专利名称：生物质成型颗粒取暖炉用旋流燃烧器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种固体燃料取暖炉，特别是涉及一种生物质成型颗粒燃料取暖炉用燃烧器。
背景技术：
生物质能仅次于煤、石油、天然气，约占全球能源消耗的14%。日本、美国及欧洲一些国家生物质成型燃料燃烧设备已经定型，并形成了产业化，在加热、采暖、干燥、发电等领域已普遍推广应用。我国农业生物质资源(农作物秸秆、能源作物、畜禽粪便和农产品加工业副产品等)丰富，数量巨大(目前全国各省市主要农业生产废弃物生物质资源可利用量统计约为5. 6亿吨，相当于3. 08亿吨标准煤)，市场前景广阔。目前，我国生物质资源利用尚属开发利用的初期阶段，较少有可以推向市场的生物质成型燃料采暖器新产品。生物质燃料固定碳含量低(10-12% )，挥发分含量高(60-70%、接近褐煤)，发热值不高(接近烟煤)，燃烧强化技术是制约生物质资源燃烧利用推广利用的瓶颈。挥发分以室状燃烧方式燃烧，稳定炉膛空间温度，强化挥发分和氧气分子的接触和混合，可以降低烟气中一氧化碳含量、避免出现黑烟；固定碳以层状燃烧方式燃烧，稳定碳层燃烧温度，保证氧气供应，可以避免灰渣存在黑心。国外较多地使用上进料式燃烧器(罗娟，侯书林，赵立欣，等.生物质颗粒成型燃料燃烧设备的进展研究[R].农业部能源环保技术开发中心等2009生物质成型燃料设备与应用技术国际研讨会文集[C].北京，2009. 8. 12-14 :65-73)，底面为透风(一次空气进入口、满足固定炭燃烧需要)的水平圆柱形炉条，侧壁一定高度上钻有圆孔(二次空气进入口、满足挥发分燃烧需要)，圆孔及以下容积均置于灰仓区。料粒在圆孔和底面之间燃烧， 当灰渣层堵实底部缝隙时助燃空气从燃烧器侧壁圆孔进入，总空气供应系数大(3. 5-4. 8)。 二次空气沿着火焰外表面平行于高温烟气流动方向以自然扩散方式缓慢地渗入，和不设二次风相比，挥发分燃烧得到一定的强化，但是强化力度不够，火焰高度和炉膛高度均偏高， 火焰形状和位置不稳定。应用表明这种燃烧器炉膛空间高体积大，火焰形状不美观，一氧化碳排放高，过量空气系数大，燃烧传热性能有进一步优化的空间。文献2 (刘稳延，赵迎芳，刘圣勇，等.生物质成型燃料热风采暖炉的设计与研究 [J].河南农业大学学报，2006，4(K2) :201-204)报道了一种生物质成型燃料热风采暖炉， 设置大的方形炉排，成型颗粒生物质燃料堆积在水平炉排中央燃烧，炉排上的灰渣加大了一次空气穿过固定碳层的流动阻力，炉排上方存在明显的暗淡不透明火焰区，固定碳燃烧得不到足够的助燃空气供应，同时没有考虑二次空气，焰心区挥发分和助燃空气接触混合欠佳，不能有效消除“黑烟”现象。燃用Φ75πιπι、低热值1565ma/kg原料，热效率只有48%， 排烟一氧化碳浓度高达2. 64-2. 22%。
发明内容为了克服目前生物质成型颗粒燃料燃烧设备普遍存在的炉排上灰渣堵塞一次空气通道导致炉排上存在大的缺氧燃烧区、灰渣燃烧不干净、冒黑烟；挥发分和二次空气接触混合欠佳、排烟一氧化碳含量偏高等问题，本实用新型提供一种采用二次空气旋流通入使挥发分旋流燃烧的颗粒取暖炉用旋流燃烧器。本实用新型是通过如下技术方案实现的生物质成型颗粒燃料取暖炉用旋流燃烧器，包括侧板，支撑板和炉排板，炉排板设有细条状一次空气孔，侧板上部设有二次空气孔，在长侧板的中下部设有点火孔，其特征在于二次空气孔为短条状旋流微细孔，炉排板3 为长宽比超过3. 5的长方形板或长轴宽轴比超过3. 5的椭圆形板，一次空气孔5与二次空气孔6面积之比不超过8.0。本实用新型具有大的炉膛内腔容积、小的炉排面积且大的炉排长宽比(炉排窄而长)、挥发分旋流燃烧等技术特征，具有缩小缺氧焰心区并拓宽与二次空气接触的火焰外表面积、二次空气和挥发分接触混合良好等特点，空气供应系数约为2，出现薄片状火焰，燃烧效率92-96%，热效率80-84%，灰渣无黑心存在、烟气一氧化碳排放60-120mg/m3、烟气中无二氧化硫排放、烟气无黑烟现象发生。燃用低品位发热量14_19MJ/kg、挥发分含量超过 50%、固定碳含量不超过12%的生物质成型颗粒燃料的各类家用取暖炉、热风炉、锅炉等燃烧设备都可以使用本实用新型。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是图1的俯视示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明如图1、图2所示，生物质成型颗粒取暖炉用旋流燃烧器，包括侧板1，支撑板2和炉排板3，炉排板3均勻设有细条状一次空气孔5，侧板1上部均勻设有二次空气孔6，二次空气孔6为短条状旋流微细孔，在侧板1的中下部中间设有点火孔4，炉排板3为长宽轴比超过3. 5的椭圆形板。一次空气孔5与二次空气孔6面积之比低于8，不至于二次空气的进气量过小，从而燃料燃烧不充分、降低热效率。短条状旋流微细二次空气孔6可以竖直设置，也可以倾斜设置。炉排板3上一次空气孔5之间的间隔可以为柱状耐热细钢条，也可以为片状耐热薄钢片或其组合而成。炉排板3与四周侧板1之间和侧板1与支撑板2之间可以采用间断焊方法连接，也可以采用折板并辅以间断焊方法连接。支撑板2放置在炉膛底板上，支撑板2和炉膛底板之间密封不透风。本实用新型的工作过程为在离心风机驱动作用或离心引风机吸力作用下，助燃空气小部分从炉排板3下面经过一次空气孔5以1. 5-2. 5m/s的速度进入燃烧器，作为炉排板上颗粒燃料气化后留下的固定碳燃烧所需的助燃空气，大部分经过侧板1的短条状旋流微细二次空气孔6进入燃烧器，作为挥发分燃烧所需的助燃空气。生物质成型颗粒燃料自上落入燃烧器水平炉排板3上，燃料堆积超过点火孔4高度后在点火孔4里的点火器作用下燃烧。料粒在二次空气孔6和炉排板3之间燃烧，当灰渣层堵实一次空气孔5时助燃空气从燃烧器侧壁二次空气孔6进入，总空气供应系数维持在2. 0左右。使颗粒层灰渣完全燃尽要求炉排板单位面积燃烧强度在700-1050kW/m2范围内。炉排板3形状长而窄导致燃烧器里颗粒层形状也是长而窄，颗粒层上方的缺氧焰心区也是长而窄，无疑拓宽了火焰外表面积，为二次空气和更宽的火焰前沿面接触、为缺氧焰心区继续燃烧及时补充助燃空气创造了有利条件。实验表明，在炉排板3长宽比或长宽轴超过3. 5的范围内，拓宽火焰外表面积强化挥发分燃烧达到了较好效果。微细旋流孔设计使得二次空气通过二次空气孔6后倾斜或沿切线方向流入颗粒层上方的缺氧焰心区外表面。在二次空气沿长而窄的缺氧焰心区外表面流动作用下，二次空气引起的小片火焰向临近的前一片火焰倾斜，相邻的小片火焰之间两两搭接，宏观效果是沿缺氧焰心区外表面形成一个稳定的火环。火环的存在，一方面延长了缺氧焰心区里的中间可燃物停留时间和行程，缩短了火焰高度，另一方面增强了火焰稳定性。为使挥发分完全燃烧，炉膛单位体积释热强度在235-350kW/m3范围内。燃烧器侧板1 二次空气孔6具有“短条状旋流微细孔”的结构特征。该特征导致了以下直接技术效果沿缺氧焰心区外表面形成一个稳定的火环；火环有效地延长了缺氧焰心区里的中间可燃物停留时间和行程，缩短了火焰高度；烟气越往上走，燃烧反应越剧烈， 燃烧强度越大，为降低了烟气中一氧化碳含量提供了良好条件；增强了火焰稳定性，固定了火焰形状和位置。不同于目前市场较为普遍的二次空气孔为圆孔设计，二次空气动量小，难于混入缺氧焰心区，只能以扩散方式缓慢地和缺氧焰心区外表面未燃尽气体接触，导致火焰高度高，在炉膛高度有限、火焰形状和位置不稳定等条件限制下，不可避免地出现烟气一氧化碳含量高等结果。燃烧器水平炉排具有“大的长宽比”的结构特征。该特征导致了以下直接技术效果出现薄片状火焰，缩小了颗粒层上方的缺氧焰心区体积，拓宽了火焰外表面积，避免了黑焰出现，给挥发分燃烧强化创造了有利条件；避免了目前市场较为普遍的底面积大且高度高的锥状火焰出现，底面积大且高度高的锥状火焰加大了燃烧强化难度，是黑烟和烟气
一氧化碳含量偏高的主要原因。使用本实用新型的生物质成型颗粒取暖炉用旋流燃烧器，炉膛内火焰呈矮的薄片状，从耐热玻璃观察窗看去火焰外观美观；灰渣无黑心存在；排烟一氧化碳浓度极低且无黑烟出现。
权利要求1.生物质成型颗粒取暖炉用旋流燃烧器，包括侧板(1)，支撑板( 和炉排板(3)，炉排板C3)设有细条状一次空气孔(5)，侧板(1)上部设有二次空气孔(6)，在侧板(1)的中下部设有点火孔G)，其特征在于二次空气孔(6)为短条状旋流微细孔。
2.根据权利要求1所述的生物质成型颗粒取暖炉用旋流燃烧器，其特征在于所述炉排板C3)为长宽比超过3. 5的长方形板或长轴宽轴比超过3. 5的椭圆形板。
3.根据权利要求1或2所述的生物质成型颗粒取暖炉用旋流燃烧器，其特征在于所述一次空气孔(5)与二次空气孔(6)面积之比不超过8。
专利摘要本实用新型涉及一种生物质成型颗粒取暖炉用旋流燃烧器，包括侧板，支撑板和炉排板，炉排板设有细条状一次空气孔，侧板上部设有二次空气孔，在长侧板的中下部设有点火孔，其特征在于二次空气孔为短条状旋流微细孔。本实用新型具有挥发分旋流燃烧等技术特征，火焰美观，燃烧效率及热效率高，烟气一氧化碳排放低，适用于以燃用生物质成型颗粒燃料为主的家用取暖炉、热风炉、锅炉等燃烧设备使用。
文档编号F23D1/02GK202032575SQ20102066189
公开日2011年11月9日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者伍奕, 伍斌强, 艾元方, 蒋受宝, 蒋绍坚, 黄波 申请人:迅达集团湖北迅达科技有限公司