[发明专利]生物质高效旋风燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及生物质燃烧与除尘设备，尤其是高效燃烧和高效除尘融合一体的生物质旋风燃烧器。 

背景技术

植物通过光合作用产生的生物质能的总量每年1400～1800亿吨，相当于目前世界每年总能耗的10倍。它的有效利用，对于人类社会的可持续发展有着重要意义。 

根据国家能源局统计，2009年我国能源消耗量达21.46亿吨标准油，占全球能源消耗总量的19.22％，是世界第二大能源消费国。化石能源枯竭及其燃烧污染，已经成为我国经济与社会发展的重大问题。因此国家鼓励发展生物质能源行业，缓解能源短缺和环境污染的压力。 

生物质能的能量密度低，资源分布广，收集、搬运、粉碎、造粒、储存等引起的能源消耗和成本发生，妨碍了生物质能的充分利用。因此“原地原样利用”是出路。 

根据《″十一五″十大重点节能工程实施意见》，我国的工业锅炉每年耗煤约4亿吨，工业窑炉每年消耗煤约3亿吨。水泥、石灰、陶瓷、玻璃、锻打、压延、造纸、化纤和烘干，既是锅炉或窑炉的用户，也是能耗大户和排污大王。他们散布在广袤的生物质能产地，为“原地利用”奠定了基础。 

要想原地利用，就要满足上述用户要求。例如，陶瓷窑炉用火要求无烟，粮食干燥用火要求无尘，锻压炉火要求高温，等等。然而，实现生物质燃烧火焰的无烟、无尘和高温，是困难的，也没有找到相关文献。 

“原样利用”就更难了。生物质的个体差异较大，小的有稻壳和锯屑，大的有玉米秸秆和树木枝桠；干的含水率仅有百分之十几，湿的含水率高达百分之几十；要想不分大小、粗细、长短、干湿“通吃”，是困难的。 

以前的主流利用方法是“气化”，然后燃烧气体。由于焦油危害不得不先除焦后燃烧。除焦的方法是洗涤和过滤。经过洗涤过滤的冷气，显热尽失，潜热损失；热焓下降，燃烧性能降低；着火界限缩小，点火性能降低；排放 焦油污水，造成环境污染；冷气仍然含有焦油，管道和阀门照旧被堵塞；清滤设备的购置费和维护费，高于气化设备，显得很不经济。 

现在的主流利用方法转向了“燃烧”。尽管直接燃烧的温度较低，应用领域受限，毕竟避免了焦油的危害和浪费，减少了生物质能的浪费。 

生物质的直接燃烧方法包括旋风燃烧，火床燃烧，火室燃烧，沸腾床燃烧。中国专利文献201010562104.3、201110148519.0和201120467136.5公布的生物质粉体燃烧器，就是三例燃烧室轴向分布多个旋风口的旋风燃烧器。 

典型的旋风燃烧器，具有一个产生旋转流场的燃烧室。进入燃烧室的粉体燃料，在旋转流场的离心力的作用下快速分层。外层是较粗的粉料，附着在燃烧壁上燃烧，叫做附壁燃烧；内层是较细小的粉末，漂浮在燃烧壁附近燃烧，叫做悬浮燃烧；它们在燃烧壁的阻滞作用下，缓慢旋进，快速燃烧。从切向送入燃烧室的风，是产生旋转流畅的角动量。燃烧室轴向多处开口送风，必然导致旋转流场扰动，缩短燃料在燃烧室滞留时间，造成燃料燃烧不净；必然导致旋转流场紊乱，燃料和炉渣的短路逃逸，造成燃料浪费和环境污染；必然导致风口冷凝，造成结渣堵塞，迫使停炉除渣。 

由于燃料粒径分布较散，以及炉温和流速的波动，总是存在一些炭粒抵达燃烧室末端以后尚未彻底烧成灰烬，便随火风一起排除燃烧室，造成了燃料浪费和粉尘污染。 

中国专利文献96214166.6公布的水煤浆旋风式圆柱形燃烧炉，上部是除尘器，下部是燃烧器，将除尘器和燃烧器上下串联使用；串联的各技术特征之间在功能上没有相互作用关系。 

中国专利文献200920070838.2公布的内置独立旋风除尘器的吹风气化燃烧炉，是除尘器和燃烧器的组合，除尘器负责含尘烟气除尘，燃烧器负责无尘烟气燃烧，组合没有产生新的功能。