CN1014741B - 炉及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种下向通风炉，在燃烧室10上方有固体燃料斗35，下面有出灰口11，在燃烧室高度或低于燃烧室高度上的燃气出口11，在灰室20的出灰口下面的螺旋器22，可调节燃烧室10下面的灰堆21高度，从而控制灰或燃料或不可燃物料从出灰口的逸出。这样，可使燃气出口11被燃烧室10内的热煤所覆盖，以致所有的来自燃烧室或预燃烧区的燃气，在到达燃气出口11之前必须经过热煤53过滤层。

Description

本发明涉及下向通风或侧向通风炉（不论是工业加热或废料燃烧用的大型工业炉还是小型民用炉），其中，固体燃料或可燃废料向下移动到达燃烧区。

现有的下向通风炉或侧向通风炉要求装有下炉排，用以把燃烧室的燃料块托住在位，这是因为它们通常都依靠料斗或其类似物，以使燃料下落到下炉排上面的有限的燃烧区。实际上在该领域的大多数专利都和下炉排的设计有关。这种炉的实例包括：

美国专利US4，278，067-派克

美国专利US4，194，487-卡德瓦拉德等人

美国专利US4，102，318-朗德奎斯特

美国专利US4，441，436-海萨命（Haysahi）

然而，这些炉排会被生成的炉渣（特别是在过去的炉中燃烧废料时的不可燃烧物质）所堵塞。因此需要频繁停车以清理炉排。这些炉还存在着烟和未燃气从燃烧室逸出的问题，而这是不希望的。

本发明的目的是提供一种改进的下向通风炉，该炉可以用来比较干净地燃烧各种固体燃料。

本发明的一个方面提供了一种下向通风或侧向通风炉，它具有在燃烧室内的燃烧区，在燃烧区下面的出灰口，在出灰口下面的灰室，在燃烧室内的燃烧区的高度或低于该高度位置上的燃气出口，向燃烧区供应固体燃料的固体燃料供应装置，以及通向燃烧区的进气口，进气口包含有距燃气出口一定距离处的通向燃烧区的一次进气口和靠近燃气出口处 的通向燃烧区的二次进气口进气口设于燃气出口的高度或高于该高度的位置上，出灰口不受阻挡，出灰口是畅通的通道，没有任何炉排或其它燃料支撑结构安装或横过其中，还具有位于灰室中用于保持和调节在出灰口下方的灰堆以便支撑热煤床的排灰装置。

燃气出口是燃气离开炉的区域，它们可直接通向大气，或者进入烟囱或其它风道，也可进入热交换器或其它设备中。

炉最好有一次和二次燃烧区，由一次和二次进气口供气，一次进气口位于二次进气口之上，该一次进气口能够比二次进气口提供更多的空气，使得在炉工作时，二次燃烧区总是由该一次燃烧区供给煤。

最好该二次进气口靠近该燃气出口。

本发明的另一方面提供了一种操作下向通风或侧向通风炉的方法，该炉具有在燃烧室内的燃烧区，在燃烧室的燃烧区的下面的出灰口，在燃烧室的燃烧区的高度或低于该高度的位置上的燃气出口，固体燃料供应装置，以及在燃烧室的燃烧区的高度或高于该高度的位置上的供气装置，其中出灰口不受阻挡，该出灰口是畅通的通道，没有任何炉排或其它燃料支撑结构安装或横放其中，该方法包括以下步骤：按照下向通风或侧向通风的方式，在燃烧室的燃烧区中将固体燃料在室中燃烧，在出灰口下方产生并保持灰堆，建立并保持由灰堆支撑的热煤床，覆盖住燃烧室的燃气出口，使得所有的燃气从燃烧室流出燃气出口以前，通过热煤过滤。

下面通过实例并结合附图来叙述本发明的最佳型式。图面说明如下：

图1是本发明设备第一实施例的正剖视图;

图2是图1中设备的变型形式的局部视图;

图3是图1中设备的另一种变型的示意图;

图4是图1中设备的又一种变型形式的局部视图;

图5是本发明第二实施例的侧剖视图;

图6是本发明第三实施例的侧剖视图。

参照图1-4说明第一实施例。依照本发明，下向通风炉有燃烧室10（最好是长槽形，并可有任意长度），出灰口11沿着燃烧室底部长度方向布置，燃气出口（在本实施例中同时也是出灰口11），底室20，用于调节（a）底室20内的灰堆21与（b）出灰口11之间的关系的装置。在燃烧室10的上方设有固体燃料供应装置，它最好是料斗35的型式（图1只表示出其一部分），尽管也可采用其它的输送燃料到燃烧室的装置。

燃烧室10底部有第二燃烧区即主燃烧区（工作时保持热煤层），燃烧室10上部有第一燃烧区即预燃烧区（根据设计要求，它也可以出现在料斗的底部）。除室10与20之外，还可以有多个热交换和过滤间，以及风道。

炉子的设计可使其是组合结构，以使燃烧室可有任意长度，需要时多个炉子可以并排配置。参照图1，固体燃料52通过顶开口11a供给上燃烧室10。可以用转轴12（装有插杆）来耙松燃烧室10内的燃料，以防止燃料架在燃烧室10的口部而发生堵塞。可以安装有滑动闸门13，当炉子停用，或当炉体被移出，例如修理时，可以用来关闭对燃烧室的燃料供应。

供给燃烧室10上部的空气是由旁室15通过通风口14导入。一次空气可由风扇吹入或抽入，或靠燃烧时产生的吸力及用来把燃气抽入室20的风扇的作用来引入。因为在燃烧室10顶部的一次燃烧区的容积要大于向着燃烧室10底部的二次燃烧区，一次空气的输入要比二次空气更多。

可以选择使用液体燃料，如图1所示，可以从中空的并带有孔口的转轴12供应液体燃料。液体燃料流过轴12时被加热，落入燃烧室时，通常使用情况下它与来自通风口14的空气接触而点燃，并在燃烧室10内燃烧，充分烧尽后再在燃烧室10底部过滤。也可以考虑，把气体燃料在压 力下从歧管16经由旁室15供入燃烧室10。还可以在旁室15把水加入空气中，以控制燃烧温度，从而防止其升到产生一氧化二氮的温度。

炉子工作时，上燃烧室10底部的出灰口11被打开，虽然，也考虑安装滑动闸门17，在炉子停工，即没有产生灰堆时，用以防止燃料的散失。

燃烧室10内的炉灰从出灰口11落下，产生的干净燃气也由此通道逸出室10。而烟则留在室10内重新燃烧。不燃烧的固体物质（例如岩石或金属碎屑）落到底室20的材料堆顶上，在炉子工作时，该材料堆将是灰堆21。不过，在冷起动时，该材料堆则可以用砂堆或其它不它可燃物料堆来提供。这样，堆21顶部为燃烧室10提供了一个可控制的“楼面”51。如果“楼面”51落到低于室10底部的下面位置，围绕堆21顶部就可形成燃气出口。

热煤层53可以被维持在燃烧室10内，因此，由旁室18经过通风口19流入的二次空气可以促进燃烧。而总的空气则从室10流出并进入室20。可以使用风扇或鼓风机（图中未示）把空气吹入或抽入燃烧室内，或者从室20抽吸燃气。

安装在室20底部的空心轴上的锥形螺旋器22，沿着燃烧室长度方向布置，可从灰堆底把灰抽走并将之排出，从而调节灰堆21的高度位置，使灰堆21顶部上的任何未燃烧物或局部燃烧物保持在空气流中。调节灰堆高度通常是很方便的，以致其高度保持在图1所示的恒定位置上。

通入室18的开口处可设有重力作用的或弹簧加载的挡板（图中未示），当通向炉子的通风减小时挡板可自动减小其开口面积。这样将改变一次燃烧区对二次燃烧区的空气比例，在不同的燃烧速率下使该比例达最佳值。该挡板最好永远不把开口关死，以使一次空气入口总是比二次空气入口得到更多的空气，并使两燃烧区在各种燃烧条件下总是可以得到空气。

从螺旋器的中空轴经过通风口23可以提供附加空气以燃烧灰中的碳。该空气同时还冷却螺旋器，并流过灰堆以帮助移动过程。螺旋器的锥度使灰沿着室20一直处在同样的高度。

如图4所示，锥形螺旋器22的两侧可设有附加螺旋器40，其作用是以比螺旋器22快得多的速度移动灰，以便立即把与之接触的灰有效地移去，借此，由于防止棱锥体底部宽度超过一定的限度，就可使灰锥体的高度受到控制。中部的锥形螺旋器22在该设备中的作用是把任何大块的不可燃烧物移走，这些不可燃烧物直接下沉到灰锥体下面而不是下滑下到两侧边，螺旋器还对灰鼓风以保证完整连续地回转。在该设备中的螺旋器22的旋转速度要比例如图1中所示设备的螺旋器慢些，这是因为不需要用它保持灰堆高度的恒定，从而不需要从灰堆底部移去同加到灰堆顶部一种多的灰。

空气和燃气通过排气口24离开室20，再导入热交换器和/或过滤器25。过滤器25最好是石灰石过滤器，它与燃气中的氧化硫反应形成硫化钙，从而把氧化硫从燃气中除去。石灰石是靠顶上的螺旋器27填入过滤器箱26内，而硫化钙则由底部的另一个螺旋器28除去。燃气由侧面的排气口29排出。

由于烟灰在燃烧室10底部重燃而烧尽，并且氧化硫由过滤作用除去，在正常运转情况下，可以期望排出炉子的燃气比较“干净”。

炉子最好有双层壁，在内壁30和外壁31之间有间隔空间。进入炉子的冷空气由炉底的通风口32进入，经过壁30和31之间的空间、再进入旁室15和18。空气在流过两壁之间时被加热，因此在进入内室时已经是热的，从而可加速燃烧。

如图2所示，在一次燃烧室10上部（或燃料斗的底部）可装有附加炉排33，它包括多根间距较大的管条，其中心空气通道上有多个孔，空气可以直接提供给放置在炉排33上的燃料。这些附加的空气入口供燃烧 室顶上附近的预燃区之用。

炉排可以支持大块燃料进行预燃，并对上室的燃料提供附加鼓风。炉排间隔最好小于或等于炉灰出口，以便在炉子工作时，由于有炉排存在，固体废料可以在预燃区的炉排上面局部燃烧，并且可以防止任何大块的不可燃材料落到燃烧区去。

沿着上室10的锥形壁可以设有向下的类似的肋条，支撑燃料脱离炉壁并使空气围绕和穿过燃料而环流。与炉排33的管条一样，这些肋条的中心可以有通空气的通道，它们也可能不需要，因为燃烧室10的这些部分已经由通风口14供有空气。

整个燃烧器可以安装在轨道34内的支撑上，使之可在装料斗即料斗35的下面滑进和滑出，以便于清理。料斗可以设有耙子，安装在转轴36上，把燃料向前推以保证对炉子连续供料。不过，只是某些种类的燃料在某些应用下才需要，并不是所有的炉子都需要这样做。

图3中的设备具有滑块37或其它输送装置，安装在燃料斗35的底部，使用时它可以向前滑移，把一堆燃料通过门38推入燃烧室，然后再滑回原位，使另一堆燃料落到其前面。

只要燃料高度总是保持在输送装置37高度以上，基本上没有空气或烟可从该通道逸出，设备的运转可以正常进行。如果滑块37的原动力足够大，并且通道足够牢固并有适当的尺寸，大块的燃料就可在该通道被挤碎，变成更适合于燃烧的小块。这对某些燃料在某些应用下可能需要，并非所有的炉子都需要。

同样地，可移动的轨式炉并非一定适用于所有的用途，本发明设备的一些特征也可应用于定位式炉、小炉等等，它们仍然属于本发明的范围之内。

通常，室10的上部最好向底部倾斜，使局部消耗的燃料慢慢卸放到底室去。不过，也可以是室10的上部是直壁，而底部有较小的直径，也 可获得同样的结果。通风口和风道不需要如图所示那样配置，而可供选择的方案对那些熟悉技术的专业人员是显而易见的。

各个室和风道的大小和形状也可以变换，尽管所示的比例在目有来看是较佳的。

参照图5说明第二实施例。

可以如图5所示那样建造较大的炉子，用以燃烧废屑、类似的混合物和原燃料，它们可能含有较大比例的不可燃材料。燃烧室及其相关通风口在图中被省略，但应该理解它们可以和图1中的燃烧室的结构相似。

和图2所示的实施例一样，设有由中空管条33构成的炉排（其中之一以侧视图而不是端视图表示出来），其断面最好是盒形或矩形的，而不是圆形的，其局部填满水41或某些其它冷却液，以防止在受热和重力应力作用下翘曲。类似的充水管条在图6中以端视图表示）。在管条33的正上方区域进行预燃，而在室10的下部区域和区域20进行二次燃烧。

把固体燃料43填入室10，它们汇集在管条33上面并燃烧。移动推块44，使其在管条33上表面上移动以推动燃料堆43，使小块燃烧燃料在管条33之间落入室10的底部，而大块不可燃材料则不会落下，被推到管条33一端而落入室42，不燃废屑也都落入室42内。

空气可以通过壁上的单一通风口45或者通过螺旋器47的中空轴上的孔口46而进入室42内。螺旋器47是输送装置，可以把不燃烧碎屑从室42排出。进入室42的空气被热碎屑加热之后，直接通过开口48，或者间接通过中空管条33的内部及其上的孔49而进入燃烧室10的顶上。还可通过螺旋器22供应二次燃烧空气，用于燃烧所有的可燃物，然后才离开室20，通过侧面出口进入室20两侧的排出室。

参照图6说明第三实施例。较小的炉子60具有复合的料斗62和燃烧室70，有上盖61以便通向料斗。上料斗部分有储放未燃烧固体燃料63 的槽，燃料63向下落到上炉排65上的预燃区，炉排65由大间隔的各通水67的盒形断面管条66和空气管68组成，空气管有上通风口，对预燃区供风。较大块的燃料被这些上炉排65拦住，先燃烧到一定程度，直至足以通过管条66之间而落到燃烧室70内的燃烧热煤层75上面。

围绕燃烧室70的侧面有多个进气口71，由风扇72供气，某些进气口围绕着炉子垂直壁上由多个孔口所构成的燃气出口74。虽然这里没有表示出来，进气口还可以穿插到燃气出口的各孔口之间。已燃气出口处可以装上烟囱（图中未示）。

燃烧室70底部设有出灰口76，使灰落到室78内的灰堆77上。灰堆的高低由螺旋器80或其它输送装置来调节。

改变供应给预燃区和燃烧区的空气比例，就可能调节热煤层形成或消失的速率。

发明的优点如下：

在出灰口下面设有可移动物料堆（如灰堆），就有可能调节燃烧室内材料的燃烧和去除，同时可以避免炉渣或不可燃物（例如岩石或金属屑等）集结，它们往往形成于在过去的下向通风炉内位于燃烧室下面的炉排上。

在本发明炉子的设计构造中，其燃气出口设在燃烧室的高度或低于燃烧室的高度上，还提供了“干净燃烧”操作，因为从较冷的预燃区产生的烟或燃气，在到达燃气出口之前都必须先通过燃烧室热煤的过滤。我在本发明申请中的全部设计的优点是，所有的烟和可燃气，当它们仍在热过滤材料之内时竞先氧化，这是因为在这热煤过滤的输出区均匀地供应有二次空气的缘故。

本发明的各种变型说明如下。

最好使中部螺旋器沿燃烧室长度方向布置（使设计不同长度的炉子变得简单），也可采用其它的装置，例如一个或多个螺旋器或其它输送装 置可以垂直于出灰口而延伸。可以用其它任意的装置代替中部螺旋器来调节出灰口与有关的灰堆的相互关系。例如，底室可以有倾斜底板，一般可把灰堆推向底室一端的出口。但这不是较佳的装置，因为岩石或炉渣落下后要滑下斜坡有一定困难。用振动装置作用在倾斜底板上，可以减少这种困难的可能性。

可以采用另外的往返推料器或刮板链条输送器，或者一个或多个较高速的螺旋器和一个开/关转换开关装置联用，当灰堆达到一特定高度，螺旋器开动，使灰堆高度降低至预定水平以下，这时再使螺旋器停转。可以选用多种转换开关装置。其中一种装置可以用热传感器，把它放置在从上室通向底室20（见图1）的空气流通道上，当灰堆高度达到一个高度而使空气流明显堵塞时，燃烧速率降低，转换开关装置就被触动，于是灰堆高度降低。

在不脱离权利要求所广泛限定的本发明的范围内，可以进行上述的许多改变。

Claims (9)

1、一种下向通风或侧向通风炉，它具有在燃烧室(10、70)内的燃烧区(53、75)，在燃烧区(53、75)下面的出灰口(11、76)，在出灰口(11、76)下面的灰室(20、78)，在燃烧室内的燃烧区(53，75)的高度或低于该高度位置上的燃气出口(11、74)，向燃烧区(53、75)供应固体燃料的固体燃料供应装置(35、62)，以及通向燃烧区(53、75)的进气口(14、19、33、68、71)，该进气口(14、19、33、68、71)设于燃气出口(11、74)的高度或高于该高度的位置上，进气口(14、19、33、68、71)包含有距燃气出口(11、74)一定距离处的通向燃烧区的一次进气口(14、33、68)和靠近燃气出口(11、74)处的通向燃烧区的二次进气口(19、71)，其特征在于出灰口(11、76)不受阻挡，出灰口是畅通的通道，没有任何炉排或其它燃料支撑结构安装或横过其中，还具有位于灰室(20、78)中的用于保持和调节在出灰口下方的灰堆以便支撑热煤床的排灰装置(22、40、80)。

2、根据权利要求1的下向通风或侧向通风炉，其特征在于环绕燃烧室设有一个或多个旁室（15），空气和/或水通过该旁室进入燃烧室，从燃烧室抽走热量。

3、根据权利要求2的下向通风或侧向通风炉，其特征在于排灰装置（22、40、80）是一个或多个螺旋器。

4、根据权利要求3的下向通风炉，其特征在于燃气出口（11）也是出灰口（11）。

5、根据权利要求3的下向通风或侧向通风炉，其特征在于燃气出口（74）是由设置在燃烧室的至少一个壁上的多个孔构成的。

6、根据权利要求3的下向通风炉，其特征在于燃烧室（10、70）的上部设有炉排（33、65），炉排（33、65）上方设有预燃区（64），所述炉排（33、65）包括具有进气通道（33、66）的管条（33、66），管条（33、66）之间的间隔小于或等于出灰口（11、76）的宽度。

7、根据权利要求6的下向通风炉，其特征在于炉排（33）表面上方装有移动推块（44）。

8、根据权利要求1的下向通风或侧向通风炉，其特征在于一次进气口（14、33、68）的总截面积大于二次进气口（19、71）的总截面积。

9、一种操作下向通风或侧向通风炉的方法，该炉具有在燃烧室（10、70）内的燃烧区（53、75），在燃烧室（10、70）的燃烧区（53、75）的下面的出灰口（11、76），在燃烧室（10、70）的燃烧区（53、75）的高度或低于该高度的位置上的燃气出口（11、74），固体燃料供应装置（35、62），以及在燃烧室（10、70）的燃烧区（35、62）的高度或高于该高度的位置上的供气装置（14、19、33、68、71），其中出灰口（11、76）不受被阻挡，该出灰口是畅通的通道，没有任何炉排或其它燃烧支撑结构安装或横放其中，本发明的特征在于该方法包括以下步骤：按照下向通风或侧向通风的方式，在燃烧室（10、70）的燃烧区（53、75）中将固体燃料在室中燃烧，在出灰口（11、76）下方产生并保持灰堆，建立并保持由灰堆支撑的热煤床，覆盖住燃烧室的燃气出口（11、74），使得所有的燃气从燃烧室（10、70）流出燃气出口（11、74）以前，通过热煤过滤。

Images