一种倾斜进料式农林生物质碎料燃烧炉的制作方法

本发明涉及一种生物质碎料燃烧设备，具体是一种倾斜进料式农林生物质碎料燃烧炉。

背景技术：

生物质燃烧炉具有高效、环保、节能等优点，热效率高，烟尘排放低，也称为高效低排放炉，可单独燃烧生物质(木柴、秸秆、锯末、谷壳、树叶等)，或生物质与煤混燃。生物质燃烧炉首先让进入高温炉膛内的生物质气化，生成可燃气体，可燃气体在二次风的作用下高效燃烧，达到提高炉具热效率，减少烟尘排放的效果。

目前我国广大北方地区，尤其在西北地区的农村还没有实现集体供暖，各户之间分散稀疏，实现集体供暖的铺设管路成本很大，而且维护不便利。考虑到上述地区的农林生物质燃料充足，据统计我国产生的秸秆已超过9亿吨/年，秸秆、树枝等农林生物质作为可再生能源，具有量大、分布广、低硫、低氮等优点，农林生物质是可再生能源领域中唯一可存储运输的碳源，具有硫、氮含量低，燃烧过程中生成的sox、nox较少，对环境污染小；整个生命周期中co2零排放；灰份含量少，充分燃烧后飞灰和灰渣量少；挥发分高，着火燃烧性能优良；资源分布范围广，可工业规模化利用的总量丰富等诸多优势。如果配合使用合格高效的生物质燃烧设备，其排放的so2浓度比天然气还低；安装除尘设施后，其排放烟尘、nox排放可达到轻油排放标准，因此生物质燃料是一种清洁、可再生的环保型燃料。农林生物质的先进燃烧设备研发，成为近几十年来世界各国的重点关注领域之一。

采用农林生物质碎料直接燃烧，将极大地降低燃料成本，具有非常好的市场应用前景。为了满足农林生物质燃烧设备对于连续稳定燃烧、易于调整燃烧工况的需要，农林生物质碎料通常需要采用连续给料的方式。但是与煤粉、煤块、生物质压块成型燃料等固体燃料相比，农林生物质碎料一般尺寸不规则、枝叶较多、切边带毛，容易发生缠绕和搭桥现象，造成无法采用类似空气携带煤粉给料，以及煤块、生物质压块成型燃料等利用重力给料的方式。

当农林生物质碎料需要采用连续给料的方式时，主要技术难点在于：由于其结构松散，着火温度低，给料速度慢的情况下燃烧设备内的火焰容易反窜至喂料装置的出口部分，引起给料过程中农林废弃物碎料的回火现象，存在较大的安全隐患。另外，对于结构比较松散的农林生物质碎料，在给料过程中也容易发生料仓回烟现象，污染工作环境，危害操作人员身体健康。因此，为了推进农林生物质碎料工业化直接燃烧利用，需要重点攻克农林生物质碎料连续给料过程中的防回火防回烟问题。

cn107940443a公布了一种生物质燃烧炉，包括：沿着炉膛的进料口至炉膛底部的纵向方向倾斜设于炉膛内的炉排组件。炉排组件包括临近进料口设置的斜率固定的无孔炉排单元，以及与无孔炉排单元相接的斜率可调的有孔炉排单元。无孔炉排单元包括依次相连的若干个无孔炉排片；有孔炉排单元包括依次相连的若干个有孔炉排片。

cn107843002a公开发布了一种生物质燃烧炉，包括原料粉碎装置、进料装置、燃烧炉本体、水循环装置、排烟管道、热交换管道及进风管道，所述原料粉碎装置包括控制机构、粉碎机构、第一振动筛、第二振动筛、传送机构以及翻转机构。通过第一振动筛、第二振动筛对未粉碎完全的物料分级筛选，提高筛选精度，并且通过传送机构和翻转机构将物料再次送入到粉碎机构，避免了未完全粉碎的物料直接进入到燃烧炉内进行燃烧，提高了燃烧效率，而且全程自动化控制，无需人力。

综上所述，目前市面上的生物质燃烧炉主要以燃烧生物质成型燃料为主，其结构一般是进料部分与燃烧炉炉膛间有一个倾斜进料管，生物质成型燃料在重力的作用下进入炉膛内部，该结构可实现了防回火防回烟功能，但该结构不适合燃烧生物质碎料燃料。因此，积极开发一种适用于农林生物质碎料的燃烧机，为化工、冶金、陶瓷、服装、干燥、供暖等领域提供稳定可靠、绿色环保的高品质热源，具有重要的经济社会意义。

技术实现要素：

本发明的目的是设计适合农林生物质碎料燃烧的燃烧炉，采用倾斜进料方式，具有防回火防回烟功能，采用除尘装置进行烟气除尘，利用余热回收装置回收烟气余热，具有热效率高、颗粒物排放低的优点。

本发明具体所采用的技术方案为：

一种倾斜进料式农林生物质碎料燃烧炉，包括进料仓、生物质燃烧炉炉体、炉外换热及余热利用装置、尾气净化装置；进料仓、生物质燃烧炉炉体、炉外换热及余热利用装置、尾气净化装置都安装在可移动的底座上；

所述的进料仓上部防火绝热隔板，进料仓底部设有一级进料装置，一级进料装置尾部通过二级进料装置连接生物质燃烧炉炉体；所述的生物质燃烧炉炉体出口接炉外换热及余热利用装置，炉外换热及余热利用装置后接尾气净化装置；所述的生物质燃烧炉炉体内设有炉内换热器；

所述防火绝热隔板安装在进料仓上端，防火绝热隔板上还安装有自动闭门器，其闭合方式由自动闭门器控制；

所述的二级进料装置，包括外部进料管，所述的外部进料管为内径呈渐缩形状；二级进料装置与生物质燃烧炉炉体连接处的炉膛进料口呈喇叭形状。

所述生物质燃烧炉炉体内设有炉内换热器，炉内换热器下方为倾斜布料炉排；所述的倾斜布料炉排与炉排手动调节装置连接；倾斜布料炉排下方设有风机、点火器、水平往复转动炉排；所述的水平往复转动炉排与操纵杆连接，所述的水平往复转动炉排下方设有固定板，固定板下部为灰斗仓；生物质燃烧炉炉体正面布置炉内状态观测口观测炉内燃烧状况；

所述的炉排手动调节装置，包括操纵杆；操纵杆固定连接倾角调节纵向杆，转动手动操纵杆带动倾角调节纵向杆旋转；

倾角调节纵向杆下端与倾斜布料炉排铰接；

倾角调节纵向杆为螺杆结构，倾角调节纵向杆上设有锁紧螺母，用于锁紧倾角调节纵向杆；

所述的炉内换热器布置生物质燃烧炉炉体在内壁上或者上部。

所述的水平往复转动炉排，与转轴连接，转轴活动安装在生物质燃烧炉炉体的底部，水平往复转动炉排随转轴往复转动。

所述固定板上开有大孔，并设有凹槽，固定板与水平往复转动炉排之间留有缝隙。

所述的风机，与炉外换热及余热利用装置通过管道连接起来。

所述的灰斗仓，为15°～30°的倾斜内仓，与倾斜布料炉排的倾斜方向相反；灰斗仓内较高的一侧设有刮板，刮板与转轴连接，刮板不与灰斗仓直接接触；灰斗仓较低的一侧设有灰渣出口，灰斗仓中上部开自然通风口。

所述防火绝热隔板的闭合方式由自动闭门器控制，自动闭门器可以为自动液压闭门器、电动闭门器，优选电动闭门器。防火绝热隔板正常处于打开状态，当进料仓内的传感器检测到进料仓着火时，通过控制系统控制自动闭门器及时将防火绝热隔板关闭，防止火势蔓延。

所述的一级进料装置，可以为螺杆式进料装置、活塞式进料装置、皮带输送式进料装置，优选螺杆式进料装置；一级进料装置与底座的夹角可以为-45°～45°。

所述的二级进料装置，其外部进料管呈渐缩形状，渐缩角度为0.5°～10°，在炉膛进料口呈喇叭形状，扩张角可以为45°～60°，可以解决进料时的回火回烟问题；二级进料装置可以为螺杆式进料装置、活塞式进料装置、皮带输送式进料装置，优选螺杆式进料装置；二级进料装置与生物质燃烧炉炉体的夹角为-70°～70°；二级进料装置与一级进料装置采用连接件进行连接。

倾角调节纵向杆，可以为提升固定式结构，可以为螺旋锁紧结构，这里优选螺旋锁紧结构。具体工作是转动手动操纵杆带动倾角调节纵向杆，倾角调节纵向杆为上端外螺纹，下端内螺纹结构，并在上端标定了倾斜布料炉排倾角刻度，当旋转到目标倾角后，用锁紧螺母锁死，从而将调节倾斜布料炉排的倾角固定在目标值，倾斜布料炉排与其固定端的水平夹角的变化范围为0°～30°。

上述炉内换热器，类型可以为转轮式换热器、热管换热器、中间媒介式换热器、板翅式换热器。这里优选中间媒介式换热器，媒介可以为各种导热油，可以为水，导热油，根据用户情况选择。

上述倾斜布料炉排，可以为圆形，可以为方形，可以为径向凸起，两侧倾斜的圆盘，优选径向凸起，两侧倾斜的圆盘。开孔可以设计成间歇布置结构，也可以设计成不规则的开孔，孔径可开大一点，解决了进料后将燃料分散的同时，也为颗粒度大，质地轻的燃料提供燃烧床。

上述水平往复转动炉排，与底部的转轴连接，并随之往复转动，可通过与转动炉排连接的操纵杆，手动操作，使炉排上燃烧后的灰渣落入灰斗仓。水平往复转动炉排开孔需均匀布置，且孔径较小，为小颗粒，质地较重的生物质散料燃烧床。

所述固定板固定住炉膛内壁，开孔较大，带有凹槽，与水平往复转动炉排之间留有很小的缝隙，通过水平往复转动炉排与固定板之间的往复相对运动，使燃尽的灰渣自动落入灰斗仓。

上述风机，可以为离心式、轴流式、斜流式(混流式)和横流式，这里优选离心式风机，且根据需要可以将炉外换热及余热利用装置通过管道连接起来，为燃烧提供热空气。

上述点火器可以为等离子点火装置，可以重油(渣油)点火油枪、轻油(柴油)点火油枪枪点火、微油(少油)点火油枪，优选点火油枪。

上述灰斗仓，设计成15°～30°的倾斜内仓，与倾斜布料炉排的倾斜方向相反，并布置与转轴连接的刮板，刮板不与灰斗仓直接接触。在运行时通过往复转动，将灰斗仓分散的灰刮到灰渣出口，达到自动排灰的目的。同时在灰斗仓中上部开自然通风口，为水平往复转动炉排提供一次自然风，设计结构可以为方形孔、圆形孔、花瓣形孔、并通过调节片调节进风口的大小，也可以直接关闭。

所述炉外换热及余热利用装置，实现烟气出口的余热利用，且整个装置可拆卸，可以布置多级换热器，如：给生活用水加热、为进入炉膛的空气预热。换热器可以为热管换热器、板翅式换热器、可以为热泵。根据需求选择，如需要生活用热水可以采用热管换热器。炉外换热及余热利用装置一端与燃烧炉体连接，另一端与尾气净化装置连接。

炉外换热及余热利用装置后接尾气净化装置，可以为布袋除尘装置、旋风除尘装置、湿式除尘装置、静电除尘装置、脱硫除尘装置、重力除尘器的一种或者多种除尘装置的组合，优选旋风分离器。

本发明所述的控制系统主要控制整个燃烧炉的工作运行、状态提示、故障报警，可设定主要输入参数，如生物质燃烧炉炉体进料量，炉内换热器出口热载体的温度，室内温度，执行参数有第一电动机、第二电动机、第三电动机的转速，与转轴连接的第三电动机的换向频率，风机的转速，以及出现故障时，自动切断电源停止运行。

本发明所述的检测系统主要是对燃烧炉运行时相关参数的检测，作为控制系统的参考数据，包括在炉内换热器、炉外换热及余热利用装置出口温度传感器，通过控制使换热器出口水温达到设定要求。在进料仓布置烟气浓度传感器以及温度传感器，烟气浓度或物料温度超过设定值时，将这些信息传输到控制器，自动报警，直接启动自动闭门器关闭防火绝热隔板，并切断电源。

所述动力系统，采用三台电动机，安装在底部支架上，第一电动机与一级进料装置的转轴连接，第二电动机与二级进料装置转轴连接，第三电动机转轴连接，并通过控制电动机的频率改变运行速度。

本发明的有益效果在于：

1)进料仓布置在燃烧炉底部，与燃烧炉体无直接接触，通过两级进料，且将炉膛内部进料口设计成喇叭形状的方式解决一般燃烧炉在进料为生物质散料时出现的回火回烟问题，解决了运行安全问题，由于进料仓布置在整个系统的底部，避免了往料仓内倒物料时，需要将物料抬起，或添加多余的提升装置，同时实现整个进料自动化，节省了人力。

2)整个燃烧炉的运行不需要人时刻关注，整个运行过程通过控制器实现，可实现全天24小时运行工作，如：自动排灰，根据负荷要求自动调节燃烧进料量。尤其在夜晚，人们休息后需要燃烧炉自动运行供暖，通过检测传感器对运行过程中出现的故障及时反馈，并通过控制器及时做出调节，保障人身财产安全。

3)该生物质燃烧炉可以燃烧生物质散料，也可以燃烧生物质成型颗粒，可以燃烧生物质及煤粉混合颗粒，加上两层燃烧炉排筛选的燃烧方式，同时结合自然通风和强制通风为燃料燃烧提供了充足的氧气，使燃烧更加充分，同时在燃烧炉烟气出口布置了余热利用装置，及烟气净化装置，使整个系统具有节能、环保等优势。

综上所述，该装置具有节能、环保，自动化运行的特点，在我国山区农村供暖应用中将有广阔的前景。

附图说明

图1为本发明的的结构主视图；

图2为本发明的生物质碎料燃烧炉炉膛内部剖视图；

图3为本发明结构俯视图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的工作过程作进一步详细描述。

如图1、图2和图3所示，一种倾斜进料式农林生物质碎料燃烧炉，包括进料仓15、生物质燃烧炉炉体7、炉外换热及余热利用装置10、尾气净化装置11；进料仓15、生物质燃烧炉炉体7、炉外换热及余热利用装置10、尾气净化装置11都安装在可移动的底座13上；

所述的进料仓15上部防火绝热隔板1，进料仓15底部设有一级进料装置3，一级进料装置3尾部通过二级进料装置4连接生物质燃烧炉炉体7；所述的生物质燃烧炉炉体7出口接炉外换热及余热利用装置10，炉外换热及余热利用装置10后接尾气净化装置11；所述的生物质燃烧炉炉体7内设有炉内换热器8；

所述防火绝热隔板1安装在进料仓15上端，防火绝热隔板1上还安装有自动闭门器2，其闭合方式由自动闭门器2控制；

所述的二级进料装置4，包括外部进料管，所述的外部进料管为内径呈渐缩形状；二级进料装置4与生物质燃烧炉炉体7连接处的炉膛进料口呈喇叭形状。

所述生物质燃烧炉炉体7内设有炉内换热器8，炉内换热器8下方为倾斜布料炉排17；所述的倾斜布料炉排17与炉排手动调节装置连接；倾斜布料炉排17下方设有风机18、点火器23、水平往复转动炉排19；所述的水平往复转动炉排19与操纵杆12连接，所述的水平往复转动炉排19下方设有固定板20，固定板20下部为灰斗仓24；生物质燃烧炉炉体7正面布置炉内状态观测口9观测炉内燃烧状况；

所述的炉排手动调节装置，包括操纵杆6；操纵杆6固定连接倾角调节纵向杆16，转动操纵杆6带动倾角调节纵向杆16旋转；

倾角调节纵向杆16下端与倾斜布料炉排17铰接，

倾角调节纵向杆16为螺杆结构，倾角调节纵向杆16上设有锁紧螺母22，用于锁紧倾角调节纵向杆16；

所述的炉内换热器8布置生物质燃烧炉炉体7在内壁上或者上部。

所述的水平往复转动炉排19，与转轴14连接，转轴14活动安装在生物质燃烧炉炉体7的底部，水平往复转动炉排19随转轴14往复转动。

所述固定板20上开有大孔，并设有凹槽，固定板20与水平往复转动炉排19之间留有缝隙。

所述的风机18，与炉外换热及余热利用装置10通过管道连接起来。

所述的灰斗仓24，为15°～30°的倾斜内仓，与倾斜布料炉排17的倾斜方向相反；灰斗仓24内较高的一侧设有刮板25，刮板25与转轴14连接，刮板25不与灰斗仓24直接接触；灰斗仓24较低的一侧设有灰渣出口5，灰斗仓24中上部开自然通风口21。

生物质燃烧炉炉体7内燃烧生物质碎料，通过炉内换热器8加热热载体，热载体满足一定工况后提供给用户使用。

所述生物质碎料是指农作物秸秆、薪材、木屑、果壳、树叶树皮、食品加工残余物、水草、藻类等生物质经过或者未经或铡切、或粉碎工艺处理，平均长度在10mm以下，当量直径在8mm以下，单种生物质或者多种类型生物质的混合物。

所述防火绝热隔板1的闭合方式由自动闭门器2控制，本实施例的自动闭门器2为电动闭门器。

所述的一级进料装置3，为螺杆式进料装置；所述的二级进料装置4为螺杆式进料装置；

倾角调节纵向杆16为螺旋锁紧结构。具体工作是转动操纵杆6带动倾角调节纵向杆16，倾角调节纵向杆16为上端外螺纹，下端内螺纹结构，并在上端标定了倾斜布料炉排17倾角刻度，当旋转到目标倾角后，用锁紧螺母22锁死，从而将调节倾斜布料炉排17的倾角固定在目标值，倾斜布料炉排17与其固定端的水平夹角的变化范围为0°～30°。

上述炉内换热器8，为中间媒介式换热器。

本发明所述的控制系统主要控制整个燃烧炉的工作运行、状态提示、故障报警，可设定主要输入参数，如生物质燃烧炉炉体7进料量，炉内换热器8出口热载体的温度，室内温度，执行参数有第一电动机26、第二电动机27、第三电动机28的转速，与转轴14连接的第三电动机28的换向频率，风机18的转速，以及出现故障时，自动切断电源停止运行。

进行供暖作业时，生物质散料先由一级进料装置3输送到二级进料装置4，螺杆采用无轴螺旋叶片面型结构，螺旋输送机的螺旋轴在物料运动方向的终端有止推轴承，在输送结构较长时，加中间吊挂轴承。二级进料装置4将物料送入事先通过操纵杆6调好角度的倾斜布料炉排17，倾斜布料炉排17可根据物料类型选择合适的倾角，倾斜布料炉排17上孔的直径较大，且分布稀疏，这样可以将大部分物料引入并较均匀的布置水平往复转动炉排19上燃烧，同时使一部分轻质的大颗粒留在倾斜布料炉排上燃烧，一部分小的重质颗粒落在开孔直径小的水平往复转动炉排19上燃烧，通过周期性的转动水平往复转动炉排19，使灰自动落入灰斗仓24，灰斗仓24由于内部倾斜结构，大部分灰渣会往排灰口5移动，同时通过往复旋转的刮板25，将其他散落在灰斗仓24中灰刮带到排灰口5。

燃烧过程中，燃料燃烧与炉内换热器8主要换热方式为辐射换热和对流换热，通过炉内换热器8将热量传递到供暖系统的循环水。烟气通过与炉外换热及余热利用装置10换热，实现对烟气热量的回收利用。同时在烟气尾部增加尾气净化装置11选用旋风除尘器，旋风除尘器主要由进口、筒体、锥体和排风口组成。含尘气流由切向进口进入除尘器后，沿筒体和锥体内壁自上而下做高速旋转运动，向下旋转的气流称为外涡旋。外涡旋到达锥体底部后，转而向上，沿轴心向上旋转，向上旋转的气流叫内涡旋，最后经排风管排出。气流做旋转运动时，尘粒在惯性离心力的推动下，向气流形成的旋转体外缘移动，当到达内壁边缘时，粉尘颗粒会与内壁接触释放能量并在重力的作用下，沿壁面滑落到底部的出杂口并通过管道导入到炉膛灰斗仓随燃烧灰烬一起排出燃烧炉。

整个过程通过控制器实现运行，并通过传感器检测运行状态，所有组件可以布置在可移动的底板13上，也可以分开固定布置。

实施例2

某农村家庭采用本发明为家庭房间供暖作业，该家庭建有室内的供暖设备，这里直接将本发明的炉内换热器8与原有供暖设备的接口连接，炉外换热及余热利用装置10连接家庭的热水保温箱，提供生活用热水。并使进料仓15略低于地面，可以轻松的将生物质散料倒入料仓，由于资金、场地等因素作用，并没有采用尾气净化装置11，且整个过程并没有使用控制系统，主要是为实现自动进料和自动排灰功能。灰渣落入略低于灰渣出口的大容器中，第二天人工清理。

主要燃烧的生物质碎料为玉米秸秆，小麦秸秆，以及上述碎料与煤粉的混合物。这里先用铡草机将这些生物质秸秆铡碎，然后晾晒后储存起来，在使用时直接通过手推车将生物质散料倒入料仓15。

实施例3

某谷物烘干企业采用本发明专利为供能装置，将炉外换热及余热利用装置10预热后的空气通过风机18送入生物质燃烧炉中，主要对冷空气预热，并通过风机通入到炉膛，燃烧需要的空气预热，达到节能的目的，此时采用本发明提到的所有系统，包括控制系统及检测系统。并与其干燥系统整合到控制柜，此时炉内换热器8内的循环介质为干燥箱热载体空气，将达到一定温度湿度的热空气通入干燥箱对谷物进行干燥，且在烟气出口布置了旋风除尘器即尾气净化装置11，对烟气除尘后，排放到大气当中。同时将温度传感器布置在烘干箱空气入口，通过控制柜，控制一级进料装置3、二级进料装置4的转速，调节进料量；控制风机18的功率，调节燃烧配风使温度热载体空气的温度和湿度稳定在设定的值左右。

生物质燃烧炉通过燃烧生物质，如由秸秆、稻草、稻壳、花生芯、玉米芯、棉籽壳等以及“三剩物”经过加工产生的块状环保新能源。燃烧此类生物质燃烧颗粒对环境无污染，且废物利用绿色环保，避免秸秆燃烧造成的空气污染问题。