一种紧凑型防结焦喷嘴式生物质燃烧机的制作方法

本发明涉及一种简易结构紧凑型生物质燃烧机，尤其涉及一种通用紧凑防结焦旋转驳火清灰喷嘴式生物质燃烧机，属于生物质热能设备技术领域。

背景技术：

近年随着传统化石能源的逐渐枯竭，能源危机及环境污染受到了社会越来越多的关注，因此在全球范围内探索、开发新型清洁替代能源已成为趋势。生物质能源技术以低污染、可持续、中性碳排放的独特性能受到普遍关注及认可；其中被称为“固体天燃气”的生物质颗粒成型燃料则是目前研究最深入、应用范围最广的一种生物质能源应用技术；与传统的化石燃料相比，生物质颗粒燃料不仅具有了生物质能源的全部优势且可以解决生物质能源的运输、储存问题，使用过程更加环保清洁，加工过程不产生二次污染，完全符合我国现今可持续发展和低碳转型的刚性需求；首先，基于颗粒燃料的高压缩体积及形状节省了大量储存空间，提高了能量密度，使单位体积的持续燃烧时间大幅增加，并有效降低了燃料的储运成本；其次，颗粒燃料具有较好的燃烧特性，易点燃，易燃尽，残碳量低，综合效率高；此外，生物质颗粒燃烧时有害及污染气体组分排放少，并通过碳循环实现了二氧化碳的“零排放”,是可再生能源品类中替代传统化石能源最为有效的途径。

生物质燃烧机是一种目前得到普遍推广应用的通用型生物质颗粒燃料综合热能应用设备；该设备主要通过生物质气化、半气化及直燃技术，将以秸秆、林业三剩物等农林生物质为主要成分的燃料在高温下裂解燃烧，将通过光合作用储存在植物体内的碳氢能量释放出来，从而充分满足人们对于供暖，供热，燃气等生产生活能源使用需求。现今市场生物质成型燃料燃烧机通常采用绞龙上料、固定炉排及多级配风的技术形式，结构单一、造价不菲且应用过程中结焦结渣问题严重；较高的用户一次设备投入成本及较差的客户操作使用体验，严重限制了燃烧机设备的进一步推广及行业发展；一种新型、高效、稳定、防结焦、成本低廉的紧凑型生物质燃烧机被市场迫切需求。

技术实现要素：

为了克服现有燃烧机产品燃烧运行持续稳定性差、易结焦结渣、设备成本投入高、装配体积庞大、工况适用性差等技术的不足，本发明提供一种采用喷嘴式设计、双层套管机构、绞龙上料结合旋转驳火清灰结构，设计了一种紧凑型、低成本、高效率喷嘴式生物质燃烧机；通过简化燃烧机结构降低设备投入成本，减少设备装配体积，通过采用绞龙上料联动旋转驳火清灰结构简化了装置、提高了燃料燃烧效率、杜绝了结焦、结渣，通过设计的一键化操作模式解放了操作人员精力，降低人工成本、加强了客户体验。同时风冷套筒炉膛结合旋转驳火清灰装置的发明和使用也大大提高了设备对于不同原料生物质颗粒的适用性，降低了燃料成本。

为实现上述目的，本发明提出以下技术方案：

本发明所涉及的一种紧凑型防结焦喷嘴式生物质燃烧机，其设计技术特征主要如下列所述。

1）本燃烧机采用喷嘴式结构设计，使得生物质成型燃料像天然气一样便于与加热设备装配，设备主体主要包括前部可更换套筒喷嘴、后部供料综合装置及底部配风辅助综合装置。

2）所述前部可更换套筒喷嘴主要由喷嘴内壁管、喷嘴外壁管、喷嘴外接法兰、旋转驳火清灰装置、套筒喷嘴连接法兰按照一定结构同心焊接形成，做为本设备的核心燃烧装置；其中喷嘴内壁管位于喷嘴外壁管内侧，两部分同心焊接固定于套筒喷嘴连接法兰上，套筒喷嘴连接法兰用于固定并支撑整个前部套筒喷嘴，并用于与后部配风联箱连接使用；喷嘴外接法兰同心焊接于喷嘴外壁管前端，用于与外部对接设备连接；旋转驳火清灰装置轴同心位于喷嘴内壁管中央，共同组成本设备的核心气化燃烧室，用于实现成型燃料的完全气化燃烧及放热，同时通过旋转驳火清灰装置不断旋转翻打、有效杜绝炉膛结焦并提高燃烧效率；喷嘴内壁管与喷嘴外壁管之间形成的间壁为冷却风间壁，主要用于通过风冷为喷嘴内壁管冷却降温、回收热量，从而有效提高了核心设备的使用寿命、降低做为炉膛的喷嘴内壁管材料要求，并有效提升了设备综合热效率。

3）所述的后部供料综合装置主要为本设备系统提供持续的燃料供给、设备承载、供料及炉排转动动力等作用；主要包括燃烧机支架、料斗、进料套管、进料绞龙杆、转动电机、转动固定轴承及转轴轴承固定盒等部分零件组成。其中燃烧机支架用于支撑整个装置，料斗沿顶部焊接固定在本支架上，料斗下部开口处焊接固定进料套管，而进料绞龙杆同轴心固定于进料套管，料仓中的成型燃料在重力作用下通过下部口落入进料套管后被进料绞龙杆传送至后端气化燃烧室内进行燃烧放热；进料绞龙杆后部焊接旋转驳火清灰装置，其主要通过转动固定轴承固定于转轴轴承固定盒上，并通过同样固定于转轴轴承固定盒上的转动电机提供旋转动力，而固定有转动电机及转动固定轴承的转轴轴承固定盒直接紧固安装于进料套管尾部；其中转动电机轴中心、转动固定轴承中心、进料绞龙杆及旋转驳火清灰装置的轴心安装时要求同心共线。

4）所述底部配风辅助综合装置用于为本设备提供各级配风、点火启动、观火、强制除渣等功能；其结构主要包括配风联箱、配风分风盒、鼓风机、强制除渣/观察口、点火配风管、点火加热棒、配风联箱连接法兰等组成；其中配风联箱为本部分核心零件，其前部通过套筒喷嘴连接法兰固定连接套筒喷嘴，后部通过进料套管与后部供料综合装置进行连接；点火配风管穿透配风联箱焊接固定在进料套管正下方，内部安装点火加热棒，通过点火加热棒预热助燃配风，从而点火引燃气化燃烧室内燃料；强制除渣/观察口同样穿透配风联箱焊接固定在进料套管下方左侧，主要用于观察燃烧室燃烧状态及必要时强制脱料除渣所使用；配风分风盒焊接在配风联箱下端，后端连接固定鼓风机，中间通过焊接连接管与点火配风管连接，提供点火助燃风。由鼓风机产生的助燃风进入配风分风盒被分为两个部分，主要部分经由配风分风盒引导进入配风联箱进行再次分配，另一部分风通过固定在配风分风盒内部挡风板引流下通过连接管进入点火配风管。

5）所述的进入配风联箱的主助燃风在配风联箱中被再次分为多个部分，首先有少量配风经由进料套管壁上的孔洞进入进料套管内部，在起到气封防回火的同时反向进入气化燃烧室；配风联箱前面板布有大量孔洞用于多级配风，其中位于点火配风管位置的点火/助燃风口及分布在其两侧的主助燃配风口作为气化燃烧的一次配风，用于成型燃料的热解及固定碳燃烧；围绕在进料套管周边分布的一周孔洞为辅助助燃配风口作为气化燃烧二次风，主要用于挥发分燃烧；分布在最外侧且位于喷嘴内壁管及喷嘴外壁管之间的一周冷却风口作为三次风，主要用于冷却喷嘴内壁管保护气化燃烧室、回收喷嘴内壁管辐射热量，并为喷嘴出口处最终燃烧提供充分的燃烧助燃氧气。

6）此外，所述的前部可更换套筒喷嘴在本设备结构中属于易损可更换件，其与后部供料综合装置采用活口法兰连接，用户可以依据自己的实际使用情况及时调整并更换新的套筒喷嘴，以实现设备使用寿命的延长。

7）所述的旋转驳火清灰装置及进料绞龙杆采用同心同轴同速（旋转角速度）连接固定，使用统一的转动电机进行传动，转动轴采用单臂多点限位形式进行固定连接。

8）所述燃烧机设备采用时间继电器（控制传动电机）及可控硅调压器（控制鼓风机）共同协调控制，采用一键式开关，通过运行参数同步拟合设定简化了客户使用难度及操作工作量。

另外本发明提供技术特征还在于：所述生物质成型燃料被堆放与料斗中，料斗中的成型燃料在重力作用下落入进料套管上方，在进料绞龙杆的推动下穿过配风联箱进入气化燃烧室落入喷嘴内壁管后部，在点火配风管吹出的热风作用下点燃热解，热解出的挥发分在气化燃烧室上部与二次风混合进行燃烧放热，而热解剩余的固定碳部分则在旋转驳火清灰装置的拨动下充分燃烧放热并逐步向喷嘴出口处移动直至完全燃烧后由喷嘴口处跌落到对接炉膛内，燃烧的热烟气在喷出喷嘴后与冷却风口吹出的经预热后的三次风混合并完全燃烧释放全部热量；成型燃料在气化燃烧室（即喷嘴内壁管上）的燃烧属于长行程分区分级式燃烧，其中前部分主要用于热解气化，后部分主要用于固定碳燃烧；而成型燃料及固定碳部分在气化燃烧室内的移动动力主要来自于旋转驳火清灰装置的转动及底部一次配风的吹扫。

有益效果

本发明所提供的一种紧凑型防结焦喷嘴式生物质燃烧机，其有益效果在于。

1）本发明设计结构紧凑，设备体积及占地面积小，可适用于绝大多数燃煤小锅炉清洁能源改造，具有较好市场应用推广前景。

2）本发明在燃烧室结构上采用长行程分级分区式燃烧及多向立体式三级配分，有效提高了成型燃料的燃尽率及设备系统的综合热效率，从而使得本设备的使用经济性大幅提升。

3）设备使用前提前拟合最佳运行参数，客户使用中可实现一键式操作，设备结构简单故障率低，有效提升了本设备的客户体验效果。

4）设备机体采用全固态结构设计，采用的技术原理成熟稳定，从而大大提升了本发明设备运行的持续稳定性。

5）燃烧机设计采用微正压燃烧形式，正常状态下适用设备不需单配引风机，有效降低了用户的改造使用成本。

6）本发明采用分区动态燃烧机理及旋转活动炉排结构，对于除纯木材外的诸如秸秆、草本、杂木等各种成型颗粒燃料均具有较好的适用性，并且具有良好的防结焦抗结渣性能。

7）本发明采用分体式模块化拼装结构，各主要部件均可剥离更换，降低了设备维护成本，减轻了用户使用的成本投入。

8）本发明设备结合原有燃煤锅炉进行清洁能源改造属于两室燃烧形式，经过间接沉降，燃烧火焰及烟气中粉尘及焦油成分较市场同类机型降低50％以上。

综上所述，本发明提供了一种高效节能，稳定可靠，热效率高，正压运行，低碳环保，操作简单，适用广泛的生物质多功能燃烧机。

附图说明

图1为一种紧凑型防结焦喷嘴式生物质燃烧机外形立体图；

图2为一种紧凑型防结焦喷嘴式生物质燃烧机沿喷嘴方向的正视图；

图3为图2沿a-a面剖图；

图4为图1中b圈范围内局部放大图。

附图中：1-喷嘴内壁管；2-喷嘴外壁管；3-喷嘴外接法兰；4-旋转驳火清灰装置；5-配风联箱；6-配风分风盒；7-鼓风机；8-燃烧机支架；9-料斗；10-强制除渣/观察口；11-进料套管；12-进料绞龙杆；13-点火配风管；14-点火加热棒；15-转动电机；16-转动固定轴承；17-冷却风间壁；18-冷却风口；19-点火/助燃风口；20-主助燃配风口；21-辅助助燃配风口；22-气化燃烧室；23-套筒喷嘴连接法兰；24-配风联箱连接法兰；25-转轴轴承固定盒。

具体实施方法

如图1所示的实施例中，本发明提供的一种紧凑型防结焦喷嘴式生物质燃烧机，燃烧机主体包括前部可更换套筒喷嘴、后部供料综合装置及底部配风辅助综合装置三大组成部分，三大部分主体固定支撑于燃烧机支架（08）上，燃烧机支架（08）外侧可以添加安装外壳；前部可更换套筒喷嘴由喷嘴内壁管（01）、喷嘴外壁管（02）、喷嘴外接法兰（03）、旋转驳火清灰装置（04）、套筒喷嘴连接法兰（23）共同组成，其中喷嘴内壁管（01）与喷嘴外壁管（02）一端对齐同心焊接于套筒喷嘴连接法兰（23）上，喷嘴外接法兰（03）同心焊接于喷嘴外壁管（02）另一端，旋转驳火清灰装置（04）同心同轴焊接固定于进料绞龙杆（12），并同心穿过并固定于喷嘴内壁管（01）内。

优选的，结合附图1、附图3，后部供料综合装置主要由燃烧机支架（08）、料斗（09）、进料套管（11）、进料绞龙杆（12）、转动电机（15）、转动固定轴承（16）及转轴轴承固定盒（25）组成，其中料斗（09）顶部齐边焊接于燃烧机支架（08）上，进料套管（11）轴向焊接于料斗（09）底部结构，固定有旋转驳火清灰装置（04）的进料绞龙杆（12）同心同轴依次穿过进料套管（11）及喷嘴内壁管（01）并在进料套管（11）后端通过两组转动固定轴承（16）固定，杆的末端通过卡扣与转动电机（15）进行传动连接，而转动电机（15）及转动固定轴承（16）则采用丝扣固定于同心安装在进料套管（11）后端的转轴轴承固定盒（25）上。

优选的结合附图1、附图3、附图4，底部配风辅助综合装置主要包括配风联箱（05）、配风分风盒（06）、鼓风机（07）、强制除渣/观察口（10）、点火配风管（13）、点火加热棒（14）、配风联箱连接法兰（24）组成；配风联箱（05）通过配风联箱连接法兰（24）固定于前部可更换套筒喷嘴后端，而进料套管（11）由后端中心穿过并焊接于配风联箱（05）后面上，配风分风盒（06）焊接于配风联箱（05）正下端，配风分风盒（06）中间采用连接管与点火配风管（13）连接，并在末端使用丝扣连接鼓风机（07）；点火加热棒（14）同心由后端接入点火配风管（13）。

优选的结合附图1、附图2、附图3本具体实施例采用同源同轴于进料绞龙杆（12）的旋转驳火清灰装置（04）作为气化燃烧室活动联动装置，部件整体采用多点【本实施例为三点，包括两个转动固定轴承（16）支点及其末端的转动电机（15）轴一个支点】单边悬臂固定，固定着力点主要位于相对直径较粗的进料绞龙杆（12）末端；进料绞龙杆（12）及旋转驳火清灰装置（04）在转动电机（15）传动下以同等角速度进行旋转，其中进料绞龙杆（12）用于推动料斗（09）及进料套管（11）内的成型燃料进入气化燃烧室（22），而旋转驳火清灰装置（04）用于搅动气化燃烧室（22）的成型燃料，从而促进反应高效进行、有效杜绝结焦、并在底风一次风配合下推动参与燃烧的成型燃料向炉口处移动。

优选的结合附图1、附图2、附图3本具体实施例采用两次分配三级多向立体式配风结构设计，配风由鼓风机（07）产生，进入配风联箱（05）后进行一次分风，分风后少量进入点火配风管（13）最终经由点火/助燃风口（19）进入气化燃烧室（22）作为一次风；而大部分的风则会进入配风分风盒（06）并在其中进行二次分配，其中少量进入进料套管（11）起到气封作用并最终进入气化燃烧室（22），与由分布在进料套管（11）出口周边的辅助助燃配风口（21）吹出的风共同作为二次风，另有一部分风经由分布在点火/助燃风口（19）两侧的主助燃配风口（20）吹出并与点火/助燃风口（19）吹出的风共同组成一次风，最后一部分风经由分布在喷嘴内壁管（01）及喷嘴外壁管（02）间的冷却风口（18）排出作为三次风。

优选的结合附图1、附图2、附图3，本具体实施例成型燃料储存于料斗（09）中，正常燃烧时在进料绞龙杆（12）的转动下，储存在进料绞龙杆料斗（09）中的成型燃料在绞龙推动力及重力的共同作用下不断被送入气化燃烧室（22）前端，并在充足的一次风供应下完成预热及热解、气化，参与反应的燃料同时将会在旋转驳火清灰装置（04）及底部一次风的共同作用下不断向喷嘴口处移动，越靠近出口处的成型燃料燃烧越完全，直至最后经由喷嘴出口处被推出并进入对应炉膛，因此成型燃料在气化燃烧室（22）内的反应属于分区分段式的，从而有效提高了反应效率并杜绝结焦。

最后，本具体实施例控制系统采用一键式开关控制，实施例中两个控变量转动电机（15）转速及鼓风机（07）功率分别采用时间继电器及可控硅调压器进行控制，实施例执行时通过分析及实验测试拟合了大量运行参数，可在实施例应用时进行提前参数设定，使用者仅需执行一键式开机/关机操作。