一种生物质能源全钢废气回收节能环保热风炉的制作方法

本实用新型涉及一种利用生物质能源对粮食进行烘干的设备，具体是一种生物质能源全钢废气回收节能环保热风炉。

背景技术：

时至今日，我国在粮食烘干领域中使用的主要能源仍然是化石燃料等传统能源，据有关统计数据显示，我国每年需要烘干粮食9000万吨，并具有10%的年增长率，从目前燃料使用情况看，大部分使用价格比较低廉的煤炭进行粮食烘干，特别是东北四省和西北地区，年消耗煤炭大约450万吨，消耗电能约7亿度，产生二氧化碳约1000万吨，总烘干费用约40亿元，由于大部分投资者都有少投入快收益的短期行为，致使工艺简陋、技术装备落后，造成能源浪费严重，排放不达标，环境污染严重。

我国粮食年总产量近年来达到6亿多吨，可以作为燃料使用的秸秆总量超过3亿吨，如果将秸秆全部加工成成型燃料（每吨热值按3500大卡/公斤计算），相当于1.5亿吨标准煤（7000大卡/公斤）。农作物秸秆作为农产品生产过程中产生的副产物，存在很高的利用价值，据有关研究表明，四吨秸秆的可利用价值相当于一吨粮食，是名副其实的另一半农业，但在人类历史进程的很长的一段时期内，由于缺乏相关的技术和认识，也由于过去石化燃料价格相对比较低廉，到目前为止对秸秆综合利用率不超过43%，农村有超过一多半的秸秆都没有被利用，未能利用的秸秆倒成了生态垃圾，需要花费人力在田间地头对秸秆进行简单的焚烧处理，既污染环境又浪费资源。

我国是农业大国，提高秸秆综合利用率是当务之急。过去，对秸秆的综合利用率低既有成本问题也有技术问题。

首先是成本问题。由于秸秆的分布比较分散，且直接燃烧的发热量很低，并含有大量泥土，直接作为燃料需要从田间收集、运输和储存，保管不当还有巨大的安全隐患，需要付出很大的人力和机械成本，费用比购买煤炭还要贵，而且还不好烧，因此，大部分被农民扔掉或烧掉。

其次是技术问题。由于未被压缩的秸秆发热量低，含有大量灰分，在燃烧过程中会产生结焦现象，直到目前为止，国内的生物质热风炉还解决不了这个难题，因此，秸秆利用是个比较困难的问题。

当前，由于没有技术成熟的生物质燃烧装置，特别是在粮食烘干领域，国内生物质热风炉基本上是一片空白，由于在粮食烘干时，由于粮食烘干大多都是在冬季进行，生物质热风炉采用水冷却并不适用，采用风冷在技术上有一定难度，因此，目前国内的生物质热风炉实质上就是采用燃煤热风炉燃烧生物质燃料，由于生物质燃料与煤炭相比在燃烧特性上存在较大差别，所以并不适用。

现有生物质热风炉的缺点和存在的问题：现有的生物质热风炉是在原有燃煤热风炉基础上改造的，采用带有链条炉排的传统砌筑结构，体积大、占地面积大、散热损失大；没有余热回收再利用系统，热量损失大，热风炉效率低；由于是在燃煤基础上改造，其结构并不适合燃烧生物质燃料，炉体内受热并不均匀，炉膛内耐火材料容易老化开裂，寿命低，热风炉效率很低；另外还需要配置热风炉鼓风机、上煤机和除渣机，设备投资大、维护和维修成本高、动力消耗大，而且还需要复杂的基础结构设计和严格的基础施工，土建投资费用大。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种生物质能源全钢废气回收节能环保热风炉，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种生物质能源全钢废气回收节能环保热风炉，包括生物质燃烧机、燃烧室、换热器、引风机和烟囱，所述燃烧室为套筒式结构，燃烧室通过燃烧机接口连接生物质燃烧机，燃烧室包括中心燃烧室、高温换热芯子、辐射换热层、对流换热层、预热绝热层、风冷夹层A和换热翅片A，所述中心燃烧室与生物质燃烧机相互连通，中心燃烧室内设有高温换热芯子，高温换热芯子为空心结构，其一端置于中心燃烧室内部，另端置于燃烧室外部且连接副热风出口，副热风出口上设有调风门A，中心燃烧室的外部设有辐射换热层，辐射换热层的外部设有对流换热层，对流换热层的外部设有烟气层，烟气层的外部设有预热绝热层，辐射换热层、对流换热层和预热绝热层内均设有多个换热翅片A；所述燃烧室的外壁上设有烟气出口，烟气出口通过对流换热层和预热绝热层之间的环形烟气室与中心燃烧室相互连通，实现烟气的排放；所述燃烧室的前端外壁上设有助燃回燃风入口和主热风出口，其中主热风出口与中心燃烧室相互连通，助燃回燃风入口与燃烧机接口外部的助燃配风室相互连通，助燃回燃风入口与助燃配风室之间的新鲜空气形成风冷夹层A，燃烧室的后端设有回收尾气入口，回收尾气入口分别与高温换热芯子和预热绝热层相互连通；

所述换热器包括依次连接的第一换热器、第二换热器、第三换热器和第四换热器，相邻的上述换热器之间通过第一风道联箱、第二风道联箱和第三风道联箱连接，相邻的上述换热器之间设有烟道匀风栅板，其中第二换热器和第三换热器之间还设有烟道联箱，换热器通过支座进行支撑和固定，换热器上设有烟气入口变径管、烟气出口变径管、冷风入口和热风出口变径管，其中，冷风入口设置在第四换热器的一侧，热风出口变径管设置在第一换热器的一侧，冷风入口通过第一换热器、第二换热器、第三换热器和第四换热器和热风出口变径管相互连通，烟气入口变径管和烟气出口变径管相互连通，且烟气和冷风在换热器内部的运动方向相反，同时换热器的外表面上设有风冷夹层B，烟气入口变径管的外部开设有夹层风进口，换热器的一侧设有夹层出风罩；

所述生物质燃烧机通过燃烧机接口连接燃烧室，燃烧室的副热风出口和主热风出口通过管道和高温热风机连接至烘干机的上部，烘干机的尾气出口通过管道连接燃烧室的回收尾气入口，燃烧室的烟气出口通过管道连接换热器的烟气入口变径管，换热器的烟气出口变径管通过引风机连接外部烟囱，换热器的热风出口变径管通过管道和低温热风机连接至烘干机的下部；所述换热器和燃烧室均为全钢式结构。

作为本实用新型进一步的方案：所述第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器均为列管式换热器。

作为本实用新型再进一步的方案：所述高温换热芯子由破风锥、外壳、副热风出口、隔板、换热翅片B、紊流板、节流端板组成，破风锥设置在高温换热芯子的端部，破风锥的后端设有节流端板，高温换热芯子通过隔板形成相互连通的两层半圆腔，入口为回收尾气入口，出口为副热风出口，回收尾气入口和副热风出口均设置在同一侧，高温换热芯子内设有多组换热翅片B，相邻组的换热翅片B之间设有紊流板。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：燃烧室和换热器全部采用风冷绝热设计，带有余热回收系统，环保节能，利用燃烧室内部空间配置三回程换热，燃烧室采用多层套筒结构，套筒中心为高温换热芯子，既起到高效换热又使烟气沿套筒圆周均匀分布，既保证高效换热，又使圆周受热均匀，提高了燃烧室的使用寿命。解决了现有的生物质热炉砌筑体积大、占地面积大、散热损失大，没有余热回收再利用系统，能源浪费严重，烘干成本高，炉体内受热并不均匀，炉膛内耐火材料容易老化开裂，寿命低，热风炉效率低的传统老大难问题，为生物质燃料的有效利用开辟了新路，另外还节省了一台传统热风炉使用的鼓风机；解决了烘干尾气的余热回收问题和烟气余热利用问题，采用全钢式结构，没有任何砌筑材料，取消了炉排和鼓风机，并采用风冷结构外壳，不需要任何保温材料。燃烧室对回收回来的烘后尾气进行加热后可直接用于粮食预热和烘干作业；换热器采用全钢风冷式换热器，充分利用冷空气与外界绝热保温，不需要再进行保温处理。换热器对自然冷空气加热后直接用于粮食烘干；围绕本热风炉，把整个热风炉有机结合在一起，所有风机电机全部采用变频控制，可以根据原粮水分、环境温度、粮食温度情况和热风温度自动进行控制，自动进行烘干尾气利用达到节能减排及排放达标的目的。使用本发明可以实现粮食的自动化烘干作业。

附图说明

图1为一种生物质能源全钢废气回收节能环保热风炉的工艺流程图。

图2为一种生物质能源全钢废气回收节能环保热风炉中燃烧室的结构示意图。

图3为一种生物质能源全钢废气回收节能环保热风炉中高温换热芯子的结构示意图。

图4为一种生物质能源全钢废气回收节能环保热风炉中换热器的正视图。

图5为一种生物质能源全钢废气回收节能环保热风炉中换热器的左视图。

图6为一种生物质能源全钢废气回收节能环保热风炉中换热器的俯视图。

图中：1-生物质燃烧机、2-燃烧室、3-换热器、4-烘干机、5-烟囱、6-引风机、7-高温热风机、8-低温热风机、201-燃烧机接口、202-主热风出口、203-辐射换热层、204-对流换热层、205-预热绝热层、206-烟气层、207-回收尾气入口、208-副热风出口、209-调风门A、210-环形尾气室、211-高温换热芯子内胆、212-高温换热芯子、213-换热翅片A、214-环形烟气室、215-中心燃烧室、216-环形烟气回收室、217-烟气出口、218-调风门B、219-助燃回燃风入口、220-风冷夹层A、221-高温热风室、222-助燃配风室、223-破风锤、224-节流端板、225-紊流板、226-外壳、227-隔板、228-散热翅片A、301-烟气入口变径管、302-风冷夹层B、303-支座、304-第一换热器、305-第一风道联箱、306-第三风道联箱连接、307-烟道匀风栅板、308-第二换热器、309-烟道联箱、310-热风出口变径管、311-第二风道联箱、312-夹层出风罩、313-第三换热器、314-第四换热器、315-烟气出口变径管、316-烟气出口弯头、317-夹层风进口。

图1中：RF为热风，YQ为烟气，LF为冷风，LWQ为冷却尾气。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-6，一种生物质能源全钢废气回收节能环保热风炉，包括生物质燃烧机1、燃烧室2、换热器3、引风机6和烟囱5，所述燃烧室2为套筒式结构，燃烧室2通过燃烧机接口201连接生物质燃烧机1，燃烧室2包括中心燃烧室215、高温换热芯子212、辐射换热层203、对流换热层204、预热绝热层205、风冷夹层A220和换热翅片A213，所述中心燃烧室215与生物质燃烧机1相互连通，中心燃烧室215内设有高温换热芯子212，高温换热芯子212为空心结构，其一端置于中心燃烧室215内部，另端置于燃烧室2外部且连接副热风出口208，副热风出口208上设有调风门A209，中心燃烧室215的外部设有辐射换热层203，辐射换热层203的外部设有对流换热层204，对流换热层204的外部设有烟气层206，烟气层206的外部设有预热绝热层205，作为燃烧室1的外壁，辐射换热层203、对流换热204层和预热绝热层205内均设有多个换热翅片A213；所述燃烧室1的外壁上设有烟气出口217，烟气出口217通过对流换热层204和预热绝热层205之间的环形烟气室214与中心燃烧室215相互连通，实现烟气的排放；所述燃烧室1的前端外壁上设有助燃回燃风入口219和主热风出口202，其中主热风出口202与中心燃烧室215相互连通，助燃回燃风入口219与燃烧机1接口外部的助燃配风室222相互连通，由于中心燃烧室215内的负压状态，助燃回燃风入口219的气体进入到中心燃烧室215内，无需借助外部动力，助燃回燃风入口219与助燃配风室222之间的新鲜空气形成风冷夹层A220，产生绝热效果，燃烧室2的后端设有回收尾气入口207，回收尾气入口207分别与高温换热芯子212和预热绝热层205相互连通，在生物质燃烧机1向中心燃烧室215喷射出高温烟气时，高温高热烟气经过配风系统进入中心燃烧室215内进行燃烧，分别从副热风出口208和主热风出口202向外流出，同时烟气经过环形烟气室214从烟气出口217向外排出，粮食烘干机的尾气从回收尾气入口207进入，一部分经过空心的高温换热芯子212预热后从副热风出口208排出，另一部分进入环形尾气室210的回收尾气经过预热绝热层205、对流换热层204、辐射换热层203的加热后变成高温热风并从主热风出口202中排出；

所述换热器3包括依次连接的第一换热器304、第二换热器308、第三换热器313和第四换热器314，相邻的上述换热器之间通过第一风道联箱305、第二风道联箱311和第三风道联箱306连接，相邻的上述换热器之间设有烟道匀风栅板307，其中第二换热器308和第三换热器313之间还设有烟道联箱309，换热器3通过支座303进行支撑和固定，换热器3上设有烟气入口变径管301、烟气出口变径管3015、冷风入口（未图示）和热风出口变径管310，其中，冷风入口设置在第四换热器314的一侧，热风出口变径管310设置在第一换热器304的一侧，冷风入口通过第一换热器304、第二换热器308、第三换热器和313第四换热器314和热风出口变径管310相互连通，烟气入口变径管301和烟气出口变径管315相互连通，且烟气和冷风在换热器3内部的运动方向相反，同时换热器3的外表面上设有风冷夹层B302，烟气入口变径管301的外部开设有夹层风进口317，换热器3的一侧设有夹层出风罩312，从燃烧室2来的烟气经过烟气入口变径管301依次经过第一换热器304、第二换热器308、第三换热器313和第四换热器314，烟气在换热器3外与换热器3内流动的空气进行换热，共经过四组换热器换热后，烟气从烟气出口弯头316经过引风机6进入到烟囱5中，冷空气从冷风入口进入，与烟气进行逆向换热，最后从位于第一组换热器304一侧的热风出口变径管310被吸入低温热风机8，完成整个换热过程，达到所需要的热风温度；

所述生物质燃烧机1通过燃烧机接口301连接燃烧室2，燃烧室2的副热风出口208和主热风出口202通过管道和高温热风机7连接至烘干机4的上部，烘干机4的尾气出口通过管道连接燃烧室2的回收尾气入口207，燃烧室2的烟气出口217通过管道连接换热器3的烟气入口变径管301，换热器3的烟气出口变径315管通过引风机6连接外部烟囱5，换热器3的热风出口变径管310通过管道和低温热风机8连接至烘干机4的下部。

所述高温换热芯子212由破风锥223、外壳226、副热风出口208、隔板227、换热翅片B228、紊流板225、节流端板224组成，破风锥223设置在高温换热芯子212的端部，破风锥223起到减少烟气阻力和均流的作用，破风锥223的后端设有节流端板224，节流端板224的作用就是保持尾气运行中具有一定风阻，防止尾气直通降低换热效果，高温换热芯子212通过隔板227形成相互连通的两个半圆腔，入口为回收尾气入口207，出口为副热风出口208，回收尾气入口207和副热风出口208均设置在同一侧，高温换热芯子212内设有多组换热翅片B228，相邻组的换热翅片B228之间设有紊流板225，紊流板225的作用就是使尾气在运行过程中不断变换位置，减薄层流底层厚度，增强换热效果，从烘干塔回收回来的尾气由烘干塔回收尾气入口进入外壳内部，由于隔板227将壳体封闭成两个半圆腔，尾气经过左半腔和右半腔逆流和顺流两个回程的换热过程，被加热的到所需的温度，最后从副热风出口208被烘干机的高温热风机7自动吸出。

所述第一换热器304、第二换热器308、第三换热器313和第四换热器314均为列管式换热器。

所述换热器3和燃烧室2均为全钢式结构，不需要使用任何砌筑材料。

本实用新型的工作原理是：在生物质燃烧机1向中心燃烧室215喷射出高温烟气时，高温高热烟气经过配风系统进入中心燃烧室215内进行燃烧，分别从副热风出口208和主热风出口202向外流出，同时烟气经过环形烟气室214从烟气出口217向外排出，粮食烘干机的尾气从回收尾气入口207进入，一部分经过空心的高温换热芯子212预热后从副热风出口208排出，另一部分进入环形尾气室210的回收尾气经过预热绝热层205、对流换热层204、辐射换热层203的加热后变成高温热风并从主热风出口202中排出；从燃烧室2来的烟气经过烟气入口变径管301依次经过第一换热器304、第二换热器308、第三换热器313和第四换热器314，烟气在换热器3外与换热器3内流动的空气进行换热，共经过四组换热器换热后，烟气从烟气出口弯头316经过引风机6进入到烟囱5中，冷空气从冷风入口进入，与烟气进行逆向换热，最后从位于第一组换热器304一侧的热风出口变径管310被吸入低温热风机8，完成整个换热过程，达到所需要的热风温度。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。