用于小型房屋带自动上料装置使用整捆秸秆燃料的锅炉制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种小型房屋带自动上料装置使用整捆秸秆燃料的锅炉，主要由秸秆捆包燃烧单元1和自动上料装置3组成。秸秆捆包燃烧单元1由外部耐压包裹层和被包裹其中的陶瓷构件等组成。燃烧室9内的陶瓷蓄热区22由于耐火砖犬牙交错的布置保证了向上烟气通道23始终通畅，烟气从燃烧室9顶部的预燃室10中吸出，预燃室10包含一个点火通道25用来帮助点火。涡流后燃室11内部横截面会被收缩和放大几次从而在烟气中产生压力脉冲，在燃烧室9中加压后的烟气射流37吹向秸秆捆包5强化了气化燃烧。带有滑动盾7的自动上料装置3由绞盘65和滑轮驱动。本发明专利技术可以使秸秆捆包燃烧得非常干净，并且草木灰作为肥料具有很高的价值。

Boiler with automatic feeding device for small house using whole bundle of straw fuel

【技术实现步骤摘要】
用于小型房屋带自动上料装置使用整捆秸秆燃料的锅炉
本专利技术涉及一种用于加热水的锅炉，特别适用于农区小型独立住宅。该锅炉用自动上料装置投入整捆的秸秆捆包作为燃料。自动上料装置可以部分布置在室外而锅炉优选放在室内，该锅炉还可以用来做饭烹调。
技术介绍
有许多已知的用于取暖和烹饪的固体燃料锅炉，这些锅炉多以煤、木材或秸秆颗粒等为燃料，这些锅炉一般给风没有预热过程，也没有自动调节功能。而德国HERLT公司在欧洲开发的可以自动上料的整捆秸秆气化燃烧锅炉则比较大，并且需要使用木材点火而且造价很高。锅炉的控制系统如果采用数控或电子等方案，则往往会因为农村地处偏远使得售后服务会变得比较困难。此外，已知的以木头或散秸秆为燃料的手烧锅炉，因为没有催化状态下的后燃烧过程所以这些锅炉无法实现充分的燃烧和良好的排放。目前没有以整捆秸秆为燃料的热力系统在燃料燃烧结束后还可以长时间持续放热或者引发下一次的燃料燃烧过程。目前也没有看到带有加热板和快速启炉装置的、以整捆秸秆为燃料的小型锅炉。秸秆制粒因为消耗大量能源从而增加运行成本，所以就会限制生物质能源化的规模。只有使用结构精巧的设施才能以整捆秸秆为燃料生产热力，并且排放过程也非常清洁。
技术实现思路
为了给特别是在农村地区的小型住宅供暖，本专利技术就是要设计一种以整捆秸秆为燃料、自动工作的锅炉，这种锅炉燃烧干净、生产成本低，即使是灰分和土壤含量较高的秸秆捆包也可以作为燃料，可以通过避免锅炉结焦从而保证燃烧后产生的灰烬能够作为肥料使用。秸秆捆包投料是由制造工艺简单的自动上料装置完成，作为中央供暖系统的锅炉在燃料燃烧结束后仍然能够像烤箱一样为房屋提供许多小时的蓄热，其通过加强的后燃烧系统和良好的灰分、烟气分离使得其排放性能远优于先前已知的锅炉。本专利技术的快速点火系统可以实现不伴随冒烟的点火，本专利技术的锅炉还可以包括一个烹饪区。根据本专利技术的详细设计的以整捆秸秆为燃料的锅炉，主要由秸秆捆包燃烧单元(包括一个涡流后燃室、一个灰烬室、一个烟气-水换热器和一台以上的引风机)和带有滑动盾的秸秆捆包自动上料装置两个可运输的单元组成，两个单元在安装时可以通过螺栓连接固定。为降低生产成本秸秆捆包燃烧单元的组件大量使用陶瓷、耐火砖、特殊成型陶瓷构件和保温材料，大量的陶瓷和耐火材料能够像烤箱一样非常缓慢地释放热能。但这种燃烧室的内部空间可能充满的未燃烧烟气在点火时会引起爆燃，所以由此产生的压力必须能够被锅炉安全的承受，因此秸秆捆包燃烧单元的陶瓷组件被放置在钢套中全方位包裹以保证锅炉的结构稳定性、烟气气密性和系统抗压强度。这种全方位整体包裹包括由弯曲钢板组成的侧面壳体，钢板底部，由钢板、钢结构换热器、布置在顶部固定首选陶瓷材料的顶部盖板的钢构件。整个秸秆捆包燃烧单元的部件中只有烟气-热水换热器是带水部件。燃烧室和布置在下方的灰烬室都采用了陶瓷结构，秸秆捆包在燃烧室进行气化和燃烧，在燃烧室和灰烬室之间设有炉排，灰烬颗粒在重力作用下向下移动进入灰烬室，但烟气被向上从燃烧室中吸走从而很好地实现了烟气和灰分的分离。炉排由具有较高耐热性的钢管制成并在其顶部临火面覆盖了一层陶瓷隔热层，一次风穿过这些钢管在实现这些管道冷却的同时完成了一次风预热。这些管道向下有小孔可将空气送入灰烬室，这样掉入灰烬室的未燃尽秸秆茎秆和残渣还可以在灰烬室继续烧完。炉排钢管连接一个汇集通道，该汇集通道进一步将预热后的一次风引入燃烧室直接居中吹向秸秆捆包下部的表面。对于一般秸秆燃烧设备来说，特别是在燃烧系统的下部或者燃烧系统后端灰烬中往往含有较高含量的钾和没有充分燃烧的黑碳颗粒，这些东西在特定温度下，例如温度超过800℃时会形成结焦，本专利技术的钢管炉排通过空气的冷却对结焦现象起到了抵消作用。因为燃烧室中总是有大量秸秆存在，所以燃烧室一般保持在较低温度和较低强度气化燃烧，通过在低温、低强度条件下进行大规模热解和气化才可以为在随后的涡流后燃室中的高温燃烧提供足够烟气。将秸秆捆包从自动上料装置推出进入燃烧室顶在稳固的陶瓷蓄热区上，该陶瓷蓄热区主要由陶瓷材料和耐火砖构成。为了使烟气始终能够从这些耐火砖中脱出，这些耐火砖呈犬牙状交错排列，即使在秸秆捆包顶住该陶瓷蓄热区时烟气也能自由到达顶部的向上烟气通道。如图所示该蓄热区呈内弓形犬牙交错形状，因此一次风给风口不会被秸秆捆包封闭。烟气从燃烧室的最顶部被吸入到近于水平布置的预燃室中，烟气的运行逐渐收窄到达后部成为一个喷嘴，烟气从喷嘴中高速流出。为获得最清洁排放烟气流速至少应为每秒30m，为此必须确定引风机功率和烟气喷嘴的横截面尺寸。然后燃烧的烟气切向进入涡流后燃室，产生了具有很高旋转速度的涡流。涡流后燃室内横截面会沿烟气流动方向上变窄几次并将烟气收缩，这样可以强化烟气燃烧并且使得烟气涡流旋转速度增加，当横截面变宽时由于离心力的作用负压变得更低。秸秆产生的烟气中含有大量的水蒸气，涡流后燃室的温度通常超过800℃，其内部横截面增大过程中形成的负压脉冲会导致包括水分子在内的分子裂解，为使该裂解效果足够强应将每次截面变窄后接下来的截面最少要扩大50％。如此释放的额外的氢和氧离子具有高的活性，并几乎将所有的烟气成分完全氧化，对于剧毒的多氯代烃同样如此。为能够降低对燃料质量的要求，应通过预热二次风来进一步强化后燃烧的效力。为此在涡流后燃室的外部布置了预热室，预热室紧贴涡流后燃室陶瓷壁延伸。二次风与涡流后燃室陶瓷壁直接接触，经过高度预热后通过一个小的进风口被吸入涡流后燃室中。烟气以快速旋转的聚集气体射流形式离开涡流后燃室并撞击上水平布置的缓冲板，缓冲板是由含铝比例很高的高温防火陶瓷构成所以在系统运行过程中会发光，这个由含铝陶瓷构成的缓冲板对秸秆烟气燃烧过程的催化在整个催化作用中至少占比50％，因此烟气中不产生焦油和灰渣。一次风从外部通过炉排管进入燃烧室，涡流后燃室之前的燃烧喷嘴就会引起烟气压力下降，燃烧室中的气化状态强烈并且负压更低后，被吸入燃烧室的一次风量减弱，燃烧室中的燃烧和气化就会被抑制。但仅凭这种自我调节是不够的，因为燃烧室仍然存在过热的可能。因此在一次风进风口的外部可设置一个盖帽，盖帽上有一个开口，在该开口前面布置有一个带有可调节配重的振动片。在气化状态强烈和低负压的情况下振动片的可调节配重可以将振动片压紧在一次风的进风开口上关闭一次风进风开口，当锅炉内部的负压提高时振动片会打开一次风进风开口，而当燃烧室中出现过压时振动片又可以充当止回阀封住盖帽上的开口阻止烟气向外流动。燃烧室中的秸秆气化可以通过烟气射流得到增强，该烟气射流被吹向秸秆捆包。其结果是清除了秸秆捆包表面的灰烬层，并且热量和燃烧空气被输送到秸秆捆包深部。根据本专利技术，是将秸秆整捆燃烧气化锅炉的压缩废气再循环用于形成该烟气射流。这种再循环烟气中的氧气含量比新鲜空气少得多，因此在烟气射流区局部几乎没有形成燃烧，而只是通过吹气作用在空间上扩大了气化。这会产生更多烟气但不会形成高温下的聚中燃烧，最大限度地减少结焦风险，秸秆燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于小型房屋带自动上料装置使用整捆秸秆燃料的锅炉，主要包括一个秸秆捆包燃烧单元、一个涡流后燃室、一个灰烬室、一个烟气-水换热器和一台以上的引风机，并连接一个带有滑动盾的秸秆捆包自动上料装置；其特征在于，主要由陶瓷、耐火砖、特殊成型陶瓷构件和保温材料构成的秸秆捆包燃烧单元(1)被全方位整体包裹，主要由侧面壳体(43)、底部钢板(44)、烟气-水换热器(12)、陶瓷盖板(72)和用来固定陶瓷盖板(72)的钢构件(45)组成的钢套完成全方位整体包裹。/n

【技术特征摘要】
1.用于小型房屋带自动上料装置使用整捆秸秆燃料的锅炉，主要包括一个秸秆捆包燃烧单元、一个涡流后燃室、一个灰烬室、一个烟气-水换热器和一台以上的引风机，并连接一个带有滑动盾的秸秆捆包自动上料装置；其特征在于，主要由陶瓷、耐火砖、特殊成型陶瓷构件和保温材料构成的秸秆捆包燃烧单元(1)被全方位整体包裹，主要由侧面壳体(43)、底部钢板(44)、烟气-水换热器(12)、陶瓷盖板(72)和用来固定陶瓷盖板(72)的钢构件(45)组成的钢套完成全方位整体包裹。


2.根据权利要求1所述的用于小型房屋带自动上料装置使用整捆秸秆燃料的锅炉，其特征在于，烟气从位于燃烧室(9)顶部的预燃室(10)中排出，预燃室(10)沿烟气流动方向上变窄为燃烧喷嘴(26)，其烟气流出方向与涡流后燃室(11)成切向设置。


3.根据权利要求2所述的用于小型房屋带自动上料装置使用整捆秸秆燃料的锅炉，其特征在于，改进的引风机(38)的功率和燃烧喷嘴(26)的自由横截面的尺寸是按照燃烧喷嘴(26)的烟气流速至少为每秒30m来设定。


4.根据权利要求1所述的用于小型房屋带自动上料装置使用整捆秸秆燃料的锅炉，其特征在于，在灰烬室(15)和燃烧室(9)之间布置有由一次风(19)给风管构成的、近乎水平的炉排(16)，一次风(19)给风管临火的顶部覆盖着一层陶瓷热保护层(17)。


5.根据权利要求4所述的用于小型房屋带自动上料装置使用整捆秸秆燃料的锅炉，其特征在于，在侧面壳体(43)的外侧有一个带有盖帽(52)的一次风(19)流入开口(32)，在盖帽(52)上是一个带有可调节配重块(55)、随燃烧室(9)内负压的高低变化开合流入开口(32)的振动片(54)。


6.根据权利要求1所述的用于小型房屋带自动上料装置使用整捆秸秆燃料的锅炉，其特征在于，由大量陶瓷材料浇筑的陶瓷蓄热区(22)、前位耐火砖(47)和后位耐火砖(48)可以像墙一样挡住秸秆捆包(5)的前行，但即便是在秸秆捆包(5)与前位耐火砖(47)紧密贴合时，由于前位耐火砖(47)和后位耐火砖(48)呈犬牙交错状前后排列，所以向上烟气通道(23)依然保持畅通。


7.根据权利要求6所述的用于小型房屋带自动上料装置使用整捆秸秆燃料的锅炉，其特征在于，陶瓷蓄热区(22)如平面图中所示布置成拱形。


8.根据权利要求1所述的用于小型房屋带自动上料装置使用整捆秸秆燃料的锅炉，其特征在于，在沿流动方向变窄的预燃室(10)中有一个几乎水平的点火通道(25)从外部进入。


9.根据权利要求8所述的用于小型房屋带自动上料装置使用整捆秸秆燃料的锅炉，其特征在于，所述点火通道(25)包括一个防门翻板(51)和一个密封防止空气进入的手动滑动推杆(50)。


10.根据权利要求1所述的用于小型房屋带自动上料装置使用整捆秸秆燃料的锅炉，其特征在于，涡流后燃室(11)的内部圆形横截面在流动方向上锥形地变窄几次，而在每次截面变窄后接下来的截面最少要扩大50％。


11.根据权利要求10所述的用于小型房屋带自动上料装置使用整捆秸秆燃料的锅炉，其特征在于，在紧靠涡流后燃室(11)的陶瓷外侧为二次风(29)布置了一个预热室(30)。


12.根据权利要求10所述的用于小型房屋带自动上料装...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·赫尔特，
申请(专利权)人：黑龙江赫尔特生物质能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙;23