生物質(zhì)底燃鍋爐及其無焰燃燒方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種固體燃料常壓鍋爐，特別是適合于廣大北方農(nóng)村冬季取暖的以生物質(zhì)為主要原料的熱水鍋爐及其燃燒方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，工業(yè)生產(chǎn)和社會供暖所使用的固體燃料層燃常壓熱水鍋爐，按照其不同的燃燒方式可分為固定爐排和機(jī)械化移動爐排兩種。固定爐排指的是將固體燃料置于固定不動的爐排上的燃燒方式。這是一種最古老、結(jié)構(gòu)簡單的層燃燃燒方式。采用固定爐排的層燃燃燒方法最大的問題在于燃料的添加及灰渣的清除。由于每次添加的燃料量有限，導(dǎo)致添加十分頻繁，每次添加的冷燃料直接覆蓋在燃燒層上面，預(yù)熱不充分，造成燃燒效率的降低。而對灰渣而言，一方面如果不及時清除，灰渣覆蓋在燃料上，會導(dǎo)致燃燒難以持續(xù)；而另一方面，頻繁的除渣不可避免的會破壞燃燒層，導(dǎo)致大量的熱損失。
[0003]為解決添料和除渣的問題，在固定爐排的基礎(chǔ)上開發(fā)了機(jī)械化移動爐排，主要為鏈條爐排，其工作方式可概括為:燃料落到爐排上，隨爐排的移動進(jìn)入燃燒室燃燒，形成的灰渣又隨著爐排的移動帶出燃燒室。盡管鏈條爐在一定程度上解決了添料和除渣的問題，但仍存在一些難以克服的問題，可歸為以下幾個方面:(1)由于燃料在行進(jìn)中燃燒，而在行進(jìn)過程中，燃料的狀態(tài)一直發(fā)生變化，由初始狀態(tài)到逐漸預(yù)熱，到部分分解，到部分燃燒直至完全燃燒。其燃燒過程的復(fù)雜性和不均勻性都會導(dǎo)致燃料難以燃燒徹底，造成熱量的損失。(2)換熱水管是利用熱輻射的方式接收熱量。由于燃料是在行進(jìn)中燃燒，不同的燃燒階段釋放出的熱量各不相同。復(fù)雜的輻射方式導(dǎo)致?lián)Q熱水管難以將各不同階段所釋放出的熱量全部最大化的吸收，熱量的進(jìn)一步損失造成鍋爐的熱效率進(jìn)一步降低。(3)除了熱效率較低的問題外，鏈條爐對燃料還很挑剔。鏈條爐不僅對燃料的品質(zhì)有嚴(yán)格的要求，對燃料的尺寸同樣有嚴(yán)格的要求。燃料的熱值偏高，會造成燃料的浪費，燃料的熱值偏低，會造成鍋爐不能持續(xù)燃燒。燃料的尺寸有著類似的影響。(4)同固定爐排有著同樣的問題，一次性添加的燃料有限，需頻繁添加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種生物質(zhì)底燃鍋爐，它具有高效的導(dǎo)熱方式，并且能夠一次性添充足夠長時間的燃料，充分燃燒。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:生物質(zhì)底燃鍋爐具有立式筒狀的爐體，在爐體頂部有進(jìn)料口，爐體上部為儲料倉，下部為燃燒室，燃燒室周圍有換熱水管，燃燒室側(cè)面有煙道，本發(fā)明的儲料倉與燃燒室之間沒有分隔，連通為一體；進(jìn)料口有密封的上蓋，在爐體上面和四周均有密封保溫層，進(jìn)風(fēng)管設(shè)在燃燒室內(nèi)底部的爐箅子下面。
[0006]本發(fā)明采用無焰燃燒方法，由生物質(zhì)底燃鍋爐的進(jìn)料口填裝燃料至燃燒室底面的爐箅子，裝滿后將爐蓋封閉好，在爐箅子下面點火，燃燒層在燃料的底面，爐體大部封閉，只有底部供風(fēng)，排煙口位于燃燒室下部，使燃料始終處于無焰燃燒狀態(tài)，燃燒層在無焰燃燒時釋放大量的水蒸汽和二氧化碳等煙氣，彌漫在燃燒層上部燃燒室和儲料倉內(nèi)，更進(jìn)一步促使燃燒室實現(xiàn)無焰燃燒。調(diào)整進(jìn)風(fēng)以控制燃燒層的厚度；調(diào)整排煙控制閥控制燃燒速度。
[0007]本發(fā)明的燃燒方式完全不同于傳統(tǒng)的固定爐排或機(jī)械化移動爐排的燃燒方式。爐體是直通的，燃料由進(jìn)料口填充至爐箅子，由上至下可分為儲料層、烘干預(yù)熱層、燃燒層、余燼層及底部灰層。隨著余燼層下落成為灰層，上部儲料層燃料自動下落添補(bǔ)烘干預(yù)熱層和燃燒層空間，燃料始終由冷至熱、燃燒成灰循環(huán)，余燼層仍對換熱水管產(chǎn)生熱輻射，所有熱量沒任何浪費。由于底面單向進(jìn)風(fēng)和進(jìn)風(fēng)量的控制，燃燒層處于厭氧燃燒狀態(tài)，是一種無焰燃燒。本發(fā)明具有穩(wěn)定的燃燒層，燃燒室四周的換熱水管始終處于穩(wěn)定的燃燒層之中。另外在降低選擇燃料標(biāo)準(zhǔn)的同時，降低了單位時間內(nèi)燃料的添加次數(shù)。從理論上說，只要鍋爐結(jié)構(gòu)制作方面允許，就可以無限制地增加一次性添料的總量，從而無限制地延長燃燒時間。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:
(I)新型層燃燃燒方法:傳統(tǒng)的層燃燃燒方法均為將固體燃料置于爐排上，燃燒過程為自上而下燃燒，換熱水管置于燃燒層上方，與燃料有一定的間距。本發(fā)明實現(xiàn)了一種新型的層燃燃燒方法。即將一定厚度的固體燃料，置于只有底端開口而其余面封閉的容器中，因燃燒必備條件氧氣作用，使燃料只能在露出容器底端與氧氣相接觸時才能燃燒。燃燒層始終處于燃料底部，實現(xiàn)了燃料底部層燃的一種新型燃燒方法。燃燒過程是自下而上燃燒。且由于爐體上部完全封閉，底部受供氧量的限制，燃料始終處于無焰燃燒狀態(tài)。
[0009](2)穩(wěn)定均勻的燃燒層，熱效率高:在使用鏈條爐排層燃燃燒方式時，由于燃料在不停的移動，不同階段的燃料溫度及狀態(tài)有著較大的差異，使得燃料難以充分燃燒。與之相比，本發(fā)明的底燃燃燒方式燃燒層固定不動，穩(wěn)定而均勻，使燃燒更加充分。換熱水管處于恒定的熱傳導(dǎo)和熱輻射源中，使熱交換的效率大大提高。
[0010](3)有效地控制了燃燒狀態(tài)。鍋爐內(nèi)燃料燃燒時釋放熱量的多少是由燃燒室底端燃料燃燒層的厚薄，即置于燃燒層內(nèi)的燃料數(shù)量所決定。本發(fā)明可以根據(jù)換熱水管所需要的換熱熱量，來調(diào)控燃燒室底端燃料燃燒層的厚薄。即根據(jù)單位時間內(nèi)換熱水管所需一定量的換熱量，來調(diào)控進(jìn)風(fēng)量，通過控制氧氣量和燃料的氧化反應(yīng)來調(diào)控燃燒層的厚薄，實現(xiàn)換熱水管所需要的換熱量。同時也可以根據(jù)換熱水管的換熱要求，來調(diào)控燃料燃燒層燃燒的速度?？刂迫剂先紵龝r的氧化，使單位體積的燃料能夠最大限度的延長燃燒時間，從而保證了爐內(nèi)燃料得以充分燃燒，實現(xiàn)等量燃料的燃燒熱值最大限度的有效利用，避免了熱損失，極大的節(jié)省了燃料。
[0011](4)提高一次性添加燃料的總量: