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燃烧方法及燃烧
目.ο
【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]现有的正向燃烧炉一般是从炉箅下方供风，进入炉膛的风产生的气流由下而上穿过炉箅，使炉箅上的燃料燃烧产生的火焰向上正向燃烧。该正向燃烧装置燃烧时，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。该正向燃烧装置由于通过炉箅供风，在炉箅位置形成高温火床。而由于燃料的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，火床温度高于灰熔点，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。该粘稠状的炉灰混合在正在燃烧的燃料中，不但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，出火口低于炉箅，进入炉膛的风产生的气流由上而下穿过炉箅后经连通于出火口的尾气出口排出，从而使燃烧产生的火焰反向通过炉箅后再到达出火口。
[0011]反式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。
[0012]另外，由于燃料的挥发份析出温度低于燃料的燃点，现有的正向燃烧和反式燃烧装置在点火时，燃料首先达到挥发份析出温度然后才进入燃烧状态，先析出的挥发份以黑烟的形式排放的空气中，形成点火时冒黑烟现象，不但造成严重的环境污染，而且由于仅通过固定碳燃料逐渐燃烧来引燃，不但不易点燃，而且温度升高慢，点火时间长。
[0013]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方法和装置，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】
[0014]本发明的目的在于，提供一种固体燃料的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，保证了燃料的持续燃烧。
[0015]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，在炉膛顶部设有进料口，在炉膛内对应进料口设有承接从进料口进入的燃料的炉箅，从进料口进入的固体燃料在炉箅上形成由进料口延伸到炉箅的堆料层；在该堆料层其中一侧的炉膛设有连通于尾气出口的燃烧腔，堆料层邻近燃烧腔的侧面形成为燃烧侧，其中，仅从与燃烧侧相对的堆料层另一侧上部向堆料层供风，点燃堆料层，风穿过堆料层，从堆料层的燃烧侧穿出，在堆料层的燃烧侧形成朝向燃烧腔的燃烧火焰，燃料随着体积变小而逐渐下移，新燃料在重力作用下自动补充到堆料层上，该新燃料被加热后析出挥发份；风带着析出的挥发份从堆料层的燃烧侧穿出并朝向燃烧腔流动，挥发份被燃烧火焰产生的热点燃，进入燃烧腔燃烧，燃烧尾气从尾气出口排出；同时，析出挥发份后的固定碳燃料被点燃，进行碳燃烧，产生新的燃烧火焰，燃尽后产生的灰烬通过堆料层底部的炉箅排出，随着燃烧的进行，新燃料不断补充至堆料层上，形成燃烧循环。
[0016]本发明还提供了一种固体燃料的燃烧装置，包括炉膛，在炉膛上设有进风口和固体燃料进料口，其中，所述进料口设在炉膛顶部，在炉膛内对应所述进料口设置有承接从进料口进入的固体燃料的炉箅，固体燃料形成从进料口延伸到炉箅上的堆料层，在该堆料层其中一侧的炉膛设有连通于尾气出口的燃烧腔，堆料层邻近燃烧腔的一侧形成为燃烧侧，与该燃烧侧相对的堆料层另一侧形成为进风侧，在进风侧具有仅允许向堆料层上部供风的侧壁，从而进入炉膛的风所产生的主气流由堆料层进风侧上部进入堆料层，穿过堆料层后从燃烧侧进入燃烧腔，最后从尾气出口排出。
[0017]采用本发明的上述燃烧方法和燃烧装置，由于在进风侧设置了仅允许向堆料层上部供风的侧壁，这样，进入炉膛的风所产生的气流主要由堆料层进风侧的上部进入堆料层，并且，随着高度的降低进入炉膛的风所产生的气流会慢慢减弱，在堆料层底部炉箅位置几乎没有气流通过。燃烧时，主气流穿过堆料层上部并与挥发份混合，混合后的气体从燃烧侧进入燃烧腔并在燃烧侧的上部和燃烧腔内形成高温火焰区，而析出挥发份的固定碳与少量气流在堆料层的下部缓慢燃烧，堆料层下部的固定碳燃烧仅起到加热堆料层以加速挥发份的析出以及为挥发份燃烧提供所需高温环境的作用，因而在堆料层底部炉箅位置不存在高温火床。随着燃烧的进行，体积变小的固定碳燃料逐步下移，燃烧时间越长的固定碳燃料位于越向下的位置，使得下部的固定碳燃烧层越向下温度越低，燃烧所产生的炉灰也在固定碳燃料向下移动过程中，在重力作用下通过底部炉箅被排入到下部的灰室中，有效解决了现有燃烧炉存在的熔灰问题，保证了燃烧炉的持续稳定燃烧。
[0018]同时，在燃烧过程中，新补充到堆料层的燃料被下层固定碳燃料加热析出的挥发份随着气流朝向燃烧腔流动，而下层固定碳燃料燃烧产生火焰也在气流带动下朝向燃烧腔燃烧，在挥发份经过燃烧火焰时，被燃烧火焰产生的高温点燃，从而实现了挥发份的充分燃烧。并且，由于本发明的燃烧装置可以随着燃烧的进行利用重力自动有序进料，可以使燃烧炉处于无人值守的运行状态，不但节省了人力，而且由于堆料层处于动态平衡状态，使得固定碳燃烧和挥发份析出一直处于连续稳定的燃烧状态下，有效保证了挥发份的充分燃烧，提高了燃烧效率，实现了燃烧炉的有序可控燃烧。
[0019]在本发明一个可选的例子中，堆料层在进风侧和燃烧侧之间的两相对侧面与炉膛内壁相接，从而将进风侧与燃烧侧隔离。由于本发明的堆料层构成进风侧与燃烧侧的隔离体，使得进风侧的风只能穿过堆料层才能进入燃烧侧，从而实现了进风侧的风对燃料燃烧和挥发份燃烧的有效供给。
[0020]在一个可选的例子中，炉膛的进料口与炉箅之间的位于进风侧与燃烧侧之间的该两相对侧内壁的侧壁面，与堆料层在进风侧与燃烧侧之间的两侧面可形成的自然堆放坡度一致或位于该自然堆放坡度内侧，从而使得堆料层在进风侧与燃烧侧之间的两侧面与炉膛内壁相接。
[0021]在本发明一个可选的例子中，所述进风侧的侧壁设置成，在进风侧上部形成有允许气流通过的允流结构，在进风侧下部形成有阻挡气流通过的阻流结构。
[0022]在一个可选的例子中，所述进风侧侧壁整体为阻流结构，该侧壁的顶部与炉膛顶壁之间具有间隔，由该间隔形成为所述的允流结构。
[0023]在一个可选的例子中，所述进风侧侧壁顶部与炉膛顶壁相接，其中上部为允流结构，下部为阻流结构。
[0024]在一个可选的例子中，所述允流结构为设置在进风侧侧壁上部的开口或者允许气流通过的空隙结构。
[0025]在一个可选的例子中，所述空隙结构为栅栏结构、栅格结构或网格结构。
[0026]在一个可选的例子中，所述侧壁为竖直侧壁、倾斜侧壁或弧形侧壁。
[0027]在一个可选的例子中，所述侧壁由所述炉膛的一部分侧壁构成。
[0028]在本发明另一个可