一种生物质颗粒燃料供热设备的制造方法

一种生物质颗粒燃料供热设备的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种生物质颗粒燃料供热设备，所述供热设备包括燃烧炉、换热器、为燃烧炉提供生物质颗粒燃料的集中供料系统以及烤房，所述换热器用于连接在燃烧炉的卧式炉嘴一端，所述烤房包括供热室，所述换热器设置在供热室内，所述燃烧炉和集中供料系统设置在烤房外；所述集中供料系统用于为两个以上燃烧炉集中提供生物质颗粒燃料，且包括含真空泵的吸料机、储料桶、两根以上吸气管道、两根以上送料管道、绞龙送料机构、送料分配接头、两个以上电磁阀、两个以上真空料斗和两个以上重力阀。本发明提供的供热设备设计合理实用，安全环保，高效省力，降低了成本，节约了资源，提高了工作效率和企业经济效益，适合普遍推广使用。
【专利说明】
一种生物质颗粒燃料供热设备
技术领域
[0001 ]本发明涉及燃烧供热领域，更具体涉及一种生物质颗粒燃料供热设备。
【背景技术】
[0002] 在烤烟生产和推广以来的一百多年中，煤炭烘烤烟叶已有五十余年的历史，煤炭 烘烤代替原来的木柴烘烤，是烟草烘烤史上的一大进步，为保护森林资源和生态环境作出 了重要贡献。近年来，烟草行业吸收借鉴国外经验和技术，开发推广密集烤房成功，从传统 烤房到密集烤房，是烟草烘烤史上的又一大进步，显著提高了能源的利用率，有效降低了烘 烤成本。但是，密集烤房没有从根本上解决以煤炭为能源烘烤的现状，煤炭的不断消耗以及 烤房集群化带来的局部环境污染问题已经越来越显现出来。煤炭烘烤所释放的粉尘、碳氧 化合物、硫化物和多环芳烃等污染物排放在空气中，燃烧时还排放大量30 2、〇)2、〇)、繼2等气 体，给周围环境带来严重污染，影响空气质量，引发酸雨、雾霾等环境事故。
[0003] 如发明专利CN201310726295.6涉及一种变容量热风炉，尤其是一种按需供热的变 容量间接式烤烟热风炉，属于烟草调制设备技术领域。该发明由炉体、间壁式换热器、烟囱、 正压助燃风机组成，间壁式换热器置于炉体上方，烟肉位于炉体顶端一侧，正压助燃风机通 过管道与炉体连通;炉体由灰炕、炉膛、炉膛容量调节机构、清灰门、加煤门、燃尽室及炉栅 组成，炉栅位于炉体内并将炉体分割，炉栅的上方为炉膛、下方为灰炕，燃尽室位于炉膛上 方并与炉膛贯通，炉膛上设有加煤门，灰炕上设有清灰门，炉膛容量调节机构与炉膛连接。 该发明采用炉膛容量调节机构，根据烟叶烘烤过程中烤房供热负荷的变化，适时调节炉膛 的容量，实现按需供热，并确保燃煤充分、高效燃烧。
[0004] 在国家倡导节能减排、绿色低碳、低耗环保的大形势下，减少不可再生资源消耗， 保护美丽的生存环境是利国利民、造福子孙后代的必然举措。还烟区一片纯净蓝天，是烟草 行业企业义不容辞的责任，为此
【申请人】积极寻求煤炭的替代能源进行烟叶烘烤。
[0005]
【申请人】的在先申请CN201610037314.8中提供一种烟叶烘烤设备，包括加热装置、 排湿装置以及控制器，加热装置包括生物质燃烧炉、与生物质燃烧炉的烟气出口管连接的 换热器、用于输送热风的循环风机以及向所述生物质燃烧炉进行送料的加料装置，加料装 置包括料斗以及将所述料斗出口处的物料输送至生物质燃烧炉进料口的螺旋输送部件;排 湿装置包括排湿口以及设置在排湿口处的排湿窗；生物质燃烧炉中的供氧机、循环风机以 及螺旋输送部件均与控制器连接。应用该申请的技术方案，具有以下优点：整体结构精简； 通过加热装置、排湿装置和控制器装置的一体化设计，实用性强;采用生物质燃烧炉提供热 能，绿色环保。
[0006] 但上述方案中涉及的生物质燃烧炉中生物质颗粒在炉膛中呈悬浮燃烧状态，虽然 其燃烧可以较充分，但生物质颗粒燃料的密度不低导致需要为其悬浮燃烧提供很多能量方 能保证燃烧效率，该方案的经济性较低。而若未能使得该燃烧炉中的生物质颗粒保持良好 的悬浮状态，则该燃烧炉中易产生结焦结块而不能充分燃烧的问题。再有，遇到停电等突发 事故时，该燃烧炉只能停工弃用。另外，该燃烧炉相应的换热器的换热效率同样有待改进。 因此，本领域需要开发一种针对生物质颗粒燃料燃烧供热的新的燃烧炉、换热器和相应的 整套供热设备，使得生物质颗粒燃料燃烧供热时兼具安全、环保、高效和经济的特性。

【发明内容】

[0007] 因此，本发明提供一种生物质颗粒燃料供热设备，所述供热设备包括燃烧炉1、换 热器2、为燃烧炉提供生物质颗粒燃料的集中供料系统3以及烤房4,所述换热器2用于连接 在燃烧炉1的卧式炉嘴14 一端，所述烤房4包括供热室41，所述换热器2设置在供热室41内， 所述燃烧炉1和集中供料系统3设置在烤房4外;所述集中供料系统3用于为两个以上燃烧炉 1集中提供生物质颗粒燃料，所述集中供料系统3包括含真空栗的吸料机31、储料桶32、两根 以上吸气管道33、两根以上送料管道34、绞龙送料机构35、送料分配接头、两个以上电磁阀 36、两个以上真空料斗37和两个以上重力阀38;所述储料桶32用于集中存放生物质颗粒燃 料，在其底部设置有绞龙送料机构35和用于将颗粒燃料送入不同的送料管道34的送料分配 接头，所述真空料斗37设置在燃烧炉顶部用于为燃烧炉中的料斗11供料，所述电磁阀36设 置在真空料斗37与真空栗连接的吸气管道33上，所述重力阀38设置在真空料斗37底部;真 空栗启动且某条或多条吸气管道33上的电磁阀36打开时，在抽真空作用下，该吸气管道33 对应的真空料斗37底部的重力阀38保持闭合，且生物质颗粒燃料经相应的送料管道送入该 真空料斗37内；当所述电磁阀36关闭时，卸载真空后的重力阀38在真空料斗37中生物质颗 粒燃料的自身重力作用下打开而自动向燃烧炉中的料斗11供料。
[0008] 在一种具体的实施方式中，所述供热设备为烟叶烘烤用供热设备，且所述烤房还 包括挂烟室42以及位于供热室41和挂烟室42间的隔热墙43,且烤房内还设置有高低速循环 风机46用于驱动空气在供热室41和挂烟室42间循环流动。
[0009] 在一种具体的实施方式中，所述燃烧炉包括炉嘴14,所述炉嘴14包括卧式设置的 圆柱形内炉嘴141和圆台形外炉嘴142,内炉嘴与外炉嘴之间形成中空透气区146,所述内炉 嘴内部主要构成所述燃烧炉的炉膛，卧式圆柱内炉嘴的底部开设有通风孔用于为生物质颗 粒燃料燃烧提供空气；内炉嘴轴向一端与燃烧送料管13的底部连接，轴向另一端用于插入 与燃烧炉1连接的换热器2内；外炉嘴同样用于插入所述换热器2内的轴向一端为小径端 1421，外炉嘴靠近燃烧送料管的轴向一端为其大径端1422,且外炉嘴小径端1421的内壁到 内炉嘴外壁间的径向距离即喷火口外周的环缝宽度d为0.8~5_。
[0010] 在一种具体的实施方式中，所述燃烧炉包括燃烧供气系统15,所述燃烧供气系统 15包括依次串联的小风机151、鼓风机152和配风箱153,所述小风机为带电池供电且风机功 率在10~200w的风机，所述鼓风机152为风机功率大于小风机功率且用于为燃烧炉提供主 要的新鲜空气的风机，所述配风箱153用于分配新鲜空气且其包括多个并联的出口，所述多 个并联的出口分别与主送风管154、出料管防回火送风管155和其它用途送风管156连接。
[0011] 在一种具体的实施方式中，所述燃烧炉包括除渣机构16,所述除渣机构包括水平 设置的除渣带齿推杆162、为除渣带齿推杆提供和传递动力的除渣电机161和齿轮165、套设 在除渣带齿推杆径向外侧的除渣杆套管163、为除渣带齿推杆导向的推杆导向轮164,所述 除渣带齿推杆的轴向一端设置在由卧式设置的圆柱形内炉嘴141形成的炉膛内，除渣带齿 推杆的轴向另一端设置在炉膛外且由控制器控制推杆的水平推渣运动。
[0012] 在一种具体的实施方式中，所述换热器2包括位于下部的二次燃烧室21、设置在二 次燃烧室内且用于对火焰和高温烟气除尘的除尘器22、用于除尘后的高温烟气与空气进行 热交换的散热器23、以及用于热交换后的烟气排出换热器的烟囱24;所述除尘器22包括连 接所述炉嘴14且用于将炉嘴中横向喷出的火焰和高温烟气引入换热器内的进烟通道225、 连接在进烟通道225末端的两个轴向均设置在竖直方向的圆柱形除尘主体222、位于两个圆 柱形除尘主体间的火焰导向隔板221、以及位于每个圆柱形除尘主体内的上部且与圆柱形 除尘主体同轴设置的锥台结构223,所述火焰导向隔板221竖直设置且用于将所述火焰和高 温烟气从切向引入两个圆柱形除尘主体中，所述锥台结构223的大径端在上而小径端在下， 其大径端与圆柱形除尘主体密封连接，使得火焰和高温烟气从进烟通道进入除尘器后，在 火焰导向隔板的导向作用下旋转进入圆柱形除尘主体中，再从锥台结构的中心锥状通孔形 成的烟气上升通道224中流出除尘器而进入所述散热器23。
[0013] 在一种具体的实施方式中，两个圆柱形除尘主体相切设置且分设在进烟通道高温 烟气流动方向的左右两侧，进烟通道在水平面上投影的最大宽度m小于等于两个锥台结构 的小径端在水平面上投影的最短距离η。
[0014] 在一种具体的实施方式中，在所述换热器的二次燃烧室21内壁砌设有耐火砖，且 所述换热器为分体设置，使用法兰将换热器中分体设置的清渣管道、二次燃烧室21、散热器 23和烟肉24对应连接，且还使用法兰将所述二次燃烧室21分体设置的在下砌砖段和在上无 砖段连接;在所述清渣口处还设置有清渣抽屉和与其配套使用的清渣耙。
[0015] 在一种具体的实施方式中，所述锥台结构的小径端的直径与大径端直径的比值为 1:1.5~5〇
[0016] 在一种具体的实施方式中，高低速循环风机46驱动空气从隔热墙43顶部的供热室 回风口 44进入供热室41，并从隔热墙43底部的供热室出风口 45流出供热室41而进入挂烟室 42;所述挂烟室42设置有挂烟室大门421供人员和物料进出，所述烤房中还设置有冷风进口 47 〇
[0017] 本发明提供的供热设备：1)供热设备中各装置大多使用成形模具一次冲压成型， 所有的下料均采用激光下料，所有焊接均采用机器手焊接，保证供热设备出厂产品的一致 性和通用性。2)本发明提供的供热设备的智能一体化控制系统具有全自动运行、自动点火、 自动控制火力、自动除渣、缺料提醒、异常报警等功能。
[0018] 本发明提供的供热设备设计合理实用，安全环保，高效省力，降低了成本，节约了 资源，提高了工作效率和企业经济效益，适合普遍推广使用。
【附图说明】
[0019] 图1为烟叶烘烤设备(供热设备)的部分结构示意图，
[0020] 图2为燃烧炉内部结构图，其中图2a为右侧视结构图，图2b为主视结构图，图2c为 左侧视结构图，
[0021] 图3为燃烧炉中炉嘴及除渣机构示意图，其中图3a为主视图，图3b为左侧视图， [0022]图4为图3a中右侧视图中内炉嘴与外炉嘴的配合示意图，
[0023]图5为燃烧炉的燃烧供气系统结构示意图，
[0024]图6为燃烧炉与换热器装配图，其中图6a为主视图，图6b为左侧视图，图6c为俯视 图，
[0025]图7为图5所示换热器的结构示意图，其中图7a为其左视内部结构图，图7b为其后 视结构示意图，
[0026]图8为换热器内的除尘器结构示意图，其中图8a为其主视图，图8b为其左视图（对 应图7b所示的后视图），图8c为其俯视图，
[0027]图9为五连体烤烟烤房的集中供料系统示意图，
[0028] 图10为集中供料系统中单个供料装置的示意图。
[0029] 图中：1、燃烧炉，11、料斗，12、螺旋叶片送料机，13、燃烧送料管，14、炉嘴，15、燃烧 供气系统，16、除渣机构，17、燃烧配风室；
[0030] 121、送料电机；
[0031] 141、内炉嘴，142、外炉嘴，1421、小径端，1422、大径端，143、火焰观察窗口，144、温 度感应探头，145、点火器，146、中空透气区；
[0032] 151、小风机，152、鼓风机，153、配风箱，154、主送风管，155、出料管防回火送风管， 156、其它用途送风管；
[0033] 161、除渣电机，162、除渣带齿推杆，163、除渣杆套管，164、推杆导向轮，165、齿轮， 166、电子感应限位开关，167、机械行程限位开关；
[0034] 181、围栏，182、缺料报警装置，183、支撑骨架，184、隔料闸，185、电气箱，186、可调 高度脚轮；
[0035] 2、换热器，21、二次燃烧室，22、除尘器，23、散热器，24、烟囱，25、清渣口，26、清灰 口，27、换热器支撑架；
[0036] 221、火焰导向隔板，222、圆柱形除尘主体，223、锥台结构，224、烟气上升通道， 225、换热器火焰喷入口（进烟通道）；
[0037] 231、散热器管箱，232、散热翅片管，233、散热光管；
[0038] 3、集中供料系统，31、含真空栗的吸料机，32、储料桶，33、吸气管道，330、吸气口， 34、送料管道，340、吸料口，35、绞龙送料机构，36、电磁阀，37、真空料斗，371、过滤网，38、重 力阀；
[0039] 4、烤房，41、供热室，42、挂烟室，421、挂烟室大门，43、隔热墙，44、供热室回风口， 45、供热室出风口，46、高低速循环风机，47、冷风进口。
【具体实施方式】
[0040] 本发明将结合附图对供热设备及其中的各部件进行详细说明，但本发明的保护范 围并不仅限于此。
[0041] 一、供热设备中的燃烧炉：
[0042] 1)生物质颗粒燃料
[0043] 本发明的适用燃料主要包括以木肩、烟草秸杆、大豆秸杆、稻壳等为原料的生物质 颗粒。所述生物质颗粒为原料粉碎并挤出成型（或压缩成型）的圆柱状颗粒，其粒径(直径） 为3~20mm，优选5~10mm，颗粒长度一般小于6cm，优选颗粒长度为2~5cm。所述生物质颗粒 燃料的密度为> Ig/cm3，优选其密度为1.05~1.3g/cm3。
[0044] 2)燃烧炉中的炉嘴
[0045] 如图1~4所示，本发明首先提供一种生物质燃烧炉中的炉嘴，所述炉嘴14包括卧 式设置的圆柱形内炉嘴141和圆台形外炉嘴142,内炉嘴与外炉嘴之间形成中空透气区146， 所述内炉嘴内部主要构成所述燃烧炉的炉膛，卧式圆柱内炉嘴的底部开设有通风孔用于为 生物质颗粒燃料燃烧提供空气；内炉嘴轴向一端与燃烧送料管13的底部连接，轴向另一端 用于插入与燃烧炉1连接的换热器2内；外炉嘴同样用于插入所述换热器2内的轴向一端为 小径端1421，外炉嘴靠近燃烧送料管的轴向一端为其大径端1422,且外炉嘴小径端1421的 内壁到内炉嘴外壁间的径向距离即喷火口外周的环缝宽度d为0.8~5_。
[0046] 在一种具体的实施方式中，所述内炉嘴的外径为159mm，而外炉嘴大径端的外径为 214mm。在一种具体的实施方式中，所述环缝宽度d为1~3mm，优选1.5~2.5mm，例如为2mm。
[0047] 在一种具体的实施方式中，在近换热器一端，内炉嘴与外炉嘴的轴向长度平齐，而 在近燃烧送料管一端，内炉嘴的轴向长度大于外炉嘴的轴向长度，且在内炉嘴长于外炉嘴 的轴向一段的径向外侧设置有包裹内炉嘴该端的燃烧配风室17。所述燃烧配风室首先相当 于一个缓冲容器，用于存取来自于鼓风机中的新鲜空气，并将其配送至燃烧炉的炉膛以及 二次燃烧室中。
[0048]在一种具体的实施方式中，内炉嘴底部的通风孔的直径为2~10mm，数量为20~ 200个。通风孔的设计一方面是确保为炉膛中提供充足的新鲜空气，同时确保炉膛中的生物 质颗粒不会掉落至中空透气区或燃烧配风室中，且可精准地设计其尺寸、数量和分布以及 设计环缝尺寸使得炉膛中的一次燃烧和换热器中的二次燃烧的送风比例适宜。在一种具体 的实施方式中，内炉嘴底部的通风孔的直径为3~7mm，数量为40~100个;具体的，所述通风 孔例如为直径5mm数量为70个的均布孔。
[0049] 在一种具体的实施方式中，所述炉嘴中还包括除渣机构16,且所述除渣机构为与 控制器电连接的自动除渣机构，用于将内炉嘴中的炉渣和少量未充分燃烧的余料部分推入 换热器2内进行二次燃烧。
[0050] 在一种具体的实施方式中，所述炉嘴中还包括设置在燃烧送料管内的出料管防回 火送风管155,所述出料管防回火送风管的送风方向与生物质颗粒燃料的送料方向一致，用 于防止炉膛中的炉火烧到料斗中，同时为炉膛中提供另一路助燃的新鲜空气。在一种具体 的实施方式中，出料管防回火送风管为两根，其吹出的风往下将燃料吹入炉嘴中。
[0051] 在一种具体的实施方式中，所述炉嘴中还包括火焰观察窗口 143,所述火焰观察窗 口为圆柱形结构，其轴向一端深入炉膛中，轴向另一端设置在外炉嘴径向外侧;所述炉嘴中 还包括用于测设炉膛温度的温度感应探头144和用于点火的点火器145;所述火焰观察窗 口、温度感应探头和点火器旁均设置有其它用途送风管156用于防止炉火毁坏工作部件;且 所述温度感应探头、点火器、用于为炉膛中提供生物质颗粒燃料的螺旋叶片送料机12以及 用于为燃烧炉提供助燃空气的燃烧供气系统15均与控制器电连接。在一种具体的实施方式 中，所述点火器为氮化硅点火器。所述火焰观察窗口和温度感应探头的设置使得工作人员 可以准确判断燃烧炉中有无熄火。
[0052]炉嘴有益效果:本发明提供的炉嘴的中空透气区146以及内炉嘴与外炉嘴小径端 间环缝的设置使得:1)中空透气区中具有更稳定的气压，为炉膛提供更稳定的燃烧环境，2) 中空透气区中的空气经预热后再进行燃烧，有利于提高燃烧效率，3)燃烧供气系统中提供 的新鲜空气可经此途径进入换热器中使得生物质颗粒燃料或其一次燃烧所得炉渣和少量 未充分燃烧的余料得以在换热器中进行充分的二次燃烧，4)环缝宽度的尺寸和炉膛底部通 风孔尺寸的匹配设计可使得生物质颗粒燃料在炉膛中的一次燃烧和在换热器中的二次燃 烧调节到理想水平，使得燃烧效率最大。
[0053]炉嘴的加工:燃烧内炉嘴采用310S耐高温不锈钢材质。310S耐高温不锈钢是一种 奥氏体铬镍不锈钢，其具有很好的抗氧化性和耐腐蚀性，因为较高百分比的铬和镍，使其拥 有很好的多蠕变强度，能在高温下持续作业，具有良好的耐高温性，其耐高温的温度不低于 1150 °C。制作燃烧内炉嘴时，先经过高精度锯床切割，再放车床上车端面，最后放钻床上加 工一定数量的通风孔。燃烧炉内炉嘴的设计充分考虑了生物质颗粒燃料的特性，其结构设 计合理，保证燃料充分燃烧。燃烧外炉嘴采用高温球墨铸铁一次成型铸造，其材料的耐温性 能不低于l〇〇〇°C且具有在高温介质下不变形的特性。本发明的炉嘴采用耐高温、防腐蚀的 310S不锈钢制作的内炉嘴作为炉膛内胆，其使用寿命是其它普通材料的10倍以上。
[0054] 3)燃烧炉中的除渣机构
[0055] 见图3,本发明提供一种生物质燃烧炉中的自动除渣机构，包括水平设置的除渣带 齿推杆162、为除渣带齿推杆提供和传递动力的除渣电机161和齿轮165、套设在除渣带齿推 杆径向外侧的除渣杆套管163、为除渣带齿推杆导向的推杆导向轮164,所述除渣带齿推杆 的轴向一端设置在由卧式设置的圆柱形内炉嘴141形成的炉膛内，除渣带齿推杆的轴向另 一端设置在炉膛外且由控制器控制推杆的水平推渣运动。本发明中，齿轮上的齿部与除渣 带齿推杆中的齿部匹配，使得齿轮转动带动所述推杆水平运动。
[0056] 在一种具体的实施方式中，所述自动除渣机构还包括电子感应限位开关166和机 械行程限位开关167用于限制除渣带齿推杆在水平方向运动的起止位置。本发明中，所述电 子感应限位开关166和机械行程限位开关167均设置在除渣带齿推杆162轴向的同一端，均 用于推杆回退时限位(双重保护）以保证炉嘴结构不会被推杆回退运动损坏。
[0057]在一种具体的实施方式中，所述推杆导向轮164和齿轮165分别设置在除渣带齿推 杆上下的相应位置。
[0058]在一种具体的实施方式中，所述除渣机构中还包括设置在除渣带齿推杆轴向一端 且设置在炉膛内的推渣板。优选地，所述推渣板的水平最大宽度为内炉嘴内径的1/20~1/ 3，推渣板的高度为内炉嘴内径的1/20~1/3。更优选地，所述推渣板的水平最大宽度为内炉 嘴内径的1/10~1/4,推渣板的高度为内炉嘴内径的1/10~1/4。
[0059] 在一种具体的实施方式中，所述推渣板为圆弧板或矩形板。所述圆弧板例如呈半 圆形、月牙形、长方形或正方形，如此设计的推渣板可适量地将炉膛中燃烧的生物质颗粒炉 渣和少量未充分燃烧的余料推入换热器中，且同时保证适量的生物质颗粒燃料留在炉膛 中。
[0060] 有益效果:本发明提供的自动除渣机构自动控制定期除渣，防燃料结焦结块，且所 述推杆及时搅动炉膛底部以防止通风孔堵塞，确保了燃烧效率。此外，由推杆推出燃烧炉的 炉渣和少量未充分燃烧的余料在换热器中还能二次燃烧，进一步提高燃烧效率。本发明提 供的自动除渣机构在除渣过程中，有可能将部分生物质颗粒燃料推入换热器中，因推入换 热器2中的生物质颗粒燃料可以进行二次燃烧，因而自动除渣过程完全不会减损燃烧效率。
[0061] 自动除渣机构的用材和加工:其中的除渣带齿推杆采用直径25mm的310S耐高温不 锈圆钢机加成型，具有高强度、耐高温、耐腐蚀等特点，满足工况需求。采用双极限位系统控 制(机械式和电子式)推杆往复运动，达到理想的自动除渣效果。
[0062] 4)燃烧炉中的燃烧供气系统
[0063] 见图5和图2,本发明提供一种生物质燃烧炉中的燃烧供气系统，所述燃烧供气系 统15包括依次串联的小风机151、鼓风机152和配风箱153,所述小风机为带电池供电且风机 功率在10~200w的风机，所述鼓风机152为风机功率大于小风机功率且用于为燃烧炉提供 主要的新鲜空气的风机，所述配风箱153用于分配新鲜空气且其包括多个并联的出口，所述 多个并联的出口分别与主送风管154、出料管防回火送风管155和其它用途送风管156连接。
[0064] 所述燃烧供气系统为燃烧炉带来的有益效果：本发明中设置有带电池的小风机 151，即使燃烧炉处于停电状态工作，小风机也可以为燃烧提供一定量的新鲜空气，更重要 的是，停电时小风机可以为出料管防回火送风管155以及其它用途送风管156提供足够的空 气以确保炉火不会燃烧至料斗中，也不会毁坏例如点火器、火焰观测窗口的玻璃板、温度感 应探头等工作部件，在停电时，可视情况开启、关闭或调节主送风管154上的阀门。本发明所 述燃烧供气系统为生物质燃烧炉提供了一种安全、高效的工作环境。
[0065] 在一种具体的实施方式中，所述小风机的功率为15~100w，优选20~50w;所述鼓 风机的功率为150~800w，优选为200~500w。具体地，所述小风机和鼓风机的功率例如分别 为25w和250w。在一种具体的实施方式中，所述小风机为离心风机。在一种具体的实施方式 中，开机点火时所述鼓风机关闭而仅打开所述小风机，且在鼓风机打开后保持小风机持续 工作，可防止停电时回火。所述小风机可配备公电和电池双电源，在正常工作状态下，以电 网供电，而在停电时自动启用蓄电池供电。本发明的燃烧供气系统中设有独立的防回火装 置，在任何特殊情况下都不会出现回火爆燃的现象。
[0066]在一种具体的实施方式中，所述其它用途送风管包括点火器送风管156a、温度感 应探头送风管156b和火焰观察窗口送风管156c。
[0067]在一种具体的实施方式中，所述主送风管154的另一端与燃烧炉的燃烧配风室17 连接用于从内炉嘴底部通风孔送入新鲜空气助力生物质颗粒燃料在炉膛中燃烧，以及从环 缝处为换热器提供新鲜空气进行二次燃烧;所述出料管防回火送风管155的另一端通入燃 烧送料管13内部向炉膛中送入新鲜空气的同时防止炉膛中的炉火烧至料斗11中。本领域技 术人员能理解的，所述出料管防回火送风管155的另一端也可以并不直接通入燃烧送料管 13内部，而是通入直接设置在装设有螺旋叶片送料机12的管中，该路新鲜空气然后再通入 燃烧送料管内并进入炉膛中。
[0068] 5)燃烧炉中的其它结构
[0069] 如图1~5所示，所述燃烧炉1还包括用于插入换热器2中并与其对接的炉嘴14、用 于储存生物质颗粒燃料的料斗11、用于将生物质颗粒燃料送入炉嘴中的螺旋叶片送料机12 和燃烧送料管13、用于将炉嘴中的炉渣和少量未充分燃烧的余料推入换热器内的除渣机构 16、 以及用于将燃烧供气系统15提供的新鲜空气配送给炉嘴和换热器中助燃的燃烧配风室 17。
[0070] 本发明中，火焰在水平方向从炉嘴中喷出，火焰横向烧至换热器中，火焰水平喷出 炉嘴端部的距离通常为30~150cm〇
[0071] 在一种具体的实施方式中，所述螺旋叶片送料机12由送料电机121牵引，且所述燃 烧炉还包括设置在料斗11上方用于辅助储料的围栏181，设置在燃烧送料管顶部的缺料报 警装置182、用于支撑燃烧炉中各部件的支撑骨架183、设置在燃烧炉的料斗底部用于电气 故障时物理截断料斗底部与螺旋叶片送料机间的通道和起防回火作用的隔料闸184、用于 显示和操控电控信息的电气箱185以及用于燃烧炉移动和炉嘴高度调节的可调高度脚轮 186〇
[0072]有益效果:本发明所述燃烧炉中的火力大小可以通过控制系统精确控制，具体主 要是控制螺旋叶片送料机12的启停而控制火力大小。例如控制系统设置为连续送料8s并停 歇5s后继续周期性送料，此时炉火较旺，而连续送料5s并停歇5s后继续周期性送料时炉火 较小。在具体的控制过程中，我们可以根据所需火力大小不同而分为多个火力档位，例如10 档，再针对每个火力档位对其送料规律进行编程和控制；同时，对每个火力档位的除渣频率 进行编程自动控制。在一种具体的实施方式中，我们根据烤房的挂烟室中温度反馈来自动 控制火力大小或火力档位，并根据火力大小或火力档位自动控制除渣频率。
[0073]支撑骨架183的用材和加工:选用40*40方管型材，先经高精度数控锯床切割，再放 在固定模具上进行焊接，保持尺寸的一致性。
[0074]螺旋叶片送料机的用材和加工：螺旋叶片送料机的核心构件为螺旋叶片和螺旋 轴。螺旋叶片选用Q345低合金钢，将激光下料机下好的料加入螺旋叶片成型设备中进行冲 压。螺旋轴选用45#圆钢经高温热处理调质，硬度达260~300HBS。
[0075]二、供热设备中的换热器：
[0076] 图6~8中提供一种换热器，所述换热器2用于连接在燃烧炉1的卧式炉嘴14 一端， 所述换热器2包括位于下部的二次燃烧室21、设置在二次燃烧室内且用于对火焰和高温烟 气除尘的除尘器22、用于除尘后的高温烟气与空气进行热交换的散热器23、以及用于热交 换后的烟气排出换热器的烟囱24;所述除尘器22包括连接所述炉嘴14且用于将炉嘴中横向 喷出的火焰和高温烟气引入换热器内的进烟通道225、连接在进烟通道225末端的两个轴向 均设置在竖直方向的圆柱形除尘主体222、位于两个圆柱形除尘主体间的火焰导向隔板 221、以及位于每个圆柱形除尘主体内的上部且与圆柱形除尘主体同轴设置的锥台结构 223,所述火焰导向隔板221竖直设置且用于将所述火焰和高温烟气从切向引入两个圆柱形 除尘主体中，所述锥台结构223的大径端在上而小径端在下，其大径端与圆柱形除尘主体密 封连接，使得火焰和高温烟气从进烟通道进入除尘器后，在火焰导向隔板的导向作用下旋 转进入圆柱形除尘主体中，再从锥台结构的中心锥状通孔形成的烟气上升通道224中流出 除尘器而进入所述散热器23。
[0077] 本领域技术人员能理解的，所述锥台结构例如为圆台结构，但为便于机械加工，通 常将所述锥台结构设置为多角锥台结构，例如10~30个角的多角锥台结构，在一种具体实 施方式中为18个角。加工时，将激光下好的扇形结构料(一块扇形长条片)经弯折机折17刀 形成锥台机构。
[0078] 在一种具体的实施方式中，所述进烟通道225设置为方管结构，且进烟通道225至 少在长度方向上与炉嘴14连接的一端设置有通道底板缺口，用于除渣机构16推来的炉渣和 少量未充分燃烧的余料从此处掉落至换热器2的二次燃烧室21中。本领域技术人员能理解 的，所述进烟通道225方管结构也可以不设置底板，这并不会影响除尘器的除尘效率。
[0079] 在一种具体的实施方式中，两个圆柱形除尘主体相切设置且分设在进烟通道高温 烟气流动方向的左右两侧，进烟通道在水平面上投影的最大宽度m小于等于两个锥台结构 的小径端在水平面上投影的最短距离η。
[0080] 在一种具体的实施方式中，所述换热器2还包括位于换热器底部的清渣口 25、位于 散热器23的烟气管道端部的清灰口 26以及用于支撑换热器各部件的换热器支撑架27;所述 散热器23包含散热器管箱231、和设置在散热器管箱231内的散热翅片管232和散热光管 233,除尘后的高温烟气先进入下层散热翅片管、经中层散热翅片管和上层散热光管后从烟 囱排出，空气从散热器管箱231上方进入散热器，并在散热管外自上而下流动，吸收有来自 高温烟气中热量的高温空气从换热器2底部流出；所述下层散热翅片管为五根且平行设置 在同一高度上，所述中层散热翅片管为四根且平行设置在同一高度上，所述上层散热光管 为五根平行设置在同一高度上的无翅片光管。本领域技术人员能理解的，每层散热管中的 四根或五根散热管中的烟气同时同向流动。上层的散热光管中的烟气温度已经不高，因而 无需对其加设增加换热面积的翅片，若有需要，当然也可以对其加设翅片。另外，也可以设 置更多层散热管或每层设置更多根或更少根散热管，这都是可行的。
[0081] 在一种具体的实施方式中，在下层散热翅片管、中层散热翅片管和上层散热光管 中的每根散热管道的一端均设置有清灰口 26和清灰盖。相比于现有技术中在每层散热管道 的一端共同设置一个清灰盖来说，本发明提供的方式可以使得散热管的密封性更好，换热 器的换热效率更高。
[0082] 在一种具体的实施方式中，在所述换热器的二次燃烧室21内壁砌设有耐火砖，且 所述换热器为分体设置，使用法兰将换热器中分体设置的清渣管道、二次燃烧室21、散热器 23和烟肉24对应连接，且还使用法兰将所述二次燃烧室21分体设置的在下砌砖段和在上无 砖段连接;在所述清渣口处还设置有清渣抽屉和与其配套使用的清渣耙。本发明中，换热器 的二次燃烧室内砌设耐火砖使其具有很强的保温性以及减轻钢板的氧化程度。换热器为组 装式结构，其安装操作方便，法兰连接便于维护维修，且不需机械吊卸安装，其操作安全性 强。另外，本发明还在二次燃烧室的在上无砖段中设置烟气管道，具体设置在除尘器上方。
[0083] 本领域技术人员知晓地，旋风分离器是用于气固体系或者液固体系分离的一种设 备，其工作原理为靠气流切向引入造成旋转运动，使具有较大惯性离心力的固体颗粒或液 滴甩向外壁面分开。本发明中的除尘器吸取旋风分离器的优点，且进一步设置锥台结构223 使得所述除尘器更适宜于分离来自于燃烧炉1中横向冲出的火焰和高温烟气中的灰尘。
[0084] 在一种具体的实施方式中，所述锥台结构的小径端的直径与大径端直径的比值为 1:1.5~5。在一种具体的实施方式中，所述锥台结构的小径端的直径与大径端直径的比值 为1:2~4,如此设计的除尘器能给本发明中换热器中引入的火焰和高温烟气起到最佳的除 尘效果。
[0085] 由本发明换热器带来的有益效果：本发明的换热器采用特别结构的旋风式除尘 器，将燃烧时产生的粉尘经旋风除尘器沉降分离后，净化后的高温烟气能达到国家环保排 放标准(无烟无尘）。
[0086] 本发明换热器中的二次燃烧室分为上下两段。下段内部的四周壁上设置适应其内 壁尺寸的耐火砖。耐火砖的厚度为30mm~50mm，采用高温胶泥拼砌而成。上段内部设置有旋 风除尘器，能有效防止燃烧过程中产生的灰尘进入散热器的翅片管。二次燃烧室(具体是换 热器火焰喷入口 225)与燃烧炉的外炉嘴对接严密。
[0087] 本发明换热器中的二次燃烧室21采用4mm厚的耐酸钢制作，二次燃烧室中的烟气 管道与散热器23采用组合式紧固连接，确保密封;散热器23采用耐酸钢或不锈钢制作，散热 面积彡9m2，换热效率彡57 · 8 %。
[0088]本发明换热器中的烟囱采用φ32〇η?ηι的圆形钢管制作，一端与散热器连接，另一 端伸出供热室墙外与土建烟囱连接，所有连接处确保密封。
[0089]本发明中，燃烧炉与换热器对接后，炉嘴距离换热器的二次燃烧室底部的高度距 离为200~300mm，例如为250mm，使得二次燃烧室底部既能贮存废渣，又能进行二次充分燃 烧，还能缓冲灰尘的上扬，减少在散热管中的沉积，可减少清灰次数(每个烘烤季节清理一 次即可），降低劳动强度，提高热能利用率。
[0090] 本发明提供的供热设备中的全自动控制系统具有如下特点：
[0091] 1)具备一键启动功能。
[0092] 2)具备针对密集烤房烟叶烘烤流程的全自动运行模式。
[0093 ] 3)运行过程中异常停电能保存运行状态，重新通电后能自动衔接运行。
[0094] 4)具备(预留)集中控制及物联网功能。
[0095] 5)具备自动点火功能:无需人工干预全自动点火，能够判断炉膛内是否熄火及自 动重点火。
[0096] 6)能显示运行状态:能够显示当前火力大小、运行状态、炉膛温度。
[0097] 7)具备自动除渣功能：自动除渣，保证燃烧炉正常运行。
[0098] 8)具备缺料报警:声光报警，手机短信提醒(可选）。
[0099] 9)具备前扫气、后扫气及熄火安全功能，防止回火爆燃。
[0100]三、供热设备中的集中供料系统：
[0101] 如图9和图10所示，本发明提供一种生物质颗粒燃料集中供料系统，所述集中供料 系统3用于为两个以上燃烧炉1集中提供生物质颗粒燃料，所述集中供料系统3包括含真空 栗的吸料机31、储料桶32、两根以上吸气管道33、两根以上送料管道34、绞龙送料机构35、送 料分配接头、两个以上电磁阀36、两个以上真空料斗37和两个以上重力阀38;所述储料桶32 用于集中存放生物质颗粒燃料，在其底部设置有绞龙送料机构(35)和用于将颗粒燃料送入 不同的送料管道34的送料分配接头，所述真空料斗37设置在燃烧炉顶部用于为燃烧炉中的 料斗11供料，所述电磁阀36设置在真空料斗37与真空栗连接的吸气管道33上，所述重力阀 38设置在真空料斗37底部；真空栗启动且某条或多条吸气管道33上的电磁阀36打开时，在 抽真空作用下，该吸气管道33对应的真空料斗37底部的重力阀38保持闭合，且生物质颗粒 燃料经相应的送料管道送入该真空料斗37内；当所述电磁阀36关闭时，卸载真空后的重力 阀38在真空料斗37中生物质颗粒燃料的自身重力作用下打开而自动向燃烧炉中的料斗11 供料。
[0102] 本领域技术人员能理解的，密集烤房的每间烤房一般会配制一台燃烧炉1和一台 换热器2,因而如图9所示的五连体烤房外分设五台燃烧炉，使用本发明所述集中供料系统 可以为上述五台燃烧炉供料。具体地，某个时间段内可以是某台燃烧炉单独使用该集中供 料系统，也可以是某个时间段内有两台或多台燃烧炉同时使用该集中供料系统。本发明中， 所述绞龙送料机构又称为螺旋送料机构，其主要作用是搅拌燃料且将燃料从储料桶送入所 述送料分配接头中。其中的搅拌结构可以防止生物质颗粒燃料堵塞所述送料分配接头。所 述绞龙送料机构35可以与燃烧炉1中的螺旋叶片送料机12相同或不同，但一般二者采用不 同型号的机器，例如二者的叶片直径不同或螺距不同而导致二者的送料能力不同。
[0103] 在一种具体的实施方式中，所述吸气管道33的内径为20~150mm，所述送料管道34 的内径为20~150mm。在一种具体的实施方式中，所述吸气管道33的内径为30~120mm，优选 40~100mm，具体例如为50mm。所述送料管道34的内径为30~120mm，优选40~100mm，具体例 如为50mm。
[0104] 在一种具体的实施方式中，真空料斗上与所述吸气管道连通的吸气口 330位于真 空料斗的顶壁上，真空料斗上与所述送料管道连通的吸料口 340位于真空料斗的侧壁的上 部;所述真空料斗的上部设有过滤网371，且真空料斗上的吸料口 340位于过滤网下方，真空 料斗上的吸气口 330位于过滤网上方，所述电磁阀为单向电磁阀，所述真空栗为水环式真空 栗。过滤网的设置可以防止生物质颗粒燃料被吸至真空栗内。在一种具体的实施方式中，所 述水环式真空栗的功率为3kw以上，优选5~IOkw，例如为7.5kw。
[0105] 在一种具体的实施方式中，所述重力阀38包括阀板、转轴和配重部件，阀板和配重 部件均与转轴连接，真空料斗中未载有生物质颗粒燃料时和真空栗开启送料的过程中，重 力阀38的阀板在配重部件的作用下处于关闭状态，而真空料斗中载有生物质颗粒燃料且卸 载真空时，阀板在生物质颗粒燃料的重力压迫下自动打开向燃烧炉的料斗11中供料。本发 明中，根据生物质颗粒燃料的密度和真空料斗的体积相应设计所述配重部件的重量，使得 所述重力阀能实现空载时闭合，抽真空时密闭且荷载时打开的功能。
[0106] 在一种具体的实施方式中，所述真空料斗37的体积小于等于燃烧炉中的料斗11的 体积。在一种具体的实施方式中，所述真空料斗37的体积为燃烧炉中的料斗11的体积大约 1/2,因而真空吸料两次则可以自动装满所述料斗11。本领域技术人员能离理解的，本发明 中所述真空料斗只对生物质颗粒燃料起到暂存作用，在真空栗停止吸料时，真空料斗中的 颗粒燃料则自动降落到其下方的料斗中。在一种具体的实施方式中，在所述料斗11上还设 置有玻璃视窗，用于工作人员观察进料情况是否正常。
[0107] 在一种具体的实施方式中，所述含真空栗的吸料机31中还包括控制器，所述控制 器与燃烧炉中设置的料位检测传感器电连接控制，所述控制器还与绞龙送料机构的电机、 真空栗的启动器以及所述电磁阀电连接控制。在一种具体的实施方式中，控制器根据设置 在燃烧炉中的料位检测传感器检测到的缺料所反馈的信息，既可手动也可自动控制所述集 中供料系统的启停，选择给指定的一个或多个燃烧炉上的真空料斗供料。在一种具体的实 施方式中，送料分配接头后连接的各根送料管道均分别设置有送料电磁阀，当某台燃烧炉 发生缺料报警时，控制器控制真空栗、绞龙送料机构的电机、送料电磁阀和吸气管道上的电 磁阀均打开，在真空栗的吸力下，从送料分配接头处吸取生物质颗粒燃料至相相应的真空 料斗中，此时真空料斗底部的重力阀在抽真空作用下保持密闭状态。当送料达到一定时长 后，控制器控制吸气管道上的电磁阀、真空栗和绞龙送料机构关闭，停止吸料，卸载真空，颗 粒燃料在其重力作用下打开重力阀而从真空料斗降至燃烧炉的料斗中。
[0108] 集中供料系统有益效果：1)本发明提供的集中供料系统采用真空集中供料，保证 供料系统运行稳定，在输送时管路处于密封真空状态，绝无堵料情况发生。2)本发明提供的 集中供料系统采用全自动控制，响应其连接的各台不同的燃烧炉的缺料报警装置182以对 该燃烧炉进行分料输送。其送料精准，不会因人员加料不及时而造成燃料缺少，进而影响烟 叶烘烤。3)该集中供料系统的使用寿命长，其使用寿命是螺旋式、皮带式供料设备使用寿命 的5-10倍。4)省工、省时，减少劳动强度，降低烘烤成本。
[0109]本发明提供的生物质颗粒燃料集中供料系统可为燃烧炉及时供料，整个系统是自 动控制上料，只需人力或机械将生物质颗粒燃料拆包倒入所述储料桶32中，其它过程均为 全自动机械操作，节省了大量的人力物力。
[0110]四、供热设备
[0111] 本发明提供的供热设备中所有焊接均采用机器手自动焊接，焊接部位选用与母材 一致的焊材进行焊接，保证所有焊缝严密、平整，无气孔无夹渣不漏气，机械性能达到母材 性能。当高等级母材与低等级母材焊接时，须选用与高等级母材一致的焊材。
[0112] 本发明提供的供热设备的金属外表面均采用耐500Γ以上高温、抗氧化、附着力强 的环保材料进行防腐处理，表面涂装并经喷砂处理使表面清洁度等级达到GB/T 8923规定 的Sa2.5级要求，内外表面采用高温、环氧富锌底漆进行3道喷涂，面漆采用静电喷涂（烤 漆），此工艺具有耐高温和防强腐蚀的特性，延长供热设备的使用寿命。所述供热设备的使 用寿命均达10年以上，一般为12年以上。
[0113] 综上所述，在现有技术的基础上，本发明的
【申请人】成功开发出高效低污染节能环 保的生物质颗粒燃料供热成套设备，实现了生物质燃料充分燃烧，解决了以往生物质燃料 燃烧中产生焦油不能完全燃烧结焦结块的技术难题。本发明还成功开发了新型的换热器， 解决了目前烟叶烘烤中热量交换利用率不高的问题。且成功开发了新的烟叶烘烤智能化控 制系统，实现了生物质燃烧根据烟叶烘烤热量需求而全自动调节火力的效果，达到了燃烧 用料少，烘烤所得的烟叶质量高，节能环保的目的。在满足烟草烘烤温度控制工艺要求的基 础上，不仅实现了全自动运行、自动除渣、节能减排、环保低耗的功能，还具有点火快、升温 快、火力强，易于燃烧和精准控制等特点。
[0114] 具体地：
[0115] 1、设备机电一体化，自动化程度高，运行稳定，安全。该机采用自动进料、自动点 火、自动调节供氧、自动控温，一键式操作，精准运行，燃烧过程处于半封闭状态，无明火外 泄，无压力作业，低压供电;独特的自动除渣功能设计，完成自动除渣，安全稳定。
[0116] 2、燃烧炉功率调节幅度大，控温精度高。燃烧机(燃烧炉）功率可根据烟叶烘烤工 艺的需求随意调节，通过控制自动功能达到精确控制烘烤的目的。能完全满足烟叶烘烤工 艺的需要，通过精准控温(控温精度高达〇. 1~〇. 5 °C，精度高于燃煤的控温精度1~3°C )，能 有效规避控温不精确等因素带来的质量损失。燃烧机结构合理紧凑、重量轻（只有传统烤烟 设备的一半重量）、安装简单方便。
[0117] 3、生物质颗粒燃烧充分，燃烧效率达到87 %。燃烧机采用半气化复合燃烧技术，具 有多方位高温供氧半气化燃烧的特性，能长时间低功率运行，燃烧充分，无黑烟排放，热效 率高，烟尘、硫氮排放低，二氧化硫、硫化氢零排放，无二次污染，工场环境洁净。规避了因燃 煤的烟尘和有害气体对烤烟质量的影响，出炉烟叶的色香味浓郁，烟叶品质显著提升。
[0118] 4、换热器热量利用率高。热交换器(散热器)换热面积大，烟灰沉降室温度高，有效 地解决了设备结焦现象，能将烟焦油气化烧尽，大幅度提高了换热效率，使整体换热效率达 57.8%〇
[0119] 5、燃料适应性广，节能减排。该燃烧机以生物质颗粒为燃料，具体为农（稻草、麦 草、玉米杆、玉米芯、稻壳、花生壳、棉花壳、棉花杆、茅草、杂草……）林(树木、树皮、树根、树 叶、刨花、竹粉、锯末……）等废弃物为燃料，燃烧充分，消耗能源少。
[0120] 6、设备操作简单、自动化程度高、省工省力。从点击开始烘烤开始进入全自动控 制，集中供料、自动进料、自动调节供氧、自动控温、自动除渣，实现了"一键式"操作且运行 稳定、精准。以一个50座烤房的烘烤工场为例，传统的燃煤供热烤烟需要15人左右(包括烤 烟师傅），才能维持一个工场的正常运转，而采取本发明提供的生物质颗粒燃烧设备烤烟， 只需要5人左右即可，比传统燃煤供热烘烤的劳动效率提高3倍以上。
[0121] 7、降低能耗及烘烤成本。生物质燃料烟叶烘烤成本之所以比燃煤烘烤成本低，一 是燃烧效率和热交换效率大幅提高致使能耗大幅度降低;二是精准的自动加料系统避免了 升降温过程中冗余燃料的浪费;三是高集成的自动化控制技术极大地节约了人力成本。采 用传统的燃煤供热设备烘干1公斤烟叶的烘烤直接成本至少要2.26元，而采取本发明中生 物质颗粒燃料烤房烘干1公斤干烟叶的烘烤直接成本仅1.73元左右，每公斤烟叶节约0.54 元，每坑烤烟可节约燃料费用312元左右。此外，本发明自动点火、升温速度平稳、温度控制 稳定、自动调节温度、自动加料(每48h加一次即可）、干烟叶品质较好(桔黄烟率高）、自动除 渣、炉渣灰的利用率高(含丰富的氮、磷、钾等元素，可以作为肥料还田）。
[0122] 8、减排效果显著。本发明的烟叶烘烤过程中，基本无烟尘，硫氮排放低，一氧化碳、 硫化氢零排放，无二次污染，烘烤工场环境洁净、污染低。生物质颗粒燃烧设备烘烤与燃煤 供热设备烘烤的尾气排放对比如表1所示。
[0123] 表1
[0125] 本发明提供的供热设备适应于与原有金属烤房(燃煤供热）、新型复合材料供热烤 房、生物质供热密集烤房及生物质供热移动式板房结构烤房等不同类型烤房的匹配。
[0126] 本发明提供的生物质颗粒燃料供热设备经华中科技大学检测得出的结论为:燃烧 效率、最大输出热功率、换热效率、料斗容量、给料、点火、散热翅片管、控制系统等方面的检 测结果全部合格。
[0127] 如图1和图9、图10所示，本发明提供一种生物质颗粒燃料供热设备，所述供热设备 包括燃烧炉1、换热器2、为燃烧炉提供生物质颗粒燃料的集中供料系统3以及烤房4,所述换 热器2用于连接在燃烧炉1的卧式炉嘴14 一端，所述烤房4包括供热室41，所述换热器2设置 在供热室41内，所述燃烧炉1和集中供料系统3设置在烤房4外;所述集中供料系统3用于为 两个以上燃烧炉1集中提供生物质颗粒燃料，所述集中供料系统3包括含真空栗的吸料机 31、储料桶32、两根以上吸气管道33、两根以上送料管道34、绞龙送料机构35、送料分配接 头、两个以上电磁阀36、两个以上真空料斗37和两个以上重力阀38;所述储料桶32用于集中 存放生物质颗粒燃料，在其底部设置有绞龙送料机构35和用于将颗粒燃料送入不同的送料 管道34的送料分配接头，所述真空料斗37设置在燃烧炉顶部用于为燃烧炉中的料斗11供 料，所述电磁阀36设置在真空料斗37与真空栗连接的吸气管道33上，所述重力阀38设置在 真空料斗37底部；真空栗启动且某条或多条吸气管道33上的电磁阀36打开时，在抽真空作 用下，该吸气管道33对应的真空料斗37底部的重力阀38保持闭合，且生物质颗粒燃料经相 应的送料管道送入该真空料斗37内；当所述电磁阀36关闭时，卸载真空后的重力阀38在真 空料斗37中生物质颗粒燃料的自身重力作用下打开而自动向燃烧炉中的料斗11供料。
[0128] 在一种具体的实施方式中，所述供热设备为烟叶烘烤用供热设备，且所述烤房还 包括挂烟室42以及位于供热室41和挂烟室42间的隔热墙43,且烤房内还设置有高低速循环 风机46用于驱动空气在供热室41和挂烟室42间循环流动。
[0129] 在一种具体的实施方式中，所述燃烧炉包括炉嘴14,所述炉嘴14包括卧式设置的 圆柱形内炉嘴141和圆台形外炉嘴142,内炉嘴与外炉嘴之间形成中空透气区146,所述内炉 嘴内部主要构成所述燃烧炉的炉膛，卧式圆柱内炉嘴的底部开设有通风孔用于为生物质颗 粒燃料燃烧提供空气；内炉嘴轴向一端与燃烧送料管13的底部连接，轴向另一端用于插入 与燃烧炉1连接的换热器2内；外炉嘴同样用于插入所述换热器2内的轴向一端为小径端 1421，外炉嘴靠近燃烧送料管的轴向一端为其大径端1422,且外炉嘴小径端1421的内壁到 内炉嘴外壁间的径向距离即喷火口外周的环缝宽度d为0.8~5_。
[0130] 在一种具体的实施方式中，所述燃烧炉包括燃烧供气系统15,所述燃烧供气系统 15包括依次串联的小风机151、鼓风机152和配风箱153,所述小风机为带电池供电且风机功 率在10~200w的风机，所述鼓风机152为风机功率大于小风机功率且用于为燃烧炉提供主 要的新鲜空气的风机，所述配风箱153用于分配新鲜空气且其包括多个并联的出口，所述多 个并联的出口分别与主送风管154、出料管防回火送风管155和其它用途送风管156连接。
[0131] 在一种具体的实施方式中，所述燃烧炉包括除渣机构16,所述除渣机构包括水平 设置的除渣带齿推杆162、为除渣带齿推杆提供和传递动力的除渣电机161和齿轮165、套设 在除渣带齿推杆径向外侧的除渣杆套管163、为除渣带齿推杆导向的推杆导向轮164,所述 除渣带齿推杆的轴向一端设置在由卧式设置的圆柱形内炉嘴141形成的炉膛内，除渣带齿 推杆的轴向另一端设置在炉膛外且由控制器控制推杆的水平推渣运动。
[0132] 在一种具体的实施方式中，所述换热器2包括位于下部的二次燃烧室21、设置在二 次燃烧室内且用于对火焰和高温烟气除尘的除尘器22、用于除尘后的高温烟气与空气进行 热交换的散热器23、以及用于热交换后的烟气排出换热器的烟囱24;所述除尘器22包括连 接所述炉嘴14且用于将炉嘴中横向喷出的火焰和高温烟气引入换热器内的进烟通道225、 连接在进烟通道225末端的两个轴向均设置在竖直方向的圆柱形除尘主体222、位于两个圆 柱形除尘主体间的火焰导向隔板221、以及位于每个圆柱形除尘主体内的上部且与圆柱形 除尘主体同轴设置的锥台结构223,所述火焰导向隔板221竖直设置且用于将所述火焰和高 温烟气从切向引入两个圆柱形除尘主体中，所述锥台结构223的大径端在上而小径端在下， 其大径端与圆柱形除尘主体密封连接，使得火焰和高温烟气从进烟通道进入除尘器后，在 火焰导向隔板的导向作用下旋转进入圆柱形除尘主体中，再从锥台结构的中心锥状通孔形 成的烟气上升通道224中流出除尘器而进入所述散热器23。
[0133] 在一种具体的实施方式中，高低速循环风机46驱动空气从隔热墙43顶部的供热室 回风口 44进入供热室41，并从隔热墙43底部的供热室出风口 45流出供热室41而进入挂烟室 42;所述挂烟室42设置有挂烟室大门421供人员和物料进出，所述烤房中还设置有冷风进口 47。
[0134] 本发明提供一种含有上述燃烧炉、换热器和集中供料系统的供热设备。本发明提 供的供热设备实现生物质颗粒燃料的多次燃烧，使燃料、烟焦油、粉尘等燃烧充分，燃烧后 无残留，有效解决了生物质燃烧过程中产生的焦油、焦渣堵塞热交换器、尾气残渣污染环境 和腐蚀设备等关键问题，显著提高了生物质能源热值的利用率。所述供热设备至少具有如 下特点。
[0135] 1、安全:利用煤炭作为燃料有明火产生，有可能漏火造成烟叶燃烧，导致烟农的巨 大损失;而本发明中燃烧炉设置在烤房外、换热器密封设置在烤房内的供热室中，烤房内的 挂烟室和供热室由隔热墙隔离开，燃烧炉中产生的明火全封闭在燃烧炉和换热器中，因而 不会产生烟叶燃烧的后果。
[0136] 2、环保:整个供热设备在运行状态下，没有任何灰尘、烟气冒出，硫氮排放低，一氧 化碳和硫化氢零排放，烘烤工场环境洁净、无污染。而煤燃烧特别是散煤烘烤时含有勾火添 煤的程序，有大量的煤灰尘漂扬及SO 2释放，影响和污染环境。
[0137] 3、高质量的烘烤产品：本发明的集中供料系统、燃烧送料机构、燃烧供气系统、除 渣机构等均为程序控制的自动化系统，例如燃烧送料机构中包含螺旋叶片送料机，螺旋叶 片送料机由程序设置为自动启闭，根据其启闭时间而决定燃烧炉内火力大小，进而决定整 个供热设备的实时供热量，使得烤房中的干球温度和湿球温度以及升温时间、稳温时间等 参数均精确可控。其中无忽高忽低不稳定的温度变化，不会造成冷挂灰和热挂灰等无使用 价值的低质量烟叶，烤出来的烟叶质量好。另外，自动化标准设置的烟叶烘烤程序可以避免 很多误操作而带来废品，且使得烟叶的质量更匀称更好。
[0138] 4、省工省时:全自动设置可节约大量的人力劳动。整个过程一般只需人力将生物 质颗粒燃料送入集中供料系统的储料桶中（该过程也可借助机械完成），并把燃尽的炉渣从 换热器的清渣口中清理出来即可。集中供料系统自动将生物质颗粒从储料桶32送入真空料 斗37中，供料之后自动将生物质颗粒从真空料斗37送入料斗11中，燃烧供气系统自动调节 送入燃烧炉中的空气量，除渣机构自动将炉膛中的炉渣和少量未充分燃烧的余料推入换热 器中进行二次燃烧，炉膛中燃烧以及换热器中二次燃烧产生的高温烟气在除尘后在散热器 处对烤房中的循环空气加热后从烟囱排出，烤房中的高低速循环风机46促使烤房内的热空 气循环流动而从供热室41流入挂烟室42中对烟草进行加热烘烤，挂烟室中的温度和湿度同 样也采用自动控制。这些过程全部自动进行，节省了大量的人力和时间。且避免人与燃烧燃 料的直接接触，有利于烟农的身体健康。
[0139] 5、节能高效:本发明一改在先技术中在燃烧室b中悬浮燃烧的方式，改为生物质颗 粒可控地堆放在炉嘴中燃烧，再通过调整本发明的燃烧供气系统，使得其燃烧效率由82% 进一步提高到87%，燃烧效率的提高对系统节能产生显著效果。另外，本发明在尾气排放良 好和燃烧炉不结焦、不结渣的情况下，不需提供使得生物质颗粒悬浮燃烧的强劲动力和能 量消耗，进一步降低了整个燃烧炉和供热设备的能耗。
[0140] 6、设备的使用寿命长:该供热设备采用特殊材质的钢材，具有耐高温、防腐蚀、延 长使用寿命等特点；设备表面涂装和经喷砂处理使表面清洁度等级达到GB/T 8923规定的 Sa2.5级要求，内外表面采用高温、环氧富锌底漆进行三道喷涂，面漆采用静电喷涂(烤漆）， 此工艺具有耐高温、防强腐蚀性、延长使用寿命的特点，该供热设备的寿命一般可达到12年 以上，比其它供热设备更经久耐用。
[0141] 7、设备的适用范围广：该供热设备与各类烤房能做到轻易对接且紧密结合，且该 供热设备适合移动，如某些烟区往年能种烟但本年不能种了，须换到另一个地方种，则可以 将整套生物质颗粒燃料供热设备移至另外的烤烟区进行烘烤。此外，本发明提供的供热设 备还可以作为各种农产品的烘干设备，包括药材、稻谷、金银花、黄花菜等。
[0142] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种生物质颗粒燃料供热设备，所述供热设备包括燃烧炉（1)、换热器(2)、为燃烧炉 提供生物质颗粒燃料的集中供料系统（3)以及烤房(4)，所述换热器(2)用于连接在燃烧炉 (1)的卧式炉嘴（14) 一端，所述烤房(4)包括供热室(41)，所述换热器(2)设置在供热室(41) 内，所述燃烧炉（1)和集中供料系统(3)设置在烤房(4)外;所述集中供料系统（3)用于为两 个以上燃烧炉（1)集中提供生物质颗粒燃料，所述集中供料系统(3)包括含真空栗的吸料机 (31)、储料桶(32)、两根以上吸气管道(33)、两根以上送料管道(34)、绞龙送料机构(35)、送 料分配接头、两个以上电磁阀（36)、两个以上真空料斗（37)和两个以上重力阀（38);所述储 料桶(32)用于集中存放生物质颗粒燃料，在其底部设置有绞龙送料机构(35)和用于将颗粒 燃料送入不同的送料管道(34)的送料分配接头，所述真空料斗(37)设置在燃烧炉顶部用于 为燃烧炉中的料斗（11)供料，所述电磁阀（36)设置在真空料斗(37)与真空栗连接的吸气管 道(33)上，所述重力阀（38)设置在真空料斗（37)底部;真空栗启动且某条或多条吸气管道 (33)上的电磁阀（36)打开时，在抽真空作用下，该吸气管道(33)对应的真空料斗（37)底部 的重力阀（38)保持闭合，且生物质颗粒燃料经相应的送料管道送入该真空料斗(37)内；当 所述电磁阀（36)关闭时，卸载真空后的重力阀（38)在真空料斗(37)中生物质颗粒燃料的自 身重力作用下打开而自动向燃烧炉中的料斗（11)供料。2. 根据权利要求1所述的供热设备，其特征在于，所述供热设备为烟叶烘烤用供热设 备，且所述烤房还包括挂烟室(42)以及位于供热室(41)和挂烟室(42)间的隔热墙(43)，且 烤房内还设置有高低速循环风机(46)用于驱动空气在供热室(41)和挂烟室(42)间循环流 动。3. 根据权利要求1所述的供热设备，其特征在于，所述燃烧炉包括炉嘴（14)，所述炉嘴 (14)包括卧式设置的圆柱形内炉嘴（141)和圆台形外炉嘴（142)，内炉嘴与外炉嘴之间形成 中空透气区（146)，所述内炉嘴内部主要构成所述燃烧炉的炉膛，卧式圆柱内炉嘴的底部开 设有通风孔用于为生物质颗粒燃料燃烧提供空气；内炉嘴轴向一端与燃烧送料管（13)的底 部连接，轴向另一端用于插入与燃烧炉（1)连接的换热器(2)内；外炉嘴同样用于插入所述 换热器(2)内的轴向一端为小径端（1421)，外炉嘴靠近燃烧送料管的轴向一端为其大径端 (1422)，且外炉嘴小径端（1421)的内壁到内炉嘴外壁间的径向距离即喷火口外周的环缝宽 度d为0.8~5mm。4. 根据权利要求1所述的供热设备，其特征在于，所述燃烧炉包括燃烧供气系统（15)， 所述燃烧供气系统（15)包括依次串联的小风机(151)、鼓风机(152)和配风箱（153)，所述小 风机为带电池供电且风机功率在10~200w的风机，所述鼓风机（152)为风机功率大于小风 机功率且用于为燃烧炉提供主要的新鲜空气的风机，所述配风箱（153)用于分配新鲜空气 且其包括多个并联的出口，所述多个并联的出口分别与主送风管（154)、出料管防回火送风 管（155)和其它用途送风管（156)连接。5. 根据权利要求1所述的供热设备，其特征在于，所述燃烧炉包括除渣机构（16)，所述 除渣机构包括水平设置的除渣带齿推杆（162)、为除渣带齿推杆提供和传递动力的除渣电 机（161)和齿轮（165)、套设在除渣带齿推杆径向外侧的除渣杆套管（163)、为除渣带齿推杆 导向的推杆导向轮（164)，所述除渣带齿推杆的轴向一端设置在由卧式设置的圆柱形内炉 嘴（141)形成的炉膛内，除渣带齿推杆的轴向另一端设置在炉膛外且由控制器控制推杆的 水平推渣运动。6. 根据权利要求1所述的供热设备，其特征在于，所述换热器(2)包括位于下部的二次 燃烧室（21)、设置在二次燃烧室内且用于对火焰和高温烟气除尘的除尘器(22)、用于除尘 后的高温烟气与空气进行热交换的散热器(23)、以及用于热交换后的烟气排出换热器的烟 囱（24);所述除尘器(22)包括连接所述炉嘴（14)且用于将炉嘴中横向喷出的火焰和高温烟 气引入换热器内的进烟通道(225)、连接在进烟通道(225)末端的两个轴向均设置在竖直方 向的圆柱形除尘主体(222)、位于两个圆柱形除尘主体间的火焰导向隔板(221)、以及位于 每个圆柱形除尘主体内的上部且与圆柱形除尘主体同轴设置的锥台结构（223)，所述火焰 导向隔板（221)竖直设置且用于将所述火焰和高温烟气从切向引入两个圆柱形除尘主体 中，所述锥台结构（223)的大径端在上而小径端在下，其大径端与圆柱形除尘主体密封连 接，使得火焰和高温烟气从进烟通道进入除尘器后，在火焰导向隔板的导向作用下旋转进 入圆柱形除尘主体中，再从锥台结构的中心锥状通孔形成的烟气上升通道(224)中流出除 尘器而进入所述散热器(23)。7. 根据权利要求6所述供热设备，其特征在于，两个圆柱形除尘主体相切设置且分设在 进烟通道高温烟气流动方向的左右两侧，进烟通道在水平面上投影的最大宽度m小于等于 两个锥台结构的小径端在水平面上投影的最短距离η。8. 根据权利要求6所述供热设备，其特征在于，在所述换热器的二次燃烧室(21)内壁砌 设有耐火砖，且所述换热器为分体设置，使用法兰将换热器中分体设置的清渣管道、二次燃 烧室（21 )、散热器(23)和烟囱（24)对应连接，且还使用法兰将所述二次燃烧室（21)分体设 置的在下砌砖段和在上无砖段连接;在所述清渣口处还设置有清渣抽屉和与其配套使用的 清渣耙。9. 根据权利要求6所述供热设备，其特征在于，所述锥台结构的小径端的直径与大径端 直径的比值为1:1.5~5。10. 根据权利要求2所述供热设备，其特征在于，高低速循环风机(46)驱动空气从隔热 墙(43)顶部的供热室回风口（44)进入供热室（41)，并从隔热墙（43)底部的供热室出风口 (45)流出供热室(41)而进入挂烟室(42);所述挂烟室(42)设置有挂烟室大门（421)供人员 和物料进出，所述烤房中还设置有冷风进口（ 47)。
【文档编号】A24B3/10GK105942568SQ201610471528
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】杨兴, 成树, 曾涛
【申请人】湖南鑫迪新能源科技有限公司