一种生物质炉具燃烧器及其燃烧方法 【技术领域】
本发明涉及一种增大生物质炉燃烧效率的装置，尤其是涉及一种生物质炉具燃烧器，属于燃烧设备技术领域。
背景技术
近年来，对生物质能源的开发和利用已逐步得到推广和应用，20世纪90年代初期在市场上出现了户用生物质气化炉，一般采用下吸式气化炉，燃料以锯末、散碎的树枝、秸秆、玉米芯等，优点是一次填料多次使用，但结构比较复杂，有发生炉(料仓和气化室)、鼓风机、管道、阀门和灶具等，售价较高，主要的问题是产生焦油含量较高，油和水一起排出来。由于农作物秸秆等燃烧时由于助燃空气不足而形成的烟气，不仅污染环境，而且其中的焦油是世界卫生组织公认的致癌物，严重的影响了人体健康。因此，目前急需一种环保、节能、安全的生物质燃料装置来解决这一不足。
中国发明专利CN101245922A公开了一种生物质燃烧器，它包括壳体和炉排，壳体内部为燃料仓，燃料仓中下部为燃烧室，燃烧室一侧设火口，壳体上部设有加料口，侧壁上设有一次进风口和二次进风口，二次进风口上部的壳体内设有托架，该托架的两端连接于壳体内侧，托架的两侧面与壳体内壁相离。但此发明生物质燃烧器的燃料燃烧和空气助燃效果仍不理想，无法达到环保、安全的要求。
【发明内容】
本发明主要目的是针对现有技术所存在的工业用煤或生物质半气化热风炉或热水炉二次气化燃烧不充分的技术问题，提供一种安装在工业用生物质半气炉上方、可消除烟气、提高燃料热能转换率的生物质炉具燃烧器。
本发明的另一目的是，提供一种该生物质炉具燃烧器的燃烧方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种生物质炉具燃烧器，包括生物质炉和空气助燃器，生物质炉设有加料门和烟气出口，空气助燃器的两端与生物质炉的内侧相连接，空气助燃器的两侧面与生物质炉内壁相离，其特征在于：所述的空气助燃器主要由支架和补气管组成，补气管的两端与支架相连接，补气管至少有2根且补气管之间留有间隙，补气管管壁上设有若干补气口，支架上至少设有一个进风口，支架内设有与补气管管口相连接的气道。补气管的形状可以有多种形式，使用风机补气。进风口与风机相连接。
生物质炉内产生的生物质气体(CO、H2、CH4等)，与从所述空气助燃器补气管下部的补气口溢出的二次空气混合，进入高温的燃烧器后混合气体燃烧，补气管之间的间隙形成燃烧腔，在燃烧腔上方出口处是火焰的高温区，再少量补充空气，提升火焰的高温区，有利于焦油等未完全燃烧的可燃物质进一步燃烧，从而达到生物质气体充分燃烧，增加热值，减少烟气的目的。炉体产生的生物质气体量可能不够稳定，本发明的金属燃烧器可以避免断火情况的发生。
作为优选，所述的补气管为长条筒状，所述的补气口为均匀分布的圆孔或方孔，均匀分布的补气口有利于生物质气体与二次空气的充分混合。
作为优选，所述的补气管截面为四角开有导角的长方形或梯形，其左下角和右下角的导角上设有二次补气口，其左上角和右上角的导角上设有三次补气口。另一种优选的方案是，所述的补气管截面为四角开有导角的长方形或梯形，其底边设有二次补气口，其左上角和右上角的导角上设有三次补气口。第三种优选的方案是，所述的补气管截面为顶边和两侧边开有导角的长方形或梯形，其底边设有二次补气口，其左上角和右上角的导角上设有三次补气口。第四种优选的方案是，所述的补气管截面为圆形或椭圆形，其下部设有二次补气口，其上部设有三次补气口。
对于热值比较大地半生物质气化炉，二次补气口设有在补气管底部的两边；对于热值比较小的半生物质气化炉，二次补气口设于补气管下部的中间。三次补气口，与二次补气口相比数量少且小。补气管两边的补气口可以相同角度，也可以采用不同的角度，口径也可以不同。所述的二次补气口与补气管的底边呈30-60°角，所述的三次补气口与补气管的顶边呈30-60°角，此结构有利于使生物质气体与二次空气混合更为充分，从而提高气化燃烧效率。
作为优选，所述的补气管是由耐高温合金钢或耐高温的复合材料制成。补气管材质为耐高温合金钢或耐高温的复合材料，具有耐火、耐高温、耐腐蚀的优点。
作为优选，所述的空气助燃器呈“工”形，其两端为支架，补气管与支架垂直连接且在支架上呈均匀分布。支架与生物质炉的内侧相连接，或是嵌入与生物质炉的内壁上。此结构使本发明的空气助燃器在生物质炉内更加稳定，不易晃动。
作为优选，所述的支架为中空筒体，支架一端为进风口另一端封闭。进风口可设有多个，进风口与风机相连接。
作为优选，所述的空气助燃器设置于加料门和烟气出口之间，此位置可使助燃效果达到最佳。
一种利用所述的生物质炉具燃烧器的燃烧方法，其特征在于：生物质炉内产生的生物质气体，与从所述空气助燃器补气管下部的补气口溢出的二次空气混合，进入高温的燃烧器后混合气体燃烧，补气管之间的间隙形成燃烧腔，在燃烧腔上方出口处是火焰的高温区，补气管上部两侧的斜向补气口再次向混合气体补充少量空气，进行再次燃烧，以提升核心火焰的高度，协助高燃点物质燃烧。
作为优选，所述的生物质气体经过2-4次与二次空气混合燃烧的过程，最后从生物质炉的烟气出口排出；所述的补充二次空气的量依次减少。补充二次空气的量可以通过补气口开口的大小控制。
本发明适合于工业用煤或生物质半气化热风炉或热水炉二次气化燃烧补氧助燃，一般安装在工业用生物质半气炉上方，可使煤或生物质固体燃料直接燃烧产生大量的可燃性气体(CO、H2、CH4等)及粒状黑碳经过该空气助燃器时达到充分彻底燃烧，可消除黑烟，提高燃料的热能转换率，具有节约燃料成本，保护环境等特点。本发明利用燃烧器的导热性和热容量使得燃烧器始终处于高温状态，因此增大了生物质气体的燃烧效率。
【附图说明】
图1是本发明的一种结构示意图。
图2是本发明空气助燃器的一种结构示意图。
图3是图2沿A-A线的剖视示意图。
图4是图2中所示空气助燃器的立体结构示意图。
图5是本发明补气管的一种结构示意图。
图6是本发明补气管的一种结构示意图。
图7是本发明补气管的一种结构示意图。
图8是本发明空气助燃器的一种结构示意图。
图9是图8沿B-B线的剖视示意图。
图10是图8中所示空气助燃器的立体结构示意图。
图11是本发明补气管的一种结构示意图。
标号说明：1生物质炉，2加料门，3烟气出口，4空气助燃器，5支架，6进风口，7补气管，71二次补气口，72三次补气口。
【具体实施方式】
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1
如图1-图4所示，一种生物质炉具燃烧器，包括生物质炉1和空气助燃器4，生物质炉1设有加料门2和烟气出口3，空气助燃器4的两端与生物质炉1的内侧相连接，空气助燃器4的两侧面与生物质炉1内壁相离。空气助燃器4设置于加料门2和烟气出口3之间。空气助燃器4由支架5和补气管7组成，空气助燃器4呈“工”形，其两端为支架5，补气管7与支架5垂直连接且在支架5上且呈均匀分布。补气管7为长条筒状，有5根，两根补气管7之间留有间隙，补气管7上设有若干补气口，补气口为均匀分布的圆孔或方孔。支架5为中空筒体，内部设有与补气管7管口相连接的气道，支架5一端设有与风机连接的进风口6另一端封闭。补气管由耐高温合金钢或耐高温的复合材料制成，并且可以根据炉子尺寸大小设置多根以增大助燃效果。进风口6可以设有多个，但至少有一个。
如图5所示，本实施例中，补气管7截面为四角开有导角的长方形，其左下角和右下角的导角上均设有二次补气口71，其左上角和右上角的导角上设有三次补气口72。补气管7截面也可以为四角开有导角的梯形。为了达到更好的助燃效果，三次补气口72与二次补气口71相比尺寸略小且数量相对少些。
生物质炉内产生的生物质气体(CO、H2、CH4等)，与从空气助燃器补气管下部二次补气口71溢出的二次空气混合，进入高温的燃烧器后混合气体燃烧，补气管7之间的间隙形成燃烧腔，在燃烧腔上方出口处是火焰的高温区，混合气体通过三次补气口72再与少量的空气混合并再次燃烧。提升火焰的高温区，有利于焦油等未完全燃烧的可燃物质进一步燃烧，从而达到生物质气体充分燃烧、增加热值、减少烟气的目的。
为提高燃烧效率，生物质气体可经过2-4次与二次空气混合燃烧的过程，最后从生物质炉的烟气出口排出。此过程通过增加空气助燃器4的个数来实现，增加的空气助燃器排列到原有空气助燃器的上方。补充二次空气的量自下而上依次减少。补充二次空气的量可以通过补气口开口的大小控制。
实施例2
本实施例中，补气管7截面为四角开有导角的长方形，其底边中部设有二次补气口71，其左上角和右上角的导角上分别设有三次补气口72，如图6所示，其它同实施例1。本实施例的补气管7截面也可以是梯形。
实施例3
本实施例中，补气管7截面为顶边和两侧边均开有导角的长方形，其底边设有两个二次补气口71，其左上角和右上角的导角上分别设有三次补气口72，如图7所示，其它同实施例1。本实施例的补气管7截面也可以是梯形。
实施例4
本实施例中，补气管7的截面为圆形，其下部设有二次补气口71，其上部设有两个三次补气口72，如图8-图11所示，其它同实施例1。本实施例的补气管7截面也可以是椭圆形。
应理解，以上提供的实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。本发明的补气口(包括二次和三次补气口)可以是均匀分布的圆孔或方孔或其它形状的开口，补气管截面上的二次补气口和三次补气口可以根据实际情况设置多个。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。