法。該發(fā)明的裝置包括，旋風(fēng)熱解室(1)內(nèi)同軸心懸吊中心排氣管(2)，旋風(fēng)熱解室(1)、懸浮燃燒室(3)、切換爐排(4)、風(fēng)環(huán)(8)和灰斗(5)依次連接，切換爐排(4)與風(fēng)環(huán)(8)之間設(shè)置點火孔(9)；旋風(fēng)熱解室(1)上部切線方向插接一組生物質(zhì)燃料加料管(6)；懸浮燃燒室(3)下部插接點火燃料加料管(7)。其氣化方法包括：生物質(zhì)燃料由切向噴入旋風(fēng)熱解室(1)后旋轉(zhuǎn)向下運動發(fā)生熱解反應(yīng)；熱解反應(yīng)產(chǎn)物中的生物質(zhì)焦炭顆粒進入懸浮燃燒室(3)，與風(fēng)環(huán)(8)進入的主空氣流發(fā)生燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生的二氧化碳上行與通過懸浮燃燒室(3)下行的生物質(zhì)焦炭顆粒發(fā)生還原反應(yīng)。該發(fā)明提供了一種生物質(zhì)氣化方法，而不適用于導(dǎo)熱供熱方式。

中國專利申請?zhí)枮镃N201410648974的“多回程換熱式生物質(zhì)鍋爐”公開了一種多回程換熱式生物質(zhì)鍋爐，此裝置包括鍋爐體和鼓風(fēng)引風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于，所述鍋爐體包括進料機、雙爐膛機構(gòu)、設(shè)置有多回程密布水管爐膽、排煙管、設(shè)置在雙爐膛機構(gòu)、爐膽外部的水箱、設(shè)置在水箱外部的保溫層；所述雙爐膛機構(gòu)的入口與進料機、鼓風(fēng)機連接，雙爐膛機構(gòu)的出口與爐膽的入口連接；所述爐膽的出口與排煙管、引風(fēng)機連接。該發(fā)明提供了一種多回程換熱或生物質(zhì)鍋爐，利用密布水管作為爐膛爐膽，并將爐膽與排煙管連接。

中國專利申請?zhí)枮镃N201110186858的“一種秸稈燃料懸浮燃燒爐”公開了屬于農(nóng)產(chǎn)品烘干領(lǐng)域的一種秸稈燃料懸浮燃燒爐。經(jīng)過粉碎的作物秸稈燃料在懸浮燃燒爐的預(yù)熱區(qū)預(yù)熱并開始燃燒，然后進入高溫燃燒區(qū)大火燃燒，在鼓風(fēng)作用下，秸稈燃料被吹向懸浮爐膛的空中進行懸浮燃燒，最后變成煙火進入旋風(fēng)除塵器，在鼓風(fēng)的推力和引風(fēng)拉力作用下，煙火在旋風(fēng)除塵器內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)除塵，經(jīng)過除塵凈化的煙火變成純凈煙氣進入配風(fēng)箱，在配風(fēng)箱內(nèi)純凈煙氣和冷空氣混合調(diào)配成達到設(shè)定溫度的混合純凈煙氣，直接用于烘干農(nóng)產(chǎn)品。該發(fā)明提供了一種秸稈預(yù)熱、噴風(fēng)懸浮燃燒方法，但存在爐膛燃燒后爐溫不均勻的問題。中國專利申請?zhí)枮镃N201410648974的“多回程換熱式生物質(zhì)鍋爐”公開了一種多回程換熱式生物質(zhì)鍋爐，此裝置包括鍋爐體和鼓風(fēng)引風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于，所述鍋爐體包括進料機、雙爐膛機構(gòu)、設(shè)置有多回程密布水管爐膽、排煙管、設(shè)置在雙爐膛機構(gòu)、爐膽外部的水箱、設(shè)置在水箱外部的保溫層；所述雙爐膛機構(gòu)的入口與進料機、鼓風(fēng)機連接，雙爐膛機構(gòu)的出口與爐膽的入口連接；所述爐膽的出口與排煙管、引風(fēng)機連接。本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種熱效率高且安全可靠、安裝方便，占地面積小的多回程換熱式生物質(zhì)鍋爐。該發(fā)明提供了一種多回程換熱或生物質(zhì)鍋爐，利用密布水管作為爐膛爐膽，并將爐膽與排煙管連接

中國專利申請?zhí)枮镃N201410652609的“高爐循環(huán)水換熱裝置及用其對循環(huán)水余熱綜合利用的方法”屬于一種高爐循環(huán)水換熱裝置，包括換熱管體及1～3個相互獨立的循環(huán)水冷卻器；所述循環(huán)水冷卻器之水入口變徑管、水出口變徑管分別安裝在換熱管體左右管壁外側(cè)，翹片管組安裝在換熱管體內(nèi)腔，其進水口穿出右管壁與水入口變徑管相通，出水口穿出左管壁與水出口變徑管相通，翹片管組與換熱管體管壁之間的空腔構(gòu)成熱交換空氣通道；空氣入口變徑管和空氣出口變徑管分別安裝在換熱管體的兩端、并與換熱管體之空氣通道相通；用高爐循環(huán)水換熱裝置對循環(huán)水余熱綜合利用的方法包括接入煉鐵高爐之熱風(fēng)系統(tǒng)及循環(huán)水系統(tǒng)，使低溫空氣與高溫冷卻水在換熱裝置內(nèi)進行熱交換；上述余熱綜合利用方法可減少能耗和污水排放，降低設(shè)備投資和消耗，降低生產(chǎn)成本，穩(wěn)定生產(chǎn)。該發(fā)明提供了一種高爐爐體降溫與余熱利用技術(shù)，并特定為高爐余熱回收而不適用于通用導(dǎo)熱爐。

中國專利申請?zhí)枮镃N201310320339的“一種稻殼懸浮燃燒方法”，公開了一種稻殼懸浮燃燒方法，包括以下方法步驟：首先將稻殼晾曬干，有結(jié)塊的將結(jié)塊碾碎，堆積起來作為燃料使用；將稻殼放入鍋爐的燃燒室進行燃燒，在燃燒室的四周設(shè)有鼓風(fēng)機，鼓風(fēng)機通過管道接入到燃燒室內(nèi)；在稻殼燃燒過程中，啟動鼓風(fēng)機，空氣通過管道鼓入燃燒室，將燃燒中的稻殼吹成懸浮狀；懸浮狀的稻殼在燃燒室中由于接觸到新鮮空氣，便可以充分燃燒，燃燒后的稻殼灰進入到煙囪進行沉降收集處理；燃燒完成后關(guān)閉鼓風(fēng)機。本發(fā)明具有方法簡單，成本低廉等優(yōu)點，能夠使得稻殼充分燃燒，資源利用率高，燃燒過程安全可靠。該發(fā)明利用鼓風(fēng)機將風(fēng)從爐膛四周鼓入，使稻殼懸浮燃燒，而不是在旋轉(zhuǎn)氣流上升時燃燒。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種雙旋風(fēng)燃燒熱水爐。本發(fā)明原理在于，采用負壓吸入的方式將小顆粒生物質(zhì)燃料（如稻殼、粉碎后的秸稈等）與空氣的氣固混合物由爐體底部切向進料口吸入并點燃，由于設(shè)置了兩個切向進料口，燃燒的物料形成雙上旋氣流；物料伴隨雙上旋氣流燃燒并上升，當物料完全燃燒成灰質(zhì)，質(zhì)量變輕后自動與未完全燃燒的物料分離并由爐體頂部切向出料口吸出爐體。同時，未完全燃燒的物料隨爐體中間下旋氣流緩慢下落繼續(xù)燃燒，在爐體中段形成懸浮持續(xù)燃燒層以持續(xù)點燃后續(xù)物料，從而達到連續(xù)進料、連續(xù)燃燒、連續(xù)排灰、持續(xù)供熱的好處。

本發(fā)明是通過如下方式實現(xiàn)的：

作為第一方面，本發(fā)明提出了一種上旋風(fēng)燃燒的方法，其包括以下步驟：

步驟s001：采用負壓吸入的方式將小顆粒生物質(zhì)燃料與空氣的氣固混合物由爐體底部切向進料口吸入；

步驟s002：點燃氣固混合物，在爐體中形成上旋燃燒氣流，物料伴隨上旋氣流燃燒并上升；

步驟s003：當物料完全燃燒成灰質(zhì)后自動與未完全燃燒的物料分離；

步驟s004：將灰質(zhì)由爐體頂部出料口吸出爐體；

優(yōu)選地，未完全燃燒的物料隨爐體中間下旋氣流緩慢下落繼續(xù)燃燒，在爐體中段形成懸浮持續(xù)燃燒層以持續(xù)點燃后續(xù)物料。

優(yōu)選地，可燃氣固混合物通過負壓吸入燃燒爐內(nèi)，燃燒氣流自下而上運動，完全燃燒后的灰質(zhì)自動與可燃氣流分離排出。

并且，本發(fā)明還提出了一種使用上旋風(fēng)燃燒方法的裝置，其包括：爐體底座、爐體、爐芯升降裝置，爐體坐落于爐體底座上，并通過螺栓緊固；爐芯升降裝置用于升降爐芯；爐體設(shè)有多功能進料口。

優(yōu)選地，所述多功能進料口至少為兩個，第一個多功能進料口用于吸入小顆粒生物質(zhì)燃料與空氣的氣固混合物，第二個多功能進料口用于安裝點火器，用于吸入高溫火焰，當點火器停止工作時吸入補充空氣，爐體內(nèi)腔中形成雙上旋氣流。

優(yōu)選地，所述爐體包括外爐體、內(nèi)爐體、爐體檢修口、出料口和爐芯；所述多功能進料口設(shè)于爐體底部，與爐體圓周相切并沿圓周均布設(shè)置。

優(yōu)選地，所述外爐體與內(nèi)爐體同心，底部為爐體底蓋，頂部為爐體頂蓋，形成一個換熱夾層；所述爐體檢修口設(shè)于爐體頂蓋中心，用于設(shè)備檢修；所述出料口設(shè)于爐體頂部，與爐體圓周相切；所述爐芯設(shè)于爐體底蓋中心，與內(nèi)爐體同心，形成圓環(huán)形導(dǎo)流空間。

作為第二方面，本發(fā)明提出了一種雙旋風(fēng)燃燒熱水爐，其包括：爐體底座、爐體、爐芯升降裝置，爐體坐落于爐體底座上，并通過螺栓緊固；爐芯升降裝置用于升降爐芯。

優(yōu)選地，所述爐體包括：多功能進料口、外爐體、內(nèi)爐體、爐體檢修口、出料口和爐芯；所述多功能進料口設(shè)于爐體底部，與爐體圓周相切并沿圓周均布設(shè)置。

優(yōu)選地，所述多功能進料口至少為兩個，第一個多功能進料口用于吸入小顆粒生物質(zhì)燃料與空氣的氣固混合物，第二個多功能進料口用于安裝點火器，用于吸入高溫火焰，當點火器停止工作時吸入補充空氣，爐體內(nèi)腔中形成雙上旋氣流。

優(yōu)選地，所述多功能進料口為三個以上，爐體內(nèi)腔中形成多股上旋氣流。

優(yōu)選地，所述外爐體與內(nèi)爐體同心，底部為爐體底蓋，頂部為爐體頂蓋，形成一個換熱夾層；所述爐體檢修口設(shè)于爐體頂蓋中心，用于設(shè)備檢修；所述出料口設(shè)于爐體頂部，與爐體圓周相切；所述爐芯設(shè)于爐體底蓋中心，與內(nèi)爐體同心，形成圓環(huán)形導(dǎo)流空間。

優(yōu)選地，所述爐體底蓋上設(shè)有換熱夾層進水口，其位置處于換熱夾層在爐體底蓋的投影面積之內(nèi)；所述爐體頂蓋上設(shè)有換熱夾層出水口和安全閥，其位置處于換熱夾層在爐體頂蓋的投影面積之內(nèi)。

優(yōu)選地，所述換熱夾層中換熱介質(zhì)流方向為自下而上，換熱液體為水或者導(dǎo)熱油。

作為第三方面，本發(fā)明還提出了一種可拆卸蓄熱爐芯，其特征在于，所述爐芯包括：爐芯外殼、安裝底架和蓄熱填充物，所述爐芯外殼為圓柱形空腔固定于安裝底架上，所述安裝底架上設(shè)置有安裝孔。

優(yōu)選地，所述爐芯采用大質(zhì)量金屬外殼構(gòu)成爐芯外殼，并省略蓄熱填充物。

優(yōu)選地，所述爐芯的高度為爐體高度的八分之一至二分之一之間。

作為第四方面，本發(fā)明提出了一種爐體，其包括之前所述的可拆卸蓄熱爐芯，所述爐體包括爐體底蓋、爐體頂蓋、外爐體、內(nèi)爐體，其特征在于，所述爐芯通過安裝孔緊固于所述爐體底蓋上，并與所述內(nèi)爐體同心，同時所述爐芯通過爐芯升降裝置實現(xiàn)升降。

優(yōu)選地，所述爐芯升降裝置包括底座、調(diào)節(jié)桿、升降螺桿和升降頂塊，轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)桿可實現(xiàn)升降螺桿的上升和下降，從而上下移動升降頂塊，升降頂塊卡在爐芯上，松掉緊固爐芯的螺栓后，爐芯隨升降裝置上升下降。

優(yōu)選地，所述爐芯升降裝置可安裝馬達帶動升降螺桿旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明目提供了一種雙旋風(fēng)燃燒熱水爐。本發(fā)明原理在于，采用負壓吸入的方式將小顆粒生物質(zhì)燃料（如稻殼、粉碎后的秸稈等）與空氣的氣固混合物由爐體底部切向進料口吸入并點燃，由于設(shè)置了兩個切向進料口，燃燒的物料形成雙上旋氣流；物料伴隨雙上旋氣流燃燒并上升，當物料完全燃燒成灰質(zhì)，質(zhì)量變輕后自動與未完全燃燒的物料分離并由爐體頂部切向出料口吸出爐體。同時，未完全燃燒的物料隨爐體中間下旋氣流緩慢下落繼續(xù)燃燒，在爐體中段形成懸浮持續(xù)燃燒層以持續(xù)點燃后續(xù)物料，從而達到連續(xù)進料、連續(xù)燃燒、連續(xù)排灰、持續(xù)供熱的好處。

附圖說明

圖1本發(fā)明工作原理圖；

圖2本發(fā)明爐體部裝剖開示意圖；

圖3本發(fā)明爐體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4本發(fā)明爐體結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖5本發(fā)明爐芯結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6本發(fā)明升降裝置示意圖。

具體實施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖，詳述本發(fā)明具體實施方式：

如圖1所示，一種雙旋風(fēng)燃燒熱水爐，其原理在于，采用負壓吸入的方式將小顆粒生物質(zhì)燃料（如稻殼、粉碎后的秸稈等）與空氣的氣固混合物由爐體底部切向進料口吸入并點燃，由于設(shè)置了兩個切向進料口，燃燒的物料形成雙上旋氣流；物料伴隨雙上旋氣流燃燒并上升，當物料完全燃燒成灰質(zhì)，質(zhì)量變輕后自動與未完全燃燒的物料分離并由爐體頂部切向出料口吸出爐體。同時，未完全燃燒的物料隨爐體中間下旋氣流緩慢下落繼續(xù)燃燒，在爐體中段形成懸浮持續(xù)燃燒層以持續(xù)點燃后續(xù)物料，從而達到連續(xù)進料、連續(xù)燃燒、連續(xù)排灰、持續(xù)供熱的好處。

可燃氣固混合物經(jīng)由多功能進料口21吸入爐體內(nèi)腔27，經(jīng)過圓環(huán)形導(dǎo)流空間237形成雙上旋氣流，形成氣流成型點燃區(qū)①，物料在該區(qū)域被點燃并不斷混合新的物料旋轉(zhuǎn)上升至混合燃燒區(qū)②，同時也是穩(wěn)定燃燒區(qū)，隨著氣流繼續(xù)上行，在接近出料口25的位置為灰分分離區(qū)③，燃燒完全的灰質(zhì)在這個區(qū)域分離隨著熱氣流被吸出爐體2，從而實現(xiàn)連續(xù)進料、連續(xù)燃燒、連續(xù)排灰、持續(xù)供熱，且爐內(nèi)不積灰。

如圖2所示，一種雙旋風(fēng)燃燒熱水爐，其裝置包括，爐體底座1、爐體2、爐芯升降裝置3，爐體2坐落于爐體底座1上，并通過螺栓緊固；爐芯升降裝置3用于升降爐芯26。

如圖3、4所示，爐體2，其裝置包括：多功能進料口21、外爐體22、內(nèi)爐體23、爐體檢修口24、出料口25、爐芯26；所述多功能進料口21設(shè)于爐體2底部，爐體2圓周相切并圓周均布設(shè)置兩個，一個多功能進料口21用于吸入小顆粒生物質(zhì)燃料與空氣的氣固混合物，另一個多功能進料口21用于安裝點火器（如柴油燃燒器、天然氣燃燒器、煤粉噴射燃燒器等）用于吸入高溫火焰，當點火器停止工作時吸入補充空氣；如此可在爐體內(nèi)腔27中形成雙上旋氣流；另外，該燃燒方法還可在爐體2底部設(shè)置兩個以上多功能進料口21，形成多股上旋氣流的形式用以滿足更大功率的燃燒裝置；所述外爐體22與內(nèi)爐體23同心，底部為爐體底蓋231，頂部為爐體頂蓋232，形成一個密封夾層，即換熱夾層236；所述爐體檢修口24設(shè)于爐體頂蓋232中心，用于設(shè)備檢修；所述出料口25設(shè)于爐體2頂部，與爐體2圓周相切；所述爐芯26設(shè)于爐體底蓋231中心，與內(nèi)爐體23同心，形成圓環(huán)形導(dǎo)流空間237。

所述爐芯26的高度取爐體2高度的八分之一至二分之一之間。

所述爐芯26為可拆卸式的，通過安裝孔緊固于爐體底蓋231上，與內(nèi)爐體23同心，如此可實現(xiàn)爐芯26的可更換性，同時可以通過爐芯升降裝置3實現(xiàn)升降，從而達到簡便清理爐內(nèi)雜質(zhì)的目的。

所述爐體底蓋231上設(shè)有換熱夾層進水口235，其位置處于換熱夾層236在爐體底蓋231的投影面積之內(nèi)；所述爐體頂蓋232上設(shè)有換熱夾層出水口233和安全閥234，其位置處于換熱夾層236在爐體頂蓋232的投影面積之內(nèi)。

所述換熱夾層236中水流方向自下而上用于帶走爐體2內(nèi)物料燃燒所釋放的熱能，此過程中換熱夾層236內(nèi)流動的換熱液體可采用水或者導(dǎo)熱油等介質(zhì)，其中以水做換熱介質(zhì)最為常用，采用水位換熱介質(zhì)同時可保證整個設(shè)備處于低溫環(huán)境下運作。有利于設(shè)備安全及使用壽命。

如圖5所示，爐芯26，其裝置包括：爐芯外殼261、安裝底架262、蓄熱填充物263，所述爐芯外殼261為圓柱形空腔固定于安裝底架262上，安裝底架262上設(shè)置有安裝孔（未圖示）；爐芯26在本發(fā)明中起到積蓄能量，維持爐溫，穩(wěn)定設(shè)備工作狀態(tài)的作用。

所述爐芯26也可采用大質(zhì)量金屬外殼構(gòu)成爐芯外殼261，如此可無需蓄熱填充物263，即可積蓄大量能量。

如圖6所示，爐芯升降裝置3包括底座31、調(diào)節(jié)桿32、升降螺桿33、升降頂塊34，轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)桿32可以實現(xiàn)升降螺桿33的上升和下降，從而上下移動升降頂塊34，升降頂塊34可以卡在爐芯26上（未圖示），松掉緊固爐芯26的螺栓后，爐芯26機殼隨升降裝置上升下降；所述爐芯升降裝置3還可安裝馬達帶動升降螺桿33旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)電氣控制。

本發(fā)明目提供了一種雙旋風(fēng)燃燒熱水爐。本發(fā)明原理在于，采用負壓吸入的方式將小顆粒生物質(zhì)燃料（如稻殼、粉碎后的秸稈等）與空氣的氣固混合物由爐體底部切向進料口吸入并點燃，由于設(shè)置了兩個切向進料口，燃燒的物料形成雙上旋氣流；物料伴隨雙上旋氣流燃燒并上升，當物料完全燃燒成灰質(zhì)，質(zhì)量變輕后自動與未完全燃燒的物料分離并由爐體頂部切向出料口吸出爐體。同時，未完全燃燒的物料隨爐體中間下旋氣流緩慢下落繼續(xù)燃燒，在爐體中段形成懸浮持續(xù)燃燒層以持續(xù)點燃后續(xù)物料，從而達到連續(xù)進料、連續(xù)燃燒、連續(xù)排灰、持續(xù)供熱的好處。