可同时用作烟气除尘和秸秆干燥的秸秆圆包自动上料装置的制作方法

本发明涉及一种为生物质锅炉燃烧系统提供燃料的自动上料装置，通过将废热烟气吹过秸秆圆包进而将它们干燥，秸秆圆包同时也成为废热烟气粉尘过滤器，上料仓将除尘功能集成到了烟气循环当中。

背景技术：

专利cn202010263152.6中描述了使用来自燃烧系统的废热烟气干燥整捆农作物秸秆时，废热烟气中的粉尘含量可以显著降低。但那种低成本方案无法实现连续操作，并且对于大型热力系统而言，频繁的使用带有前部装载机的设备传运秸秆圆包成本显得过于昂贵。

专利cn201811060698.0中提出了一种使用密封的上料仓的燃烧系统，在那里密封虽可防止上料仓发生回火现象，但不能连续吹入热风或废热烟气来将秸秆圆包中的水分带走并实现干燥。

当秸秆圆包被放置在链条上，此时无法在秸秆圆包的运动方向上对秸秆圆包的位置做出校正，秸秆圆包的包装也容易被损坏，而且上料仓也只能轻微抬起一个角度，否则秸秆圆包就会向前进的反方向滚动。

根据专利cn201811060698.0所述，当添加新的秸秆圆包时填料门需要打开，空气会被吸入上料仓进而可能进入燃烧室，这将使得燃烧过程发生改变，所以要求添加秸秆圆包时必须在尽可能短的时间内迅速完成，一旦出现差池就有可能引发爆燃和其它继发性的安全问题，而这种可能性对恒定气体产出量有更高要求的大型热力系统来说则更是不可接受的。

根据专利cn201811060698.0所述的技术方法，填满的上料仓可能无法快速终止意外的、上料仓内的燃料燃烧，而目前也尚未见利用废烟气同时对秸秆圆包连续进行干燥并同时除尘的技术方案。

技术实现要素：

本发明的目的是通过改变燃烧系统的上料仓，以便即使上料仓装满秸秆圆包时也可以在短时间内迅速让意外的、上料仓内的燃料燃烧停止。燃烧空气不再不受控制地进入燃烧室、燃烧室的烟气也不再进入上料仓，操作人员可以在没有时间压力的情况下从外部添加秸秆圆包。上料仓可以长时间在没有人工支持的情况下自动运行，秸秆圆包还可以通过废热烟气得到干燥并实现废热烟气除尘，上料仓内堆积的灰尘也可以得到及时处置。

根据本发明，设计出一种通过与秸秆圆包锁定仓连接的将秸秆圆包喂入到燃烧系统的推入料仓和一个通过引入热风或废热烟气实现秸秆圆包干燥和废烟气除尘的上料仓。

推入料仓包含一个常见的滑动盾及与其链接的输送链，秸秆圆包通过推入料仓向上传送到燃烧系统中，燃烧系统向下倾斜因此燃料可以在没有传送装置的情况下仅依靠重力向下移动，而秸秆圆包推入料仓则向上抬起到一定高度。这样仅推入式上料仓的最前端会因为燃烧系统受热，受热的这一部分布置有水冷套和陶瓷衬里。

当需要把另一个秸秆圆包加入到推入料仓时，本专利设计方案是加入的秸秆圆包在滑动盾位于下部工位的时候落入；这个滑动盾也可在中部工位和上部工位停驻。

在推入料仓的顶部布置了一个秸秆圆包保持装置，当滑动盾往后移动时可以防止秸秆圆包也同时向后滚动。在滑动盾的顶部设计有一个秸秆圆包抓取区，这样秸秆从上方落入时只会发生最小的位移。在推入料仓的顶部布置了一个秸秆圆包锁定仓，秸秆圆包可完全依靠重力落入秸秆圆包锁定仓的底板上

秸秆圆包锁定仓的入口和出口分别朝向秸秆圆包推入料仓和秸秆圆包除尘干燥上料仓，入口和出口分别使用一个枢转门闭锁，这些闭锁的枢转门都带有密封件以确保密封性。

秸秆圆包锁定仓中有一个可在外部操控的秸秆圆包支位装置可将秸秆圆包固定在秸秆圆包锁定仓中处于等待工位。秸秆圆包锁定仓的两个门始终至少有一个处于关闭状态，这样可以防止空气流动不受控制的进入。

秸秆圆包除尘干燥上料仓的顶部连接着秸秆圆包锁定仓，除尘干燥上料仓的长度可根据需要调整。秸秆圆包存留在除尘干燥上料仓时经废热烟气吹过实现了秸秆圆包的干燥和废热烟气的除尘。热烟气分配通道布置在秸秆圆包除尘干燥上料仓中，该热烟气分配通道以等距离间隔布置有吹气开口，经由这些吹气开口废热烟气或热风被带压吹入秸秆圆包。

为了在吹气开口和秸秆圆包之间实现足够的密封，在吹气开口的上方和下方以及相对的一侧均布置有连续的滑轨，滑轨到秸秆圆包的距离和接触压力都是可调节的。通过这种方式将秸秆圆包定位并轻轻地压在吹气开口上从而保证所需的密封，秸秆圆包运输装置也会产生秸秆圆包轻微塑形所需的压力。

秸秆圆包运输装置由常见的环形链、驱动轮和支撑轮等构成，支撑管等距离连接到两条链上。圆形草捆放在它们上面与运输方向成直角并通过连续的滑轨对齐。支撑管通过支撑板连接在环形链上从而最大限度防止支撑管翻倒。

堆积在秸秆圆包除尘干燥上料仓底部的灰尘可通过刮板被输送到集尘室，刮板由环形链连接保持其工位。

为确保可随时将新的秸秆圆包添加到除尘干燥上料仓中和在所有的吹气开孔前都始终保持有一个秸秆圆包的双重目的，本发明的运输装置设计成由前后两部分组成。在前部第一个运输装置部分没有安装热烟气分配通道，这里只是一个带有独立驱动和控制的秸秆圆包运输装置，可随时从外面添加新的秸秆圆包。在自动运行时前后两个秸秆圆包运输装置保持同步，秸秆圆包被从前部第一个秸秆圆包运输装置转移到后部第二个安装有热烟气分配通道的秸秆圆包运输装置上。

为将秸秆圆包从除尘干燥上料仓中送入秸秆圆包锁定仓中，所有秸秆圆包都会被输送至下一个最近的吹气开口处取得废热烟气或热风。两个秸秆圆包运输装置的周期性同步运行借助两个位置传感器实现，每个位置传感器用于一个秸秆圆包运输装置，随时纠正两个秸秆圆包运输装置的同步误差。

在常规的自动操作中，秸秆圆包推入料仓、秸秆圆包锁定仓和秸秆圆包除尘干燥上料仓都处于微负压状态，所有门以及外驱动轴均被密封。料仓内气体无法散发到外部，外部空气也不能进入所有料仓内部。

以上所描述的模块共同构成了可同时满足秸秆圆包干燥和废烟气除尘的秸秆圆包自动上料装置。

附图说明

图1以侧视图显示了燃烧系统(1)，该燃烧系统具有秸秆圆包推入料仓(2)和秸秆圆包锁定仓(3)，部分结构在图中做了省略。

图2以侧视剖面图显示了秸秆圆包除尘干燥上料仓(4)。

图3以横切面图显示了秸秆圆包除尘干燥上料仓(4)。

图4以侧视剖面图显示了部分秸秆圆包除尘干燥上料仓(4)。

图5显示了支撑管(18)的连接。

图6显示了刮板(21)的设计和布置。

图7显示了滑轨(30)的弹性连接。

图中：1-燃烧系统，2-秸秆圆包推入料仓，3-秸秆圆包锁定仓，4-秸秆圆包除尘干燥上料仓，5-输送链，6-滑动盾，7-秸秆圆包保持装置，8-秸秆圆包，9-枢转门，10-密封件，11-枢转门，12-秸秆圆包支位装置，13-秸秆圆包运输装置，14-秸秆圆包运输装置，15-环形链，16-驱动轮，17-温支撑轮，18-支撑管，19-填料门，20-底板，21-刮板，22-集尘室，23-扣门，24-滚动轴，25-齿轮电机，26-热烟气通道，27-热烟气分配通道，28-吹气开口，29-内腔，30-滑轨，31-可调支架，32-废烟气排出通道，33-隔热层，34-支撑杆，35-导向板，36-支撑板，37-水冷套，38-陶瓷衬里，39-钢梁，40-秸秆圆包抓取区，41-上部工位，42-中部工位，43-下部工位，44-滚动底板，45-外壁，46-调节螺钉，47-弹簧片，48-连接片。

具体实施方式

以下将参考附图更详细地解释本发明的应用示例。

图1包含一个秸秆圆包(8)燃烧系统(1)，系统燃烧功率为4700kw。通过本发明的秸秆圆包自动上料装置将预先干燥的秸秆圆包(8)自动装载到燃烧系统(1)中。整个秸秆圆包自动上料装置设计为可并排容纳2个秸秆圆包(8)，图中仅可见位于视野前面的秸秆圆包(8)。

本实施例中使用的圆包直径在1.15-1.5米之间，长度约1.2米。优选松紧适度、外部密实的秸秆圆包，这样有利于热气或废热烟气吹入秸秆圆包，秸秆圆包也比较容易气化燃烧。

根据本发明的秸秆圆包自动上料装置由秸秆圆包推入料仓(2)、秸秆圆包锁定仓(3)和秸秆圆包除尘干燥上料仓(4)组成。

秸秆圆包推入料仓(2)被设计为由金属板制成的密封通道，该通道向上倾斜，此处呈大约25°角，这样来自燃烧系统(1)的热量仅会影响到秸秆圆包推入料仓(2)的上部区域。秸秆圆包推入料仓(2)包括水冷套(37)、陶瓷衬里(38)、输送链(5)和用于向上推进输送秸秆圆包的滑动盾(6)等。

秸秆圆包推入料仓(2)顶部有一个秸秆圆包保持装置(7)，可通过重力自动摆动。该装置可以防止当滑动盾(6)退后移动重新装入另一个秸秆圆包(8)时，之前推上去的秸秆圆包(8)也自动退后向下滚动。

在燃烧系统(1)的燃料耗尽时由链条驱动的滑动盾(6)可一直行进到燃烧系统(1)入口处，通常在连续运行的情况下滑动盾(6)仅会向上移动到秸秆圆包保持装置(7)生效的上部工位(41)。滑动盾(6)到达上部工位(41)时发出重新装载草捆的信号，之后滑动盾(6)移动到中部工位(42)时秸秆圆包抓取区(40)生效，秸秆圆包(8)会在滑动盾(6)到达下部工位(43)时自动落下。

秸秆圆包锁定仓(3)和与其相连的秸秆圆包除尘干燥上料仓(4)布置在秸秆圆包推入料仓(2)上方，这样可以最小化整个装置所需的空间。秸秆圆包(8)仅通过重力作用即可从上方落入秸秆圆包推入料仓(2)，向上开启的枢转门(9)关闭时其依靠自身重量压在密封件(10)上从而确保密闭性。在正常操作时秸秆圆包推入料仓(2)中的低负压状态可加强枢转门(9)的密闭性，这样几乎没有空气可从外面进入秸秆圆包推入料仓(2)从而防止秸秆圆包(8)烧向后边，燃烧系统(1)的给风也始终处于受控状态。

另一个枢转门(11)则负责锁闭秸秆圆包除尘干燥上料仓(4)到秸秆圆包锁定仓(3)的通道，这里同样布置有密封件(10)并通过枢转门(11)自身的重量实现封闭。

如果燃烧系统(1)爆燃且压力过大时则有可能将枢转门(9)抬起然后烟气进入秸秆圆包锁定仓(3)，这样就会减弱爆燃发生时导致的过压从而提高整个系统的安全性，但此时枢转门(11)始终处于关闭状态从而保护秸秆圆包除尘干燥上料仓(4)中的秸秆圆包(8)免于着火。

秸秆圆包锁定仓(3)中的秸秆圆包支位装置(12)折叠时会将秸秆圆包(8)控制在等待工位，这样使得枢转门(9、11)仅在另一扇门关闭时才能打开，这就意味着没有更多空气能从秸秆圆包锁定仓(3)进入秸秆圆包推入料仓(2)。

可动作部件均由枢轴驱动，枢轴通过密封压盖实现与外部隔绝空气，枢轴通过齿轮或直流电机(未显示)驱动。秸秆圆包除尘干燥上料仓(4)与秸秆圆包锁定仓(3)在顶部相连接。

图2显示了以上描述的秸秆圆包除尘干燥上料仓(4)的全部长度。它包含两个独立的秸秆圆包运输装置(13、14)，其中仅对位于秸秆圆包运输装置(14)上的秸秆圆包(8)吹入热风或废热烟气，这样废热烟气和秸秆圆包(8)同时实现了除尘和干燥。此实施例中秸秆圆包运输装置(14)可存放15x2共计30个秸秆圆包(8)。在燃烧系统(1)全功率燃烧状态下秸秆圆包(8)在秸秆圆包运输装置(14)的停留时间可达6小时，而在低燃烧功率的情况下则秸秆圆包(8)的停留时间更长。这样可以让潮湿的秸秆圆包(8)除去至少15％的水分，这足以使得非常糟糕的燃料都适合燃烧。秸秆圆包除尘干燥上料仓(4)在秸秆圆包运输装置(14)处的长度还取决于燃烧系统(1)产生的废烟气量，本实施例的燃烧功率为4700kw时秸秆圆包运输装置(14)处则应最少布置30个秸秆圆包。此处需要至少800pa的热风或废热烟气压力，在保证除尘效果的前提下秸秆圆包密度越低则所需热风或废热烟气压力就越低。

两个秸秆圆包运输装置(13、14)均包含环形链(15)、驱动轮(16)、支撑轮(17)、齿轮电机(25)和支撑管(18)，每个秸秆圆包运输装置(13、14)都由两个环形链(15)以精确距离牢固连接。秸秆圆包(8)位于支撑管(18)上，该支撑管(18)与运输方向成直角对齐并可侧向移动从而放入秸秆圆包(8)。

秸秆圆包运输装置(13)被设置成可定时添加秸秆圆包(8)，使用叉车或前装载器一次最多可将10个圆形秸秆圆包(8)送进填料门(19)，可以让燃烧系统(1)全功率状态下连续燃烧约2个小时。使用合适的装载装置可将秸秆圆包(8)沿行进方向或侧面成90°送入秸秆圆包运输装置(13)。

在自动运行状态下秸秆圆包运输装置(13)将秸秆圆包(8)输送至秸秆圆包运输装置(14)上，满足此项功能秸秆圆包运输装置(13、14)必须保持同步运行，以保障秸秆圆包(8)始终位于吹气开口(28)的中间位置。

两个秸秆圆包运输装置(13、14)都有其独立的、在图中未示出的位置发送器给出支撑管(18)的位置信号并可使秸秆圆包运输装置(13、14)停止运行，因此两个秸秆圆包运输装置(13、14)同步运行中的误差可以不断地得到纠正。

本发明装置中的粉尘等杂物会经过支撑管(18)落到秸秆圆包除尘干燥上料仓(4)的底板(20)，特别是会通过刮板(21)被送入到集尘室(22)，在集尘室(22)这些粉尘等可通过扣门(23)经手动或机械清除。

图3示出了秸秆圆包除尘干燥上料仓(4)在秸秆圆包运输装置(14)区域的横截面图，其中两个环形链(15)的驱动轮(16)布置在坚固的滚动轴(24)上，每个滚动轴(24)均位于秸秆圆包(8)的中间位置。

本实施例中秸秆圆包运输装置(13、14)的运行速度低于6厘米/秒，来自燃烧系统(1)的90-125℃热风或废热烟气带压通过保温良好的热烟气通道(26)进入热烟气分配通道(27)，然后沿秸秆圆包运输装置(14)延伸并将热烟气通过吹气开口(28)吹入秸秆圆包(8)，然后将秸秆圆包(8)干燥并同时实现废热烟气的除尘。其它来源的热风或废热烟气也可循环利用于干燥秸秆圆包(8)以提高能源利用效率。

另外配置的风机可从秸秆圆包除尘干燥上料仓(4)内腔(29)中抽出已净化粉尘和带有水蒸气的废烟气，这里可以通过设置风机速度以使内腔(29)保持微负压(本实施例中为-5pa)，这样可以防止填料门(19)打开时逸出废烟气。

为此这里使用的是低功率轴流风机(本图未示出)将潮湿的废烟气从秸秆圆包除尘干燥上料仓(4)中通过废烟气排出通道(32)引入烟囱。

为在最大程度上防止热量损失和冷凝结物产生，整个除尘干燥自动上料装置都被隔热层(33)从外部包裹。

在秸秆圆包(8)的两侧布置有由耐磨钢制成的滑轨(30)用于精准定位和适当对秸秆圆包封闭，滑轨(30)通过可调支架(31)和弹簧片(47)连接在外壁(45)上，这样就可以克服由于秸秆圆包长度不同产生的力。将秸秆圆包(8)压在吹气开口(28)上秸秆圆包(8)会被适当塑形和实现封闭。齿轮电机(25)会为此产生必需的力，这个力会受到可调支架(31)的限制。

本实施例中使用的环形链(15)由直径约14毫米的圆形钢组成，驱动系统可施加的最大拉力可达到50kn。焊接的直径为160mm的支撑管(18)可使秸秆圆包(8)横切于秸秆圆包(8)运输方向移动从而达到最佳位置。圆形的支撑管(18)可以保护秸秆圆包(8)的外形免于变形。

一般秸秆圆包的捆扎或覆盖物主要由聚乙烯制成的网或薄膜组成，在秸秆圆包运输装置(14)中热风或废热烟气吹向两个秸秆圆包(8)时还可能吹向外部捆扎或覆盖物，但这些热风或废热烟气在与内腔(29)中的气体混合后温度会降低到仅略高于100℃，这个温度对聚乙烯的耐热能力来说不会构成问题。

但即便是这样也必须考虑用于秸秆圆包捆扎或包裹物材料的耐热性。如有必要可通过在风机前增加更多新鲜空气来降低热风或废热烟气温度，这样还可以降低热风或废热烟气中的水分而秸秆圆包干燥效果几乎不受影响。总之必须把大容量的热风或废热烟气压入秸秆圆包(8)中。

这样在秸秆圆包(8)运输期间逸出于秸秆圆包(8)的烟气会保持较高流速，而在吹气开口(28)处和热烟气分配通道(27)处就会免受到灰尘沉积困扰。

在图4中可以看到吹气开口(28)的形状和位置，本实施例中吹气开口(28)的截面积约为0.25平米，位置较低因此可轻松让热风或废热烟气送达到更小规格的秸秆圆包(8)。

吹气开口(28)是与秸秆圆包(8)行进方向垂直并由连续的滑轨(30)和支撑杆(34)框住，它们带有导向板(35)以防止秸秆圆包(8)被勾住。

本实施例中吹气开口(28)的热风或废烟气速度约为0.5米/秒，全方位扩散在秸秆圆包(8)中后热风或废烟气速度降低到小于10厘米/秒。随着更多的秸秆圆包(8)通过和燃烧系统(1)功率的降低，热风或废烟气速度降低并且除尘效果增强。

秸秆圆包除尘干燥上料仓(4)底板(20)上的粉尘可通过固定在环形链(15)上的刮板(21)排出。环形链(15)由支撑轮(17)引导和支撑。

当两个秸秆圆包运输装置(13、14)同步运行时可将秸秆圆包(8)从秸秆圆包运输装置(13)转移到秸秆圆包运输装置(14)上。

在图5中示出了支撑管(18)与环形链(15)的附接。在环形链(15)和支撑管(18)之间布置有塑形的支撑板(36)支撑在拉紧的环形链(15)上防止支撑管(18)发生倾斜，中间是支撑轮(17)承载环形链(15)和在秸秆圆包(8)运输方向的垂直方向引导环形链(15)。

图6示出了刮板(21)的实施方式。刮板(21)还可支撑在下一个环形链(15)上因此始终保持在工作位置。因为两个环形链(15)并没有拉长并接触到底板(20)，刮板(21)仅以其自重在底板(20)上刮擦因此磨损很小。

图7示出了滑轨(30)的弹性附接。可调支架(31)连接到秸秆圆包除尘干燥上料仓(4)的外壁(45)上，调节螺钉(46)压在由弹簧钢制成的弹簧片(47)上。作用力通过固定钢片(48)传递到滑轨(30)实现对秸秆圆包(8)的位置校正，当秸秆圆包(8)位置偏移较大时滑轨(30)会将其弹回。

如果燃烧系统(1)通过输送链(5)和滑动盾(6)发出燃料需求信号时，秸秆圆包推入料仓(2)就会一个接一个的把秸秆圆包(8)推向燃烧系统(1)。

当滑动盾(6)到达上部工位(41)并启动秸秆圆包保持装置(7)时，秸秆圆包重新加载过程启动，这时候滑动盾(6)返回到中部工位(42)，枢转门(11)打开，秸秆圆包运输装置(13、14)启动，秸秆圆包(8)输送到吹气开口(28)工位，位于顶部的秸秆圆包(8)(本实施例此处是两个并排放置的秸秆圆包)落入秸秆圆包锁定仓(3)并被秸秆圆包支位装置(12)抓住。

然后枢转门(11)关闭、枢转门(9)延时打开，秸秆圆包支位装置(12)进一步延时释放秸秆圆包(8)并掉落到滑动盾(6)前方的秸秆圆包抓取区(40)，在此之前滑动盾(6)已回到下部工位(44)，这时候枢转门(9)关闭，秸秆圆包(8)重新加载过程完成。滑动盾(6)仅在燃烧系统(1)再次给出燃料需求信号后才会将落进秸秆圆包抓取区(40)的秸秆圆包(8)推向燃烧系统(1)。

在本实施例中，本发明装置主要由秸秆圆包推入料仓(2)、秸秆圆包锁定仓(3)和由两部分运输装置组成的秸秆圆包除尘干燥上料仓(4)等可移动模块组成。

通过把秸秆圆包(8)干燥和废烟气除尘整合在一起，减少了秸秆圆包(8)的运输次数并降低了成本，秸秆圆包的外形也得到了保护。

秸秆燃料的干燥可降低燃料消耗和人工成本，在本发明装置中进行预先干燥的秸秆圆包(8)更加容易在燃烧系统(1)中气化燃烧，秸秆热力系统的粉尘排放难题也可以用最低成本解决。