[发明专利]自动高效生物质颗粒燃料燃烧器

说明书

技术领域

本发明属于可再生能源技术领域，是一种生物质颗粒燃料燃烧器，具体是应用于以秸秆等为原料的生物质颗粒为燃料的锅炉上的一种燃烧设备，以实现自动上料、自动燃烧、自动破渣、自动清灰。

背景技术

生物质固体成型燃料是指农作物秸秆、林业剩余物在一定温度与压力作用下经干燥和粉碎后挤压成具有一定形状的、密度较大的固体燃料。体积缩小6～8倍，密度为1.0～1.4t/m³，能源密度相当于中质烟煤，使用时火力持久，炉膛温度高，燃烧效率好。既可用于小型生物质炉具或小型锅炉作为农村居民的炊事和取暖燃料，也可用于大型锅炉作为城市区域供热和发电厂的燃料，近年来越来越受到人们的广泛关注。

生物质固体成型燃料包括块状燃料、颗粒燃料。颗粒燃料一般为圆柱形，直径一般不大于25mm，长度不大于其直径的4倍。生物质颗粒燃料具有具体能源密度大、燃烧效率高，尤其是通过采用燃烧器能够实现自动上料、自动点火、燃烧等，易实现自动控制。目前国外已经研发了多种生物质颗粒燃烧器，主要有以下三种：

1)上进料式：目前，上进料式燃烧器在世界各国中使用最为广泛，绝大多数上进料式颗粒燃烧设备壁上会设有落料通道，颗粒燃料由此落入燃烧室进行燃烧；一次空气和自动点火所需的热空气由燃烧室底部进入，二次空气由燃烧室壁上的小孔进入。燃烧后清灰装置主要是将炉排设计为手动或自动移动式，以便灰分随炉排移动掉落到集灰装置中。

2)底部进料式：底部进料式燃烧器最初设计用于木片的燃烧设备，后来逐渐发展用于颗粒燃料。颗粒燃料在进料装置的作用下，由燃烧器底下的管道中进入燃烧床进行燃烧。一次空气由进料装置或燃烧床上的小孔进入，二次空气由燃烧床上方的气孔进入。此类燃烧器不需要单独的集灰装置，燃烧后的灰分被新进燃烧的颗粒挤落，逐步掉入下方的集灰装置或灰分传送系统中。

3)水平进料式：水平进料式燃烧器的原理与底部进料式基本相同，唯一的区别在于燃烧床的形式不同及水平进料式常需要额外的集灰装置。

这些燃烧器是针对林业颗粒成型燃料设计的，林业颗粒燃料具有灰分少、结渣率低、热值高等优点，在燃烧过程中不易结渣。因此这些燃烧器仅仅有清灰装置，而且大多是手动，没有清渣(灰渣)装置。

目前我国的成型燃料主要是以农作物秸秆为主，农作物秸秆中含有无机元素含量较高，如K，Na，Cl，S，Ca，Si，P，尤其是硅化物含量高，导致了生物质固体成型燃料在热化学转化利用过程中出现结垢、结渣现象，不仅对燃烧设备的热性能造成影响，而且危及燃烧设备安全。因此国外的燃烧器难以用于秸秆类生物质颗粒成型燃料。

发明内容

本发明的目的是在以生物质颗粒为燃料的燃烧器中，采用螺旋破渣清灰机构，并结合燃烧内筒的进风孔，解决燃烧器在燃烧过程中结渣问题，破渣清灰机构能够运送物料、搅拌、破渣、清理灰渣、灰分等，能够提高燃烧效率，同时也能够适用于不同类型的生物质颗粒燃料。这为推动我国生物质固体成型燃料产业的发展提供了保障。

为达到这一目的所采取的技术方案包括破渣清灰机构和燃烧内筒，其特征在于，与电机通过活动接口活动连接的破渣清灰机构安装在燃烧内筒中，且由燃料推进螺旋、燃烧搅动螺旋和灰渣排出螺旋组成；同时在燃烧内筒对应破渣清灰机构中燃料推进螺旋、燃烧搅动螺旋和灰渣排出螺旋的位置上开有不同的进风孔。

上述的生物质颗粒燃料燃烧器中，破渣清灰机构需采用耐高温的材料加工，熔点在1200℃以上，其中适用于玉米、小麦等秸秆类颗粒燃料的要高于1200℃，适于红松、落叶松等林业生物质颗粒燃料的要高于1350℃。

上述的生物质颗粒燃料燃烧器中，破渣清灰机构从落料口到燃烧内筒方向，依次是燃料推进螺旋、燃烧搅动螺旋和灰渣排出螺旋，因作用不同，各部分螺旋的螺距和长度均不相同，破渣清灰机构可以直接铸造，也可以先分别加工这三部分，然后再通过焊接组成。

上述的生物质颗粒燃料燃烧器中，燃料推进螺旋的螺距为直径的1/3，螺旋圈数为2圈，螺旋长度为直径的2/3，其作用是将从落料口进入的颗粒燃料推动到燃烧室，解决从落料管落下的物料向前输送的问题。

上述的生物质颗粒燃料燃烧器中，燃烧搅动螺旋的螺距为直径的1/2，螺旋圈数为2圈，螺旋长度与直径相同，其作用是是在颗粒燃烧过程中搅动、破碎产生的灰渣，并将燃烧后的灰渣向前推动。

上述的生物质颗粒燃料燃烧器中，灰渣排出螺旋的螺距为直径的1/4，螺旋圈数为3圈，螺旋长度为直径的3/4，其作用是燃烧后的灰渣和灰分排出燃烧室。