專利名稱:燃控技術(shù)的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于燃燒技術(shù)，特別是煤的燃燒控制技術(shù)-燃控技術(shù)的發(fā)明。
國(guó)務(wù)院環(huán)境保護(hù)委員會(huì)《關(guān)于防治煤煙型污染技術(shù)政策的規(guī)定》“燃燒設(shè)備技術(shù)政策”中明確規(guī)定“蒸發(fā)量大于或等于1噸/時(shí)的新出廠鍋爐，必須采用機(jī)械投煤，并配除塵設(shè)備，不準(zhǔn)制造手工投煤的鍋爐”。“在用的也要有計(jì)劃地加快鍋爐的更新和改造，并配除塵設(shè)備”?！蟛捎面湕l爐排或往復(fù)爐排燃燒。對(duì)于更小的鍋爐或爐灶未指定具體辦法。
城鄉(xiāng)建設(shè)環(huán)境保護(hù)部1983-09-14發(fā)布，1984-04-01實(shí)施之《鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)》GB2841-83，將鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)物列為三個(gè)區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)。最大容許煙塵濃度由以前試行的200毫克/標(biāo)立米，降低為200、400、600毫克/標(biāo)立米，可能由于技術(shù)問(wèn)題而降低了標(biāo)準(zhǔn)。從需要考慮，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)環(huán)境保護(hù)作用不大。因?yàn)殄仩t的排塵濃度同粉塵平均粒經(jīng)(d250)成正比，同漂浮性能成反比，排塵濃度200～600毫克/標(biāo)立米所相應(yīng)的粒經(jīng)及其漂浮能力關(guān)系正處在漂浮性能示意曲線(圖1)可能反復(fù)升降的線段。粒經(jīng)大，出煙囪口即落于地面，很難再升起來(lái)，對(duì)人體的危害不大。粒經(jīng)再小(小到相當(dāng)于含塵濃度100毫克/標(biāo)立米以下)漂浮能力強(qiáng)，易于被風(fēng)力、上升氣流帶走，沉降于遠(yuǎn)離人群的曠野，對(duì)人體的危害也不很大。對(duì)人體危害最大的是那些沉降于城區(qū)又可能再升于人體高度、反復(fù)飛揚(yáng)的粉塵。因而，只有將最大容許煙塵濃度限制在100毫克/標(biāo)立米之下才更有實(shí)際效果。
燃控技術(shù)目的在于防治煤煙型污染和節(jié)約煤炭，具體是1.提高手燒爐熱工效率，少燒煤、少污染。
2.不配除塵設(shè)備，煙塵最大排放量在100毫克/標(biāo)立米以下，黑度在標(biāo)格曼1級(jí)以下。
3.減少防治費(fèi)用，能在節(jié)約煤炭中收回投資。
4.改善勞動(dòng)條件。
一、理論和方法機(jī)械投煤的飼喂燃燒方式是層燃爐機(jī)械化燃燒的傳統(tǒng)方式，有許多優(yōu)越性，但造價(jià)較高，而且，有的對(duì)煤種甚至化學(xué)性質(zhì)都有嚴(yán)格要求，不大適應(yīng)于生活用鍋爐或爐灶的改造。
除機(jī)械投煤的飼喂燃燒方式外，還有一種一次投煤定量燃燒方式，可以在一個(gè)周期內(nèi)得到有秩序的穩(wěn)定燃燒，《關(guān)于防治煤煙型污染技術(shù)政策的規(guī)定》中所指“上點(diǎn)火的明火反燒方式”和“無(wú)煙燃燒技術(shù)”，多指這種定量燃燒方式。燃控技術(shù)將上點(diǎn)火的定量燃燒作為實(shí)現(xiàn)其技術(shù)的方法之一。某些生活用爐的周期運(yùn)行為定量燃燒提供了可行性。
手燒層燃爐(鍋爐、窯爐、茶爐以及各種爐灶等)種類繁多、型式和規(guī)格更是復(fù)雜，因而其防治污染的改造技術(shù)，也必須具體問(wèn)題具體分析，因地制宜的根據(jù)不同類型和需要，設(shè)計(jì)不同的施工蘭圖。燃控技術(shù)是一種綜合性技術(shù)方案，僅就一般道理和帶有共性的應(yīng)用方法提供方案。
(一)煤的燃燒兩重性及其燃燒機(jī)理層燃爐首次燃燒發(fā)生在火床內(nèi)部的固體炭上，即一般所謂的“氧化區(qū)、還原區(qū)”的氧化、還原(氣化)反應(yīng)，其公式是C+O2＝CO2+40.9×10千焦，或CO2+C＝2CO-16.2×10千焦。
再次燃燒發(fā)生在爐膛空間氣相中進(jìn)行的燃燒反應(yīng)，公式是2CO+O2＝2CO2+57.1×10千焦，這就是層燃爐燃燒的兩重性(二次性)。這種反應(yīng)機(jī)理對(duì)燃控爐設(shè)計(jì)及其司爐操作有不可忽視意義。
“氧化反應(yīng)是強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，氧化反應(yīng)如能強(qiáng)化、放熱更多，溫度更高，反應(yīng)更加劇，也就是說(shuō)，氧化反應(yīng)的強(qiáng)化是自我促進(jìn)的。氣化反應(yīng)則反之，它是強(qiáng)烈的吸熱反應(yīng)，氣化反應(yīng)如一時(shí)強(qiáng)化，吸熱增多、溫度降低，則反應(yīng)減緩，也就是說(shuō)，氣化反應(yīng)的強(qiáng)化是自我阻抑的。(許晉源、除通模合編《燃燒學(xué)》第104頁(yè))。
從理論上知道，當(dāng)一公斤純炭與氧充分化合時(shí)，全部生成CO2，可產(chǎn)生8000大卡/公斤的熱量;若碳與氧不能充分化合時(shí)，生成CO，則僅可產(chǎn)生2400大卡/公斤的熱量，相形之下，損失熱量5600大卡/公斤，這5600大卡/公斤熱量不能放出即隨煙氣進(jìn)入了煙囪，我們把只放出30%熱量，生成CO的燃燒稱為“低能燃燒”，把放出全部熱量，生成CO2的燃燒稱為“高能燃燒”。
爐膛空間的氣化生成物(CO、H2、CH4)都是不可見(jiàn)氣體，在不可能配置測(cè)試設(shè)備的小型爐上如何確保其充分燃燒是燃控技術(shù)要解決的主要問(wèn)題。
(二)煤的燃燒三要素1.溫度是燃燒的動(dòng)力溫度-熱能的尺度之一，在煤的燃燒中即是燃燒的動(dòng)力又是燃燒的產(chǎn)物。
煤炭只有在一定溫度條件下才能生成中間碳氧絡(luò)合物(C3O2)，活化碳分子而發(fā)生氧化、氣化反應(yīng)?！叭紵磻?yīng)是由溶解、絡(luò)合、在撞擊下離解等諸環(huán)節(jié)串連而成”。(《燃燒學(xué)》第136頁(yè))。這溶解、絡(luò)合和撞擊的動(dòng)力是什么？只能是溫度，所以說(shuō)“溫度是燃燒的動(dòng)力”。燃燒只有在一定溫度條件下，揮發(fā)分子才能從固體的煤炭中釋放出來(lái)，固定的碳也才能夠活化、分解，從而發(fā)生煤的燃燒化學(xué)反應(yīng)，燃燒放出所含熱量，此熱量-溫度又反過(guò)來(lái)保證燃燒的繼續(xù)，從而實(shí)現(xiàn)煤的不斷分解又不斷的碳氧化合。
溫度是在一定時(shí)間、空間條件下對(duì)物質(zhì)起作用并體現(xiàn)于物質(zhì)之中的一種能量形態(tài)，溫度的增減并非物質(zhì)的增減，而是物質(zhì)的物理化學(xué)反映，是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。因此，要得到煤炭中所含熱量-溫度，只有運(yùn)用溫度的作用促進(jìn)其化學(xué)反應(yīng)才能解決?？梢?jiàn)，一定的爐膛溫度(燃燒所需溫度)，在煤的燃燒中是一個(gè)不可忽視的決定條件，因?yàn)闋t溫低于700℃時(shí)，一氧化碳不能與氧在空間燃燒，要確保一氧化碳的充分燃燒只有保證爐溫在800℃以上。但是，當(dāng)爐溫達(dá)到1300℃以上時(shí)，氣化反應(yīng)強(qiáng)化，生成更多有害的化合物，對(duì)環(huán)保不利，而且灰分熔化的加劇會(huì)給出碴帶來(lái)困難，非特殊需要，這種高溫燃燒是不可在層燃爐中采用的。
2.時(shí)間是燃燒的條件煤炭不可能由固體直接轉(zhuǎn)化為二氧化碳，一定要首先分解而后才能化合，這是一個(gè)過(guò)程，過(guò)程就是時(shí)間。
燃燒所需時(shí)間同可燃物性狀有關(guān)。
3.氧-空氣是燃燒的一個(gè)物質(zhì)方面煤炭燃燒作為一種化學(xué)反應(yīng)必有兩種以上物質(zhì)方面才能成立，而空氣中的氧就是這個(gè)反應(yīng)式中必不可少的一個(gè)物質(zhì)方面，沒(méi)有氧到可燃物中去混合，就是將一氧化碳加溫到1200℃，它也不會(huì)燃燒放出所含熱量。因而，要改善燃燒技術(shù)，就絕不可忽視這不可缺少又取之不盡的物質(zhì)方面。
(三)熱平衡認(rèn)為小型爐不能根據(jù)熱平衡理論提高其熱效率，是多少年代以來(lái)阻礙這些小型爐改善的一種偏見(jiàn)，實(shí)際，只要少加改進(jìn)，小型爐和大型爐一樣，也完全可以根據(jù)熱平衡理論提高其熱效率的，如果小型爐的熱效率提高到接近大型爐水平，它的存在意義就更加不可忽視。
熱平衡公式Q1＝Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6熱損失項(xiàng)目排煙熱損失(Q2)化學(xué)不完全燃燒熱損失(Q3)固體不完全燃燒熱損失(Q4)散熱損失(Q5)其他損失(Q6)其中Q2、Q3、Q4是燃燒中的主要損失，也是燃燒技術(shù)改造和操作技術(shù)中可能取得成就的項(xiàng)目，尤其Q3的減少，不僅是自身?yè)p失的減少，而且關(guān)系到提高爐溫和Q4的燃盡。
減少熱損失可能采取的措施同投資條件有關(guān)。以往，該項(xiàng)投資僅考慮經(jīng)濟(jì)效益，現(xiàn)在還必須考慮環(huán)境保護(hù)的社會(huì)效益和節(jié)約煤炭的能源政策。
(四)抑制粉塵生成量煙氣粉塵是在燃燒中生成而被鼓風(fēng)吹沸起來(lái)又被引風(fēng)吹出爐外的。一般治理辦法是采用外部機(jī)械的凈化分離設(shè)備，不但投資高、效果不理想，而且對(duì)粉塵有一定的碾碎作用，對(duì)某些塵粒反而增加了“飛揚(yáng)能力”。燃控技術(shù)從改革燃燒技術(shù)入手，抑制粉塵生成量，將僅僅從爐排底下鼓風(fēng)更改為從爐排底下的送風(fēng)和爐膛空間的配熱風(fēng)共同維持燃燒。送風(fēng)只解決火床上氧化、還原(氣化)所需氧氣量，保證初次的“低放燃燒”(C+O+C＝2CO)，配風(fēng)解決爐膛空間所需氧氣量，保證再次的“高放燃燒”(2CO+O2＝2CO2)。由于爐膛空間所需過(guò)量空氣不通過(guò)火床層，減弱了對(duì)灰碴層的吹沸能量。而且改革爐膛形狀，限制引出風(fēng)量，迫使已經(jīng)沸騰起來(lái)的某些粉塵再沉降于火床表面，從而將排塵濃度降低到100毫克/標(biāo)立米以下。
(五)關(guān)于燃燒控制小型爐同大型爐一樣，燃燒如果不是處在人的(或設(shè)備的)調(diào)整控制之下，該化學(xué)反應(yīng)就難以在正常條件下運(yùn)行，從而燃燒不完全，污染環(huán)境又浪費(fèi)煤炭。
控制技術(shù)追求簡(jiǎn)化人的操作和更加準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)某種目的(目標(biāo))，控制技術(shù)可簡(jiǎn)可繁，燃控技術(shù)改造手燒爐的中心任務(wù)，就是創(chuàng)造將燃燒納入人的可能靈活調(diào)整控制之下的條件。變手工投煤為“有秩序的燃燒又有秩序的排除廢氣(CO2)、爐碴。其控制項(xiàng)目有二一是控制燃燒速率減少排煙熱損失。
在正常條件下，排煙溫度表現(xiàn)燃燒放熱能量是否平衡于換熱器能力。如果排煙溫度低于下限(120℃)，說(shuō)明燃燒放熱量不夠，鍋爐“吃不飽”，要加大鼓風(fēng)，提高燃燒速度(或者爐膛空氣過(guò)量，燃燒不正常);排煙溫度高于上限(160℃)，說(shuō)明燃燒放熱過(guò)量，鍋爐“消化不了”，要減小鼓風(fēng)，降低燃燒速度。或者“消化不良”有比較嚴(yán)重的水垢、掛煙(積碳黑)、積灰以及煙氣短路等故障。要檢修鍋爐。不能盲目的提高燃燒量度。
二是控制爐膛空間的碳氧配比，減少化學(xué)不完全燃燒熱損失確保爐膛空間可燃物的充分燃燒是提高小型爐熱效率的中心環(huán)節(jié)，而確保爐膛空間可燃物(主要是一氧化碳)充分燃燒的主要條件是爐溫和能否供給充足的氧氣-空氣。燃控技術(shù)改造舊爐，專為爐膛空間設(shè)置不通過(guò)煤層的配風(fēng)風(fēng)道，在控制條件下給爐膛以穩(wěn)定而又足夠的配風(fēng)。這種專設(shè)的配風(fēng)一般要經(jīng)過(guò)加溫之后才能送入爐膛，以免影響燃燒溫度。
設(shè)置分風(fēng)箱及其控制機(jī)構(gòu)，根據(jù)燃燒態(tài)勢(shì)、火色和火焰鋒面的形狀調(diào)整配給空氣，是燃控技術(shù)的特點(diǎn)。配風(fēng)太多，爐排底下送入火床的風(fēng)量就減少，火床的氧化、還原反應(yīng)減緩，氣化碳減少，爐膛空間氧多于碳，火色光亮(亮白色)，火床床面有時(shí)閃暗，配風(fēng)出口的火焰鋒面遠(yuǎn)離出口或消失，水溫、排煙溫度成下降勢(shì)，說(shuō)明爐膛空間空氣過(guò)剩，要減小配風(fēng);配風(fēng)太少，爐排底下送入火床的風(fēng)量就多，火床的氧化、還原反應(yīng)加劇，氣化碳增多，爐膛空間氧少于碳，火色黑紅或暗紅(黑紅色)，爐溫低于700℃，一氧化碳在空間不能燃燒，火焰苗長(zhǎng)而盛，配風(fēng)出口的火焰鋒面消失。說(shuō)明爐膛空間缺氧，燃燒不能強(qiáng)化，要加大配風(fēng);配風(fēng)適當(dāng)，碳氧配比正常，燃燒強(qiáng)化，火焰鋒面明顯，火色淡紅或深橙(淡橙色)，爐溫在1000℃左右，燃燒得到完全。
二、應(yīng)用方式本發(fā)明的實(shí)施例表現(xiàn)在各種手燒層燃爐改造為燃控鍋爐或爐灶。
(一)水暖鍋爐改造水暖鍋爐周期運(yùn)行，采用一次投煤的定量燃燒方式。
1.燃控水暖鍋爐(RKS)(1)舊爐改造①燃燒設(shè)備的改造-爐膛為保證爐膛空間的燃燒溫度和時(shí)間，要求爐膛有一定的獨(dú)立、密封性能(圖2)。為此，增設(shè)擋火墻1，側(cè)墻3或拱，儲(chǔ)蓄一定熱量，為燃燒提供動(dòng)力。
擋火墻內(nèi)砌有為配風(fēng)加溫的夾壁墻，配風(fēng)出口2對(duì)向火床。無(wú)側(cè)墻的擋火墻砌有花墻式出煙口，總面積近于煙囪截面積。
-加裝水冷密封爐門定量燃燒煤層厚，溫度高，時(shí)間長(zhǎng)，爐門需水冷，以免變形失去密封作用(圖3-1)，一噸爐爐門進(jìn)料口為380×480《毫米》，二噸爐爐門進(jìn)料口為480×520《毫米》，四噸爐并聯(lián)二只二噸爐門，雙火床中間設(shè)隔墻。
KZG快裝鍋爐爐門高度低，改燃控爐排下降之后存灰位置不足，由于提高爐體工程比較復(fù)雜，可采用跪式爐門(圖3-2)爐排底下設(shè)灰坑。
-設(shè)置引火爐(爐中爐)定量燃燒煤層厚、上點(diǎn)火緩火較慢，如不采取措施不但增加電耗和排煙量損失，而且影響鍋爐出力。
引火爐設(shè)在爐門前沿爐內(nèi)(見(jiàn)圖3-2)，由小爐排6、引火風(fēng)門9和引火手柄8等組成，用于生火或保留火種，生火時(shí)靠煤層阻力和引火風(fēng)門開(kāi)度先將小爐生旺，再推火引燃大爐火床，生火快，風(fēng)量省，避免了大面積生火浪費(fèi)薪柴等弊病。
-改造爐排定量燃燒，爐排下降350毫米左右，一個(gè)周期燒完才能排碴，故設(shè)計(jì)下開(kāi)式爐排門排碴，下開(kāi)式爐排門(圖4-1)由手柄3、傳動(dòng)軸10、搖臂11和爐排門12等組成，爐排門面積、60萬(wàn)大卡/時(shí)(1噸/時(shí))爐為2×300×600《毫米》，120萬(wàn)大卡/時(shí)(2噸/時(shí))爐用二個(gè)1噸/時(shí)爐排門串連(圖4-2)，240萬(wàn)大卡/時(shí)爐用二個(gè)2噸/時(shí)爐排門并用。
②增設(shè)控制機(jī)構(gòu)增設(shè)控制機(jī)構(gòu)可因地制宜，因陋就簡(jiǎn)，但必須將手柄置于靈活操作位置。
-鼓風(fēng)控制機(jī)構(gòu)鼓風(fēng)控制機(jī)構(gòu)(圖5-1)由手柄8、傳動(dòng)軸13、杠桿19、拉桿17、風(fēng)門板15、風(fēng)門16、風(fēng)門圈14和齒條20等組成。風(fēng)門圈焊接于鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口。
調(diào)整鼓風(fēng)風(fēng)量是控制燃燒速率平衡于該爐換熱能力的主要手段。因?yàn)椋偃缛紵钦５?，供給火床和爐膛空間的風(fēng)量相應(yīng)于該燃燒所能生成的熱量。
-引風(fēng)控制機(jī)構(gòu)引風(fēng)控制機(jī)構(gòu)(圖5-2)由手柄8、傳動(dòng)軸13、搖臂23和擋板22等組成。擋板置于出煙管24內(nèi)。
燃控爐要求爐膛壓力在爐門位置等于或稍大于零，不過(guò)量的引出煙氣有利于燃?xì)獾牡土魉?、抑制粉塵生成量，有利于減少爐墻漏風(fēng)量。但引風(fēng)不能太小，不適當(dāng)?shù)囊鰺煔庖绊懭紵俣然蛳蚴覂?nèi)漏煙。
調(diào)整鼓風(fēng)，燃燒量變，煙氣生成量也變，必須及時(shí)調(diào)整引風(fēng)以適應(yīng)于燃燒和煙氣排放的平衡。引風(fēng)調(diào)整根據(jù)爐門風(fēng)標(biāo)(見(jiàn)圖3-2)決定。
-配風(fēng)控制機(jī)構(gòu)配風(fēng)控制機(jī)構(gòu)(圖5-3)由手柄8、傳動(dòng)軸13、分風(fēng)箱25、分風(fēng)軸27和分風(fēng)板26組成。用于分配送入火床和爐膛空間的對(duì)比空氣量。
根據(jù)火色、火焰鋒面控制配風(fēng)，解決爐膛空間需氧量，不但是提高小型爐燃燒工況的有力措施，而且是抑制粉塵生成量，降低排塵濃度的有力手段，不但要認(rèn)真設(shè)置，而且要嚴(yán)于操作。
配風(fēng)不同于二次風(fēng)，不允許另置風(fēng)機(jī)。
③增設(shè)排煙溫度監(jiān)控裝置(圖6)安裝排煙溫度表32(WTQ-288壓力式溫度計(jì))及其信號(hào)裝置是控制鍋爐燃燒工況的措施之一。如果排煙溫度到達(dá)上限，帶內(nèi)接電點(diǎn)的溫度計(jì)就會(huì)接通蜂鳴器23、信號(hào)燈29，提醒司爐人員調(diào)整燃燒量度。
④裝設(shè)水暖鍋爐防爆器集中上料，蓄熱量大，又蒸氣鍋爐安全閥在水暖鍋爐上已失去如果壓煤封火操作不當(dāng)，煤氣外溢可能發(fā)生中毒事故。煤火爐的燃控技術(shù)改造分為家庭用(RKL/A)，單位用(RKL/B)和烹炒用(RKL/C)三種。
家用燃控爐也稱旋風(fēng)爐(圖13-1)，保留手燒特點(diǎn)，增加了煤斗47，燃燒時(shí)煤在煤斗中預(yù)熱、增溫和析出揮發(fā)分、著火，同固定爐排51上的火床構(gòu)成一個(gè)整體，固定爐排為主要燃燒段，孔隙大，通風(fēng)量多，基本燃盡的炭火撥向爐排門12，爐排門只有幾排通風(fēng)量較小的錐孔，未燃盡的炭在此燃盡，灰碴由手柄8翻入灰坑。配風(fēng)由爐體周圍配風(fēng)孔41成切線角進(jìn)入，造成一定的旋轉(zhuǎn)勢(shì)。配風(fēng)控制由風(fēng)門環(huán)82上孔的相對(duì)位移決定。為防停爐期間的煤氣外溢，設(shè)煤氣開(kāi)關(guān)83控制。RKL/A為二用爐，出煙管81設(shè)有法蘭，用于同熱水器(土暖氣)聯(lián)接。泥頭69用耐火水泥制造，是保證爐溫和對(duì)配風(fēng)加溫的主要措施。
單位用燃控爐(圖13-2)為小型熱水鍋爐(土暖氣)，主要特點(diǎn)是裝有推煤機(jī)構(gòu)，將煤斗47的燃煤向后推送，爐碴由排碴翻板74排入灰坑。配風(fēng)由配風(fēng)門59調(diào)整，引風(fēng)由擋板22控制，供風(fēng)由出灰門81和煤斗蓋60的開(kāi)度控制。送煤時(shí)，搖動(dòng)手柄8，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，便推齒85沿曲軸半徑園軌跡運(yùn)動(dòng)，將煤炭托起并向前運(yùn)送一段距離(此距離由曲軸半徑、推齒露出高度和轉(zhuǎn)速?zèng)Q定)。
烹炒爐灶要求升火快，調(diào)整火力方便，烹炒燃控爐(RKL/C比較方便的清除爐內(nèi)積塵問(wèn)題。
2.燃控立式水暖鍋爐(RKLS)立式鍋爐爐膛、爐膽在一條軸線上(爐膛即煙囪底座)，因而是一種開(kāi)放式爐膛，水冷度很低，燃料層近似在水底下燃燒，如遇起火較難的煤炭，甚至著火都發(fā)生困難。而且，由于排煙引力同溫度成正比，爐溫上去了，排煙熱損失也上去了。嚴(yán)重時(shí)可以看到煙囪噴火！這種爐不但熱效低，而且煙塵重。
該爐改造重點(diǎn)在于提高爐膛溫度和燃燒時(shí)間(圖9)，因而增加了側(cè)墻3和園拱40，配風(fēng)進(jìn)口布置在側(cè)方，進(jìn)口成切線(圖9-1)進(jìn)入，使燃?xì)庥袀€(gè)旋轉(zhuǎn)勢(shì)。另外，同臥式爐一樣要有下開(kāi)式爐排門12，分風(fēng)箱25和監(jiān)視裝置以及防爆器等。采用一次投煤定量燃燒方式，改自然通風(fēng)為鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)。
(二)窯爐的改造窯爐是一種落后的工業(yè)用爐，熱率低，黑煙重，粉塵飛揚(yáng)，工人在惡劣環(huán)境中工作，是一種不改造不能使用的燃燒設(shè)備。
窯爐多采用煙氣反射加溫炕面上的金屬另件，也稱反射爐。由于炕面需要溫度很高(900℃～1200℃左右)，因而爐膛(燃燒室)溫度要更高才能滿足連續(xù)生產(chǎn)需要。鼓風(fēng)量大，投煤次數(shù)多，爐門口常有煙塵和火焰噴出。因而該爐治理必須綜合考慮，才能提高熱效率。
燃控反射爐(RKF)，除注重燃燒室密封、配風(fēng)和煙氣的反射能力外，還要求解決爐體保溫、余熱利用和爐頂耐用度問(wèn)題。
反射爐燃燒溫度高，機(jī)動(dòng)爐排易于燒損，RKF爐(圖10-1)采用電動(dòng)拖斗43上煤、推板爐排46和固定爐排51共同維持火床燃燒。煤斗17由上蓋48密封，上煤時(shí)支架45推動(dòng)上蓋移動(dòng)，上蓋軸由斜鐵中退出(圖10-2)，再推開(kāi)上蓋上煤，上煤后依相反次序使上蓋軸進(jìn)入斜鐵鎖緊，煤炭的預(yù)熱、增溫和析出揮發(fā)分，在輸煤道50中已開(kāi)始進(jìn)行。由于固定爐排上的燃燒是主要燃燒，而且供煤道的溫度不能過(guò)高以免波及煤斗等機(jī)械，因而必須控制分風(fēng)板26節(jié)制進(jìn)入煤斗、推板爐排的風(fēng)量。
推板爐排(圖10-3)由手柄、推桿和推板爐排組成，手搖飼送燃料，手柄置在門側(cè)便于操作位置;固定爐排上的火床由人工清理并將爐碴排入碴斗(見(jiàn)圖10-1、A-A)，繼續(xù)燃盡未燃盡的炭;爐碴由排碴門53排下，再由出灰門清除;配風(fēng)調(diào)整由排碴門開(kāi)度決定。
反射爐排煙溫度可高達(dá)800℃左右，而且燃控爐的某些爐具需要水冷，因而建立一套熱水利用系統(tǒng)是有價(jià)值的。
(三)小型爐灶改造1.燃控茶爐(RKC)茶爐改造重點(diǎn)同立式鍋爐一樣要降低爐膛水冷度，提高燃燒溫度、創(chuàng)造“有秩序的燃燒又有秩序的排除廢氣、爐碴”，但由于茶爐是更小型立式爐，更難在爐內(nèi)施工，而且，茶爐屬淘汰前的改造利用，需因陋就簡(jiǎn)，視可能收回的投資安排施工。茶爐改造有RRKC/A”型和“RKC/B”型兩種方法。
RKC/A爐為手燒配風(fēng)方式(圖11-1)，特點(diǎn)是原有爐排不下降，設(shè)置帶有分風(fēng)箱25、環(huán)形風(fēng)道54和其他控制機(jī)構(gòu)的底坐39，環(huán)形風(fēng)道上設(shè)四只向上的風(fēng)管座，有四只鑄鐵風(fēng)管坐在上面，配風(fēng)由環(huán)形風(fēng)道送入四只風(fēng)管，出口向一個(gè)方向切線噴出，由于二個(gè)半園構(gòu)成的拱的作用，使煙氣成旋轉(zhuǎn)勢(shì)，起抑制粉塵生成量和提高燃混時(shí)間作用，并有利于燃燒溫度的提高。該爐第一次生火用集中裝料上點(diǎn)火的定量燃燒方式，以后的續(xù)燃用手工投煤，由于配風(fēng)和旋流作用可使煙塵排放達(dá)到國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。
RKC/B爐為外燃室式，用煤斗手搖供煤，實(shí)現(xiàn)有秩序的燃燒(圖11-2)，該爐特點(diǎn)是底座39中設(shè)有推煤機(jī)構(gòu)(圖11-3)，搖動(dòng)手柄8，曲軸63轉(zhuǎn)動(dòng)使推煤齒64沿曲軸半徑園軌跡運(yùn)動(dòng)，將煤斗下的燃煤推送至爐門可見(jiàn)位置(如用鼓風(fēng)機(jī)、煤斗蓋60必須密封，以防可燃?xì)庑孤?。不專置配風(fēng)風(fēng)道，配風(fēng)由水箱壁61中的風(fēng)門59供給。擋火墻1上部出煙口58用花墻式，總面積等于或少大于煙囪出口面積。
2.燃控灶(RKZ)
大鍋灶是伙食團(tuán)體常備的炊事灶，由于鍋大，爐排小又距鍋底較近(圖12-1)，是一種典型的開(kāi)放爐膛，燃燒“三要素”無(wú)保證，多為“低放燃燒”，固體和化學(xué)不完全燃燒熱損失都很重，雖然每臺(tái)灶耗煤量不多，但從點(diǎn)多面廣，熱效極低等情況來(lái)看，也是一項(xiàng)不可忽視的污染源。
燃控灶改造，也在于提高灶膛溫度和解決配風(fēng)問(wèn)題(圖12-2)。為此，將燃燒室與鍋底用泥頭69隔開(kāi)，并在煙道76中設(shè)置送風(fēng)管道75，使進(jìn)入爐排前的送風(fēng)得到加溫(鼓風(fēng)和自然引風(fēng)該風(fēng)道的截面不同)。為安排燃燒秩序，灶門左側(cè)設(shè)置供煤道72與爐排水平成20°角。供煤道近似煤斗又不同于煤斗，要根據(jù)需要定量加煤，以防燃燒過(guò)量。供煤道底部爐排73上的煤火由推煤機(jī)構(gòu)手搖推送到可見(jiàn)位置(見(jiàn)圖11-3)，爐排另一端通火設(shè)頂碴機(jī)構(gòu)(圖12-3)踏下頂碴踏板71，推齒77伸出爐排20～30毫米，松動(dòng)的灰碴，由灰碴翻板將灰碴翻入灰坑。不專設(shè)配風(fēng)機(jī)關(guān)，爐內(nèi)缺氧由灰碴翻板的開(kāi)度控制配風(fēng)。
在煙道中設(shè)置對(duì)送風(fēng)的加溫和配置泥頭(小拱)，是燃控灶特點(diǎn)，泥頭用耐火材料制造，燃燒中儲(chǔ)蓄一定熱量，對(duì)于充分燃燒和抑制粉塵生成量有一定作用。
3.燃控爐(RKL)煤火爐是分散小單位或某些家庭的常用爐，不但熱效低，而且效力，如遇緊急停泵或其他差錯(cuò)，可能給鍋爐帶來(lái)危險(xiǎn)。水暖鍋爐防爆器(圖7)為薄膜式防爆器(GFB50-8-0.2)，只要壓力到達(dá)8kg/Cm2薄膜就會(huì)破裂而泄壓。
薄膜防爆屬不可復(fù)位安全門，其泄漏制止由該爐上水、回水截門控制。嚴(yán)禁在防爆器路線上裝設(shè)任何閥門。
(2)新?tīng)t的設(shè)計(jì)改革新?tīng)t的改革內(nèi)容基本類同于舊爐，由于是新造，對(duì)于舊爐難于改造或者難以求精的部位可以通過(guò)修正設(shè)計(jì)加以解決。
新?tīng)t改革體觀在快裝手燒鍋爐(KZG)改造為燃控水暖鍋爐(RKS)。
由于國(guó)家規(guī)定，采暖鍋爐一律改用低溫水取暖。KZG是工業(yè)用蒸氣鍋爐，將蒸氣鍋爐改為熱水鍋爐是一種浪費(fèi)。因此，燃控水暖鍋爐要求①將正常工作壓力由8kg/Cm2，降低為5kg/Cm2，以減少鋼材耗量和工藝負(fù)擔(dān)，降低成本。
②設(shè)計(jì)水箱式燃控水暖鍋爐前臉(圖8)，與鍋筒33、下聯(lián)箱34聯(lián)接為一體。排煙溫度表38、上水溫度表37、回水溫度表36、防爆器和信號(hào)箱35以及各控制機(jī)構(gòu)均作為該爐一個(gè)組成部分整機(jī)出廠。
③更合理的安排配風(fēng)加溫、抑制粉塵生成量的煙氣流向以及-圖13-3)的特點(diǎn)是配風(fēng)經(jīng)環(huán)形風(fēng)槽54進(jìn)入均布的風(fēng)管88，由于出口與爐膛成切線角(圖13-3-1)，燃燒中推動(dòng)燃?xì)庑D(zhuǎn)，混合較好，并仰制粉塵生成量。該爐首次生火用定量燃燒方式，連續(xù)運(yùn)行可繼續(xù)手工加煤，由于爐溫較高又有配風(fēng)的旋膛作用，解除了“低溫缺氧”等弊病，燃燒是充分的，高炭氫化合物沒(méi)條件轉(zhuǎn)化為炭黑。
RKL/C爐要求吹風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)，以確保足夠風(fēng)力用于調(diào)節(jié)燃燒速度。長(zhǎng)期固定運(yùn)行可將外圓鐵筒改為磚砌，但爐內(nèi)結(jié)構(gòu)及其控制手段不可欠缺。
四圖1是粉塵粒經(jīng)d2(50)同漂浮距離之間的關(guān)系示意圖，圖2是本發(fā)明用于快裝鍋爐(KZG)改造為燃控水暖鍋爐(RKS)爐膛剖視圖，圖3-1是該爐的水冷密封爐門，圖3-2是圖3-1沿B-B線的剖視圖，圖4-1是用于1噸/時(shí)爐爐排門的俯視圖，圖4-1-1是該爐排門的動(dòng)作示意圖，圖4-2是用于2噸/時(shí)爐的串連爐排門俯視圖，圖4-2-1是該爐排門的動(dòng)作圖，圖5-1是燃控爐鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)示意圖，圖5-1-1是該機(jī)構(gòu)的俯視圖，圖5-1-2是圖5-1的A向視圖，圖5-2是燃控爐引風(fēng)控制機(jī)構(gòu)示意圖，圖5-2-1是引風(fēng)控制機(jī)構(gòu)的俯視圖，圖5-3是燃控爐配風(fēng)控制機(jī)構(gòu)示意圖，圖7是水暖鍋爐防爆器，圖8是燃控水暖鍋爐前臉，圖9是本發(fā)明用于立式鍋爐改造為燃控立式水暖鍋爐的實(shí)施例、圖10-1是本發(fā)明用于窯爐改造為燃控反射爐的實(shí)施例，圖10-1-1是圖10-1沿A-A線的剖視圖，圖10-2是燃控反射爐煤斗上蓋的自鎖示意圖，圖10-3是燃控反射爐的推板爐排示意圖，圖11-1是本發(fā)明用于茶爐改造的一個(gè)實(shí)施例，圖11-2是用于茶爐改造的另一個(gè)實(shí)施例，圖11-3是用于小型爐改造的手搖推煤機(jī)構(gòu)示意圖，圖12-1是大鍋灶示意圖，圖12-2是本發(fā)明用于大鍋灶改造為燃控灶的一個(gè)實(shí)施例，圖12-2-1是圖12-3沿A-A線的剖視圖，圖12-2-2是圖的左視圖，圖12-3是燃控灶頂碴機(jī)構(gòu)示意圖圖13-1是本發(fā)明用于煤火爐改造為燃控爐的一個(gè)實(shí)施例，圖13-1-1是圖13-1的剖視圖，圖13-1-2是圖13-1沿A-A線的剖視圖，圖13-2是本發(fā)明用于較大煤火爐改造為單位用燃控爐的一個(gè)實(shí)施例，圖13-2-1是圖13-2的K向視圖，圖13-3是本發(fā)明用于烹炒灶改造為烹炒燃控灶的實(shí)施例，圖13-3-1是圖13-3沿A-A線的剖視圖。
權(quán)利要求
1.燃燒技術(shù)，特別是煤的燃燒控制技術(shù)、--燃控技術(shù)，根據(jù)燃燒理論改造手燒層燃爐，創(chuàng)造有秩序的燃燒又有秩序的排除煙氣、爐碴，將燃燒納入人(或設(shè)備)的可能控制之下，其特征是將鼓風(fēng)改為爐排底下的送風(fēng)和爐膛空間的配風(fēng)，并依據(jù)燃燒工況、火色(溫度)和火焰鋒面調(diào)整配風(fēng)和送風(fēng)的對(duì)比量；依據(jù)排煙溫度(或需要)和爐膛壓力調(diào)整鼓風(fēng)和引風(fēng)，使燃燒放熱適應(yīng)于換熱能力；改善爐膛形狀，抑制粉塵生成量。
2.按照權(quán)利要求
1的燃控技術(shù)改造手燒水暖鍋爐為燃控水暖鍋爐(圖2)其特征是采用公知的上點(diǎn)火明火反燒方式，一次投煤定量燃燒，增設(shè)檔火墻1側(cè)墻3(或拱)，安裝密封爐門、引火爐、下開(kāi)式爐排門、鼓風(fēng)控制機(jī)構(gòu)、引風(fēng)控制機(jī)構(gòu)、配風(fēng)控制機(jī)構(gòu)、排煙溫度監(jiān)控裝置和水暖鍋爐防爆器。
3.按照權(quán)力要求2的燃控水暖鍋爐，其密封爐門(圖3-1)門框4和上爐門5采用水冷，接合口用12×12方形石棉盤根條密封。門口尺寸，一噸/時(shí)爐，為380×480《毫米》，二噸/時(shí)爐并聯(lián)二只二噸/時(shí)爐門，雙火床中間設(shè)隔墻;其引火爐設(shè)在爐內(nèi)前沿(圖3-2)，小爐排6置于與門框?yàn)橐惑w的兩個(gè)側(cè)水箱7中間，引火風(fēng)門9由引火手柄8控制并由棘齒、齒條定位于任一角度;其下開(kāi)式爐排門(圖4-1)，由搖臂11、傳動(dòng)軸10和手柄8控制，一噸/時(shí)爐排門面積為2×300×600《毫米》，二噸/時(shí)爐排門用2個(gè)二噸/時(shí)爐排門并聯(lián);其鼓風(fēng)控制機(jī)構(gòu)(圖5-1)是在鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口安裝一個(gè)風(fēng)門圈14，圈上焊有風(fēng)門板15并裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)門16，風(fēng)門由拉桿17、傳動(dòng)軸13和手柄8控制，手柄安裝于爐前便于操作位置，并由棘齒18、齒條20定位于任一角度;其引風(fēng)控制機(jī)構(gòu)(圖5-2)在公知的煙道擋板22和曲柄21上裝有拉桿17、搖臂23和傳動(dòng)軸13由手柄8控制，手柄安裝于爐前便于操作位置，并由棘齒18、齒條20定位于任一角度;其配風(fēng)控制機(jī)構(gòu)(圖5-3)是在鼓風(fēng)風(fēng)道上裝有分風(fēng)箱25、分風(fēng)板26和傳動(dòng)軸13由手柄8控制，手柄安裝于爐前便于操作位置，并由棘齒18、齒條20定位于任一角度;其排煙溫度監(jiān)控裝置(圖6)是在爐前裝有壓力式溫度計(jì)32、蜂嗚器28和信號(hào)燈29，溫度受感器31置于煙道內(nèi)并由護(hù)套30保護(hù);其水暖鍋爐防爆器(圖7)，為薄膜式安全門GFB50-8-0.2。
4.按照權(quán)利要求
2和權(quán)利要求
3的燃控水暖鍋爐，其配風(fēng)要求通過(guò)檔火墻中的夾壁墻加溫后再由出口噴入爐膛。
5.按照權(quán)利要求
1的燃控技術(shù)改造立式水暖鍋爐為燃控立式水暖鍋爐(圖9)其特征是增設(shè)一個(gè)側(cè)墻3和帶有向下內(nèi)突邊的拱40，分風(fēng)箱25設(shè)在配風(fēng)道下方，與底座39為一體，配風(fēng)出口41成切線噴入爐膛。
6.按照權(quán)利要求
1的燃控技術(shù)改造反射爐(窯爐)為燃控反射爐(圖10-1)，其特征是裝設(shè)水冷密封爐門、鼓風(fēng)控制機(jī)構(gòu)、引風(fēng)控制機(jī)構(gòu)和配風(fēng)控制機(jī)構(gòu)，采用公知的電動(dòng)拖斗43上煤，煤斗47的底部設(shè)有推板爐排46將煤經(jīng)輸煤道50推向固定爐排51，燃燒后的灰碴由手工勾入爐排框52，再由排碴門53排入灰坑。分風(fēng)箱25置于風(fēng)箱44下方，為固定爐排51和推板爐排46及煤斗47配風(fēng)。
7.按照權(quán)利要求
⑥的燃控反射爐，其上蓋48與煤斗47是密封的，上煤時(shí)支架45推動(dòng)上蓋48沿滑道49移動(dòng)，使上蓋軸由斜鐵中退出，解除自鎖后才能推開(kāi)上蓋48上煤。
8.按照權(quán)利要求
1的燃控技術(shù)改造茶爐為旋風(fēng)茶爐(圖11-1)，其特征是增設(shè)帶環(huán)形風(fēng)道的底座39，四風(fēng)管55與環(huán)形風(fēng)道上的風(fēng)管座插接，配風(fēng)出口向一個(gè)切線方向，四風(fēng)管55頂端安裝帶有向下內(nèi)突邊的半園拱56。
9.按照權(quán)利要求
1的燃控技術(shù)改造茶爐為推送爐排茶爐(圖11-2)，其特征是另設(shè)一套燃燒設(shè)備同原爐體搭接。該設(shè)備一端設(shè)有煤斗47，煤斗中的煤由水箱壁61與爐膛分開(kāi)，煤斗底部固定爐排51與爐膛構(gòu)成一個(gè)火床，煤斗底部燃燒的炭火由設(shè)在爐排下的推煤齒62推向爐門可見(jiàn)位置，灰碴由翻板架57翻入灰坑。
10.按照權(quán)利要求
9的推送爐排茶爐，其爐排底下設(shè)有手動(dòng)推煤機(jī)構(gòu)(圖11-3)，搖動(dòng)手柄8曲軸63轉(zhuǎn)動(dòng)，推煤齒64沿曲軸半徑園軌跡運(yùn)動(dòng)，由于定位桿65在定位套66中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使推煤齒64運(yùn)動(dòng)至爐排上面時(shí)將炭火撥向可見(jiàn)位置。
11.按照權(quán)利要求
1的燃控技術(shù)改造大鍋灶為燃膛灶(圖12-2)，其特征是在灶門右側(cè)設(shè)置與爐排73水平成20°角的供煤道72，該供煤道底部和燃燒孔70、灶膛68在爐排73上構(gòu)成一個(gè)火床，供煤道72和燃燒孔70不可見(jiàn)位置炭火，由設(shè)在爐排底下的手動(dòng)推煤機(jī)構(gòu)撥向灶門可見(jiàn)位置，排碴由頂碴踏板71控制的機(jī)構(gòu)進(jìn)行，灰碴由灰碴翻板74排入灰坑;灶膛68用泥頭69與鍋底分開(kāi);鼓風(fēng)風(fēng)道75經(jīng)煙道76加溫后送入灰坑，配風(fēng)由灰碴翻板74開(kāi)度調(diào)整。由爐門67位置撥火。
12.按照權(quán)利要求
11的燃控灶，其爐排一端下方設(shè)頂碴機(jī)構(gòu)(圖12-3)，踏下頂碴踏板71杠桿79抬起支架78、推齒77將灰碴頂起。
13.按照權(quán)利要求
1的燃控技術(shù)改造煤火爐為家用燃控爐(圖13-1)，其特征是在爐門對(duì)面設(shè)煤斗47，煤斗底部與爐排51構(gòu)成燃燒床，由爐門67位置撥火，由爐排門12排下，爐膛上部設(shè)有耐火爐襯80和帶有向下內(nèi)突邊的泥頭69，配風(fēng)由爐體周圍的配風(fēng)孔41成同向切線進(jìn)入爐膛，配風(fēng)控制由風(fēng)門環(huán)82與配風(fēng)孔相對(duì)應(yīng)的孔的位移調(diào)整。
14.按照權(quán)利要求
1的燃控技術(shù)改造單位用采暖爐為燃控爐(圖13-2)，其特征是在該爐一端設(shè)有煤斗47，底部固定爐排51與爐膛構(gòu)成一個(gè)火床，煤斗47下的炭火由爐排下的手動(dòng)推煤機(jī)構(gòu)撥向爐門67的可見(jiàn)位置?；也暧膳挪攴宸牖铱?，配風(fēng)由風(fēng)門59調(diào)整，送風(fēng)控制由出灰門84和煤斗蓋60的開(kāi)度調(diào)整。
15.按照權(quán)利要求
14的燃控爐、其煤斗47與水管86、水箱87聯(lián)接為一個(gè)熱水循環(huán)路。
16.按照權(quán)利要求
1的燃控技術(shù)改造烹炒爐灶為烹炒燃控爐(圖13-3)，其特征是有一個(gè)帶環(huán)形風(fēng)道54和分風(fēng)箱25的底座，其上安裝有爐排門12及其控制手柄8，爐襯80中有與配風(fēng)出口數(shù)量相同的風(fēng)管88，爐襯頂部裝有帶向下內(nèi)突邊的泥頭69。出灰門84爐門67為密封爐門。
專利摘要
本發(fā)明是關(guān)于燃燒技術(shù)，特別是煤的燃燒控制技術(shù)——燃控技術(shù)的發(fā)明。燃控技術(shù)根據(jù)煤的燃燒兩重性、三要素和熱平衡等理論改造手燒層燒爐，將鼓風(fēng)分為爐排底下的送風(fēng)和爐膛空間的配風(fēng)，并依據(jù)火色和火焰鋒面調(diào)整對(duì)比量，依據(jù)排煙溫度和爐膛壓力控制鼓、引風(fēng)量，使燃燒平衡于換熱能力。手燒水暖鍋爐改建后，不配除塵設(shè)備排煙塵濃度在100毫克/標(biāo)立米以下，煙的黑度為林格曼0～1級(jí)，熱效率達(dá)80％。
文檔編號(hào)F23N5/00GK85104441SQ85104441
公開(kāi)日1986年7月2日 申請(qǐng)日期1985年6月13日
發(fā)明者鄒寶璋 申請(qǐng)人:鄒寶璋導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan