密集烤煙房用高溫?zé)犸L(fēng)爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]發(fā)明涉及一種基于有焰高溫燃燒，非絕熱燃燒，肋片輻射換熱，切錐面螺旋燃燒等原理的密集烤煙房用高溫?zé)犸L(fēng)爐，適用于煙葉加工調(diào)制行業(yè)密集烤煙房供熱裝置使用。
【背景技術(shù)】
[0002]目前全國(guó)各煙區(qū)普遍使用具有煙葉烘烤質(zhì)量良好和節(jié)省用工優(yōu)勢(shì)的密集烤煙房。按2012年全國(guó)煙葉種植面積約2100萬(wàn)畝測(cè)算，全國(guó)建有密集烤煙房約130萬(wàn)座。這些密集烤煙房采用燃燒完全且排煙溫度低的熱風(fēng)爐，是農(nóng)村節(jié)能減排、提高煙葉品質(zhì)、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、減少生產(chǎn)成本的重要條件之一。
[0003]目前密集烤煙房用熱風(fēng)爐以單爐膛燃煤熱風(fēng)爐為主，分為臥式隧道爐和立式圓筒爐兩種。圓筒爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少，但使用壽命短。圓筒爐爐膛被爐條分隔為上下兩部分，上部為燃燒室、下部為儲(chǔ)灰室，燃燒室煤層上方的氣相空間體積大，爐膛空間溫度低，加上無(wú)額外空氣氧分子供應(yīng)，沒有燃燒反應(yīng)發(fā)生，不存在火焰，金屬殼體外壁面溫度低。圓筒爐完成一室煙草烘烤需加散煤5次?6次，裝煤和清灰勞動(dòng)強(qiáng)度大。燃燒面自下向上移動(dòng)，煙氣揮發(fā)分C0成分含量大，實(shí)際烘烤中采用多次加煤且控制每次加煤量方法來(lái)減少這種可燃物損失，但這些方法存在煤層薄、氧分子熾熱煤層接觸時(shí)間縮短問題。隧道爐結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、成本較低，但使用壽命短，且因無(wú)金屬殼體限制爐壁高溫變形原因，爐壁易出現(xiàn)高溫裂縫而導(dǎo)致滲風(fēng)和燃燒速度失控問題。隧道爐不設(shè)置爐條，爐膛既是燃燒室又是儲(chǔ)灰室。爐渣含碳量高完成一室煙草烘烤需一次性裝入800?1200個(gè)蜂窩型煤，烘烤供熱管理工作量減少，但渣球量大、渣球清理勞動(dòng)強(qiáng)度大，工場(chǎng)衛(wèi)生條件差。爐渣含碳量高煤球上方設(shè)置氣相空間，煙氣透過(guò)渣球?qū)恿魅霘庀嗫臻g而被排出，煙氣揮發(fā)份及C0可燃物含量低。隨著燃燒面自左上角向右下角移動(dòng)，氣相空間盤通空氣作用變大，擴(kuò)散至煤球?qū)觾?nèi)滿足燃燒需要的空氣含氧量變得不可控。實(shí)測(cè)表明:單爐膛熱風(fēng)爐大火烤莖階段燃燒熾熱區(qū)溫度約為700°C?950°C，氣相空間內(nèi)壁面溫度只有500°C?700°C，排煙口附近內(nèi)壁面溫度低至200°C?350°C，爐壁外表面溫度100°C?200°C。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，單爐膛熱風(fēng)爐綜合熱效率約40%?45%，金屬單爐膛熱風(fēng)爐綜合熱效率超過(guò)60%，非金屬單爐膛熱風(fēng)爐綜合熱效率超過(guò)50%。密集烤煙房用單爐膛燃煤熱風(fēng)爐節(jié)能減排潛力巨大。
[0004]雙層對(duì)向正反燃燒熱風(fēng)爐、雙爐膛熱風(fēng)爐和逆流循環(huán)型雙爐膛熱風(fēng)爐等新設(shè)備尚處于研發(fā)推廣階段。雙層對(duì)向正反燃燒熱風(fēng)爐集成燃煤氣化、反向燃燒、負(fù)壓燃燒等新技術(shù)，設(shè)上下兩個(gè)爐膛，上爐膛從上往下進(jìn)行反向燃燒并形成明火型高溫火焰，下爐膛從下往上進(jìn)行正向半氣化燃燒并產(chǎn)生大量可燃?xì)怏w，正反向燃燒產(chǎn)生的火焰及可燃?xì)怏w在下爐膛“對(duì)向”相遇后再次進(jìn)行燃燒并產(chǎn)生高溫?zé)煔廨敵?。由于采用正、反向多次燃燒，煤燃燒較充分，煙氣中可燃物得到充分燃燒及利用。雙爐膛熱風(fēng)爐考慮到烤煙階段不同供熱不同，大火期主燃爐和輔燃爐同時(shí)啟運(yùn)，中火及小火期僅用主燃爐。逆流循環(huán)型雙爐膛熱風(fēng)爐，煤炭先由輔燃爐經(jīng)過(guò)600?800°C初燃處理，產(chǎn)生可燃?xì)怏w并通過(guò)管道直接輸送到主燃爐內(nèi)，輔燃爐初燃產(chǎn)生的帶有大量可燃物的爐渣，周期性送入主燃燒爐進(jìn)行二次重復(fù)燃燒，同時(shí)也作為主燃爐火源引燃主燃爐新添加煤燃燒。這種循環(huán)燃燒方式，降低了煙氣煙塵、S02、NOxS^放。
[0005]開發(fā)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，一次性裝煤以適應(yīng)各煙區(qū)勞動(dòng)力緊缺形式需要、爐內(nèi)流動(dòng)傳熱燃燒組織合理、氣相空間可燃性氣體燃燒和固定碳燃燒均得到有效強(qiáng)化、燃燒熱釋放充分并得到高效利用、綜合熱效率高且煙氣污染物超低排放的密集烤煙房用高溫?zé)犸L(fēng)爐，可以滿足當(dāng)前建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)和農(nóng)業(yè)農(nóng)村節(jié)能需要，促進(jìn)我國(guó)煙草行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有圓筒爐需多次加煤，加煤及清渣勞動(dòng)強(qiáng)度大，氣相空間無(wú)法發(fā)生二次燃燒，固定碳燃燒溫度低且燃燒時(shí)間短，煙氣含可燃性氣體量及爐渣含碳量高，隧道爐渣球清理勞動(dòng)強(qiáng)度大，爐壁易脹裂，空氣盤通短路流入氣相空間導(dǎo)致渣球?qū)酉路矫喝紵┭趿坎蛔?，固定碳燃燒溫度低且燃燒時(shí)間短，爐渣含碳量高等缺點(diǎn)，發(fā)明設(shè)計(jì)了一種具有“有焰高溫燃燒，非絕熱燃燒，肋片輻射換熱，切錐面螺旋燃燒”等技術(shù)特征，無(wú)需清灰，爐內(nèi)氣流流動(dòng)傳熱燃燒組織合理的密集烤煙房用高溫?zé)犸L(fēng)爐。
[0007]密集烤煙房用高溫?zé)犸L(fēng)爐，包括呈圓筒狀的爐膛，呈錐臺(tái)狀的爐蓋和眾多等長(zhǎng)等寬等厚肋片，爐膛內(nèi)腔由水平布置的爐條分隔為上下兩室，下室為儲(chǔ)灰室，上室為燃燒室，燃燒室頂面和爐蓋底面法蘭連接，燃燒室爐壁包括耐溫700°C?900°C的金屬殼體和耐溫1000°C?1200°C的耐火內(nèi)襯，燃燒室爐壁外表面和眾多肋片聯(lián)結(jié)，肋片為呈矩形狀且厚度是0.1mm?1.0mm的金屬薄片，肋片的一條長(zhǎng)邊和爐膛外圓壁面滿焊聯(lián)結(jié)，肋片長(zhǎng)邊和爐膛中心軸線平行，且沿爐膛外圓周方向呈向外輻射狀均勻分布，肋片所在的環(huán)形通道區(qū)域?yàn)榭緹煼克璧臒犸L(fēng)流動(dòng)及生成區(qū)域，燃燒室頂面和肋片頂短邊共面，燃燒室底面和肋片底短邊共面，爐蓋側(cè)壁面沿圓周方向均勻布置2?4個(gè)矩形補(bǔ)風(fēng)縫，補(bǔ)風(fēng)縫兩短邊中點(diǎn)連線延長(zhǎng)線和爐蓋中心軸線相交于同一點(diǎn)，補(bǔ)風(fēng)縫補(bǔ)入的薄片狀空氣流在燃燒室內(nèi)流動(dòng)方向相同，同時(shí)沿順時(shí)針方向或同時(shí)沿逆時(shí)針方向流動(dòng)，每個(gè)補(bǔ)風(fēng)縫補(bǔ)入的薄片狀空氣流和該補(bǔ)風(fēng)縫兩短邊中點(diǎn)連線與爐蓋中心軸線確定的平面夾角相同，形成切錐面螺旋燃燒。
[0008]燃用原煤或生物質(zhì)等固體燃料的煙草加工調(diào)制行業(yè)、煙草種植加工基地及煙農(nóng)合作社密集烤煙房供熱裝置、熱風(fēng)爐裝置或火爐裝置，都可以使用本發(fā)明。
[0009]本發(fā)明經(jīng)濟(jì)、節(jié)能環(huán)保，社會(huì)效益顯著。工業(yè)應(yīng)用表明:密集烤煙房用高溫?zé)犸L(fēng)爐煙氣粉塵排放濃度低于30mg/m3，S02排放濃度低于200mg/m3，N0X排放濃度低于200mg/m3，達(dá)到大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB16297-1996)和鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13271-2014)要求；燃燒效率超過(guò)95%;綜合換熱效率超過(guò)85%。能燃用單一煙煤燃料，無(wú)煙煤與生物質(zhì)顆粒混合燃料，甚至單一生物質(zhì)顆粒燃料。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為密集烤煙房用高溫?zé)犸L(fēng)爐通過(guò)中心軸線的垂直截面圖。
[0011]圖2為密集烤煙房用高溫?zé)犸L(fēng)爐俯視圖。
[0012]圖中1為爐膛，11為爐條，12為清灰門，13為金屬外殼，14為耐火內(nèi)襯，2為爐蓋，21為補(bǔ)風(fēng)縫，22為排煙口，3為肋片。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0014]如附圖1和附圖2所示，密集烤煙房用高溫?zé)犸L(fēng)爐，包括呈圓筒狀的爐膛1，呈錐臺(tái)狀的爐蓋2和眾多等長(zhǎng)等寬等厚的肋片3。肋片3為呈矩形狀且厚度為0.1mm?1mm的金屬薄片，肋片3的一條長(zhǎng)邊和爐膛1外圓壁面滿焊聯(lián)結(jié)，肋片3長(zhǎng)邊和爐膛1中心軸線平行，且沿爐膛1外圓周方向呈向外輻射狀均勻分布。肋片3所在的環(huán)形通道區(qū)域?yàn)榭緹煼克璧臒犸L(fēng)流動(dòng)及生成區(qū)域。爐膛1由水平布置的爐條11分為上下兩室，下室為儲(chǔ)灰室，上室為燃燒室。儲(chǔ)灰室側(cè)壁面上開設(shè)清灰門12，清灰門12上設(shè)置通風(fēng)口。由通風(fēng)口進(jìn)入儲(chǔ)灰室的空氣為一次空氣。燃燒室頂面和肋片3頂短邊共面，燃燒室底面和肋片3底短邊共面。燃燒室爐壁包括耐溫700°C?900°C的金屬殼體13和耐溫1000°C?1200°C的耐火內(nèi)襯14。燃燒室頂面和爐蓋2底面法蘭聯(lián)結(jié)。爐蓋2側(cè)壁面沿圓周方向均勻布置2?4個(gè)補(bǔ)風(fēng)縫21，補(bǔ)風(fēng)縫21兩短邊中點(diǎn)連線延長(zhǎng)線和爐蓋2中心軸線相交于同一點(diǎn)。補(bǔ)風(fēng)縫補(bǔ)入的空氣流為薄片狀空氣流，薄片狀空氣流厚度薄，為燃燒所需的二次空氣。補(bǔ)風(fēng)縫21補(bǔ)入的薄片狀空氣流在燃燒室內(nèi)流動(dòng)方向相同，即同時(shí)沿順時(shí)針方向或同時(shí)沿逆時(shí)針方向流動(dòng)，每個(gè)補(bǔ)風(fēng)縫21補(bǔ)入的薄片狀空氣流和該補(bǔ)風(fēng)縫兩短邊中點(diǎn)連線與爐蓋2中心軸線確定的平面夾角相同。二次空氣補(bǔ)入促使可燃性氣體切錐面螺旋燃燒。爐蓋2頂面小圓口為排煙口 22，兼作散煤或生物質(zhì)顆粒燃料裝入口。
[0015]密集烤煙房用高溫?zé)犸L(fēng)爐，包括爐膛1，爐蓋2和眾多肋片3。爐膛1呈圓筒狀，爐蓋2呈錐臺(tái)狀，肋