木材燃料加熱爐的制作方法
【專利說明】木材燃料加熱爐
[0001]本發(fā)明涉及木材燃料加熱爐。本發(fā)明特別適用于利用“逆流漸進式氧化”的木材燃料加熱爐，例如在本發(fā)明人提交于2012年10月26日的澳大利亞臨時專利申請?zhí)?012904682和提交于2013年4月17日的澳大利亞臨時專利申請?zhí)?013901350中所描述的加熱爐，這些申請的內容以引用方式并入本文。然而，本發(fā)明不必要局限于這樣的爐，也不必要局限于在上述申請的說明書中描述的理論操作。
[0002]基本的明火具有在基部處的灰區(qū)，在灰區(qū)上方，木材被“焙燒”以釋放碳基氣體，碳基氣體在與從側面進入的空氣混合時點燃。熱氣體上升以加熱新添加的木材燃料。冷空氣從側面流入，從基部附近開始，但沿側面繼續(xù)向上。壁爐和木材燃料燃燒爐具有這種基本的明火結構。這種結構的內在問題是，氣體燃料的物理移動和冷卻空氣的流入促進了未燃燒的碳顆粒、焦油和木餾油的產生，它們中的一些可能變成空氣污染物。最高平均溫度處于明火的燃燒的木炭區(qū)域以及現有技術的爐中。上方的燃氣來自釋放的烴和其它碳基氣體的上方的木材，這些烴和碳基氣體與流入的冷卻空氣進行一定的燃燒。更容易反應的烴往往是具有較低密度和較低汽化溫度的烴，較低密度和較低汽化溫度的組合在一些情況下有時留下作為未燃燒的空氣污染物的焦油和木餾油并且常常也產生不期望的煙。
[0003]有煙的火可能是穿過木炭床的空氣的不充分加熱所引起的，特別是在木炭床尚未建立的情況下，或者在新燃料的數量超出能在少有或沒有煙的情況下被加熱和燃燒的量的情況下。在穩(wěn)定的木材火中，空氣中包含的一些氧被用于燃燒木炭中的含碳材料，由此導致空氣被加熱至足以點燃木炭床上方的木材燃料中的一部分的溫度。傳統(tǒng)的木材燃料加熱爐常常不會使木材完全燃燒，或者燃燒可能是無效率的。標準的封閉爐將空氣粗略地導向至木材堆的大概區(qū)域，使得多達50%的空氣未用于燃燒過程，并且有效地冷卻了經燃燒的氣體，這降低了進一步燃燒的發(fā)生率。
[0004]本發(fā)明旨在提供一種解決現有技術的一個或多個缺點的木材燃料加熱爐。本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點可能從以下描述變得顯而易見。
[0005]鑒于上述情況，在一個方面，本發(fā)明大體上涉及一種木材燃料加熱爐，其包括:
[0006]爐室，其具有底板、從底板的周邊向上延伸的側壁和延伸橫跨側壁的頂部的頂壁；
[0007]一次燃燒室，其至少一部分通過貫穿頂壁的開口至少部分地延伸進入爐室，一次燃燒室具有:底壁，該底壁插置在爐室的底板和頂壁之間并且設有包括底壁的至少一部分的主格柵；幕壁，該幕壁從底壁向上延伸通過頂壁中的開口并且具有貫穿幕壁的多個端口 ；以及封閉壁，該封閉壁延伸橫跨幕壁的頂部以封閉一次燃燒室；
[0008]空氣夾套壁，其至少部分地在開口下方圍繞幕壁的至少一部分，以提供圍繞一次燃燒室但通過幕壁與一次燃燒室分離的空氣夾套，幕壁具有分布在各處且貫穿其的多個端口以在空氣夾套和一次燃燒室之間提供流體連通，空氣夾套壁和/或幕壁基本上密封穿過頂壁的開口并且將空氣夾套與爐室分離；
[0009]在底板處或附近穿過底板或側壁的進氣開口和通過頂壁或在頂壁附近進入爐室的爐室空氣入口；
[0010]一次空氣管道、二次空氣管道和三次空氣管道，一次空氣管道沿著爐室的底板延伸并且提供從空氣入口到二次空氣管道的流體連通，二次空氣管道從一次空氣管道向上延伸，并且三次空氣管道在二次空氣管道和空氣夾套及爐室空氣入口之間提供流體連通；
[0011]木炭格柵隔板，其插置在爐室的底板和一次燃燒室的底壁之間；以及
[0012]煙氣通道，其從煙道開口延伸至低于格柵壁的爐室并且向上延伸至高于頂壁和封閉壁的煙道出口。
[0013]在另一方面，本發(fā)明大體上涉及一種木材燃料加熱爐，其包括:
[0014]爐部分，其具有在其中的爐室和細網孔木炭籃，該木炭籃將爐室分成上室和下室;
[0015]還原部分，其具有在其中并且至少部分地在爐室的上室內的一次燃燒室，并且具有將一次燃燒室與上室豎直地分離的主格柵；
[0016]空氣夾套，其圍繞一次燃燒室的至少一些并且具有多個端口，所述多個端口在一次燃燒室和空氣夾套和主格柵之間提供流體連通，在一次燃燒室和爐室之間提供移動的固體和流體的有限流動；
[0017]空氣通道，其提供從爐室的外部到空氣夾套并且到爐室的內部的流體連通；以及
[0018]煙氣通道，其在高于一次燃燒室和爐室的上水平的水平處提供從爐室的下室到煙道出口的流體連通。
[0019]以這樣的形式，格柵壁的一部分包括格柵，灰或類似物可通過該格柵下落以擱置在爐室的底板上。優(yōu)選地，側壁包括均為基本上平面的四個側壁部分，所述四個側壁部分與底板和頂壁一起為爐室的外壁提供基本上矩形棱柱的形式。優(yōu)選地，側壁部分之一具有貫穿的門開口，并且該門能夠在打開姿態(tài)和關閉姿態(tài)之間移動，打開姿態(tài)允許進入爐室，關閉姿態(tài)基本上密封爐室以防止空氣流過門開口并且將上室相對于下室密封。
[0020]優(yōu)選地，一次燃燒室具有與爐室類似的形式，但在尺寸上更小，并且布置成從頂壁向下懸垂。以類似的方式，空氣夾套以矩形棱柱形式圍繞一次燃燒室的下部，空氣室壁的一部分作為底壁的延伸部提供，或者從室壁向外延伸。以這樣的形式，空氣夾套壁從其到底壁或幕壁的附接部向上通過爐室的頂壁延伸至開口的內邊緣。備選地，空氣夾套壁在未到達頂壁處結束并且再結合幕壁。以這樣的形式，室壁提供圍繞通過頂壁的開口的一個或多個內邊緣的密封布置。
[0021]為便利起見，帶有門開口的側壁部分將被稱為前壁，并且從前壁外部觀察爐室，右側壁向前壁的右側，左側壁向前壁的左側，并且后壁與鄰接右側壁和左側壁的前壁相對。優(yōu)選地，到一次空氣管道的空氣入口在門下方基本上居中地設置通過爐的前壁。以這樣的形式，一次空氣管道沿著爐室的底板和前部水平地延伸至二次空氣管道，二次空氣管道包括兩根上升的管道，其沿著前壁的每側從一次空氣管道的端部延伸。優(yōu)選地，一次空氣管道具有插置在空氣入口和二次空氣管道之間的風門(damper)或類似物以用于抑制或限制空氣流通過一次空氣管道。優(yōu)選地，空氣入口形成到一次空氣管道的孔口，并且風門提供用于選擇性地閉塞或部分地閉塞該孔口。
[0022]優(yōu)選地，三次空氣管道在兩個二次空氣管道之間提供流體連通，但在操作中，通過二次空氣管道的空氣流基本上平行，來自一次空氣管道的流在這兩個二次空氣管道之間被分流并且在三次空氣管道中再次結合。然而，三次空氣管道將空氣流再次分流，一些空氣傳遞至并通過爐室入口，剩余空氣傳遞至并通過空氣夾套。
[0023]多個端口布置成將有限的空氣流提供至一次燃燒室，但將大部分壓力降提供至一次燃燒室。剩余空氣流被導向至爐室。在使用中流至一次燃燒室的空氣利用木材燃料和熱木炭在一次燃燒室中的燃燒被至少部分地去氧以產生熱氣體，但來自燃燒的熱氣體的氣流向下通過格柵，然后借助于較低密度的熱氣體在煙氣通道中的焓升向上通過煙氣通道。
[0024]本發(fā)明涉及一種包含改進的燃燒過程的逆流漸進式氧化木材燃料加熱爐，該燃燒過程可以在本文所述爐中被影響。在爐中的木材燃料的氧化是漸進的，木材通過重力移動至具有增加的氧化的位置，其中氣體和火焰流是可被視為“正?！钡牧鞯哪媪?。
[0025]已經驚奇地發(fā)現，如果可燃氣體變得向下流動，烴和碳顆粒更容易出現燃燒問題，因為垂直溫度梯度也可能被顛倒。將空氣流保持逆流移動借助于煙囪氣流進行?？諝馍仙ㄟ^火的自然趨勢被向下氣流的強度克服，通過將煙囪上風口(chimney uptake)定位在靠近離開三次燃燒木炭的熱氣體并且將煙囪或煙道出口定位在剛好高于火的水平來增強該強度。這也允許將煙囪作為熱輻射器更有效地使用。
[0026]漸進式氧化已被測試和觀測以在封閉的箱體(一次燃燒室)中操作，該箱體僅在基部處開放，并且提供長