固体燃料的燃烧方法及燃烧装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及固体燃料燃烧领域，具体地讲，有关于一种固体燃料的燃烧方法及燃烧装置。
【背景技术】
[0002]从燃料分类角度来看，固体燃料因资源丰富、使用安全，是现代人类使用最为广泛的一种燃烧材料，特别是煤。另外，随着以煤为代表的矿物质固体燃料的需求量的增大、资源的减少，以及全球新能源运动的展开，可再生的生物质燃烧材料，如秸杆、稻草、木材、木屑、枯枝等得到人们的高度重视。
[0003]目前使用生物质燃烧材料的主要方式直接点燃燃烧，这种方式燃烧效率非常低，并产生大量的黑烟，造成环境污染。
[0004]一直以来，很多人都试图采用现有的燃煤炉具来燃烧生物质燃料。由于生物质燃烧材料与固定碳含量较高的矿物质燃烧材料的燃烧特性具有比较大的区别，现有的燃烧炉具并不能适应由可再生的生物质材料构成的固体燃料的燃烧，造成燃烧效率低，存在排放污染等问题，从而制约了生物质燃烧材料的应用。另外，现在大量使用的煤都是固定碳含量比较高的高级煤，例如无烟煤、烟煤等，一些低级煤，例如褐煤、泥煤等，利用现有的燃烧装置，也同样存在燃烧效率低，冒黑烟等问题，因此目前还没有得到广泛应用。
[0005]本发明人在仔细研究后发现，生物质燃烧材料和低级煤(例如褐煤、泥煤等)与高级煤的相比，主要的区别是，高级煤的固定碳含量很高(一般在90%以上)，因此在燃烧时主要是固定碳燃烧方式；而生物质燃烧材料和低级煤的固定碳含量比较低，而挥发份含量比较高(大概在50% -70% )。这种挥发份含量高的固体燃料，主要存在两个特点:1)挥发份析出温度低于挥发份燃点；2)挥发份的燃点高于灰熔点。
[0006]目前的燃烧炉一般分为正向燃烧炉和反式燃烧炉两种，由于生物质燃料和低级煤存在上述特点，采用这两种燃烧炉都无法实现持续高效燃烧。
[0007]在采用现有的正向燃烧炉燃烧时，存在如下问题:
[0008]I)燃烧效率低。在燃烧时，由于挥发份的析出温度低于挥发份的燃点，挥发份首先析出并以黑烟的方式排放到空气中，剩余的固定碳部分再进行燃烧，这样只利用了其中的固定碳燃烧产生的热量，不但燃烧效率比较低，而且存在排放污染。
[0009]2)不能持续燃烧。现有的燃烧装置一般是通过炉篦进风，使得炉篦上的固体燃料进行高温燃烧，由于灰熔点低于挥发份和固定碳的燃点，在炉箅上固定碳燃烧的高温环境下，燃烧后的炉灰处于呈粘稠状的熔融状态，会糊在炉箅上，无法通过炉箅或者其它排灰机构(例如拨灰棒)正常排出，使得该粘稠状的炉灰混合在正在燃烧的燃料中，极大地影响了燃料的燃烧效率。并且，该粘稠状的炉灰粘在炉箅子上，堵塞了炉箅上的进风通道，一段时间后会将炉箅糊死，使得燃烧炉无法继续工作。
[0010]反式燃烧炉的特点是，风产生的气流由上向下穿过底部炉箅，使燃烧产生的火焰反向通过炉箅后再到达出火口。这种燃烧方式与正向燃烧相比，析出的挥发份可以在通过炉箅时被火焰点燃，燃烧效率得到了提高。然而由于高温火焰位于炉箅位置，这也使得炉箅位置的温度非常高，在高温环境下，燃烧后的炉灰处于呈粘稠状的熔融状态，会糊在炉箅上，堵塞了炉箅的气流通道，很快就会将炉箅糊死，使得燃烧炉无法继续工作。
[0011]专利号为01220213695.8的中国实用新型专利提出了一种可用于各种固体可燃物充分燃烧的多点配风正反烧充分燃烧的热风炉900。如图2所示，该热风炉包括炉体，炉体内分别设有上燃烧室92和下燃烧室93，上燃烧室92和下燃烧室93的底部分别设有上炉箅94和下炉箅95，下炉箅95的下方为除灰室96，下燃烧室93的炉体上设有出烟口 98。上燃烧室92内设有上部与炉体内壁为一体，下部缩径为圆筒的漏斗状燃烧仓910，漏斗状燃料仓910的下端口位于上炉箅94上，漏斗状燃料仓910的中心处纵向设有下端开口的圆筒状烟火通道911，漏斗状燃料仓910下部的外壁与炉体91的内壁之间形成有环形上风道912，漏斗状燃料仓910下部圆筒的外壁上均匀开设有多个进风孔913，炉体91的外壁上开设有两个与环形风道相连通的进风口 914，进风口 914处连接有风筒915。
[0012]该热风炉试途通过正反烧结合来解决正向燃烧和反式燃烧存在的问题,然而该热风炉900在使用时,存在有如下缺陷而无法持续使用:
[0013]I)由于上燃烧室92与下燃烧室93之间通过上炉箅94分隔，在燃烧过程中，上燃烧室92内不完全燃烧的燃料需要落入到下燃烧室93继续燃烧，如果落入下燃烧室93内不完全燃烧的燃料的燃烧速度不能匹配上通过上炉箅94向下燃烧室93落料的速度，下燃烧室93内堆的不完全燃烧的燃料越来越多，一段时间后，会将下燃烧室93内的出烟口 98堵上，不但无法继续燃烧，而且燃烧室内的燃气会从进风口冒出，可能会造成安全事故。然而由于不同燃料的燃烧速度存在差别，在实际使用过程中，很难保证上下燃烧室的燃烧速度完全匹配，使该热风炉使用时存在不安全隐患。
[0014]2)燃料在上燃烧室92中进行燃烧，火焰需要穿过上炉箅进入到下燃烧室，从而使得上炉箅位置的温度仍然很高，上炉箅上仍然存在熔灰问题，燃烧一段时间后，上炉箅熔融的炉灰将上炉箅上的燃料粘结在一起，无法通过上炉箅向下燃烧室落料，燃料只能在上燃烧室燃烧，上炉箅上灰烬最终完全将上炉箅糊住，从而造成热风炉无法持续工作。
[0015]3)如图2所示，该热风炉为提高燃烧效率，从下燃烧室93底部的下炉箅95下风大量配风，造成下炉箅95位置的温度过高，而一些固体生物质燃料(如秸杆)的灰熔点比较低，从而使得该热风炉在燃烧固体生物质燃料时产生融灰现象，使得燃烧产生的灰份处于粘稠的熔融状态，而粘结下炉箅95上。这样在该热风炉工作一段时间后，下炉箅95的缝隙被融灰糊上，无法有效排灰，从而造成该热风炉无法持续工作。
[0016]因此，有必要提供一种适合挥发份含量高的固体燃料(例如生物质燃料)燃烧的固体燃料燃烧炉，来克服现有燃烧炉存在的上述缺陷，实现固体燃料的有序可控燃烧。
【发明内容】
[0017]本发明的目的在于，提供一种固体燃料燃烧方法及燃烧装置，不但能够使固体燃料中的挥发份充分燃烧，而且解决了熔灰问题，并在燃烧过程中，可以实现燃烧速度的自然匹配，保证了燃料的持续燃烧。
[0018]为实现上述发明目的，本发明提供了一种固体燃料的燃烧方法，在炉膛内设有固体燃料堆料区，在堆料区的一侧壁外设有连通于尾气出口的燃烧腔，在堆料区与燃烧腔之间挥发份气流的流经路径上设置有蓄热体，其中，
[0019]使固体燃料从堆料区顶部进入堆料区内，在堆料区内形成堆料层，在该堆料区点火，从与燃烧腔相对的堆料区另一侧进风，风横向穿过堆料层，下层燃料燃烧产生的燃烧火焰从邻近燃烧腔的侧壁穿出朝向燃烧腔燃烧，蓄热体被火焰加热，上层燃料被加热析出挥发份，风带着析出的挥发份从邻近燃烧腔的侧壁穿出朝向燃烧腔流动，挥发份被蓄热体和燃烧火焰点燃，进入燃烧腔燃烧，燃烧尾气从尾气出口排出；同时下层燃料的燃烧火焰将相邻的上层析出挥发份后的固定碳燃料点燃，进行碳燃烧，燃料随着体积变小而逐渐下移，燃尽后产生的灰烬通过堆料区底部炉箅排出，新燃料在重力作用下自动补充到堆料区上层，形成燃烧循环。
[0020]本发明还提供了一种固体燃料的燃烧装置，该燃烧装置包括炉膛，在炉膛内围成有固体燃料堆料区，该固体燃料堆料区的顶部具有进料口，该堆料区的底部由炉箅构成，在炉膛上设有向堆料区一侧面供风的进风口，至少该堆料区的与进风侧相对另一侧侧壁具有供火焰和挥发份穿过的孔隙结构，该具有孔隙结构的侧壁外侧设有导通于尾气出口的燃烧腔，在堆料区与燃烧腔之间挥发份气流的流经路径上设置有蓄热体，从而从进风口进入的风所产生的主气流从堆料区的进风侧大致横向穿过堆料区从具有孔隙结构的侧壁穿出后经由蓄热体进入燃烧腔，最后从尾气出口排出。
[0021]采用本发明的上述燃烧方法和燃烧装置，由于在燃烧过程中，在燃料析出挥发份和进行固定碳燃烧都在堆料区，随着燃烧的进行，上层燃料析出挥发份后体积变小，在重力作用下自动向下移动，并逐渐被下层燃烧火焰点燃，新燃料自动从进料口补入到堆料区上层，下层燃料的固定碳燃烧又为上层燃料挥发份析出提供所需的热量，新燃料的补充速度取决于下层燃料的燃烧速度，从而自然实现了上层挥发份析出与固定碳燃料燃烧速度的匹配，有效解决了现有热风炉因燃烧速度不匹配而存在的安全隐患问题。