一种生物质燃料结焦不影响燃烧的方法和结构

技术领域

本发明涉及一种生物质燃料结焦不影响燃烧的方法和结构，属于生物质燃烧余渣清除技术领域。

背景技术

生物质成型燃料的燃烧形成结焦的预防和清除，直接决定了炉具能否稳定运行，也关系到能否更多的使用高灰分廉价燃料。已有技术应对生物质结焦普遍采用机械干预随时清除的方法，专利号CN201922337782.9的往复炉排机械推出结焦技术、专利号CN201820962437.7的双轮除焦机械滚出结焦技术、专利号CN202111140108.7（本申请人申请）的机械旋转磨碎结焦技术代表了常见的三类机械除焦方法，这三种除焦技术存在共同缺陷：1、炉膛容积和高度是固定的，适应结焦层和燃烧层升高（增厚）的能力有限。除焦不及时或者结焦速度超过除焦速度时，结焦层逐渐升高挤占燃烧层空间，造成燃烧不稳定或者熄火。2、进风孔的位置、数量以及一次风（燃烧层燃烧用风）和二次风（挥发分燃烧用风）的比例是固定不变的。除焦不及时或者结焦速度超过除焦速度时，结焦层逐渐增高（增厚）堵塞进风孔，造成燃烧不稳定或者熄火。3、连续稳定燃烧需要持续高温，频繁除焦时既把高热的结焦层以及部分燃烧层除掉，又疏通了一次风孔增强了冷却使温度下降，使用小火时会燃烧不充分、冒烟、浪费燃料，热效率低。4、除焦速度是通过控制器人为设置的，而结焦速度受多种客观因素制约是动态变化的，实际应用中二者很难做到准确匹配。当除焦速度小于结焦速度时，焦渣得不到有效清除；除焦速度大于结焦速度时，会将燃烧层一起清理掉，造成燃料浪费和燃烧不稳定。5、低速驱动电机长期处于灰尘高温环境中，机械传动机构长期在恶劣环境中运行，容易发生故障，影响寿命，有时噪音还较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物质燃料结焦不影响燃烧的方法和结构，让燃烧层动态躲开结焦层的影响，整个燃烧过程中不用除焦，一个燃烧周期后，再一次性清除焦渣，保持长期稳定燃烧，能够更多的使用高灰分廉价燃料，解决已有技术存在的上述技术问题。

本发明的技术方案是：

一种生物质燃料结焦不影响燃烧的结构，包含炉体、内胆和燃烧管，炉体中设有内胆，燃烧管可从炉体的内胆中抽出和插入，燃烧管是可上下移动的，内胆与燃烧管构成的夹层作为正压空气缓冲区，向夹层鼓入正压空气；所述燃烧管顶端开口、底端设有封闭的管底，燃烧管侧壁分层设置多个进风孔，正压空气从进风孔进入到燃烧管内助燃。

进一步地，所述燃烧管内的生物质燃料在燃烧过程中形成燃烧层和结焦层，燃烧管是燃烧层燃烧、结焦层产生及存放焦渣的场所，燃烧层总在结焦层之上，燃烧过程不会受到结焦层的影响，生物质燃料在燃烧过程中产生的结焦不需要机械清除；一个燃烧周期后抽出燃烧管一次性除出结焦，清理后的燃烧管再次插入内胆开始一个新的燃烧周期；所述燃烧管高度大于一个燃烧周期末燃烧层和结焦层高度之和。

进一步地，所述内胆是位于炉体内部的一个腔体，内胆底端设有进风口并与鼓风机连接；内胆顶端设有内胆开口且与燃烧管外径相匹配，燃烧管可顺畅插入和抽出，固定后的燃烧管与内胆同轴心。内胆形状与燃烧管形状相匹配，燃烧管插入内胆后形成的夹层宽度与鼓风机和进风口产生的风压及进风量相匹配，随着进风孔向燃烧管内进气，夹层内自下而上空气压力逐渐减小。

进一步地，所述燃烧管侧壁上的进风孔分层设置，自下至上分别是第一层进风孔至第N层进风孔，每层进风孔由围绕燃烧管分布的数个小孔组成，N层进风孔分成四个虚拟区，自下而上依次是已用风孔区（被结焦层封堵）、一次风孔区（一般只有一层风孔）、二次风孔区和备用风孔区，分别对应已用风孔、一次风孔、二次风孔和备用风孔。

进一步地，所述燃烧管的管底不设风孔。对于小功率炉具的燃烧管的底端设置固定管底，固定管底与燃烧管为一体结构，抽出时不漏焦渣。对于大功率炉具的燃烧管的底端设置活动管底，活动管底是一个放在导轨上的抽拉板，上表面贴合燃烧管底端，抽拉板推入时成为燃烧管的管底，拉出后燃烧管失去管底，灰焦靠重力下落，下落不畅时可以向燃烧管中插入工具人工干预。

进一步地，所述燃烧管使用活动管底时，在内胆底端之下的炉体上开设与内胆连通的清灰门。清灰门关闭时保持内胆的密封状态，打开时可以操作燃烧管的活动管底落下灰焦，再使用工具将落下的灰焦清除。

进一步地，所述燃烧管底端设置点火孔，点火孔的形状与点火棒管相匹配，燃烧管插入内胆时，点火棒管嵌入点火孔中并且向燃烧管内稍微伸出，点火棒管内插有点火棒，点火棒通电时将生物质燃料点燃。

进一步地，所述燃烧管顶端开口边缘设有法兰，通过法兰将燃烧管与内胆定位并固定。法兰遮盖燃烧管与内胆开口之间的缝隙使其不漏气。所述法兰上设有牵引件，用于将燃烧管从内胆中抽出。

一种生物质燃料结焦不影响燃烧的方法，燃烧管可从炉体的内胆中抽出和插入，所述燃烧管顶端开口、底端设有封闭的管底，燃烧管侧壁分层设置多个进风孔，正压空气从进风孔进入到燃烧管内助燃；所述燃烧管内的生物质燃料在燃烧过程中形成燃烧层和结焦层，燃烧层总在结焦层之上，燃烧过程不会受到结焦层的影响，生物质燃料在燃烧过程中产生的结焦不需要机械清除；一个燃烧周期后抽出燃烧管一次性除出结焦，清理后的燃烧管再次插入内胆开始一个新的燃烧周期。

进一步地，所述燃烧管的管底使用活动管底时，一个燃烧周期后打开清灰门，拉出活动管底，使燃烧管内焦渣落下完成一次性除焦。

进一步地，所述燃烧管侧壁上的进风孔分层设置，自下至上分别是第一层进风孔至第N层进风孔，每层进风孔由围绕燃烧管分布的数个小孔组成，N层进风孔分成四个虚拟区，自下而上依次是已用风孔区（被结焦层封堵）、一次风孔区（一般只有一层风孔）、二次风孔区和备用风孔区，分别对应已用风孔、一次风孔、二次风孔和备用风孔。所述夹层中的正压空气通过进风孔向燃烧管内供入一次风和二次风，分别对应一次风孔区和二次风孔区的一次风孔和二次风孔；在整个燃烧过程中，已用风孔区从零到最大变化，风孔层数逐渐增加，一次风孔区和二次风孔区的层数相对固定，位置逐渐升高，备用风孔区从最大到零变化，风孔层数逐渐减少。

本发明的创新之处：1、用燃烧管作为燃烧场所和焦渣存放容器，燃烧过程中结焦层逐渐堆积，不用机械干预清除，一个燃烧周期后定期清除；2、燃烧层总在结焦层之上，燃烧层随结焦层动态升高，结焦层无法挤占燃烧层空间而影响燃烧。3、一次风孔和二次风孔动态跟随燃烧层产生，结焦层只是堵塞已用风孔，无法堵塞一次风孔和二次风孔而影响燃烧。4、燃烧管与内胆的设置以及进风孔分成四个虚拟区并按规律转换，保证了燃烧用风合理性。5、结构简单成本低，没有驱动电器件和机械部件，不发生故障，不用维护，寿命长，无噪音。

本发明的积极效果：燃烧管的侧壁分层设置多个功能可变的进风孔，燃烧管插入内胆时成为炉膛，一个燃烧周期后，抽出燃烧管一次性清除结焦。燃烧管内有燃烧层和结焦层，燃烧层总在上面。随着燃烧进程结焦层逐渐增厚，燃烧层对应的进风孔也会动态升高，结焦层既无法挤占燃烧层空间，也无法堵塞燃烧层对应的进风孔而影响燃烧。应用本发明后，各种生物质锅炉、炉具、燃烧器不再需要除焦装置，能够在各种火力下长期稳定燃烧，能够使用高灰分廉价燃料，降低制造和运行成本。

附图说明

图1为本发明实施例一结构示意图；

图2 为本发明实施例二结构示意图；

图3 为本发明实施例燃烧管示意图；

图4 为本发明实施例燃烧层在第一层风孔时进风状态示意图；

图5为本发明实施例燃烧层升高到第二层风孔时进风状态示意图；

图6 为本发明实施例一个燃烧周期末时进风状态示意图；

图7 为本发明实施例燃烧开始时燃烧层状态示意图；

图8为本发明实施例燃烧中期时燃烧层和结焦层状态示意图；

图9为本发明实施例燃烧结束时燃烧层和结焦层状态示意图；

图中：炉体1、内胆2、燃烧管3、夹层4、鼓风机5、点火棒管6、溜斗7、活动管底8、导轨9、清灰门10、内胆开口11、法兰12、牵引件13、进风孔14、点火孔15、燃烧层16、结焦层17、已用风孔18、一次风孔19、二次风孔20、备用风孔21。

具体实施方式

以下结合附图，通过实施例对本发明做进一步叙述。

一种生物质燃料结焦不影响燃烧的结构，包含炉体1、内胆2和燃烧管3，炉体1中设有内胆2，燃烧管3可从炉体1的内胆2中抽出和插入，燃烧管3是可上下移动的，内胆2与燃烧管3构成的夹层4作为正压空气缓冲区，向夹层4鼓入正压空气；所述燃烧管3顶端开口、底端设有封闭的管底，燃烧管3侧壁分层设置多个进风孔14，正压空气从进风孔14进入到燃烧管3内助燃。

所述燃烧管3内的生物质燃料在燃烧过程中形成燃烧层16和结焦层17，燃烧管3是燃烧层16燃烧、结焦层17产生及存放焦渣的场所，燃烧层16总在结焦层17之上，燃烧过程不会受到结焦层17的影响，生物质燃料在燃烧过程中产生的结焦不需要机械清除；一个燃烧周期后抽出燃烧管3一次性除出结焦，清理后的燃烧管3再次插入内胆2开始一个新的燃烧周期。所述燃烧管3高度大于一个燃烧周期末燃烧层16和结焦层17高度之和。

所述内胆2是位于炉体1内部的一个腔体，内胆2底端设有进风口并与鼓风机5连接；内胆2顶端设有内胆开口11开口且与燃烧管3外径相匹配，燃烧管3可顺畅插入和抽出，固定后的燃烧管3与内胆2同轴心。内胆2形状与燃烧管3形状相匹配，燃烧管3插入内胆2后形成的夹层宽度与鼓风机5和进风口产生的风压及进风量相匹配，随着进风孔14向燃烧管3内进气，夹层4内自下而上空气压力逐渐减小。

所述燃烧管3侧壁上的进风孔14分层设置，自下至上分别是第一层进风孔至第N层进风孔，每层进风孔由围绕燃烧管3分布的数个小孔组成，N层进风孔分成四个虚拟区，自下而上依次是已用风孔区（被结焦层封堵）、一次风孔区（一般只有一层风孔）、二次风孔区和备用风孔区，分别对应已用风孔18、一次风孔19、二次风孔20和备用风孔21。所述进风孔14层数设置越多，一个燃烧周期越长。

所述燃烧管3的管底不设进风孔，通过溜斗7向燃烧管3内添加生物质燃料。

所述燃烧管3底端设置点火孔15，点火孔15的形状与点火棒管6相匹配，燃烧管3插入内胆2时，点火棒管6嵌入点火孔15中并且向燃烧管3内稍微伸出，点火棒管6内插有点火棒，点火棒通电时将生物质燃料点燃。

所述燃烧管3顶端开口边缘设有法兰12，通过法兰12将燃烧管3与内胆2定位并固定，法兰12遮盖燃烧管3与内胆开口11之间的缝隙使其不漏气。所述法兰12上设有牵引件13，用于将燃烧管3从内胆2中抽出。

实施例一，参照附图1，对于小功率炉具的燃烧管3的底端焊接固定管底，固定管底与燃烧管3成为一体结构，抽出时不漏焦渣。

实施例二，参照附图2，对于大功率炉具的燃烧管3的底端设置活动管底8，活动管底8是一个放在导轨9上的抽拉板，上表面贴合燃烧管3底端，抽拉板推入时成为燃烧管3的管底，拉出后燃烧管3失去管底，灰焦靠重力下落，下落不畅时可以向燃烧管3中插入工具人工干预。所述燃烧管3使用活动管底8时，在内胆2底端之下的炉体1上开设与内胆2连通的清灰门10。清灰门10关闭时保持内胆2的密封状态，打开时可以操作燃烧管3的活动管底8落下灰焦，再使用工具将落下的灰焦清除。

一种生物质燃料结焦不影响燃烧的方法，燃烧管3可从炉体1的内胆2中抽出和插入，所述燃烧管3顶端开口、底端设有封闭的管底，燃烧管3侧壁分层设置多个进风孔14，正压空气从进风孔14进入到燃烧管3内助燃；所述燃烧管3内的生物质燃料在燃烧过程中形成燃烧层16和结焦层17，燃烧层16总在结焦层17之上，燃烧过程不会受到结焦层17的影响，生物质燃料在燃烧过程中产生的结焦不需要机械清除；一个燃烧周期后抽出燃烧管3一次性除出结焦，清理后的燃烧管3再次插入内胆2开始一个新的燃烧周期。

所述燃烧管3的管底使用活动管底8时，一个燃烧周期后打开清灰门10，拉出活动管底8，使燃烧管3内焦渣落下完成一次性除焦。

所述燃烧管3侧壁上的进风孔14分层设置，自下至上分别是第一层进风孔至第N层进风孔，每层进风孔由围绕燃烧管3分布的数个小孔组成，N层进风孔分成四个虚拟区，自下而上依次是已用风孔区（被结焦层封堵）、一次风孔区（一般只有一层风孔）、二次风孔区和备用风孔区，分别对应已用风孔18、一次风孔19、二次风孔20和备用风孔21。所述夹层4中的正压空气通过进风孔14向燃烧管3内供入一次风和二次风，分别对应一次风孔区和二次风孔区的一次风孔19和二次风孔20；在整个燃烧过程中，已用风孔区从零到最大变化，风孔层数逐渐增加，一次风孔区和二次风孔区的层数相对固定，位置逐渐升高，备用风孔区从最大到零变化，风孔层数逐渐减少。

本发明具体燃烧过程如下：

一个燃烧周期的开始，将焦渣清倒后的燃烧管3插入内胆2中，鼓风机5工作保持夹层4正压空气，进入生物质燃料至刚刚淹没点火棒管口为止，点火棒通电将燃料点燃（不设点火棒时手动点燃）；参照附图4、7，一个周期开始时，第一层进风孔为一次风孔19，其上依次为二次风孔区和备用风孔区，此时备用风孔区最大，已用风孔区为零；一个燃烧周期开始时，只有燃烧层16，结焦尚没有发生，没有结焦层17。

参照附图5、8，燃烧过程中，新进入的燃料不断地掉在燃烧层16上，生物质燃料通过燃烧变成灰分，部分灰分结成焦渣，形成稳定的上方燃烧层16和下方结焦层17状态。进料速度稳定时，燃烧层16的厚度也相对稳定，结焦层17厚度逐渐增加，随着结焦层17的增厚，燃烧层16的位置逐渐上升，但是，结焦层17总也不会挤点燃烧层16空间，影响不到燃烧层16的燃烧。同时，结焦层17有强大的保温能力，能够在相当长时间内向上蒸腾输出高温，为上方的燃烧层16提供稳定燃烧的高温环境，保持燃烧的稳定；即使出现燃烧层16短时间灭火的情况下，新进入的生物质燃料也能在高温环境中迅速燃烧至稳定状态。燃烧过程中，随着结焦层17厚度的增加和燃烧层16位置的升高，各个风孔区是动态变化的。当燃烧层16升高至第二层风孔时，第一层风孔被结焦层17淹没由一次风孔变为已用风孔，第二层风孔由二次风孔变为一次风孔，备用风孔减少一层补充到二次风孔。以此类推，已用风孔区每增加一个风孔层，备用风孔区就减少了一个风孔层。新的一次风孔总是动态跟随燃烧层产生，总能保证燃烧层16燃烧需要的一次风。燃烧层16析出的挥发分上升到燃烧层之上燃烧，新的二次风孔也总是动态在燃烧层16之上产生，满足挥发分气体燃烧需要的二次风，结焦层17堵塞的总是已用风孔，始终不会影响到燃烧层16的燃烧。燃烧过程中，结焦层17的增厚基本不会对燃烧用风配置产生影响。随着结焦层17的逐渐增厚，已用风孔逐渐增加，总的进风孔会逐渐减少，每个进风孔的风速会逐渐增大。由于鼓风机风压和风量相对稳定，一次风和二次风的进风量变化不大， 一次风和二次风的比例虽然有一定的变化，但是会在一个模糊的允许范围之内保证燃烧的稳定。

参照附图6、9，一个燃烧周期结束，随着结焦层17的不断增厚，燃烧层16位置不断升高，当燃烧层上面只有二次风孔，备用风孔为零时即为一个燃烧周期结束。

对于实施例一，先关闭炉具，用工具插入牵引件13中，将燃烧3从内胆2抽出，将内部焦渣倾倒干净，完成一次性除焦，同时可以清理各进风孔，最后将燃烧管3插入内胆2中进行下一个燃烧周期。没有到一个燃烧周期需要倾倒焦渣时，也可以按照这种方法完成中途的一次性除焦。

对于实施例二，为使用活动燃烧管底8的炉具，打开清灰门10，拉出活动管底8使燃烧管3内焦渣落下，用工具将焦渣清除。没有到一个燃烧周期需要清除焦渣时，也可以按照这种方法完成中途除焦。