技术领域
[0001] 本
专利涉及一种热工设备，具体说涉及一种以生物质压实颗粒做
燃料，通过直接燃烧形式产生常压热水为用户提供冬季取暖或生产用热服务的生物质压实颗粒直燃常压热水锅炉。
背景技术
[0002] 我国
能源消耗总量已近25亿吨标
煤，成为居世界第二位的能源消耗大国，而且我国目前消耗的能源，绝大多数都是通过燃烧燃煤方式提供。燃烧燃煤，不仅能排放出大量二
氧化硫、二氧化
碳等有害
温室气体，而且能排放出大量粉尘颗粒，特别是排放的PM2.5微小颗粒，对大气环境和人类身体健康都会构成极大危害。
[0003] 我国是农、林业生产大国，年生物质资源产生总量高达50亿吨标煤以上，具有大规模开发利用的资源优势。在国家能源战略引导下，在大气污染防治行动促动下，我国生物质能开发利用产业发展十分迅猛，很多先进成熟的生物质能转化技术和专用技术装备都陆续得到推广应用。其中生物质
固化成型技术，能将生物质原料压实固
化成可燃颗粒，较好地解决了生物质原料自身存在的季节性强、分散度高、
含水量大、体积细长松散、不便收集运输贮存等技术难题，为大规模长期稳定应用创造出良好的技术
基础条件。最近几年，很多大、中城市都相继制定出限期淘汰拆撤10吨以下燃煤锅炉的大气污染防治行动计划，使得能替代燃煤锅炉、以生物质压实颗粒做燃料的生物质锅炉应运而生发展迅猛，在生物质能转化技术领域产生了较大影响。
[0004] 目前投放市场的生物质锅炉，绝大多数都是在原燃煤锅炉基础上，经过一定技术改造后成型使用，在燃料添加方式、通
风供氧途径、
燃烧室形状容积等方面都受到原有结构的较大限制，因此现有的生物质锅炉都在不同程度上存在一些技术问题。主要表现在以下三方面。
[0005] 1、有些生物质锅炉沿用了燃煤锅炉的添料方法，采用从炉
门直接向燃烧室添加燃料；但由于生物质燃料含碳量低，容易燃烬，需要频繁开启炉门添加燃料，往往会产生燃烧室
温度不稳定、挥发份析出不充分等技术问题，而且在燃烧时开启炉门，不仅极易造成烟气从炉门逸出，而且降低了锅炉热效率。
[0006] 2、有些生物质锅炉沿用了燃煤锅炉的燃烧室结构形状、容积尺寸及
通风供氧途径；但由于生物质燃料具有挥发份含量大、组份结构复杂、析出时间缓慢等物性特点，燃烧时需要有足够的燃烧空间和燃烧时间，通风供氧时需要有一定渗透流动强度和适当滞控能
力。燃煤锅炉的燃烧室容积偏小，结构形状简单，一般都采用自下向上直接通风方法；这种结构形式用于生物质燃料燃烧，往往会产生生物质燃料燃烧不充分、挥发份和固态碳粒极易随风排出、可吸入颗粒排放超标等技术
质量问题。
[0007] 3、现有生物质锅炉绝大多数都采取直接排放烟气，没有配置烟气分离
净化装置，普遍存在可吸入颗粒排放超标问题。生物质锅炉使用生物质压实颗粒做燃料，虽然不产生二氧化硫等有害气体，但如果不对排放烟气采取有效分离净化措施，依然会有大量可吸入颗粒，特别是会有PM2.5微小颗粒超标排放，污染大气环境。
[0008] 本专利在认真研究分析我国现有生物质锅炉存在不足和弱点基础上，根据生物质压实颗粒的燃烧特性，有针对性在燃料添加形式、送风供氧控制方法、燃烧室直燃环境条件、分离净化措施等关键核心技术内容上采取多项结构创新技术措施，研究设计出一种使用生物质压实颗粒做燃料，具有螺旋连续定量供料、双层旋流有控送风、燃料有氧充分直燃、烟气拦截分离净化等作业功能的生物质压实颗粒直燃常压热水锅炉，可以替代燃煤锅炉满足北方地区远离供
热管网的企业、商场、机关、学校、住宅楼等生产生活场所冬季取暖需要，也能适应喷漆、食品、化工、医药等行业生产用热的技术条件要求。
发明内容
[0009] 本专利拟解决的技术问题。
[0010] 本专利在认真研究分析我国现有生物质锅炉存在不足和弱点基础上，针对生物质压实颗粒的燃烧特性，通过研究设计出螺旋推运供料装置，解决好能连续不间断向颗粒燃烧室进行均匀定量添加生物质压实颗粒的定量供料问题；通过研究设计出双层旋流送风装置，解决好以直流旋流相配合的双层送风形式，向颗粒燃烧室内提供具有相当渗透流动强度和适当滞控能力的有控送风问题；通过研究设计出颗粒有氧直燃装置，解决好为生物质压实颗粒充分燃烧提供足够燃烧空间、充分滞留时间、均匀供料、有控送风等有氧直燃环境条件问题；通过研究设计出烟气分离净化装置，解决好排放烟气中含有超标可吸入颗粒的分离净化问题。
[0011] 本专利解决技术问题采用的技术方案。
[0012] 本专利解决的技术问题，通过以下技术方案予以实现：研究设计出一种使用生物质压实颗粒做燃料，具有螺旋连续定量供料、双层旋流有控送风、颗粒有氧充分直燃、布带拦截分离净化等技术特征，可以替代燃煤锅炉为用户提供出冬季取暖或生产用热的生物质压实颗粒直燃常压热水锅炉，包括锅炉炉体、螺旋推运供料装置、双层旋流送风装置、颗粒有氧直燃装置、烟气分离净化装置、操纵控制箱等作业功能部件。
[0013] 本专利研究设计出的锅炉炉体，是一种能提供出生物质压实颗粒燃烧发热、常压热
水循环运行、连接安装所有作业功能部件的基体部件，由内壳体、
外壳体、穹顶形顶盖、圆盘形
底板等主要零部件组成。
[0014] 所述的内壳体，由上、中、底三部分组成；内壳体的底部设计成圆筒形，在圆筒形底部的上部，留有两层4根按等
角分
位置交错分布的受热环管进出水管焊装工艺口；内壳体的中部设计成锥筒形，在锥筒上留有三层6根按等角分位置等间隔距离倾斜交叉分布的通水拦火管组焊装工艺口；内壳体的上部设计成圆筒形，上口敞开做烟气排放口，通过
法兰盘与横向排烟筒密封连接固定；内壳体的上、中、底三部分均选择使用锅炉
钢钢板焊装制成，采用
焊接方法焊装固定成刚性整体，内壳体形成的内腔构成颗粒燃烧室整体结构形状。外壳体，整体设计成圆筒形，选择使用锅炉钢钢板焊装制成，在外壳体上部焊装固定有热水出水管，外壳体中部分别焊装固定有温水回水管和锅炉软水补水管，锅炉软水补水管通过补水管道与安装固定在锅炉炉体外部的锅炉软水自动补水箱相连接，在锅炉炉体内循环软水出现不足或短缺时，能自动进行补充，防止出现安全生产事故。穹顶形顶盖，设计成穹顶形，选择使用锅炉钢钢板制成，中间留有内壳体圆筒形上部穿越焊装工艺口，顶部安装固定有锅炉防爆安全
阀。圆盘形底板，设计成圆盘形，选择使用锅炉钢钢板制成，在圆盘形底板上沿生物质压实颗粒推进运行轴向方向压制成弧形，便于散落在底板周边的生物质压实颗粒自动向推进运行的轴线集聚，有利于所有燃料都能燃烧燃烬。内壳体、外壳体、穹顶形顶盖、圆盘形底板，采用焊接方法焊装成锅炉炉体，在内壳体与外壳体之间形成的空腔内，装有锅炉用循环软水。
[0015] 锅炉炉体，整体通过锅炉支座安装固定在设备基础上；在锅炉炉体底部的圆盘形底板弧形轴轴线一侧上方设有供料管口，与推运器筒管紧密插装连接，接收由螺旋推运供料装置推送进的生物质压实颗粒；在与供料管口相对应的圆盘形底板弧形轴线另一侧设有排灰管口，排灰管口与安装布置在圆盘形底板下方的灰渣储存箱相连接，接收存贮燃烬的灰渣；锅炉炉体通过在外壳体上设有的热水出水管和温水回水管，与配置的供热循环
管道系统相连接。
[0016] 本专利研究设计出的螺旋推运供料装置，是一种以螺旋封闭推运形式，将生物质压实颗粒连续不间断均匀定量推送进颗粒燃烧室内做燃料的供料作业功能部件，由供料斗、储料箱、螺旋推运器等主要零部件组成。
[0017] 所述的供料斗，设计成方锥体形，选择使用碳结钢钢板制成，上口完全敞开做装料口，方便生物质压实颗粒大份额一次性装入，下口做出料口套装在储料箱的方形进料口内，依靠锥体倾斜锥角使生物质压实颗粒能自动连续不间断装添进储料箱内，保证储料箱内的生物质压实颗粒始终保持满装状态。
[0018] 所述的储料箱，由上、下两部分组成，上部设计成方
箱体形，下部设计成扁锥体形，均选择使用碳结钢钢板制成，使用焊接方法焊装固定成刚性整体，通过安装连接
支架安装固定在锅炉附机安装立柱上。储料箱的方形上口做进料口，套装在供料斗的出料口外，自动接受从供料斗送进的生物质压实颗粒；储料箱的长方形下口做出料口，通过法兰盘密封连接固定在推运器筒管上设有的长方形进料口上，依靠储料箱下部的扁锥体倾斜锥角使生物质压实颗粒能自动连续不间断装添进推运器筒管内，保证推运器筒管内的生物质压实颗粒始终保持满装状态，使螺旋推运器能连续不间断均匀定量向颗粒燃烧室提供燃烧燃料；储料箱下部扁锥体上边沿处安装布置有声光报警器，当供料斗内的生物质压实颗粒出现缺料断档情况时，露出的声光报警器会及时发出声、光报警
信号，提醒操作人员及时补充添加燃料，保持供料装置通过满装生物质压实颗粒形式对颗粒燃烧室发挥密封绝氧作用，避免颗粒燃烧室火焰在旋流
风力作用下回喷，引发火灾事故。
[0019] 所述的螺旋推运器，由推运器筒管、螺旋
叶片、推运
主轴、调频
电机等主要零部件组成。推运器筒管，选择使用碳结钢无缝钢管制成，前端完全敞开做出料口，穿越圆环形送风箱水平紧密插装在锅炉炉体底部留有的供料管口内，后端通过筒管端盖密封固定；在推运器筒管前段穿越圆环形送风箱的管壁上部140°角位置上，设有多行交错排列的斜向进风孔，能在圆弧形阻风导向板的作用下，将调频鼓风机吹进的大部分含氧空气引进到推运器筒管内；在推运器筒管后段上部设有长方形进料口，通过法兰盘与储料箱上的长方形出料口密封连接固定，自动接受从储料箱送进的生物质压料颗粒。螺旋叶片，按设计的长度、螺旋升角、
螺距、叶片高度等结构形状尺寸，选择使用碳结钢钢板制成，整体焊装固定在推运主轴的外表面上。推运主轴，选择使用碳结钢圆钢制成，带螺旋叶片的推运主轴，整体通过筒管端盖上的
轴承座安装布置在推运器筒管内。在螺旋推运器内，由推运器筒管内径、推运主轴直径、螺距、叶片高度等结构尺寸形成一种固定容量空间，可以集聚相同体积的生物质压实颗粒，在带螺旋叶片的推运主轴一定转速推动下，能连续不间断均匀定量的将生物质压实颗粒推送到颗粒燃烧室内。调频电机，通过
联轴器与露出在筒管端盖外部的推运主轴
轴头相连接，通过操纵控制箱内的
变频器改变调频电机
频率，可以调整控制螺旋推运器转速，能有效调节控制向颗粒燃烧室内提供生物质压实颗粒的供料速度和数量。
[0020] 螺旋推运供料装置的这种结构布置形式，通过采用锥形供料斗和储料箱、螺旋推运器、调频变速电机等工程技术措施，使螺旋推运供料装置具有了锥形自动集料、螺旋连续推运、均匀定量供料、变频调节控制等供料作业功能，较好地解决了国内现有生物质锅炉存在的频繁开启炉门添料、炉温
稳定性差、烟气极易逸出等技术问题。
[0021] 本专利研究设计的双层旋流送风装置，是一种以双层旋流有控送风形式，将含氧空气连续不间断送进颗粒燃烧室内供氧助燃的送风作业功能部件，由圆环形送风箱、圆弧形阻风导向板、斜向进风管孔、调频鼓风机、圆形送风筒等主要零部件组成。
[0022] 所述的圆环形送风箱，由送风箱壳体、上盖板、底板等零部件组成。送风箱壳体，设计成圆筒形，选择使用碳结钢钢板制成，下部留有推运器筒管、安全喷水管的穿越密封固定工艺口，中部在推运器筒管穿越工艺口上方留有圆形送风口；上盖板和底板，均设计成圆环形，选择使用碳结钢钢板制成，在上盖板和底板的内圆边口上，分别焊装固定有上、下法兰盘；送风箱壳体、上盖板外圆边口、底板外圆边口，采用焊接方法焊装固定成“匚”形刚性整体，通过上、下法兰盘密封安装固定在锅炉炉体的底部，形成一种圆环形送风箱。
[0023] 所述的圆弧形阻风导向板，设计成圆弧
曲率与推运器筒管相同的圆弧形，选择使用碳结钢钢板制成，偏置焊装固定在圆形送风口上方的送风箱壳体内壁上；调频鼓风机将含氧空气通过圆形送风口送进圆环形送风箱后，在偏置圆弧形阻风导向板的阻拦导向作用下，大部分含氧空气被引导到从推运器筒管上设有的斜向进风孔进入筒管内，伴随被推运的生物质压实颗粒一起进入到颗粒燃烧室内，以直流风形式在燃料燃烧区空间内供氧助燃 ，形成一层直流送风通道。
[0024] 所述的斜向进风管孔，设计成管孔形状，由12只碳结钢无缝钢管组成，按30°角等分位置斜向焊装布置在锅炉炉体底部供料管口上方火焰燃烧区的圆周上，进风口焊装固定在锅炉外壳体上，出风口焊装固定在锅炉内壳体上，在每个斜向进风管孔出风口旁锅炉内壳体的内壁上分别焊装固定有螺旋导风叶片。调频鼓风机将含氧空气送进圆环形送风箱后，在圆弧形阻风导向板作用下大部分含氧空气被引导进入到推运器筒管内，剩余的含氧空气在圆环形送风箱结构形式和后续进风风力推动下，被引导陆续进入到沿锅炉炉体底部供料管口上方火焰燃烧区圆周布置的12只斜向进风管孔吹进颗粒燃烧室内，在斜向进风管孔出风口旁设置的螺旋导风叶片作用下，以旋流风形式在火焰燃烧区空间内旋转流动供氧助燃，形成另一层旋流送风通道。
[0025] 所述的调频鼓风机，通过连接座板安装固定在锅炉附机安装立柱上，出风口与圆形送风筒的进风口密封连接固定；通过操纵控制箱内设有的变频器，改变调频鼓风机的电机频率，可以有效调节控制向颗粒燃烧室内提供吹风供氧作业的风速和风量。
[0026] 所述的圆形送风筒，设计成圆筒形，选择使用碳结钢钢板制成；进风口通过法兰盘与调频鼓风机的出风口密封连接固定，出风口通过法兰盘与送风箱壳体上设有的圆形送风口密封连接固定。
[0027] 双层旋流送风装置的这种结构布置形式，通过采用圆环形送风箱、圆弧形阻风导向板、斜向进风管孔、螺旋导风叶片、调频鼓风机等多项结构创新技术，使双层旋流送风装置送出的含氧空气具有了相当渗透流动强度、适当滞留控制能力、双层旋流送风供氧助燃等送风作业功能，较好地解决了国内现有生物质锅炉存在的燃料燃烧不充分、挥发份和固态碳粒极易随风逸出、锅炉热效率不高等技术问题。
[0028] 本专利研究设计出的颗粒有氧直燃装置，是一种以燃料有氧封闭直接燃烧形式，将生物质压实颗粒充分有效燃烬发热的燃烧作业功能部件，由颗粒燃烧室、点火观察管孔、安全喷水管、灰渣储存箱等主要零部件组成。
[0029] 所述的颗粒燃烧室，由锅炉内壳体的整体内腔构成，按生物质压实颗粒的燃烧发热过程，
自下而上划分成：燃料燃烧区、火焰燃烧区、拦截滞留区、烟气排放区，使颗粒燃烧室具有了燃料的足够燃烧空间和充分滞留时间，能确保颗粒燃料在颗粒燃烧室内充分燃烧燃烬。
[0030] 燃料燃烧区，由锅炉内壳体底部的圆筒形壳体下部内腔构成，在圆筒形壳体底部一侧设供料管口，在与供料管口相对应的另一侧设有排灰管口。由螺旋推运器将生物质压实颗粒经供料管口推送进燃料燃烧区内，同时由推运器筒管直流送风吹进含氧空气供氧助燃，生物质压实颗粒迅速完成干燥、预热、燃烧全过程，同时陆续析出挥发份和固态碳粒，形成燃料火焰并转化成
热能，对锅炉炉体内装填的循环软水进行加热作业；生物质压实颗粒在燃料燃烧区内完成燃烧发热作业后转化成燃烬灰渣，燃烬灰渣在后续不断加料的挤推下，沿锅炉圆盘形底板的弧形轴线向排灰管口方向缓慢移动，最终从排灰管口排出掉落到设有的灰渣储存箱内，等待适时集中清除。
[0031] 火焰燃烧区，由锅炉内壳体底部的圆筒形壳体上部内腔构成，在圆筒形壳体上部内腔里，安装布置有圆环形受热环管；圆环形受热环管设计成圆环形，选择使用锅炉钢矩形无缝钢管制成，通过设有的两层4根按等角分位置交错布置的受热环管进出水管，与圆筒形壳体上部内腔留有的焊装工艺口焊装固定，与锅炉炉体内装填的循环软水相连通。生物质压实颗粒在燃料燃烧区内燃烧形成的火焰，携带陆续析出的挥发份和未燃烬的固态碳粒流动到上方的火焰燃烧区内，以火焰燃烧形式继续燃烧发热，由12只斜向进风管孔吹进的含氧空气在螺旋导风叶片作用下，以旋流风形式在火焰燃烧区全部空间内旋转流动供氧助燃，使进入到火焰燃烧区内的所有挥发份和固态碳粒都能被充分完全燃烧燃烬，形成的火焰温度达到设计的最高值；火焰燃烧区内的高温火焰转化成热能，直接对圆环形受热环管和锅炉炉体内装填的循环软水进行加热作业，使循环软水温度达到设计的最高出水温度，通过锅炉外壳体上设有的热水出水管，经供热循环管道系统向用户提供出冬季取暖或生产用热服务，完成供热后形成的温水通过供热循环管道系统，经锅炉外壳体上设有的温水回水管返回锅炉炉体内循环使用。
[0032] 拦截滞留区，由锅炉内壳体中部的锥筒形壳体内腔构成，在锥筒形壳体内腔里，安装布置有多层网格结构形式的通水拦火管组；通水拦火管组，设计成由三层6根锅炉钢无缝圆管组成，按等角分位置以等间隔距离倾斜交叉形式与锥筒形壳体上留有的焊装工艺口焊装固定，与锅炉炉体内装填的循环软水相连通。生物质压实颗粒在燃料燃烧区、火焰燃烧区内经过燃烧燃烬发热后生成烟气，在高温火焰和后续送风风力的共同作用下形成上升气流，在上升气流中除烟气外还裹携夹带部分灰渣和未来得及燃烬的固态碳粒；上升气流快速流动到上方的拦截滞留区内，在设有的通水拦火管组的阻挡拦截作用下在拦截滞留区内徘徊滞留，在徘徊滞留过程中，上升气流中的热量对锅炉炉体和通水拦火管组内装填的循环软水继续进行加热作业，上升气流中含有的灰渣和固态碳粒，因碰撞通水拦火管组失去
动能与烟气分离掉落到下方的火焰燃烧区内，在高温火焰作用下掉回的固态碳粒会被全部重新燃烧燃烬。
[0033] 烟气排放区，由锅炉内壳体上部的圆筒形壳体内腔构成，圆筒形壳体内腔上口形成烟气排放口，通过法兰盘与烟气分离净化装置中的横向排烟筒密封连接固定。经拦截滞留区分离出灰渣和固态碳粒后的烟气，在后续送风风力的推动下流动到上方的烟气排放区内，经烟气排出口流动到烟气分离净化装置内，接受进一步分离净化处理。
[0034] 所述的点火观察管孔，用于投放燃烧
块引燃生物质压实颗粒，观察颗粒燃烧室内的燃烧状况；点火观察管孔，选择使用碳结钢无缝钢管制成，使用焊接方法焊装固定在锅炉炉体中部，下端对向火焰燃烧区，上端露出在锅炉炉体外，通过设有的活门快速开启或封闭。
[0035] 所述的安全喷水管，用于锅炉停炉熄火或在特殊情况下需要通
过喷水方法快速熄灭正在燃烧的燃料；安全喷水管，选择使用碳结钢无缝钢管制成，通过在锅炉炉体底部和送风箱壳体上留有的穿越工艺口，插装在颗粒燃烧室的燃料燃烧区内。
[0036] 所述的灰渣储存箱，设计成密封箱体形，选择使用碳结钢钢板制成，通过快捷连接座安装布置在锅炉圆盘形底板的下方，直接与锅炉炉体底部设有的排灰管口密封连接，接收储存生物质压实颗粒的燃烬灰渣。
[0037] 颗粒有氧直燃装置的这种结构布置形式，通过采用由锅炉内壳体整体内腔构成颗粒燃烧室、设置圆环形受热环管、多层网格结构形式的通水拦火管组等多项结构创新技术，使颗粒有氧直燃装置具有了足够的燃料燃烧空间、充分的火焰烟气滞留时间、良好的供料送风直燃条件等燃烧作业功能，较好地解决了国内现有生物质锅炉存在的燃料燃烧消耗大、燃料可燃物质燃烧不充分、挥发份碳粒逸出多、火焰温度低等技术问题。
[0038] 本专利研究设计出的烟气分离净化装置，是一种以布带阻挡拦截方式，将锅炉燃烧排放烟气中含有的可吸入颗粒分离出来的净化作业功能部件，由布带
除尘器、横向排烟筒、竖向排烟筒、灰渣贮存箱等主要零部件组成。
[0039] 所述的布带除尘器，用于将锅炉燃烧排放烟气中含有的灰渣、可吸入颗粒等大气污染物，通过布带阻挡拦截方式从排放的烟气中分离出来，选择使用适当标准规格型号的布带除尘器配装，通过安装支架安装固定在设备基础上；布带除尘器的进烟口通过法兰盘与横向排烟筒的出烟口密封连接固定，出烟口通过法兰盘与竖向排烟筒的进烟口密封连接固定，排尘口通过快捷连接座与灰渣贮存箱密封连接。
[0040] 所述的横向排烟筒，设计成圆筒形，选择使用碳结钢钢板制成；进烟口通过法兰盘与锅炉内壳体上部圆筒形壳体的烟气排出口密封连接固定，出烟口通过法兰盘与布带除尘器的进烟口密封连接固定。
[0041] 所述的竖向排烟筒，设计成符合排烟高度标准要求的圆筒形，选择使用碳结钢钢板制成，通过安装支座安装固定在锅炉炉体旁的设备基础上；进烟口通过法兰盘与布带除尘器的出烟口密封连接固定，出烟口完全敞开直接对向高空。
[0042] 所述的灰渣贮存箱，设计成箱体形，选择使用碳结钢钢板制成，通过快捷连接座与布带除尘器的排尘口密封连接，接收贮存从布带除尘器中排出的灰渣及可吸入颗粒。
[0043] 本专利研究设计出的操纵控制箱，设计成操纵控制箱结构形式，由箱体、变频器、工业控制
单片机、
电路、控制计量仪表、操纵面板、显示屏等零部件组成，安装布置在锅炉炉体旁；操纵控制箱设计成以工业控制单片机为基础，具有简单编程、信号采集处理、数据计算存储、指令输出、屏幕显示等功能，通过导
线束和数据线，一方面与作业现场的
传感器、计量控制仪表等信号采集传输部件相连接，另一方面与各作业装置的变频器、
电动机、鼓风机、水
泵、
电磁阀等驱动部件相连接，操纵控制生物质压实颗粒直燃常压热水锅炉的所有运行程序和各种作业运行技术参数。
[0044] 本专利具有的优点及达到的效果
[0045] 本专利研究设计出的使用生物质压实颗粒做燃料的生物质压实颗粒直燃常压热水锅炉，通过有针对性在燃料添加形式、送风供氧控制方法、燃烧室直燃环境条件、烟气分离净化措施等关键核心技术内容方面采取多项创新技术措施，使生物质压实颗粒直燃常压热水锅炉具有螺旋连续定量供料、双层旋流有控送风、颗粒有氧充分直燃、布带拦截分离净化等显著技术特征，可以替代燃煤锅炉为用户提供出冬季取暖或生产用热服务，具有技术先进成熟、系统全面完整、运行衔接顺畅、热效率高、故障率低、无有害气体排放等技术优势，可以取得替代燃煤锅炉、减少环境污染、利用固废资源、降低运行
费用等多重社会效益和经济效益。
附图说明
[0046] 附图1：生物质压实颗粒直燃常压热水锅炉结构布置示意图。
[0047] 附图2：螺旋推运供料装置结构布置示意图。
[0048] 附图3：颗粒有氧直燃装置结构布置示意图。
[0049] 附图标记名称：Ⅰ—烟气分离净化装置；Ⅱ—锅炉炉体；Ⅲ—双层旋流送风装置；Ⅳ—颗粒有氧直燃装置；Ⅴ—螺旋推运供料装置。1—锅炉支座；2—圆环形送风箱；3—圆形送风口；4—圆弧形阻风导向板；5—外壳体；6—温水回水管；7—锅炉软水自动补水箱；8—内壳体；9—布带除尘器；10—热水出水管；11—防爆
安全阀；12—横向排烟筒；13—竖向排烟筒；14—调频电机；15—供料斗；16—声光报警器；17—储料箱；18—长方形进料口；19—螺旋叶片；20—推运主轴；21—斜向进风孔；22—推运器筒管；23—烟气排放区；24—拦截滞留区；25—火焰燃烧区；26—燃料燃烧区；27—灰渣储存箱；28—排灰管口；29—斜向进风管孔；30—受热环管进出水管；31—供料管口；32—圆环形受热环管；33—通风拦火管组。
具体实施方式
[0050] 本专利结构布置实施方式。
[0051] 如附图1所示，本专利研究设计的生物质压实颗粒直燃常压热水锅炉，包括锅炉炉体(Ⅱ)、螺旋推运供料装置(Ⅴ)、双层旋流送风装置(Ⅲ)、颗粒有氧直燃装置(Ⅳ)、烟气分离净化装置(Ⅰ)、操纵控制箱等作业功能部件。
[0052] 如附图1所示，所述的锅炉炉体(Ⅱ)，由内壳体(8)、外壳体(5)、穹顶形顶盖、圆盘形底板等主要零部件组成。内壳体(8)，由上、中、底三部分组成；底部设计成圆筒形，在圆筒形底部的上部留有两层4根按等角分位置交错分布的受热环管进出水管(30)焊装工艺口，中部设计成锥筒形，在锥筒上留有三层6根按等角分位置等间隔距离倾斜交叉分布的通水拦火管组(33)焊装工艺口，上部设计成圆筒形，上口敞开做烟气排放口，通过法兰盘与横向排烟筒（12）密封连接固定；内壳体(8)的上、中、底三部分均选择使用锅炉钢钢板焊装制成，采用焊接方法焊装固定成刚性整体，内壳体(8)形成的内腔构成颗粒燃烧室整体形状。外壳体(5)，整体设计成圆筒形，选择使用锅炉钢钢板焊装制成；在外壳体(5)上部焊装固定有热水出水管(10)，中部分别焊装固定有温水回水管(6)和锅炉软水补水管，锅炉软水补水管通过补水管道与安装固定在锅炉炉体（Ⅱ）外部的锅炉软水自动补水箱(7)相连接。穹顶形顶盖，设计成穹顶形，选择使用锅炉钢钢板制成，中间留有内壳体(8)圆筒形上部穿越焊装工艺口，顶部安装固定有锅炉防爆安全阀(11)。圆盘形底板，设计成圆盘形，选择使用锅炉钢钢板制成；在圆盘形底板上沿生物质压实颗粒推进运行轴向方向压制成弧形。内壳体(8)、外壳体(5)、穹顶形顶盖、圆盘形底板，采用焊接方法焊装成锅炉炉体(Ⅱ)，在内壳体(8)与外壳体(5)之间形成的空腔内，装有锅炉用循环软水；锅炉炉体(Ⅱ)整体通过锅炉支座(1)安装固定在设备基础上。
[0053] 如附图1、附图2所示，所述的螺旋推运供料装置(V)，由供料斗(15)、储料箱(17)、螺旋推运器等主要零部件组成。供料斗(15)，设计成方锥体形，选择使用碳结钢钢板制成，上口完全敞开做装料口，下口做出料口套装在储料箱(17)的方形进料口内。储料箱(17)，由上、下两部分组成，上部设计成方箱体形，下部设计成扁锥体形，均选择使用碳结钢钢板制成，使用焊接方法焊装固定成刚性整体，通过安装连接支架安装固定在锅炉附机安装立柱上；储料箱(17)的方形上口做进料口，套装在供料斗(15)的出料口外，长方形下口做出料口通过法兰盘密封连接固定在推运器筒管(22)上设有的长方形进料口(18)上，下部扁锥体上边沿处安装布置有声光报警器(16)。螺旋推运器，由推运器筒管(22)、螺旋叶片(19)、推运主轴(20)、调频电机(14)组成；推运器筒管(22)，选择使用碳结钢无缝钢管制成，前端完全敞开做出料口，穿越圆环形送风箱(2)水平紧密插装在锅炉炉体(Ⅱ)底部设有的供料管口(31)内，后端通过筒管端盖密封固定；在推运器筒管(22)前段穿越圆环形送风箱(2)的管壁上部140°角位置上，设有多行交错排列的斜向进风孔(21)，在推运器筒管(22)后段上部设有长方形进料口(18)，通过法兰盘与储料箱(17)上的长方形出料口密封连接固定；螺旋叶片(19)，按设计的长度、螺旋升角、螺距、叶片高度等结构形状尺寸，选择使用碳结钢钢板制成，整体焊装固定在推运主轴(20)的外表面上；推运主轴(20)，选择使用碳结钢圆钢制成，带螺旋叶片(19)的推运主轴(20)整体通过筒管端盖上的轴承座安装布置在推运器筒管(22)内；调频电机(14)，通过联轴器与露出在筒管端盖外部的推运主轴(20)轴头相连接。
[0054] 如附图1、附图2、附图3所示，所述的双层旋流送风装置（Ⅲ），由圆环形送风箱(2)、圆弧形阻风导向板(4)、斜向进风管孔（29）、调频鼓风机、圆形送风筒等主要零部件组成。圆环形送风箱(2)，由送风箱壳体、上盖板、底板组成；送风箱壳体，设计成圆筒形，选择使用碳结钢钢板制成，下部留有推运器筒管（22）、安全喷水管的穿越密封固定工艺口，中部在推运器筒管（22）穿越工艺口上方留有圆形送风口(3)；上盖板和底板，均设计成圆环形，选择使用碳结钢钢板制成，在上盖板和底板的内圆边口上，分别焊装固定有上、下法兰盘；送风箱壳体、上盖板外圆边口、底板外圆边口，采用焊接方法焊装固定成“匚”形刚性整体，通过上、下法兰盘密封安装固定在锅炉炉体(Ⅱ)的底部。圆弧形阻风导向板(4)，设计成圆弧曲率与推运器筒管(22)相同的圆弧形，选择使用碳结钢钢板制成，偏置焊装固定在圆形送风口(3)上方的送风箱壳体内壁上。斜向进风管孔(29)，设计成管孔形状，由12只碳结钢无缝钢管组成，按30°角等分位置斜向焊装布置在锅炉炉体(Ⅱ)底部供料管口(31)上方的火焰燃烧区（25）圆周上，进风口焊装固定在锅炉外壳体(5)上，出风口焊装固定在锅炉内壳体(8)上，在每个斜向进风管孔(29)出风口旁的锅炉内壳体(8)内壁上都分别焊装固定有螺旋导风叶片。调频鼓风机，通过连接座板安装固定在锅炉附机安装立柱上，出风口与圆形送风筒的进风口密封连接固定。圆形送风筒，设计成圆筒形，选择使用碳结钢钢板制成，进风口通过法兰盘与调频鼓风机的出风口密封连接固定，出风口通过法兰盘与圆环形送风箱(2)壳体上设有的圆形送风口(3)密封连接固定。
[0055] 如附图1、附图3所示，所述的颗粒有氧直燃装置(Ⅳ)，由颗粒燃烧室、点火观察管孔、安全喷水管、灰渣储存箱(27)等主要零部件组成。颗粒燃烧室，由锅炉内壳体(8)的内腔构成，自下而上划分成燃料燃烧区(26)、火焰燃烧区(25)、拦截滞留区(24)、烟气排放区(23)；燃料燃烧区(26)，由锅炉内壳体(8)底部的圆筒形壳体下部内腔构成，在圆筒形壳体底部一侧设供料管口(31)，在与供料管口(31)相对应的圆筒形壳体底部另一侧设有排灰管口(28)，由供料管口(31)引进从推运器筒管（22）推送到的生物质压实颗粒燃料，引进从推运器筒管(22)管壁上斜向进风孔(21)吹进的直流风供氧助燃，对装填在锅炉炉体（Ⅱ）内的循环软水进行加热作业；火焰燃烧区(25)，由锅炉内壳体(8)底部的圆筒形壳体上部内腔构成，在圆筒形壳体上部内腔里安装布置有圆环形受热环管(32)，圆环形受热环管(32)设计成圆环形，选择使用锅炉钢矩形无缝钢管制成，通过两层4根按等角分位置交错布置的受热环管进出水管(30)与圆筒形壳体上部内腔留有的焊装工艺口焊装固定，与锅炉炉体(Ⅱ)内装填的循环软水相连通，由设置在锅炉炉体(Ⅱ)上的12只斜向进风管孔(29)和螺旋导风叶片吹进的旋流风供氧助燃，对装填在锅炉炉体（Ⅱ)和圆环形受热环管(32)内的循环软水进行加热作业；加热后的高温循环软水通过锅炉外壳体(5)上设有的热水出水管(10)，经配置的供热循环管道系统向用户提供出冬季取暖或生产用热服务，完成供热后形成的温水通过供热循环管道系统，经锅炉外壳体(5)上设有的温水回水管(6)返回锅炉炉体(Ⅱ)内循环使用； 拦截滞留区(24)，由锅炉内壳体(8)中部的锥筒形壳体内腔构成，在锥筒形壳体内腔里安装布置有多层网格结构形式的通水拦火管组(33)，通水拦火管组(33)设计成由三层6根锅炉钢无缝圆管组成，按等角分位置以等间隔距离倾斜交叉形式与锥筒形壳体上留有的焊装工艺口焊装固定，与锅炉炉体(Ⅱ)内装填的循环软水相连通；烟气排放区(23)，由锅炉内壳体(8)上部的圆筒形壳体内腔构成，圆筒形壳体内腔上口形成烟气排出口，通过法兰盘与烟气分离净化装置(Ⅰ)的横向排烟筒(12)密封连接固定。点火观察管孔，选择使用碳结钢无缝钢管制成，使用焊接方法焊装在锅炉炉体(Ⅱ)中部，下端对向火焰燃烧区(25)，上端露出在锅炉炉体(Ⅱ)外，通过设有的活门快速开启或封闭。安全喷水管，选择使用碳结钢无缝钢管制成，通过在锅炉炉体(Ⅱ)底部和圆环形送风箱(22)壳体上留有的穿越工艺口，插装布置在燃料燃烧区(26)内。灰渣储存箱(27)，设计成密封箱体形，选择使用碳结钢钢板制成，通过快捷连接座安装布置在锅炉炉体(Ⅱ)的圆盘形底板下方，与锅炉炉体(Ⅱ)底部设有的排灰管口(28)密封连接。
[0056] 如附图1所示，所述的烟气分离净化装置(Ⅰ)，由布带除尘器(9)、横向排烟筒(12)、竖向排烟筒(13)、灰渣贮存箱等主要零部件组成。布带除尘器(9)，选择使用标准规格型号的布带除尘器（9）配装，通过安装支架安装固定在设备基础上，进烟口通过法兰盘与横向排烟筒(12)的出烟口密封连接固定，出烟口通过法兰盘与竖向排烟筒(13)的进烟口密封连接固定，排尘口通过快捷连接座与灰渣贮存箱密封连接。横向排烟筒(12)，设计成圆筒形，选择使用碳结钢钢板制成，进烟口通过法兰盘与锅炉内壳体(8)上部圆筒形壳体的烟气排出口密封连接固定，出烟口通过法兰盘与布带除尘器(9)的进烟口密封连接固定。竖向排烟筒(13)，设计成符合排烟高度标准要求的圆筒形，选择使用碳结钢钢板制成，通过安装支座安装固定在锅炉炉体(Ⅱ)旁的设备基础上，进烟口通过法兰盘与布带除尘器(9)的出烟口密封连接固定，出烟口完全敞开直接对向高空。灰渣贮存箱，设计成箱体形，选择使用碳结钢钢板制成，通过快捷连接座与布带除尘器(9)的排尘口密封连接。
[0057] 所述的操纵控制箱，由箱体、变频器、工业控制单片机、电路、控制计量仪表、操纵面板、显示屏等零部件组成，安装布置在锅炉炉体(Ⅱ)旁，通过
导线束和数据线，一方面与作业现场的传感器、计量控制仪表等信号采集传输部件相连接，另一方面与各作业装置的变频器、电动机(14)、鼓风机、水泵、电磁阀等驱动部件相连接。
[0058] 本专利操作运行实施方式。
[0059] 如附图1、附图2、附图3所示，本专利研究设计的生物质压实颗粒直燃常压热水锅炉进行具体操作运行时，在确认锅炉、供热循环管道系统、用户
散热器内均充满循环软水的前提下，首先将生物质压实颗粒先后装满储料箱(17)、供料斗(15)，随后启动调频电机(14)，将少量生物质压实颗粒推送到颗粒燃烧室的燃料燃烧区(26)内，随即关闭调频电机(14)；随后启动调频鼓风机，待含氧空气先后充满圆环形送风箱(2)、锅炉内壳体(8)内腔、烟气分离净化装置(Ⅰ)后，检查各作业功能部件密封连接固定处，确认运行正常无泄风点，关闭调频鼓风机。
[0060] 从点火观察孔投进燃烧块，引燃被推送到燃料燃烧区(26)内的生物质压实颗粒燃料；随即同时重新启动调频电机(14)和调频鼓风机，同时通过操纵控制箱内的变频器调整电机频率，使推送供料的速度、数量与送风供氧的风速、风量相互协调匹配。
[0061] 装填在供料斗(15)、储料箱(17)内的生物质压实颗粒，在锥体锥角作用下，自动连续不间断通过推运器筒管(22)设有的长方形进料口(18)集聚到推运器筒管(22)内；生物质压实颗粒在储料箱(17)内始终保持满装状态，对颗粒燃烧室内的燃料燃烧起到封闭隔氧作用，可以
预防燃烧火焰在旋流风力作用下回喷引发火灾事故；储料箱(17)下部扁锥体上边沿处设有声光报警器(16)，当供料斗(15)内的生物质压实颗粒出现缺料断档情况时，露出的声光报警器(16)会自动发出声、
光信号，提醒操作人员及时补充添加原料。
[0062] 在螺旋推运器内，由推运器筒管(22)内径、推运主轴(20)直径、螺距、螺旋叶片(19)高度等结构尺寸形成一种固定容量空间，能集聚相同体积的生物质压实颗粒；通过调频电机(14)驱动带螺旋叶片(19)的推运主轴(20)以一定转速转动，可以将集聚在推运器筒管(22)内的生物质压实颗粒连续不间断均匀定量的推送到颗粒燃烧室内燃烧发热。
[0063] 调频鼓风机将含氧空气经圆形送风筒、圆形送风口(3)吹送进圆环形送风箱(2)内，在偏置圆弧形阻风导向板(4)的阻拦导向作用下，大部分含氧空气被引导到从推运器筒管(22)管壁上设有的斜向进风孔(21)进入到推运器筒管(22)内，伴随被推运的生物质压实颗粒一起进入到颗粒燃烧室的燃料燃烧区(26)内，以直流风形式向燃料燃烧区(26)空间内吹风供氧助燃；剩余的含氧空气在圆环形送风箱(2)结构形式和后续进风风力的推动下，被引导到陆续进入沿锅炉炉体(Ⅱ)底部供料管口(31)上方火焰燃烧区(25)圆周布置的12只斜向进风管孔(29)内，在斜向进风管孔(29)出风口旁设有的螺旋导风叶片作用下，以旋流风形式在火焰燃烧区(25)空间内旋转流动吹风供氧助燃。
[0064] 生物质压实颗粒，被螺旋推运器经设在锅炉炉体(Ⅱ)底部的供料管口(31)推送到颗粒燃烧室的燃料燃烧区(26)后，在以直流风形式伴随吹进的含氧空气供氧助燃下，生物质压实颗粒迅速完成干燥、预热、燃烧全过程，同时陆续析出挥发份和固态碳粒，形成燃料火焰并转化成热能，对锅炉炉体(Ⅱ)内装填的循环软水进行加热作业。生物质压实颗粒，在燃料燃烧区(26)内完成燃烧发热后转化成燃烬灰渣，燃烬灰渣在后续不断加料的挤推下，沿锅炉圆盘形底板的弧形轴线向排灰管口(28)方向缓慢移动，最终从排灰管口(28)排出掉落到设有的灰渣储存箱(27)内，等待适时集中清除。
[0065] 生物质压实颗粒在燃料燃烧区(26)完成燃烧发热后，形成燃料火焰携带陆续析出的挥发份和未燃烬的固态碳粒，在后续来风风力的挤推下流动到上方的火焰燃烧区(25)内，以火焰燃烧形式继续燃烧发热；从12只斜向进风管孔(29)吹进的含氧空气在螺旋导风叶片作用下，以旋流风形式在火焰燃烧区(25)全部空间内旋转流动供氧助燃，使进入到火焰燃烧区(25)内的所有挥发份和固态碳粒都能被充分完全燃烧燃烬，形成的火焰温度达到设计的最高值；火焰燃烧区(25)内的高温火焰转化成热能，对设有的圆环形受热环管(32)和锅炉炉体(Ⅱ)内装填的循环软水进行加热作业，使循环软水温度达到设计的最高出水温度；高温循环软水，通过锅炉外壳体(5)上设有的热水出水管(10)，经供热循环管道系统向用户提供冬季取暖或生产用热服务，完成供热后形成的温水，通过供热循环管道系统经锅炉外壳体(5)上设有的温水回水管(6)，反回锅炉炉体(Ⅱ)内循环使用。
[0066] 生物质压实颗粒，在燃料燃烧区(26)、火焰燃烧区(25)内完成燃烧燃烬发热后生成烟气，在高温火焰和后续送风风力的共同作用下形成上升气流，上升气流中除烟气外还裹携夹带有灰渣和未来得及燃烬的固态碳粒；上升气流快速流动到上方拦截滞留区(24)内，在设有的通水拦火管组(33)的阻挡拦截作用下在拦截滞留区(24)内徘徊滞留；在徘徊滞留过程中，上升气流中的热量对通水拦火管组(33)和锅炉炉体(Ⅱ)内装填的循环软水继续进行加热作业，上升气流中含有的灰渣和固态碳粒会因碰撞通水拦火管组(33)失去动能与烟气分离，掉落到下方的火焰燃烧区(25)内，在高温火焰作用下，掉落的固态碳粒被全部重新燃烧燃烬。
[0067] 在拦截滞留区(24)内分离出灰渣和固态碳粒后的烟气，在后续送风风力的推动下流动到上方的烟气排放区 (23)内，经设有的烟气排出口、横向排烟筒(12)进入到配装的布带防尘器(9)内；布带除尘器(9)以布带阻挡拦截方式，将烟气中含有灰渣及其他可吸入颗粒分离出来，经排尘口流入到灰渣贮存箱内，等待适时集中清除；分离出灰渣及其他可吸入颗粒的烟气，经出烟口流动到设有的符合排烟高度标准要求的竖向排烟筒(13)内排入高空。
[0068] 至此，完成了生物质压实颗粒直燃常压热水锅炉的操作运行全过程。
