CN107101226B - 一种工业化炉具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业化炉具，属于炉具技术领域。包括炉排、炉腔、炉体和换热管；炉体的底部设置有簸箕，内部设置有炉腔，炉腔中央位置设置有燃烧器，燃烧器顶端和设置在炉体上部的燃烧腔相连，底端伸入炉腔中，炉腔的下部设置有炉排，炉腔的内部设置有换热管，换热管的底端设置有进水口，顶端设置有出水口，进水口设置在炉体的外壁下侧，出水口设置在炉体的外壁上侧；炉体的顶部中央位置设置有炉口，顶部一侧设置有烟囱座，炉体的外壁上侧设置有加料门框。本发明结构简单，设计合理，制作成本低廉，整体结构紧凑，炉具体积小，能保证燃料充分燃烧，节能减排，降低烟尘排放。

Description

一种工业化炉具

技术领域

本发明涉及炉具技术领域。

背景技术

目前，市场使用的炉具主要原理是燃料均以直接燃烧的方式转换成热能，不仅造成燃料大量的浪费，而且还造成严重的空气污染，随着科技的进步以及节能环保的要求，传统的炊事炉具和其低效的燃烧方式已经不能满足需要，提出了更高要求，希望提供和使用更洁净、方便、价廉、造型 美观的炉具。现有的炉具存在的缺点为 ：1、热效率低，炉子不同部位的温差较大，炉膛上部的炉体受热多，温度较高，通常被烧得通红，容易引起烫伤事故，安全性差；2、余热利用效率低下，大量高温烟气通过烟囱直接排放至外界，浪费严重，燃料利用率低；3、烟囱经高温烟气加热，容易危及人身安全。另外，不仅在炉具使用方面在炉具的生产方面也存在以下问题：1、单件拼接组装生产，尺寸难以保证，基准不同意，焊接过程中变形大，焊接应力大，容易产生应力裂纹；2、焊接工作量大，工作环境差，工人的劳动强度大；3、作坊式的生产组织，难以形成现代化高效生产；4、生产成本较高，劳动效率较低；5、零件制作过程中偏差较大，炉具性能无法保证一致性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种工业化炉具，结构简单，设计合理，外形美观，牢固耐用，安全可靠，生产高效，成本低廉，整体结构紧凑，炉具体积小，操作简便，能保证燃料充分燃烧，热效率高，节能减排，降低烟尘排放。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种工业化炉具，包括炉排、炉腔、炉体和换热管；炉体的底部设置有簸箕，内部设置有炉腔，炉腔中央位置设置有燃烧器，燃烧器顶端和设置在炉体上部的燃烧腔相连，底端伸入炉腔中，炉腔的下部设置有炉排，炉腔的内部设置有换热管，换热管的底端设置有进水口，顶端设置有出水口，进水口设置在炉体的外壁下侧，出水口设置在炉体的外壁上侧；炉体的顶部中央位置设置有炉口，顶部一侧设置有烟囱座，炉体的外壁上侧设置有加料门框。

作为优选，所述炉腔的内壁上设置有保温层，换热管呈螺旋状布置在保温层的中间。

作为优选，所述炉体的中上部设置有分腔水盘，分腔水盘的中间位置为燃烧器，分腔水盘和燃烧器将炉体分为两部分腔体，下部腔体为密闭的炉腔，上部腔体为与炉口相连的燃烧腔。

作为优选，所述换热管一端与进水口相连，另一端与分腔水盘相连，出水口设置在分腔水盘的一端。

作为优选，所述燃烧器的底端插入炉排上的燃料层内。

作为优选，所述该炉具还设置有进风通道，进风通道将炉腔和燃烧器与大气相连。

作为优选，所述进风通道的进风口处设置有可调挡板。

作为优选，所述炉体上的加料门框的下边框与水平面呈一倾斜角度布置，倾斜方向朝向炉腔内部。

作为优选，所述换热管的外露部位加装防爆阀。

作为优选，所述燃烧器的底端和炉排之间的距离为20～150毫米。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明结构简单，设计合理，外形美观，牢固耐用，安全可靠，生产高效，成本低廉，整体结构紧凑，炉具体积小，操作简便，能保证燃料充分燃烧，热效率高，节能减排，降低烟尘排放。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中：1、簸箕；2、炉排；3、保温层；4、换热管；5、加料门框；6、燃烧器；7、分腔水盘；8、炉口；9、烟囱座；10、出水口；11、炉腔；12、进水口；13、炉体；14、燃烧腔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

一种工业化炉具，包括炉排2、燃烧器6、炉腔11、炉体13和燃烧腔14；炉体13的底部设置有簸箕1，内部设置有炉腔11，炉体13的中上部设置有分腔水盘7，分腔水盘7的中间位置为燃烧器6，分腔水盘7和燃烧器6将炉体13分为两部分腔体，下部腔体为密闭的炉腔11，上部腔体为与炉口8相连的燃烧腔14，燃烧器6的底端插入炉排2上的燃料层内，炉腔11的下部设置有炉排2，炉腔11的内壁上设置有保温层3，换热管4呈螺旋状布置在保温层3的中间，换热管4一端与进水口12相连，另一端与分腔水盘7相连，出水口10设置在分腔水盘7的一端，进水口12设置在炉体13的外壁下侧，出水口10设置在炉体13的外壁上侧，换热管4的外露部位加装防爆阀；炉体13的顶部中央位置设置有炉口8，顶部一侧设置有烟囱座9，炉体13的外壁上侧设置有加料门框5；该炉具还设置有进风通道，进风通道将炉腔11和燃烧器6与大气相连，进风通道的进风口处设置有可调挡板；炉体13上的加料门框5的下边框与水平面呈一倾斜角度布置，倾斜方向朝向炉腔11内部。

该炉具要是将燃料的干馏、裂解、气化技术应用于炉具的燃烧过程，燃料的干馏、气化、裂解是指燃料从固相变成气、固两相产物的过程；燃料气化包含一系列物理、化学变化，一般包括干燥、燃烧、气化和裂解四个阶段；干燥属于物理变化，随着温度的升高，燃料中的水分受热蒸发，其他阶段属于化学变化，燃烧也可以认为是气化的一部分。燃料在炉腔11中干燥以后，随着炉腔11内的温度升高到500度以上时，燃料的分子发生热分解反应，生成大量挥发性物质（包括干馏燃料气、焦油和热解水等），当温度达到900度以上时，一次热分解产物与赤热焦炭及高温炉壁相接触，发生二次热分解，形成二次热分解产物，生成一氧化碳、氢气、甲烷及二氧化碳、氮气、硫化氢、水等为主要成分的气态产物，即粗燃料气。气化反应包括很多的化学反应，主要是碳、水、氧、氢、一氧化碳、二氧化碳相互间的反应，其中碳与氧的反应又称燃烧反应，提供裂解、气化过程的热量。二次裂解后的生成物一氧化碳、甲烷和氢气等气态物质经过收集，高温可燃气体经过燃烧器6时，与经过预热的高温助燃空气混合后充分燃烧，同时释放出大量的热量。所以，燃料经过干馏、裂解、气化后的进行高温燃烧时，会更加的彻底，燃烧后的烟气中不再含有烟尘及焦油等杂质，烟气更加的环保、清洁。

其中，燃料焦油热裂解过程分为三个阶段：第一阶段是从室温到150℃,是燃料焦油中的吸附水和挥发分的析出，此阶段的反应满足四维扩散机理,但由于失重速率慢，DTG峰不明显，这部分不是主要裂解区；第二阶段为150～430℃,此过程为缩聚反应，主要生成物为甲烷，乙烷，反应中有大量的大分子焦油生成，在320℃左右失重速率达到最大值，此过程的焦油裂解受随机成核(n=4)机理控制，是旧物相消失，新物相生成的成核阶段，生成物产量小，成核所需活化能较大,活化能为162kJ/mol；第三阶段为800～1150℃，此过程中二次焦油再次发生裂解，生成产物主要是氢气和一氧化碳，此过程的裂解反应受三维扩散机理控制，表明易挥发气体和裂解生成气体在反应界面和相区内相互扩散和迁移，并且受温度影响显著，温度越高，扩散越强烈，且加剧了焦油的裂解。

当反应温度低于700℃时，在炉具的炉腔11内的碳与水蒸气之间发生反应缓慢，反应有利于二氧化碳的生成，当温度高于800℃时，水蒸气与碳之间反应明显加快，反应有利于一氧化碳和氢气的生成，产生的气化物的热值增大。当温度低于850℃时，主要发生逆反应，二氧化碳很难被还原；温度高于850℃时，一氧化碳迅速增加；温度高于1200℃时，二氧化碳可全部还原为一氧化碳。

由于焦油在高温时呈气态，与可燃气体完全混合，而在低温时（一般低于200℃）凝结为液态，焦油的存在对气化有多方面的不利影响，首先它降低了气化效率，气化中焦油产物的能量一般占总能量的5～15%，这部分能量是在低温时难以与可燃气体一道被利用，大部分被浪费；其次焦油在低温时凝结为液态，容易和水、焦炭等结合在一起，堵塞排气和换热通道，使设备运行发生困难；另外，凝结为细小液滴的焦油比气体难以燃烬，在燃烧时容易产生炭黑等颗粒，这就大大降低了气化燃气的利用价值。所以针对气化过程产生的焦油的特性，通过超高温转化把它转化为可燃气，既提高气化效率，又降低燃气中焦油的含量，提高可燃气体的利用价值。在燃料热转换中，焦油的数量主要决定于转换温度和气相停留时间，与加热速率也密切相关。对一般燃料而言，在500℃左右时焦油产物最多，高于或低于这一温度焦油都相应减少，焦油的成份非常复杂，在高温下很多成份会被分解。所以随着温度的升高，焦油含量中成份的数量越来越少，这些焦油成份发生反应，生成一氧化碳和氢气等气体，既减少炭黑的产生，又提高可燃气的产量。

该炉具基于上述原理进行设计，炉腔11为密封状态，内部易形成超高温欠氧环境，燃料形成干馏气化，产生煤气，通过插入炉排2上燃料层内的燃烧器6，将煤气从燃烧层2下部导出，该炉具还设置有进风通道，进风通道将炉腔11和燃烧器6与大气相连，保证炉腔11的燃料高温气化及燃料气化后，在燃烧器6燃烧时对氧气的需求，进风通道的进风口处设置有可调挡板，可调节送风量，保证炉腔11内一直处于欠氧环境下，燃料一直处于不完全燃烧状态，形成干馏气化，产生煤气；燃烧器6的底端插入燃料层内，有利于降低炉腔11的散热速度，在炉腔11内部形成高温环境；炉体13上的加料门框5的下边框与水平面呈一倾斜角度布置，倾斜方向朝向炉腔11内部，有利于依附在炉门及加料门框5上的焦油回流到炉腔11的内部；换热管4的外露部位加装防爆阀，用来保证炉具的安全。

除此之外，本炉具可在分腔水盘7或出水口10处设置温度表，用来监控换热管4中的水温；簸箕1的外部可加设有手柄，方便操作人员很容易的取出簸箕1，另外可在手柄上设置有隔热套，防止操作人员取出簸箕1时被烫伤；该炉具可用于采暖、炊事或兼具炊事采暖双重功能；该炉具的燃料可以是所有燃料，包括煤和生物质燃料等。

总之，本发明结构简单，设计合理，外形美观，牢固耐用，安全可靠，生产高效，成本低廉，整体结构紧凑，炉具体积小，操作简便，能保证燃料充分燃烧，热效率高，节能减排，降低烟尘排放。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明，对本实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本领域技术人员根据本发明的原理设计出其他结构的产品，均属于本发明的保护范围，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种工业化炉具，其特征在于包括炉排(2)、炉腔(11)、炉体(13)和换热管(4)；所述炉体(13)的底部设置有簸箕(1)，内部设置有炉腔(11)，所述炉腔(11)中央位置设置有燃烧器(6)，所述燃烧器(6)顶端和设置在炉体(13)上部的燃烧腔(14)相连，底端伸入炉腔(11)中，炉腔(11)的下部设置有炉排(2)，炉腔(11)的内部设置有换热管(4)，所述换热管(4)的底端设置有进水口(12)，顶端设置有出水口(10)，所述进水口(12)设置在炉体(13)的外壁下侧，出水口(10)设置在炉体(13)的外壁上侧；炉体(13)的顶部中央位置设置有炉口(8)，顶部一侧设置有烟囱座(9)，炉体(13)的外壁上侧设置有加料门框(5)；

所述炉腔(11)的内壁上设置有保温层(3)，换热管(4)呈螺旋状布置在保温层(3)的中间；

所述炉体(13)的中上部设置有分腔水盘(7)，所述分腔水盘(7)的中间位置为燃烧器(6)，分腔水盘(7)和燃烧器(6)将炉体(13)分为两部分腔体，下部腔体为密闭的炉腔(11)，上部腔体为与炉口(8)相连的燃烧腔(14)；

所述换热管(4)一端与进水口(12)相连，另一端与分腔水盘(7)相连，出水口(10)设置在分腔水盘(7)的一端；

所述燃烧器(6)的底端插入炉排(2)上的燃料层内，所述燃烧器(6)的底端和炉排(2)之间的距离为20～150毫米。

2.根据权利要求1所述的一种工业化炉具，其特征在于所述该炉具还设置有进风通道，所述进风通道将炉腔(11)和燃烧器(6)与大气相连。

3.根据权利要求2所述的一种工业化炉具，其特征在于所述进风通道的进风口处设置有可调挡板。

4.根据权利要求1所述的一种工业化炉具，其特征在于所述炉体(13)上的加料门框(5)的下边框与水平面呈一倾斜角度布置，倾斜方向朝向炉腔(11)内部。

5.根据权利要求1所述的一种工业化炉具，其特征在于所述换热管(4)的外露部位加装防爆阀。

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