一種斜置爐排的固體燃料燃燒裝置及燃燒方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種斜置爐排的固體燃料燃燒裝置，包括爐體，在所述爐體的上部或頂部設置有上進風口，下部設置有下進風口，在所述爐體內(nèi)部設置有爐腔；出火口，設置于所述爐體側部；在所述爐腔內(nèi)傾斜設置有爐排；所述上進風口和出火口位于所述爐排的一側，相對應地，所述下進風口位于所述爐排的另一側；在爐腔內(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。還公開了固體燃料清潔燃燒的方法。上述裝置及方法能夠實現(xiàn)固體燃料的清潔燃燒過程。
【專利說明】一種斜置爐排的固體燃料燃燒裝置及燃燒方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將爐排傾斜設置的固體燃料燃燒裝置，及使用該裝置的固體燃料燃燒方法，屬于固體燃料燃燒【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前，霧霾已經(jīng)成為中國不少地區(qū)災害性的天氣，進而引起了全社會的熱點關注。2014年，中國從國家層面提出了通過“減壓燃煤、嚴格控車、調(diào)整產(chǎn)業(yè)、強化管理、聯(lián)防聯(lián)控、依法治理”來嚴控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社會環(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活動相互作用的結果；人類經(jīng)濟及社會活動的大力發(fā)展，排放的大量細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。從源頭來講，“霾”的來源主要包括汽車尾氣、燃煤采暖廢氣、工業(yè)排放的廢氣、建筑及道路揚塵以及可生長顆粒。其中，工業(yè)排放的廢氣中，諸如冶金、窯爐、鍋爐領域都涉及因燃燒排放的廢氣?？梢?，在“霾”的來源中，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]燃燒主要涉及兩個主體要素，一為燃料，另一為燃爐。對于燃料，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，除燃燒固體燃料中所含固定碳外，還會燃燒固體燃料在燃燒過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O且煙氣中的CO含量為O。對于燃爐，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。如中國專利文獻CN2605473Y公開了 一種雙向燃燒裝置，在爐體上部設有可翻轉的煤倉蓋，爐體中下部的一側設有燃燒口，燃燒口端面的傾角為45-60度，爐體的下部設有爐條，爐條的橫截面是菱形，爐體的深度在1000-1600mm，爐體另一側設有觀察孔，爐體的最下部設有水封槽。
[0005]上述燃爐工作時，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充燃料，但是，加入的燃料都是有限的，因為一旦加入少許燃料就會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)就無法實現(xiàn)清潔燃燒。此外，固體燃料在上述燃爐中燃燒時也會不定時的排放出大量黑煙，且燃燒后廢氣中的CO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)生同時盡可能降低CO排放量，目前現(xiàn)有技術中還沒有給出解決手段。
[0006]真正的清潔燃燒，是要達到揮發(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O級，煙氣中CO的含量為O。林格曼黑度大于O級或CO含量大于O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，它要求在整個燃燒過程中，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行燃燒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術問題是現(xiàn)有技術在燃燒過程尤其是在加料環(huán)節(jié)無法實現(xiàn)燃料中揮發(fā)分和固定碳的平衡燃燒，從而無法實現(xiàn)固體燃料的清潔燃燒，進而在理想燃燒理論與平衡燃燒技術的基礎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]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種斜置爐排的固體燃料燃燒裝置，包括， 爐體，在所述爐體的上部或頂部設置有上進風口，下部設置有下進風口，在所述爐體內(nèi)
部設置有爐腔；
出火口，設置于所述爐體的側部；
在所述爐腔內(nèi)傾斜設置有爐排；
所述上進風口和出火口位于所述爐排的一側，相對應地，所述下進風口位于所述爐排的另一側；
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]所述爐排與水平方向的夾角β為固體燃料的安息角。
[0011]所述爐排4與水平方向的夾角β不小于30°。
[0012]所述爐排由所述出火口的下端向上傾斜設置。
[0013]所述爐腔由上至下包括縮口段和擴張段，所述出火口位于所述擴張段，并且所述出火口的上端位于所述縮口段和擴張段的交界處；由所述出火口向外延伸形成出火管。
[0014]所述出火管遠離出火口的一端豎直向上延伸設置。
[0015]沿出火口軸向截開的爐體豎直面上，所述出火口上端與所述爐排上端的連線與爐排平面的夾角小于90°。
[0016]所述出火口的高度不小于200mm。
[0017]所述下進風口和出火口設置在所述爐體的兩側。
[0018]所述爐排底端與爐腔內(nèi)壁間設置有排灰部件。
[0019]一種斜置爐排的固體燃料燃燒裝置的燃燒方法，固體燃料由上至下依次進行備燃和燃燒，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_。
[0020]將固體燃料容納腔內(nèi)填充滿固體燃料，爐排上形成厚度均勻的固體燃料層，由上進風口和下進風口向所述固體燃料容納腔內(nèi)通空氣，使固體燃料由上至下依次經(jīng)備燃區(qū)和燃燒區(qū)，所述爐排上的固體燃料層均勻燃燒，固體燃料燃燒后的灰燼透過爐排由所述下進風口排出，產(chǎn)生的熱量由出火口擴散出。
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有技術方案相比具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明所述斜置爐排的固體燃料燃燒裝置，將爐排傾斜設置，固體燃料顆粒能夠在爐排上滾動，產(chǎn)生摩擦、碰撞作用；上述作用有助于剝離燃燒過程中在固定碳表面形成的灰分，提高固定碳的燃燒效率。
[0022]通過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，可將由上進風口和下進風口流向固體燃料的空氣量關系確定下來，配合備燃區(qū)內(nèi)溫度由上至下逐漸升高的設置，能使固體燃料和新加入的燃料在燃燒過程中伴隨著下降過程依次經(jīng)備燃區(qū)、燃燒區(qū)，在輻射與熱傳導作用下，備燃區(qū)內(nèi)固體燃料逐漸升溫，由上進風口進入的風自上而下穿過備燃區(qū)進行冷卻，確保了備燃區(qū)內(nèi)具有穩(wěn)定的溫度場，從而能夠緩慢、穩(wěn)定地產(chǎn)生揮發(fā)分進行燃燒，燃燒過程中，上進風口主要為固體燃料的揮發(fā)分燃燒供氧，下進風口主要為固體燃料的固定碳燃燒供氧，使得整個燃燒過程中揮發(fā)分與固定碳始終都要按照二者在燃料中所含的比例進行燃燒，從而達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O級，一氧化碳含量為0，從而完成固體燃料的清潔燃燒。
[0023](2)本發(fā)明所述斜置爐排的固體燃料燃燒裝置，爐排與水平方向的夾角β為固體燃料的安息角α時，在燃燒區(qū)內(nèi)，固體燃料層近似于一個平行四邊形，保證氣流能夠均勻的穿過固體燃料層，從而保證了燃燒區(qū)固定碳燃燒的均勻性。爐排由所述出火口的下端向上傾斜設置，出火口位于所述擴張段，出火口的上端位于縮口段和擴張段的交界處，由出火口向外延伸形成出火管，沿出火口軸向截開的爐體豎直面上，出火口上端和爐排上端的連線與爐排平面的夾角小于90°。上述設置可于傾斜的爐排上形成一定厚度的固體燃料層，能夠保證固體燃料高溫燃燒時具有合理的空氣動力學特性，下部進風能夠均勻地與固體燃料層接觸進行均勻燃燒，避免了爐排上局部積碳的問題。
[0024](3)本發(fā)明所述斜置爐排的固體燃料燃燒裝置，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固體燃料中固定碳的燃燒時間，使固定碳充分燃燒。
[0025](4)本發(fā)明所述斜置爐排的固體燃料燃燒裝置的燃燒方法，固體燃料由上至下依次進行備燃和燃燒，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_。通過控制上述條件可以實現(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行清潔燃
Jyti ο
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被理解，本發(fā)明結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明的內(nèi)容進行進一步的說明；
圖1為本發(fā)明所述斜置爐排的固體燃料燃燒裝置的結構示意圖；
其中附圖標記為:1-上進風口，2-備燃區(qū)，3-燃燒區(qū)，4-爐排，5-下進風口，6-爐體，7-出火口，8-固體燃料容納腔，9-縮口段，10-擴張段，11-出火管，12-排灰部件，A-爐排的最大幅面寬度，B-出火口的高度，C-固體燃料容納腔與出火口的高度差。
【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明所述斜置爐排的固體燃料清潔燃燒裝置，包括爐體6，在所述爐體6的上部或頂部設置有上進風口 1，下部設置有下進風口 5，在所述爐體6內(nèi)部設置有爐腔；本實施例中，所述上進風口 I設置在爐體6頂部。出火口 7，設置于所述爐體6的側部，所述出火口 7的設置位置低于所述上進風口 1，所述出火口 7的高度在本領域的常規(guī)選擇范圍內(nèi)，本實施例中，所述出火口 7的高度不小于200_。所述下進風口 5和出火口 7的位置關系可以根據(jù)需要進行設置，本實施例中，所述下進風口 5和出火口 7設置在所述爐體6的兩側，所述出火口 7的上端高于所述下進風口 5的上端，所述出火口 7的下端高于所述下進風口 5的下端。在所述爐腔內(nèi)傾斜設置有爐排4，所述爐腔和爐排4的結構和設置位置可以根據(jù)需要進行選擇，本實施例中，所述爐排4由所述出火口 7的下端向上傾斜設置，所述爐排4與水平方向的夾角為β，可優(yōu)選夾角β為固體燃料的安息角α或者夾角β不小于30°，在本實施例中，夾角β為固體燃料的安息角α，使得爐排4上的燃料層近似為平行四邊形。所述上進風口 I和出火口 7位于所述爐排4的一側，相對應地，所述下進風口 5位于所述爐排4的另一側；在所述爐腔內(nèi)位于所述爐排4上方的空間為固體燃料容納腔8，所述固體燃料容納腔8由上而下分為備燃區(qū)2和燃燒區(qū)3，所述備燃區(qū)2的高度大于150_;所述爐排的最大幅面寬度A與所述出火口的高度B比不大于1.5 ;固體燃料容納腔與出火口的高度差C不小于150mm。
[0028]上述燃燒裝置使用時，向固體燃料容納腔8內(nèi)裝填固體燃料，固體燃料由備燃區(qū)2下降至燃燒區(qū)3，固體燃料顆粒在爐排4上滾動，產(chǎn)生的摩擦、碰撞作用有助于剝離燃燒過程中在爐排4的固定碳表面形成的灰分，提高固定碳的燃燒效率；固體燃料堆積于爐排4上形成厚度均勻的固體燃料層，由上進風口 I和下進風口 5向固體燃料容納腔8內(nèi)通空氣，在輻射與熱傳導作用下，備燃區(qū)2內(nèi)固體燃料逐漸升溫，由上進風口 I進入的風自上而下穿過備燃區(qū)2進行冷卻，確保了備燃區(qū)2內(nèi)具有穩(wěn)定的溫度場，從而能夠緩慢、穩(wěn)定地產(chǎn)生揮發(fā)分進行燃燒，燃燒過程中，上進風口 I主要為固體燃料的揮發(fā)分燃燒供氧，下進風口 5主要為固體燃料的固定碳燃燒供氧，使得整個燃燒過程中揮發(fā)分與固定碳始終都要按照二者在燃料中所含的比例進行燃燒，從而達到固體燃料中的揮發(fā)分和固定碳的平衡燃燒；在燃燒區(qū)3內(nèi)，固體燃料層近似于一個平行四邊形，保證氣流能夠均勻的穿過固體燃料層，從而保證了燃燒區(qū)3固定碳燃燒的均勻性；固體燃料燃燒后的灰燼透過爐排4由所述下進風口 5排出，產(chǎn)生的熱量由出火口 7擴散出。通過限定上述裝置中備燃區(qū)2的高度、爐排4最大幅面與出火口 7高度的比例，以及固體燃料容納腔8與出火口 7的高度差，可將由上進風口 I和下進風口 5流向固體燃料的空氣量的關系確定下來，配合爐內(nèi)溫度由上至下逐漸升高的設置，能使固體燃料和新加入的燃料在燃燒過程中伴隨著下降過程依次經(jīng)備燃區(qū)2、燃燒區(qū)3的燃燒過程，從而達到固體燃料中的揮發(fā)分和固定碳的平衡燃燒。
[0029]在上述基礎上，作為可變化的實施方式，如圖1所示，所述爐腔由上至下包括縮口段9和擴張段10，所述出火口 7位于所述擴張段10，并且所述出火口 7的上端位于所述縮口段9和擴張段10的交界處；由所述出火口 7向外延伸形成出火管11，在本實施例中，由所述出火口 7沿垂直于爐排4平面方向延伸形成所述出火管11 ;沿出火口 7軸向截開的爐體6豎直面上，所述出火口 7上端和所述爐排4上端的連線與爐排4平面的夾角小于90° ;該設置使得在爐排4上能夠形成一定厚度的固體燃料層，從而使得下進風口能夠為固體燃料層均勻供風，使得爐排4上的固體燃料層能夠均勻燃燒。所述出火管11遠離出火口 7的一端豎直向上延伸設置。所述爐排4底端與爐腔內(nèi)壁間設置有排灰部件12，用于將大塊的煤矸石和不燃物排出。[0030]除了上述燃燒裝置外，本發(fā)明還提出一種固體燃料清潔燃燒的方法，固體燃料由上至下依次進行備燃和燃燒，備燃高度大于150_;固體燃料的最大燃燒幅面的寬度與出火口 7高度的不大于1.5 ;固體燃料備燃高度和燃燒高度之和與出火口 7高度之差不小于150mmo
[0031]雖然本發(fā)明已經(jīng)通過上述具體實施例對其進行了詳細的闡述，但是，本專業(yè)普通技術人員應該明白，在此基礎上所做出的未超出權利要求保護范圍的任何形式和細節(jié)的變化，均屬于本發(fā)明所要保護的范圍。
【權利要求】
1.一種斜置爐排的固體燃料燃燒裝置，包括， 爐體(6)，在所述爐體(6)的上部或頂部設置有上進風口(1)，下部設置有下進風口(5)，在所述爐體(6)內(nèi)部設置有爐腔； 出火口(7)，設置于所述爐體(6)的側部； 其特征在于， 在所述爐腔內(nèi)傾斜設置有爐排(4)； 所述上進風口( I)和出火口( 7 )位于所述爐排(4 )的一側，相對應地，所述下進風口( 5 )位于所述爐排(4)的另一側； 在所述爐腔內(nèi)位于所述爐排(4)上方的空間為固體燃料容納腔(8)，所述固體燃料容納腔(8)由上而下分為備燃區(qū)(2)和燃燒區(qū)(3)，所述備燃區(qū)(2)的高度大于150mm; 所述爐排的最大幅面寬度(A)與所述出火口的高度(B)比不大于1.5 ; 所述固體燃料容納腔與出火口的高度差(C)不小于150mm。
2.根據(jù)權利要求1所述的燃燒裝置，其特征在于，所述爐排(4)與水平方向的夾角β為固體燃料的安息角。
3.根據(jù)權利要求1所述的燃燒裝置，其特征在于，所述爐排(4)與水平方向的夾角β不小于30°。
4.根據(jù)權利要求1-3任一所述的燃燒裝置，其特征在于，所述爐排(4)由所述出火口(7)的下端向上傾斜設置。
5.根據(jù)權利要求1-4任一所述的燃燒裝置，其特征在于，所述爐腔由上至下包括縮口段(9)和擴張段(10)，所述出火口(7)位于所述擴張段(10)，并且所述出火口(7)的上端位于所述縮口段(9)和擴張段(10)的交界處；由所述出火口(7)向外延伸形成出火管(11)。
6.根據(jù)權利要求5所述的燃燒裝置，其特征在于，所述出火管(11)遠離出火口(7)的一端豎直向上延伸設置。
7.根據(jù)權利要求1-6任一所述的燃燒裝置，其特征在于，沿出火口(7)軸向截開的爐體(6)豎直面上，所述出火口(7)上端和所述爐排(4)上端的連線與爐排(4)平面的夾角小于90。。
8.根據(jù)權利要求1-7任一所述的燃燒裝置，其特征在于，所述出火口(7)的高度不小于200mm。
9.根據(jù)權利要求1-8任一所述的燃燒裝置，其特征在于，所述下進風口(5)和出火口(7)設置在所述爐體(6)的兩側。
10.根據(jù)權利要求1-9任一所述的燃燒裝置，其特征在于，所述爐排(4)底端與爐腔內(nèi)壁間設置有排灰部件(12)。
11.一種斜置爐排的固體燃料燃燒裝置的燃燒方法，其特征在于，固體燃料由上至下依次進行備燃和燃燒，備燃高度大于150_ ;固體燃料的最大燃燒幅面的寬度與出火口(7)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(7)高度之差不小于1 SOmnin
12.根據(jù)權利要求11所述的燃燒方法，其特征在于，將固體燃料容納腔(8)內(nèi)填充滿固體燃料，爐排(4)上形成厚度均勻的固體燃料層，由上進風口(I)和下進風口(5)向所述固體燃料容納腔(8)內(nèi)通空氣，使固體燃料由上至下依次經(jīng)備燃區(qū)(2)和燃燒區(qū)(3)，所述爐排(4)上的固體燃料層均勻燃燒，固體燃料燃燒后的灰燼透過爐排(4)由所述下進風口(5)排出，產(chǎn)生的熱量由出火口(7)擴散出。
【文檔編號】F23M5/00GK104019445SQ201410276605
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權日:2014年6月20日
【發(fā)明者】卓衛(wèi)民, 卓宇軒, 高科, 梁棟, 項朋朋, 呂海波 申請人:卓衛(wèi)民