CN1135323C - 燃烧有机物料的装置、方法和强制流动空气炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃烧包括饲养场垫层废物的有机物料的装置和方法，包括一个火箱(14)，火箱(14)内有空气注入管(22)。热交换器(20)也设置在火箱(14)内的空气注入管(22)上方。需要燃烧的燃料(18)是一种有机饲养场垫层废物的混合物，将其堆放进火箱(14)，位于空气注入管(22)和热交换器(20)的周围。通过向燃料堆中注入空气，燃料从内部开始燃烧，热交换器(20)的周围是燃烧着的燃料。未燃的燃料使燃烧着的燃料与火箱(14)的壁隔离。本装置可被用作焚化炉、加热废物的炉、或需要产生热量的其它用途。

Description

燃烧有机物料的装置、方法和强制流动空气炉

技术领域

本发明涉及有机废物的处理。更具体地说，本发明涉及燃烧饲养场垫层这类有机废物的装置、方法和强制流动空气炉，尽管不排除其它用途。

背景技术

在家畜领域存在的一个大问题是动物粪便和垫层的清除和处理。例如农民或驯马人一般会定期地在畜舍的地面上撒6至8英寸的垫层。然后定期地将这些垫层和动物粪便从圈中清除并堆在牲口棚的外面。清除处理动物粪便和垫层的费用是很高的。例如在俄亥俄州哥仑巴斯的三周全美季度赛马会上，每年要处理将近270万立方英尺的粪便。这样就使得每年要花费超过20万美元来处理这些废物。不管是小规模还是大规模饲养都会遇到废物处理这个问题。

现有技术中处理动物废物最常用的方法是将粪便撒到田野上。这样做有许多缺点。首先需要大量的运输费和时间。而且这些粪便增加了田野土壤的酸度。田地里出现的其它问题是由粪便中的杂草种子引起的。畜舍垫层和饲料中的杂草种子会出现在其粪便中，这些不需要的种子会污染田地。最后，粪便中会寄养大量的寄生虫和传播疾病的细菌，这些会伤害农场的牲畜或使牲畜得病，例如瞌睡病。

还有一种常用的办法是将动物废物在靠近其饲养的地方就地掩埋。

一些燃烧有机动物废物的系统能用来处理这类废物。常用的做法是将这些废物堆烧。由于家畜垫层废物燃烧时就象青贮饲料着火那样。因此粪堆燃烧缓慢并冒烟达数月之久。另外，动物废物堆在较低的热度下燃烧产生难闻的气味。在壁炉或炉中燃烧这些废物也会出现不希望的结果。首先在壁炉或炉中燃烧之前应将废物干燥。其次，当废物燃烧时，燃烧缓慢并且效率很低。

在家畜领域发现的另一个问题是：加热饲养场房屋例如马厩或驯马场的室内场地需要高的费用。如果农民想加热饲养场房屋，使用普通的炉子或加热方法，费用相当高。另外这些炉子或方法通常燃烧化石燃料或者使用主要由化石燃料产生的电力。燃烧化石燃料既贵又污染空气。例如，要加热一个位于中西部的典型的15间隔马厩需每年耗资1500美元或更多。现有技术中典型的用于加热饲养场房屋的燃煤或燃木的炉子也很贵并且很复杂。典型的燃木炉子将有一个放置燃料在其中燃烧的火箱。由于燃木炉的炉壁直接暴露在燃烧着的燃料中。因此炉子的结构须能承受这种极端的热度。而且炉子的外壁将会变得很热，对于靠近炉子的人或牲畜特别是孩子是很危险的。

因此可以看出，需要找到一种处理有机饲养场垫层废物的有效方法，也需要一种加热畜舍的更有效更经济的方法。

发明内容

本发明的总特征是提供一种克服了现有技术缺陷的、处理有机饲养场垫层废物的装置和方法。

本发明的另一个总特征是提供一种克服了现有技术缺陷的、燃烧有机物料的装置和方法。

本发明进一步的特征是提供一种处理有机饲养场垫层废物的装置和方法，是将空气注入废物中，使废物从内部开始燃烧，使得在废物内、热交换器的周围产生一个空腔，由此产生一实用高效的装置和方法。

本发明还具有的特征和优点是：

一种燃烧有机饲养场垫层废物的装置和方法，它从内部开始燃烧废物，这样就使得未燃烧的废物将炉壁和火焰隔离。

一种燃烧有机饲养场垫层废物的装置和方法，它提供了处理废物的有效的方法，也提供了经济地加热房屋的装置。

一种燃烧有机饲养场垫层废物的装置和方法，它允许用户将湿的有机饲养场垫层废物投入装置中。

一种燃烧有机饲养场垫层废物的装置和方法，它减少了化石燃料的消耗和污染。

本发明涉及一种燃烧包括饲养场垫层废物的有机物料的方法和装置。在靠近燃烧空间底部处有一空气注入器，热交换器靠近空气注入器设置。要燃烧的燃料混合物堆在热交换器和空气注入器上。然后将氧气注入燃料堆，使燃料从内部燃烧，在热交换器的周围基本上包围着燃烧着的燃料。本发明也可用于加热房屋。

附图说明

图1是本发明用于加热房屋的一个实施例的立体图。

图2是取自图1的2-2线的放大断面图。

图3是取自图2的3-3线的放大断面图。

图4是取自图2的4-4线的放大断面图。

图5是取自图2的5-5线的放大的部分断面图。

图6至图13是与图3和图4相似的断面图，显示了使用本发明的各个燃烧阶段。

图14是本发明另一个实施例的立体图。

图15是取自图14的15-15线的放大断面图。

图16是取自图15的16-16线的放大断面图。

图17是图15和图16中所示的废气管的放大的部分断面图。

具体实施方式

下面将根据最佳实施例描述本发明。本发明不限于所描述的实施例。本发明意欲覆盖所有的包含在本发明的原则和范围内的替换物、修改物和等同物。

图1显示本发明的燃烧有机饲养场垫层废物的装置。图1包括一个部分埋在土中的、靠近房屋12的炉10。图2至图5更详细地显示炉10。炉10包括一个筒状的火箱14，它有两个端部。火箱14最好由厚铁制成。门16设置在火箱14的顶上，由铰销16A开关。热交换器20位于火箱内。在火箱14内安装热交换器20有其优越性。随着门16的打开，将一定量的燃料18堆进火箱14内，位于热交换器20、空气注入管22和冷空气管24的周围。冷气管24与冷气返回管26相连，该管最终与位于房屋12内的冷气返回入口30相连。热交换器20与热空气管28相连，该管将来自热交换器20的热空气送至位于房屋12内的接收器32。接收器32包括一个风扇，使来自热交换器20的空气循环经过房屋12，再经过冷气返回入口30回到热交换器20。采用这种方法，使房屋12内的冷气进入冷气返回入口30，由热交换器20加热，再经过接收器32循环返回房屋12。

本发明用于燃烧有机饲养场垫层废物和类似物。这种废物可由各种合适的物料构成。在一个实施例中，饲养场垫层废物由牲畜废物与用来垫畜舍的木屑混合构成。这种混合物在畜含中仅仅是通过牲畜在圈中的踩踏而混合。另外，物料也能在别处混合，或者甚至在炉内混合。研究发现，一定种类的有机废物如果将其置于正确的条件下，它们将以非常不一般和没想到的方式进行燃烧。还发现，将氧注入一堆闷烧的废物中，会使得该燃料以一种不一般和没想到的方式燃烧。

图6至图13显示了使用本发明燃烧燃料的各个阶段。相信图6至图13全部显示了火箱14内整个燃烧过程的情况的断面图。热交换器20和冷气管24由虚线标示。图6显示当火箱充满燃料混合物18(动物废物和木屑)以后燃烧循环的开始。在火箱14充满燃料18之前，约6英寸厚的一层被点着，该过程可由营火点燃煤或类似物便可完成。另外，炉10也可包括点火器。也能使用其它方法。然后如图6所示将燃料18堆进火箱14 。随着氧沿空气注入管22通过空气注入孔23注进燃料18中，靠近孔23的燃料开始燃烧。孔23在空气注入管22中的位置是这样的：使其能将注入空气以图中所示的方向导入火箱。也可采用其它的形式。

图6显示燃烧过程的开始。图6中的黑影区域40显示靠近空气注入孔23开始燃烧的燃料18 。图中的箭头66显示燃烧废气穿过燃料18逸出。

一旦燃料18开始燃烧，会发生不一般的现象。如图7所示，随着燃烧的继续，出现搭桥效果，形成一对如图7中线46所示的圆柱形燃烧图形。在这个阶段，燃料18没有瓦解，而是在燃料18中环绕空气注入管22搭桥形成一对圆柱形空腔(类似隧道)，这导致环绕空气注入管22的燃料发出非常集中的火焰。由于燃料的不均匀性和其它因素，沿着空气注入管22的搭桥可能在不同的位置出现第二个。换句话说，在燃烧过程的开始，在如图7所示形成一对圆柱形空腔之前，沿空气注入管22可能形成各种孔穴。

图8显示由线46所示的环绕热交换器建立圆柱形燃烧的开始。显示一层燃料40正在燃烧，产生从环绕热交换器形成一对卵石状燃烧的线46射出的火焰。再者，由线46封闭的区域实际是燃料或其它物料的空腔。如图8所示，圆柱形燃烧几乎环绕热交换器20并部分环绕冷气管24 。随着更多的燃料被烧掉，圆柱形的燃烧增加。

图9显示燃烧过程进一步的阶段。从形成一对卵石状燃烧的线46发出的火焰，现在几乎环绕冷气管24 。在该阶段，基本上建立起一个全圆柱形燃烧。

图10显示燃烧过程的下一个阶段。在该阶段，建立起由线46所示的真正的圆柱形燃烧。一层燃料40正在燃烧，从完全环绕热交换器20和冷气管24的线46产生火焰。在这个阶段，也形成了从火焰40中释放废气的小的空气通道42。这些空气通道42连至在燃料18中形成的废气口44。相对于在线46处的火焰来说，废气口44较小。废气口的大小取决于各种因素，包括燃料的构成和通过孔23注入的空气量。

图10显示本发明的最佳阶段(图8和图9也可以是最佳阶段)。如图10所示，由燃烧燃料40所产生的几乎全部热量都暴露给热交换器和冷气管24。剩下的没有燃烧的燃料18用做使火焰产生的热量与火箱14的外壁相隔绝。由于燃料18的构成，燃料18是非常好的热绝缘体。这样，当环绕热交换器20的圆柱形空腔包含几乎所有的由火焰40产生的热量时，火箱14的外部保持较低的温度。火箱14仅有几个形成废气口44的小的热量集中点。例如在图10中，火箱14的壁较冷，其小的热量集中点就在废气口44的正上方。

图11显示燃烧的下一个阶段。如图11所示，燃料18的搭桥在这时开始瓦解。而燃烧着的燃料40仍然产生基本上环绕热交换器20和冷气管24的圆柱形燃烧的线46射出的火焰，圆柱体的上端由开始变薄和变弱的燃料18构成。

图12显示圆柱形空腔开始崩溃。如图12所示，燃料40仍然在燃烧产生从线46射出的火焰，其形状大致还是环绕热交换器20和冷气管24的圆柱形燃烧，但在圆柱体崩溃的顶部已形成了一个开口48 。

崩溃后，燃料18如图13所示的那样燃烧。图13显示未燃烧燃料18位于燃烧燃料40的下面，燃烧燃料继续在火箱14中产生火焰，但火焰不再完全环绕热交换器20 。

图6至图13显示了在炉10中燃料18燃烧的各个阶段，但是最好是保持图10或图9中的最佳阶段。通过不断地向火箱14添加燃料，能保持图10或图9中显示的阶段，产生最大的效率。

可以相信，由于燃料18的粘稠性，会出现显示在图7至图12中的搭桥效应。利用家畜废物和易燃物的适当混合，燃料18的粘稠性是这样的：通过从内部燃烧燃料18，燃料燃烧时搭成桥而不是很容易坍塌。其它燃料不是这样燃烧的，也就是说，现有技术不是从内部燃烧燃料的。可燃物可包括例如木屑、纸屑、木条等。已经发现，这样混合后会产生搭桥。一个例子是燃料18由小于50％的马粪和大于50％的木屑混合而成，尽管其它比例和类型的垫层或废物也能产生相似的现象。例如可以相信，猪粪或鸡粪和其它物料的一定混合物可能具有产生搭桥效应的适当的粘稠性。各种类型的家畜废物都可能在本发明的炉子中燃烧。与该废物混合的易燃物也可以是任何类型的易燃材料。用在炉中的物料的构成本身可以搭桥也可由动物的副产品构成。本发明的结构在燃烧包含粪便而没有垫层的任何类物料时都是有价值的，但当使用动物粪便和可燃物的混合物做燃料时，效果最佳。

其它类燃料也可用于本发明，尽管有的燃料不能闷烧，而需要点火器。除了产生搭桥效应外，在动物废物内的可燃物例如木屑还能帮助燃料18的燃烧。相信燃料18产生的热量来自燃烧废物、燃烧垫层、和有机动物粪便产生的甲烷以及其它气体例如氨和氮氧化物。

图2至图5详细显示炉10。图2是炉10的断面图，显示部分埋在沙层54中的火箱14。沙子的作用类似壁炉中的耐火砖，它使得炉子更容易安装。通过空气注入管22注入火箱14中的空气来自空气管56，它与鼠笼风扇58相连，而风扇又与封闭在壳体62中的电机60相连。当风扇58旋转时，驱动空气经空气管56和空气注入管22进入孔23。这样使得空气基本上沿图中箭头66所示的方向流动。在这个方向所吹来的空气能产生如上所述以及图9至图13显示的所需要的燃烧。

热交换器20包括许多折流板68(图3)，它用来使空气如图2和5中虚线所示的流过热交换器20。这样提高了热交换器20的效率，但不是主要的。由于热交换器的大小能变化，因此热交换器最好不要太大(相对于火箱)，否则不能产生合适的搭桥。

燃烧燃料产生的废气通过空气通道42逸出并最终流过烟囱70。炉10可包括与喷嘴74连接的水源72，喷嘴在与烟囱长度垂直的方向上将水呈扇状喷进烟囱70。该过程很清楚的显示在图2和图3中。扇状喷水的目的是使得从烟囱中升起的灰尘和颗粒落回到火箱14中。这样就获得了一个清洁的燃烧炉10，减少了使周围物体着火的危险性。如果炉10是用在有严格的污染规程的地区，需安装普通的刮灰器或其它射流清灰装置。

一个可供选择的烟囱70包括一个烟囱进口管70A，它向下延伸进入火箱14，如图3中的虚线所示。可以相信，具有烟囱进口70A的烟囱将使燃料18更有效的燃烧。烟囱进口70A将使废气在靠近圆柱形燃烧处离开火箱14，这样废气不需流经燃料而冒出。这将减少或消除空气通道42和废气排放口44，消除在火箱壁上的热集中点，增加炉10的效率。烟囱进口70A通过协助搭桥效应也能改善很湿的燃料的燃烧效果。例如烟囱进口70A可由固体金属管或丝网构成。烟囱进口70A也可从烟囱70上拆除或调整其长度。

图4显示在关住(实线)和开位(虚线)的门16 。门16与一对能向上旋转的门支承臂76连接。当门支承件76向上升起时，门16与其同时升起。门上还有一套配重件78，它能保持门16在打开的位置，以向火箱14中加载更多的燃料18。对要求低热量的情况，在配重件78的位置可使用一套门用弹簧。

当没有通过空气注入孔23向燃料18供氧时，燃料进入休眠状态，慢慢地闷烧，就象青储饲料着火那样。例如，如果没有另外的氧注入火箱14时，封闭在火箱14中的燃料18可能闷烧达数月之久而不完全燃烧。本发明利用这种特性控制炉10发出的热量。当不需要另外的热量时，风扇58停转，使通过空气注入管孔23的氧流停止，使燃料18进入休眠、闷烧状态。当需要另外的热量时，风扇58启动，使燃料18立即开始燃烧。利用这种特性，图9中所示的燃烧阶段(或其它阶段)可随热量的需要而开关。使空气通过冷气返回管26和热空气管28循环的风扇最好保持连续运行，而风扇58仅根据热量的需要而启动。当温度下降低于用户的设定值时，位于房屋12内的自动调温器将使风扇58运行。一旦温度升高超过设定值，风扇58停运，使燃料18回到休眠状态。

本设备安装了一对上限控制84A和84B作为任选的安全测量。第一上限控制84A位于热交换器20的下游，图2显示其在热空气管28中。当上限控制84A指示在空气管28中的空气温度超过了某一温度值(例如200°F)，风扇58将停运，以减少所产生的热量，这时与自动调温器无关。这样来防止导管和热接收器过热。同样，上限控制84B探测出火箱14中的温度，如果火箱14中的温度超过某一值(例如800°F)就使风扇58停运。第一上限控制84A可位于包括房屋12内的几个位置。

另一任选的安全装置就是显示在图2中的门的安全开关86 。当门16打开时，安全开关86动作，使风扇58停运，这使火箱14内的热量减少，这样就减少了对开火箱门16的用户可能造成的伤害。

图2还显示了一个本发明任选的特性。为使火箱14自动加载，需要一个螺旋推动器88 。螺旋推动器88最好由不锈钢管和推杆构成。螺旋推动器88延伸经过火箱14的整个长度。螺旋推动器88的相对端(未示出)连至燃料库18，将燃料从燃料库中取出送进火箱14。在螺旋推动器88的管内有若干孔90 。当螺旋推动器的推杆推动燃料经过孔时，燃料将通过孔落下。

本发明另一个任选的特征是从长期废物储存区收集甲烷气体。然后将收集到的甲烷连同空气通过空气注入管22注入炉10中。这将增加产生的热，减少甲烷和其他惰性气体流入大气。

尽管本发明有许多应用，炉10的最佳使用是加热马厩或牲口棚或室内场地。可以相信，典型的15间隔马厩就能给炉10提供足够用来加热马厩约4个月的燃料，这样就度过了一般的冬天。这使农民节省了处理粪便和加热马厩的费用。

对于本说明书而言，术语“热交换器”包括将热量从一处转移到另一处的任何装置。例如，热交换器20可包括锅炉或将热量变成机械能的装置。可以相信，炉10可配置得驱动蒸汽轮机或类似装置发电。炉10也能被简单地用做焚化炉，炉10还能驱动空调机。

本发明可使用各种不同尺寸的元件运行，具体尺寸如下。火箱14的直径为8英尺，长度约10英尺。热交换器20的直径是24英寸，冷气管24的直径是18英寸。管26和28的直径是15英寸。火箱和火箱内的元件最好由重钢制成。然而也可能使用其它材料，例如使用重量较轻、强度较大、或具有较好热承受特性的合成材料。火箱14和各种元件也能由较轻的铁质材料衬以衬垫材料构成，在其内和/或外表面上具有耐热涂层。使用耐热涂层能使炉10在仍能承受高达4000° F的温度下，使其重量减轻一半。管28在靠近火箱14处最好由钢制成，但是在远离火箱14的下游可变为较轻的钢。推荐的排气系统在图中由烟囱70示出，但是也可以包括能使废气循环、以提高炉10效率的排气系统。如果要处理的家畜废物不包含垫层，推荐的燃料可由木屑或其它材料与动物废物混合而成。

本发明的炉10燃烧时也较清洁，当用普通加热器(燃烧化石燃料的)加热马厩或其它房屋时造成以一氧化碳等形式出现的严重的空气污染，而燃烧有机饲养场垫层废物主要产生二氧化碳和水蒸气。二氧化碳产物似乎不受欢迎，然而正如燃烧时那样，等量的二氧化碳会由有机废物的自然分解而释放，只不过其速率不同。这样，由燃烧有机饲养场垫层废物的炉10造成的污染只是名义上的。另外，由于炉10在很高的温度下燃烧，因此燃烧燃料时几乎不产生气味。

图14至图17显示本发明的另一个实施例。图14显示了部分埋在地下、靠近房屋12的炉110，它与图1中显示的炉10相似。图15至图17更详细地显示炉110 。除了以下描述的特征，图110基本上与图1至图5显示的炉10相似。

炉110将空气管56由矩形仓124取代。仓室124的深度基本上等于空气管56的直径。仓室124与空气管122相连，就象图5中空气管56与管子22相连。在仓室124的上部，仓室124与壳体162相连，该壳体中装有风扇158和驱动风扇的电机160，就象图2中所述的壳体62、风扇58和电机60那样。通过用矩形仓室124取代空气管56，有几个优点。第一，仓室124使火箱114加强。另外，在火箱114后壁的热量将用来使空气通过空气注入管122和孔123注入火箱114之前将其预热。这样就使炉110的效率提高。

图14至图16中显示的另一个任选特征是甲烷净化管126。如图16所示，甲烷净化管具有在空气注入管122内的第一端和靠近火箱114顶部的第二(相对的)端。如图16中很好显示的，净化管126通过仓室124和空气注入管122延伸，连至靠近火箱114的相对端。位于注入管122内的净化管126部分具有若干个孔(未示出)，用来在火箱114中均匀分配甲烷，以防止在热交换器120上出现热量集中点。甲烷净化管126的目的是使由燃料18产生的甲烷循环，它集中在火箱114的顶部，使其再循环至火箱114的底部，在这里甲烷燃烧。这样增加了炉110的BTU输出，同时减少甲烷气体向空气中散布。甲烷净化管126可选择性地包括一个风扇(未示出)，它能使空气和甲烷更好地从火箱114的顶部循环至火箱的底部。风扇的使用是任选的，因为由燃料18的燃烧产生的自然通风会将气体从火箱114的顶部通过甲烷净化管126送至火箱114的底部。甲烷净化管126也可与三角形的、面朝下的通道130相连，该通道沿火箱114的大部分长度设置。通道130协助收集甲烷气体并将其导向管子126 。另外，由于通道从底面开口，因此它不会被堵塞。如图15所示，通道130靠近火箱114的中部设置。由于通道130是三角形，当门116打开时，燃料能在通道130的周围添进火箱114 。甲烷净化管126可位于火箱114的任意端，尽管图中给出了推荐位置。

炉110还包括一个改进了的热交换器120 。如图14至图16所示，热交换器120由一个单独的筒形壳132构成，螺旋形板134设置在其中。螺旋形板134最好在壳体132内作紧密摩擦配合。螺旋形板134将壳体132在长度方向分成两部分(除了椭圆形端部处)。采用这种方式，沿热交换器120的长度形成了两个空气通道。形成的两个通道被用作冷空气通道136和热空气通道138 。图16中的箭头表示空气经过冷空气通道136然后进入热空气通道138的路径。这样，热冷空气就由螺旋形板134的表面分开了，该板能协助用热空气加热冷空气。冷空气和热空气均暴露给壳体132 。热交换器120也使得空气通过其时旋转。空气的旋转动作也产生一个扰动，能够更有效地破坏靠近热交换器120内壁的热量层流。如图14和图16所示，风扇140设置在拐弯连接处，用来驱动空气通过冷空气通道136，接着再使空气通过热空气通道138 。最好是如图14所示从热交换器120处延伸出一个第二热交换器142。第二热交换器142与热交换器120非常相似，它包括一个外部筒形壳和产生冷热通道的螺旋形板，这些通道实际上就是冷热通道136、138的延伸。在第二热交换器142的端部，冷空气通道与冷气返回道26相连，热空气通道与热空气管28相连。

其它可能的热交换器包括螺旋形或锅炉形热交换器。例如，一种热交换器可包括三螺旋管，一个在热交换器的外部螺旋，一个直接在第一个的内侧，第三个在靠近热交换器的中心。也可使用其它类型的液体热交换器。例如，由于乙二醇不会沸腾，因此可使用乙二醇。也可使用高压水。

炉110也可包括这样的结构，就是允许热交换器120和空气注入管122在竖直方向调整。热交换器120的一端由一个可调整的支承件144支承，该支承件由两个枢接在一起的杆构成，通过使两个杆相互旋转，能使热交换器120抬起或落下。允许热交换器120沿图16所示的长形开口146上下滑动。一个平板148可滑动地与火箱114连接并随着热交换器120上下滑动，用于封闭开口146 。空气注入管122也可用类似的办法上下调整，如图16所示的那样。通过使用可调整的热交换器120和空气注入管122，可调整高度，以产生最佳的燃烧，它可能随不同类型的燃料而变化。

炉110还包括一可选择的废气管150。废气管150是长形的，它跨越火箱，114的大部分长度(图16)。废气管150包括一个三角形的、面朝下的通道152，这在图15和图17中很好地显示出来。面朝下的通道152具有端盖154和若干下折流板156和上折流板157，如图16和图17所示。折流板156和157使废气沿图16和图17中箭头所示的方向流动，这样可以减少经烟囱170排出的颗粒物。通道152与烟囱170最好在靠近排放管150中部的地方相连。

排放管150允许废气流经管子150和烟囱170排放，而不是如图2所示的那样，为了经烟囱70排放，需要流经燃料18。这样做的结果，使上面所述的圆柱形燃烧得以加强。它通过将热空气留在燃料的中心而不是在燃料的上部而使热量留在燃料内。排放管150的概念类似上面所提到的烟囱70A的概念，如上所述，它具有一个稍稍位于热交换器之上的进口。由于来自燃烧燃料的废气经废气管150和烟囱170排放，因此可省略图9中所示的空气通道42和排放口44。这样提高了炉110的效率，同时消除了火箱114上的热量集中点。通道152的三角形形状能在向火箱114中加料时帮助分配燃料。废气管150也使得燃料搭桥在塌陷之前保持的更长久。

图14至图16还显示了一个可替换的门116。门116通过铰销116A铰接在火箱114上，铰销由一个安装在长形孔165中的销钉164构成。通过使用两个枢接在铰销116A上的水压缸166使门116打开或关闭。为了加强门116，将一套四个套筒螺母168固定在铰销116A和门116的对边之间。

为了使得在火箱114和门116之间具有安全密封，火箱包括三角形凸起172，它环绕火箱114的开口设置，门116在此关闭。门116具有相应的三角形凹槽174，  当门116处于关闭位置时，凹槽与凸起172相配和。凹槽174和凸起172使门116和火箱114之间密封。这二者之间的良好密封使空气不能选出，因此就不会使空气经燃料18向上运动而产生排气口44和热量集中点。

当水压缸动作打开门116时，在整个门116开始转动并打开至图15虚线所示的位置之前，销钉164沿长形孔165被向上推。当销钉164向上滑进孔165中时，门首先在靠近铰销116A的一侧打开。这样就破坏了由凸起172和凹槽174形成的密封，允许门116打开而不受凸起172的干扰。用这种方法，能保持紧密密封，而且门116很容易打开。应当注意，门116能打开的位置远比图15虚线所示的要大。图15虚线所示的门116的位置仅仅是门116部分打开的位置。

为了增加炉110的强度，也可在门的端处和环绕火箱114周边的各铰链点选择性地安装角撑板。

本发明另一个任选的特征涉及使用螺旋推动器(未示出)从火箱14或114中去除废物或不可燃烧的渣子例如灰、沙等。可将一个打开的螺旋推动器沿管子长度安装在空气注入管22或122的各侧。对着火箱底部和空气注入管设置一弧形板，为螺旋推动器的推杆提供一推力表面，以从火箱中去除废物。废物可选择性地移入储存罐或废物罐。

已经发现，本发明能使用各类燃料，事实上，任何能搭桥的有机物都能运行良好。例如碎片状材料，颗粒材料，或任何纤维材料均可使用，即使不与动物废物相混合也行。大量的废物例如铁路枕木，已损的木头等在本发明中都运行良好，只要它们是条状或粒状即可。

又已经发现，使用本发明能出现有利的淬火效应。冷表面能保持可燃物低于它们的点火温度。这种现象被称之为淬火。在本发明的炉中，例如，在废气管150之上的燃料是冷的，它使钢淬火，保持钢是冷的。这样，使用做该部分的金属不需象其较热时那样持久。

本发明的另一个优点来自在火箱中产生的各个空腔。例如，将热交换器位于注入管的上面，会沿热交换器的底部产生全长度孔穴，这能有利于小孔23打开。同样，废气管150沿其长度产生空腔有利于保持废气管敞开。甲烷通道130产生类似的空腔。这些空腔也在放置热电偶(或限位开关)的地方产生。

已经发现，使用燃料18运行本发明的炉子有几个优点。第一，前面所讨论的，燃料将火箱的中心完全隔离开。例如，当在很冷的天气里运行炉10时，可以注意到火箱14内的温度在2200°F左右，而在火箱14的外壁上仍然有冰。另外，燃料中的水分是任何现有技术系统中的大敌，在本发明中它却具有某些优点。当运行炉10时，燃料中的水分将蒸发，并在火箱14的冷壁上凝结，由此保持火箱14是冷的。

还发现，在炉10运行期间，测出的最高温度(如上所述)出现在刚刚切断空气注入管22的空气供应之后。来自燃料煤的辐射热量继续加热热交换器而没有较冷的空气从空气注入管22中吹来。

本发明的最佳实施例已在附图和说明书中陈述，尽管使用了专门的术语，它们仅用于一般或描述性的意义，并不用做对本发明的限制。在不偏离本发明的原则和范围内，容易作出形式和部分的变化以及等同替换物的变形。

Claims (11)

1.一种燃烧有机物料的方法，包括：

将有机物料收集和处理成具有底部的堆物；在堆内设置一热交换器；在堆内的一处或多处点燃该有机物料；向堆的点火处或靠近点火处、基本上朝着热交换器的方向注入空气，使有机物料在热交换器周围燃烧；从堆内点火处或靠近点火处抽取热量。

2.如权利要求1所述的方法，还包括将堆物放入容器中。

3.如权利要求1所述的方法，其中的堆物包括动物粪便和易燃物的混合物，所述的混合物从内部向外部燃烧。

4.如权利要求1所述的方法，还包括可选择性地向堆物注入空气，用来产生需要的热量的步骤。

5.如权利要求1所述的方法，还包括从有机物料堆内将废气排出的步骤。

6.一种燃烧有机物料的装置，包括：具有底部和侧部限定了燃烧空间的容器；空气注入器；设置在空气注入器上方的热交换器；其中空气注入器和热交换器通常设置在燃烧空间上，但又与容器的底面间隔开，以允许燃料加载进容器中，位于空气注入器和热交换器的周围，当空气朝着热交换器注入时，燃料基本上在热交换器的周围燃烧。

7.如权利要求6所述的装置，其中热交换器还包括：一个筒形壳体；和设置在壳体中的螺旋板，用来在螺旋板的相对侧产生冷空气通道和热空气通道，使空气能被容器中的热量加热。

8.如权利要求6所述的装置，还包括设置在容器中、稍稍在热交换器之上的一个废气管，以允许废气不流经容器中的燃料而离开容器。

9.一种燃烧包括有机物料燃料的强制流动空气炉，包括：具有若干壁的火箱；设置在火箱内、用于将空气注入火箱的空气注入管；设置在火箱内、空气注入管上方的热交换器；其中要燃烧的燃料被堆在空气注入管和热交换器上，使当空气通过空气注入管注入时，燃料从内部开始燃烧。

10.如权利要求9所述的装置，其中热交换器还包括：一个筒形壳体；设置在壳体内的螺旋板，该板产生流体通道，使流体从壳体的第一端流向壳体的相对着的第二端，然后再返回到壳体的第一端。

11.如权利要求9所述的装置，还包括：设置在火箱内、热交换器之上的一个废气管，使要被燃烧的燃料基本上堆在废气管上。

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