一种安全高效的生物质热风炉的制作方法

本发明属于供热设备领域，具体涉及一种安全高效的生物质热风炉。

背景技术：

热风炉作为热动力机械于20世纪70年代末在我国开始广泛应用，它在许多行业已成为电热源和传统蒸汽动力热源的换代产品。通过长时间的生产实践，人们已经认识到，只有利用热风作为介质和载体才能更大地提高热利用率和热工作效果。传统电热和蒸汽热动力在输送过程中往往配置多台循环风机，使之最终还是间接形成热风进行烘干或供暖操作。这种过程显然存在大量浪费能源及造成附属设备过多、工艺过程复杂等诸多缺点。生物质热风炉是以生物质能源作为燃料的一种新型热风炉，所采用生物质能源如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等。

现有的生物质热风炉，由于燃烧室设计结构不合理，不仅导致其在使用过程中热利用率较低，浪费了大量的能源，还具有众多的安全隐患。例如：1、现有的生物质热风炉由于燃烧室的顶部直接采用平板焊接，高温烟气在上行的过程中燃烧室的顶部应力集中，再加上热脏冷缩的作用，极易导致燃烧室顶部损坏。2、现有生物质热风炉为了增强热利用率，通常设置有多个依次连通燃烧室，且每个燃烧室分为上下两个部分并通过火管将两个部分连通，燃烧室下部通常还设置有一个掏灰口。虽然火管的存在增大了高温烟气与风流的换热面积，使热利用率更高。然而一旦火管堵塞，燃烧室上部的积灰将无法进行清理，如果需要清灰则要解剖燃烧室，这将给清灰工作带来极大的不便。一旦清灰不及时还将导致气爆现象的发生。3、热风炉各个燃烧室之间通过过桥连通，过桥作为高温烟气在各个燃烧室之间流通的唯一通道，不仅应力集中且受到烟气腐蚀严重，极易受损，一旦过桥受损，直接造成设备整体无法使用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种便于清灰的安全高效的生物质热风炉。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种安全高效的生物质热风炉，包括热风炉外壳和设置在外壳内的燃烧炉，所述外壳与燃烧炉之间构成热风通道；所述燃烧炉包括多个依次连通的燃烧室；所述燃烧室之间通过过桥连通；

所述多个燃烧室中至少有一个为双层燃烧室，所述双层燃烧室由上腔室和下腔室构成且上腔室和下腔室之间通过若干根火管连通；所述上腔室的上部穿过外壳的上表面且顶面由可拆卸的防火盖板构成，所述防火盖板处设置密封组件；所述密封组件包括沿上腔室的内壁设置的方槽和设置在方槽内的石墨盘根，所述上腔室在防火盖板处的密封由防火盖板的下表面压紧石墨盘根构成；所述防火盖板通过压紧组件压紧。

优选的，所述压紧组件包括多根固定在外壳上的竖向的螺杆，所述螺杆以防火盖板为中心对称分布；每一根螺杆上适配一个呈圆形的压块，所述压块的中部固定设置一个与螺杆相配合且贯穿压块上下表面的螺母，所述螺母位于压块的偏心位置处。

优选的，所述燃烧炉包括依次连通的第一燃烧室、第二燃烧室和第三燃烧室，所述第二燃烧室和第三燃烧室为双层燃烧室；所述第一燃烧室的上部通过第一过桥与第二燃烧室的上腔室连通，所述第二燃烧室的下腔室通过第二过桥与第三燃烧室的下腔室连通；所述过桥为截面呈椭圆形的管体。

优选的，所述第一燃烧室上设置穿出外壳的进料口和观火口，第三燃烧室上设置穿出外壳的排烟口；所述外壳上靠近进料口处设置与热风通道连通的出风口，靠近排烟口处设置与热风通道连通的进风口。

优选的，所述第三燃烧室下腔室的内部设置挡火除尘板，所述挡火除尘板将第三燃烧室下腔室分隔为两个相互独立且分别与第三燃烧室上腔室连通的燃烧腔，两燃烧腔中的一个与第二燃烧室连通，另一个设置排烟口。

优选的，所述第一燃烧室的顶面由弧形的封头盖构成。

优选的，所述燃烧炉的第一燃烧室、第二燃烧室和第三燃烧室呈一字型排布；所述外壳与燃烧炉之间还设置有若干导流板，外壳、燃烧炉和导流板之间构成迂回的热风通道。

优选的，所述过桥的内壁上及过桥与燃烧室的连接处均设置有耐火层。

优选的，所述第一燃烧室下部的侧壁、第二燃烧室下腔室下部的侧壁和第三燃烧室下腔室两个燃烧腔下部的侧壁均设置有掏灰门，所述掏灰门朝向燃烧室内的一面也设置有耐火层。

优选的，所述的耐火层由耐火材料构成，所述的耐火材料按如下重量份构成：石英砂30份、氧化锆45份、氧化镁50份、氧化硅20份、硅酸钾10份、硅酸镁5份、硅酸钠15份、硅酸锌8份、硼酸镁5份、高岭土40份、膨润土25份。

本发明的有益效果集中体现在，由于双层燃烧室上腔室的顶面为活动式结构，防火盖板可快速的取下，便于清灰和检修。在正常使用时，利用压紧组件挤压防火盖板，使防火盖板将石墨盘根压紧，从而保证了双层燃烧室上腔室的密封性能。当燃烧炉需要检修或清灰时，将防火盖板取下即可对双层燃烧室的上腔进行清理，对火管进行疏通，和传统的生物质热风炉相比无需解剖燃烧炉即可快速的实现清理和检修，使用非常方便，安全性能更高。优选设置的压紧组件一方面保证了压紧时防火盖板受力的稳定性，另一方面能够快速的实现紧固和放松。过桥的形状优选设置为椭圆形，一方面避免了应力集中导致的过桥拉裂问题，同时由于过桥横截面的增大，过桥也能起到均匀分布高温烟气的作用，使高温烟气能够更加分散的进入燃烧室，进而均匀的进入火管中进行散热，和传统方式相比热利用率更高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A部放大图；；

图3为燃烧炉的内部结构示意图；

图4为图3中B部放大图。

具体实施方式

结合图1-4所示的一种安全高效的生物质热风炉，包括热风炉外壳1和设置在外壳1内的燃烧炉，所述外壳1与燃烧炉之间构成热风通道。燃烧炉用于燃烧生物质燃料，生物质燃料燃烧后产生的高温烟气与热风通道内的空气进行换热，然后经由送风设备抽送至用热设备进行使用。所述燃烧炉包括多个依次连通的燃烧室，高温烟气依次经过多个燃烧室，使得燃料得到充分的燃烧，提高了燃料的利用率。如图1中所示，燃烧室的数量为三个，依次为第一燃烧室10、第二燃烧室11、第三燃烧室12。实际上燃烧室的数量也可以为更多，例如由5个、6个等。所述燃烧室之间通过过桥连通，如图1中燃烧室的数量为3个，则第一燃烧室10与第二燃烧室11之间通过第一过桥2连通，第二燃烧室11与第三燃烧室12之间通过第二过桥13连通，过桥也就是高温烟气通过的管状通道，其形状可以是方形、圆形等。

所述多个燃烧室中至少有一个为双层燃烧室，所述双层燃烧室由上腔室和下腔室构成且上腔室和下腔室之间通过若干根火管3连通，由于火管3于热风通道的接触面积远远大于上腔室或下腔室与热风通道的接触面积，因此火管3是高温烟气与热风通道内的空气进行换热的主要位置。但由于火管3的横截面较小，高温烟气夹带的大量烟尘容易在火管3处堆积，造成火管3堵塞，进而造成气爆现象的发生，严重的影响生产安全。同时传统的热风炉，其上腔室为全封闭结构，一旦火管3堵塞或上腔室内烟尘较多时，需要解剖炉膛，检修时费时费力。但本发明的上腔室的上部穿过外壳1的上表面且顶面由可拆卸的防火盖板4构成， 结合图3和4所示，所述防火盖板4处设置密封组件。所述密封组件包括沿上腔室的内壁设置的方槽5和设置在方槽5内的石墨盘根6，所述上腔室在防火盖板4处的密封由防火盖板4的下表面压紧石墨盘根6构成，石墨盘根6具备耐高温的特性，在保证密封性能的前提下能够大大的提高本发明的使用寿命。所述防火盖板4通过压紧组件压紧。

所述的压紧组件的具体构成方式较多，例如：所述压紧组件可以是包括在防火盖板4的边沿设置一圈连接部，连接部上设置竖向贯穿防火盖板4的螺栓孔，利用螺栓直接将防火盖板4与外壳1固定，从而使防火盖板4压紧石墨盘根6。所述的压紧组件在上腔室呈圆形时也可以是包括在上腔室上部的内壁上设置内螺纹，在防火盖板4周面的外表面设置外螺纹，防火盖板4与上腔室螺纹配合并将石墨盘根6压紧。当然，更好的做法还可以是结合图1和2所示，所述压紧组件包括多根固定在外壳1上的竖向的螺杆7，所述螺杆7以防火盖板4为中心对称分布，图中上腔室和防火盖板4均为方形，则防火盖板4两相对的边沿处均对应设置有螺杆7，螺杆7与外壳1固定。当然，多根螺杆7也可以是呈沿着防火盖板4边沿分布的方环形。如图2所示每一根螺杆7上适配一个呈圆形的压块8，所述压块8的中部固定设置一个与螺杆7相配合且贯穿压块8上下表面的螺母9，所述螺母9位于压块8的偏心位置处，这样一来，通过旋转螺母9就可以实现压块8的上移和下移，实现对防火盖板4的压紧。

在正常使用时，本发明利用压紧组件挤压防火盖板4，使防火盖板4将石墨盘根6压紧，从而保证了双层燃烧室上腔室的密封性能。当燃烧炉需要检修或清灰时，将防火盖板4取下即可对双层燃烧室的上腔进行清理，对火管3进行疏通，和传统的生物质热风炉相比无需解剖燃烧炉即可快速的实现清理和检修，使用非常方便，安全性能更高。优选设置的压紧组件一方面保证了压紧时防火盖板4受力的稳定性，另一方面能够快速的实现紧固和放松。为了进一步提高本发明的性能，还可以将 本发明的过桥设置为截面呈椭圆形的管体，这样一来，一方面避免了应力集中导致的过桥拉裂问题，同时由于过桥横截面的增大，过桥也能起到均匀分布高温烟气的作用，使高温烟气能够更加分散的进入燃烧室，进而均匀的进入火管中进行散热，和传统方式相比热利用率更高。如图中所示，也就是第一过桥2和第二过桥13的截面均为椭圆形。

所述第一燃烧室10上通常还设置有穿出外壳1的进料口14和观火口21，进料口14用于向第一燃烧室10内投放燃料，观火口21用于观察第一燃烧室10内部的燃烧情况。如图1所示，燃料在第一燃烧室10内燃烧后，依次经过第一过桥2、第二燃烧室11的上腔室、第二燃烧室11的火管3、第二燃烧室11的下腔室、第二过桥13、第三燃烧室12后从第三燃烧室12上设置的排烟口15排出。此时热风通道内的空气流向可以是左近右出，也可以是右进左出，当然还可以是其他的方式。但其中更好的做法是，热风通道内的空气流向与高温烟气的走向相反，也就是所述外壳1上靠近进料口14处设置与热风通道连通的出风口16，靠近排烟口15处设置与热风通道连通的进风口17。这样高温烟气就与空气形成逆向对流，提高了空气的加热速度和加热效率。

更好的做法还可以是，如图1和3所示，所述第三燃烧室12下腔室的内部设置竖向的挡火除尘板22，所述挡火除尘板22将第三燃烧室12下腔室分隔为两个相互独立且分别与第三燃烧室12上腔室连通的燃烧腔，两燃烧腔中的一个与第二燃烧室11连通，另一个设置排烟口15。这样一来高温烟气走向就成了M形，一方面增加了烟气行程，和传热面积，使得热交换更充分，排烟温度更低。同时，伴随着高温烟气行程的增加，使得烟气中的颗粒物燃烧更加的充分，从而提高了燃料的利用率。另外，由于挡火除尘板22的存在，当高温烟气行进至挡火除尘板22处时，高温烟气中夹带的烟尘撞击到挡火除尘板22后堆积在第三燃烧室12的下腔室中，便于烟尘的收集，从而减少了第三燃烧室12的火管3内部积尘，保证传热效果不受影响。

本发明在使用过程中，第一燃烧室10作为燃料燃烧的主要场所，其内部的温度高、压力大，高温烟气在不断上升的过程中，对第一燃烧室10的顶面的力尤其集中，因此，更好的做法是，所述第一燃烧室10的顶面由与第一燃烧室10主体焊接的弧形的封头盖18构成，如图1所示，封头盖18的设置一方面避免了应力集中使第一燃烧室10的结构强度更高，使用寿命更长，另一方面，弧形的封头盖18减小了热空气流动的阻力，使热风通道内的空气流动更加的顺畅，提高了换热效率。所述第一燃烧室10、第二燃烧室11和第三燃烧室12可以品字形排布，交错排布，由于安装本发明的场所通常较为狭窄。更好的做法是，所述燃烧炉的第一燃烧室10、第二燃烧室11和第三燃烧室12呈一字型排布。如图1中也就是从左至右依次是第一燃烧室10、第二燃烧室11和第三燃烧室12。所述外壳1与燃烧炉之间还设置有若干导流板19，外壳1、燃烧炉和导流板19之间构成迂回的热风通道，导流板19的作用在于使热风通道内的空气迂回前进，从而提高与高温烟气的换热效率，导流板19的具体设置方式较多，既可以是如图1中所示的，多个竖向的导流板19沿横向相互交错。也可以是在此基础上增加更多的横向的导流板19，构成横向和纵向相结合的迂回热风通道。

本发明的过桥作为燃烧室与燃烧室之间的连接通道，由于长期受到高温烟气的腐蚀，更好的做法是所述过桥的内壁上及过桥与燃烧室的连接处均设置有耐火层20，耐火层20采用耐火材料制成，能够对过桥进行保护，提高了本发明的使用寿命。另外，为了更加便于清理燃烧炉内部的积灰，还可以在所述第一燃烧室10下部的侧壁、第二燃烧室11下腔室下部的侧壁和第三燃烧室12下腔室两个燃烧腔下部的侧壁均设置有掏灰门，这样，通过打开掏灰门就可以将第一燃烧室10、第二燃烧室11和第三燃烧室12底部汇集的灰尘掏出。所述掏灰门朝向燃烧室内的一面也设置有耐火层20，从而避免掏灰门被烧穿或烧变形。

所述的耐火层20由耐火材料构成，所述的耐火材料按如下重量份 构成：石英砂30份、氧化锆45份、氧化镁50份、氧化硅20份、硅酸钾10份、硅酸镁5份、硅酸钠15份、硅酸锌8份、硼酸镁5份、高岭土40份、膨润土25份。

本发明所述的耐火层通过以下方法制成：

a、将氧化锆、氧化镁、氧化硅、硅酸钾、硅酸镁、硅酸钠、硅酸锌、硼酸镁混合后粉碎至300-350目，制得混合粉料。

b、将石英砂、混合粉料、高岭土、膨润土混合后，按固液重量比5:1加入水，混合搅拌均匀制得耐火材料。

c、将耐火材料涂覆在工件处经自然干燥或高温干燥构成耐火层20。

通常耐火层20的厚度在2cm以上，但具体的厚度需要根据实际情况进行设置。

取两组尚未安装的掏灰门门板，每组各3个，其中一组中的3个掏灰门门板涂覆本发明所述的耐火涂料且厚度分别为2cm、3cm和4cm，另一组中的3个掏灰门门板涂覆申请号为201410291620.5的专利文件所述的常规耐火涂料且厚度分别为2cm、3cm和4cm。两组掏灰门门板均在200℃下干燥5小时，然后取出分别进行耐高温实验。

根据上表可以看出，本发明所述的耐火材料构成的耐火层20，不仅材料成本极低且其耐高温性能极高，与常规的耐火材料相比，其耐高温的上限得到大大的提升。