[发明专利]旋风式生物质粉体燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及粉体燃料燃烧设备，具体是以生物质粉体为燃料，实现高效清洁燃烧的旋风燃烧设备。

背景技术

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。为此，国家鼓励发展生物质能源行业，缓解能源和污染的压力。

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，能够缓解能源短缺和环境污染，对于人类社会的可持续发展有着重要意义。

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“原地利用”受到人们重视。

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”生物质能奠定了基础。

前几年的主流利用方法是将粉碎的生物质燃料“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，造成管道、阀门堵塞；设备的购置费和维护费，清滤设备超过气化设备。

近几年将利用方法转向了“炭化”。尽管直接燃烧生物质粉体的温度较低，应用领域受限，毕竟避免了焦油的危害和浪费，克服了生物质能浪费。

直接燃烧的方法包括旋风燃烧，火床燃烧，火室燃烧，沸腾床燃烧。中国专利申请201010562104.3、201110148519.0和201120467136.5公开的生物质粉体燃烧器，是三例燃烧室轴向分布多个旋风口的直通式旋风燃烧器。

典型的旋风燃烧器，具有一个产生旋转流场的圆柱形燃烧壁的燃烧室。进入燃烧室的生物质粉体，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。从切向引入燃烧室的风，是产生旋转流畅的角动量。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。

由于燃料粒径散布，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，造成燃料浪费和粉尘污染，成为直通式旋风燃烧器的通病。

直通式旋风燃烧器的另一个特征是：给料孔和火风孔的轴线重合，二孔之间直线距离最近，燃料依靠重力落入旋转流场，再由旋转流场的离心力甩到燃烧壁。因此，一些粉料尚未抵达燃烧壁，就被旋风卷吸到了火风孔，逃出了燃烧室。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：因燃烧室轴向多处开口送风造成的燃料燃烧不净，炉渣短路逃逸，风口冷凝结渣等；因粒径、炉温、流速等因素造成的炭粒燃烧不净和粉尘污染；因给料孔直通火风孔造成的燃烧不尽和粉尘污染。

所述技术问题的技术解决方案是：

旋风式生物质粉体燃烧器，其本体由水冷套筒和端盖及其内部的耐火层和保温层组成，旋风孔从本体的切向贯入旋风燃烧室；给料孔高于火风孔；炭化池环绕火风孔；旋风燃烧室的一端是旋风孔、给料孔和出灰孔，另一端是火风孔，两端之间除了旋风孔没有扰动旋流的孔。

还有，火风孔的进口和/或出口是喇叭口。

还有，脉冲点火器、电弧点火器、微油点火器、高频点火器、等离子点火器、电火花点火器等任一点火器从本体的端面伸入旋风燃烧室。

还有，热电阻传感器、热电偶传感器、热敏电阻传感器、集成温度传感器等任一炉温传感器从本体的端面伸入旋风燃烧室。

还有，观火孔或/和玻璃棒等火焰监测器从本体的端面伸入旋风燃烧室。

还有，出水管和排气管自上而下地伸进水冷套筒。

还有，进水管和排污管自下而上地伸进水冷套筒。

还有，一个以上水温传感器从不同位置伸进水冷套筒；所述水温传感器是热电阻传感器、热电偶传感器、热敏电阻传感器、集成温度传感器之一。