專利名稱：一種水平圓筒式生物質顆粒燃料燃燒器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水平圓筒式生物質顆粒燃料燃燒器，為一種以生物質顆粒為燃料， 實現(xiàn)其高效清潔燃燒，并將產生的熾熱火焰作為鍋爐熱源的燃燒裝置，屬于熱能工程技術領 域。
背景技術：
我國目前正面臨著嚴重的能源供應和利用以及與其相關的環(huán)境問題，節(jié)能減排的任務艱 巨。以煤炭為例，不僅供應緊張、價格迅速上漲，而且在民用和部分工業(yè)利用過程中存在效 率低、污染嚴重等問題。再以燃料油和燃料氣為例，我國這方面的資源嚴重不足，國際上原 油和天然氣的價格飆升，給我國經濟和社會發(fā)展帶來巨大壓力。另外，燃燒化石燃料釋放出 大量溫室氣體C02，是引起全球氣候變化的重要原因。因此，減少對礦物質燃料的依賴、大力
開發(fā)利用可再生能源，是我國急需解決的問題。
我國有豐富的農林固體剩余物這類生物質能源資源。利用草本和木本生物質生產出來的 顆粒燃料，是一種優(yōu)質生物質燃料，可以用來替代煤炭、燃料油和天然氣。它不僅能夠提供 更多的能源，還具有燃燒效率高、污染物排放少等特點，可比價格遠低于燃料油，也不高于
煤炭和天然氣。燃用生物質顆粒燃料，不僅S02排放極少，NOx排放低，還具有"C02零排放" 的特點。木本顆粒燃料特別適合于幾十至幾百千瓦熱水、蒸汽鍋爐的應用。
生物質顆粒燃料具有的揮發(fā)分含量高，灰熔點低的特點。燃燒這種燃料的小型鍋爐要求 燃燒器結構緊湊，設計合理，燃燒效率高，運行穩(wěn)定可靠。因此，需要設計和開發(fā)先進的燃 燒裝置，以實現(xiàn)生物質顆粒燃料的高效燃燒，為鍋爐等換熱設備提供有效、實用和相對廉價 的熱源。目前已有的生物質顆粒燃料燃燒器多設置在換熱設備內部，給小型換熱設備的設計 和運行維護帶來許多困難，并且增加了制造成本。實用的外置式生物質顆粒燃料燃燒器將會 受到市場的歡迎。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種水平圓筒式生物質顆粒燃料燃燒器。它結構緊湊，設計合 理，運行可靠，可以實現(xiàn)生物質顆粒燃料的高效和清潔燃燒，適用于小型熱水/蒸汽鍋爐對清 潔熱源的需求，特別適合滿足小型燃油/燃氣鍋爐的燃料替換需求。
本實用新型的目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的
一種水平圓筒式生物質顆粒燃料燃燒器，該顆粒燃料燃燒器含有螺旋給料裝置，顆粒燃 燒室和溫度測量元件，所述的螺旋給料裝置含有料斗1、變頻調速電機6以及由中心軸和螺 旋葉片組成的螺旋輸送器2，所述的顆粒燃燒室含有外筒和燃燒筒11，其特征在于在燃燒筒內的顆粒入口端設有大螺旋推進葉片7，該大螺旋推進葉片與螺旋輸送器的中心軸固定連 接；在燃燒筒內還設有撥料片IO，該撥料片的一端與大螺旋推進葉片7固定連接，另一端通 達燃燒筒的出口邊緣；所述的外筒和燃燒筒之間形成一次風環(huán)形風室8，在該風室上設有一 次風的切向入口 3;在燃燒筒壁上布置有一次風進風孔12;在一次風環(huán)形風室的右側依次布 置二次風環(huán)形風室13、 二次風旋流葉片5和旋流二次風整流段15，并在二次風環(huán)形風室上設 有二次風的切向入口 4。
本實用新型的技術特征還在于所述的一次風進風孔12的直徑為3 5毫米，開孔率占 一次風環(huán)形風室段燃燒筒面積的2 3%;在大螺旋推進葉片一端的15 20%燃燒筒長度內， 不設一次風進風孔，在其余一次風環(huán)形風室長度的燃燒筒筒壁上，均勻分布一次風進風孔。
本實用新型的又一技術特征是所述的大螺旋推進葉片與燃燒筒之間的間隙小于顆粒燃 料的直徑；所述的撥料片在靠近燃燒筒筒壁一側呈鋸齒狀。
上述技術方案中，所述的一次風環(huán)形風室和二次風環(huán)形風室共用一臺風機供風或由兩臺風機 分別供風；在一次風的切向入口和二次風切向入口處分別設有風量調節(jié)闊。該水平圓筒式生 物質顆粒燃料燃燒器整體固定在可移動的支架上。
本實用新型與現(xiàn)有相關技術相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果①本實用新型是針對生 物質顆粒燃料專門設計的外置于換熱設備的燃燒裝置，將近于燃盡的熾熱的火焰噴入換熱設 備，簡化了整個燃燒-換熱系統(tǒng)；②燃燒器水平布置，呈圓筒形，便于給料和燃燒器與換熱設 備的對接③內燃燒筒的一次風布風方式有利于顆粒燃料揮發(fā)份的釋放和燃燒，控制料層溫 度；④采用二次風旋流葉片加強了二次風與從燃燒筒流出的火焰的混合，縮短火焰長度，提 高火焰溫度，提高了燃燒效率，適應小型換熱器的火焰進入空間小的特點；⑤燃燒筒內采用 大螺旋推進葉片易于使顆粒燃料層整體向前推進，消除熱煙氣向給料器反竄回火的可能性； ⑥燃燒筒內的撥料片使顆粒燃料層溫度均勻，同時能有效克服料層的結焦傾向，并有利于排 灰；⑦本實用新型具有模塊化特點，多臺燃燒器組合配置也可以為較大的換熱裝置提供需要 的熱源，方便靈活。

附圖1為本實用新型提供的水平圓筒式生物質顆粒燃料燃燒器的結構示意圖。 圖中1 _料斗；2 _螺旋輸送器；3——次風切向入口；4 - 二次風切向入口；5 _ 二次風旋流葉片；6 -變頻調速電機；7 _大螺旋推進葉片；8 _ —次風環(huán)形風室；9 -外殼；10 -撥料片；11 -燃燒筒；12 _燃燒筒一次風進風孔；13 - 二次風環(huán)形風室 14 _流過旋流葉片的二次風；15 _旋流二次風整流段；16、 17、 18 _溫度測量元件。
圖2為本實用新型提供的水平圓筒式生物質顆粒燃料燃燒器的燃燒筒筒壁的平面展開
圖。圖中12 -燃燒筒一次風進風孔；19 - 一次風環(huán)形風室對應的燃燒筒區(qū)域；20 - 二 次風環(huán)形風室、二次風旋流葉片、旋流二次風整流段對應的燃燒筒區(qū)域。
具體實施方式

以下結合附圖1和附圖2進一步說明本實用新型的具體實施及工作過程。
一種水平圓筒式生物質顆粒燃料燃燒器，該顆粒燃料燃燒器含有螺旋給料裝置，顆粒燃 燒室和溫度測量元件，所述的螺旋給料裝置含有料斗1、變頻調速電機6以及由中心軸和螺 旋葉片組成的螺旋輸送器2，所述的顆粒燃燒室含有外筒和燃燒筒11，其特征在于在燃燒 筒內的顆粒入口端設有大螺旋推進葉片7，該大螺旋推進葉片與螺旋輸送器的中心軸固定連 接；在燃燒筒內還設有撥料片10，該撥料片的一端與大螺旋推進葉片7固定連接，另一端通 達燃燒筒的出口邊緣；所述的外筒和燃燒筒之間形成一次風環(huán)形風室8，在該風室上設有一 次風的切向入口 3;在燃燒筒壁上布置有一次風進風孔12;在一次風環(huán)形風室的右側依次布 置二次風環(huán)形風室13、 二次風旋流葉片5和旋流二次風整流段15，并在二次風環(huán)形風室上設 有二次風的切向入口 4。
所述的一次風進風孔12的直徑為3 5毫米，開孔率占一次風環(huán)形風室段燃燒筒面積的 2 3%;在大螺旋推進葉片一端的15 20%燃燒筒長度內，不設一次風進風孔，在其余次 風環(huán)形風室長度的燃燒筒筒壁上，均勻分布一次風進風孔。
所述的大螺旋推進葉片與燃燒筒之間的間隙小于顆粒燃料的直徑；所述的撥料片在靠近 燃燒筒筒壁一側呈鋸齒狀。
上述技術方案中，所述的一次風環(huán)形風室和二次風環(huán)形風室共用一臺風機供風或由兩臺 風機分別供風；在一次風的切向入口和二次風切向入口處分別設有風量調節(jié)闊。該水平圓筒 式生物質顆粒燃料燃燒器整體固定在可移動的支架上。
螺旋給料器由料斗l、螺旋輸送器2、變頻調速電機6和大螺旋推進葉片7構成。給料的 實現(xiàn)過程是在變頻控制器的作用下，可變速的電機以一定的轉速旋轉，依次帶動直徑較大 的主動齒輪、鏈條、直徑較小的從動齒輪和與從動齒輪緊固連接的給料螺旋轉動；轉動的給 料螺旋將料斗中的顆粒燃料連續(xù)均勻地送入燃燒筒，給料量由螺旋的轉速調節(jié)；由于螺旋輸 送器的直徑遠小于燃燒筒的直徑，為了使顆粒燃料在燃燒筒底部均勻分布開，采用了與燃燒 筒直徑匹配的大螺旋推進葉片7，大螺旋推進葉片固定在螺旋輸送器的中心軸上；由給料器 送入燃燒筒的顆粒燃料在大螺旋推進葉片的作用下，在燃燒筒底部鋪開，并連續(xù)地向前移動 到燃燒區(qū)和排灰區(qū)。
顆粒燃燒室由燃燒筒11和燃燒筒筒壁上的一次風進風孔12、風機、 一次風切向入口 3、 二次風切向入口4、 二次風旋流葉片5和撥料片10構成。一、二次風均是切向進入燃燒筒和 燃燒器外殼之間的環(huán)形風室，以減小阻力和在風室里布風均勻，一、二次風的風量分別通過 改變入口前的風門開度進行調節(jié)。一、二次風流經環(huán)形風室時一方面被預熱，提高了燃燒空 氣的溫度，另一方面可以降低燃燒筒的壁溫，起保護燃燒筒的作用。 一次風進風孔的分布如 燃燒筒平面展開圖(如附圖2所示)。； 一次風進風孔12的直徑為3 5毫米，開孔率占一次風環(huán)形風室段燃燒筒面積的2 3%。在大螺旋推進葉片一端的15 20%燃燒筒長度內，不設一 次風進風孔，在其余一次風環(huán)形風室長度的燃燒筒筒壁上，均勻分布一次風進風孔。保證該 長度內的顆粒不發(fā)生強烈燃燒，以保護大螺旋推進葉片，而在其余一次風環(huán)形風室長度的燃 燒筒筒壁上，均勻分布一次風進風孔。燃燒室點火以后，從燃燒筒內的料層底部進入的空氣 促進顆粒熱解和燃燒，熱解產物與從其它一次風進風孔進入的空氣混合，發(fā)生部分燃燒。在 顆粒燃燒過程中，撥料片隨大螺旋推進葉片一起轉動，周期性地翻動料層， 一方面加強顆粒 的摻混及一次風和顆粒的接觸，強化熱解和燃燒，另一方面也可減弱料層中的結渣傾向，同 時有助于燃燒筒里的灰燼排出。二次風流經旋流葉片，加速并產生旋轉，最后從環(huán)形整流通 道射出，形成一股包圍熱煙氣的旋轉空氣流。旋轉的二次風與從燃燒筒中流出的熱煙氣發(fā)生 強烈混合，加快了熱煙氣中未燃盡的氣態(tài)和固態(tài)可燃物的燃燒，形成熾熱的柱狀火焰，并使 火炬變短。當火焰噴入鍋爐(或其它換熱設備)爐膛時，就為鍋爐提供了外供的熱源。
溫度測量元件由鎳鉻-鎳鋁鎧裝熱電偶和一塊多通道電子溫度顯示儀構成，分別設置在燃 燒筒內和燃燒器出口處。設置溫度測量元件的目的是為了間接地監(jiān)測燃燒筒內和筒外的燃燒 情況，為運行人員提供判斷給料、配風、燃燒筒內是否結渣等狀態(tài)的參考信息。
權利要求1. 一種水平圓筒式生物質顆粒燃料燃燒器，該顆粒燃料燃燒器含有螺旋給料裝置，顆粒燃燒室和溫度測量元件，所述的螺旋給料裝置含有料斗(1)、變頻調速電機(6)以及由中心軸和螺旋葉片組成的螺旋輸送器(2)，所述的顆粒燃燒室含有外筒和燃燒筒(11)，其特征在于在燃燒筒內的顆粒入口端設有大螺旋推進葉片(7)，該大螺旋推進葉片與螺旋輸送器的中心軸固定連接；在燃燒筒內還設有撥料片(10)，該撥料片的一端與大螺旋推進葉片(7)固定連接，另一端通達燃燒筒的出口邊緣；所述的外筒和燃燒筒之間形成一次風環(huán)形風室(8)，在該風室上設有一次風的切向入口(3)；在燃燒筒壁上布置有一次風進風孔(12)；在一次風環(huán)形風室的右側依次布置二次風環(huán)形風室(13)、二次風旋流葉片(5)和旋流二次風整流段(15)，并在二次風環(huán)形風室上設有二次風的切向入口(4)。
2. 按照權利要求1所述的水平圓筒式生物質顆粒燃料燃燒器，其特征在于所述的一次 風進風孔(12)的直徑為3 5毫米，開孔率占一次風環(huán)形風室段燃燒筒面積的2 3%;在 大螺旋推進葉片一端的15 20%燃燒筒長度內，不設一次風進風孔，在其余一次風環(huán)形風室 長度的燃燒筒筒壁上，均勻分布一次風進風孔(12)。
3. 按照權利要求1所述的水平圓筒式生物質顆粒燃料燃燒器，其特征在于所述的大螺 旋推進葉片與燃燒筒之間的間隙小于顆粒燃料的直徑；所述的撥料片在靠近燃燒筒筒壁一側 呈鋸齒狀。
4. 按照權利要求1所述的水平圓筒式生物質顆粒燃料燃燒器，其特征在于所述的一次 風環(huán)形風室和二次風環(huán)形風室共用一臺風機供風或由兩臺風機分別供風；在一次風的切向入 口和二次風切向入口處分別設有風量調節(jié)閥。
5. 按照權利要求l、 2、 3或4所述的水平圓筒式生物質顆粒燃料燃燒器，其特征在于 該水平圓筒式生物質顆粒燃料燃燒器整體固定在可移動的支架上。
專利摘要一種水平圓筒式生物質顆粒燃料燃燒器，涉及一種燃燒生物質顆粒燃料，為鍋爐提供熾熱火焰熱源的燃燒裝置。該裝置主要含有螺旋給料器、顆粒燃燒室和溫度測量元件。所述的螺旋給料器包括料斗、螺旋輸送器、變頻調速電機和大螺旋推進葉片；顆粒燃燒室由圓形燃燒筒及筒壁上的一次風進風孔、與大螺旋推進葉片連接的撥料片、一次風和二次風切向入口、一次風和二次風環(huán)形風室、二次風旋流葉片和旋流二次風整流段；溫度測量元件為三支鎳鉻-鎳鋁鎧裝熱電偶及一塊多通道電子溫度顯示儀。該裝置是針對生物質顆粒燃料專門設計的模塊化燃燒器，結構簡單，操作方便，能滿足幾十至幾百千瓦鍋爐對熱源的需求，特別適用于燃油、燃氣鍋爐的燃料替代需求。
文檔編號F23K3/00GK201242152SQ20082010931
公開日2009年5月20日 申請日期2008年7月18日 優(yōu)先權日2008年7月18日
發(fā)明者呂子安, 李定凱 申請人:清華大學