CN106247410B - 一种节能环保燃柴炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种节能环保燃柴炉，包括炉壳和炉膛，其特征在于，所述的炉壳为套设在炉膛外部的封闭筒形结构，所述的炉膛包括燃烧筒和套装在燃烧筒外侧的外筒，燃烧筒外壁与外筒之间具有间隙形成气流腔，外筒的底部设置与气流腔连通的供风总成，并且燃烧筒和外筒呈上小下大的锥形结构。本发明所述的节能环保燃柴炉将整个炉膛设置为锥型结构，提升送风效率，燃烧能获得更大的空气流量，满足预混燃烧所需要的空气与燃气的混合比，实现可燃物分子的热解和碳颗粒的更好气化，可燃物完全燃烧获得高热值燃气，进而获得更高的炉膛温度和炉口的持续稳定高温，燃烧炉口温度持续稳定在1050℃以上，能耗低，输出高。

Description

一种节能环保燃柴炉

技术领域

本发明涉及燃烧装置技术领域，尤其涉及一种节能环保燃柴炉。

背景技术

天然气、煤、电等新能源的出现在近代改变了人类生活，但同时也给人类带来了环境污染和破坏，随着不可再生能源的不断减少乃至枯竭，在地球上存续了几千年且从来取之不尽，用之不竭的生物燃料的使用和燃烧再度被人类重视；同时，二十一世纪以来，由于天然气、液化气、煤、电等能源的广泛使用，使得原本作为农村主要燃料的树枝、秸秆等废弃，给环保造成新的问题，生活垃圾更大程度的危害着人类生存空间和环境，因此世界各国对生物燃料使用的研究和探讨进入一个新阶段，生物质作为燃料在欧美得到广泛推广和使用，垃圾燃烧发电技术也在日趋成熟和完善。

传统的采用生物质作为燃料的燃烧炉存在着生物燃料热值低，燃烧效率低，燃烧温度低，烟雾粉尘污染严重等问题，特别是在高海拔地区使用时，炉内燃料燃烧不充分，烟雾量大，发热量低的问题更加突显。传统的生物质燃烧炉通常为直筒型的炉膛，空气从炉膛内部自下而上，空气从炉膛直接穿过后流出炉口，降低了干馏效果，带动内部干馏和气化形成的可燃物(包括可燃气体和碳颗粒)迅速离开炉膛，不能实现热解，炉膛温度偏低(约750℃左右)，火焰接触加热容器底部或遇外部低温易形成炭黑，燃烧效率低，燃料消耗快，炉口飞出灰烬多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种节能环保燃柴炉，解决目前技术中传统的生物质燃烧炉输入能耗高，燃烧效率低，燃烧温度低，烟雾粉尘污染严重的问题。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：

一种节能环保燃柴炉，包括炉壳和炉膛，其特征在于，所述的炉壳为套设在炉膛外部的封闭筒形结构，所述的炉膛包括燃烧筒和套装在燃烧筒外侧的外筒，燃烧筒外壁与外筒之间具有间隙形成气流腔，外筒的底部设置与气流腔连通的供风总成，并且燃烧筒和外筒呈上小下大的锥形结构。本发明所述的节能环保燃柴炉将整个炉膛设置为锥型结构，由于气体流经的面积越大，则流速越小，当气体流经的面积越小则流速越大，因此气流从外筒的底部进入到气流腔内上升时，气流腔的截面逐渐缩小，气流的流速变大，减少了热气的回流，使炉口燃气获得较高的气流速度，提高空气流量，提高炉膛的燃烧温度，为有机物分子的热解和碳颗粒的气化提供更有利的条件，进而获得高热值燃气，增加了火焰的稳定性和抗外界气流或风速干扰的能力，从而提高燃烧效率，降低燃烧不充分产生的烟雾粉尘。

进一步的，所述的燃烧筒的锥度角度为15～18°，外筒的锥度角度为14～17°，气流腔的截面逐渐缩小，保障能获得较高的气流速度，提高燃烧效率。

进一步的，所述的燃烧筒的顶部设置燃烧炉口，燃烧炉口为上大下小的锥形结构，所述的燃烧炉口的壁面沿圆周方向开设有若干通气的炉口小孔，所述的炉口小孔的口径为2.5～4.5mm，并且设置有上下两排，炉口小孔的出射气流方向聚集向上，使得燃气获得高的气流速度，增加了火焰的稳定性和抗外界气流或风速干扰的能力。

进一步的，所述的燃烧筒上部沿圆周方向开设有若干的上通气孔，燃烧筒的下部沿圆周方向开设有若干的下通气孔。

进一步的，所述的上通气孔距离燃烧筒顶部十分之一燃烧筒高度，下通气孔距离燃烧筒底部三分之一燃烧筒高度，上通气孔、下通气孔的口径为2.5～4.5mm，下通气孔设置有上下两排，并且下排的下通气孔的数目少于上排的下通气孔的数目。

进一步的，所述的下通气孔的外围设置有绕流罩，绕流罩的下侧与燃烧筒连接，绕流罩的上侧与燃烧筒形成开口结构，从而绕流罩与燃烧筒之间形成开口向上的流道，下通气孔与此流道连通。利用绕流罩和上通气孔、下通气孔改变燃烧筒内的气流方向和燃烧分层，空气从外筒底部进入气流腔时由于绕流罩的作用不会从下通气孔进入燃烧筒，空气上行至上通气孔进入燃烧筒，由于燃烧筒上小下大的锥形结构，上通气孔的出射方向为向燃烧筒中心聚集向下，为燃烧筒内的生物质燃料提供了充足的空气，然后在燃烧筒内形成大量干馏气体，干馏气体从下通气孔沿绕流罩进入气流腔，并在气流腔中实现与下部来的空气的预混，增加了其中的可燃物分子及碳颗粒在炉内停留的时间，形成充分热解和气化，然后从炉口小孔流出在燃烧炉口处进行充分的燃烧。由于下通气孔的气流方向是由内向外，减少了炉膛内燃料的直接燃烧速度，大幅增强了干馏效果，增强节约燃料的效果。

进一步的，所述的绕流罩整体呈环形，并且沿圆周方向分隔为若干个开口向上的导流口，下通气孔通过导流口与气流腔连通。

进一步的，所述的燃烧筒的底部还设置有隔热层，减小燃烧的高温对供风总成的影响，延长供风总成的使用寿命。

进一步的，所述的供风总成包括风机，风机与外筒之间通过风机阻热层连接，结构简单，有效降低热传递，使炉膛温度升高不影响风机的正常运转，延长风机的使用寿命。

进一步的，所述的外筒为隔热筒体，炉壳的底部设置有炉座支脚，炉壳的顶部设置了防风过滤网，并且炉壳顶部还设置了用于支撑锅具的支架。

与现有技术相比，本发明优点在于：

本发明所述的节能环保燃柴炉将整个炉膛设置为锥型结构，提升送风效率，燃烧能获得更大的空气流量，满足预混燃烧所需要的空气与燃气的混合比，实现可燃物分子的热解和碳颗粒的更好气化，获得高热值燃气，进而获得更高的炉膛温度和炉口的持续稳定高温，燃烧炉口温度持续稳定在1050℃以上；彻底改变燃烧筒内的气流方向和燃烧分层，增加燃气在炉内停留的时间，燃烧筒下部的下通气孔的气流方向由内向外，减少炉膛内燃料的直接燃烧速度，大幅增强了干馏效果，增强节约燃料的效果；燃烧炉口的倒锥结构使得燃气获得较高的气流速度，增加了火焰的稳定性和抗外界气流或风速干扰的能力；减小了风机受热，使炉膛温度升高不影响风机的正常运转；炉膛内能获得适量的空气流量，燃气燃烧可以少借助燃烧炉口上部空气，防风过滤网挡住了炉膛内轻质灰烬的逃逸，不影响燃烧效果，使用环保和清洁，降低环境污染。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为炉膛的结构示意图；

图3为绕流罩的侧视结构示意图；

图4为绕流罩的俯视结构示意图；

图5为炉膛的气流方向和燃烧分层结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开的一种节能环保燃柴炉，改变气流路径，提升送风效率，增加燃气在炉内停留的时间，实现可燃物分子的热解和碳颗粒的更好气化，获得高热值燃气，进而获得更高的炉膛温度和炉口的持续稳定高温，燃烧效率高，节约燃料，火焰稳定性好、抗干扰性好，有效降低烟雾粉尘污染。

如图1至图4所示，一种节能环保燃柴炉，包括炉壳1和炉膛2，所述的炉壳1为套设在炉膛2外部的封闭筒形结构，炉壳1顶部设置了用于支撑锅具的支架11；所述的炉膛2包括燃烧筒3和套装在燃烧筒3外侧的外筒4，外筒4为隔热筒体，降低热散失，保障炉膛温度，提高燃烧热量利用效率，燃烧筒3外壁与外筒4之间具有间隙形成气流腔5，外筒4的底部设置与气流腔5连通的供风总成6，在本实施例中，供风总成6包括风机61，风机61与外筒4之间通过风机阻热层62连接，同时燃烧筒3的底部还设置有增厚的隔热层8，降低热传导，大幅减小了风机受热，使炉膛温度升高不影响风机的正常运转，炉壳1的底部设置有炉座支脚9，保障通风良好，确保有足够空气能通过风机61鼓入炉膛内，确保燃烧充分。风机61为5～9V、1～4W的直流风机，炉口的燃烧输出功率约为5.5～6.5KW，3.5分钟内能将2升20°C水烧至100℃。

根据连续方程：ρVA＝m,当气体流经的面积越大，则流速越小，当气体流经的面积越小则流速越大，因此本申请将燃烧筒3和外筒4设置为上小下大的锥形结构，燃烧筒3的锥度角度a为15～18°，外筒4的锥度角度b为14～17°，避免了各部位涡流的产生，大幅提升送风效率，在同等条件下，燃烧能获得更大的空气流量，满足预混燃烧所需要的空气与燃气的混合比。

燃烧筒3的顶部设置燃烧炉口31，燃烧炉口31为上大下小的锥形结构，所述的燃烧炉口31的壁面沿圆周方向开设有若干通气的炉口小孔32，所述的炉口小孔32的口径为2.5～4.5mm，并且设置有上下两排，由于燃烧炉口31为上大下小的锥形结构，因此气流从炉口小孔流过时的气流方向聚集向上，使得燃气获得高的气流速度，增加了火焰的稳定性和抗外界气流或风速干扰的能力。

燃烧筒3上部沿圆周方向开设有若干的上通气孔33，燃烧筒3的下部沿圆周方向开设有若干的下通气孔34，上通气孔33距离燃烧筒3顶部十分之一燃烧筒3的高度，下通气孔34距离燃烧筒3底部三分之一燃烧筒3的高度，上通气孔33、下通气孔34的口径为2.5～4.5mm，下通气孔34设置有上下两排，并且下排的下通气孔34的数目少于上排的下通气孔34的数目，在本实施例中，下排的下通气孔34的数目小于等于上排的下通气孔34数目的三分之一，并且下通气孔34的外围设置有绕流罩7，绕流罩7的下侧与燃烧筒3连接，绕流罩7的上侧与燃烧筒3形成开口结构，在本实施例中，绕流罩7整体呈环形，并且绕流罩7沿圆周方向分隔为若干个开口向上的导流口71，下通气孔34通过导流口71与气流腔5连通，绕流罩7遮住下通气孔34，使得从底部风机61鼓入的空气不会从下通气孔34进入燃烧筒3内。

绕流罩和燃烧筒上的通气孔的布置彻底改变炉膛内的气流方向和燃烧分层，如图5所示，下通气孔34所在区域为灰化层，灰化层为燃料燃烧形成灰渣的堆积层；上通气孔33与下通气孔34之间的区域为干馏燃烧层，干馏燃烧层是燃料初次氧化或不完全燃烧第一次产生高温烟气和灰渣的层段；上通气孔33所在区域为热解层，干馏燃烧层产生甲基、乙基等侧链断裂，脱碳、脱氢，生成甲烷、氢气及其它碳氢化合物的层段；炉口小孔32所在区域为燃气燃烧层，热解层、干馏燃烧层产生的可燃气体在炉口实现高温氧化燃烧的层段。风机鼓入的空气一直沿气流腔上行至上通气孔进入燃烧筒，由于燃烧筒上小下大的锥形结构，上通气孔的出射方向为向燃烧筒中心聚集向下，因此从上通气孔流入燃烧筒内部的气流气压向下，为燃烧筒内的生物质燃料提供了适量的空气，然后在燃烧筒内不完全燃烧形成大量干馏气体，干馏气体大部分从下通气孔由内至外流出沿绕流罩进入气流腔，并在气流腔中实现与下部来的空气的预混，增加了其中的可燃物分子及碳颗粒在炉内停留的时间，形成充分热解和气化，获得高热值燃气，进而获得更高的炉膛温度和炉口的持续稳定高温，燃气最后从炉口小孔流出在燃烧炉口处进行充分的燃烧。预混气体在上通气孔33处第一次燃烧产生高温，为热解和碳颗粒的气化提供了更有利的热源，在炉口处实现预混燃烧，获得持续稳定的燃烧高温；同时由于下通气孔34的气流方向是由内向外，减少了炉膛内燃料的直接燃烧速度，大幅增强了干馏效果，增强节约燃料的效果。

在同等条件下，本申请所述的节能环保燃柴炉能获得更大空气流量，燃气燃烧可以少借助炉口上部空气，因此炉壳1的顶部设置了防风过滤网10，挡住了炉膛内轻质灰烬的逃逸，更环保和清洁，而且不影响燃烧效果。

实验结果证明，利用本申请所述节能环保燃柴炉的燃烧炉口温度持续稳定在1050℃以上，达到甚至超过天然气、液化气等清洁能源在日常生活中使用的燃烧效果、燃烧温度(800-950℃)和清洁环境，而且燃烧不含上述气体燃烧所产生的有毒有害物质(如硫化物)，燃烧充分，降低碳排放，不会产生黑烟；和同类产品相比，燃料的消耗速度减半；将有效提升自然界生物燃料的利用，改善边远地区和山区人们厨房和生活环境；火焰的稳定性和抗外界气流或风速干扰的能力强，适用于风压和风速较高的环境(比如高原)下；进一步应用可解决目前国内垃圾燃烧、秸秆燃烧和其他生物质燃料燃烧存在的问题。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种节能环保燃柴炉，包括炉壳(1)和炉膛(2)，其特征在于，所述的炉壳(1)为套设在炉膛(2)外部的封闭筒形结构，所述的炉膛(2)包括燃烧筒(3)和套装在燃烧筒(3)外侧的外筒(4)，燃烧筒(3)外壁与外筒(4)之间具有间隙形成气流腔(5)，外筒(4)的底部设置与气流腔(5)连通的供风总成(6)，并且燃烧筒(3)和外筒(4)呈上小下大的锥形结构，所述的燃烧筒(3)上部沿圆周方向开设有若干的上通气孔(33)，燃烧筒(3)的下部沿圆周方向开设有若干的下通气孔(34)，所述的下通气孔(34)的外围设置有绕流罩(7)，绕流罩(7)的下侧与燃烧筒(3)连接，绕流罩(7)的上侧与燃烧筒(3)形成开口结构。

2.根据权利要求1所述的节能环保燃柴炉，其特征在于，所述的燃烧筒(3)的锥度角度(a)为15～18°，外筒(4)的锥度角度(b)为14～17°。

3.根据权利要求1所述的节能环保燃柴炉，其特征在于，所述的燃烧筒(3)的顶部设置燃烧炉口(31)，燃烧炉口(31)为上大下小的锥形结构，所述的燃烧炉口(31)的壁面沿圆周方向开设有若干通气的炉口小孔(32)。

4.根据权利要求3所述的节能环保燃柴炉，其特征在于，所述的上通气孔(33)距离燃烧筒(3)顶部十分之一燃烧筒(3)高度，下通气孔(34)距离燃烧筒(3)底部三分之一燃烧筒(3)高度。

5.根据权利要求4所述的节能环保燃柴炉，其特征在于，所述的绕流罩(7)整体呈环形，并且沿圆周方向分隔为若干个开口向上的导流口(71)，下通气孔(34)通过导流口(71)与气流腔(5)连通。

6.根据权利要求1所述的节能环保燃柴炉，其特征在于，所述的燃烧筒(3)的底部还设置有隔热层(8)。

7.根据权利要求1所述的节能环保燃柴炉，其特征在于，所述的供风总成(6)包括风机(61)，风机(61)与外筒(4)之间通过风机阻热层(62)连接。

8.根据权利要求1所述的节能环保燃柴炉，其特征在于，所述的外筒(4)为隔热筒体，炉壳(1)的底部设置有炉座支脚(9)，炉壳(1)的顶部设置了防风过滤网(10)，并且炉壳(1)顶部还设置了用于支撑锅具的支架(11)。