專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)黑煙手燒爐及其司爐方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種手工投煤的工業(yè)窯爐，即手燒爐，特別是涉及一種手燒爐的燃燒室及其司爐方法。
20世紀(jì)中葉，燃煤造成的大氣污染震驚了世界，八十年代，燃煤污染又成了世界第二次環(huán)境浪潮的熱點(diǎn)。21世紀(jì)煤炭將成為世界第一能源。燃煤污染是一個(gè)世界性的難題。中國(guó)是世界第一燃煤大國(guó)，是個(gè)典型的煙煤型大氣污染的國(guó)家。中國(guó)政府1992年向聯(lián)合國(guó)“環(huán)境與發(fā)展會(huì)議”提交的國(guó)家報(bào)告中稱(chēng)燃煤形成的大氣污染是一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。如果在燃燒技術(shù)和煤的轉(zhuǎn)換上沒(méi)有重大突破，我國(guó)的大氣污染可能會(huì)加重。飛速發(fā)展的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)起低點(diǎn)，如果控制不好，將使環(huán)境受到嚴(yán)重的威脅！國(guó)外在“手工間隙大量投煤不能避免層燃惡性循環(huán)周期，必須出現(xiàn)低溫缺氧的惡劣燃燒工況，非冒黑煙不可?！钡睦碚撝笇?dǎo)下，對(duì)大型燃煤設(shè)備采用了機(jī)械連續(xù)、少量、均勻的投煤裝置。對(duì)小型工業(yè)窯爐則是改變?nèi)剂辖Y(jié)構(gòu)，消滅手燒燃煤爐，改燒油、氣、電，從而消除了黑煙。放棄了對(duì)手燒爐的消煙技術(shù)研究。但是，正如中國(guó)政府所稱(chēng)，“在現(xiàn)階段，資金不足，缺乏先進(jìn)、適用的新技術(shù)，是我國(guó)在發(fā)展能源工業(yè)中，消除污染，保護(hù)環(huán)境很難逾越的障礙?！薄坝行┘夹g(shù)雖已攻破或者可以引進(jìn)，但由于一次性投資太大，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用昂貴，在財(cái)政上較難支撐”?！拔覈?guó)應(yīng)采用抵投資、低運(yùn)行費(fèi)、高效益、適合國(guó)情的實(shí)用技術(shù)”。
中國(guó)目前有手投煤的工業(yè)窯爐效十萬(wàn)臺(tái)，小鍋爐數(shù)百萬(wàn)臺(tái)、爐灶數(shù)千萬(wàn)臺(tái)，年耗煤量約占全國(guó)總煤耗10億噸的一半。由于間隙大量投煤而出現(xiàn)低溫缺氧的惡劣燃燒工況，煤中揮發(fā)分不能完全燃燒所產(chǎn)生的碳黑和煙炱，隨煙氣從煙囪冒出，形成烏龍飛舞，甚至群龍遮日，烏煙瘴氣的現(xiàn)象比比皆是。所以手燒爐是我國(guó)及其他發(fā)展中國(guó)家必須研究的重大課題。
在消煙技術(shù)上，除采用機(jī)械投煤外，還有一種能消煙的“反燒法”。所謂反燒，即是讓燃料層在爐排上形成相反的分帶。將常規(guī)的助燃空氣經(jīng)灰渣帶才進(jìn)入氧化帶，最后去干餾預(yù)熱帶的走向，反轉(zhuǎn)為空氣從于餾預(yù)熱帶進(jìn)入，再到氧化帶，后去灰渣帶。能讓干餾出的揮發(fā)分，在氧化帶的高溫足氧條件下完全燃燒而不產(chǎn)生黑煙，但現(xiàn)有反燒技術(shù)中，“斷續(xù)式上燃法”不能連續(xù)運(yùn)行；抽板頂升和螺旋送煤機(jī)的機(jī)械故障多、擇媒種、灰渣遮擋了燃料層的輻射傳熱，灰渣顯熱損失大；“雙爐排鍋爐”的上爐排保護(hù)于分麻煩，其上爐排縫寬了要漏原煤，窄了又漏不下焦炭。目前仍只用在鍋爐上，且只適用于較好的煤種。
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述問(wèn)題，在現(xiàn)有多種單一燃煤技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行深化和優(yōu)化組合設(shè)計(jì)出的，一種只須對(duì)常規(guī)固定爐排燃燒室和司爐方法，稍作改進(jìn)即能消除“層燃惡性循環(huán)周期”，從根本上避免產(chǎn)生黑煙，使手燒爐成為無(wú)黑煙燃燒的新型清潔燃煤設(shè)備。
本發(fā)明的技術(shù)特征1是，在常規(guī)傾斜固定爐排的前上方加一堵下空式耐火隔墻，使?fàn)t膛的前上方形成一個(gè)，與常規(guī)明火正燒護(hù)膛(后爐膛)上下貫通的干餾反燒爐膛(前爐膛)，組合成雙爐膛燃燒室。
本發(fā)明的技術(shù)特征2是，在常規(guī)爐門(mén)的前上方增設(shè)一個(gè)專(zhuān)用捅火口。
本發(fā)明的技術(shù)特征3是，原煤只加進(jìn)前爐膛，經(jīng)干餾、反燒后再進(jìn)入后爐膛進(jìn)行常規(guī)的明火正燒。
本發(fā)明的技術(shù)特征4是，用手動(dòng)火釬貼在爐排面上左右搖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)向后護(hù)膛整體式供煤的交叉供應(yīng)。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的將固定爐排(階梯爐排或平爐排)的傾角，按厚煤自燃堆積角進(jìn)行調(diào)整。后爐膛明火完全燃燒時(shí)略小于或等于煤的自燃堆積角。后爐膛進(jìn)行半煤氣燃燒時(shí)，略大于或等于煤的自然堆積角；在爐排的前上方爐膛中加一堵由耐熱金屬、耐火材料或由空氣、水等流體冷卻的普通金屬材料，構(gòu)成的下空式耐火隔墻。使墻隔底面最近邊至爐排面的垂直距離，大于后爐膛燃料層的厚度，隔墻下便形成了前后兩爐膛上下貫通的過(guò)炭口；在爐門(mén)口的前上方設(shè)置一個(gè)限制司爐動(dòng)作的專(zhuān)用捅火口，使捅火的火釬能規(guī)范地貼在爐排面上左右搖擺和很小范圍的撬動(dòng)，讓前爐膛的燃料層能整體向后下方移動(dòng)，進(jìn)入后爐膛進(jìn)行常規(guī)燃燒；當(dāng)前爐膛內(nèi)的原煤已進(jìn)行了表層干餾，進(jìn)入反燒等預(yù)燃后的燃料層整體移去后爐膛后，人工向已空出的前爐膛加原煤，堆積到與后爐膛相適應(yīng)的厚度。這樣即可實(shí)現(xiàn)空氣由爐排下進(jìn)入，而燃煤從前上方進(jìn)入的交叉供應(yīng)燃燒方案的連續(xù)運(yùn)行。
本發(fā)明的持續(xù)、穩(wěn)定的供熱目的是這樣達(dá)到的由于自然堆積原理，固定爐排上自然形成一層傾斜的燃料層。由隔墻分出的后爐膛為主燃燒室，仍維持常規(guī)燃燒，也基本上采用常規(guī)司爐操作，由于重力和火釬在燃料層底部(爐排面上)搖動(dòng)的作用，使前爐膛的煤能簡(jiǎn)便地進(jìn)入后爐膛，以保證主燃燒室常規(guī)燃燒的燃料供應(yīng)；也可以將前爐膛燃料層面上的紅炭推入。實(shí)現(xiàn)主燃燒宣的連續(xù)運(yùn)行。由于前爐膛控制了揮發(fā)分的釋放速度，使揮發(fā)分和在后爐膛內(nèi)燃燒形成的火焰持續(xù)而穩(wěn)定，克服了常規(guī)相向供應(yīng)燃燒方案，火焰時(shí)大時(shí)小的弊??；還因?yàn)樵翰恢苯蛹尤牒鬆t膛，爐門(mén)漏風(fēng)也不可能直接進(jìn)入后爐膛，避免了因加煤、捅火造成周期性大降溫現(xiàn)象，保持主燃燒室持續(xù)穩(wěn)定的高溫，提高了加熱質(zhì)量?？煽s短被加熱物的加熱時(shí)間。
本發(fā)明的消煙目的是這樣達(dá)到的黑煙是燃煤揮發(fā)分不完全燃燒的產(chǎn)物，常規(guī)消煙理論是減少每次加煤量，以減少單位時(shí)間內(nèi)揮發(fā)分的釋放量，并讓其完全燃燒來(lái)實(shí)現(xiàn)消除黑煙的目的。本發(fā)明則另辟蹺徑，不改變?cè)杭尤肓?，而采用了控制揮發(fā)分釋放速度的方法，由于隔墻下的過(guò)炭口除去燃料層厚度以后留出的空隙(對(duì)前爐膛而言亦即噴火口)很小，氣體流動(dòng)阻力大，使前爐膛的負(fù)壓降低，并使空氣進(jìn)入速度降低；由于前爐膛內(nèi)無(wú)穩(wěn)定火床，且燃燒緩慢而量少，主要承擔(dān)干餾任務(wù)；使前爐膛的爐溫大大低于后護(hù)膛。這樣就有效地控制了揮發(fā)分的釋放速度。當(dāng)向空出的前爐膛加進(jìn)成堆的原煤后，原煤的受熱僅限于煤堆的表面，而且僅靠爐壁和與后爐膛燃料層接觸處的傳熱，所以揮發(fā)分釋出量很少，而當(dāng)煤堆表面形成一層焦炭燃燒層后，即進(jìn)入了反燒狀態(tài)。當(dāng)緩緩于餾出的揮發(fā)分和經(jīng)反燒又還未完全燃燒的氣體進(jìn)入后爐膛時(shí)，在高溫足氧條件下完全燃燒而形成持續(xù)穩(wěn)定的火焰。使后爐膛內(nèi)無(wú)黑煙產(chǎn)生。
本發(fā)明的節(jié)煤效益是這樣實(shí)現(xiàn)的由于黑煙變成了火焰，減少甚至避免了氣體不完全燃燒損失；由于原煤在爐內(nèi)行程長(zhǎng)，有足夠的燃燼時(shí)間，減少了固體不完全燃燒損失；更因?yàn)闋t溫提高而且持續(xù)穩(wěn)定，減少了被加熱物的加熱時(shí)間，在不增加煤耗的前提下，能提高產(chǎn)量，所以有相當(dāng)?shù)墓?jié)煤經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明僅在原燃燒室內(nèi)加以改造，造價(jià)極低。就平護(hù)排而言，改為階梯爐排即是最大的開(kāi)支；不需要任何機(jī)械設(shè)備；不增加運(yùn)行費(fèi)用；不改變煤種，不改投煤時(shí)間和每次的加煤量，又比較容易操作。是符合發(fā)展中國(guó)家目前經(jīng)濟(jì)狀況和工人的技術(shù)素質(zhì)，可以廣泛應(yīng)用在工業(yè)窯爐、小型鍋爐、茶浴爐、采暖爐和生產(chǎn)生活爐灶上的，簡(jiǎn)便高效的清潔燃煤設(shè)備。
現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例及其附圖作進(jìn)一步的說(shuō)明實(shí)施例1、“無(wú)黑煙手燒工業(yè)窯爐”。附

圖1是工業(yè)窯爐燃燒室的縱剖面圖，隔墻1與爐前壁2之間形成干餾反燒爐膛3，煤從爐門(mén)4加入，干餾出的揮發(fā)分與空氣同時(shí)經(jīng)過(guò)過(guò)炭口5，在后護(hù)膛6內(nèi)逞火焰燃燒，干餾反燒爐膛3內(nèi)的燃料，可自動(dòng)或由火釬從爐門(mén)4前上方的專(zhuān)用捅火口8插進(jìn)，貼在爐排面上左右搖動(dòng)時(shí)半自動(dòng)下滑，經(jīng)過(guò)過(guò)炭口5流到后爐膛內(nèi)進(jìn)行常規(guī)明火正燒，燃燼后的灰渣從階梯爐排與平爐排7之間的空隙勾出。在搪瓷窯、陶瓷窯上應(yīng)用，排煙黑度由原來(lái)的林格曼5級(jí)降低到1級(jí)以下。輥道窯可達(dá)0級(jí)。煤耗不變而可增產(chǎn)5-10％左右。
實(shí)施例2、“無(wú)黑煙手燒小型鍋爐”。附圖2是鍋爐爐體縱剖面圖的下半部份。燃燒室爐頂水冷壁6與鍋爐的水套1連通。在爐頂6下設(shè)一個(gè)耐火隔墻3，附隔墻4可以控制后爐膛5上的燃料層厚度，又便于加煤封火。原煤從爐門(mén)8加入干餾反燒爐膛9，煤受熱干餾出的揮發(fā)分與空氣一齊穿過(guò)過(guò)炭口10，在后爐膛5內(nèi)明火燃燒?；鹧娼?jīng)噴火口2進(jìn)入受熱面做工。當(dāng)困燃燒及出渣使燃料層變薄時(shí)，于餾反燒爐膛9的燃料，自動(dòng)或半自動(dòng)地流經(jīng)過(guò)炭口10到后爐膛5內(nèi)繼續(xù)明火正燒。燃燼的灰渣由下?tīng)t門(mén)11掏出。燃料的半自動(dòng)流動(dòng)，靠從爐門(mén)8與爐門(mén)前上方的靠條7之間的專(zhuān)用捅火口伸進(jìn)火釬，沿爐排面插下?lián)u動(dòng)燃料層的底部來(lái)實(shí)現(xiàn)。正常運(yùn)行中排煙黑度為林格曼0級(jí)，僅在封火大重加煤時(shí)有林格曼1級(jí)左右的煙排出。
實(shí)施例3、“無(wú)黑煙手燒爐灶”。附圖3是一種燒園底鍋爐灶的縱剖面圖。其燃燒室由耐火隔墻3分為干餾反燒護(hù)膛5和明火正燒爐膛1，煤從爐門(mén)4加入，灰渣從階梯爐排6與乎爐排7之間的出渣口2卸出。向后移動(dòng)燃料層時(shí)，火釬靠在爐門(mén)框的上邊左右擺動(dòng)即可。實(shí)踐證明，排煙黑度為林格曼1-0級(jí)，可見(jiàn)煙一般只出現(xiàn)在間隙用火的封火加煤時(shí)。
權(quán)利要求
1.無(wú)黑煙手燒爐及其司爐方法，其燃燒室包括傾斜固定爐排和爐門(mén)，其特征是1.1、在常規(guī)傾斜固定爐排明火正燒爐膛的前上方，加一堵下空式耐火隔墻，使?fàn)t膛前上方形成一個(gè)干餾反燒前爐膛，從而組成前后上下貫通的雙爐膛燃燒室；1.2、在常規(guī)爐門(mén)的前上方增設(shè)一個(gè)專(zhuān)用捅火口；1.3、原煤成堆地加進(jìn)前爐膛，預(yù)燃后再向后爐膛整體式供煤；1.4、由前爐膛向后爐膛供煤，主要靠火釬在爐排面上左右搖動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的無(wú)黑煙手燒爐及其司爐方法，其耐火隔堵的特征是，由耐火材料、耐熱金屬或由水和空氣冷卻的普通金屬材料制成。
3.如權(quán)利要求1所述的無(wú)黑煙手燒爐及其司爐方法，其耐火隔墻的特征是，可增設(shè)附隔墻。
4.如權(quán)利要求1所述的無(wú)黑煙手燒爐及其司爐方法，其傾斜固定爐排的特征是，可以用階梯爐排，或者用傾斜的平爐排。
5.如權(quán)利要求1所述的無(wú)黑煙手燒爐及其司爐方法，其專(zhuān)用捅火口的特征是，可以設(shè)在爐門(mén)框的頂面上，或者設(shè)在爐門(mén)口的上方。
6.如權(quán)利要求1所述的無(wú)黑煙手燒爐及其司爐方法，其前爐膛向后爐膛供煤的特征是，可以在火釬搖動(dòng)下半自動(dòng)整體流入，或者從燃料層面上將紅炭推入。
全文摘要
無(wú)黑煙手燒爐,其燃燒室由干餾反燒爐膛和明火正燒爐膛組成。它兼有正燒爐造價(jià)低、不擇煤種、操作簡(jiǎn)單和反燒爐消煙的優(yōu)點(diǎn)。不需要任何機(jī)械設(shè)備、不增加運(yùn)行費(fèi);不變煤種、不改投煤時(shí)間和數(shù)量,變黑煙為穩(wěn)定持續(xù)的火焰。實(shí)現(xiàn)了燃煤技術(shù)的重大突破。是能普遍應(yīng)用到工業(yè)窯爐、小型鍋爐、茶浴爐、采暖爐和爐灶上的簡(jiǎn)便高效的清潔燃煤設(shè)備,為發(fā)展中國(guó)家克服發(fā)展與環(huán)保的矛盾,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供了強(qiáng)有力的燃煤技術(shù)支持。
文檔編號(hào)F23M9/00GK1186197SQ9810460
公開(kāi)日1998年7月1日 申請(qǐng)日期1998年1月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月3日
發(fā)明者史君潔 申請(qǐng)人:史君潔