CN104870903A - 木材燃料加热炉 - Google Patents

Abstract

一种木材燃料加热炉，其包括：炉部分，其具有在其中的炉室和将炉室分成上室和下室的细网孔木炭篮；还原部分，其具有在其中并且至少部分地在炉室的上室内的一次燃烧室，并且具有将一次燃烧室与上室竖直地分离的主格栅；空气夹套，其围绕一次燃烧室的至少一些并且具有多个端口，所述多个端口在一次燃烧室和空气夹套和主格栅之间提供流体连通，在一次燃烧室和炉室之间提供移动的固体和流体的有限流动；空气通道，其提供从炉室的外部到空气夹套并且到炉室的内部的流体连通；以及烟气通道，其在高于一次燃烧室和炉室的上水平的水平处提供从炉室的下室到烟道出口的流体连通。

Description

木材燃料加热炉

本发明涉及木材燃料加热炉。本发明特别适用于利用“逆流渐进式氧化”的木材燃料加热炉，例如在本发明人提交于2012年10月26日的澳大利亚临时专利申请号2012904682和提交于2013年4月17日的澳大利亚临时专利申请号2013901350中所描述的加热炉，这些申请的内容以引用方式并入本文。然而，本发明不必要局限于这样的炉，也不必要局限于在上述申请的说明书中描述的理论操作。

基本的明火具有在基部处的灰区，在灰区上方，木材被“焙烧”以释放碳基气体，碳基气体在与从侧面进入的空气混合时点燃。热气体上升以加热新添加的木材燃料。冷空气从侧面流入，从基部附近开始，但沿侧面继续向上。壁炉和木材燃料燃烧炉具有这种基本的明火结构。这种结构的内在问题是，气体燃料的物理移动和冷却空气的流入促进了未燃烧的碳颗粒、焦油和木馏油的产生，它们中的一些可能变成空气污染物。最高平均温度处于明火的燃烧的木炭区域以及现有技术的炉中。上方的燃气来自释放的烃和其它碳基气体的上方的木材，这些烃和碳基气体与流入的冷却空气进行一定的燃烧。更容易反应的烃往往是具有较低密度和较低汽化温度的烃，较低密度和较低汽化温度的组合在一些情况下有时留下作为未燃烧的空气污染物的焦油和木馏油并且常常也产生不期望的烟。

有烟的火可能是穿过木炭床的空气的不充分加热所引起的，特别是在木炭床尚未建立的情况下，或者在新燃料的数量超出能在少有或没有烟的情况下被加热和燃烧的量的情况下。在稳定的木材火中，空气中包含的一些氧被用于燃烧木炭中的含碳材料，由此导致空气被加热至足以点燃木炭床上方的木材燃料中的一部分的温度。传统的木材燃料加热炉常常不会使木材完全燃烧，或者燃烧可能是无效率的。标准的封闭炉将空气粗略地导向至木材堆的大概区域，使得多达50％的空气未用于燃烧过程，并且有效地冷却了经燃烧的气体，这降低了进一步燃烧的发生率。

本发明旨在提供一种解决现有技术的一个或多个缺点的木材燃料加热炉。本发明的其它目的和优点可能从以下描述变得显而易见。

鉴于上述情况，在一个方面，本发明大体上涉及一种木材燃料加热炉，其包括：

炉室，其具有底板、从底板的周边向上延伸的侧壁和延伸横跨侧壁的顶部的顶壁；

一次燃烧室，其至少一部分通过贯穿顶壁的开口至少部分地延伸进入炉室，一次燃烧室具有：底壁，该底壁插置在炉室的底板和顶壁之间并且设有包括底壁的至少一部分的主格栅；幕壁，该幕壁从底壁向上延伸通过顶壁中的开口并且具有贯穿幕壁的多个端口；以及封闭壁，该封闭壁延伸横跨幕壁的顶部以封闭一次燃烧室；

空气夹套壁，其至少部分地在开口下方围绕幕壁的至少一部分，以提供围绕一次燃烧室但通过幕壁与一次燃烧室分离的空气夹套，幕壁具有分布在各处且贯穿其的多个端口以在空气夹套和一次燃烧室之间提供流体连通，空气夹套壁和/或幕壁基本上密封穿过顶壁的开口并且将空气夹套与炉室分离；

在底板处或附近穿过底板或侧壁的进气开口和通过顶壁或在顶壁附近进入炉室的炉室空气入口；

一次空气管道、二次空气管道和三次空气管道，一次空气管道沿着炉室的底板延伸并且提供从空气入口到二次空气管道的流体连通，二次空气管道从一次空气管道向上延伸，并且三次空气管道在二次空气管道和空气夹套及炉室空气入口之间提供流体连通；

木炭格栅隔板，其插置在炉室的底板和一次燃烧室的底壁之间；以及

烟气通道，其从烟道开口延伸至低于格栅壁的炉室并且向上延伸至高于顶壁和封闭壁的烟道出口。

在另一方面，本发明大体上涉及一种木材燃料加热炉，其包括：

炉部分，其具有在其中的炉室和细网孔木炭篮，该木炭篮将炉室分成上室和下室；

还原部分，其具有在其中并且至少部分地在炉室的上室内的一次燃烧室，并且具有将一次燃烧室与上室竖直地分离的主格栅；

空气夹套，其围绕一次燃烧室的至少一些并且具有多个端口，所述多个端口在一次燃烧室和空气夹套和主格栅之间提供流体连通，在一次燃烧室和炉室之间提供移动的固体和流体的有限流动；

空气通道，其提供从炉室的外部到空气夹套并且到炉室的内部的流体连通；以及

烟气通道，其在高于一次燃烧室和炉室的上水平的水平处提供从炉室的下室到烟道出口的流体连通。

以这样的形式，格栅壁的一部分包括格栅，灰或类似物可通过该格栅下落以搁置在炉室的底板上。优选地，侧壁包括均为基本上平面的四个侧壁部分，所述四个侧壁部分与底板和顶壁一起为炉室的外壁提供基本上矩形棱柱的形式。优选地，侧壁部分之一具有贯穿的门开口，并且该门能够在打开姿态和关闭姿态之间移动，打开姿态允许进入炉室，关闭姿态基本上密封炉室以防止空气流过门开口并且将上室相对于下室密封。

优选地，一次燃烧室具有与炉室类似的形式，但在尺寸上更小，并且布置成从顶壁向下悬垂。以类似的方式，空气夹套以矩形棱柱形式围绕一次燃烧室的下部，空气室壁的一部分作为底壁的延伸部提供，或者从室壁向外延伸。以这样的形式，空气夹套壁从其到底壁或幕壁的附接部向上通过炉室的顶壁延伸至开口的内边缘。备选地，空气夹套壁在未到达顶壁处结束并且再结合幕壁。以这样的形式，室壁提供围绕通过顶壁的开口的一个或多个内边缘的密封布置。

为便利起见，带有门开口的侧壁部分将被称为前壁，并且从前壁外部观察炉室，右侧壁向前壁的右侧，左侧壁向前壁的左侧，并且后壁与邻接右侧壁和左侧壁的前壁相对。优选地，到一次空气管道的空气入口在门下方基本上居中地设置通过炉的前壁。以这样的形式，一次空气管道沿着炉室的底板和前部水平地延伸至二次空气管道，二次空气管道包括两根上升的管道，其沿着前壁的每侧从一次空气管道的端部延伸。优选地，一次空气管道具有插置在空气入口和二次空气管道之间的风门(damper)或类似物以用于抑制或限制空气流通过一次空气管道。优选地，空气入口形成到一次空气管道的孔口，并且风门提供用于选择性地闭塞或部分地闭塞该孔口。

优选地，三次空气管道在两个二次空气管道之间提供流体连通，但在操作中，通过二次空气管道的空气流基本上平行，来自一次空气管道的流在这两个二次空气管道之间被分流并且在三次空气管道中再次结合。然而，三次空气管道将空气流再次分流，一些空气传递至并通过炉室入口，剩余空气传递至并通过空气夹套。

多个端口布置成将有限的空气流提供至一次燃烧室，但将大部分压力降提供至一次燃烧室。剩余空气流被导向至炉室。在使用中流至一次燃烧室的空气利用木材燃料和热木炭在一次燃烧室中的燃烧被至少部分地去氧以产生热气体，但来自燃烧的热气体的气流向下通过格栅，然后借助于较低密度的热气体在烟气通道中的焓升向上通过烟气通道。

本发明涉及一种包含改进的燃烧过程的逆流渐进式氧化木材燃料加热炉，该燃烧过程可以在本文所述炉中被影响。在炉中的木材燃料的氧化是渐进的，木材通过重力移动至具有增加的氧化的位置，其中气体和火焰流是可被视为“正常”的流的逆流。

已经惊奇地发现，如果可燃气体变得向下流动，烃和碳颗粒更容易出现燃烧问题，因为垂直温度梯度也可能被颠倒。将空气流保持逆流移动借助于烟囱气流进行。空气上升通过火的自然趋势被向下气流的强度克服，通过将烟囱上风口(chimney uptake)定位在靠近离开三次燃烧木炭的热气体并且将烟囱或烟道出口定位在刚好高于火的水平来增强该强度。这也允许将烟囱作为热辐射器更有效地使用。

渐进式氧化已被测试和观测以在封闭的箱体(一次燃烧室)中操作，该箱体仅在基部处开放，并且提供长度足以允许氧化过程以有序方式发生的燃烧通道。具有预定尺寸的进气端口被策略性地定位以贯穿一次燃烧室的侧面。空气端口的尺寸和位置被选择以控制空气，而不必使用风门和将动能或动量分量引入至空气流以形成湍流或至少有助于湍流的形成。

当系统正在燃烧并且气流流动时，一些数量有限的第一空气被抽吸通过上部孔以用于初始的较低温度燃烧，这逐渐地加热更下面的木材燃料并且通过辐射将上方的木材预热。随着更多的空气进入更下面，空气变得至少部分地耗尽氧气，并且温度逐渐地升高。由于温度在基部处较高，木材的最终碎裂会发生在基部处，这为高层逐渐地向下移动至下一氧化位置形成空间。

木材进料门设置在一次燃烧室的前顶部处，在侧面具有旋转的锁定柄部。锁定柄部通过杆在后部处联接到烟囱旁路门。一次燃烧室的下部具有预定数目的预定尺寸的端口。一次燃烧室的这部分由空气夹套封闭。

在一个备选形式中，篮悬挂在一次燃烧室的开口端处。格栅杆延伸横跨一次燃烧室的底部，并且格栅篮在内部由竖直杆悬挂。一次燃烧室可作为通过主炉体的顶部装配的一次燃烧室模块提供，主炉体可以被特殊地构造，或者可以是转化为根据本发明的木材燃料加热炉的现有技术的现有木材燃料炉体。

在操作中，灰通过凹进的细网孔木炭篮落入下室，下室充当“最终着火区域”，在这里，从空气幕流新引入的氧与排出一次燃烧室的氧耗尽的气体混合，并且已穿过细网孔木炭篮中燃烧的木炭。下室也导致形成烟囱的下部的竖直排烟箱室的开始。烟囱旁路门可被旋转或以其它方式移动横跨排烟箱室，以阻挡或减少正常烟囱流，但打开从还原室的上端到烟囱的流。竖直排烟箱室的另一端接纳烟囱的竖直部分。

在另一方面，本发明涉及一种用于利用分层的下降气流形式的家庭木材加热炉的改进的燃烧过程，其中，木材燃料的氧化是渐进的，并且木材进料的竖直移动从氧气有限的燃烧开始，并且渐进到在基部处没有这样的限制的燃烧。

本发明具有导致每燃烧单位木材更高的温度的两个优点。首先，本发明能够燃烧标准炉常常无法燃烧的高发热量燃料，例如焦油、木馏油和碳粒。其次，本发明使用有限但特别地靶向的空气的系统。该方法增加了炉温，因为未使用的冷却空气不会不必要地增加总气体体积或冷却已燃烧的气体。这两个优点的结合导致炉在根据本发明人进行的测试高最多30％的温度下操作，而不增加木材消耗量。

为了使本发明可以更容易被理解和投入实际应用，现在将参照附图描述现有技术的基本明火结构和本发明的示例，并且在附图中：

图1是根据现有技术的基本明火结构的图解侧正视图；

图2是根据本发明的木材燃料加热炉的绘画视图；

图3是图2的炉沿着图5的线2-2的竖直剖视图；

图4是图2的炉沿着图5的线3-3的水平剖视图；

图5是图2的炉沿着图4的线4-4的竖直剖视图；

图6是图2的炉的格栅的一部分的图解斜视图；

图7是图5的格栅的一些部分的图解分解图；以及

图8是图6和图7的用于格栅的调整系统的一部分的图解绘画视图；

图9是在图2的炉的一次燃烧室中的燃烧过程的一部分的图解侧剖视图；

图10是图9的还原(reduction)部分的图解侧剖视图，示出了其相对于炉部分的布置；

图11是图9的还原部分的图解侧剖视图，示出了其相对于烟道的布置；

图12是图9的还原部分的图解前剖视图，示出了在还原部分中用于升高和降低燃料的可选的篮；

图13和图14是图2的炉的图解侧剖视图，其中烟道的上部被移除；

图15是图2的炉的另一个图解侧剖视图；

图16是图2的炉的烟道的一部分的图解前正视图；以及

图17是图形表示，比较了现有技术的明火的燃烧温度与图2的炉中的火的燃烧温度。

在附图的图2至图16中，由于木材燃料炉的不同部件或部分在不同的图中例示，并非所有元件都在所有附图中示出，因此，在某些附图中提供了某些附图标记。另外，一些描述将涉及炉在使用中的操作方式。

为便于说明，基本的明火结构可被分成“A”、“B”、“C”和“D”区。在火的基部处为包含灰和木炭的灰区“A”。木炭向灰的燃烧“焙烧”上方的木材以释放碳基气体，碳基气体在与空气在“B”区中混合时点燃，“B”区包含火焰、燃烧气体和焙烧的木材。火焰向上流动以加热“C”区中新添加的木材燃料，“C”区也包含用于燃烧以在“D”区上方产生火焰的释放的气体。空气从侧面流入，在火的基部附近开始并且也沿着侧面向上，流入的空气是冷的，也就是说，处于环境温度或高出环境温度不多。

图2至图5中所示的木材燃料加热炉10包括炉部分11和还原部分12，还原部分12部分地穿入炉部分并且部分地从炉部分向上延伸。炉部分被支撑在底座或基部13上。炉部分具有包围炉室41的底板14、右侧壁15、后壁16、左侧壁17、前壁18和顶壁27，在还原部分中包围还原室42。前壁具有提供到炉室的通路的门19。可以看到，当关闭时，门在19a处密封隔板。

空气入口20从前壁开始并且通往一次空气管道22。一次空气管道是沿着炉室的前底部拐角横向地延伸的水平管道。两根上升的二次空气管道21和23从一次空气管道的端部延伸并且沿着炉室的前左和前右拐角向上延伸至炉室的顶壁上方的三次空气管道24。

三次空气管道提供从二次空气管道到空气夹套26的流体连通。一旦在木材燃料加热炉中建立稳定的燃烧，入口空气就穿过由箭头29表示的入口。入口空气穿过一次空气管道的水平部分并且进入二次空气管道，如由箭头30所表示的。入口空气接着向上穿过二次空气管道并且进入三次空气管道，如由箭头31所表示的。

穿过三次空气管道的空气中的一些穿过炉室入口40进入炉室，如由箭头32所表示的。穿过三次空气管道的剩余空气穿过其中，如由箭头33和34所表示的。为便利起见，从三次空气管道传递至空气夹套的空气将被称为一次燃烧空气。一次燃烧空气从三次空气管道传递至空气夹套，围绕空气夹套行进，如由箭头35和36所表示的，包括向下通过空气夹套，如由箭头37所表示的。来自空气夹套的一次燃烧空气穿过多个空气端口39并且进入一次燃烧室，如由箭头38所表示的。

空气端口设置在围绕还原室的幕壁51中。空气夹套通过幕壁50与炉室分离。炉室被木炭格栅隔板52分成上炉室54和下炉室55，木炭格栅隔板52具有一定程度上居中地设置在木炭格栅隔板中的细网孔木炭篮53。还原室通过主格栅56与上炉室分离，主格栅56具有多个开口57，热木炭可通过开口57下落到达细网孔木炭篮以用于燃烧至灰。

主格栅具有可变的孔隙或间距，如在图6至图8中更详细所示。主格栅包括两个侧通槽部段58，其布置成以面朝彼此的通槽彼此相对。图6和图7中仅示出侧通槽部段中的一个，但布置是基本上对称的。两组条在相对的侧通道之间延伸，其中每个条的端部至少部分地插入每个侧通槽部段的通槽中。

每组条包括典型地在61处示出的多个条，其在每一组内基本上彼此平行，并且一组的条基本上平行于另一组的条。一组为固定组59，并且另一组为可移动组60，可移动组60可以沿着通槽滑动，滑动的方向沿着通槽并且横向于条。每组条具有基本上相同的间距。

固定组由焊缝62固定到侧通槽部段，焊缝62在每个固定杆的端部处或附近并且沿着侧通槽部段的唇缘58a保持规则地间隔开的间距。条的可移动组的条的端部以间隔的布置紧固到滑动条63，滑动条63的横截面尺寸选择用于与侧通槽部段的通槽滑动接合。固定条的端部短于可移动条，从而使滑动条能滑动经过固定条的端部。可移动条也固定到推拉条64，推拉条64的一部分远离可移动条的剩余部分延伸至连接杆65，并且剩余部分由在73处的焊缝焊接到至少一个但优选地所有可移动条。

连接杆可枢转地连接到曲柄组件67的杠杆部分。杠杆部分固定到扭力杆68，扭力杆68的轴线平行于连接杆所连接到的枢轴的轴线。曲柄部分69成直角延伸至扭力杆并且具有附接或紧固到其的曲柄柄部70。通过将切向力施加到曲柄柄部产生的扭力杆在旋转箭头71的方向上的旋转造成连接杆和推拉条的线性移动，因此，可移动杆在线性箭头72的方向上移动。可以看到，旋转和线性箭头为双向的，表明可移动杆可从对着固定条的一侧向对着固定条的另一侧并且在两者间的任意点处移动。

在图9的图解侧剖视图中，在111处的新木材在顶部处被添加，并且当其下落通过室时，经历在112处的有限的燃烧、在113处的燃烧和在114处的强烈燃烧。在115处，木材已被转化为木炭，并且是在115处燃烧的木炭。空气被引入，如由116处的箭头所指示的，但根据本发明以有限的量。图解侧剖视图右侧的坐标图示出了在用于燃烧的氧可用性和温度之间的关系，并且还结合燃烧室中的相对位置。

现在将参照图10至图15描述逆向燃烧过程。为了实现逆流点火过程的控制，根据本发明的炉使用两个基本模块来构造。第一模块是构成还原部分12的一次燃烧室，其在顶部和侧面处封闭，但在底部处开放。一次燃烧室使用在底部处的主格栅56来保持在其中的进料木材43。第二模块是炉部分，并且基本上呈普通木材燃烧炉的形式，其已被修改以将一次燃烧室半套包括到炉的顶部中。烟道仅从下炉室接收气体。

建议逆流点火过程具有三重要素：首先，吸力由来自烟道的气流提供，从而使得向下气流能够通过燃烧模块进入上炉室，通过细网孔木头格栅进入下炉室，并且排气经由烟道离开。

其次，将空气分流并且将空气的大部分靶向至燃烧室而将剩余部分靶向至上炉室导致较高的温度集中在缓慢地移动通过系统的气体的较小体积内，从而在进入炉的燃烧区域之前提供空气的预热并使木材燃料在一次燃烧室中的氧化最大化。空气在炉体的侧面周围被导向以使用从炉的侧面辐射的热来预热用于木材和相关联的挥发性气体、焦油和木馏油的燃烧的空气。流过下部空气端口的空气点燃在所使用的粗网孔格栅上的木炭，并且能够实现未燃烧气体的二次燃烧，而且也有助于穿过细网孔木炭篮上的木炭的任何剩余的挥发性气体的三次燃烧。

一次燃烧室设置在炉部分的顶壁中，使得一次燃烧室的大约一半定位在炉顶上方，而下半部延伸进入炉内部的上部。为了有助于安全操作，在添加额外的木材时，通过由连接的连杆和铰链约束或封锁通过烟囱的气流来抑制炉火，铰链将木材进料通道门锁定柄部连接到烟囱导流门。

在上炉室内，一次燃烧室空气歧管或空气夹套围绕一次燃烧室的下半部，接收预热的空气，并且进一步加热来自空气供应系统的空气。预热的空气以这样的体积被吸入，使得在一次燃烧室的上部中氧气有限的燃烧发展至在下部中的富氧燃烧。

在一个备选形式中，提供了篮，其可以在一次燃烧室内升高或降低，以改变木材燃料的燃烧及其与进气孔的相对位置的关系。篮的高度由中空大螺距螺钉设定，该螺钉由曲柄柄部旋转。杆穿过中空螺钉，然后穿过燃烧室的长度，并且附接到刀片的中心，该刀片可由柄部旋转以破碎和搅拌位于格栅上的大块木炭。置于柄部和中空螺钉的顶部之间的弹簧将刀片或搅拌器定位在升高的位置。杆延伸穿过格栅中的定位孔并且端接以第二搅拌刀片，该刀片的旋转和高度变化用来使穿过粗格栅落下的木炭光滑并分布木炭。

在上炉室和下炉室之间的隔板是柔软的，但相对于炉通道门气密密封。细网孔木炭篮向下凹进到隔板中，以在燃烧室的基部处接纳从粗网孔木炭格栅落下的木炭。烟道可以如图16中所示被分裂成两个或更多个平行管，以增加辐射表面积。

由于是逆流(下降气流)火，在主燃料主体可被点燃之前，需要下降气流。为了实现这一目的，需要以下程序：

通过点燃在下炉室中的烟囱开口下方的商用酒精(40-50ml)的托盘，来预热烟囱，以允许将烟囱在大约40秒内加热至约100℃。

在主炉通道门打开的情况下，在将上炉室和下炉室隔开的细网孔木炭托盘中的木炭和引火物被点燃，通过在点火操作之后关闭的炉体门来触及那里。木炭在60秒内猛烈燃烧，其中烟囱温度为约150℃并且随着强逆流通过炉而升高。

在木炭在细网孔木炭托盘中的燃烧已稳定之后，空气供应系统控制器打开。在细网孔木炭托盘中的木炭点燃之后两分钟，烟囱温度达到大约200℃，并且强大的下降气流是很明显的。

利用在顶部上的引火物，在一次燃烧室中的适度体积的主进料木材被点燃，一次燃烧木材进料通道门打开，并且空气供应系统打开。随着木材着火并且燃烧变稳定，木材进料通道门逐渐关闭，并且空气供应系统被调整以优化燃烧。

在进料木材已在燃烧室的基部中点燃之后，燃烧室中的木材量逐渐增加，以便为木炭在粗网孔木炭格栅和细网孔木炭篮上的形成提供时间，从而能够实现二次和三次燃烧。在一次燃烧室和上炉室中使用中的所有空气被从空气供应系统供应并由该系统控制。在点火操作处于稳定状态的情况下，输送至炉体门的内表面上的空气幕的预热空气为约200℃，并且在进入一次燃烧室的一次燃烧室空气歧管中在顶部处为约250℃，在底部处为约300℃。通过部分地捕获从炉体辐射的热，并且将该热经由空气供应系统和一次燃烧室空气歧管循环回到一次燃烧室中，未燃烧的木材的温度升高，这有助于水分的去除，从而能够实现木材的一次燃烧和挥发性气体的释放。

在图14中，进料木材的渐进式氧化始于第一空气入口的水平X1处。在该水平处，空气是有限的，并且仅支持弱的氧气有限的燃烧。气体的移动经受强气流，并且总的移动是向下的，随着更多的空气入口孔被经过、更多的燃料燃烧而加速，温度升高并且燃烧过程从在X1处的氧气有限逐渐地改变以成为在X2处的氧气较不有限。

大约在这个时点处，烃已大部分经受高温分解以离开初始的木材进料，从而留下作为主要残余物的木炭。在富氧环境中，木炭在X3处为温度超过约1000℃的主要燃料。该燃料足以燃烧所有烃，前提条件是氧气已能够从侧面混合并且经过在基部处的障碍物。燃烧的木炭尺寸减小，利用上方的重物或通过机械破碎而断裂。木炭接着下落穿过格栅，以补充细网孔木炭篮或托盘中的木炭。

一次燃烧室内的系统的渐进式氧化需要一列木材被焙烧并且在下部富氧的燃烧区上方释放气体。如果木材被保留以便减慢燃烧速率，火将趋于为恰巧是下降气流的普通火，下部木炭床将消失，燃烧将是不完全的，并且该过程将随着内部和外部的污染物沉积而退化。

在X4处来自空气幕的额外的空气被添加，并且被抽吸通过篮中的较小木炭。将气体抽吸通过包含较小的木炭块的篮的这种作用在气体穿过时产生额外的混合，并且额外的空气燃烧木炭。进入下炉室的气体是不同的，产生不同颜色的火焰，并且几乎已经清除了焦油和木馏油，如通过在不具有防护性空气幕的下炉玻璃门上缺少冷凝沉积物可看出的。

灰落在底板上，气体被向下抽吸并且覆盖灰堆，并且燃烧的气体被向上抽吸到后烟道空间以外出到大直径的薄壁烟囱烟道中。为了减缓烟气的速度，烟道通过管套节来叠加。该构型显著地增加了热能在被释放到大气环境中之前被辐射和通过对流分布到室内空间的时间。由于在烟囱的基部处的气体的高温(大约500℃)，热的提取可以在不负面地影响炉的工作的情况下进行。

已经发现的是，当以本文所述方式使用时，根据本发明的木材燃料加热炉布置用于耗尽的木材固体和过程的各种气体两者以在过程的最高温度下和氧气的受控的可用性的环境中到达最终的氧化位置。木材和空气在相同的方向上向下前进，木材通过重力，而空气通过烟囱气流。建议烟囱温度被监测和保持，因为它提供逆流作用的驱动力。

参看图17中的坐标图，在常规的火中，在一次燃烧中释放的挥发性气体从燃烧的木炭竖直地上升，而不穿过木炭。随着这些燃气上升，它们在与流入的空气混合的同时冷却。所得到的冷却的空气/气体化学计量混合物将在火焰顶部的最大温度限制到大约300℃，如由图17中的线101所表示的。

可用的氧或温度常常不足以完成从燃烧的木材释放的挥发性气体和颗粒在与空气混合时的二次燃烧。

在本发明的逆流系统中，随着流向下移动，气体混合物的燃烧温度增加，穿过燃烧木炭的火的最热区域的气体在大约1,000℃处达到顶峰，如由图17中的线102所表示的。从燃烧的木材释放的气体在作为排气即将离开系统之前达到其最高温度。混合额外的和预热的氧源直到气体达到其最高温度为作为附加的燃料源的剩余的可燃气体和颗粒的三次燃烧创造最佳条件。这能够实现木材和在一次燃烧阶段期间排出的所有副产物气体的几乎完全的燃烧，从而增加炉的效率，同时也减少通过烟囱烟道最终释放的污染物的数量和性质。

当木材在一次燃烧室中在氧气有限和富氧环境两者中燃烧时，一次燃烧发生。二次燃烧发生在搁置在一次燃烧室的基部处的粗网孔木炭格栅上的木炭中，并且燃烧从燃烧的木材排出的大部分的挥发性气体(通常为甲烷和甲醇)、焦油和木馏油。剩余的挥发性气体的三次燃烧发生在搁置在细网孔木炭篮上的木炭中，该燃烧最大达到大约l,000℃的温度。

虽然本发明已参照具体示例进行了描述，但本领域的技术人员应当理解，本发明可以在由所附权利要求阐述和限定的本发明的广泛的范围和界限内具体化为其它形式。

Claims (12)

1.一种木材燃料加热炉，包括：

炉室，其具有底板、从所述底板的周边向上延伸的侧壁和延伸横跨所述侧壁的顶部的顶壁；

一次燃烧室，其至少一部分通过贯穿所述顶壁的开口至少部分地延伸进入所述炉室，所述一次燃烧室具有：底壁，所述底壁插置在所述炉室的所述底板和所述顶壁之间并且设有包括所述底壁的至少一部分的主格栅；幕壁，所述幕壁从所述底壁向上延伸通过所述顶壁中的开口并且具有贯穿所述幕壁的多个端口；以及封闭壁，所述封闭壁延伸横跨所述幕壁的顶部以封闭所述一次燃烧室；

空气夹套壁，其至少部分地在所述开口下方限定所述幕壁的至少一部分，以提供限定所述一次燃烧室但通过所述幕壁与所述一次燃烧室分离的所述空气夹套，所述幕壁具有分布在各处且贯穿所述幕壁的多个端口以在所述空气夹套和所述一次燃烧室之间提供流体连通，所述空气夹套壁和/或所述幕壁基本上密封穿过所述顶壁的所述开口并且将所述空气夹套与所述炉室分离；

在所述底板处或附近穿过所述底板或所述侧壁的进气开口和通过所述顶壁或在所述顶壁附近进入所述炉室的炉室空气入口；

一次空气管道、二次空气管道和三次空气管道，所述一次空气管道沿着所述炉室的所述底板延伸并且提供从所述空气入口到所述二次空气管道的流体连通，所述二次空气管道从所述一次空气管道向上延伸，并且所述三次空气管道在所述二次空气管道和所述空气夹套及所述炉室空气入口之间提供流体连通；

木炭格栅隔板，其插置在所述炉室的所述底板和所述一次燃烧室的所述底壁之间；以及

烟气通道，其从所述烟道开口延伸至低于所述格栅壁的所述炉室并且向上延伸至高于所述顶壁和封闭壁的烟道出口。

2.一种木材燃料加热炉，包括：

炉部分，其具有在其中的炉室和细网孔木炭篮，所述细网孔木炭篮将所述炉室分成上室和下室；

还原部分，其具有在其中并且至少部分地在所述炉室的所述上室内的一次燃烧室，并且具有将所述一次燃烧室与所述上室竖直地分离的主格栅；

空气夹套，其围绕所述一次燃烧室的至少一些并且具有多个端口，所述多个端口在所述一次燃烧室和所述空气夹套和主格栅之间提供流体连通，在所述一次燃烧室和所述炉室之间提供移动的固体和流体的有限流动；

空气通道，其提供从所述炉室的外部到所述空气夹套并且到所述炉室的内部的流体连通；以及

烟气通道，其在高于所述一次燃烧室和所述炉室的上水平的水平处提供从所述炉室的所述下室到烟道出口的流体连通。

3.根据权利要求2所述的木材燃料加热炉，其中，所述格栅壁的一部分包括格栅，灰或类似物可以通过所述格栅下落以搁置在所述炉室的所述底板上。

4.根据前述权利要求中的一项所述的木材燃料加热炉，其中，所述侧壁包括各自为基本上平面的四个侧壁部分，所述四个侧壁部分与所述底板和顶壁一起为所述炉室的所述外壁提供基本上矩形棱柱的形式，所述侧壁部分中的一个具有贯穿的门开口，并且所述门能够在打开姿态和关闭姿态之间移动，所述打开姿态允许进入所述炉室，所述关闭姿态基本上密封所述炉室以防止空气流过所述门开口并且将所述上室相对于所述下室密封。

5.根据权利要求4所述的木材燃料加热炉，其中，所述空气夹套以矩形棱柱形式围绕所述一次燃烧室的所述下部，所述空气室壁的一部分作为所述底壁的延伸部提供，或者从所述室壁向外延伸。

6.根据权利要求4或权利要求5所述的木材燃料加热炉，其中，所述空气夹套壁从其到所述底壁或幕壁的附接部向上通过所述炉室的所述顶壁延伸至所述开口的内边缘。

7.根据权利要求4或权利要求5所述的木材燃料加热炉，其中，所述空气夹套壁在未到达所述顶壁处结束并且再结合所述幕壁。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的木材燃料加热炉，其中，到所述一次空气管道的所述空气入口在所述门下方基本上居中地设置通过所述炉的所述前壁，使得所述一次空气管道沿着所述炉室的所述底板和前部水平地延伸至所述二次空气管道，所述二次空气管道包括两根上升的管道，所述两根上升的管道沿着所述前壁的每侧从所述一次空气管道的所述端部延伸。

9.根据权利要求8所述的木材燃料加热炉，其中，所述一次空气管道具有风门，所述风门插置在所述空气入口和所述二次空气管道之间，以用于抑制或限制空气流通过所述一次空气管道。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的木材燃料加热炉，其中，所述多个端口布置成将有限的空气流提供至所述一次燃烧室，但将大部分空气压降提供至所述一次燃烧室。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的木材燃料加热炉，所述木材燃料加热炉在使用中提供包含改进的燃烧过程的逆流渐进式氧化木材燃料加热炉。

12.根据权利要求11所述的木材燃料加热炉，其中，在所述炉中的木材燃料的氧化是渐进的，所述木材通过重力移动至具有增加的氧化的位置，其中气体和火焰流是可被视为“正常”的流的逆流。