專(zhuān)利名稱(chēng)：爐內(nèi)設(shè)置火囪的無(wú)煙燃燒工藝及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體燃料的燃燒設(shè)備，特別涉及以煤、生物質(zhì)為燃料的民用開(kāi)水爐、熱水爐、有機(jī)熱載體鍋爐、蒸汽鍋爐、窯爐。
背景技術(shù)：
我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭是第一能源，主要用作鍋爐燃料。長(zhǎng)期以來(lái)，燃煤設(shè)備普遍存在燃燒不充分、熱效率低、煤炭資源浪費(fèi)嚴(yán)重、嚴(yán)重污染大氣環(huán)境的現(xiàn)象。環(huán)境污染已經(jīng)成為當(dāng)前我國(guó)發(fā)展中的一個(gè)重大問(wèn)題，我國(guó)的“十一五”規(guī)劃中提出了兩項(xiàng)目標(biāo)，就是在今后五年，單位GDP的增長(zhǎng)，能源消耗要降低20％，污染物的排放要降低10％。國(guó)務(wù)院總理溫家寶在第六次全國(guó)環(huán)境保護(hù)大會(huì)上發(fā)表重要講話中強(qiáng)調(diào)“保護(hù)環(huán)境關(guān)系到我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的全局和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，是造福當(dāng)代、惠及子孫的事業(yè)。我們一定要充分認(rèn)識(shí)我國(guó)環(huán)境形勢(shì)的嚴(yán)峻性和復(fù)雜性，充分認(rèn)識(shí)加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)工作的重要性和緊迫性，把環(huán)境保護(hù)擺在更加重要的戰(zhàn)略位置，以對(duì)國(guó)家、對(duì)民族、對(duì)子孫后代高度負(fù)責(zé)的精神，切實(shí)做好環(huán)境保護(hù)工作，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展?！泵汉蜕镔|(zhì)燃料在一般的鍋爐中燃燒易產(chǎn)生煤煙、飛灰污染環(huán)境，煤煙是碳?xì)淙剂显谌紵跗诘拿摎?、聚合或縮臺(tái)而生成的，在一般的設(shè)備中，煤煙一旦形成再將其燒掉是很困難的。由于燃煤鍋爐排放的煙塵破壞環(huán)境，在城市中已遭禁止或限制使用，迫使經(jīng)營(yíng)者改用燃油或燃?xì)獾腻仩t設(shè)備。而油價(jià)的持續(xù)上揚(yáng)，燃油或燃?xì)庠O(shè)備的過(guò)高費(fèi)用使得經(jīng)營(yíng)者難以承受。隨著環(huán)境保護(hù)形勢(shì)的日益嚴(yán)峻及化石燃料的日漸枯竭，人類(lèi)必須實(shí)現(xiàn)能源的“開(kāi)源節(jié)流”，即一是提高燃料燃燒的效率以減少資源消耗，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)清潔燃燒以減少對(duì)環(huán)境的污染；二是開(kāi)發(fā)新能源，并積極利用可再生能源。生物質(zhì)能是太陽(yáng)能通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化而來(lái)的，主要以農(nóng)林作物的形式存在，是一種唯一可再生的碳源。我國(guó)生物質(zhì)資源十分豐富，有大量的農(nóng)林廢棄物、薪柴林、木材加工廢料、建筑裝璜工地的木基質(zhì)垃圾可供使用，僅秸稈、谷殼之類(lèi)的農(nóng)業(yè)廢棄物每年就有7億多噸，折合標(biāo)準(zhǔn)煤3億多噸，而其它的更多生物質(zhì)資源尚未統(tǒng)計(jì)在內(nèi)。煤炭是常規(guī)能源中較為廉價(jià)的一種能源，燃煤鍋爐的燃料成本只有燃油鍋爐或燃?xì)忮仩t的四分之一，推廣使用無(wú)煙塵的燃煤、生物質(zhì)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)清潔燃燒和節(jié)能燃燒的工藝及技術(shù)，不但可以保護(hù)環(huán)境，而且還可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，更積極的意義是可以緩減石油需求的壓力。
現(xiàn)有的小型民用燃煤設(shè)備中，雙層爐排鍋爐的燃燒熱效率及對(duì)環(huán)境的污染程度都優(yōu)于其它燃燒方式的鍋爐，雙層爐排的煤經(jīng)過(guò)二次燃燒，氣體不完全燃燒熱損失和固體不完全燃燒熱損失都較小，熱效率高，在正常燃燒時(shí)，消煙除塵較好，有利于環(huán)保。但這類(lèi)鍋爐的缺點(diǎn)是著火條件不好，著火和燃燒較慢，煤種適用較窄。
本發(fā)明的目的是要解決燃煤設(shè)備污染大氣環(huán)境問(wèn)題并積極應(yīng)用生物質(zhì)燃料、提高燃料的燃燒效率，實(shí)現(xiàn)潔凈燃燒以減少對(duì)環(huán)境的污染并減少資源消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，緩解能源緊張的局面。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采取在爐內(nèi)設(shè)置火囪的措施，使得燃燒火焰的物理行程增長(zhǎng)，煙氣在燃燒區(qū)域的高溫環(huán)境中逗留時(shí)間延長(zhǎng)，同時(shí)因爐內(nèi)火囪的抽吸作用形成強(qiáng)紊流，使空氣與燃料更好的混合，改善著火條件，并達(dá)到消除煤煙。本發(fā)明的設(shè)備本體主要由干餾氣化燃燒室、第二燃燒室、上爐排、下?tīng)t排、爐內(nèi)火囪、爐膛、受熱面、圍護(hù)體組成，其中干餾氣化燃燒室由烘頂、側(cè)墻、上爐排、上爐門(mén)組成，上爐排構(gòu)成干餾氣化燃燒室的底，設(shè)備運(yùn)行時(shí)，上層爐排上的灼熱燃料層構(gòu)成干餾氣化燃燒室與第二燃燒室之間的物理隔離帶，干餾氣化燃燒室與爐膛隔離，干餾氣化燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱能以輻射傳熱的方式向爐膛內(nèi)傳遞；第二燃燒室由側(cè)墻、火囪吸火口、下?tīng)t排、中爐門(mén)組成，第二燃燒室在干餾氣化燃燒室的下方，第二燃燒室接受從干餾氣化燃燒室落下的燃料繼續(xù)燃燒；所述的爐內(nèi)火囪在圍護(hù)體內(nèi)，爐內(nèi)火囪由火焰引入段、文丘里拔火段、火焰引出段組成，火囪的吸火口在第二燃燒室，火氣出口在爐膛內(nèi)；在干餾氣化燃燒室內(nèi)、第二燃燒室內(nèi)、火囪內(nèi)均不設(shè)金屬受熱面，以使燃燒室很快升溫并蓄熱。燃料和空氣通過(guò)上爐門(mén)或由機(jī)械-風(fēng)力拋煤機(jī)進(jìn)入到干餾氣化燃燒室，在干餾氣化燃燒室內(nèi)完成預(yù)熱、烘干、揮發(fā)物逸出、氣化、燃燒，燃燒產(chǎn)生的煙氣穿過(guò)上爐排的灼熱燃料層進(jìn)入到第二燃燒室，上爐排的灼熱燃料同時(shí)也漏落到第二燃燒室的下?tīng)t排上繼續(xù)燃燒，干餾氣化燃燒室和第二燃燒室產(chǎn)生的熾熱火焰氣流匯合后，通過(guò)爐內(nèi)火囪的吸引作用進(jìn)入到爐膛內(nèi)，進(jìn)入到爐膛內(nèi)的熾熱火焰氣流把熱能傳遞給爐膛內(nèi)的受熱面，交換出熱能后因密度增大而下降，廢氣由出口排出。
所述的上爐排包括水冷式爐排、風(fēng)冷式爐排、搖動(dòng)爐排、振動(dòng)爐排其中的一種；所述的下?tīng)t排包括固定爐排、手動(dòng)爐排、機(jī)械鏈條爐排、機(jī)械往復(fù)爐排其中的一種。
所述的燃料包括原煤、散煤、生物質(zhì)、煤質(zhì)型煤、生物質(zhì)型煤，其中所述的原煤、散煤、煤質(zhì)型煤包括無(wú)煙煤和煙煤的煤種；所述的生物質(zhì)包括薪柴、谷殼及農(nóng)林廢棄物；所述的生物質(zhì)型煤包括秸稈、谷殼、煤其中的一種或幾種加入添加劑壓制成的一定程度和形狀的制品燃料。
本發(fā)明還在干餾氣化燃燒室設(shè)置有水蒸汽噴嘴，把水蒸汽作為氣化劑送入干餾氣化燃燒室內(nèi)，用來(lái)抑制煤煙的生成并與熾熱的炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成氣體燃料，實(shí)現(xiàn)增值燃燒。
本發(fā)明還在爐內(nèi)火囪的火焰引出段設(shè)置有三次燃燒口、三次風(fēng)孔，使未燃燼的殘余可燃性氣體及炭微粒進(jìn)一步燃燼，避免氣體不完全燃燒熱損失和固體不完全燃燒熱損失，提高設(shè)備的燃燒效率。三次供風(fēng)通道設(shè)置在爐內(nèi)火囪的管壁上，用火囪管壁的熱量來(lái)預(yù)熱三次空氣，使三次燃燒口達(dá)到穩(wěn)定燃燒。
本發(fā)明的一次供風(fēng)在干餾氣化燃燒室的燃料層上部，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，新燃料被均勻地拋撒在干餾氣化燃燒室的灼熱燃料燃燒層上，新加入的燃料通過(guò)預(yù)熱、烘干、揮發(fā)物逸出、氣化、著火燃燒，燃燒所產(chǎn)生的高溫?zé)煔獯┻^(guò)上層爐排上的灼熱燃燒層進(jìn)入到第二燃燒室，水蒸汽(包括燃料中被烘出的水蒸汽)及未燃燼的揮發(fā)物也隨高溫?zé)煔庖黄鸫┻^(guò)灼熱的燃料層，其中水蒸汽與熾熱的炭發(fā)生化學(xué)，生成氣態(tài)還原物—?dú)錃夂鸵谎趸?，在干餾氣化燃燒室未燃燼的揮發(fā)物、焦油、CnHm、煤煙及生成的氣態(tài)還原物在第二燃燒室中進(jìn)行二次燃燒而燃燼，干餾過(guò)的燃煤同時(shí)也由上層爐排的間隙漏落到下層爐排上繼續(xù)燃燒直至燃燼。干餾氣化燃燒室和第二燃燒室產(chǎn)生的熾熱火焰氣流匯合后，被吸入爐內(nèi)火囪，在火囪內(nèi)繼續(xù)燃燒，由于爐內(nèi)火囪的存在，使得燃燒火焰的物理行程增長(zhǎng)，煙氣在燃燒區(qū)域的逗留時(shí)間延長(zhǎng)，同時(shí)因燃燒室內(nèi)及火囪內(nèi)沒(méi)有金屬受熱面而造就的高溫環(huán)境，爐內(nèi)火囪的抽吸作用形成強(qiáng)紊流，使空氣與燃料更好的混合，這三個(gè)方面使得著火條件得到了極大的改善，不僅燃料得到了充分的燃燒而燃燼，同時(shí)消除了煤煙，減少了對(duì)環(huán)境的污染。本發(fā)明通過(guò)爐內(nèi)火囪的抽吸作用可以使空氣與燃料進(jìn)行很好的混合，因此可以實(shí)現(xiàn)低氧燃燒，以減少有害物NOx的生成。本發(fā)明可以直接燃用薪柴、谷殼之類(lèi)的生物質(zhì)燃料，不會(huì)產(chǎn)生黑煙。
本發(fā)明所述的設(shè)備包括開(kāi)水爐、熱水爐、有機(jī)熱載體鍋爐、蒸汽鍋爐、窯爐。其特征是設(shè)備本體主要由干餾氣化燃燒室(27)、第二燃燒室(24)、爐膛(40)、火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)、爐膛內(nèi)受熱面、上爐排(20)、下?tīng)t排(21)、灰室(22)、保溫圍護(hù)體(34)組成，其中火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)構(gòu)成爐內(nèi)火囪，火囪的吸火口在第二燃燒室(24)，火氣出口在爐膛(40)內(nèi)；所述的干餾氣化燃燒室(27)與爐膛(40)隔離，干餾氣化燃燒室(27)由側(cè)墻(29)、頂(30)、上爐排(20)、上爐門(mén)(26)構(gòu)成，上爐排(20)成為干餾氣化燃燒室(27)的底；所述的第二燃燒室(24)由側(cè)墻、下?tīng)t排(21)、中爐門(mén)(25)構(gòu)成，第二燃燒室(24)在干餾氣化燃燒室(27)的底下，上爐排(20)成為第二燃燒室(24)的頂。
當(dāng)設(shè)備為熱水爐或有機(jī)熱載體鍋爐或蒸汽鍋爐時(shí)，所述的爐膛內(nèi)受熱面主要由熱水出口集箱/或鍋筒(4)、集熱管(11)、水冷壁(12)構(gòu)成，熱水出口集箱/或鍋筒(4)通過(guò)下降管(8)連接到水冷壁(12)的下集箱(18)及集熱管(11)的分水箱，水冷壁(12)的上集箱(5)連接到熱水出口集箱/或鍋筒(4)，集熱管(11)的集水箱(6)連接到熱水出口集箱/或鍋筒(4)。
當(dāng)設(shè)備為開(kāi)水爐時(shí)，所述的爐膛內(nèi)受熱面至少由開(kāi)水箱(54)、集熱管(11)構(gòu)成，其中，集熱管(11)直接連接到開(kāi)水箱(54)，或集熱管(11)通過(guò)分水箱和集水箱連接到開(kāi)水箱(54)，開(kāi)水箱(54)內(nèi)有導(dǎo)流隔板(55)，可避免水被反復(fù)燒開(kāi)，因此不會(huì)使亞硝酸含量變高而影響人的身體健康；當(dāng)在爐膛(40)內(nèi)設(shè)置水冷壁時(shí)，開(kāi)水箱(54)的底部通過(guò)下降管連接到水冷壁的下集箱，水冷壁的上集箱連接到開(kāi)水箱(54)的上部。
當(dāng)設(shè)備為窯爐時(shí)，所述的爐膛(40)既為窯道，窯道內(nèi)的受熱面主要由水冷壁(12)及待燒制的產(chǎn)品構(gòu)成，熱水出口集箱/或鍋筒(4)通過(guò)下降管(8)連接到水冷壁(12)的下集箱(18)，水冷壁(12)的上集箱(5)通過(guò)管道連接到熱水出口集箱/或鍋筒(4)。
本發(fā)明所述的集熱管包括水平直管、傾斜直管、蛇形管、盤(pán)管的光管或鰭片管或翅片管；所述的水冷壁包括光管水冷壁、鰭片水冷壁、膜式水冷壁、水套。
上述的設(shè)備當(dāng)設(shè)計(jì)為機(jī)械操作時(shí)，設(shè)備組成還包括爐排變速箱(63)、上爐排搖動(dòng)控制器(64)、機(jī)械-風(fēng)力拋煤機(jī)(65)。
本發(fā)明的上述措施使得解決燃煤設(shè)備污染大氣環(huán)境問(wèn)題及應(yīng)用生物質(zhì)燃料、提高燃料的燃燒效率，實(shí)現(xiàn)潔凈燃燒以減少對(duì)環(huán)境的污染并減少資源消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，緩解能源緊張的局面的目的得以實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的有益效果是采取在爐內(nèi)設(shè)置火囪的措施來(lái)改善著火條件，有效地消除了煤煙，實(shí)現(xiàn)了固態(tài)燃料的潔凈燃燒，減少了對(duì)環(huán)境的污染，燃料經(jīng)過(guò)三次燃燒，避免了氣體不完全燃燒熱損失和固體不完全燃燒熱損失，提高燃料燃燒的效率，減少了資源消耗，降低燃料成本負(fù)擔(dān)，使企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益。


本發(fā)明提供下列附圖作進(jìn)一步的說(shuō)明，但各附圖及以下所述的具體實(shí)施方式
均不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制圖1是本發(fā)明的燃燒工藝流程方框圖。
圖2是本發(fā)明的熱水爐、有機(jī)熱載體鍋爐的設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。
圖3是圖2的A-A剖視圖。
圖4是本發(fā)明的蒸汽鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。
圖5是本發(fā)明的開(kāi)水爐設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。
圖6是本發(fā)明的機(jī)械操作的鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。
圖中1.壓力表接口，2.熱水/蒸汽輸出接口，3.安全閥接口，4.熱水出口集箱/鍋筒，5.側(cè)翼水冷壁的上集箱，6.集熱管的集水箱，7.集熱管的豎聯(lián)箱，8.下降管，9.火囪的火氣出口，10.火囪的火焰引出段，11.集熱管，12.側(cè)翼的水冷壁，13.火囪的文丘里拔火段，14.火囪的火焰引入段，15.火囪的吸火口，16.廢氣下降通道，17.廢氣出口，18.側(cè)翼水冷壁的下集箱，19.底座，20.上爐排，21.下?tīng)t排，22.灰室/風(fēng)室，23.下?tīng)t門(mén)/調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)，24.第二燃燒室，25.中爐門(mén)，26.上爐門(mén)，27.干餾氣化燃燒室，28.水蒸汽噴嘴，29.干餾氣化燃燒室的側(cè)墻，30.干餾氣化燃燒室的圓弧頂，31.上升管，32.前側(cè)水冷壁的下集箱，33.前側(cè)水冷壁，34.保溫圍護(hù)體，35.外殼，36.前側(cè)水冷壁的上集箱，37.吹灰門(mén)，38.頂側(cè)水冷壁的分水橫管，39.頂側(cè)水冷壁，40.爐膛，41a.連通管，41b.連通管，42.連通管，43.回水/補(bǔ)水接口，44.人孔，45.三次燃燒口，46.三次風(fēng)孔，47.三次風(fēng)室，48.三次進(jìn)風(fēng)口，49.手孔蓋，50.循環(huán)通水管，51.通汽管，52.膨脹水箱，53.補(bǔ)水接口，54.開(kāi)水箱，55.開(kāi)水箱內(nèi)的導(dǎo)流隔板，56.溫度表，57.開(kāi)水輸出接口，58.水位線，59.排氣管，60.檢查門(mén)，61.冷渣室，62.出渣口，63.爐排變速箱，64.上爐排搖動(dòng)控制器，65.機(jī)械-風(fēng)力拋煤機(jī)。
具體實(shí)施例方式
圖2所示的實(shí)施例是本發(fā)明的熱水爐、有機(jī)熱載體鍋爐的設(shè)備本體，主要由干餾氣化燃燒室(27)、第二燃燒室(24)、爐膛(40)、火囪的火焰引入段(14)、火囪的文丘里拔火段(13)、火囪的火焰引出段(10)、上爐排(20)、下?tīng)t排(21)、熱水出口集箱(4)、集熱管(11)、集熱管的豎聯(lián)箱(7)、集熱管的集水箱(6)、水冷壁(12)、水冷壁的上集箱(5)、水冷壁的下集箱(18)、下降管(8)、上升管(31)、前側(cè)水冷壁的下集箱(32)、前側(cè)水冷壁(33)、前側(cè)水冷壁的上集箱(36)、頂側(cè)水冷壁(39)、灰室(22)、廢氣下降通道(16)、保溫圍護(hù)體(34)、外殼(35)組成，其中火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)構(gòu)成爐內(nèi)火囪，火囪的吸火口(15)在第二燃燒室(24)，火氣出口(9)在爐膛(40)內(nèi)；干餾氣化燃燒室(27)與爐膛(40)隔離，干餾氣化燃燒室(27)由側(cè)墻(29)、頂(30)、上爐排(20)、上爐門(mén)(26)構(gòu)成，上爐排(20)成為干餾氣化燃燒室(27)的底；第二燃燒室(24)由側(cè)墻、下?tīng)t排(21)、中爐門(mén)(25)構(gòu)成，第二燃燒室(24)在干餾氣化燃燒室(27)的底下，上爐排(20)成為第二燃燒室(24)的頂。熱水出口集箱(4)通過(guò)下降管(8)連接到側(cè)翼水冷壁的下集箱(18)，側(cè)翼水冷壁的下集箱(18)連接到側(cè)翼的水冷壁(12)，側(cè)翼的水冷壁(12)連接到側(cè)翼水冷壁的上集箱(5)，側(cè)翼水冷壁的上集箱(5)通過(guò)連通管(41a)連接到熱水出口集箱(4)；側(cè)翼的水冷壁(12)又作為集熱管的分水管連接到集熱管(11)，集熱管(11)通過(guò)豎聯(lián)箱(7)連接到集水箱(6)，集熱管的集水箱(6)通過(guò)連通管(41b)連接到熱水出口集箱(4)；側(cè)翼水冷壁的下集箱(18)又通過(guò)上升管(31)、前側(cè)水冷壁的下集箱(32)連接到前側(cè)水冷壁(33)，前側(cè)水冷壁的上集箱(36)連接到上升管(31)的上端，上升管(31)的上端連接到頂側(cè)水冷壁的分水管(38)，頂側(cè)水冷壁(39)連接到熱水出口集箱(4)；熱水出口集箱(4)上有壓力表接口(1)、熱水輸出接口(2)、安全閥接口(3)。本實(shí)施例的爐水循環(huán)采用爐內(nèi)自然循環(huán)方式時(shí)，需對(duì)下降管(8)進(jìn)行絕熱處理；當(dāng)以爐體外自然循環(huán)方式運(yùn)行時(shí)，不對(duì)下降管(8)進(jìn)行絕熱，這時(shí)下降管(8)起到上升管的作用；當(dāng)設(shè)備的水循環(huán)采用爐體外強(qiáng)制循環(huán)方式運(yùn)行時(shí)，在爐內(nèi)的水循環(huán)系統(tǒng)中不設(shè)置下降管。
在圖2所示的實(shí)施例及以下所述的實(shí)施例中，在設(shè)備冷爐啟動(dòng)時(shí)，先把燃料均勻地撒布在上爐排(20)上，在下?tīng)t排(21)上撒布不發(fā)煙的炭或焦炭作為引燃燃料，然后通過(guò)第二燃燒室(24)的中爐門(mén)(25)點(diǎn)火，使下?tīng)t排(21)上的引燃燃料著火燃燒，進(jìn)行爐內(nèi)預(yù)熱，燃燒產(chǎn)生的熱氣流使得火囪發(fā)生抽風(fēng)引力作用，把第二燃燒室(24)燃燒產(chǎn)生的熱能吸引到爐膛(40)內(nèi)；第二燃燒室(24)的燃燒熱能同時(shí)加熱上爐排(20)上的燃料層，并使上爐排(20)上的燃料著火燃燒，加熱干餾氣化燃燒室(27)。在設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，打開(kāi)干餾氣化燃燒室(27)的上爐門(mén)(26)，空氣也通過(guò)上爐門(mén)(26)進(jìn)入到干餾氣化燃燒室(27)內(nèi)，間斷性地把新燃料均勻地拋撒在干餾氣化燃燒室(27)的灼熱燃料燃燒層上，新加入的燃料通過(guò)預(yù)熱、烘干、揮發(fā)物逸出、氣化、著火燃燒，燃燒所產(chǎn)生的高溫?zé)煔獯┻^(guò)上層爐排(20)上的灼熱燃燒層進(jìn)入到第二燃燒室(24)，燃料中被烘出的水蒸汽及未燃燼的揮發(fā)物也隨高溫?zé)煔庖黄鸫┻^(guò)上爐排(20)的灼熱燃料層進(jìn)入到第二燃燒室(24)，其中水蒸汽與熾熱的炭發(fā)生化學(xué)，生成氣態(tài)還原物—?dú)錃夂鸵谎趸?，未燃燼的揮發(fā)物、焦油、CnHm、煤煙及生成的氣態(tài)還原物在第二燃燒室(24)中進(jìn)行二次燃燒而燃燼，干餾后的燃煤同時(shí)也由上爐排(20)的間隙漏落到下?tīng)t排(21)上繼續(xù)燃燒直至燃燼。干餾氣化燃燒室(27)和第二燃燒室(24)產(chǎn)生的熾熱火焰氣流匯合后，由火囪吸火口(15)進(jìn)入爐內(nèi)火囪，經(jīng)過(guò)火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)，由火氣出口(9)進(jìn)入到爐膛(40)內(nèi)，進(jìn)入到爐膛(40)內(nèi)的熾熱火焰氣流把熱能傳遞給爐膛內(nèi)的受熱面，交換出熱能后因密度增大而下降，廢氣由出口(17)排出。
圖4所示的實(shí)施例為本發(fā)明的其中一種蒸汽鍋爐的設(shè)備，主要由干餾氣化燃燒室(27)、第二燃燒室(24)、火囪的火焰引入段(14)、火囪的文丘里拔火段(13)、火囪的火焰引出段(10)、爐膛(40)、鍋筒(4)、下降管(8)、集熱管(11)、集熱管的豎聯(lián)箱(7)、水冷壁的下集箱(18)、水冷壁的上集箱(5)、側(cè)翼水冷壁(12)、上升管(31)、前側(cè)水冷壁的下集箱(32)、前側(cè)水冷壁(33)、頂側(cè)水冷壁(39)、上爐排(20)、下?tīng)t排(21)、灰室(22)、廢氣下降通道(16)、保溫圍護(hù)體(34)、外殼(35)組成，其中火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)構(gòu)成爐內(nèi)火囪，火囪的吸火口(15)在第二燃燒室(24)，火氣出口(9)在爐膛(40)內(nèi)；干餾氣化燃燒室(27)與爐膛(40)隔離，干餾氣化燃燒室(27)由側(cè)墻(29)、頂(30)、上爐排(20)、上爐門(mén)(26)構(gòu)成，上爐排(20)成為干餾氣化燃燒室(27)的底；第二燃燒室(24)由側(cè)墻、下?tīng)t排(21)、中爐門(mén)(25)構(gòu)成，第二燃燒室(24)在干餾氣化燃燒室(27)的底下，上爐排(20)成為第二燃燒室(24)的頂；在干餾氣化燃燒室(27)有水蒸汽噴嘴(28)，在燃燒正常時(shí)，噴入水蒸汽以抑制煤煙的生成，并使水蒸汽與灼熱的炭發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成可燃性氣體，實(shí)現(xiàn)增值燃燒；在火囪的火焰引出段(10)有三次燃燒口(45)和三次風(fēng)孔(46)，在火囪的管壁上有三次風(fēng)室(47)；鍋筒(4)上有人孔(44)、壓力表接口(1)、蒸汽輸出接口(2)、安全閥接口(3)。鍋筒(4)通過(guò)下降管(8)連接到側(cè)翼水冷壁(12)的下集箱(18)，側(cè)翼水冷壁(12)的上集箱(5)連接到鍋筒(4)；水冷壁的下集箱(18)又通過(guò)上升管(31)連接到前側(cè)水冷壁的下集箱(32)，前側(cè)水冷壁(33)作為集熱管的分水管連接到集熱管(11)，集熱管(11)通過(guò)豎聯(lián)箱(7)、循環(huán)通水管(51)和通汽管(52)與鍋筒(4)進(jìn)行連接；頂側(cè)水冷壁(39)連接在前側(cè)水冷壁(33)與鍋筒(4)之間。
圖5所示的實(shí)施例為本發(fā)明的開(kāi)水爐設(shè)備，主要由干餾氣化燃燒室(27)、第二燃燒室(24)、灰室(22)、火囪的火焰引入段(14)、火囪的文丘里拔火段(13)、火囪的火焰引出段(10)、爐膛(40)、上爐排(20)、下?tīng)t排(21)、開(kāi)水箱(54)、集熱管(11)、水冷壁(12)、水冷壁的上集箱(5)、水冷壁的下集箱(18)、下降管(8)、廢氣下降通道(16)、保溫圍護(hù)體(34)、外殼(35)、溫度表(56)、排氣管(59)組成，其中火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)構(gòu)成爐內(nèi)火囪，火囪的吸火口(15)在第二燃燒室(24)，火氣出口(9)在爐膛(40)內(nèi)；干餾氣化燃燒室(27)與爐膛(40)隔離，干餾氣化燃燒室(27)由側(cè)墻(29)、頂(30)、上爐排(20)、上爐門(mén)(26)構(gòu)成，上爐排(20)成為干餾氣化燃燒室(27)的底；第二燃燒室(24)由側(cè)墻、下?tīng)t排(21)、中爐門(mén)(25)構(gòu)成，第二燃燒室(24)在干餾氣化燃燒室(27)的底下，上爐排(20)成為第二燃燒室(24)的頂；在火囪的火焰引出段(10)有三次燃燒口(45)和三次風(fēng)孔(46)，在火囪的管壁上有三次風(fēng)室(47)；在開(kāi)水箱(54)內(nèi)有導(dǎo)流隔板(55)。本實(shí)施例中，集熱管(11)的一端焊堵，另一端直接連接到開(kāi)水箱(54)，在開(kāi)水箱(54)的底部又通過(guò)下降管(8)連接到水冷壁的下集箱(18)，水冷壁的上集箱(5)連接到開(kāi)水箱(54)的上部；自來(lái)水由補(bǔ)水接口(53)進(jìn)入到膨脹水箱(52)，再由膨脹水箱(52)進(jìn)入到開(kāi)水箱(54)的下部。膨脹水箱(52)內(nèi)有浮球閥自動(dòng)控制水位，使開(kāi)水箱(54)內(nèi)的水位線(58)保持恒定。本實(shí)施例在開(kāi)水箱的高位出開(kāi)水，低位進(jìn)冷水，燒開(kāi)的水和新進(jìn)入的冷水不會(huì)混合，可以保證連續(xù)出開(kāi)水，且可避免水被反復(fù)燒開(kāi)的現(xiàn)象。
圖6所示的實(shí)施例為本發(fā)明的機(jī)械操作的鍋爐設(shè)備，主要由干餾氣化燃燒室(27)、第二燃燒室(24)、火囪的文丘里拔火段(13)、火囪的火焰引入段(14)、火囪的火焰引出段(10)、爐膛(40)、上爐排(20)、下?tīng)t排(21)、下?tīng)t排變速箱(63)、上爐排搖動(dòng)控制器(64)、鍋筒(4)、下降管(8)、集熱管(11)、集熱管的豎聯(lián)箱(7)、側(cè)翼的水冷壁(12)、水冷壁的上集箱(5)、水冷壁的下集箱(18)、上升管(31)、前側(cè)水冷壁的下集箱(32)、前側(cè)水冷壁(33)、頂側(cè)水冷壁(39)、廢氣下降通道(16)、灰室(22)、冷渣室(61)、保溫圍護(hù)體(34)、外殼(35)、機(jī)械-風(fēng)力拋煤機(jī)(65)組成，其中火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)構(gòu)成爐內(nèi)火囪，火囪的吸火口(15)在第二燃燒室(24)，火氣出口(9)在爐膛(40)內(nèi)；干餾氣化燃燒室(27)與爐膛(40)隔離，干餾氣化燃燒室(27)由側(cè)墻(29)、頂(30)、上爐排(20)、上爐門(mén)(26)構(gòu)成，上爐排(20)成為干餾氣化燃燒室(27)的底；第二燃燒室(24)由側(cè)墻、下?tīng)t排(21)、中爐門(mén)(25)構(gòu)成，第二燃燒室(24)在干餾氣化燃燒室(27)的底下，上爐排(20)成為第二燃燒室(24)的頂；在火囪的火焰引出段(10)有三次燃燒口(45)和三次風(fēng)孔(46)，在火囪的管壁上有三次風(fēng)室(47)；鍋筒(4)上有人孔(44)、壓力表接口(1)、蒸汽輸出接口(2)、安全閥接口(3)。鍋筒(4)通過(guò)下降管(8)連接到側(cè)翼水冷壁(12)的下集箱(18)，側(cè)翼水冷壁(12)的上集箱(5)連接到鍋筒(4)；水冷壁的下集箱(18)又通過(guò)上升管(31)連接到前側(cè)水冷壁的下集箱(32)，前側(cè)水冷壁(33)作為集熱管的分水管連接到集熱管(11)，集熱管(11)通過(guò)豎聯(lián)箱(7)、循環(huán)通水管(51)和通汽管(52)與鍋筒(4)進(jìn)行連接；前側(cè)水冷壁(33)的上端連接到頂側(cè)水冷壁(39)，頂側(cè)水冷壁(39)連接到鍋筒(4)。本實(shí)施例的下?tīng)t排(21)為機(jī)械往復(fù)爐排，通過(guò)爐排變速箱(63)驅(qū)動(dòng)，下?tīng)t排(21)也可以是鏈條爐排；上爐排(20)為機(jī)械搖動(dòng)爐排，由上爐排搖動(dòng)控制器(64)進(jìn)行間斷性搖動(dòng)，上爐排(20)也可以是機(jī)械振動(dòng)爐排。燃料和空氣由機(jī)械-風(fēng)力拋煤機(jī)(65)進(jìn)入到干餾氣化燃燒室(27)，燃燼的灰渣先在冷渣室(61)冷卻，再?gòu)某鲈?62)由出渣機(jī)運(yùn)出。
在本發(fā)明所述的圖2、4、6的實(shí)施例中，如不在爐膛內(nèi)設(shè)置集熱器，開(kāi)設(shè)進(jìn)/出料門(mén)，所示的實(shí)施例既成為窯爐，用于燒制陶瓷產(chǎn)品。
本發(fā)明所述的鍋爐設(shè)備在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造時(shí)，應(yīng)符合國(guó)家有關(guān)部門(mén)的規(guī)程要求設(shè)置水位計(jì)、安全閥、壓力表、溫度表、人孔或頭孔、手孔、除灰裝置、防爆門(mén)、檢查門(mén)等，并且按國(guó)家有關(guān)部門(mén)的規(guī)程進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。
權(quán)利要求
1.爐內(nèi)設(shè)置火囪的無(wú)煙燃燒工藝及設(shè)備，包括燃料的干餾及氣化燃燒技術(shù)，其特征是采取在爐內(nèi)設(shè)置火囪的措施來(lái)改善著火條件，消除煤煙，設(shè)備主要由干餾氣化燃燒室、第二燃燒室、上爐排、下?tīng)t排、爐內(nèi)火囪、爐膛、受熱面、圍護(hù)體組成，燃料和空氣進(jìn)入到干餾氣化燃燒室，在干餾氣化燃燒室內(nèi)完成預(yù)熱、烘干、揮發(fā)物逸出、氣化、燃燒，燃燒產(chǎn)生的煙氣穿過(guò)上爐排的灼熱燃料層進(jìn)入到第二燃燒室，上爐排的灼熱燃料也漏落到第二燃燒室的下?tīng)t排上繼續(xù)燃燒，干餾氣化燃燒室和第二燃燒室產(chǎn)生的熾熱火焰氣流匯合后，通過(guò)爐內(nèi)火囪的吸引作用進(jìn)入到爐膛內(nèi)，進(jìn)入到爐膛內(nèi)的熾熱火焰氣流把熱能傳遞給爐膛內(nèi)的受熱面，交換出熱能后因密度增大而下降，廢氣由出口排出；所述的干餾氣化燃燒室由側(cè)墻、烘頂、上爐排、上爐門(mén)組成，上爐排構(gòu)成干餾氣化燃燒室的底，干餾氣化燃燒室與爐膛隔離，干餾氣化燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱能同時(shí)以輻射傳熱的方式向爐膛內(nèi)傳遞；所述的第二燃燒室在干餾氣化燃燒室的下方，由側(cè)墻、火囪吸火口、下?tīng)t排、中爐門(mén)組成，第二燃燒室接受從干餾氣化燃燒室落下的燃料繼續(xù)燃燒；所述的火囪吸火口在第二燃燒室，火氣出口在爐膛內(nèi)；所述的上爐排包括水冷式爐排、風(fēng)冷式爐排、搖動(dòng)爐排、振動(dòng)爐排其中的一種；所述的下?tīng)t排包括固定爐排、手動(dòng)爐排、機(jī)械鏈條爐排、機(jī)械往復(fù)爐排其中的一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爐內(nèi)設(shè)置火囪的無(wú)煙燃燒工藝及設(shè)備，其特征是爐內(nèi)火囪由火焰引入段、文丘里拔火段、火焰引出段組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爐內(nèi)設(shè)置火囪的無(wú)煙燃燒工藝及設(shè)備，其特征是干餾氣化燃燒室還有水蒸汽噴嘴，把水蒸汽作為氣化劑送入干餾氣化燃燒室內(nèi)，用來(lái)抑制煤煙的生成并與熾熱的炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成氣體燃料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爐內(nèi)設(shè)置火囪的無(wú)煙燃燒工藝及設(shè)備，其特征是在火囪的火焰引出段還有三次燃燒口、三次風(fēng)孔，三次風(fēng)室在火囪的管壁上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的爐內(nèi)設(shè)置火囪的無(wú)煙燃燒工藝及設(shè)備，其特征是所述的燃料包括原煤或散煤、生物質(zhì)、煤質(zhì)型煤、生物質(zhì)型煤。
6.爐內(nèi)設(shè)置火囪的無(wú)煙燃燒工藝及設(shè)備，其特征是所述的設(shè)備包括開(kāi)水爐、熱水爐、有機(jī)熱載體鍋爐、蒸汽鍋爐、窯爐。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的爐內(nèi)設(shè)置火囪的無(wú)煙燃燒工藝及設(shè)備，其特征是設(shè)備本體主要由干餾氣化燃燒室(27)、第二燃燒室(24)、爐膛(40)、火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)、爐膛內(nèi)受熱面、上爐排(20)、下?tīng)t排(21)、灰室(22)、保溫圍護(hù)體(34)組成，其中，火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)構(gòu)成爐內(nèi)火囪，火囪的吸火口在第二燃燒室，火氣出口在爐膛內(nèi)；當(dāng)設(shè)備為熱水爐或有機(jī)熱載體鍋爐或蒸汽鍋爐時(shí)，所述的爐膛內(nèi)受熱面主要由熱水出口集箱/或鍋筒(4)、集熱管(11)、水冷壁(12)構(gòu)成，熱水出口集箱/或鍋筒(4)通過(guò)下降管(8)連接到水冷壁(12)的下集箱(18)及集熱管(11)的分水箱，水冷壁(12)的上集箱(5)連接到熱水出口集箱/或鍋筒(4)，集熱管(11)的集水箱(6)連接到熱水出口集箱/或鍋筒(4)；當(dāng)設(shè)備為開(kāi)水爐時(shí)，所述的爐膛內(nèi)受熱面至少由開(kāi)水箱(54)、集熱管(11)構(gòu)成，其中，集熱管(11)直接連接到開(kāi)水箱(54)，或集熱管(11)通過(guò)分水箱和集水箱連接到開(kāi)水箱(54)；當(dāng)在爐膛(40)內(nèi)設(shè)置水冷壁時(shí)，開(kāi)水箱(54)通過(guò)下降管(8)連接到水冷壁的下集箱，水冷壁的上集箱連接到開(kāi)水箱(54)；當(dāng)設(shè)備為窯爐時(shí)，所述的爐膛(40)既為窯道，窯道內(nèi)的受熱面主要由水冷壁(12)及待燒制的產(chǎn)品構(gòu)成，熱水出口集箱/或鍋筒(4)通過(guò)下降管(8)連接到水冷壁(12)的下集箱(18)，水冷壁(12)的上集箱(5)連接到鍋熱水出口集箱/或鍋筒(4)。所述的集熱管包括水平直管、傾斜直管、蛇形管、盤(pán)管的光管或鰭片管或翅片管；所述的水冷壁包括光管水冷壁、鰭片水冷壁、膜式水冷壁、水套。
全文摘要
爐內(nèi)設(shè)置火囪的無(wú)煙燃燒工藝及設(shè)備，涉及以煤、生物質(zhì)為燃料的民用開(kāi)水爐、熱水爐、有機(jī)熱載體鍋爐、蒸汽鍋爐、窯爐設(shè)備。本發(fā)明的設(shè)備本體主要由干餾氣化燃燒室、第二燃燒室、上爐排、下?tīng)t排、爐內(nèi)火囪、爐膛、受熱面、圍護(hù)體組成。設(shè)備燃用的燃料廣泛，包括煙煤和無(wú)煙煤煤種的原煤、散煤、型煤和薪柴、谷殼、農(nóng)林廢棄物之類(lèi)的生物質(zhì)。本發(fā)明采取在爐內(nèi)設(shè)置火囪的措施，使得燃燒火焰的物理行程增長(zhǎng)，煙氣在燃燒區(qū)域的高溫環(huán)境中逗留時(shí)間延長(zhǎng)，同時(shí)因爐內(nèi)火囪的抽吸作用形成強(qiáng)紊流，使空氣與燃料更好的混合，改善著火條件，取到消除煤煙的效果，實(shí)現(xiàn)了潔凈燃燒并減少資源消耗，積極應(yīng)用生物質(zhì)燃料，提高經(jīng)濟(jì)效益，緩解能源緊張的局面。
文檔編號(hào)F23B10/02GK1916490SQ200610115869
公開(kāi)日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2006年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月15日
發(fā)明者周開(kāi)根 申請(qǐng)人:周開(kāi)根