一种返烧气化式分解燃烧方法及装置

技术领域

本发明涉及一种返烧气化式分解燃烧方法及装置，属于燃料燃烧技术领域。

背景技术

与大型燃烧设备不同，中小型燃烧装置受成本和结构限制，大多采取经过优化的直接燃烧方式，或者采取固定床气化燃烧方式，已有技术的这两种方式存在的主要问题是：燃烧效率较低，燃烧不充分，排放的污染物较多。

直接燃烧方式，由于可燃物与不可燃物混杂，气体、固体、液体相互包裹，即使进行优化也不能实现氧气与燃料按比例充分混合，更渗透不到最小燃料颗粒的内部，造成的后果是不能充分燃烧，容易产生大量的热损失，烟气污染物排放难以达标。为改变这种情况，一些炉具采取固定床式气化燃烧方式，利用小部分燃料燃烧放出热量，维持其余大部分燃料气化后燃烧，就是先以不完全燃烧的方式产生可燃气，再将可燃气和残留固体可燃物一起燃烧，达到整体燃烧取热的目的，但是，由于燃料的气化程度难以控制，在气化燃烧过程中极易出现不稳定状况，并且大部分燃烧装置无法中途加料，很难做到连续燃烧；另外，固定床气化燃烧方式的气化分解并不彻底，得到分解产物还保留很多燃料的原始特性，所以和直接燃烧方式一样，也存在燃烧不完全的弊病，只是相对于直接燃烧方式稍微充分一些而已。

发明内容

本发明目的是提供一种返烧气化式分解燃烧方法及装置，在低成本装置和简易燃烧条件下，将燃料在燃烧前先进行气化分解，使氧气能够迅速充分地渗透到燃料内部，能有效提高燃烧效率，降低污染物排放浓度，解决已有技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：

一种返烧气化式分解燃烧装置，装置内至少分为气化区和燃烧区； 燃烧区相对于气化区折返布置，也就是从流程上看，燃烧区向气化区的来料方向折返，使气化区与燃烧区排列并行，或者气化区从燃烧区中穿过，或者气化区与燃烧区相互穿插，燃烧区的火焰能够灼烧气化区外壁。

所述燃烧区的火焰灼烧气化区外壁，可以是燃烧区的小部分火焰直接灼烧气化区外壁，也可以是燃烧区的全部或大部分火焰从气化区外壁短时间经过，为气化区提供气化热后，再向供热目标提供热量。

所述气化区和燃烧区为套筒结构，气化区和燃烧区通过气化区通道外壁进行隔离，气化区从燃烧区中穿过，燃烧区环绕在气化区周围，气化区与燃烧区之间通过折返通道连通。

所述气化区的来料方向设有进料区，燃烧区内设有换热器作为供热目标。

所述进料区为锥形漏斗结构，位于套筒结构的气化区和燃烧区上方，进料区、气化区和燃烧区的中心线位于同一直线上；进料区的锥形漏斗中心出口与下方的气化区连通，进料区与燃烧区通过锥形漏斗壁进行隔离。

所述换热器为环形结构，布置在燃烧区内，燃烧区的热量由换热器的内环面向上运动，再从换热器外环面返回，与换热器中的循环水充分换热。

所述气化区为燃料通道，与进料区连通，气化区与燃烧区的底部为除灰区，所述除灰区的下方设有炉篦。

所述进料区和气化区的中心线上设有旋转轴，旋转轴上设有绞龙，旋转轴底部进入除灰区并设有除灰器，旋转轴与电机驱动连接；燃烧区外壁设有引风机。

一种返烧气化式分解燃烧方法，燃烧区相对于气化区折返布置，也就是从流程上看，燃烧区向气化区的来料方向折返，燃烧区的火焰能够灼烧气化区外壁；所有燃料依次通过气化区向燃烧区移动，先进入的燃料受到气化区通道外壁传导的热量，在没有氧气的情况下干馏，分解成气体分解物、固体分解物和其它分解物，其中固体分解物具有多孔特性，氧气能够快速渗透到固体分解物最小颗粒内部，非常容易与氧气混合，进入到燃烧区遇到充足的氧气后发生剧烈和充分燃烧；燃烧区火焰直接灼烧气化区外壁，向后续进入气化区的燃料供给气化热，依靠前面燃料的热量返烧后面进入的原料，进行热力接力，后续燃料源源不断地在气化区高温干馏气化，再进入燃烧区内进行富氧充分燃烧。

本发明的有益效果是：在低成本和简易燃烧条件下，使氧气能够迅速充分地渗透到燃料内部，能有效提高燃烧效率，降低污染物排放浓度。

附图说明

图1为本发明实施例整体流程示意图；

图2为本发明实施例结构示意图；

图3为本发明实施例旋转轴示意图；

图中：电机1、燃料仓加料口盖2、燃料仓加料口3、进料区4、旋转轴5、燃料通道6、换热器7、气化区8、燃烧区9、气化区通道外壁10、引风机11、除灰区12、炉篦13、绞龙14、除灰器15、锥形漏斗壁16、折返通道17。

具体实施方式

以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。

一种返烧气化式分解燃烧装置，装置内至少分为气化区和燃烧区；燃烧区相对于气化区折返布置，也就是从流程上看，燃烧区向气化区的来料方向折返，使气化区与燃烧区排列并行，或者气化区从燃烧区中穿过，或者气化区与燃烧区相互穿插，燃烧区的火焰能够灼烧气化区外壁。

所述燃烧区的火焰灼烧气化区外壁，可以是燃烧区的小部分火焰直接灼烧气化区外壁，也可以是燃烧区的全部或大部分火焰从气化区外壁短时间经过，为气化区提供气化热后，再向供热目标提供热量。

所述气化区8和燃烧区9为套筒结构，气化区8和燃烧区9通过气化区通道外壁10进行隔离，气化区从燃烧区中穿过，燃烧区环绕在气化区周围，气化区与燃烧区之间通过折返通道17连通。

所述气化区的来料方向设有进料区，燃烧区内设有换热器作为供热目标。

所述进料区4为锥形漏斗结构，位于套筒结构的气化区8和燃烧区9上方，进料区、气化区和燃烧区的中心线位于同一直线上；进料区4的锥形漏斗中心出口与下方的气化区连通，进料区与燃烧区通过锥形漏斗壁16进行隔离。

所述换热器7为环形结构，布置在燃烧区内，燃烧区的热量由换热器7的内环面向上运动，再从换热器7外环面返回，与换热器7中的循环水充分换热。

所述气化区为燃料通道6，与进料区连通，气化区与燃烧区的底部为除灰区12，所述除灰区12的下方设有炉篦13。

所述进料区和气化区的中心线上设有旋转轴5，旋转轴5上设有绞龙14，旋转轴5底部进入除灰区12并设有除灰器15，旋转轴5与电机1驱动连接；燃烧区外壁设有引风机11。

一种返烧气化式分解燃烧方法，燃烧区相对于气化区折返布置，也就是从流程上看，燃烧区向气化区的来料方向折返，燃烧区的火焰能够灼烧气化区外壁；所有燃料依次通过气化区向燃烧区移动，先进入的燃料受到气化区通道外壁传导的热量，在没有氧气的情况下干馏，分解成气体分解物、固体分解物和其它分解物，其中固体分解物具有多孔特性，氧气能够快速渗透到固体分解物最小颗粒内部，非常容易与氧气混合，进入到燃烧区遇到充足的氧气后发生剧烈和充分燃烧；燃烧区火焰直接灼烧气化区外壁，向后续进入气化区的燃料供给气化热，依靠前面燃料的热量返烧后面进入的原料，进行热力接力，后续燃料源源不断地在气化区高温干馏气化，再进入燃烧区内进行富氧充分燃烧。

在实施例中，一种返烧气化式分解燃烧装置，燃烧生物质颗粒用于取暖，称为返烧式生物质颗粒连续气化取暖炉。

返烧式生物质颗粒连续气化取暖炉，其返烧分解式燃烧工作原理见附图1，燃料经过燃料通道6进入气化区8，燃料受到来自气化区通道外壁10的传导热量而气化分解，分解产物再折返回燃烧区9燃烧，燃烧区9的小部分火焰灼烧气化区通道外壁10，为气化区8提供气化热，燃烧区9的大部分热量供给换热器7实现燃烧取热目的。

返烧式生物质颗粒连续气化取暖炉，由电机1、燃料仓加料口盖2、燃料仓加料口3、进料区4、旋转轴5、燃料通道6、换热器7、气化区8、燃烧区9、气化区通道外壁10、引风机11、除灰区12、炉篦13和折返通道17组成。气化区8是燃料通道6的一部分，气化区通道外壁10是指位于气化区8燃料通道的外壁，其重要功能是承受火焰灼烧向内部燃料传导气化所需热量。旋转轴5上设置绞龙14，底端设置除灰器15。

工作过程：首先打开燃料仓加料口盖2，从燃料仓加料口3向进料仓4中填入生物质颗粒，燃料仓加料口盖2密封后启动取暖炉，电机1和引风机11开始工作，旋转轴5开始旋转。旋转轴5上的绞龙14推动生物质颗粒在燃料通道6中向下移动，到达燃烧区9。在燃烧区9点燃生物质颗粒，生物质颗粒燃烧时，一部分火焰直接灼烧气化区通道外壁10，气化区通道外壁10向气化区8内的生物质颗粒传导热量，气化区8内的生物质颗粒在没有氧气的环境中干馏气化，分解成气体、固体等分解物并向下移动。经引风机牵引，空气由炉篦13向上进入，可燃气出气化区8后向上折返，二者在燃烧区9混合并燃烧。气化产物中的固体部分被绞龙14推到燃烧区9燃烧，固体燃烧除放热外，还起到保持可燃气体能够持续燃烧的火种作用。气体和固体燃烧产生的火焰和热烟气，由换热器7的内环面向上运动，再从换热器7外环面返回，与换热器7中的循环水充分换热。最后，在除灰区12内的旋转轴带动除灰器15转动，将灰分从炉篦13的缝隙中排出。

综上，进料区4中所有的生物质颗粒，依次在绞龙14的推动下，先通过气化区8被干馏气化分解，分解物再折返到燃烧区9燃烧，小部分火焰灼烧气化区通道外壁10，为后续燃料提供气化热量，大部分热量传递给换热器7。这种过程的反复持续，依靠返烧连续气化，实现了先气化分解再充分燃的方法。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。