CN107435952A - 一种节能环保燃煤炊事采暖炉及炊事采暖方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种节能环保燃煤炊事采暖炉及炊事采暖方法和用途，所述燃煤炊事采暖炉在热解气化区中纵向设置挥发分返回管道，所述挥发分返回管道顶部高于加煤口，底部伸入半焦燃烧区；将采暖烟道和炊事烟道合为一个采暖炊事烟道，通过炊事采暖切换杆和移动盖板来调节燃煤炊事采暖炉的运行状态。本发明在分级燃烧理论的基础上，通过在热解气化区设置挥发分返回管道，可以避免打开加煤口时的倒烟现象。并且，将采暖烟道和炊事烟道合并为一个烟道，并在该烟道中上开设三次风口，形成二次燃尽区，大大增强烟气燃尽程度，实现全工况下(加煤，排渣，炊事，采暖，封炉等)稳定无烟燃烧。
Description
技术领域
本发明属于燃煤燃烧设备领域，涉及一种燃煤炊事采暖炉及炊事采暖方法和用途，尤其涉及一种基于分级燃烧理论的节能环保燃煤炊事采暖炉及炊事采暖方法和用途。
背景技术
目前，我国北方某些地区的家庭，特别是乡镇和农村住户，普遍采用土暖气采暖，由于炉灶的设计不科学，部分煤炭不能完全燃烧而随烟排出，利用率低，不仅煤炭消耗量大，而且会对大气造成严重的污染。并且，实际生活中，广大农村用户在采暖的同时，还希望炉具同时能够用与炊事，如烧水、做饭和炒菜等等。
目前，市面上民用炉具的主要有两种燃煤形式：
正烧炉(图1(a))：即传统的最简单也是最普遍的直燃方式，固体燃料燃烧时火焰顺热烟气自然流动方向传播，燃烧强度高，火力旺，能满足用户炊事需求。正烧炉适用于无烟煤等挥发分低的燃料。正烧炉虽然具有良好的炊事能力，但在使用烟煤散煤或以烟煤为原料制成的型煤时，由于燃煤加入后受热升温，挥发分析出，随烟气立即排出，挥发分难以燃尽，导致大量黑烟(焦油，CO，VOC，硫和氮的氧化物等)和呛人气味冒出，严重污染环境。
反烧炉(图1(b))：即固体燃料燃烧时火焰逆热烟气自然流动方向传播的燃烧方式，具有能延缓挥发分析出速度的特点，炉温高、燃烧充分，可基本消除黑烟，适用于烟煤等挥发分高的燃料。由于反烧炉多采用多回程设计以提高燃尽程度，火力较弱，因此其不宜用于炊事，只能取暖，难以被部分老百姓接受；同时由于几乎整个炉膛处于富氧高温燃烧，氮氧化物排放浓度较高。
针对传统炉具中存在的问题，人们研究出可同时应用于炊事和采暖的民用燃煤炉-气化炉(如CN 201212696Y和CN 201555250U等)，但均存在炉具燃烧周期性强、负荷不易调节，封火时间短和耗煤量大等缺陷。其在加煤后会迅速升温，挥发分快速析出，导致大量的硫及氮氧化物急剧析出。
分级燃烧炉具是基于分级燃烧理论而开发的，利用煤炭自身在贫氧状态下热解气化产生的焦炭和CO等还原性物质使煤炭燃烧过程中产生的NOx还原为N2，是国内外唯一具有此类特征的低氮燃煤炉具。
现有常用的基于分级燃烧理论的炉具多为反烧炉，如图2所示，在进行炊事时本质上仍属于正烧炉，不同于传统的正烧炉，其将燃煤析出的挥发分在随烟气排出前，经过二次风燃烧，降低排烟黑度。
现有的基于分级燃烧理论的炊事采暖炉大都采用两个烟道的设计，即采暖烟道和炊事烟道，使炉体体积增大，制造成本高，占地面积大；同时，由于型煤形状规整，空隙率大，干馏热解产生的挥发分依靠扩散到煤层顶部，在打开加煤口，尤其是在进行采暖和炊事切换时由于炉膛短暂失去抽力，出现挥发分/烟向屋内倒流现象；
而现有的基于分级燃烧理论的炊事采暖炉主要依靠半焦燃烧区消烟，二次风辅助消烟，燃烧，造成一次风量大，致使半焦区处于强氧化气氛，虽然有利于燃烧，但不利于降低氮氧化物生成和排放；同时，烟气中氧气含量高(有时高达16～18％)，这不仅促进氮氧化物生成，降低或抵消了分级燃烧对氮氧化物的拟制作用，同时造成烟气热损失大，降低了热利用效率；另外，当煤层烧透，或半焦燃烧区变小(如由于排渣)，降低了挥发分的燃烧时间，不仅造成炉具燃烧不稳定性，也使消烟效果降低，排烟出现冒烟现象。
发明内容
针对现有炊事采暖炉存在的上述问题，本发明提供了一种节能环保燃煤炊事采暖炉及炊事采暖方法和用途。本发明在分级燃烧理论的基础上，通过在热解气化区设置挥发分返回管道，可以避免打开加煤口时的倒烟现象。并且，将采暖烟道和炊事烟道合并为一个烟道，并在该烟道中上开始三次风口，形成二次燃尽区，不仅大大增强烟气燃尽程度，而且强化了分级燃烧，有效降低了氮氧化物的生成和排放，提高了固硫型煤的固硫型率，同时实现全工况下(加煤，排渣，炊事，采暖，封炉等)低CO排放和稳定无烟燃烧。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种燃煤炊事采暖炉，所述燃煤炊事采暖炉主体顶部一侧设有烟囱，所述燃煤炊事采暖炉主体顶部与烟囱相对一侧设有炊事口；所述燃煤炊事采暖炉主体内部炊事口的下方设置第一横隔板，第一横隔板的一侧与燃煤炊事采暖炉主体炊事口一侧的炉壁相接；所述燃煤炊事采暖炉主体内部烟囱的下方设置第二横隔板，第二横隔板的一侧与燃煤炊事采暖炉主体烟囱一侧的炉壁相接，第二横隔板距燃煤炊事采暖炉主体底面的高度小于第一横隔板距燃煤炊事采暖炉主体底面的高度；
所述第一横隔板的下方设置采暖炊事烟道，所述采暖炊事烟道的顶部一侧与第二横隔板连接；所述采暖炊事烟道上环绕采暖炊事烟道设置三次风口，所述燃煤炊事采暖炉主体上炊事口一侧的炉壁上设有燃尽风口，所述燃尽风口与三次风口连通；所述采暖炊事烟道下方设置二次风口；
所述燃煤炊事采暖炉内部第二横隔板下方为热解气化区，所述热解气化区和所述采暖炊事烟道下方为半焦燃烧区；所述热解气化区一侧的炉壁上设置加煤口；所述热解气化区中纵向设置挥发分返回管道，所述挥发分返回管道顶部高于加煤口，底部伸入半焦燃烧区；
所述燃煤炊事采暖炉底部位于烟囱一侧设有炉箅子，所述炉箅子下方设有一次风口；
所述第一横隔板上开设炊事内火口，所述炊事内火口盖有移动盖板；所述第一横隔板未与燃煤炊事采暖炉主体炉壁连接的一端设有炊事采暖切换杆，所述炊事采暖切换杆处于炊事状态时与第二横隔板相接。
本发明中，所述第一横隔板的宽度小于炉体宽度，且不会将烟囱底部的空间堵住，以保证烟气可以从烟囱顺利流出。所述第二横隔板与采暖炊事烟道相接，且第二横隔板不再向采暖炊事烟道侧延伸，进而不会堵住采暖炊事烟道。
本发明中，将采暖烟道和炊事烟道合为一个采暖炊事烟道，通过炊事采暖切换杆和移动盖板来调节燃煤炊事采暖炉的运行状态。当燃煤炊事采暖炉主体处于炊事状态时，调节炊事采暖切换杆使其与第二横隔板连接，使烟气先通过炊事火口炊事后再进入烟囱进行采暖，同时调节移动盖板使其不覆盖炊事内火口，使炊事内火口处于开启状态，以进行炊事操作；当燃煤炊事采暖炉主体处于采暖状态时，调节炊事采暖切换杆使其与第二横隔板断开连接，同时调节移动盖板使其覆盖炊事内火口，烟气可以从采暖炊事烟道进入烟囱中进行采暖。
本发明中，所述挥发分返回管道的设置，可以依靠烟囱抽力将扩散到煤层顶部的烟和挥发分吸到半焦燃烧区上部，然后通过一次和二次燃尽区燃尽消烟；从而避免打开加煤口时的倒烟现象。
本发明中，所述加煤口可以设置在炉体侧面，便于炉体靠墙设置。
本发明中，所述热解气化区为贫氧热解气化区，即燃煤进入热解气化区后在贫氧低温条件下进行干馏热解。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述三次风口设置于采暖炊事烟道的中上部。
优选地，所述采暖炊事烟道为文丘里管道。
优选地，所述文丘里管喉管处的管道直径为烟气入口处直径的1/3～1/2，通过换算其可为0.335、0.35、0.37、0.4、0.42、0.46、0.48或0.5等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述三次风口设置于文丘里管道的喉管处。
优选地，所述三次风口的个数＞1个，例如2个、3个、4个、5个、6个或7个等以及更多，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述环绕采暖炊事烟道设置三次风口，使三次风形成二次燃尽区，大大增强烟气燃尽程度，实现全工况下(加煤、排渣、炊事、采暖和封炉等)烟气的稳定无烟燃烧。
作为本发明优选的技术方案，所述烟囱内设置采暖用水换热管。
作为本发明优选的技术方案，所述炉箅子为固定式或活动式；
优选地，所述炉箅子上设有布风孔。所述布风孔可条形开孔也可为圆形开孔，但并不仅限于所列举的开孔类型，其他类型开孔同样可适用于本发明，只要其可以起到排渣和通风作用即可。所述炉箅子即可以起到支持作用，又起到通风作用，为半焦燃烧提供氧气。
作为本发明优选的技术方案，所述热解气化区中的挥发分返回管道竖直设置。
第二方面，本发明提供了上述燃煤炊事采暖炉的炊事采暖方法，所述方法包括以下步骤：
(a)将燃煤通过加煤口加入燃煤炊事采暖炉中，燃煤进入热解气化区进行热解气化，产生焦油、挥发分和半焦；
(b)步骤(a)产生的焦油、挥发分和半焦向下流入半焦燃烧区，与一次风口引入的空气接触，使焦油、挥发分、半焦与空气接触燃烧；
(c)步骤(b)所述挥发分、半焦与空气接触燃烧后产生的烟气与二次风口引入的空气接触进行一次燃尽燃烧，未燃尽的烟气进入采暖炊事烟道与三次风口引入的空气接触进行二次燃尽燃烧，二次燃尽后的烟气进行炊事或采暖操作。
作为本发明优选的技术方案，步骤(a)所述燃煤为烟煤、无烟煤、兰炭或洁净型煤中任意一种或至少两种的组合；所述组合典型但非限制性实例有：烟煤和无烟煤的组合，无烟煤和兰炭的组合，兰炭和洁净型煤的组合，烟煤、无烟煤和兰炭的组合，无烟煤、兰炭和洁净型煤的组合等，但并不仅限于所列燃煤。
优选地，步骤(a)所述燃煤为洁净型煤。
优选地，步骤(a)所述洁净型煤为由烟煤制备的烟煤型煤，优选为具有固灰、固硫和脱硝功能的烟煤型煤。
优选地，步骤(a)所述热解气化过程中含氧量为0％～5％，例如0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，选为0％～3％。此处，所述氧含量指氧气的体积含量。
优选地，步骤(a)所述热解气化的温度为300℃～700℃，例如300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃或700℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(b)中焦油、挥发分、半焦与空气接触燃烧后产生的烟气中CO浓度＞2000ppm，例如2500ppm、3000ppm、4000ppm、5000ppm、6000ppm、或7000ppm等以及更高数值，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。从烟气离开半焦燃烧区时CO的含量可以看出半焦燃烧区的燃尽程度和一次风量。离开半焦燃烧区的CO高，半焦燃烧区还原性气氛相对较强，温度相对低，氮氧化物生成浓度低。此处，所述ppm是指百万分之一(体积比)。
优选地，步骤(b)中从一次风口引入的空气占总空气体积含量的40％～50％，例如40％、42％、44％、46％、48％或50％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(c)中从二次风口引入的空气占总空气体积含量的20％～30％，例如20％、22％、24％、26％、28％或30％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(c)中从三次风口引入的空气占总空气体积含量的10％～40％，例如10％、13％、15％、20％、23％、25％、27％、30％、33％、35％、37％或40％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，通过调整各进风口的引入的空气比例，可以优化空气分级燃烧有效改变半焦燃烧区和燃尽区的氧化性气氛和还原性气氛的分布，降低氮氧化物的生成和排放，提高固硫效率，同时保障燃尽程度，提高炉具热效率。同时，使经过三次风燃尽后烟气中CO浓度<2000ppm，例如1500ppm、1000ppm、500ppm、250ppm或100ppm等以及更小数值，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(c)中所述二次燃尽后的烟气进行炊事或采暖操作具体包括以下步骤：
当燃煤炊事采暖炉进行炊事时，调节移动盖板，使炊事内火口处于开启状态，同时调节炊事采暖切换杆使其与第二横隔板相接，阻隔烟气进入烟囱中，燃尽后的烟气流向炊事口带动火焰进行炊事；当燃煤炊事采暖炉进行采暖时，调节移动盖板，使炊事内火口处于闭合状态，同时调节炊事采暖切换杆使其与第二横隔板断开连接，使燃尽后的烟气流向烟囱，带动火焰进行采暖用水的加热。
第三面，本发明提供了上述燃煤炊事采暖炉的用途，所述燃煤炊事采暖炉用于民用炊事和采暖领域。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明在热解气化区自上而下设置挥发分返回管道，可以依靠烟囱抽力将扩散到煤层顶部的烟气和挥发分吸到半焦燃烧区上部，然后通过一次和二次燃尽区燃尽消烟，从而避免打开加煤口时的倒烟现象；
(2)本发明将采暖烟道和炊事烟道合并为一个采暖炊事烟道，并在采暖炊事烟道中上部设置环绕烟道四周的三次风口，进而形成二次燃尽区，可以大大增强烟气燃尽程度，燃煤燃尽率大于98％，不冒烟，CO排放量低于2000ppm，排放烟气中总O2含量＜10％，实现全工况下(加煤，排渣，炊事，采暖，封炉等)稳定无烟燃烧；
(3)本发明优化了空气分级燃烧，有效改变半焦燃烧区和燃尽区的氧化性气氛和还原性气氛的分布，降低氮氧化物的生成和排放，使氮氧化物排放浓度<300mg/Nm3，提高固硫效率，同时保障燃尽程度，提高炉具热效率。
附图说明
图1(a)是传统正烧炉燃烧示意图；
图1(b)是传统反烧炉燃烧示意图；
图2是现有常规的燃煤炊事采暖炉的结构示意图；
图3是本发明所述燃煤炊事采暖炉的结构示意图；
图4是本发明实施例1中所述燃煤炊事采暖炉进行炊事时烟气流动示意图；
图5是本发明实施例1中所述燃煤炊事采暖炉进行采暖时烟气流动示意图；
图6(a)是本发明实施例1中焦燃烧区中CO的浓度与NOx排放量关系图；
图6(b)是本发明实施例1中焦燃烧区中CO的浓度与SO2排放量关系图；
图7是本发明实施例1中三次风开启后烟气中CO含量变化图；
其中，1-烟囱，2-炊事口，3-第一横隔板，4-第二横隔板，5-采暖炊事烟道，6-三次风口，7-燃尽风口，8-二次风口，9-热解气化区，10-半焦燃烧区，11-加煤口，12-挥发分返回管道，13-炉箅子，14-一次风口，15-炊事内火口，16-移动盖板，17-炊事采暖切换杆，18-采暖用水换热管。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施例部分提供了一种燃煤炊事采暖炉及其处理方法，如图3所示，所述燃煤炊事采暖炉主体顶部一侧设有烟囱1，所述燃煤炊事采暖炉主体顶部与烟囱1相对一侧设有炊事口2；所述燃煤炊事采暖炉主体内部炊事口2的下方设置第一横隔板3，第一横隔板3的一侧与燃煤炊事采暖炉主体炊事口2一侧的炉壁相接；所述燃煤炊事采暖炉主体内部烟囱1的下方设置第二横隔板4，第二横隔板4的一侧与燃煤炊事采暖炉主体烟囱1一侧的炉壁相接，第二横隔板4距燃煤炊事采暖炉主体底面的高度小于第一横隔板3距燃煤炊事采暖炉主体底面的高度；
所述第一横隔板3的下方设置采暖炊事烟道5，所述采暖炊事烟道5的顶部一侧与第二横隔板4连接；所述采暖炊事烟道5上环绕采暖炊事烟道5设置三次风口6，所述燃煤炊事采暖炉主体上炊事口2一侧的炉壁上设有燃尽风口7，所述燃尽风口7与三次风口6连通；所述采暖炊事烟道5下方设置二次风口8；
所述燃煤炊事采暖炉内部第二横隔板4下方为热解气化区9，所述热解气化区9和所述采暖炊事烟道5下方为半焦燃烧区10；所述热解气化区9一侧的炉壁上设置加煤口11；所述热解气化区9中纵向设置挥发分返回管道12，所述挥发分返回管道12顶部高于加煤口11，底部伸入半焦燃烧区10；
所述燃煤炊事采暖炉底部位于烟囱1一侧设有炉箅子13，所述炉箅子13下方设有一次风口14；
所述第一横隔板3上开设炊事内火口15，所述炊事内火口15盖有移动盖板16；所述第一横隔板3未与燃煤炊事采暖炉主体炉壁连接的一端设有炊事采暖切换杆17，所述炊事采暖切换杆17处于炊事状态时与第二横隔板4相接。
所述燃煤炊事采暖炉的炊事采暖方法，所述方法包括以下步骤：
(a)将燃煤通过加煤口11加入燃煤炊事采暖炉中，燃煤进入热解气化区9进行热解气化，产生焦油、挥发分和半焦；
(b)步骤(a)产生的焦油、挥发分和半焦向下流入半焦燃烧区10，与一次风口14引入的空气接触，使焦油、挥发分、半焦与空气接触燃烧；
(c)步骤(b)所述挥发分、半焦与空气接触燃烧后产生的烟气与二次风口8引入的空气接触进行一次燃尽燃烧，未燃尽的烟气进入采暖炊事烟道与三次风口6引入的空气接触进行二次燃尽燃烧，二次燃尽后的烟气进行炊事或采暖操作。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种燃煤炊事采暖炉及其处理方法，所述燃煤炊事采暖炉主体顶部一侧设有烟囱1，所述燃煤炊事采暖炉主体顶部与烟囱1相对一侧设有炊事口2；所述燃煤炊事采暖炉主体内部炊事口2的下方设置第一横隔板3，第一横隔板3的一侧与燃煤炊事采暖炉主体炊事口2一侧的炉壁相接；所述燃煤炊事采暖炉主体内部烟囱1的下方设置第二横隔板4，第二横隔板4的一侧与燃煤炊事采暖炉主体烟囱1一侧的炉壁相接，第二横隔板4距燃煤炊事采暖炉主体底面的高度小于第一横隔板3距燃煤炊事采暖炉主体底面的高度；
所述第一横隔板3的下方设置采暖炊事烟道5，所述采暖炊事烟道5的顶部一侧与第二横隔板4连接；所述采暖炊事烟道5上环绕采暖炊事烟道4设置三次风口6，所述燃煤炊事采暖炉主体上炊事口2一侧的炉壁上设有燃尽风口7，所述燃尽风口7与三次风口6连通；所述采暖炊事烟道5下方设置二次风口8；
所述燃煤炊事采暖炉内部第二横隔板4下方为热解气化区9，所述热解气化区9和所述采暖炊事烟道5下方为半焦燃烧区10；所述热解气化区9一侧的炉壁上设置加煤口11；所述热解气化区9中竖直设置挥发分返回管道12，所述挥发分返回管道12顶部高于加煤口11，底部伸入半焦燃烧区10；
所述燃煤炊事采暖炉底部位于烟囱1一侧设有炉箅子13，所述炉箅子13下方设有一次风口14；
所述第一横隔板3上开设炊事内火口15，所述炊事内火口15盖有移动盖板16；所述第一横隔板3未与燃煤炊事采暖炉主体炉壁连接的一端设有炊事采暖切换杆17，所述炊事采暖切换杆17处于炊事状态时与第二横隔板4相接。
其中，所述采暖炊事烟道5为文丘里管道，文丘里管喉管处的管道直径为烟气入口处直径的1/2；所述三次风口6设置于文丘里管道的喉管处，三次风口6的个数为4个。
所述烟囱1内设置采暖用水换热管18，所述炉箅子13为固定式，所述炉箅子13上设有布风孔。
所述燃煤炊事采暖炉的炊事采暖方法为：
(a)将洁净型煤通过加煤口11加入燃煤炊事采暖炉中，燃煤进入热解气化区9进行热解气化，产生焦油、挥发分和半焦；
(b)步骤(a)产生的焦油、挥发分和半焦向下流入半焦燃烧区10，与一次风口14引入的空气接触，使焦油、挥发分、半焦与空气接触燃烧，燃烧后产生的烟气中CO浓度＞2000ppm；
(c)步骤(b)所述挥发分、半焦与空气接触燃烧后产生的烟气与二次风口8引入的空气接触进行一次燃尽燃烧，未燃尽的烟气进入采暖炊事烟道与三次风口6引入的空气接触进行二次燃尽燃烧，二次燃尽后的烟气进行炊事或采暖操作。当燃煤炊事采暖炉进行炊事时，如图4所示，调节移动盖板16，使炊事内火口15处于开启状态，同时调节炊事采暖切换杆17使其与第二横隔板4相接，阻隔烟气进入烟囱1中，燃尽后的烟气流向炊事口2带动火焰进行炊事；当燃煤炊事采暖炉进行采暖时，如图5所示，调节移动盖板16，使炊事内火口15处于闭合状态，同时调节炊事采暖切换杆17使其与第二横隔板4断开连接，使燃尽后的烟气流向烟囱1，带动火焰进行采暖用水的加热。
其中，步骤(b)中从一次风口14引入的空气占总空气体积含量的45％；步骤(c)中从二次风口8引入的空气占总空气体积含量的25％；步骤(c)中从三次风口6引入的空气占总空气体积含量的30％。
本实施例中步骤(b)中所述半焦燃烧区中CO的浓度与NOx和SO2排放量有关，如图6(a)和图6(b)所示，可以看出通过合理控制分级燃烧，降低一次风量，使半焦区CO增大，NOx和SO2排放降低，在半焦区CO大于2000ppm(×1.25＝mg/Nm3)后，NOx生成后排放趋于平缓。NOx和SO2平均可以达到<300mg/Nm3的效果，这表明在不使用任何烟气净化设施的情况下，民用炉具NOx和SO2排放既可以达到具有昂贵环保设施的工业燃煤锅炉烟气排放标准。并且，如图7所示，通过本发明的方法，通过合理优化一次风风量，增加半焦区CO含量，可有效降低NOx和SO2排放，再通过合理控制二次/三次风，确保燃尽程度，降低CO排放。
本实施例系统由于在热解气化区设置了挥发分返回管道，在打开加煤口时不会出现倒烟现象；并且本实施例系统在进行炊事采暖时，燃煤燃尽率大于99％，不冒烟，CO排放量低于2000ppm，NOx和SO2排放量平均<300mg/Nm3，排放烟气中总O2含量＜10％，实现全工况下(加煤，排渣，炊事，采暖，封炉等)稳定无烟燃烧。
实施例2：
本实施例提供了一种燃煤炊事采暖炉及其处理方法，所述燃煤炊事采暖炉的结构参照实施例1，区别在于：所述炉箅子9为活动式，所述文丘里管喉管处的管道直径为烟气入口处直径的1/3，三次风口6的个数6个。
本实施例所述燃煤采暖炉的采暖炊事方法参照实施例1中处理方法，区别在于：步骤(b)中从一次风口14引入的空气占总空气体积含量的40％；步骤(c)中从二次风口8引入的空气占总空气体积含量的30％；步骤(c)中从三次风口6引入的空气占总空气体积含量的30％。
本实施例系统由于在热解气化区设置了挥发分返回管道，在打开加煤口时不会出现倒烟现象；并且本实施例系统在进行炊事采暖时，燃煤燃尽率大于98％，不冒烟，CO排放量低于2000ppm，NOx和SO2排放量平均<300mg/Nm3，排放烟气中总O2含量＜10％，实现全工况下(加煤，排渣，炊事，采暖，封炉等)稳定无烟燃烧。
实施例3：
本实施例提供了一种燃煤炊事采暖炉及其处理方法，所述燃煤炊事采暖炉的结构参照实施例1，区别在于：所述文丘里管喉管处的管道直径为烟气入口处直径的1/2.5，三次风口6的个数8个。
本实施例所述燃煤采暖炉的采暖炊事方法参照实施例1中处理方法，区别在于：步骤(b)中从一次风口14引入的空气占总空气体积含量的50％；步骤(c)中从二次风口8引入的空气占总空气体积含量的30％；步骤(c)中从三次风口6引入的空气占总空气体积含量的20％。
本实施例系统由于在热解气化区设置了挥发分返回管道，在打开加煤口时不会出现倒烟现象；并且本实施例系统在进行炊事采暖时，燃煤燃尽率大于98％，不冒烟，CO排放量低于2000ppm，排放烟气中总O2含量＜10％，实现全工况下(加煤，排渣，炊事，采暖，封炉等)稳定无烟燃烧。
实施例4：
本实施例提供了一种燃煤炊事采暖炉及其处理方法，所述燃煤炊事采暖炉的结构参照实施例1。
本实施例所述燃煤采暖炉的采暖炊事方法参照实施例1中处理方法，区别在于：步骤(b)中从一次风口14引入的空气占总空气体积含量的40％；步骤(c)中从二次风口8引入的空气占总空气体积含量的20％；步骤(c)中从三次风口6引入的空气占总空气体积含量的40％。
本实施例系统由于在热解气化区设置了挥发分返回管道，在打开加煤口时不会出现倒烟现象；并且本实施例系统在进行炊事采暖时，燃煤燃尽率大于98％，不冒烟，CO排放量低于2000ppm，NOx和SO2排放量平均<300mg/Nm3，排放烟气中总O2含量＜10％，实现全工况下(加煤，排渣，炊事，采暖，封炉等)稳定无烟燃烧。
对比例1：
本对比例提供了一种燃煤炊事采暖炉及其处理方法，所述燃煤采暖炉的结构参照实施例1中结构，区别在于：本对比例所述燃煤炊事采暖炉的热解气化区中不设置挥发分返回管道。
其处理方法参照实施例1中处理方法。
本对比例中，由于热解气化区中不设置挥发分返回管道，在进行采暖和炊事切换时由于炉膛短暂失去抽力，出现挥发分和烟气向屋内倒流现象；并且，会造成炉具燃烧不稳定性，冒烟，CO排放量高于3000ppm，烟气中总O2含量为15％。
对比例2：
本对比例提供了一种燃煤炊事采暖炉及其处理方法，所述燃煤采暖炉的结构参照实施例1中结构，区别在于：所述采暖炊事烟道5上不设三次风口。
其处理方法参照实施例1中处理方法。
本对比例中，由于热解气化区中不设置三次风口，半焦燃烧区无法使烟气重复燃尽，致使半焦区处于强氧化气氛，不利于降低氮氧化物生成和排放，氮氧化物排放浓度>300mg/Nm3(折算为9％标准含氧量)，且炉具燃烧不稳定，冒烟，CO排放量高于3000ppm，烟气中总O2含量为15％。
对比例3：
本对比例提供了一种常规燃煤炊事采暖炉及其处理方法，其结构如图2所示，处理方法为本领域常规方法。
本对比例所述燃煤炊事采暖炉燃烧不稳定，冒烟现象严重，CO排放量高于3000ppm，烟气中总O2含量为15％。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明在热解气化区自上而下设置挥发分返回管道，可以依靠烟囱抽力将扩散到煤层顶部的烟气和挥发分吸到半焦燃烧区上部，然后通过一次和二次燃尽区燃尽消烟，从而避免打开加煤口时的倒烟现象；
同时，本发明将采暖烟道和炊事烟道合并为一个采暖炊事烟道，并在采暖炊事烟道中上部设置环绕烟道四周的三次风口，进而形成二次燃尽区，可以大大增强烟气燃尽程度，燃煤燃尽率大于98％，不冒烟，CO排放量低于2000ppm，NOx和SO2排放量平均<300mg/Nm3，排放烟气中总O2含量＜10％，实现全工况下(加煤，排渣，炊事，采暖，封炉等)稳定无烟燃烧。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种燃煤炊事采暖炉，其特征在于，所述燃煤炊事采暖炉主体顶部一侧设有烟囱(1)，所述燃煤炊事采暖炉主体顶部与烟囱(1)相对一侧设有炊事口(2)；所述燃煤炊事采暖炉主体内部炊事口(2)的下方设置第一横隔板(3)，第一横隔板(3)的一侧与燃煤炊事采暖炉主体炊事口(2)一侧的炉壁相接；所述燃煤炊事采暖炉主体内部烟囱(1)的下方设置第二横隔板(4)，第二横隔板(4)的一侧与燃煤炊事采暖炉主体烟囱(1)一侧的炉壁相接，第二横隔板(4)距燃煤炊事采暖炉主体底面的高度小于第一横隔板(3)距燃煤炊事采暖炉主体底面的高度；
所述第一横隔板(3)的下方设置采暖炊事烟道(5)，所述采暖炊事烟道(5)的顶部一侧与第二横隔板(4)连接；所述采暖炊事烟道(5)上环绕采暖炊事烟道(5)设置三次风口(6)，所述燃煤炊事采暖炉主体上炊事口(2)一侧的炉壁上设有燃尽风口(7)，所述燃尽风口(7)与三次风口(6)连通；所述采暖炊事烟道(5)下方设置二次风口(8)；
所述燃煤炊事采暖炉内部第二横隔板(4)下方为热解气化区(9)，所述热解气化区(9)和所述采暖炊事烟道(5)下方为半焦燃烧区(10)；所述热解气化区(9)一侧的炉壁上设置加煤口(11)；所述热解气化区(9)中纵向设置挥发分返回管道(12)，所述挥发分返回管道(12)顶部高于加煤口(11)，底部伸入半焦燃烧区(10)；
所述燃煤炊事采暖炉底部位于烟囱(1)一侧设有炉箅子(13)，所述炉箅子(13)下方设有一次风口(14)；
所述第一横隔板(3)上开设炊事内火口(15)，所述炊事内火口(15)盖有移动盖板(16)；所述第一横隔板(3)未与燃煤炊事采暖炉主体炉壁连接的一端设有炊事采暖切换杆(17)，所述炊事采暖切换杆(17)处于炊事状态时与第二横隔板(4)相接。
2.根据权利要求1所述的燃煤炊事采暖炉，其特征在于，所述三次风口(6)设置于采暖炊事烟道(5)的中上部；
优选地，所述采暖炊事烟道(5)为文丘里管道；
优选地，所述文丘里管喉管处的管道直径为烟气入口处直径的1/3～1/2；
优选地，所述三次风口(6)设置于文丘里管道的喉管处；
优选地，所述三次风口(6)的个数＞1个。
3.根据权利要求1或2所述的燃煤炊事采暖炉，其特征在于，所述烟囱(1)内设置采暖用水换热管(18)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的燃煤炊事采暖炉，其特征在于，所述炉箅子(13)为固定式或活动式；
优选地，所述炉箅子(13)上设有布风孔。
5.根据权利要求1-4任一项所述的燃煤炊事采暖炉，其特征在于，所述热解气化区(9)中的挥发分返回管道(12)竖直设置。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的燃煤炊事采暖炉的炊事采暖方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(a)将燃煤通过加煤口(11)加入燃煤炊事采暖炉中，燃煤进入热解气化区(9)进行热解气化，产生焦油、挥发分和半焦；
(b)步骤(a)产生的焦油、挥发分和半焦向下流入半焦燃烧区(10)，与一次风口(14)引入的空气接触，使焦油、挥发分、半焦与空气接触燃烧；
(c)步骤(b)所述挥发分、半焦与空气接触燃烧后产生的烟气与二次风口(8)引入的空气接触进行一次燃尽燃烧，未燃尽的烟气进入采暖炊事烟道与三次风口(6)引入的空气接触进行二次燃尽燃烧，二次燃尽后的烟气进行炊事或采暖操作。
7.根据权利要求6所述的炊事采暖方法，其特征在于，步骤(a)所述燃煤为烟煤、无烟煤、兰炭或洁净型煤中任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(a)所述燃煤为洁净型煤；
优选地，步骤(a)所述洁净型煤为由烟煤制备的烟煤型煤，优选为具有固灰、固硫和脱硝功能的烟煤型煤；
优选地，步骤(a)所述热解气化过程中含氧量为0％～5％，优选为0％～3％；
优选地，步骤(a)所述热解气化的温度为300℃～700℃。
8.根据权利要求6或7所述的炊事采暖方法，其特征在于，步骤(b)中焦油、挥发分、半焦与空气接触燃烧后产生的烟气中CO浓度＞2000ppm；
优选地，步骤(b)中从一次风口(14)引入的空气占总空气体积含量的40％～50％；
优选地，步骤(c)中从二次风口(8)引入的空气占总空气体积含量的20％～30％；
优选地，步骤(c)中从三次风口(6)引入的空气占总空气体积含量的10％～40％。
9.根据权利要求6-8任一项所述的炊事采暖方法，其特征在于，步骤(c)中所述二次燃尽后的烟气进行炊事或采暖操作具体包括以下步骤：
当燃煤炊事采暖炉进行炊事时，调节移动盖板(16)，使炊事内火口(15)处于开启状态，同时调节炊事采暖切换杆(17)使其与第二横隔板(4)相接，阻隔烟气进入烟囱(1)中，燃尽后的烟气流向炊事口(2)带动火焰进行炊事；当燃煤炊事采暖炉进行采暖时，调节移动盖板(16)，使炊事内火口(15)处于闭合状态，同时调节炊事采暖切换杆(17)使其与第二横隔板(4)断开连接，使燃尽后的烟气流向烟囱(1)，带动火焰进行采暖用水的加热。
10.一种如权利要求1-5任一项所述的燃煤炊事采暖炉的用途，其特征在于，所述燃煤炊事采暖炉用于民用炊事和采暖领域。
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