CN1186197A - 无黑烟手烧炉及其司炉方法 - Google Patents

Abstract

无黑烟手烧炉,其燃烧室由干馏反烧炉膛和明火正烧炉膛组成。它兼有正烧炉造价低、不择煤种、操作简单和反烧炉消烟的优点。不需要任何机械设备、不增加运行费;不变煤种、不改投煤时间和数量,变黑烟为稳定持续的火焰。实现了燃煤技术的重大突破。是能普遍应用到工业窑炉、小型锅炉、茶浴炉、采暖炉和炉灶上的简便高效的清洁燃煤设备,为发展中国家克服发展与环保的矛盾,实现可持续发展提供了强有力的燃煤技术支持。

Description

无黑烟手烧炉及其司炉方法

本发明涉及一种手工投煤的工业窑炉，即手烧炉，特别是涉及一种手烧炉的燃烧室及其司炉方法。

20世纪中叶，燃煤造成的大气污染震惊了世界，八十年代，燃煤污染又成了世界第二次环境浪潮的热点。21世纪煤炭将成为世界第一能源。燃煤污染是一个世界性的难题。中国是世界第一燃煤大国，是个典型的烟煤型大气污染的国家。中国政府1992年向联合国“环境与发展会议”提交的国家报告中称：燃煤形成的大气污染是一个严重问题。如果在燃烧技术和煤的转换上没有重大突破，我国的大气污染可能会加重。飞速发展的乡镇企业起低点，如果控制不好，将使环境受到严重的威胁！

国外在“手工间隙大量投煤不能避免层燃恶性循环周期，必须出现低温缺氧的恶劣燃烧工况，非冒黑烟不可。”的理论指导下，对大型燃煤设备采用了机械连续、少量、均匀的投煤装置。对小型工业窑炉则是改变燃料结构，消灭手烧燃煤炉，改烧油、气、电，从而消除了黑烟。放弃了对手烧炉的消烟技术研究。但是，正如中国政府所称，“在现阶段，资金不足，缺乏先进、适用的新技术，是我国在发展能源工业中，消除污染，保护环境很难逾越的障碍。”“有些技术虽已攻破或者可以引进，但由于一次性投资太大，运转费用昂贵，在财政上较难支撑”。“我国应采用抵投资、低运行费、高效益、适合国情的实用技术”。

中国目前有手投煤的工业窑炉效十万台，小锅炉数百万台、炉灶数千万台，年耗煤量约占全国总煤耗10亿吨的一半。由于间隙大量投煤而出现低温缺氧的恶劣燃烧工况，煤中挥发分不能完全燃烧所产生的碳黑和烟炱，随烟气从烟囱冒出，形成乌龙飞舞，甚至群龙遮日，乌烟瘴气的现象比比皆是。所以手烧炉是我国及其他发展中国家必须研究的重大课题。

在消烟技术上，除采用机械投煤外，还有一种能消烟的“反烧法”。所谓反烧，即是让燃料层在炉排上形成相反的分带。将常规的助燃空气经灰渣带才进入氧化带，最后去干馏预热带的走向，反转为空气从于馏预热带进入，再到氧化带，后去灰渣带。能让干馏出的挥发分，在氧化带的高温足氧条件下完全燃烧而不产生黑烟，但现有反烧技术中，“断续式上燃法”不能连续运行；抽板顶升和螺旋送煤机的机械故障多、择媒种、灰渣遮挡了燃料层的辐射传热，灰渣显热损失大；“双炉排锅炉”的上炉排保护于分麻烦，其上炉排缝宽了要漏原煤，窄了又漏不下焦炭。目前仍只用在锅炉上，且只适用于较好的煤种。

本发明的目的就是针对上述问题，在现有多种单一燃煤技术的基础上，进行深化和优化组合设计出的，一种只须对常规固定炉排燃烧室和司炉方法，稍作改进即能消除“层燃恶性循环周期”，从根本上避免产生黑烟，使手烧炉成为无黑烟燃烧的新型清洁燃煤设备。

本发明的技术特征1是，在常规倾斜固定炉排的前上方加一堵下空式耐火隔墙，使炉膛的前上方形成一个，与常规明火正烧护膛(后炉膛)上下贯通的干馏反烧炉膛(前炉膛)，组合成双炉膛燃烧室。

本发明的技术特征2是，在常规炉门的前上方增设一个专用捅火口。

本发明的技术特征3是，原煤只加进前炉膛，经干馏、反烧后再进入后炉膛进行常规的明火正烧。

本发明的技术特征4是，用手动火钎贴在炉排面上左右摇动，实现向后护膛整体式供煤的交叉供应。

本发明是这样实现的：将固定炉排(阶梯炉排或平炉排)的倾角，按厚煤自燃堆积角进行调整。后炉膛明火完全燃烧时略小于或等于煤的自燃堆积角。后炉膛进行半煤气燃烧时，略大于或等于煤的自然堆积角；在炉排的前上方炉膛中加一堵由耐热金属、耐火材料或由空气、水等流体冷却的普通金属材料，构成的下空式耐火隔墙。使墙隔底面最近边至炉排面的垂直距离，大于后炉膛燃料层的厚度，隔墙下便形成了前后两炉膛上下贯通的过炭口；在炉门口的前上方设置一个限制司炉动作的专用捅火口，使捅火的火钎能规范地贴在炉排面上左右摇摆和很小范围的撬动，让前炉膛的燃料层能整体向后下方移动，进入后炉膛进行常规燃烧；当前炉膛内的原煤已进行了表层干馏，进入反烧等预燃后的燃料层整体移去后炉膛后，人工向已空出的前炉膛加原煤，堆积到与后炉膛相适应的厚度。这样即可实现空气由炉排下进入，而燃煤从前上方进入的交叉供应燃烧方案的连续运行。

本发明的持续、稳定的供热目的是这样达到的：由于自然堆积原理，固定炉排上自然形成一层倾斜的燃料层。由隔墙分出的后炉膛为主燃烧室，仍维持常规燃烧，也基本上采用常规司炉操作，由于重力和火钎在燃料层底部(炉排面上)摇动的作用，使前炉膛的煤能简便地进入后炉膛，以保证主燃烧室常规燃烧的燃料供应；也可以将前炉膛燃料层面上的红炭推入。实现主燃烧宣的连续运行。由于前炉膛控制了挥发分的释放速度，使挥发分和在后炉膛内燃烧形成的火焰持续而稳定，克服了常规相向供应燃烧方案，火焰时大时小的弊病；还因为原煤不直接加入后炉膛，炉门漏风也不可能直接进入后炉膛，避免了因加煤、捅火造成周期性大降温现象，保持主燃烧室持续稳定的高温，提高了加热质量。可缩短被加热物的加热时间。

本发明的消烟目的是这样达到的：黑烟是燃煤挥发分不完全燃烧的产物，常规消烟理论是减少每次加煤量，以减少单位时间内挥发分的释放量，并让其完全燃烧来实现消除黑烟的目的。本发明则另辟跷径，不改变原煤加入量，而采用了控制挥发分释放速度的方法，由于隔墙下的过炭口除去燃料层厚度以后留出的空隙(对前炉膛而言亦即喷火口)很小，气体流动阻力大，使前炉膛的负压降低，并使空气进入速度降低；由于前炉膛内无稳定火床，且燃烧缓慢而量少，主要承担干馏任务；使前炉膛的炉温大大低于后护膛。这样就有效地控制了挥发分的释放速度。当向空出的前炉膛加进成堆的原煤后，原煤的受热仅限于煤堆的表面，而且仅靠炉壁和与后炉膛燃料层接触处的传热，所以挥发分释出量很少，而当煤堆表面形成一层焦炭燃烧层后，即进入了反烧状态。当缓缓于馏出的挥发分和经反烧又还未完全燃烧的气体进入后炉膛时，在高温足氧条件下完全燃烧而形成持续稳定的火焰。使后炉膛内无黑烟产生。

本发明的节煤效益是这样实现的：由于黑烟变成了火焰，减少甚至避免了气体不完全燃烧损失；由于原煤在炉内行程长，有足够的燃烬时间，减少了固体不完全燃烧损失；更因为炉温提高而且持续稳定，减少了被加热物的加热时间，在不增加煤耗的前提下，能提高产量，所以有相当的节煤经济效益。

本发明仅在原燃烧室内加以改造，造价极低。就平护排而言，改为阶梯炉排即是最大的开支；不需要任何机械设备；不增加运行费用；不改变煤种，不改投煤时间和每次的加煤量，又比较容易操作。是符合发展中国家目前经济状况和工人的技术素质，可以广泛应用在工业窑炉、小型锅炉、茶浴炉、采暖炉和生产生活炉灶上的，简便高效的清洁燃煤设备。

现结合实施例及其附图作进一步的说明：

实施例1、“无黑烟手烧工业窑炉”。附图1是工业窑炉燃烧室的纵剖面图，隔墙1与炉前壁2之间形成干馏反烧炉膛3，煤从炉门4加入，干馏出的挥发分与空气同时经过过炭口5，在后护膛6内逞火焰燃烧，干馏反烧炉膛3内的燃料，可自动或由火钎从炉门4前上方的专用捅火口8插进，贴在炉排面上左右摇动时半自动下滑，经过过炭口5流到后炉膛内进行常规明火正烧，燃烬后的灰渣从阶梯炉排与平炉排7之间的空隙勾出。在搪瓷窑、陶瓷窑上应用，排烟黑度由原来的林格曼5级降低到1级以下。辊道窑可达0级。煤耗不变而可增产5-10％左右。

实施例2、“无黑烟手烧小型锅炉”。附图2是锅炉炉体纵剖面图的下半部份。燃烧室炉顶水冷壁6与锅炉的水套1连通。在炉顶6下设一个耐火隔墙3，附隔墙4可以控制后炉膛5上的燃料层厚度，又便于加煤封火。原煤从炉门8加入干馏反烧炉膛9，煤受热干馏出的挥发分与空气一齐穿过过炭口10，在后炉膛5内明火燃烧。火焰经喷火口2进入受热面做工。当困燃烧及出渣使燃料层变薄时，于馏反烧炉膛9的燃料，自动或半自动地流经过炭口10到后炉膛5内继续明火正烧。燃烬的灰渣由下炉门11掏出。燃料的半自动流动，靠从炉门8与炉门前上方的靠条7之间的专用捅火口伸进火钎，沿炉排面插下摇动燃料层的底部来实现。正常运行中排烟黑度为林格曼0级，仅在封火大重加煤时有林格曼1级左右的烟排出。

实施例3、“无黑烟手烧炉灶”。附图3是一种烧园底锅炉灶的纵剖面图。其燃烧室由耐火隔墙3分为干馏反烧护膛5和明火正烧炉膛1，煤从炉门4加入，灰渣从阶梯炉排6与乎炉排7之间的出渣口2卸出。向后移动燃料层时，火钎靠在炉门框的上边左右摆动即可。实践证明，排烟黑度为林格曼1-0级，可见烟一般只出现在间隙用火的封火加煤时。

Claims (6)

1、无黑烟手烧炉及其司炉方法，其燃烧室包括倾斜固定炉排和炉门，其特征是：

1.1、在常规倾斜固定炉排明火正烧炉膛的前上方，加一堵下空式耐火隔墙，使炉膛前上方形成一个干馏反烧前炉膛，从而组成前后上下贯通的双炉膛燃烧室；

1.2、在常规炉门的前上方增设一个专用捅火口；

1.3、原煤成堆地加进前炉膛，预燃后再向后炉膛整体式供煤；

1.4、由前炉膛向后炉膛供煤，主要靠火钎在炉排面上左右摇动。

2、如权利要求1所述的无黑烟手烧炉及其司炉方法，其耐火隔堵的特征是，由耐火材料、耐热金属或由水和空气冷却的普通金属材料制成。

3、如权利要求1所述的无黑烟手烧炉及其司炉方法，其耐火隔墙的特征是，可增设附隔墙。

4、如权利要求1所述的无黑烟手烧炉及其司炉方法，其倾斜固定炉排的特征是，可以用阶梯炉排，或者用倾斜的平炉排。

5、如权利要求1所述的无黑烟手烧炉及其司炉方法，其专用捅火口的特征是，可以设在炉门框的顶面上，或者设在炉门口的上方。

6、如权利要求1所述的无黑烟手烧炉及其司炉方法，其前炉膛向后炉膛供煤的特征是，可以在火钎摇动下半自动整体流入，或者从燃料层面上将红炭推入。

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