一種小型生物質鍋爐爐拱的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鍋爐領域，具體的說是一種小型生物質鍋爐爐拱。
【背景技術】
[0002]鍋爐爐拱是鍋爐的重要構件，不同的燃料，需要對應的鍋爐爐拱結構，建立相適應的燃燒環(huán)境。爐拱的形狀及尺寸是影響鍋爐燃燒、結焦和熱效率的技術關鍵。小型鍋爐與大鍋爐相比，結構相對簡單，燃燒空間小，可燃物質在鍋爐內行走路徑短，停留時間短。小型鍋爐熱容量小，燃料和氧化劑低溫物質進入爐內，對燃燒空間的溫度降低作用較大，不利于燃燒。而生物質燃料作為鍋爐燃料，與煤的燃燒特性差異很大，燃煤的揮發(fā)份比例少，析出緩慢，可燃物質在鍋爐內停留時間較長，有充分的時間與氧化劑接觸，完全燃燒。生物質燃料的揮發(fā)份比例很高，且析出集中，可燃物質在鍋爐內停留時間短，來不及與氧化劑充分接觸、燃燒，就隨煙氣排出鍋爐，熱效率低。常規(guī)燃煤鍋爐和大型生物質鍋爐的爐拱構造不適應小型生物質鍋爐。
[0003]生物質燃料作為鍋爐燃料應用是近十幾年發(fā)展的，時間不長。人們對生物質燃料的特性認識不足，對生物質燃料的燃燒反應過程理解不透徹，特別是在小型生物質鍋爐上不重視。往往不考慮圍火設施、爐拱結構的設計和擴散燃燒擾流技術的應用，例如公開號為CN101021312A的發(fā)明專利文獻，雖然設有高溫空氣輸送口，對部分可燃氣體進行燃燒。但是，高溫空氣是通過爐體外壁和內襯之間形成的通道預熱的，通道短，爐體外壁散熱量大，溫度低，對空氣預熱溫度提高效果不好，達不到燃燒溫度。文獻對生物質燃料的擴散燃燒反應過程理解不透徹，空氣與可燃氣體反應空間狹小，反應時間短，沒考慮生物質焦油熱解問題。雖然提到高溫輻射，但對高溫輻射條件考慮有欠缺，比如灰層的遮擋，排煙氣流阻力較大等。對可燃氣體在燃燒空間燃燒機理、擾流技術、流體運動研宄尚有不足。應用在生活中小爐灶可能有一定效果，不適合小型生物質鍋爐。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明提供了一種能解決生物質燃料在小型鍋爐燃燒室內停留時間短，燃燒不充分，燃料和氧化劑低溫物質對小型鍋爐燃燒室溫度降低作用較大，不利于燃燒等問題的小型生物質鍋爐爐拱，克服了現有生物質鍋爐爐拱的上述不足。
[0005]本發(fā)明結合【附圖說明】如下:一種小型生物質鍋爐爐拱，該爐拱包括象鼻型前拱2、階梯型爐床12、后拱4、左側圍火板18和右側圍火板16，其中所述的左、右側圍火板18、16設置在小型生物質鍋爐燃燒室內左、右側水冷壁面上，所述的象鼻型前拱2設置在左、右側圍火板18、16之間的前部，有中空的象鼻型前拱內腔15 ;所述的階梯型爐床12設置在象鼻型前拱2的下方，有中空的階梯型爐床內腔10 ;所述的后拱4由上斜面和下斜面組成，設置在左、右側圍火板18、16之間的后部。
[0006]所述的象鼻型前拱2鼻尖上開有多個與水平面呈β夾角的二次風噴射孔6，所述的β為35° ±2°，該二次風噴射孔6與象鼻型前拱內腔15相通；所述的階梯型爐床12有多級床面，每級床面上開有多個與水平面呈γ夾角的一次風噴射孔9，所述的γ為45°?60°，該一次風噴射孔9與階梯型爐床內腔10相通。
[0007]所述的左側圍火板18的下部開有第一預留孔，第一預留孔與安裝在小型生物質鍋爐左側外壁面的鍋爐一次風機19的出風口、左側水冷壁面的進風孔、階梯型爐床進風口11和階梯型爐床內腔10連通，一次風從一次風噴射孔9噴射出；所述的左側圍火板18的上部開有第二預留孔，第二預留孔與安裝在小型生物質鍋爐左側外壁面的鍋爐二次風機17的出風口、左側水冷壁面的進風孔和象鼻型前拱內腔15連通，二次風從二次風噴射孔6噴射出。
[0008]所述的象鼻型前拱2與前方水冷壁面連接部分的下端為與水平面呈α夾角的傾斜面，所述的α為30°?40°，該傾斜面與階梯型爐床12頂層床面及左、右側圍火板18、16構成了生物質燃料熱解氣化室13。
[0009]所述的象鼻型前拱2內凹圓弧面與階梯型爐床12的中間床面及左、右側圍火板18、16構成了圓柱型氣化燃燒室14。
[0010]所述的象鼻型前拱2上外側圓弧面與后拱4上斜面及左、右側圍火板18、16構成了擴散燃燒室3。
[0011]所述的象鼻型前拱2鼻尖外凸圓弧面與左、右側圍火板18、16、階梯型爐床12末級床面及后拱4下斜面構成了燃燼燃燒室8。
[0012]所述的象鼻型前拱2鼻尖外側圓弧面末端與后拱4上、下斜面相交的凸起及左、右側圍火板18、16構成了喉口 5。
[0013]所述的階梯型爐床12末級側立面和左、右側圍火板18、16及小型生物質鍋爐燃燒室內后水冷壁構成了灰溝7。
[0014]所述的象鼻型前拱2、階梯型爐床12、后拱4、左側圍火板18和右側圍火板16采用耐火材料制成。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:
[0016]1、本發(fā)明針對生物質燃料和小型鍋爐的特點，用耐火材料制作的象鼻型前拱、階梯型爐床、后拱及左、右側圍火板，成為蓄熱體。因此所構成的燃燒空間壁面有很高的溫度，可燃微粒在運動中碰到高溫壁面后，獲得熱量，增加燃燒反應需要的表觀活化能，產生劇烈燃燒，能釋放更多的熱量。
[0017]2、本發(fā)明的象鼻型前拱、階梯型爐床、后拱、左、右側圍火板的外側與小型鍋爐的水冷壁面連接，能進行熱交換。
[0018]3、本發(fā)明的象鼻型前拱、階梯型爐床、后拱、左、右側圍火板的內側表面構成了各個燃燒空間，能維持燃燒所需要的溫度。
[0019]4、生物質燃料熱解氣化、燃燒需要的一次風由一次風風機送到階梯型爐床內腔，預熱后在各級爐床表面呈45°?60°夾角(最優(yōu)先為45° )的一次風孔噴射出，在燃料層下面擴散，能使氧化劑與燃料充分接觸。
[0020]5、生物質燃料燃氣燃燒需要的氧化劑由二次風風機送到象鼻型前拱內腔，預熱后由象鼻型前拱鼻尖上與水平面呈35° ±2° (最優(yōu)選為35° )夾角的二次風孔噴射出，在氣化燃燒室形成擾動氣流，使可燃氣體旋流，增加在高溫燃燒室的運動軌跡，延長停留時間，與高溫氧化劑充分混合，受爐拱內高溫表面輻射和對流的雙重作用，創(chuàng)造良好的燃燒環(huán)境。一次風和二次風是經過蓄熱體預熱后進入燃燒空間的，不會對燃燒溫度有降低的影響。
[0021]6、生物質燃料燃氣在氣化燃燒室燃燒后的高溫煙氣經過象鼻型前拱鼻尖外側圓弧面末端與后拱斜面凸起及左、右側圍火板形成的喉口時，氣流受到擠壓然后擴散，又一次形成擾動氣流，使燃料燃氣在擴散燃燒室進一步燃盡。
[0022]7、殘留在高溫煙氣中少量未分解的生物質焦油，在擴散燃燒室流動速度滯緩和水管換熱面熱交換溫度降低雙重作用下析出，沿象鼻型前拱上外側圓弧面和后拱上斜面流淌到喉口，遇高溫煙氣再次燃燒熱解，能除去焦油。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明局部剖視立體示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明整體結構示意圖；
[0025]圖3為圖2中A—A處剖視圖。
[0026]圖中，1、水冷壁面；2、象鼻型前拱；3、擴散燃燒室；4、后拱；5、喉口 ；6、二次風噴射孔；7、灰溝；8、燃燼燃燒室；9、一次風噴射孔；10、階梯型爐床內腔；11、階梯型爐床進風口 ；
12、階梯型爐床；13、生物質燃料熱解氣化室；14、氣化燃燒室；15、象鼻型前拱內腔；16、右側圍火板；17、二次風風機；18、左側圍火板；19.一次風風機。
【具體實施方式】
[0027]參閱圖1一圖3，一種小型生物質鍋爐爐拱，該爐拱包括象鼻型前拱2、階梯型爐床
12、后拱4、左側圍火板18和右側圍火板16，其中所述的左、右側圍火板18、16設置在小型生物質鍋爐燃燒室內左、右側水冷壁面I上，所述的象鼻型前拱2設置在左、右側圍火板18、16之間的前部，有中空的象鼻型前拱內腔15，與左、右側圍火板18、16用耐火水泥粘接；所述的階梯型爐床12設置在象鼻型前拱2的下方，有中空的階梯型爐床內腔10，與左、右側圍火板18、16用耐火水泥粘接；所述的后拱4由上斜面和下斜面組成，設置在左、右側圍火板18,16之間的后部，與左、右側圍火板18、16用耐火水泥粘接。
[0028]參閱圖1、圖2，所述的象鼻型前拱2鼻尖上開有多個與水平面呈β夾角的二次風噴射孔6，所述的β為35° ±2°，最優(yōu)選為35°，該二次風噴射孔6與象鼻型前拱內腔15相通；
[0029]所述的階梯型爐床12有多級床面，每級床面上開有多個與水平面呈γ夾角的一次風噴射孔9，所述的γ為45°?60°，最優(yōu)選為45°，該一次風噴射孔9與階梯型爐床內腔10相通。
[0030]參閱圖1一圖3，所述的左側圍火板18的下部開有第一預留孔，一次風風機19安裝在小型生物質鍋爐左側外壁面，風機出風口插進鍋爐左側水冷壁面I的進風孔，連通左側圍火板18第一預留孔、階梯型爐床進風口 11、階梯型爐床內腔10。一次風從一次風噴射孔9噴