一种具有水冷与自动清灰装置的新型卧式气化炉的制作方法
【专利摘要】本发明的目的是提出一种具有水冷与自动清灰装置的新型卧式气化炉，该种半气化炉能够实现自动清灰，并可保持炉内原料的稳定，降低原料随炉渣掉落的几率，同时通过水冷的方式可以控制炉排的温升，从而提高炉排的使用寿命。本发明的具有水冷与自动清灰装置的新型卧式气化炉包括炉膛和燃烧器的炉体和自动清灰装置，关键在于所述自动清灰装置由炉排、往复驱动机构构成，所述炉排由第一连杆、第二连杆及若干个平行且间隔排列的炉排管构成，所述炉排管可转动地架设于炉膛的下方，第一连杆的一端与炉排管固定连接，另一端与第二连杆铰接；所述第二连杆与往复驱动机构连接，第二连杆在往复驱动机构的往复驱动作用下，通过第一连杆带动炉排管在预定的角度内往复转动。
【专利说明】
一种具有水冷与自动清灰装置的新型卧式气化炉
技术领域
[0001]本发明属于生物质能源利用技术领域，特别涉及到半气化炉。
【背景技术】
[0002]气化炉及半气化炉作为最近几年兴起的生物质能源利用装备，已经得到了广泛的应用和长足的发展。气化炉在使用过程中，也会产生炉渣，如果不及时清理炉渣，就会阻碍后续的气化过程，影响正常工作。目前气化炉都是人工清灰的，利用工具将炉渣从炉体中掏出，在此过程中不仅费时费力，而且会产生较多的粉尘，影响环境及工人健康。
[0003]专利号为201520790656.8的实用新型专利公开了一种自动加煤清灰的锅炉，在其炉膛的下部设置有自动清灰装置，自动清灰装置包括通过转轴A安装于炉膛内的炉箅和驱动炉箅旋转的清灰电机。上述清灰电机带动转轴A及其上的炉箅进行转动，从而使炉膛内的炉渣掉落。但是，在炉箅转动时，会使得炉箅上的原料也会晃动，影响气化的稳定性，还会使炉箅两侧的部分原料随炉渣掉落。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提出一种具有水冷与自动清灰装置的新型卧式气化炉，该种半气化炉能够实现自动清灰，并可保持炉内原料的稳定，降低原料随炉渣掉落的几率，同时通过水冷的方式可以控制炉排的温升，从而提高炉排的使用寿命。
[0005]本发明的具有水冷与自动清灰装置的新型卧式气化炉包括炉膛和燃烧器的炉体和自动清灰装置，关键在于所述自动清灰装置由炉排、往复驱动机构构成，所述炉排由第一连杆、第二连杆及若干个平行且间隔排列的炉排管构成，所述炉排管可转动地架设于炉膛的下方，第一连杆的一端与炉排管固定连接，另一端与第二连杆铰接;所述第二连杆与往复驱动机构连接，第二连杆在往复驱动机构的往复驱动作用下，通过第一连杆带动炉排管在预定的角度内往复转动;所述炉排管设有突出的搅动齿，所述搅动齿有多个，并均匀分布于炉排管的上半侧面或者整个侧面;所述炉排管一端封闭、另一端的侧壁设有开口，炉排管内固定设有中空内管，内管的一端位于炉排管内，另一端穿过炉排管的开口端的端部而露出于炉排管;所述内管的两端开口，内管的外壁与炉排管的内壁之间、以及内管靠近炉排管封闭端的一端与炉排管的封闭端之间均设有间隙，以形成冷却流道。
[0006]上述具有水冷与自动清灰装置的新型卧式气化炉的清灰及水冷的原理如下: 炉渣积聚在炉排的炉排管上，当往复驱动机构启动后，第二连杆在往复驱动机构的往复驱动作用下，通过第一连杆带动炉排管在预定的角度内往复转动，在炉排管往复转动的过程中，炉排管上的搅动齿将位于搅动齿上方的炉渣向上顶起，然后搅动齿的继续转动，炉渣也随着搅动齿做水平及向下的移动，从而沿两条炉排管之间的间隙掉落。由于炉渣的体积一般都小于原料的体积，因此只要设计好相邻两条炉排管的间隙尺寸，即可将体积较大的原料挡住，避免原料随着炉渣掉落。由于搅动齿的搅动范围较小，因此不会大幅影响上面原料的稳定，足以保证原料的稳定气化。
[0007]在使用过程中，将冷却水由内管的露出于炉排管的一端注入，冷却水沿内管流动，经过内管靠近炉排管的封闭端的端部而流到冷却流道中，并沿着冷却流道反向流动至炉排管的开口端，最终经过炉排管的开口流出。冷却水在上述流动过程中，不断吸收炉排管的热量，从而降低炉排管的温度，使得炉排管不至于温升过高而影响其正常使用。冷却水在内管和冷却流道中的流向相反，可以延长冷却水在整个炉排中的流动距离，增加与炉排管的换热时间和换热量，而且，冷却流道中的冷却水也会将热量传递到内管中的冷却水，为内管中的冷却水进行预加热，使得冷却水的温度升高，从而使得冷却水能够带走更多的热量，提高冷却效果。
[0008]进一步地，所述半气化炉在炉排的下方设有集灰池，所述集灰池内设有传送带，所述传送带有部分位于炉排下方的集灰区内，以承接自炉排掉落的炉渣，传送带还有部分伸出集灰池外;所述集灰池内装有水，位于集灰区内的传送带浸于水中。当然，上述传送带是在电机或其它的驱动机构驱动下往复转动的，自炉排掉落的炉渣掉落到集灰池内时，会直接落入水中，避免产生粉尘，水中的炉渣会慢慢沉淀到传送带上，最终随着传送带的转动而移动到集灰池外，然后自行掉落或者被工人取走，实现炉渣的转移。
[0009]进一步地，所述内管的管壁设有若干透水孔，内管管壁单位长度内的透水面积沿内管的轴线由内管的外端向内端逐渐增加，内管的内端比外端更接近于炉排管的封闭端。冷却水在内管内部流动的过程中，部分冷却水会沿着透水孔直接流到冷却流道中，而且经过透水孔流入到冷却流道中的冷却水沿内管的轴线由内管的外端向内端逐渐增加，这样冷却流道中的冷却水就有两个来源:1、直接经过透水孔来自于内管(未流经整个内管)；2、流经整个内管后由内管的端部流出至冷却流道，这样的好处在于，炉排管开口端方向的炉排管也能够得到温度较低的冷却水(即直接经过透水孔来自于内管)的冷却，可以使得炉排管开口端方向的炉排管的温度也能降到较低的程度，使得整条炉排管的温度比较均衡。如果内管没有透水孔，那么冷却流道中的冷却水的温度是由炉排管的封闭端向开口端逐渐增加的，导致开口端方向的炉排管的温度要高于封闭端的温度，这样对限制整条炉排管的温升是不利的。
[0010]为实现内管管壁单位长度内的透水面积沿内管的轴线由内管的外端向内端逐渐增加，有以下两种方案:1、所述透水孔的孔径相同，内管管壁单位长度内的透水孔的数量沿内管的轴线由内管的外端向内端逐渐增加;2、内管管壁单位长度内的透水孔的数量相同，所述透水孔的孔径沿内管的轴线由内管的外端向内端逐渐增大。
[0011]进一步地，所述燃烧器设有管状喷嘴，所述喷嘴固定于半气化炉的外侧并与半气化炉的炉膛连通，喷嘴内构成燃烧通道，该燃烧器还包括一个混风管，所述混风管套于喷嘴的外部，混风管的一端与半气化炉固定连接，混风管与喷嘴之间的间隙构成混风通道，混风管的管壁在靠近半气化炉的一端设有进风孔，喷嘴的管壁在靠近半气化炉的一端设有过风孔，在远离半气化炉的一端设有导向孔，所述过风孔、导向孔将燃烧通道与混风通道连通；所述导向孔朝向燃烧通道的一侧设有突出的导风板，所有导向孔的导风板倾斜方向一致，以使由混风通道进入燃烧通道内的空气形成以喷嘴轴线为中心的旋风。
[0012]空气自进风口进入到混风通道，其中一部分空气自过风孔进入到燃烧通道内，与从炉膛内进入到燃烧通道的燃气混合，为燃气提供氧气助燃，改善燃烧状态;而另一部分空气沿混风通道行进，当该部分空气流经导向孔时，部分空气经过导向孔流向燃烧通道，并在倾斜导风板的作用下，形成以喷嘴轴线为中心的旋风，裹挟火焰自喷嘴喷出，由于火焰在旋风的作用下呈旋转状态而不是发散状态，因此可以喷出较远的距离；其余由混风通道端部流出的空气在旋转状态的火焰的外围形成了保护层，可以避免火焰发散，进一步延长了火焰的喷射距离。
[0013]进一步地，所述喷嘴的直径由中部向两端逐渐减小;所述混风管为直筒状结构，混风管的自由端设有沿空气流动方向管径逐渐减小的渐缩部，渐缩部的端部超出喷嘴的自由端;所述导向孔有多排，并沿喷嘴的圆周均匀分布;所述导向孔对应于渐缩部的位置。
[0014]由于喷嘴的直径由中部向两端逐渐减小，在燃烧通道中，形成了内径较小的根部(即接近半气化炉炉膛的一端)，内径较大的混风部(即喷嘴的中部)，以及内径较小的自由端，燃气从半气化炉炉膛进入到燃烧通道时，由于半气化炉炉膛内的压力较大，燃气的速度很快，使得此处喷嘴管壁上的过风孔处形成负压，从而将混风通道内的空气自过风孔吸入到燃烧通道内；而燃气与空气的混合气体进入到混风部后，由于混风部的直径及体积增大，混合气体的压力陡然降低，混合气体在混风部内的流动速度减缓并在喷嘴内壁形成若干湍流，从而提高了燃气与空气的混合均匀性;混合空气流向燃烧通道的自由端时，由于燃烧通道的直径逐渐减小，混合空气的压力逐渐增大，提高了最终自喷嘴喷出的气体速度。
[0015]空气流经混风通道中的渐缩部时，压力逐渐增大，从而提高了空气自混风通道流出的速度，另外，渐缩部对空气形成了导向作用，使得空气向喷嘴的轴线方向喷出，有助于旋风状火焰更加向喷嘴的轴线方向集中，有利于增加火焰的喷射距离。通过调节渐缩部的端部超出喷嘴的自由端的长度，还可以调整火焰的整体形状，以满足锅炉的要求。
[0016]导向孔数量较多且均匀分布于喷嘴的圆周，有助于形成旋风；导向孔对应于渐缩部的位置，而渐缩部处的空气压力增大，可以使得流入燃烧通道内的空气流速增加。
[0017]进一步地，本发明的半气化炉具有两种平料及料位检测装置，具体如下:
1、所述平料及料位检测装置由转轴、与转轴连接的驱动电机及控制单元构成，所述转轴位于半气化炉顶部的给料口的旁侧，转轴的下部穿过半气化炉的顶壁并位于半气化炉内，转轴可相对于半气化炉转动;转轴的底部设有平料伞，所述平料伞的中部顶端与转轴底部固定连接，平料伞的四周向下倾斜，且平料伞的边缘的各个位置与转轴所在的轴线的距离不等;所述驱动电机设有扭矩检测传感器，所述控制单元接收扭矩检测传感器的信号，并通过驱动电机控制转轴的转动。
[0018]驱动电机带动转轴转动时，转轴下部平料伞会绕转轴转动，由于平料伞倾斜设置，由给料口落下的原料会沿着平料伞向四周分散，而不会集中在给料口的下方而形成圆锥形的料堆，转动的平料伞给原料施加了一个离心力，提高了原料被平料伞抛出的距离；另外，由于平料伞的边缘的各个位置与转轴所在的轴线的距离不等，因此沿着平料伞边缘落下的原料与转轴所在轴线的距离也不等，提高了原料料堆在气化炉内的平坦程度。如果气化炉内的原料较多而导致平料板无法继续转动，就会导致电机的扭矩增加，而随着原料的逐渐消耗，原料施加给平料伞的阻力也会逐渐减小。扭矩检测传感器检测到电机输出扭矩的变化，即可获知气化炉内的原料情况，从而实现料位检测的功能。控制单元在落料时利用驱动电机来转动转轴，以实现平料;在非落料期间定时启动驱动电机，以实现料位检测。
[0019]进一步地，所述平料伞的边缘呈渐开线形状，可以保证平料伞的边缘的各个位置与转轴所在的轴线的距离是逐渐变化的，有利于提高平料的效果。
[0020]进一步地，所述平料伞的顶面突出设有以转轴为中心、呈放射状排列的若干条扫料条，上述扫料条可以在平料伞转动时对伞面上的原料施加一个推力，结合平料伞的离心力，可以使原料被抛得更远。
[0021]2、所述半气化炉设有平料及料位检测装置，所述平料及料位检测装置由转轴、驱动机构及控制单元构成，所述转轴的下部穿过半气化炉的顶壁并位于半气化炉内，转轴可相对于半气化炉上下移动;且转轴的下部的侧方固定连接有平料板，所述平料板倾斜设置；所述半气化炉的顶部设有用于检测转轴高度变化的传感器，所述控制单元接收传感器的信号，并通过驱动机构控制转轴的转动。
[0022]驱动机构带动转轴转动时，转轴下部侧方的平料板会绕转轴转动，由于平料板倾斜设置，平料板行进时会将堆积在气化炉内的原料向前及两侧摊开，使原料原本为锥形的顶面趋于水平面，如果气化炉内的原料较多而导致平料板无法将原料向周边推动，反过来，原料就会向平料板施加一个向上的反作用力，推动平料板及转轴向上移动。随着原料的逐渐消耗，转轴的高度也会逐渐降低。传感器检测到转轴的高度变化，即可获知气化炉内的原料情况，从而实现料位检测的功能。控制单元只有在转轴高度处于预定高度范围内时才控制转轴转动，而在转轴高度较高(即气化炉内的原料量超出预定水平)或者转轴高度达到最低点(即气化炉内的原料高度较低，与平料板脱离接触)时停止转轴的转动，这样可以起到节约能源的效果。通常情形下，平料板始终停于气化炉一侧的初始位置，因此落料时不会砸到平料板。
[0023]进一步地，所述半气化炉的顶部设有开口向上的盛水筒，盛水筒内设有上下两端开口的内套筒，盛水筒与内套筒之间构成盛水的腔体；内套筒的底端与半气化炉的内部连通，所述转轴上固定设有开口向下的外套筒，所述外套筒的下部插入腔体内，所述转轴的下部穿过内套筒而伸入至半气化炉内。外套筒与转轴一体，同步相对于内套筒、盛水筒上下移动，在移动的过程中，外套筒的底部边缘一直浸于腔体内的水中，由半气化炉内泄露出来的燃气，只能向上进入到内套筒与外套筒之间的空间内，但是无法穿过腔体内的水而进入到外套筒与盛水筒之间的空间内，也就无法沿着外套筒与盛水筒之间的间隙泄露出去，提高了密封效果。另外，盛水筒的顶部开设的供外套筒穿过的通孔，可以对外套筒形成一定的限位导向作用，避免外套筒及转轴倾斜。
[0024]本发明的半气化炉采用了结构独特的具有自动清灰装置及集灰池，不仅可以自动清灰，而且可以避免清灰时产生粉尘，从而降低了人工劳动强度，节省了人力，改善了环境；半气化炉中的炉排由若干条相互独立的炉排管构成，某条炉排管损坏并不影响其它炉排管的正常使用，只需要将损坏的炉排管取出维修即可，维修更加方便;而且设计者可以根据具体气化炉的尺寸来决定炉排管的数量，这样就大大增加了炉排的通用性。炉排管内设计了巧妙的流道结构，可以保证炉排管能够得到有效的冷却，使得整条炉排管的温度趋于均匀；半气化炉的燃烧器通过改造喷嘴的结构，不仅改善了燃烧状态，而且增加了喷射火焰的距离，从而提高了燃烧器的性能；半气化炉的平料及料位检测装置结构简单，容易加工与安装，其运作不受炉内环境影响，实际效果非常可靠。
【附图说明】
[0025]图1是本发明的半气化炉的整体结构示意图。
[0026]图2是半气化炉中的自动清灰装置的剖视图(为方便表示清楚，平料及料位检测装置未画出)。
[0027]图3是半气化炉中的自动清灰装置的正视图(为方便表示清楚，集灰池、平料及料位检测装置未画出)。
[0028]图4是炉排管的剖视图。
[0029]图5是半气化炉中的燃烧器的剖视图。
[0030]图6是图5中的A-A剖视图。
[0031]图7是实施例1的半气化炉中的平料及料位检测装置的剖视图。
[0032]图8是实施例1中的平料伞的俯视图。
[0033]图9是实施例2的半气化炉中的平料及料位检测装置的剖视图。
[0034]图10是实施例2中转轴与平料板的俯视图。
[0035]图11是实施例2中关于转轴与半气化炉之间密封部分的剖视图。
[0036]附图标示:1、炉膛；100、半气化炉；2、自动清灰装置；201、炉排；202、第一连杆；203、第二连杆；204、炉排管；205、搅动齿；206、炉排管的开口 ; 207、内管；208、冷却流道;209、透水孔;210、电机;211、圆盘;212、第三连杆;213、集灰池;214、传送带;215、挡板;3、燃烧器;301、喷嘴;302、燃烧通道;303、混风管；304、混风通道;305、渐缩部;306、进风孔;307、过风孔;308、导向孔;309、导风板;4、平料及料位检测装置;401、盛水筒;402、内套筒;403、腔体;404、转轴;405、驱动电机;406、平料伞;407、扫料条;408、外套筒;409、平料板;410、金属接近开关;411、环形金属块;412、驱动电机;413、第一齿轮;414、第二齿轮;415、轴承；416、弹簧;417、外套筒与盛水筒之间的空间；hl、第一齿轮的高度;h2、第二齿轮的高度;5、给料口。
【具体实施方式】
[0037]下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的【具体实施方式】如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
[0038]实施例1:
如图所示，本实施例的半气化炉100设有炉膛1、自动清灰装置2、燃烧器3、平料及料位检测装置4、给料口5，当然，气化炉必然具有配风口等结构，此皆为现有技术，并不是本实施例的发明点，因此此处不再赘述。
[0039]自动清灰装置2由炉排201、往复驱动机构构成，所述炉排201由第一连杆202、第二连杆203及若干个平行且间隔排列的炉排管204构成，炉排管204设有突出的搅动齿205，所述搅动齿205有多个，并均匀分布于炉排管204的整个侧面，相邻炉排管204上的搅动齿205交错排列;所述炉排管204的两端通过轴承可转动地架设于炉膛I的下方，相邻炉排管204之间的间隙可根据常用原料的尺寸自行设计，以避免原料自相邻炉排管204之间的间隙处掉落为准；
炉排管204—端封闭、另一端的侧壁设有开口 206，炉排管204内固定设有中空内管207，内管207的一端位于炉排管204内，另一端穿过炉排管204的开口 206端的端部而露出于炉排管204 ；所述内管207的两端开口 206，内管207的外壁与炉排管204的内壁之间、以及内管207靠近炉排管204封闭端的一端与炉排管204的封闭端之间均设有间隙，以形成冷却流道208。
[0040]内管207的管壁设有若干透水孔209，透水孔209的孔径相同，内管207管壁单位长度内的透水孔209的数量沿内管207的轴线由内管207的外端向内端逐渐增加，以使得内管207管壁单位长度内的透水面积沿内管207的轴线由内管207的外端向内端逐渐增加，上述内管207的内端比外端更接近于炉排管204的封闭端。
[0041 ]当然，为了使内管207管壁单位长度内的透水面积沿内管207的轴线由内管207的外端向内端逐渐增加，也可以如下设计:内管207管壁单位长度内的透水孔209的数量相同，所述透水孔209的孔径沿内管207的轴线由内管207的外端向内端逐渐增大。
[0042]第一连杆202的一端与炉排管204固定连接，另一端与第二连杆203的第一端铰接；往复驱动机构由电机210、圆盘211及第三连杆212构成，所述圆盘211固定连接于电机210的电机210轴的端部，第三连杆212的一端与第二连杆203的第二端铰接，另一端铰接于所述圆盘211的非圆心位置处(在本实施例中，第三连杆212的端部铰接于圆盘211的边缘处);上述往复驱动的原理与曲轴连杆的原理类似，圆盘211在电机210的带动下转动时，第三连杆212的与圆盘211铰接的一端随着圆盘211做圆周运动，另一端由于受到第二连杆203的限制，只能往复运动，从而带动第二连杆203做往复运动，第二连杆203在往复驱动机构的往复驱动作用下，通过第一连杆202带动炉排管204在预定的角度内往复转动。
[0043]半气化炉100在炉排201的下方设有集灰池213，所述集灰池213内设有传送带214，所述传送带214倾斜布置，传送带214的一端位于炉排201下方的集灰区内，以承接自炉排201掉落的炉渣，传送带214的另一端伸出集灰池213外，传送带214的表面设有间隔排列的突出的挡板215，所述挡板215垂直于传送带214的传送方向。集灰池213内装有水，位于集灰区内的传送带214浸于水中。
[0044]上述气化炉的自动清灰原理如下:
炉渣积聚在炉排201的炉排管204上，当往复驱动机构启动后，第二连杆203在往复驱动机构的往复驱动作用下，通过第一连杆202带动炉排管204在预定的角度内往复转动，在炉排管204往复转动的过程中，炉排管204上的搅动齿205将位于搅动齿205上方的炉渣向上顶起，然后搅动齿205的继续转动，炉渣也随着搅动齿205做水平及向下的移动，从而沿两条炉排管204之间的间隙掉落。另外，相邻炉排管204上的搅动齿205之间会出现间隙，而且相邻炉排管204上的搅动齿205在转动时还会向其上方的炉渣施加沿炉排管204轴线的力，促使炉渣摇摆，便于炉渣掉落。
[0045]炉渣掉落到集灰池213内时，会直接落入水中，避免产生粉尘，水中的炉渣会慢慢沉淀到传送带214上，最终被传送带214带出集灰池213。
[0046I在使用过程中，将冷却水由内管207的露出于炉排管204的一端注入，冷却水沿内管207流动，部分冷却水会沿着透水孔209直接流到冷却流道208中，另外部分的冷却水经过内管207靠近炉排管204的封闭端的端部而流到冷却流道208中，冷却流道208中的冷却水沿着冷却流道208反向流动至炉排管204的开口 206端，最终经过炉排管204的开口 206流出。冷却水在上述流动过程中，不断吸收炉排管204的热量，从而降低炉排管204的温度，使得炉排管204不至于温升过高而影响其正常使用。冷却水在内管207和冷却流道208中的流向相反，可以延长冷却水在整个炉排201中的流动距离，增加与炉排管204的换热时间和换热量，而且，冷却流道208中的冷却水也会将热量传递到内管207中的冷却水，为内管207中的冷却水进行预加热，使得冷却水的温度升高，从而使得冷却水能够带走更多的热量，提高冷却效果O
[0047]炉排管204开口206端方向的炉排管204也能够得到温度较低的冷却水(即直接经过透水孔209来自于内管207)的冷却，可以使得炉排管204的开口 206方向的炉排管204的温度也能降到较低的程度，使得整条炉排管204的温度比较均衡。
[0048]燃烧器3设有管状喷嘴301，所述喷嘴301固定于半气化炉100的外侧并与半气化炉100的炉膛I连通，喷嘴301内构成燃烧通道302，该燃烧器3还包括一个直筒状结构的混风管303，所述混风管303套于喷嘴301的外部，混风管303与喷嘴301之间的间隙构成混风通道304;混风管303的一端与半气化炉100固定连接，混风管303的自由端设有沿空气流动方向管径逐渐减小的渐缩部305，渐缩部305的端部超出喷嘴301的自由端;混风管303的管壁在靠近半气化炉100的一端设有进风孔306，喷嘴301的管壁在靠近半气化炉100的一端设有过风孔307，进风孔306、过风孔307均有多个，且进风孔306、过风孔307交错设置。
[0049]喷嘴301的管壁在远离半气化炉100的一端(即喷嘴301的自由端)对应于渐缩部305的位置设有多排导向孔308，导向孔308沿喷嘴301的圆周均匀分布;过风孔307、导向孔308将燃烧通道302与混风通道304连通;所述导向孔308朝向燃烧通道302的一侧设有突出的导风板309，所有导向孔308的导风板309倾斜方向一致，以使由混风通道304进入燃烧通道302内的空气形成以喷嘴301轴线为中心的旋风。在本实施例中，在图中的视角来看，导风板309由其根部向其自由端逐渐向顺时针方向偏转。
[0050]上述螺旋混风的燃气燃烧器3的工作原理如下:
空气自进风口进入到混风通道304，其中一部分空气自过风孔307进入到燃烧通道302内，与从炉膛I内进入到燃烧通道302的燃气混合，为燃气提供氧气助燃，改善燃烧状态;而另一部分空气沿混风通道304行进，当该部分空气流经导向孔308时，部分空气经过导向孔308流向燃烧通道302，并在倾斜导风板309的作用下，形成以喷嘴301轴线为中心的旋风(旋转方向如图2中箭头所示的逆时针方向)，裹挟火焰自喷嘴301喷出，由于火焰在旋风的作用下呈旋转状态而不是发散状态，因此可以喷出较远的距离;其余由混风通道304端部流出的空气在旋转状态的火焰的外围形成了保护层，可以避免火焰发散，进一步延长了火焰的喷射距离。
[0051]在燃烧通道302中，形成了内径较小的根部(即接近半气化炉100的一端)，内径较大的混风部(即喷嘴301的中部)，以及内径较小的自由端，燃气从炉膛I进入到燃烧通道302时，由于炉膛I内的压力较大，燃气的速度很快，使得此处喷嘴301管壁上的过风孔307处形成负压，从而将混风通道304内的空气自过风孔307吸入到燃烧通道302内；而燃气与空气的混合气体进入到混风部后，由于混风部的直径及体积增大，混合气体的压力陡然降低，混合气体在混风部内的流动速度减缓并在喷嘴301内壁形成若干湍流，从而提高了燃气与空气的混合均匀性;混合空气流向燃烧通道302的自由端时，由于燃烧通道302的直径逐渐减小，混合空气的压力逐渐增大，提高了最终自喷嘴301喷出的气体速度。
[0052]空气流经混风通道304中的渐缩部305时，压力逐渐增大，从而提高了空气自混风通道304流出的速度，另外，渐缩部305对空气形成了导向作用，使得空气向喷嘴301的轴线方向喷出，有助于旋风状火焰更加向喷嘴301的轴线方向集中，有利于增加火焰的喷射距离。
[0053]导向孔308数量较多且均匀分布于喷嘴301的圆周，有助于形成旋风;导向孔308对应于渐缩部305的位置，而渐缩部305处的空气压力增大，可以使得流入燃烧通道302内的空气流速增加。
[0054]关于平料及料位检测装置4的结构描述如下:
半气化炉100的顶部设有开口向上的盛水筒401，盛水筒401内设有上下两端开口的内套筒402，盛水筒401与内套筒402之间构成盛水的腔体403;内套筒402的底端与半气化炉100内部连通；
平料及料位检测装置4由转轴404、与转轴404连接的驱动电机405及控制单元(图中未画出控制单元)构成，所述转轴404位于半气化炉100顶部的给料口 5的旁侧，转轴404可相对于半气化炉100转动且密封连接;转轴404的底部设有平料伞406，所述平料伞406的中部顶端与转轴404的底部固定连接，平料伞406的四周向下倾斜，且平料伞406的边缘呈渐开线形状，以使得平料伞406的边缘的各个位置与转轴404所在的轴线的距离为逐渐变化的；平料伞406的顶面突出设有以转轴404为中心、呈放射状排列的若干条扫料条407;所述驱动电机405设有扭矩检测传感器，所述控制单元接收扭矩检测传感器的信号，并通过驱动电机405控制转轴404的转动。
[0055]上述平料及料位检测装置4的工作原理如下:
驱动电机405带动转轴404转动时，转轴404下部平料伞406会绕转轴404转动，由于平料伞406倾斜设置，由给料口 5落下的原料会沿着平料伞406向四周分散，而不会集中在给料口5的下方而形成圆锥形的料堆，扫料条407可以在平料伞406转动时对落在伞面上的原料施加一个推力，结合平料伞406的离心力，提高了原料被平料伞406抛出的距离；另外，由于平料伞406的边缘的各个位置与转轴404所在的轴线的距离不等，因此沿着平料伞406边缘落下的原料与转轴404所在轴线的距离也不等，提高了原料料堆在气化炉内的平坦程度。如果气化炉内的原料较多而导致平料板无法继续转动，就会导致驱动电机405的扭矩增加，而随着原料的逐渐消耗，原料施加给平料伞406的阻力也会逐渐减小。扭矩检测传感器检测到驱动电机405输出扭矩的变化，即可获知气化炉内的原料情况，从而实现料位检测的功能。控制单元在落料时利用驱动电机405来转动转轴404，以实现平料;在非落料期间定时启动驱动电机405，以实现料位检测。
[0056]
实施例2:
本实施例中采用了与实施例1不同的平料及料位检测装置4，其中:
平料及料位检测装置4由转轴404、驱动机构及控制单元(图中未画出控制单元)构成，所述转轴404位于半气化炉100顶部的给料口 5的旁侧，转轴404上固定设有开口向下的外套筒，所述外套筒的下部插入腔体403内，所述转轴404的下部穿过内套筒402而伸入至半气化炉100内，转轴404可相对于半气化炉100上下移动；且转轴404的下部的侧方固定连接有平料板409，所述平料板409倾斜设置，倾斜方向沿着转轴404的转动方向逐渐升高；半气化炉100的顶部设有用于检测转轴404高度变化的金属接近开关410，转轴404上设有突出的环形金属块411，在转轴404上下移动的过程中，环形金属块411的高度也会随之变化，即环形金属块411与金属接近开关410的距离发生变化，金属接近开关410从而获知转轴404的高度变化;控制单元接收金属接近开关410的信号，并通过驱动机构控制转轴404的转动。
[0057]在本实施例中，驱动机构为利用支架垂直放置于半气化炉100顶部的驱动电机412，位于金属接近开关410的上方，驱动电机412的电机轴及转轴404上设有相互啮合的第一齿轮413、第二齿轮414，所述第一齿轮413、第二齿轮414的高度和(即图中的hl+h2)大于所述转轴404的高度变化最大值。上述的电机轴及转轴404均为垂直设置，这样在转轴404上下移动时，由于其上下移动的行程不超过第一齿轮413、第二齿轮414的高度和，因此第一齿轮413、第二齿轮414始终能保持嗤合状态，从而保证转轴404始终能得到驱动机构的动力。当然，驱动机构还可以有很多其它形式，只要能够保证在转轴404上下移动过程中始终保持与转轴404的动力连接即可，此处不再赘述。
[0058]转轴404固定安装有轴承415，轴承415通过套于转轴404上的弹簧416与半气化炉100相连，所述弹簧416向转轴404施加向下的拉力。在转轴404转动时，由于轴承415的作用，弹簧416并不会随转轴404转动，只会通过轴承415向转轴404施加向下的拉力。
[0059]在本实施例中，控制单元可以采用单片机实现，利用单片机接收传感器的信号，并输出控制信号至执行机构的技术方案已经广泛应用于自控设备中，并不是本发明的发明点，此处不再赘述。
[0060]上述平料及料位检测装置4的工作原理如下:
驱动机构带动转轴404转动时，转轴404下部侧方的平料板409会绕转轴404转动，由于平料板409倾斜设置，平料板409行进时会将堆积在气半化炉100内的原料向前及两侧摊开，使原料原本为锥形的顶面趋于水平面，弹簧416对转轴404所施加的向下的拉力有助于平料;如果半气化炉100内的原料较多而导致平料板409无法将原料向周边推动，反过来，原料就会向平料板409施加一个向上的反作用力，克服弹簧416的弹力及转轴404、平料板409的自身重力而推动平料板409及转轴404向上移动。随着原料的逐渐消耗，转轴404的高度也会逐渐降低。金属接近开关410检测到转轴404的高度变化，即可获知半气化炉100内的原料情况，从而实现料位检测的功能。控制单元只有在转轴404高度处于预定高度范围内时才控制转轴404转动，而在转轴404高度较高(即半气化炉100内的原料量超出预定水平)或者转轴404高度达到最低点(即半气化炉100内的原料高度较低，与平料板409脱离接触)时停止转轴404的转动，这样可以起到节约能源的效果。通常情形下，平料板409停于气化炉一侧的初始位置，因此落料时不会砸到平料板409。
[0061 ]在气化炉内的原料量较少时，弹簧416向下的拉力能够保证转轴404处于最低位置，从而为料位检测提供更准确的参考。
[0062]外套筒408与转轴404—体，在平料板409的作用下，同步相对于内套筒402、盛水筒401上下移动，在移动的过程中，外套筒408的底部边缘一直浸于腔体403内的水中，由半气化炉100内泄露出来的燃气，只能向上进入到内套筒402与外套筒408之间的空间内，但是无法穿过腔体403内的水而进入到外套筒408与盛水筒401之间的空间417内，也就无法沿着外套筒408与盛水筒401之间的间隙泄露出去，提高了密封效果。另外，盛水筒401的顶部开设的供外套筒408穿过的通孔，可以对外套筒408形成一定的限位导向作用，避免外套筒408及转轴404倾斜。
【主权项】
1.一种具有水冷与自动清灰装置的新型卧式气化炉，包括炉膛和燃烧器的炉体和自动清灰装置，其特征在于所述自动清灰装置由炉排、往复驱动机构构成，所述炉排由第一连杆、第二连杆及若干个平行且间隔排列的炉排管构成，所述炉排管可转动地架设于炉膛的下方，第一连杆的一端与炉排管固定连接，另一端与第二连杆铰接;所述第二连杆与往复驱动机构连接，第二连杆在往复驱动机构的往复驱动作用下，通过第一连杆带动炉排管在预定的角度内往复转动;所述炉排管设有突出的搅动齿，所述搅动齿有多个，并均匀分布于炉排管的上半侧面或者整个侧面;所述炉排管一端封闭、另一端的侧壁设有开口，炉排管内固定设有中空内管，内管的一端位于炉排管内，另一端穿过炉排管的开口端的端部而露出于炉排管;所述内管的两端开口，内管的外壁与炉排管的内壁之间、以及内管靠近炉排管封闭端的一端与炉排管的封闭端之间均设有间隙，以形成冷却流道。2.根据权利要求1所述的具有水冷与自动清灰装置的新型卧式气化炉，其特征在于所述半气化炉在炉排的下方设有集灰池，所述集灰池内设有传送带，所述传送带有部分位于炉排下方的集灰区内，以承接自炉排掉落的炉渣，传送带还有部分伸出集灰池外;所述集灰池内装有水，位于集灰区内的传送带浸于水中。3.根据权利要求1所述的具有水冷与自动清灰装置的新型卧式气化炉，其特征在于所述内管的管壁设有若干透水孔，内管管壁单位长度内的透水面积沿内管的轴线由内管的外端向内端逐渐增加，内管的内端比外端更接近于炉排管的封闭端。4.根据权利要求1所述的具有水冷与自动清灰装置的新型卧式气化炉，其特征在于所述燃烧器设有管状喷嘴，所述喷嘴固定于半气化炉的外侧并与半气化炉的炉膛连通，喷嘴内构成燃烧通道，该燃烧器还包括一个混风管，所述混风管套于喷嘴的外部，混风管的一端与半气化炉固定连接，混风管与喷嘴之间的间隙构成混风通道，混风管的管壁在靠近半气化炉的一端设有进风孔，喷嘴的管壁在靠近半气化炉的一端设有过风孔，在远离半气化炉的一端设有导向孔，所述过风孔、导向孔将燃烧通道与混风通道连通;所述导向孔朝向燃烧通道的一侧设有突出的导风板，所有导向孔的导风板倾斜方向一致，以使由混风通道进入燃烧通道内的空气形成以喷嘴轴线为中心的旋风。5.根据权利要求4所述的具有水冷与自动清灰装置的新型卧式气化炉，其特征在于所述喷嘴的直径由中部向两端逐渐减小;所述混风管为直筒状结构，混风管的自由端设有沿空气流动方向管径逐渐减小的渐缩部，渐缩部的端部超出喷嘴的自由端;所述导向孔有多排，并沿喷嘴的圆周均匀分布;所述导向孔对应于渐缩部的位置。6.根据权利要求1所述的具有水冷与自动清灰装置的新型卧式气化炉，其特征在于所述半气化炉设有平料及料位检测装置，所述平料及料位检测装置由转轴、与转轴连接的驱动电机及控制单元构成，所述转轴位于半气化炉顶部的给料口的旁侧，转轴的下部穿过半气化炉的顶壁并位于半气化炉内，转轴可相对于半气化炉转动;转轴的底部设有平料伞，所述平料伞的中部顶端与转轴底部固定连接，平料伞的四周向下倾斜，且平料伞的边缘的各个位置与转轴所在的轴线的距离不等;所述驱动电机设有扭矩检测传感器，所述控制单元接收扭矩检测传感器的信号，并通过驱动电机控制转轴的转动。7.根据权利要求6所述的具有水冷与自动清灰装置的新型卧式气化炉，其特征在于所述平料伞的边缘呈渐开线形状。8.根据权利要求6或7所述的具有水冷与自动清灰装置的新型卧式气化炉，其特征在于所述平料伞的顶面突出设有以转轴为中心、呈放射状排列的若干条扫料条。9.根据权利要求1所述的具有水冷与自动清灰装置的新型卧式气化炉，其特征在于所述半气化炉设有平料及料位检测装置，所述平料及料位检测装置由转轴、驱动机构及控制单元构成，所述转轴的下部穿过半气化炉的顶壁并位于半气化炉内，转轴可相对于半气化炉上下移动;且转轴的下部的侧方固定连接有平料板，所述平料板倾斜设置;所述半气化炉的顶部设有用于检测转轴高度变化的传感器，所述控制单元接收传感器的信号，并通过驱动机构控制转轴的转动。10.根据权利要求9所述的具有水冷与自动清灰装置的新型卧式气化炉，其特征在于所述半气化炉的顶部设有开口向上的盛水筒，盛水筒内设有上下两端开口的内套筒，盛水筒与内套筒之间构成盛水的腔体；内套筒的底端与半气化炉的内部连通，所述转轴上固定设有开口向下的外套筒，所述外套筒的下部插入腔体内，所述转轴的下部穿过内套筒而伸入至半气化炉内。
【文档编号】F23J1/00GK106051797SQ201610633175
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月5日 公开号201610633175.5, CN 106051797 A, CN 106051797A, CN 201610633175, CN-A-106051797, CN106051797 A, CN106051797A, CN201610633175, CN201610633175.5
【发明人】李小忠, 刘晓莉
【申请人】东莞市晓莉新能源科技有限公司