固體燃料清潔燃燒裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種固體燃料清潔燃燒裝置，及固體燃料的清潔燃燒方法，屬于固體燃料燃燒技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，霧霾已經(jīng)成為中國(guó)不少地區(qū)災(zāi)害性的天氣，進(jìn)而引起了全社會(huì)的熱點(diǎn)關(guān)注。2014年，中國(guó)從國(guó)家層面提出了通過(guò)“減壓燃煤、嚴(yán)格控車(chē)、調(diào)整產(chǎn)業(yè)、強(qiáng)化管理、聯(lián)防聯(lián)控、依法治理”來(lái)嚴(yán)控PM2.5指數(shù)、防治霧霾污染的要求。所以，制霾防霾已成為目前中國(guó)社會(huì)環(huán)境治理的重要工程。
[0003]霧霾的形成，究其原因是特定的氣候條件和人類(lèi)活動(dòng)相互作用的結(jié)果；人類(lèi)經(jīng)濟(jì)及社會(huì)活動(dòng)的大力發(fā)展，排放的大量細(xì)微顆粒隨著排放量的增加而濃度增大，加之特定氣候條件下空氣流通度很差，從而形成了靜穩(wěn)天氣下的顆粒物聚集。從源頭來(lái)講，“霾”的來(lái)源主要包括汽車(chē)尾氣、燃煤采暖廢氣、工業(yè)排放的廢氣、建筑及道路揚(yáng)塵以及可生長(zhǎng)顆粒。其中，工業(yè)排放的廢氣中，諸如冶金、窯爐、鍋爐領(lǐng)域都涉及因燃燒排放的廢氣?？梢?jiàn)，在“霾”的來(lái)源中，因燃燒排放占比很大。所以，制“霾”工程中治理燃燒排放廢氣屬重中之重，而治理燃燒排放廢氣的根本就是要將燃燒調(diào)整為清潔燃燒。
[0004]燃燒主要涉及兩個(gè)主體要素，一為燃料，另一為燃爐。對(duì)于燃料，常用的都是固體燃料，包括煤炭、木材、秸桿等，固體燃料在燃燒時(shí)，除燃燒固體燃料中所含固定碳外，還會(huì)燃燒固體燃料在燃燒過(guò)程中氣化得到的揮發(fā)份。而清潔燃燒則需要揮發(fā)份和固定碳都能夠得到充分燃燒，從而表現(xiàn)為燃燒后排放的煙氣的林格曼黑度為0且煙氣中的C0含量為0。對(duì)于燃爐，常用的以固體燃料為能源的包括承壓爐、立式常壓爐、窯爐、冶金爐、燒烤爐和節(jié)能爐等。如中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN2605473Y公開(kāi)了一種雙向燃燒裝置，在爐體上部設(shè)有可翻轉(zhuǎn)的煤倉(cāng)蓋，爐體中下部的一側(cè)設(shè)有燃燒口，燃燒口端面的傾角為45-60度，爐體的下部設(shè)有爐條，爐條的橫截面是菱形，爐體的深度在1000-1600mm，爐體另一側(cè)設(shè)有觀察孔，爐體的最下部設(shè)有水封槽。
[0005]上述燃爐工作時(shí)，一般都是在固體燃料燃燒殆盡前才加入新的固體燃料以補(bǔ)充燃料，但是，加入的燃料都是有限的，因?yàn)橐坏┘尤肷僭S燃料就會(huì)在煙氣排放口看到黑煙產(chǎn)生，所以現(xiàn)有燃爐僅在加料環(huán)節(jié)就無(wú)法實(shí)現(xiàn)清潔燃燒。此外，固體燃料在上述燃爐中燃燒時(shí)也會(huì)不定時(shí)的排放出大量黑煙，且燃燒后廢氣中的C0含量仍然較高，這主要是由于固體燃料中的揮發(fā)分和固定碳在上述燃爐中都無(wú)法得到充分燃燒造成的，那么如何能夠使得揮發(fā)分和固定碳在固體燃燒爐中充分燃燒，避免黑煙產(chǎn)生同時(shí)盡可能降低C0排放量，目前現(xiàn)有技術(shù)中還沒(méi)有給出解決手段。
[0006]真正的清潔燃燒，是要達(dá)到揮發(fā)分和固定碳的平衡燃燒，具體的參數(shù)表征是燃燒后排放的煙氣的林格曼黑度為0級(jí)，煙氣中C0的含量為0。林格曼黑度大于0級(jí)或C0含量大于0均表示固體燃燒燃燒不充分，這就是現(xiàn)有的燃燒狀態(tài)，用肉眼觀察即可以看到黑煙。
[0007]就平衡燃燒而言，是燃燒中最難以控制的，它要求在整個(gè)燃燒過(guò)程中，揮發(fā)分與固定碳始終都要按照二者在燃料中所含的比例進(jìn)行燃燒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)在燃燒過(guò)程尤其是在加料環(huán)節(jié)無(wú)法實(shí)現(xiàn)燃料中揮發(fā)分和固定碳的平衡燃燒，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)固體燃料的清潔燃燒，進(jìn)而在理想燃燒理論與平衡燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上提出一種使固體燃料的揮發(fā)分和固定碳平衡燃燒的固體燃料清潔燃燒裝置。
[0009]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種固體燃料清潔燃燒裝置，包括，
爐體，在所述爐體的上部或頂部設(shè)置有上進(jìn)風(fēng)口，下部設(shè)置有下進(jìn)風(fēng)口，在所述爐體內(nèi)部設(shè)置有爐腔；
出火口，設(shè)置于所述爐體側(cè)部，所述出火口的設(shè)置位置低于所述上進(jìn)風(fēng)口，且高于所述下進(jìn)風(fēng)口 ；
爐排，設(shè)置于所述爐腔內(nèi)，位于所述下進(jìn)風(fēng)口上方且不高于所述出火口的下端；
在所述爐腔內(nèi)位于所述爐排上方的空間為固體燃料容納腔，所述固體燃料容納腔由上而下分為備燃區(qū)和燃燒區(qū)，所述備燃區(qū)的高度大于150mm;
所述爐排的最大幅面寬度與所述出火口的高度比不大于1.5 ；
所述固體燃料容納腔與所述出火口的高度差不小于150mm。
[0010]所述出火口的高度不小于200mm。
[0011]所述爐腔由上至下包括縮口段和擴(kuò)張段，在所述縮口段與擴(kuò)張段的交界處，沿垂直于所述擴(kuò)張段的軸向方向延伸形成所述出火口，所述爐排沿所述出火口的底部橫向延伸設(shè)置。
[0012]沿出火口軸向截開(kāi)的爐體豎直面上，所述縮口段和擴(kuò)張段的交界點(diǎn)與所述爐排和出火口的交界點(diǎn)的連線(xiàn)與水平方向的夾角ct為固體燃料的安息角。
[0013]所述下進(jìn)風(fēng)口和出火口設(shè)置在所述爐體的兩側(cè)。
[0014]還包括側(cè)進(jìn)風(fēng)口，所述側(cè)進(jìn)風(fēng)口設(shè)置于所述爐體的下部，并位于所述下進(jìn)風(fēng)口的上方。
[0015]所述出火口的高度大于500mm。
[0016]一種固體燃料清潔燃燒的方法，固體燃料由上至下依次進(jìn)行備燃和燃燒，備燃高度大于150mm ;固體燃料的最大燃燒幅面的寬度與出火口高度的比不大于1.5 ;固體燃料備燃高度和燃燒高度之和與出火口高度之差不小于150_。
[0017]將固體燃料容納腔內(nèi)填充滿(mǎn)固體燃料，由上進(jìn)風(fēng)口和下進(jìn)風(fēng)口向固體燃料容納腔內(nèi)通空氣，使固體燃料由上至下依次進(jìn)行備燃和燃燒，固體燃料燃燒后的灰燼透過(guò)爐排由所述下進(jìn)風(fēng)口排出，產(chǎn)生的熱量由出火口擴(kuò)散出。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)方案相比具有以下有益效果:
(1)本發(fā)明所述的固體燃料清潔燃燒裝置，通過(guò)限定上述裝置中備燃區(qū)的高度、爐排最大幅面寬度與出火口高度的比例，以及固體燃料容納腔與出火口的高度差，可將由上進(jìn)風(fēng)口和下進(jìn)風(fēng)口流向固體燃料的空氣量關(guān)系確定下來(lái)，配合爐內(nèi)溫度由上至下逐漸升高的設(shè)置，能使固體燃料和新加入的燃料在燃燒過(guò)程中伴隨著下降過(guò)程依次經(jīng)備燃區(qū)、燃燒區(qū)，在輻射與熱傳導(dǎo)作用下，備燃區(qū)內(nèi)固體燃料逐漸升溫，由上進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入的風(fēng)自上而下穿過(guò)備燃區(qū)進(jìn)行冷卻，確保了備燃區(qū)內(nèi)具有穩(wěn)定的溫度場(chǎng)，從而能夠緩慢、穩(wěn)定地產(chǎn)生揮發(fā)分進(jìn)行燃燒，燃燒過(guò)程中，上進(jìn)風(fēng)口主要為固體燃料的揮發(fā)分燃燒供氧，下進(jìn)風(fēng)口主要為固體燃料的固定碳燃燒供氧，使得整個(gè)燃燒過(guò)程中揮發(fā)分與固定碳始終都要按照二者在燃料中所含的比例進(jìn)行燃燒，從而達(dá)到固體燃料中的揮發(fā)分和固定碳的平衡燃燒，避免了煙氣中黑煙的產(chǎn)生。本裝置可使煙氣的林格曼黑度為0級(jí)，一氧化碳含量為0，從而完成固體燃料的清潔燃燒。
[0019](2)本發(fā)明所述的固體燃料清潔燃燒裝置，所述出火口的高度不小于200mm，與出火口相鄰的部分固體燃料容納腔內(nèi)為燃燒區(qū)，提高該部分的高度可以延長(zhǎng)固體燃料中固定碳的燃燒時(shí)間，使固定碳充分燃燒。所述爐腔由上至下包括縮口段和擴(kuò)張段，在所述縮口段與擴(kuò)張段的交界處，沿垂直于所述擴(kuò)張段的軸向方向延伸形成所述出火口，所述爐排沿所述出火口的底部橫向延伸設(shè)置。所形成的α堆積角能夠保證固體燃料高溫燃燒時(shí)具有合理的空氣動(dòng)力學(xué)特性，下部進(jìn)風(fēng)能夠均勻地與燃料混合進(jìn)行燃燒。
[0020](3)本發(fā)明所述的固體燃料清潔燃燒裝置，還包括側(cè)進(jìn)風(fēng)口，設(shè)置于所述爐體的下部，并位于所述下進(jìn)風(fēng)口的上方；當(dāng)所述燃燒區(qū)高度大于500mm時(shí)，為了保證固定碳的充分燃燒，可以在爐體的下側(cè)部開(kāi)設(shè)一側(cè)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)行補(bǔ)風(fēng)，以保證固定碳燃燒的充分性。
[0021](4)本發(fā)明所述固體燃料清潔燃燒的方法，固體燃料由上至下依次進(jìn)行備燃和燃燒，備燃高度大于150mm;固體燃料的最大燃燒幅面的寬度與出火口高度的比不大于1.5 ;固體燃料備燃高度和燃燒高度之和與出火口高度之差不小于150mm。通過(guò)控制上述條件可以實(shí)現(xiàn)揮發(fā)分與固定碳始終都按照二者在燃料中所含的比例進(jìn)行清潔燃燒。
【附圖說(shuō)明】
[0022]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被理解，本發(fā)明結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明；<