一種汽、熱、炭三聯供生物質燃燒裝置的製作方法

2023-05-07 22:55:16

專利名稱：一種汽、熱、炭三聯供生物質燃燒裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種生物質燃燒裝置。
背景技術：
在三大可再生能源(太陽能、風能、生物質能)中，生物質是唯一物質性的能源，最具可儲存性，具備替代化石燃料的能力。生物質以農林水產資源、有機產業廢棄物、生活垃圾等各種形態存在於地球上，它們是中性碳的可再生資源，具有儲藏量大、儲存性強、可替代其它物質等諸多優點。生物質成型燃料技術成熟、市場廣泛，可以取代煤、油或天然氣用於集中供熱、工業鍋爐、家庭炊事、取暖及生物質發電等。目前，用於生物質燃燒的工業鍋爐和炊事灶具都是以燃燒完全為目的和以此參數為考核指標。另一方面，以蚊香廠、煙花廠、活性炭廠、燒烤炭廠、軍工硝廠、凍煉廠、鋼鐵廠、工業矽廠等需要大量木炭，木炭也是來源於生物質。傳統的炭化方式在將生物質炭化的過程中，釋放的大量揮發分(約佔生物質總熱量的60%)被白白燃燒和浪費了，留下的是佔總重量30%的固體炭，固體炭的附加值遠遠高於燃燒後變成熱量的附加值。比如，隨著人們對生存環境和生活質量的重視，將木炭製成活性炭用於汙水處理，可吸附汙水中大量有害有毒物質，放在家中，可吸附空氣中大量有害有毒物質。但目前生物質燃燒裝置並沒有將生物質的能量充分利用，造成能源的浪費和沒有實現它的最大附加值。

發明內容
本發明的目的在於，針對現有技術的不足，提供一種汽、熱、炭三聯供生物質燃燒裝置，可將生物質中揮發分進行半氣化充分燃燒和將固體炭保留下來並阻止它燃燒，進而可為用戶同時提供蒸汽、熱水和木炭。本發明的技術方案為，一種汽、熱、炭三聯供生物質燃燒裝置，包括爐體、爐體內的第一鏈條爐排和裝生物質燃料的進料鬥，進料鬥的出料口通入第一鏈條爐排的進料端，爐體內按第一鏈條爐排的傳送方向依次分為加熱脫水區、燃燒區和熄火區；該燃燒裝置還包括換熱器，所述爐體加熱脫水區頂部設有與換熱器相連的第一蒸汽管道；所述爐體燃燒區內設有爐膛，並在爐膛外設有促進爐膛內生物質燃料充分燃燒的助燃機構；所述爐體熄火區內設有噴淋機構，並在爐體熄火區的頂部設有與換熱器連接的第二蒸汽管道；所述第一鏈條爐排的排料端下方設有與爐體連通的悶炭箱，悶炭箱內設有與第一鏈條爐排傳送方向一致的第二鏈條爐排，所述第一鏈條爐排的排料端與第二鏈條爐排的進料端對應；所述換熱器內設有冷卻水管，換熱器外側設有熱水儲水箱，冷卻水管的出水端與熱水儲水箱相連，所述換熱器底部設有儲水箱，儲水箱的出水口通過管路與噴淋機構相連；所述爐體燃燒區外壁、熄火區外壁及悶炭箱外壁設有帶 進水口和出水口的水加熱套箱，水加熱套箱內設有溫度計，而水加熱套箱的出水口通過熱水排水管連接到熱水儲水箱，所述水加熱套箱的進水口通過熱水進水管連接到熱水儲水箱。
爐體根據溫度的高低分三個區段，S卩加熱脫水區、燃燒區、熄火區，加熱區溫度為40°C—280°C，燃燒區溫度為280°C—500°C，熄火區溫度為480°C — 280°C。原料經過加熱區時，生物質內表水分被完全蒸發成蒸汽從氣孔湧出，經過第一蒸汽管道通向板式換熱器，同時少部分揮發分析出湧向燃燒區的爐膛並著火燃燒。原料經過燃燒區時，大量揮發分在高溫下完全析出，在爐膛內遇空氣迅速燃燒，並快速放出大量熱量，此時爐膛中心溫度高達1000°C以上。當揮發分完全析出後，剩下的火紅炭被推進熄火區，由於熄火區嚴重缺氧，火紅炭不再燃燒，並慢慢地熄滅。火紅炭從第一鏈條爐排下落至悶炭箱的過程中，遇到三股水柱的衝灑，火紅炭遇水時快速熄滅。同時，水滴沾到火紅炭表面時被迅速氣化成水蒸汽，該部分水蒸汽通過第二蒸氣管道通向板式換熱器。被水熄滅過的火紅炭，經過缺氧的悶炭箱時慢慢冷卻至50°C左右，在第二鏈條爐排的推動下滑落至裝炭箱。本裝置的所述爐體燃燒區外壁、熄火區外壁及悶炭箱外壁設有連通的帶進水口和出水口的水加熱套箱，箱內裝有需加熱的水，當箱內熱水達到設定溫度時，開啟進水電磁閥，冷卻水將熱水頂出套箱並流向熱水儲水箱，供終端用戶使用。水蒸汽經過換熱器時，在裝有冷卻水的冷卻水管的金屬表面冷凝成水珠放出熱量，同時將管內冷卻水加熱。冷凝水流到換熱器底部儲水箱，再通過管道和噴淋頭向火紅炭噴淋以熄滅火紅炭，如此循環往復，火紅炭得到熄滅變成炭塊(粒)，冷卻水得到加熱後儲存到儲水箱內供終端用戶使用。在本裝置爐膛上部安裝蒸汽鍋體，可提供蒸汽，安裝常壓熱水鍋體，可提供熱水，同時水套箱內熱水可用於鍋體進水，也可直接使用。所述爐體外壁、第一蒸汽管道、第二蒸汽管道、換熱器、熱水儲水箱和悶炭箱外均包有保溫層，爐體燃燒區、熄火區和悶炭箱的保溫層設在水加熱套箱的外部，保證熱水保溫效果。所述爐體靠近第一鏈條爐排的進料端及悶炭箱靠近第二鏈條爐排的進料端均設有出灰門，用於清除爐排下方的灰渣，
所述悶炭箱外側靠近第二鏈條爐排的排料端設有裝炭箱，用於回收炭。所述熄火區內靠近第二蒸汽管道處安裝過濾網，阻止水蒸汽中的灰分進入到換熱
器。 所述換熱器頂部設有蒸汽排氣孔。 所述爐體加熱脫水區內設有點火機構，方便點火。所述助燃機構包括設在爐膛底部的爐膛底部進風鼓風機和設在爐膛兩側的爐膛側面增氧鼓風機。通過上述鼓風機的鼓風增氧，揮發分更加充分燃燒。所述噴淋機構包括設在爐體內熄火區上方的冷凝水噴淋頭和熄火區兩側的熄炭嗔琳頭，設直多個嗔淋頭，嗔淋效果更好。所述進料鬥的一側設有用於調節燃料厚度的燃料厚度調節板，該燃料厚度調節板可豎直放置，燃料厚度調節板底端與第一鏈條爐排之間的空隙即為燃料的厚度。本發明所述汽、熱、炭三聯供生物質燃燒裝置，可將生物質中揮發分進行半氣化充分燃燒和將固體炭保留下來並阻止它燃燒，可為用戶同時提供蒸汽、熱水和木炭。這樣，既充分利用了生物質的熱能，又提高了生物質的附加值。


圖1為本發明一種實施例的結構示意圖；在圖中:
1-調速電機；2-驅動鏈條；3-出灰門；4_第一鏈條爐排；5_進料鬥；7_燃料厚度調節板；8_保溫層；9_溫度傳感器；10_爐膛底部進風鼓風機；11_爐膛側面增氧鼓風機；12-第一蒸汽管道；13-熱水出水電磁閥；14-水加熱套箱；15-爐膛；16-熄炭噴淋管道電磁閥；17_熄炭噴啉頭；18_冷凝水噴淋頭；19_冷凝水管電磁閥；20_換熱器排汙閥；21_換熱器；22_換熱器蒸汽排氣孔；23_換熱器進水電磁閥；24_熱水儲水箱；25_熱水箱排汙閥；26-熱水用戶循環水泵；27-熱水用戶終端；28-水箱熱水再加熱電磁閥；29_自來水電磁閥；30_裝炭箱；32-熱水排水管；33_熱水進水管；34_爐膛耐火混凝土 ；35_過濾網；36-點火機構；37_第二鏈條爐排；38_第二蒸汽管道；39_悶炭箱；40_冷卻水管。
具體實施例方式如圖1所示，一種汽、熱、炭三聯供生物質燃燒裝置，包括爐體、爐體內的第一鏈條爐排4和裝生物質燃料的進料鬥5，進料鬥5的出料口通入第一鏈條爐排4的進料端，爐體內按第一鏈條爐排4的傳送方向依次分為加熱脫水區、燃燒區和熄火區；該燃燒裝置還包括換熱器21，所述爐體加熱脫水區頂部設有與換熱器21相連的第一蒸汽管道12 ;所述爐體燃燒區內設有爐膛15，並在爐膛15外設有促進爐膛15內生物質燃料充分燃燒的助燃機構；所述爐體熄火區內設有噴淋機構，並在爐體熄火區的頂部設有與換熱器21連接的第二蒸汽管道38 ;所述第一鏈條爐排4的排料端下方設有與爐體連通的悶炭箱39，悶炭箱39內設有與第一鏈條爐排4傳送方向一致的第二鏈條爐排37，所述第一鏈條爐排4的排料端與第二鏈條爐排37的進料端對應；所述換熱器21內設有冷卻水管40，換熱器21外側設有熱水儲水箱24，冷卻水管40的出水端與熱水儲水箱24相連，所述換熱器21底部設有儲水箱41，儲水箱41的出水口通過管路與噴淋機構相連；所述爐體燃燒區外壁、熄火區外壁及悶炭箱外壁設有帶進水口和出水口的水加熱套箱14，水加熱套箱14內設有溫度計9，而水加熱套箱14的出水口通過熱水排水管32連接到熱水儲水箱24，所述水加熱套箱14的進水口通過熱水進水管33連接到熱水儲水箱24。

爐體外壁、第一蒸汽管道12、第二蒸汽管道38、換熱器21、熱水儲水箱24和悶炭箱39外均包有保溫層，爐體燃燒區、熄火區和悶炭箱39的保溫層設在水加熱套箱14的外部。爐體靠近第一鏈條爐排4的進料端及悶炭箱39靠近第二鏈條爐排37的進料端均設有出灰門3。悶炭箱39外側靠近第二鏈條爐排37的排料端設有裝炭箱30。所述熄火區內靠近第二蒸汽管道38處安裝過濾網35。換熱器21頂部設有蒸汽排氣孔22。爐體加熱脫水區內設有點火機構36。助燃機構包括設在爐膛15底部的爐膛底部進風鼓風機10和設在爐膛15兩側的爐膛側面增氧鼓風機11。噴淋機構包括設在爐體內熄火區上方的冷凝水噴淋頭18和熄火區兩側的熄炭噴啉頭16。進料鬥5的一側設有用於調節燃料厚度的燃料厚度調節板7。本發明的工作過程為:生物質燃料從進料鬥5下落到第一鏈條爐排4進料端，第一鏈條爐排在調速電機I及驅動鏈條2帶動下向爐膛15方向移動，鏈條移動速度通過調速電機I來實現，進料厚度由燃料厚度調節板7來實現。燃料通過加熱區時，慢慢脫水並蒸發成水蒸汽，通過第一蒸汽管道12湧向板式換熱器21，當燃料靠近爐膛15時，開始析出揮發分並燃燒，通過爐膛15時，在爐膛底部進風鼓風機10鼓風作用下，迅速析出大量揮發分並半氣化燃燒放熱，通過爐膛側面增氧鼓風機11鼓風增氧後，揮發分更加充分燃燒，放出大量熱量，可使爐膛中心溫度高達1000°C以上，燃料的揮發分全部析出並燃燒後，留下的火紅炭進入缺氧熄炭區，在鏈條爐排推動下掉落至悶炭箱，在火紅炭掉落過程中，會得到冷凝水噴淋頭18和熄炭噴啉頭17三個方向的水柱噴灑，噴淋水通過冷凝水管電磁閥19與熄炭噴淋管道電磁閥16調節，火紅炭遇噴淋水時表面被水熄滅，再經過悶炭箱後降溫至50°C左右，在第二鏈條爐排37推動下掉落至裝炭箱30。水柱噴到火紅炭表面時瞬即被加熱並蒸發成水蒸汽，蒸氣通過第二蒸汽管道38湧向板式換熱器21，水蒸氣通過換熱器內部冷卻水管壁時，大部分冷凝成水珠掉落到換熱器儲水箱中，少部分水蒸汽通過排氣孔22排到空氣中。冷卻水通過換熱器進水電磁閥23進入換熱器，達到設定溫度時便流向熱水儲水箱24，換熱器底部的冷凝水通過冷凝水管電磁閥19與管道用於熄炭噴淋，不需要噴淋時，通過板式換熱器排汙閥20排掉。爐體燃燒區外壁、熄火區外壁及悶炭箱外壁設有帶進水口和出水口的水加熱套箱14，冷卻水通過自來水電磁閥29進到套箱內，當達到溫度計9設定值時，開啟熱水出水電磁閥13，熱水通過熱水排水管32流到熱水儲水箱24內，儲水箱內熱水通過循環泵26流向用戶終端27。未用完的熱水再流回到熱水儲水箱內，當儲水箱內熱水溫度低於溫度計9設定值時，開啟水箱熱水再加熱電磁閥28將低溫熱水放入到水加熱套箱內，以得到再次加熱，如此循環往復，熱量可得到充分利用。為保證熱水保溫效果，在所有水加熱套箱、換熱器、儲水箱、蒸汽管道，熱水管道等外層都包有保溫層8。為清除爐排下方的灰渣，安裝了出灰門3，為保證爐膛使用壽命，在爐膛內部罐注了耐火混凝土 34，為阻止水蒸汽中的灰分進入到板式換熱 器，在溼法熄炭箱內安裝多級過濾網35，為方便點火，安裝了點火機構36。
權利要求
1.一種汽、熱、炭三聯供生物質燃燒裝置，包括爐體、爐體內的第一鏈條爐排(4)和裝生物質燃料的進料鬥(5)，進料鬥(5)的出料口通入第一鏈條爐排(4)的進料端，其特徵是，爐體內按第一鏈條爐排(4)的傳送方向依次分為加熱脫水區、燃燒區和熄火區；該燃燒裝置還包括換熱器(21)，所述爐體加熱脫水區頂部設有與換熱器(21)相連的第一蒸汽管道(12);所述爐體燃燒區內設有爐膛(15)，並在爐膛(15)外設有促進爐膛(15)內生物質燃料充分燃燒的助燃機構；所述爐體熄火區內設有噴淋機構，並在爐體熄火區的頂部設有與換熱器(21)連接的第二蒸汽管道(38);所述第一鏈條爐排(4)的排料端下方設有與爐體連通的悶炭箱(39),悶炭箱(39)內設有與第一鏈條爐排(4)傳送方向一致的第二鏈條爐排(37)，所述第一鏈條爐排(4)的排料端與第二鏈條爐排(37)的進料端對應；所述換熱器(21)內設有冷卻水管(40 )，換熱器(21)外側設有熱水儲水箱(24)，冷卻水管(40 )的出水端與熱水儲水箱(24 )相連，所述換熱器(21)底部設有儲水箱(41)，儲水箱(41)的出水口通過管路與噴淋機構相連；所述爐體燃燒區外壁、熄火區外壁及悶炭箱外壁設有帶進水口和出水口的水加熱套箱(14)，水加熱套箱(14)內設有溫度計(9)，而水加熱套箱(14)的出水口通過熱水排水管(32)連接到熱水儲水箱(24)，所述水加熱套箱(14)的進水口通過熱水進水管(33)連接到熱水儲水箱(24)。
2.根據權利要求1所述汽、熱、炭三聯供生物質燃燒裝置，其特徵是，所述爐體外壁、第一蒸汽管道(12)、第二蒸汽管道(38)、換熱器(21)、熱水儲水箱(24)和悶炭箱(39)外均包有保溫層，爐體燃燒區、熄火區和悶炭箱(39)的保溫層設在水加熱套箱(14)的外部。
3.根據權利要求1所述汽、熱、炭三聯供生物質燃燒裝置，其特徵是，所述爐體靠近第一鏈條爐排(4)的進料端及悶炭箱(39)靠近第二鏈條爐排(37)的進料端均設有出灰門(3)。
4.根據權利要求1 所述汽、熱、炭三聯供生物質燃燒裝置，其特徵是，所述悶炭箱(39)外側靠近第二鏈條爐排(37 )的排料端設有裝炭箱(30 )。
5.根據權利要求1所述汽、熱、炭三聯供生物質燃燒裝置，其特徵是，所述熄火區內靠近第二蒸汽管道(38)處安裝過濾網(35)。
6.根據權利要求1所述汽、熱、炭三聯供生物質燃燒裝置，其特徵是，所述換熱器(21)頂部設有蒸汽排氣孔(22)。
7.根據權利要求1所述汽、熱、炭三聯供生物質燃燒裝置，其特徵是，所述爐體加熱脫水區內設有點火機構(36)。
8.根據權利要求1所述汽、熱、炭三聯供生物質燃燒裝置，其特徵是，所述進料鬥(5)的一側設有用於調節燃料厚度的燃料厚度調節板(7 )。
9.根據權利要求1-8之一所述汽、熱、炭三聯供生物質燃燒裝置，其特徵是，所述助燃機構包括設在爐膛(15)底部的爐膛底部進風鼓風機(10)和設在爐膛(15)兩側的爐膛側面增氧鼓風機(11)。
10.根據權利要求1-8之一所述汽、熱、炭三聯供生物質燃燒裝置，其特徵是，所述噴淋機構包括設在爐體內熄火區上方的冷凝水噴淋頭(18)和熄火區兩側的熄炭噴啉頭(16)。
全文摘要
本發明涉及一種汽、熱、炭三聯供生物質燃燒裝置，爐體內按第一鏈條爐排的傳送方向依次分為加熱脫水區、燃燒區和熄火區；該燃燒裝置還包括換熱器，爐體加熱脫水區頂部設有與換熱器相連的第一蒸汽管道；換熱器內設有冷卻水管，換熱器外側設有熱水儲水箱，冷卻水管的出水端與熱水儲水箱相連，換熱器底部設有儲水箱，儲水箱的出水口通過管路與噴淋機構相連；爐體燃燒區外壁、熄火區外壁及悶炭箱外壁設有帶進水口和出水口的水加熱套箱，水加熱套箱的出水口通過熱水排水管連接到熱水儲水箱，水加熱套箱的進水口通過熱水進水管連接到熱水儲水箱。本發明可將生物質中揮發分進行半氣化充分燃燒和將固體炭保留下來，可同時提供蒸汽、熱水和木炭。
文檔編號F23B30/08GK103225802SQ20131017635
公開日2013年7月31日 申請日期2013年5月14日 優先權日2013年5月14日
發明者劉曜 申請人:劉曜