CN1011063B - 一种固体燃料的燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固体燃料燃烧装置和支承固体燃料的托板装置，该装置可以开放放置，用于清扫托板的擦刷装置。由托板、燃烧热扩散部、擦刷以及使托板和擦刷动作的装置组成。托板安装在底盘上。可以开闭和拆卸，该托板用于支承燃料。并构成燃烧室的底部。燃烧热扩散部分连接在燃烧室和排气筒之间。擦刷附设在托板上。操作装置设在底盘上。

Description

本发明涉及室内和温室等用的取暖设备、锅炉以及加热洗澡用的燃烧装置，是适合于使用煤、焦炭、木炭、煤球等各种固体燃料的燃烧装置。

同时，本发明还涉及支承上述固体燃料用的托板装置和清理残灰用的托板清理装置。

近年来，广泛采用燃油鼓风加热器和燃油火炉作为取暖装置或燃烧装置，但存在如下问题：燃油的供应量和价格不稳定，并有造成火灾的危险性，而且燃油（液体）在保管、处理、使用时需特别注意安全等。

另一方面，价格低廉又而安全的煤球、煤饼、煤块等用固体燃料引起了人们的重视，被用于各种生产厂、温室、寒冷地区的取暖装置和燃烧设备。以往的燃烧装置，例如1965年的实用新型公告第23003号公报所提出的设计，其结构是：在燃烧室的下面，设置具有通气缝隙的炉 ，在炉

上厚厚地堆积固体燃料，并使其燃烧，灰渣从炉 上落下，并被清除出去，通畅地进行通气而使燃料进行燃烧。

此外，固体燃料中灰分在10%以下的低灰分固体燃料，不仅价格低廉，发热值高，不必担心对大气等产生污染，而且在燃烧装置内残留的灰也很少。因此，使用木炭、褐煤、煤沥青焦、石油焦、烧成焦炭等的燃烧装置已有公开发表的专利（参看1984年申请专利公开第89905号公报，1984年申请专利公开第100302号 公报和美国专利4532913号）。该发明的燃烧装置是由托板和燃烧室构成的。托板是支承低灰分固体燃料用的，它是由完全没有沟槽、缝隙等的平板构成的;燃烧室设在托板的上方，在燃烧室的下端或靠近下端的部位，留有燃烧用空气吸入间隙、窗孔等。空气吸入间隙具有使点了火的固体燃料燃烧的作用，吸入的空气量与排出的废气量成比例。由于该固体燃料具有上面所述的燃料特性，燃烧后在托板上几乎没有灰分，因此，是一种高效率的燃烧装置。

在上述两个申请专利公开的发明中，作为堆积在托板上的固体燃料的点火手段是：在托板上放置点火材料，该点火材料是将废纸、劈柴或压缩纸、纤维等加工成棒状，然后含浸油脂之类的物质。将2～3根这样的棒状材料可回转地互相连接起来，通过回转而扩散成为十字形，便可使用;或者设置用陶瓷加热器、碳棒、金属棒产生电弧的装置;或者在平板下面设置煤气烧嘴，使火焰从平板周围向上方喷出等。

图9表示以往所采用的点火装置的例子。图9表示使用含油材料的状态，该图中38是燃料，2α是燃烧用空气吸入间隙，2α′是空气吸入孔，托板5上的点火材料用火柴点火，使劈柴等引火物燃烧，由于燃烧产生的热量和火焰而使固体燃烧着火。

然而，煤块、煤球等固体燃料必须燃烧时间长、保温效果好、耐烧。因而，自然须要含灰分在10%以上，作为因崩料而从通气孔落下去的限度，这样燃烧后也不会崩料，而保留原形，成为灰渣残留下来，并具有良好的保温效果。因此，燃烧后的灰渣量多，需要从炉菎的通气孔中刮落下来清除出去，再进行废弃处理，十分麻烦，故希望加以改进。另外，在上述公开专利中，在托板上也产生少量的灰分和 熔融的燃烧渣，也必须从托板上清除掉。

本发明的目的是提供这样一种燃烧装置，即能简单地使固体燃料燃烧，使燃烧热量扩散，并能迅速地清除新产生的灰分和残渣，能迅速地熄火。

本发明的固体燃料燃烧装置主要是由托板、燃烧室、燃烧热量扩散部和排气筒构成的。托板镶在底盘的安装孔上，底盘上装有支脚;燃烧室以托板作为底部，具有燃料投入口;燃烧热量扩散部与燃烧室相连通;排气筒是排气用的，与燃烧热量扩散部连通，排出的废气量与进入燃烧室的燃烧用空气吸入量成比例。支承固体燃料用的托板是由完全没有通气孔的平板构成的，该托板是这样设置的：可从底盘的安装孔向下方回转或者向底盘的外侧倾斜滑出，这样燃烧室可以开放，并且可以复原。在托板上面设有擦刷，在底盘上设有使托板、擦刷动作的装置。

在燃烧室下端、保持在托板上的固体燃料，用适当的点火手段点火，使其燃烧，使燃烧热量扩散到燃烧室周围的热量扩散部。若使托板向底盘的下方回转或向外侧倾斜滑出，则燃烧室下端开放，进行熄火或者使燃烧后的灰分、残渣等落下而清除出去，并用擦刷操拭托板的上表面。

具有以上结构和作用的本发明的固体燃料燃烧装置，即使使用木炭、煤球等灰分多的固体燃料，通过托板的开放和擦刷的回转，也可容易地清除燃烧后的灰渣。另外，焦炭及其他低灰分的固体燃料在燃烧过程中容易产生裂纹，容易爆裂而变成细粉，并容易从炉蓖的沟孔中落下去，而本发明是将这类固体燃烧支承、堆积在完全没有通气缝隙的平板状的炉菎上，进行点火，利用吸入的空气，可使其高效率地 燃烧。

因此，本发明的燃烧装置既可以使用像过去那样的加工成形为具有规定尺寸的各种焦炭（过去为了适合于在有通气缝隙的炉蓖上燃烧，将固体燃料加工成形为不致从缝隙落下的规定粒度），也可以使用不经过任何成形加工的小直径的固体燃料，以其原有大小直接放在平板状的托板上，而不必担心落下来和不进行燃烧。而且，在高温气氛中几乎完全燃烧，即使变成极细的粉末混在高温气流中，也会掉落到燃烧热量扩散部的连通分支管内以及从该分支管导入基本部分而掉落到该基本部分内，不必担心从排气筒排放出去，可以防止由于有害气体、煤尘和灰分而造成的公害。因此，本发明是一种能利用廉价固体燃料的有效的燃烧装置，可用来作为锅炉的燃烧装置，加热水和蒸汽，另外，如果附设风机，将燃烧室、燃烧热量扩散部的热风送出，则可有效地用于温室或室内的取暖装置。

图表示本发明的固体燃料燃烧装置的实施例。

图1是本发明的固体燃料燃烧装置分解成上面部分和下面部分的透视图。

图2是本发明装置的上面部分安装在下面部分底盘上的状态的纵剖视图。

图3是本发明装置的底盘仰视图。

图4是本发明装置的主要构成部分-托板的向下回转装置的另一实施例的放大正视图。

图5是图4的X-X剖视图。

图6是本发明的固体燃料燃烧装置的另一实施例的总体透视图。

图7是本发明装置的主要构成部分-托板向底盘的外侧滑出 状态的底盘的内部顶视图。

图8是本发明装置的托板的仰视图。

图9表示现有技术装置的剖视图。

用图示的实施例，详细介绍本发明的固体燃料燃烧装置。

图1所示的燃烧装置A由燃烧部B、燃烧热量扩散部4和排气筒7构成，燃烧装置A安装在底盘1上，也可以从底盘上拆卸下来。燃烧部B与燃烧热量扩散部4的数个扁平箱形的各分支扩散部4b连通，各分支扩散部4b与密闭箱形扩散基本部分4a连通，扩散基本部分4a与排气筒7连通，此外，在合适的部位设置未燃烧物、残灰等的取出口。

燃烧部B主要是由固体燃料保持部2、燃烧室3、托板5（设置在底盘1上）构成的。在底盘1的四角设有支脚1b，在底盘1的上表面与固体燃料保持部2之间，利用腿2b而留有规定尺寸的间隙2a，作为吸入一次空气用。间隙2a的尺寸是通过实验确定的，以便使吸入的空气量与从排气筒排出的废气量成比例。

通过实验，证实了吸入一次空气用的间隙2a的尺寸对内部固体燃料的燃烧有很大影响，由于吸气和排气的平衡，即使堆积的燃料层不厚，也能使固体燃料燃烧，因此不必设置强制送风装置。即，如果间隙2a的尺寸过大，则冷空气大量流入，散热速度超过固体燃料产生热量的速度，使燃烧室内的气氛温度下降，可能会中途熄灭;如果间隙2a过小，则燃烧不充分，也会导致中途熄火。因此，必须通过实验，选择合适的尺寸。或者，也可以在燃烧室四周的壁上开设普通的空气吸入窗孔2a′，并设置调节盖，用来调节窗孔的大小。或者采用图9所示的结构，即在燃烧室四周的壁上，沿着圆周方向开设 多个空气吸入孔2a″;用来吸入一次空气，并且在其外周设置可上下移动的调节环。

固体燃料保持部2与燃烧室3连通，这两部分可以制成一体，也可以分开。在燃烧室3中设有燃烧热量扩散部分。在燃烧室3的上端开口3b的内周，沿水平方向安装了盖子8，该盖子8向下回转，可使开口3b开放。8a是平衡锤。燃料投入口不限于图示的结构，也可以把燃烧室四周壁部的空气吸入窗孔并作燃料投入口。燃烧热量扩散用的各分支扩散部4b与燃烧室的一侧壁部相连通。底盘1的边框1c是防止从吸气间隙2a飞出的燃烧燃料向外飞散用的。燃料保持部2的内侧设有如图2中所示的规定厚度的隔热保温层2′。

该绝热保温层2′涂上能耐焦炭和其它高温燃烧热的可铸绝热保温材料之类的绝热保温材料，或者镶上规定厚度和形状的绝热保温材料。利用该绝热保温层2′的内部空间和设在底盘1上的托板5支承固体燃料，进行点火和燃烧。该绝热保温层2′内部空间的形状是断面呈倒梯形或方形，即内侧的周壁呈向下逐渐扩大的形状或垂直的形状。另外，在燃料多的情况下燃料堆积得很厚，一直堆积到燃烧室内。

在托板5的耐热金属框6内，充填与上述绝热保温层2′相同或效果相同的绝热材料5′，构成一定的厚度和形状。而且，用烧结氧化物、烧结碳化物等加强绝热材料的表面，提高耐热和耐用效果。托板5不限于图1所示的方形，也可以使用多角形、圆形或者圆錐体和角錐体形。在这种情况下，燃料保持部2、燃烧室3的各水平断面分别做成与托板5相似的方形、多角形和圆形。

作为本发明的最核心部分的托板5，如图2所示，在底盘1的下面，将托板5的一侧对着底盘1通过支承机构9进行固定，托板可以 向下回转，另一侧通过动作机构14水平地支承在底盘1的安装孔1a中，托盘可以镶在1a上，也可以脱离1a。

该支承机构9通过横轴9b将支承杆9a枢接在垂直设置在底盘1下面的安装片9c上，将托板5的下表面固定支承在支承杆9a的上表面，上述动作机构14将固定在金属框6下表面的倾斜支承杆10，通过支架11′、小齿轮12、螺杆13连接在马达M₁上。

11a、11b表示枢接轴，12a表示小齿轮轴。通过马达M₁的驱动，与蜗杆13啮合的小齿轮12随着支持臂11′的前端按图中所示的点划线的圆形轨迹回转180°，这样，托板5向下回转到点划线表示的下垂状态。进一步回转180°，恢复到图中所示的原水平位置，将托板5从下垂状态向上方回转，恢复成水平状态，镶合在安装孔1a中。

马达M₁的驱动是通过设置在底盘上的、确认位置用的各种限位开关和遥控开关（图中没有示出）进行操作的。

在图1和图2中，设置了清扫托板5上表面的擦刷15，在燃烧室内可以在规定的角度范围内往复清扫底盘的上表面。

在图3中，镶在擦刷15的安装底部15′上的安装轴15b，突出在底盘1的下面，突出臂杆15a连接在该安装轴15b的端部，与擦刷15保持规定的角度，构成以安装轴15b为中心的整体回转。该突出臂杆15a与固定在齿轮16的轴上的动作臂杆17相连接，通过动作臂杆17的回转，该突出臂杆15a在规定的范围内回转。19是复原用的弹簧。20是用橡胶及其它弹性材料制成的制动片，安装在底盘1或马达安装框等规定的位置上，限制和齿轮16一起回转的动作臂杆17停止时间的回转范围。即通过马达M₂的驱动，经 过蜗杆18，回转的齿轮轴上的动作臂杆17抵抗弹簧19，推动突出臂杆15a按图中箭头所示的方向回转，擦刷15按规定的角度摆动，其动作的结果是动作臂杆17离开突出臂杆15a，与此同时，擦刷15由于复原用弹簧19的作用而恢复到原来的位置。

此后，立即使马达停止转动，但是，由于惯性仍然回转，动作臂杆17与制动片20冲突，因受制动作用，该动作臂杆17不会过分回转，不久就会慢慢停止。另外，将其它制动机构设在马达M₂的轴上，代替上述制动片20，可以进一步提高制动效果。

在实施例中，擦刷的摆动及托板的开闭用12伏的马达，电池电源即可以充分进行操作。所以在实际操作中也可以用电池电源进行操作。

因为托板的开闭、擦刷的作用像前面所说的那样，因此固体燃料中止燃烧或燃烧后一旦托板向下转动和打开，绝热材料5′上的灰便落下，收容到接灰器皿30或灰火壶中，然后向上转动托板，使其恢复到原来的位置，使擦刷15动作将托板5上的高温熔融附着的残渣刮掉，再打开托板，则托板上的残渣全部被清扫干净，可以使以后的燃烧高效率地进行。

此外，也可以用电磁铁使突出臂杆摆动，以驱动擦刷。

在其它实施例中表示的托板，其结构如图4所示，是中间分开的，各个托板5、5向下回转，使托板上的固体燃料或燃烧后的少量残灰、未燃物等落下。使该托板5、5向下回转的结构，如图4所示，将一对悬挂支杆21、21通过轴21a、轴21a枢接在底盘1两侧的中心部位上，将悬挂凹部21b、21b在悬挂支杆21下端部的相对侧边上悬挂支承在支承轴22、22（靠近托板5、5的相对内端） 上，支承托板5、5。托板5、5的各外端分别通过铰链销22a、22a与底盘1枢接。将弹簧23安装在动作片21c、21c之间，动作片21c突设在该悬挂支杆21、21的上端内侧，由于对动作片21c、21c附加向外的弹力，因此牢固地保持各悬挂支杆下端部的悬挂凹部21b的支承轴22的悬挂支承。

上述悬挂支承杆21、21的动作抵消弹簧23的弹力，通过将动作片21c、21c按箭头a、a向内部方向推压，悬挂支杆21、21按b箭头所示方向，向外部方向移动，各悬挂支承凹处和悬挂支杆的悬挂支承脱离开，托板5、5从中央向c箭头所示的方向相互分开，如图4中两个点划线所示那样下垂。

另外，也可以使用形状记忆合金作为支承部和动作部的材料，使托板上下运动。

图6是本发明装置的其它实施例的斜视图，与上述图1中的实施例不同之处在于燃烧热量扩散部4的构成和托板5的构成。燃烧热量扩散部4由基本部分4a和弯曲分支扩散部4b组成。基本部分4a围住燃料保持部2，4a在底盘1上的平面形状为U字形，断面是方筒形，或コ字形。弯曲分支扩散部4b的下端连通基本部4a，其上端通过燃烧室3。排气筒7突出设置在基本部分4a的适当的位置上，并与4a连通。

上述基本部4a的两侧前端作为开口部，将插在内部的托框（图中没有示出）拉出，可排出内部的残渣。或者也可以把前端做成门，打开门清扫内部。此外，图中，3′也是燃烧热量扩散部，3″表示吸气孔。图中，4c表示拉手环。

托板5不限于图7平面图所示的圆形，多角形和方形也可以。托 板5的外周用支承框体24支承，通过下表面的、由弯曲零件组成的一对导向轨条25，悬挂支承在附设在底盘1下表面的支承板27的两个侧缘27′、27′上，可以滑动并镶在底盘1的安装孔1a里。

支承板27的一端用合叶（图中没有示出）枢接在底盘上，另一自由端横架在底盘下表面，操作杆28的内端悬挂在设在支承板27下表面的弧状悬挂支承沟里，可以脱开和挂上，支承板的动作通过回转操作杆28的外端进行。

图中29是安装轴，作为操作杆28的回转中心。

通过操作杆28的回转，支承板27的自由端与操作杆内端脱开，向下方落下，托板5脱离安装孔，通过导向轨条25，在支承板27上滑出到自由端。这样，将长期连续使用后产生的少量的炉灰落入接受器皿30中除去。

采用具有上述结构的本发明装置来燃烧固体燃料时，将规定量的固体燃料从燃料投入盖投入到托板5上堆起来，托板被固体燃料保持部分2的隔热保温层2′所围住。使托板5上的发热体或点火材料变成赤热状态，对固体燃料进行加热，从下面的燃料开始顺序被加热，于是燃料的温度上升。通过热分解，挥发成份从固体燃料中挥发出来，并在燃烧室的空气中进行燃烧。与此同时，燃烧室3的气氛温度也上升，燃烧温度、气氛温度达到规定温度，并得到从缝隙2a吸入的空气中的氧，于是达到着火点并开始燃烧。

燃烧范围扩大，当堆积的固体燃料全部变成赤热状态，并由于辐射热而变成高温燃烧状态时，固体燃料便产生裂纹，并爆裂而变成细粉。但是，由于托板5是平板状的，所以即使燃烧爆裂成细粉，也不会落下，而是被燃料保持部围住，并滞留在燃烧室内，由于吸气、辐 射热和高温气氛，故可以进行完全燃烧。

燃烧产生的废气从排气筒7排出。另外，通过空气吸入缝隙2a将外面的空气吸入燃烧室内，吸入的空气量与排出的废气量成比例。

由于燃烧，燃烧室3和燃烧热量扩散部4便处于高温状态，气流从燃烧室3流入燃烧热扩散部分的分支扩散部4b和基本部分4a内吸气和燃烧、排气的自然对流也顺利进行。另外，热气流中所含的极细粉末状燃烧渣和未燃物落入基本部分4a内，长期使用后这里便会停留微量残渣，可以从设在基本部分4a前端的排渣口将渣取出并排弃。也不必担心残渣在排气筒内混入废气中一同排出，并且可以排除有害煤尘。如果在排气筒内设置过滤器，则效果会更好。

继续燃烧时，不仅在基本部分4a内，连托板上也会残留少量未燃物和灰分，因此，要通过电动机的驱动或通过手动方法，使托板在一端或在中央下垂，或者使突出在底盘前端的操作杆28动作，解除托板与支承板之间的牵连关系，使支承板向下倾斜，并使托板5向外侧滑动，以清扫托板上的灰尘。停止燃烧也采取同样的操作，灰渣从托板上落下来之后，可以自然冷却，也可放在熄火罐内进行熄火。

Claims (4)

1、一种固体燃料燃烧装置，其构造如下：把支承固体燃料用的耐热材料制的托板(5)，嵌在底盘(1)的安装孔(1a)上，该托板是由没有通气孔的平板构成，设有以该托板(5)为底部的燃烧室(3)，该燃烧室(3)上设有燃料投入口，同时将燃烧室下端与底盘上表面之间的间隙(2a)和燃烧室室壁上的空气引入窗口(2a′)，作为与排气成比例的固体燃料燃烧用的进气口；其特征在于：将若干根管状分歧的扩散部(4b)与燃烧室(3)连通设置，通过燃烧扩散的基体部分(4a)，将该分歧扩散部(4b)与排气筒(7)之间连通。

2、按权利要求1所述固体燃料燃烧装置，其特征在于：将支承固体燃料的托板（5）的一端以枢轴支持在底盘（1）上，使其可向下转动，通过连杆（11）把固定在自由端下面的支持杆（10）的另一端连接在电动机（M₁）及其它驱动源上，可使该支持杆（10）上下转动，这样，安装在底盘（1）的安装孔（1a）上的托板（5）便可向下转动和向上恢复原位。

3、按权利要求1所述固体燃料燃烧装置，其特征在于：在支承固体燃料的托板（5）下面，设有导轨（25），在底盘（1）下面，将上述导轨（25）滑动自如地支持在一个后部枢接的支承板（27）的两侧边缘（27′，27′），将托板（5）支承在支承板（27）与底盘（1）下面之间，将一根可使该支承板（27）的自由端保持水平和操纵杆（28），内端脱开转动自如地枢接在底盘（1）上，使托板（5）能够倾斜和开放。

4、按权利要求1所述固体燃料燃烧装置，其特征在于：设有托板擦刷装置，通过安装轴（15b）转动自如地固定在底盘（1）的下面，把突出于安装轴（15b）下端的突出柄（15a），整体地安装在该底盘（1）下面，通过电动机（M₂）、电磁装置等驱动源，将该突出柄（15a）按规定的角度转动，并用复原弹簧（19）使其恢复原位，这样，可将托板（5）上的残灰和其它废弃物清扫掉。

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