CN108224771A - 洁净煤反向燃烧热风炉 - Google Patents

Abstract

洁净煤反向燃烧热风炉，包括燃烧室，肋片，排烟管和型煤床，排烟管竖直布置且外壁面满焊连接众多矩形肋片，肋片底横边满焊连接在燃烧室顶面外壁面上，燃烧室内腔半径1.0m～1.2m，燃烧室内腔竖直布置众多矩形分隔板，分隔板横边长0.6m～0.7m，分隔板内竖边在排烟管内壁面向下延伸面上，外竖边和燃烧室内腔侧壁面距离100mm～150mm，相邻两分隔板之间燃烧室内腔空间堆置型煤床，型煤床小弧面在排烟管内壁面向下延伸面上，分隔板外竖边在大弧面上，排烟管内壁面向下延伸面围成燃烧室内腔空间为点火引燃物堆放区。农业农村领域密集烤烟和散叶烤烟热风炉可使用本发明。发明一次性装煤，节煤25％，能紧贴工艺曲线生成热风，助燃风机温度<38℃。

Description

洁净煤反向燃烧热风炉

技术领域

本发明涉及一种具有明火反烧、高温隔离、助燃风机启停精准调控燃烧供热等技术特征的洁净煤反向燃烧热风炉，适用于农业农村领域密集烤烟和散叶烤烟热风室燃烧供热装置使用。

背景技术

随着我国烟农户均种植烤烟规模的增大和现代烟草农业的发展，密集烘烤在全国范围内得到了快速推广应用。以2012年为例，全国建有密集烤烟房约120万座。据统计，越来越多密集烤烟房采用基于暗火正烧原理的隧道炉燃烧供热。隧道炉结构简单、成本低，能一次性装煤，即一次性装入800～1000个圆柱型煤，能满足5～6天烘烤供热需要，不影响烟农夜间休息，特别满足当前各烟区雇工难且劳动力成本高等形势需要。

隧道炉炉内腔包括顶部拱顶区和底部长方体区，拱顶区底面和长方体区顶面重合，长方体区包括靠近左端墙的长方体状引燃区和靠近右端墙的长方体状型煤床区，煤床区叠满圆柱型煤，引燃区堆放引火燃料，引燃区和拱顶区相连通。隧道炉以暗火正烧方式燃烧供热。调查显示：燃烧区紧邻助燃风机，高温炉气反向倒流至助燃风机壳体内，导致助燃风机高温损毁率高达39％。实践表明：助燃风机线圈绝缘性能下降导致出风能力永久性下降，引燃区部分空气旁通流到拱顶区，部分空气通过煤床区型煤之间间隙中途旁通短路至拱顶区，加上流入燃烧区的助燃空气以CO形式排出，导致助燃空气利用率不高，烤烟房温度低出烘烤工艺设定温度2℃～8℃，不能满足大中火烟叶烘烤供热需要，降低烤烟品质；拱顶区滞留CO浓度高，易出现爆燃伤人事故；高温炉气倒流、热风温度跟不上烘烤工艺设定温度，加上从排烟口排出的烟气CO浓度高，热效率低至35％～50％。

开发烘烤燃烧供热调控性能良好、安全、省工省时、烤烟品质有保障、低成本、经济高效节能环保的洁净煤反向燃烧热风炉，可以满足我国烟草调制行业节能减排形势需要，进而促进烟草行业可持续发展。

发明内容

为了克服隧道炉因暗火正烧引起高温炉气反向流动烧损助燃风机、助燃空气利用率低、热风温度跟不上烘烤工艺设定温度、易爆燃伤人和热效率低等缺点，本发明设计一种具有明火反烧、高温隔离、助燃风机启停精准调控燃烧供热等技术特征，满足我国烟草行业省工省时、安全经济优质、高效节能环保密集烤烟需要的洁净煤反向燃烧热风炉。

洁净煤反向燃烧热风炉，主要包括燃烧室，肋片，排烟管和型煤床，排烟管为竖直布置的耐腐蚀金属圆管，排烟管外壁面满焊连接众多矩形状肋片，肋片以排烟管中心轴线为中心沿半径方向向外均匀辐射分布，肋片厚度为0.1mm～1mm，肋片内竖边在排烟管外壁面上且和排烟管中心轴线平行，外竖边在燃烧室侧壁面向上延伸面上，肋片底横边满焊连接在燃烧室顶面外壁面上，燃烧室呈倒立180°布置圆桶状，水平地面和圆筒状侧壁面和顶面围成燃烧室内腔，燃烧室内腔高1.0m～1.2m，半径1.0m～1.2m，燃烧室顶面中心开设圆形排烟口，排烟口圆周和排烟管底端面圆周满焊连接，燃烧室中心轴线和排烟管中心轴线重合，燃烧室内腔竖直布置众多矩形分隔板，分隔板以燃烧室中心轴线为中心沿半径方向向外均匀辐射分布，分隔板竖边长相等，横边长相等，横边长为0.6m～0.7m，分隔板内竖边在排烟管内壁面向下延伸面上，外竖边和燃烧室内腔侧壁面距离100mm～150mm，分隔板顶横边和燃烧室内腔顶面焊接连接，底横边在水平地面上，相邻两分隔板之间的燃烧室内腔空间堆置型煤床，型煤床呈扇形柱体状，型煤床内相邻两型煤之间无明显空隙，型煤床扇形顶面紧贴燃烧室顶面内壁面，型煤床两方形侧面均紧贴分隔板，小弧形侧面在排烟管内壁面向下延伸面上，分隔板外竖边在大弧形侧面上，排烟管内壁面向下延伸面围成的燃烧室内腔空间为点火引燃物堆放区。

农业农村领域烟草调制密集烤烟和散叶烤烟热风炉，可使用本发明。

发明操作舒适，经济、节能环保和社会效益显著。应用表明：一次性装煤，和隧道炉相比，烟气CO排放降低75％，节煤25％；能紧贴烘烤工艺曲线生成密集烤烟用热风；助燃风机壳体温度始终低于38℃，无高温烧损，助燃风机出风稳定、无衰减。

附图说明

图1、图2和图3分别为洁净煤反向燃烧热风炉竖直局部剖视图、俯视图和水平剖视图。图1～图3中，1为燃烧室，11为分隔板，2为肋片，3为排烟管，4为型煤床，5为炉门。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如附图1～附图3所示，洁净煤反向燃烧热风炉，主要包括燃烧室1，肋片2，排烟管3和型煤床4。

排烟管3为竖直布置的耐腐蚀金属圆管。排烟管3外壁面满焊连接众多矩形状肋片2，肋片2以排烟管3中心轴线为中心沿半径方向向外均匀辐射分布，肋片2厚度为0.1mm～1mm，肋片2内竖边在排烟管3外壁面上且和排烟管3中心轴线平行，外竖边在燃烧室1侧壁面向上延伸面上，肋片2底横边满焊连接在燃烧室1顶面外壁面上且垂直于排烟管3中心轴线。排烟管3内壁面向下延伸围成的燃烧室1内腔空间为点火引燃物堆放区。

燃烧室1呈倒立180°布置圆桶状，水平地面和圆筒状侧壁面和顶面围成燃烧室1内腔，燃烧室1内腔高1.0m～1.2m，半径1.0m～1.2m，燃烧室1顶面中心开设圆形排烟口，排烟口圆周和排烟管3底端面圆周满焊连接，燃烧室1中心轴线和排烟管3中心轴线重合。燃烧室1内腔竖直布置众多矩形分隔板11，分隔板11以燃烧室1中心轴线为中心沿半径方向向外均匀辐射分布，分隔板11竖边长相等，横边长相等，横边长0.6m～0.7m，分隔板11内竖边在排烟管3内壁面向下延伸面上，外竖边和燃烧室1内腔侧壁面距离为100mm～150mm，分隔板11顶横边和燃烧室1内腔顶面焊接连接，底横边在地面上。

相邻两分隔板之间的燃烧室1内腔空间堆置型煤床4，型煤床4呈扇形柱体状，型煤床4内相邻两型煤之间无明显空隙，型煤床4扇形顶面紧贴燃烧室1顶面内壁面，型煤床4两方形侧面均紧贴分隔板11，小弧形侧面在排烟管3内壁面向下延伸面上，分隔板11外竖边在大弧形侧面上。

燃烧室1可以为砖砌式耐火砖墙结构，该砖墙由薄耐火砖块用高温胶泥粘接砌筑而成，燃烧室1也可以是整体式耐火浇注结构。燃烧室1外壁面可以敷设3mm～5mm厚金属壳体，以减少燃烧室1高温膨胀热应力对耐火结构密封性的破坏。燃烧室1呈圆桶状，倒立180°布置，由圆环形顶面和圆柱形侧面构成，圆柱形侧面与地面垂直，圆环形顶面与地面平行，燃烧室1顶面中心开设圆形排烟口。燃烧室1的顶墙和侧墙，侧墙和地面均是由高温胶泥密封固定连接。顶墙和侧墙耐火层厚度范围均在40mm～60mm。

地面和燃烧室1侧壁面以及燃烧室1顶面围成燃烧室1内腔，燃烧室1内腔布置众多分隔板11，众多分隔板11竖边长相等，横边长相等，分隔板11呈向外辐射状均匀布置，分隔板11内竖边在排烟管3内壁面向下延伸面上，外竖边和燃烧室1内腔侧壁面距离为100mm～150mm，分隔板11顶横边和燃烧室1顶面内壁面焊接连接。

相邻两分隔板之间燃烧室1侧壁中心开设炉门5，炉门5中心开设助燃空气进入口，相邻两分隔板之间的燃烧室1内腔空间为型煤床4堆置区。由燃烧室1内腔中心向外依次为点火引燃物堆放区、型煤床4堆置区、静压区。

相邻两分隔板之间的燃烧室1内腔空间构成的型煤床4堆置区塞满型煤，同一堆置区众多型煤组成型煤床4。燃烧室1内腔不设置传统炉条，地面支撑型煤床4全部重量。型煤床4顶面在同一水平面上并且紧贴燃烧室1顶面内壁面。相邻两型煤之间无明显的空隙，型煤床4两方形侧面均紧贴分隔板11，型煤床4堆置向内不超过排烟管3内壁面向下延伸面，型煤床4堆置长度和分隔板11横边长相等，排烟管3内壁面向下延伸面围成的燃烧室1内腔空间为点火引燃物堆放区。型煤床4气流通道呈向外均匀辐射状，其中心轴线与地面相平行。

助燃空气全部均匀流进型煤床4各气流通道，沿燃烧室1内腔半径方向，向内流进燃烧面而全部变成CO₂随烟气从排烟口沿排烟管3排出，助燃空气利用率达到100％。在助燃风机驱动作用下助燃空气首先穿过炉门5的助燃空气进入口，接着进入静压区，再全部均匀流进型煤床4各气流通道，接着沿燃烧室1内腔半径方向水平穿过型煤床4堆置区，进入点火引燃物堆放区，最后经排烟口沿排烟管3排出。相邻两分隔板之间的型煤床4堆置区均匀分布在燃烧室1内腔中并且共用点火引燃物堆放区中的正燃烧的炽红型煤。炽红型煤首先引燃沿空气流动方向燃烧面上游与其相邻的型煤，燃烧面再沿燃烧室1内腔的半径方向向外移动。

使用本发明时，首先打开炉门5,装煤工(以身高1.6m为例)从炉门5弯腰进入燃烧室1内腔，从排烟管3内壁面向下延伸面沿燃烧室1内腔半径方向向外开始堆叠型煤,在型煤床4堆置区堆放能满足5～6天烘烤燃烧供热需要的型煤。相邻两分隔板之间的燃烧室1内腔空间构成的型煤床4堆置区塞满型煤，使得左右相邻两型煤之间无明显的空隙，和分隔板11相邻的型煤床4紧贴分隔板11。先在点火引燃物堆放区堆满炽红型煤(正燃烧)，然后堆放型煤组成型煤床4，再关闭炉门5。助燃风机出风口伸入炉门5中心开设助燃空气进入口，助燃风机电源线接入烤烟控制器内，助燃空气先流入静压区，再全部均匀流进型煤床4各气流通道，接着沿燃烧室1内腔半径方向水平穿过型煤床4堆置区，进入点火引燃物堆放区。炽红型煤首先引燃沿空气流动方向燃烧面上游与其相邻的型煤，燃烧面再沿燃烧室1内腔的半径方向向外移动。在助燃风机驱动作用下，燃烧面沿和助燃空气流动相反方向缓慢移动，即沿自燃烧室1内腔中心半径方向缓慢向外移动。烘烤结束后，打开炉门5，将型煤煤渣用铁铲铲出即可。

发明结构特征、技术特征及带来的技术效果详细描述如下：

发明具有“肋片2内竖边在排烟管3外壁面上且与排烟管3中心轴线平行，底横边在燃烧室1顶面外壁面上”的结构特征。本发明排烟管3外壁面上满焊连接众多肋片2，肋片2沿排烟管3外壁面呈向外辐射状均匀分布，肋片2底横边垂直于排烟管3且和燃烧室1顶面满焊连接，远离排烟管3的肋片2外竖边在燃烧室1侧壁面向上延伸面上。相比于隧道炉，当气流从烤烟房上部沿排烟管3壁面向下冲击到燃烧室1顶部壁表面时，肋片2沿排烟管3外壁面呈向外辐射状均匀分布，循环空气流被肋片2沿排烟管3圆周方向均匀分隔为若干部分，可使得气流更加有序地向下冲击到燃烧室1顶面，强化了垂直冲击式空气-壁面对流换热；同时肋片2具有增强排烟管3散热的作用，延长使用寿命。

发明具有“分隔板11将燃烧室1内腔均匀分隔为若干个并联的型煤床4堆置区”的结构特征。本发明燃烧室1呈圆桶状，倒立180°布置，地面和燃烧室1侧壁面以及燃烧室1顶面围成燃烧室1内腔，燃烧室1内腔布置众多型煤和众多分隔板11，分隔板11竖边长相等，横边长相等，分隔板11呈向外辐射状均匀布置，分隔板11内竖边在排烟管3内壁面向下延伸面上，外竖边和燃烧室1内腔侧壁面距离为100mm～150mm，分隔板11顶横边和燃烧室1顶面满焊连接，相邻两分隔板之间的燃烧室1内腔空间为型煤床4堆置区，型煤床4两方形侧面均紧贴分隔板11。由于分隔板11呈向外辐射状均匀布置，因此相邻两分隔板之间的型煤床4堆置区均匀分布在燃烧室1内腔中并且共用点火引燃物堆放区中的炽红型煤，炽红型煤首先引燃沿助燃空气流动方向燃烧面上游与其相邻的型煤床4堆置区前端的型煤，燃烧面再沿燃烧室1内腔的半径方向向外移动。分隔板11具有导流助燃空气的作用，使型煤床4中的气流只沿径向方向水平流动，不沿圆周方向流动，避免助燃空气沿圆周方向混合干扰，同时使得助燃空气流量沿圆周方向均匀分布。分隔板11将燃烧室1内腔均匀分隔为若干个并联的型煤床4堆置区，等效于若干个小型反向燃烧热风炉并联的效果。与隧道炉相比，扩大了型煤堆放空间两倍左右，燃烧供热可以满足两个标准密集烤烟房使用，可减少热风炉建造成本。

发明具有“明火反烧”技术特征。本发明助燃空气依次流过静压区、型煤床4堆置区、点火引燃物堆放区。助燃风机驱动的助燃空气进入燃烧室1内的静压区，然后进入型煤床4堆置区。静压区封闭性能良好，静压区内助燃空气能全部均匀地流进型煤床4各气流通道，而且以水平活塞流方式均匀流过型煤床4。炽红型煤引燃其与相邻的型煤并形成燃烧面，燃烧面沿燃烧室1内腔中心半径方向缓慢向外移动，燃烧面移动方向和助燃空气流动方向相反，实现明火反烧供热。燃烧面沿燃烧室1内腔中心半径方向向外移动时，不断地预热与之接触的沿助燃空气流动方向上游型煤，型煤预热形成的干馏气随助燃空气一起向燃烧室1内腔半径方向向内流动，接着进入燃烧面并发生完全燃烧反应。离开燃烧面的高温CO₂沿燃烧室1内腔半径方向向内流动到排烟管3的过程中没有高温焦炭与之接触，即不能生成CO,这样排烟以CO₂为主。烟气水平流过沿助燃空气流动方向燃烧区下游型煤渣后进入点火引燃物堆放区的上部空间，最后从排烟口沿排烟管3排出。点火引燃物堆放区的上部空间无CO气体滞留，杜绝炉内爆燃伤人事件发生。排烟无CO内能损失，燃烧放热量达到最大，燃烧放热量和助燃空气流量成正比，提高了热效率，也为助燃空气流量精准调控热风温度创造有利条件。

发明具有“助燃风机启停精准调控燃烧供热”技术特征。本发明主要包括沿助燃空气流动方向依次排列的静压区、型煤床4堆置区、点火引燃物堆放区。型煤床4堆置区堆置众多型煤，型煤床4各气流通道对应连通，相邻型煤之间无明显空隙。经过一定长度未燃烧低温新型煤隔断作用下，助燃风机始终处于常温环境，助燃风机机壳温度始终低于38℃，助燃风机绝缘性能受到保护，助燃风机出风始终维持在额定出风水平。通过炉门5中心开设助燃空气进入口进入静压区的助燃空气全部均匀流入型煤床4各气流通道。流入型煤床4的助燃空气全部以活塞状射流方式水平扩散流动至燃烧面。进入燃烧区的助燃空气全部变成CO₂排出。助燃空气没有旁通短路损失并排放CO₂，实际燃烧放热始终等于助燃风机额定风量对应的最大燃烧放热，实现了助燃风机启停精准调控燃烧供热，而且这种精准性稳定可靠，不会因人因时因燃烧温度不同而不同。

发明具有“高温隔离”技术特征。本发明助燃风机在燃烧室1外壁面侧，高温燃烧区始终位于燃烧室1内腔的型煤床4堆置区，燃烧区和助燃风机之间始终有一定长度的未燃烧低温型煤相隔，使得助燃风机始终处于低温状态，助燃风机停止运行期间高温炉气难以穿过一定长度低温型煤反向倒流接触烧损助燃风机线圈绝热性能，无须勤监视助燃风机运行，助燃风机出风能力有保障，送风量恒定不下降，解决了隧道炉存在的助燃风机高温烧损，助燃风机出风量永久性下降而影响烤烟品质问题。

农业农村领域烟草调制密集烤烟和散叶烤烟热风炉，可使用本发明。

发明操作舒适，经济、节能环保和社会效益显著。应用表明：一次性装煤，和隧道炉相比，烟气CO排放降低75％，节煤25％；能紧贴烘烤工艺曲线生成密集烤烟用热风；助燃风机壳体温度始终低于38℃，无高温烧损，助燃风机出风稳定、无衰减。

Claims (1)

1.洁净煤反向燃烧热风炉，主要包括燃烧室，肋片，排烟管和型煤床，其特征在于：排烟管为竖直布置的耐腐蚀金属圆管，排烟管外壁面满焊连接众多矩形状肋片，肋片以排烟管中心轴线为中心沿半径方向向外均匀辐射分布，肋片厚度为0.1mm～1mm，肋片内竖边在排烟管外壁面上且和排烟管中心轴线平行，外竖边在燃烧室侧壁面向上延伸面上，肋片底横边满焊连接在燃烧室顶面外壁面上，燃烧室呈倒立180°布置圆桶状，水平地面和圆筒状侧壁面和顶面围成燃烧室内腔，燃烧室内腔高1.0m～1.2m，半径1.0m～1.2m，燃烧室顶面中心开设圆形排烟口，排烟口圆周和排烟管底端面圆周满焊连接，燃烧室中心轴线和排烟管中心轴线重合，燃烧室内腔竖直布置众多矩形分隔板，分隔板以燃烧室中心轴线为中心沿半径方向向外均匀辐射分布，分隔板竖边长相等，横边长相等，横边长为0.6m～0.7m，分隔板内竖边在排烟管内壁面向下延伸面上，外竖边和燃烧室内腔侧壁面距离为100mm～150mm，分隔板顶横边和燃烧室内腔顶面焊接连接，底横边在水平地面上，相邻两分隔板之间的燃烧室内腔空间堆置型煤床，型煤床呈扇形柱体状，型煤床内相邻两型煤之间无明显空隙，型煤床扇形顶面紧贴燃烧室顶面内壁面，型煤床两方形侧面均紧贴分隔板，小弧形侧面在排烟管内壁面向下延伸面上，分隔板外竖边在大弧形侧面上，排烟管内壁面向下延伸面围成的燃烧室内腔空间为点火引燃物堆放区。