固體燃料的燃燒方法、燃燒裝置及其點火方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及固體燃料燃燒領域，具體地講，有關于一種固體燃料燃燒方法、燃燒裝置及其點火方法。
【背景技術】
[0002]從燃料分類角度來看，固體燃料因資源豐富、使用安全，是現代人類使用最為廣泛的一種燃燒材料，特別是煤。另外，隨著以煤為代表的礦物質固體燃料的需求量的增大、資源的減少，以及全球新能源運動的展開，可再生的生物質燃燒材料，如秸桿、稻草、木材、木屑、枯枝等得到人們的高度重視。
[0003]目前使用生物質燃燒材料的主要方式直接點燃燃燒，這種方式燃燒效率非常低，并產生大量的黑煙，造成環境污染。
[0004]一直以來，很多人都試圖采用現有的燃煤爐具來燃燒生物質燃料。由于生物質燃燒材料與固定碳含量較高的礦物質燃燒材料的燃燒特性具有比較大的區別，現有的燃燒爐具并不能適應由可再生的生物質材料構成的固體燃料的燃燒，造成燃燒效率低，存在排放污染等問題，從而制約了生物質燃燒材料的應用。另外，現在大量使用的煤都是固定碳含量比較高的高級煤，例如無煙煤、煙煤等，一些低級煤，例如褐煤、泥煤等，利用現有的燃燒裝置，也同樣存在燃燒效率低，冒黑煙等問題，因此目前還沒有得到廣泛應用。
[0005]本發明人在仔細研究后發現，生物質燃燒材料和低級煤(例如褐煤、泥煤等)與高級煤的相比，主要的區別是，高級煤的固定碳含量很高(一般在90%以上)，因此在燃燒時主要是固定碳燃燒方式；而生物質燃燒材料和低級煤的固定碳含量比較低，而揮發份含量比較高(大概在50% — 70% )。這種揮發份含量高的固體燃料，主要存在兩個特點:1)揮發份析出溫度低于揮發份燃點；2)揮發份的燃點高于灰熔點。
[0006]目前的燃燒爐一般分為正向燃燒爐和反式燃燒爐兩種，由于生物質燃料和低級煤存在上述特點，采用這兩種燃燒爐都無法實現持續高效燃燒。
[0007]現有的正向燃燒爐一般是從爐箅下方供風，進入爐膛的風產生的氣流由下而上穿過爐箅，使爐箅上的燃料燃燒產生的火焰向上正向燃燒。該正向燃燒裝置燃燒時，存在如下問題:
[0008]I)燃燒效率低。在燃燒時，由于揮發份的析出溫度低于揮發份的燃點，揮發份首先析出并以黑煙的方式排放到空氣中，剩余的固定碳部分再進行燃燒，這樣只利用了其中的固定碳燃燒產生的熱量，不但燃燒效率比較低，而且存在排放污染。
[0009]2)不能持續燃燒。該正向燃燒裝置由于通過爐箅供風，在爐箅位置形成高溫火床。而由于燃料的灰熔點低于揮發份和固定碳的燃點，在爐箅上固定碳燃燒的高溫環境下，火床溫度高于灰熔點，燃燒后的爐灰處于呈粘稠狀的熔融狀態，會糊在爐箅上，無法通過爐箅或者其它排灰機構(例如撥灰棒)正常排出。該粘稠狀的爐灰混合在正在燃燒的燃料中，不但極大地影響了燃料的燃燒效率。并且，該粘稠狀的爐灰粘在爐箅子上，堵塞了爐箅上的進風通道，一段時間后會將爐箅糊死，使得燃燒爐無法繼續工作。
[0010]反式燃燒爐的特點是，出火口低于爐箅，進入爐膛的風產生的氣流由上而下穿過爐箅后經連通于出火口的尾氣出口排出，從而使燃燒產生的火焰反向通過爐箅后再到達出火口。
[0011]反式燃燒方式與正向燃燒相比，析出的揮發份可以在通過爐箅時被火焰點燃，燃燒效率得到了提高。然而由于高溫火焰位于爐箅位置，這也使得爐箅位置的溫度非常高，在高溫環境下，燃燒后的爐灰處于呈粘稠狀的熔融狀態，會糊在爐箅上，堵塞了爐箅的氣流通道，很快就會將爐箅糊死，使得燃燒爐無法繼續工作。
[0012]另外，由于燃料的揮發份析出溫度低于燃料的燃點，現有的正向燃燒和反式燃燒裝置在點火時，燃料首先達到揮發份析出溫度然后才進入燃燒狀態，先析出的揮發份以黑煙的形式排放的空氣中，形成點火時冒黑煙現象，不但造成嚴重的環境污染，而且由于僅通過固定碳燃料來引燃，不易點燃，點火時間長。
[0013]因此，有必要提供一種適合揮發份含量高的固體燃料(例如生物質燃料)燃燒的固體燃料燃燒爐，來克服現有燃燒爐存在的上述缺陷，實現固體燃料的有序可控燃燒。
【發明內容】
[0014]本發明的目的在于，提供一種固體燃料燃燒方法及燃燒裝置，不但能夠使固體燃料中的揮發份充分燃燒，而且解決了熔灰問題，保證了燃料的持續燃燒。
[0015]本發明的目的還在于，提供一種固體燃料的燃燒裝置的點火方法及采用該點火方法的燃燒方法和燃燒裝置，可縮短點火所需時間，并有效解決或改善點火冒黑煙的問題。
[0016]為實現上述發明目的，本發明提出了一種固體燃料的燃燒裝置的點火方法，該燃燒裝置包括爐膛，在爐膛上設有進風口和固體燃料進料口，所述進料口設在爐膛頂部，在爐膛內對應所述進料口設置有承接從進料口進入的固體燃料的爐箅，從進料口進入的燃料在爐箅上形成堆料層，堆料層的其中一側形成為向堆料層供風的進風側，與該進風側相對的堆料層另一側形成為燃燒側；在燃燒側設有連通于尾氣出口的燃燒腔；
[0017]其中，點火時，從堆料層的燃燒側點火，鄰近點火火焰的固體燃料被加熱析出揮發份，進入爐膛的風產生的主氣流橫向穿過堆料層，帶著揮發份從堆料層的燃燒側穿出，揮發份被點火火焰點燃，揮發份燃燒產生新的燃燒火焰，鄰近燃燒火焰的析出揮發份后的固定碳燃料被引燃，鄰近該被引燃的固定碳燃料的固體燃料被加熱析出揮發份，如此循環，堆料層被點燃。
[0018]本發明還提供一種固體燃料的燃燒裝置的燃燒方法，采用上述的固體燃料的燃燒裝置的點火方法點燃堆料層，進入爐膛的風從堆料層的進風側橫向穿過堆料層，在堆料層的燃燒側形成燃燒火焰，隨著燃燒的進行，燃料體積變小而逐漸下移，新燃料在重力作用下自動補充到堆料層上，新燃料被加熱析出揮發份，風帶著析出的揮發份從堆料層的燃燒側穿出并朝向燃燒腔流動，揮發份被燃燒火焰產生的熱點燃，進入燃燒腔燃燒，燃燒尾氣從尾氣出口排出；同時，析出揮發份后的固定碳燃料被點燃，進行碳燃燒，產生新的燃燒火焰，燃燒產生的灰燼通過堆料層底部的爐箅排出。
[0019]本發明還提供了一種固體燃料的燃燒裝置，該燃燒裝置包括爐膛，和設置于爐膛上的進風口和固體燃料進料口，所述進料口設在爐膛頂部，在爐膛內對應所述進料口設置有承接從進料口進入的固體燃料的爐箅，從進料口進入的固體燃料在爐箅上形成從進料口延伸到爐箅的堆料層，堆料層的其中一側形成為向堆料層供風的進風側，與該進風側相對的堆料層另一側形成為燃燒側；在燃燒側設有連通于尾氣出口的燃燒腔，從而進入爐膛的風所產生的主氣流由進風側大致橫向穿過堆料層后從燃燒側穿出進入燃燒腔，最后從尾氣出口排出；其中，在燃燒側的爐膛上設有點火口。
[0020]采用本發明的固體燃料的燃燒方法、燃燒裝置及其點火方法，由于在堆料層的燃燒側進行點火，點火火焰位于揮發份的流經路徑上，因而堆料層在點火火焰的加熱作用下首先析出的揮發份，在經過點火火焰時被點燃；揮發份燃燒產生了新的燃燒火焰，使得堆料層更多的燃料被加熱析出揮發份，更多的揮發份參與燃燒，爐膛內溫度被迅速升高，堆料層被快速點燃，大大的縮短了點火所需要的時間，有效克服或改善了