CN1307205A - 密封型气化炉及其多功能民用煤气炉灶 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤炭气化炉及多功能炉灶。密封型气化炉由双层炉壁及保温室、蒸汽腔、装煤口、内炉膛及内置热超导管架、底部缩口板、抽烟消烟通道及活动炉排构成。多功能煤气炉灶由小型气化炉芯、煤气灶头、围体水箱、侧置回烟室、蒸烤箱、水内燃气热源室、热气及洗浴管道、炉体架、密封式抽灰斗构成;实现了家庭煤气、取暖、热空气、洗浴卫生等集成化。炉体可封火几天,使用安全,为家庭能源提供了耗费低廉的清洁技术。

Description

密封型气化炉及其多功能民用煤气炉灶

本发明涉及煤炭气化领域，特别是家庭使用的密封型煤气发生炉，及利用其煤气的多功能煤气炉灶。

目前家庭使用的煤炭气化技术，仅是在燃烧旺盛的煤球炉中，向煤球炉膛中通入水蒸汽，实现随煤球燃烧的开放性气化技术，产生的煤气直接随煤火燃烧，如专利ZL97241574.2和ZL97223475.6为代表；但均不具备煤气贮存功能，即时点火使用的响应性差，也没有摆脱每天多次更换煤球的繁琐性，使用并不十分方便。但生活中至今未有适应家庭环境使用的小型密封式气化炉，相应也没有家用综合功能的煤气炉灶。

本发明的目的是提供一种家庭环境使用的，能够在小型密封结构内实现煤炭连续气化并贮存煤气的煤气发生炉；并实现具备家用煤气、暖气、热空气、洗浴卫生用水等多功能的民用炉灶。

本发明的气化原理，是在封闭的立式炉体内，装入一定厚度的煤炭，以空气、水蒸汽为气化剂从炉底导入，煤层中气化分层进行：底部是氧化燃烧层及燃烧后的灰渣层，中上部为煤气还原层，即煤气发生层，炉顶为煤气集中的空间。氧化燃烧层厚度一般10-20cm，是为气化层提供气化所热量和温度条件，气化层一般达700℃-1000℃；煤层厚度达1m左右时，气化大部分反应是在中下部煤层内进行的。对高挥发份的烟煤，顶部还有一层干馏干燥层；炉内煤气由顶部空间集中排出供使用。

为了达到上述原煤气化及利用目的，本发明密封型气化炉采用了将内炉膛和其下环周缩口板位于筒状外炉壁内的双层结构；内外炉壁顶部封闭，构成密封型炉体；炉体双层顶部环周设产生热蒸汽环管及热汽腔体，并与炉外水源连通，过阀管导入炉底气化剂喷射道；炉底口安装活动炉排，炉内下部由环周缩口板构成燃烧室，缩口板倾斜仰角30-90°，其下与外炉壁底部构成环周气化剂喷射道，并由缩口板上均布小孔将气化剂导入燃烧室。缩口板上置内炉膛壁和内置热传导管架，透过内炉膛中下部两侧，规则分布有中空导通管，燃烧室的热能和内外炉壁夹层内的热能，可由导热架迅速导入上部煤层。燃烧室上部的炉内壁上，向外开具抽烟消烟孔与双层炉壁所夹保温热气室导通，相对的抽烟孔间可由均布抽烟小孔的抽烟管连通；炉壁外层有抽风口将保温室与外界导通；炉体顶部安装有煤气引出管和带密封盖装煤仓口。

作为本发明密封型气化炉的热蒸汽产生环管及改进形式，双层炉体封闭的顶板间留有一定的间距，构成密闭的热蒸汽产生腔体。它不仅可以产生足量的蒸汽，而且对炉内产生的煤气起到最后的降温作用。

以密封型气化炉为基础进行家庭环境实用功能的扩展组合，实现煤气利用目的，构成本发明多功能民用煤气炉灶。其技术方案是：以小型密封型气化炉为炉芯体安装于炉架中部，对应底部有吊挂式密封灰斗；炉芯旁侧的一至两组回烟室及相邻的蒸烤箱，回烟室内置蒸汽导管及阀体；围绕炉芯的炉体水箱，水体内有一至两组燃气热源室，室内置蒸汽导管及阀体，热源室内助燃板，热源室外散热管道和室外独立热水管道。回烟室、热源室内蒸汽导管上部，可延伸连接到炉芯热气室内顶部的密闭水蒸汽环管中，其下由阀体与炉芯底环周导气通道连通；炉芯顶水蒸汽环管底缘有导管与水箱内顶部水体导通。回烟室和热源室底部一侧各有抽烟口，以管道合并后向上导出炉外，构成水箱内组合抽风烟道；炉芯的热气室与回烟室和热源室导通，以使烟道抽风时可对内部燃烧室起增火提温作用，使上部煤层迅速达到气化条件。炉芯内和燃气热源室燃烧，由炉底进风阀口供给空气；炉芯的煤气导管通过炉外一段膨大管和煤气增压机导入煤气灶头及热源室；煤气灶头与外供管网可由煤气管阀独立连接，可方便使用市管网煤气。炉体外表由保温材料层和不锈钢及彩板外壳封装。

作为本发明中回烟室和热源室的改进形式，在回烟室的触水侧面和穿过热源室两侧，均布若干过水短管以增加两室散热特性；两室的外板可由市售的特殊表面结构的高效散热板构成。

作为本发明民用煤气炉灶的改进形式，炉内的回烟室和热源室可以仅使用其中一种组件，构成侧重功用的炉灶：如仅用一至两组回烟室和蒸烤箱时构成灶用炉；仅用一至两组热源室及所附管件时构成取暖及热水为主的炉灶。

作为本发明民用煤气炉灶的进一步改进形式，在气化炉芯、炉底灰斗、和连通市供煤气网的管阀组件中：仅使用外通煤气管阀构件，炉芯空间与水箱合并；热源室与回烟室连通；构成专用市供煤气的多功能煤气炉灶。

综上所述，本发明实现了以往所没有的在密封型气化炉内实现煤炭连续气化的目的，和家用多功能一体煤气炉具。突出优点是：使用方便随意，高效节能、耗费低廉；即时点火使用，炉体火温水温极容易控制；有独特的热空气功能，和预留市售热超导材料接入管；封火时间长，清洁卫生，外型整齐漂亮；为家庭能源(煤气、暖气、热空气、洗浴卫生热水)和家庭普及使用密封型多功能煤气化炉灶，提供了高效节能、功能完备、耗费低廉的清洁技术。

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1为密封型气化炉的剖面示意图

图2为炉底炉排结构示意图

图3为多功能民用煤气炉灶的结构示意图

图4为图3煤气炉的改进实施例一：灶用炉结构示意图

图5为图3煤气炉的改进实施例二：取暖炉结构示意图

图1为密封型气化炉的剖面示意图。在顶底封闭的筒状外炉壁(1)底面中部，开适当大小的炉底口；在炉底口上安装固定炉排管(2)和可动炉排(3)，构成外炉体。在外炉体内侧下部对应氧化燃烧层高度以内，环周到炉底口周围，为封闭的环周缩口斜板(4)，板上匀布若干通透两侧的小气孔。缩口板与外炉壁构成炉底部气化剂通道，该通道可分割为内外两部分，内侧密闭的水蒸汽环周喷射道(5)，与炉顶蒸汽产生源连通，并与固定炉排管导通；外侧空气通道(6)，其底板上有与炉底导通的通气孔；两通道均由缩口板(4)上气孔，向炉内燃烧室导入空气和喷入水蒸汽，且两者可在炉内不规则的煤炭逢隙中充分混合为气化剂。

外炉壁以内，缩口板(4)以上，安装到炉顶固定的内炉膛以(7)。内外炉壁间构成对内炉膛保温的环周热气室(8)，并在外炉壁上开具可与外界连通的抽风口(9)。内外炉壁间热气室顶部，为环周蒸汽产生管道(26.2)，设有连通炉外的进水管口，并过阀管将水蒸汽导入炉底环周喷射道(5)中；作为环周蒸汽产生管道(26.2)的改进形式，可将该环周管以内的内外炉壁封闭的顶板间留有间距，而构成产生蒸汽的薄腔，在此产生蒸汽的同时也对炉内煤气起降温作用。内炉膛顶部设有向外的煤气导管(10)，和带密封门的装煤仓口(11)。

内炉膛内部有置于缩口板上的热超导管架(12)，形状如在水平状、环状、螺旋状导热管四周，再加若干纵向导热管以提高结构强度，材料为铜管铁管、市售热超导材料制成；管架顶部有可固定支撑于内炉壁的支架，纵向加强管底部有外伸于缩口板上的翼脚(13)。在装煤仓口以下，内炉膛相对侧壁上，安装穿过内炉膛的中空导通管，导通管间间距大于3cm，且上部管间距较大，中下部的中空导通管底侧，分布若干透气孔，以起到抽气和热交换作用。中空导通管可直接作为水平管和支撑架构成内置导热管架。

在内炉膛壁底部，环周开设若干抽烟消烟(14)；在对应炉壁上的消烟之间，可连通分布有若干抽气孔口的导管，该连管又起到棚架煤层的作用，可维持下部燃烧室空间疏松性，起到助燃作用；消烟口外侧上置热阻丝团，其材料为发热合全丝(如合金钨丝、电阻丝)规则或不规则盘成；孔口下对应有空气通道口，与炉底环周空气通道导通，构成本炉抽烟消烟口(14)的结构。从抽烟孔以下，环周缩口板(4)以内到炉底，构成炉底氧化燃烧室的(15)；其上部内炉膛的煤层，为煤炭气化产生煤气的还原空间层，由热超导管架和向上气流传输燃烧热能，保证气化所需的温度和热量条件。由于小型气化炉煤层内气体上升流速小，流动时间长，故气化反应更充分，具备产生优质煤气的独有的优越条件。

内炉膛顶部，有置于膛壁内侧环周的斜槽状收集道及向下导通氧化燃烧室的纵向导管(16)，由于炉顶的凝集和炉膛的热力作用，可将部分干馏成份导入燃烧室热解，初步净化煤气；煤气导出管(10)接入炉体外一段坚置粗管(17)的下部，该管上部装有煤气增压机(18)，底部有放油阀门(19)，顶部接煤气导出管口(20)；粗管内可装入水及煤气净化剂，可对煤气进一步净化及加压，以供使用。

带密封门的炉体装煤仓口(11)，仅起到对炉体的装煤和密封作用。其结构是：在内外炉壁对应处，开具柱状通道口；在通道内外两侧各加一块档口板，档口板与通道口可紧配合。外口板中心为一螺柱穿孔，配一螺帽；内口板上缘以绞链与炉壁内侧连接；内口板中间安装以水平转轴连接的螺拴丝柱。内口板被推开时，其螺柱可折叠，顶在通道口上侧中部的较短档柱上；仓口关闭时，螺柱可穿过外档口板的丝孔，拧紧螺帽即可。

图2为炉底炉排结构示意图，带有排气小孔的固定炉排管(2)安装于炉底口上，并与环周水蒸汽通道(5)导通，可连为一体成为均布排气小孔的固定炉排管；可动炉排杆与固定排管相间，位于中间转动轴下且固定联结为活动炉排(3)；活动炉排可沿垂直于炉排的轴向旋转和移动，起到清落底灰和击碎结焦、粉碎矸焦块的作用。

图3为多功能民用煤气炉灶的结构示意图，图4图5为改进实施例。在图3～5中，本发明的结构是以图1所示的密封型气化炉为炉灶芯体(21)，安装于炉底架(22)上；炉芯下对应以吊挂槽密封的灰渣抽斗(23)，斗侧带阀门的进风口(24)；位于炉芯旁侧的回烟室(25)及室内水蒸汽管阀(26)，炉芯热气室顶部的热蒸密闭汽环管(26.2)，环管底侧有导通管(26.1)与水箱水体上部连通；回烟室相邻带面板门的蒸烤箱(27)，围绕炉芯的水箱(28)，和位于水箱底部及后侧向上的组合抽气烟道(29)；位于炉芯另一侧炉体水箱内的散热热源燃烧室(简称热源室)(30)，室外两侧有紧密接触、并与炉体外导通的散热管(31)和独立的洗浴热水管(32)，热源室内有助燃器(33)和室内带有阀体的纵向热蒸汽导管(26.3)，室腔有炉底连通有带阀门的进风通道，进风阀门与斗侧进风口并列为进风匣(24)。炉体顶部为热气源电子打火煤气灶(34)，煤气灶口内的封闭挡板圈(35)下有与回烟室及热源室导通的带门通道；煤气灶头和热源室在灶头面板上，均有相应的电子打火阀(36)及导气管和打火电流导入线管控制。各开关阀体进气口的合并总管，与炉芯(密封型气化炉)的煤气导出管(20)连通；则串入的煤气管道增压机(18)可增加各灶头煤气压力和导出流量。

灶头各煤气开关阀进气总管，通过煤气减压管阀，连通市供煤气管道；炉内煤气、市供煤气及合并口由灶头内安装的三通阀和由位于灶面的阀柄(37)控制，可以方便地选择使用市售工业煤气。

回烟室(25)热源室(30)与炉芯(21)的导热保温室(8)连通，并在水箱内两室各一侧各开抽烟抽气口，由水箱底部烟道连通合并，向上导出炉外，构成炉体内抽风抽烟道(29)；炉外抽风烟道可与抽风机(抽油烟机)排风管同向连通，抽风可使炉芯内部燃烧室和上部煤层迅速升温气化。回烟室(25)和热源室(30)内的水蒸汽导管(26.3)为室内竖管，其上部连通炉芯热气室内热蒸汽产生道(26.2)，蒸汽导管的下部通过阀体阀柄(26.4)与炉芯(21)底部环周水蒸汽密封通道(5)连通；蒸汽竖管顶部通过阀体阀柄(26.5)与蒸烤箱(27)导通。

热源室(30)的散热外板两侧，有紧密接触的螺旋状盘管，以起到增强散热等作用。两侧散热直管的组成是：通过炉体水箱底部的进入管、于热源室两外侧分为两路上行管，和在该室顶部合并为一根导出管的两组管道。一组在热源室顶底部与螺旋散热管两端连通，共同构成热源室的专用散热管道(32)；该管道可作为热空气的进出口管道，实现热空气直接取暖；也可预留为充填市售“热超导材料”而成为单管热超导暖气片的接口。另一组水管为独立的洗浴热水管(31)，其出水管在炉内开具向上的导管口，这使出水管具有对炉体水箱的卸压微压和补水作用。热源室(30)两侧水体，由底部穿过热源室及垂直抽烟管道段的导管连通，上部预留两侧水体连通空间。

热源室内部的助燃器(33)，结构为双层网孔板夹单层导气腔构成。具有一定厚度的网孔板上密布通透两侧的导气小孔，两板形状相同、等大；网孔板和内腔环周密封，环周留有若干通气导气孔；内腔中两板间有若干个加强柱以增强助燃器板的强度。助燃板材质为耐高温(耐温800-2000℃，一般耐温1200℃左右)的固体材料制成，如耐高温陶瓷、合金等材质；外形一般呈长形、方形、圆形，双层板状。

炉体水箱(28)的底部及上部外安装有一对进出水口，可作为水暖接口；上出水口距水箱顶部留有一定的距离，即为水箱内蒸汽室空间高度，该蒸汽室为置高的蒸汽暖气片的供热汽源，需要时可在该蒸汽室空间的顶底部安装汽暖进出接口管头。

炉体顶部灶头的前面板安装有市售液晶显示计时表(38)、回烟室蒸汽产生管到蒸烤箱的蒸汽阀柄(26.5)、水温显示表(39)、火温显示表(40)及各灶头和热源室的电子打火开关(36)。炉体水温、热源火温由灶头内安装的市售电子测温计探测，探测头分别由密封管路伸入炉体水箱(28)内及热源燃烧室(30)中，水火测温范围分别为0-120℃和0-1600℃。炉体装煤仓口(11)旁安装有市售煤气(CO)探测器的煤气指示小灯，探测传感头由密封管路插入炉芯(21)的顶部煤气集中空间及煤气导出管道中。

炉体四周及灶面均有一定厚度隔热材料层，炉体外表为彩板外壳封装。

在图4所示的改进实施例一中，由一组回烟室(25)及蒸烤箱(27)，代替了图1中热源室(30)及附着管道(31)(32)，水箱出水口移到箱内顶部兼作卸压管口，构成炉芯两侧均为回烟室对称结构的专一灶用炉。

在图5所示的改进实施例二中，由另一组热源室(30)及前邻水箱代替了图1中的回烟室(25)和蒸烤箱(27)，热风管、暖水管道分别互相连通，蒸汽产生管(26)顶部封闭，构成专用取暖炉。

本发明气化炉的适用范围是：原煤碎块、小块状型煤、气化专用煤球蛋、干碎木锯未、干碎草，及可燃烧的干燥碳氢有机物。使用本发明多功能民用煤气炉灶和密封型气化炉时，将抽烟管道(29)与抽风(油烟)机连通或通出室外通风处，在水箱出水口上安装开口的卸压管。在炉内放入点燃的引火煤后，关闭炉底进风口(24)，打开抽风机，再装入散煤炭小块或配制的专用煤球饼，则仓口煤屑被吸入炉内，装满后密闭仓口(11)。打开炉底进风口或抽开密封式灰斗，烟道(29)和煤气导出管(20)排气一段时间，炉内燃烧室及煤层升温约700℃以上，再打开蒸汽阀(26.4)，过几分钟煤层气化后，即可使用煤气。保持打开进风口和烟道抽风状态，可连续使用煤气时。停止用火时，关闭打火开关(36)蒸汽阀(26.4)和炉底进风口(24)，即封火；封火时间可长达3天左右。以后连续用火时，可直接点火用煤气，再打开进风口(24)、蒸汽阀(26.4)，烟道(29)即可抽风使炉内煤炭升温气化，连续使用。需要较强火力时，打开煤气管道增压机(18)，即可增压使用煤气。使用本发明气化炉气化干燥的木质及含水碳氢有机物时，则应关闭炉底水蒸汽导入阀(26.4)。

使用暖气片及热水管路时，以电子打火阀(36)启用热源室(30)，并启动增压机(18)增大煤气压力和供给量。待炉内水温上升后，在卫生间洗浴热水(兼卸压)管的分支管上，装上淋浴喷头，打开洗浴管路的进水阀则有热水喷出；进水量较大时，减小热源室煤气阀门进气量，可调整降低水温，达到卫生淋浴的水温要求。在炉体热气出口管上一定高度，刚洗过的两手很快被烘干，故该热气完全可代替电器干手机及供取暖使用。燃气热源室可长时间连续使用，且通过调整热源室开关阀控制煤气进气量大小，简便控制取暖强度。

Claims (10)

1．一种家用密封型气化炉，由筒状外炉壁、内炉壁、炉底口炉排构成，内外炉膛壁构成总体双层结构的炉体，其特征在于：内炉壁由内炉膛(7)和其下缩口板部分(4)构成；内炉膛内置导热管架(12)；炉体内炉膛下部开有抽烟消烟口(14)；抽烟口以下至缩口板以内构成炉内燃烧室空间(15)；缩口板下设有向内喷射蒸汽的环周通道(5)。

2．根据权利要求1所述的气化炉，其特征在于：内外炉壁间构成保温热气室(8)，并与炉外导通；热气室(8)及内炉膛顶部设有蒸汽产生管(26.2)及蒸汽产生腔，并过阀管与炉底喷射道(5)连通，且与炉外水源相连；内炉膛顶部密封，并安有煤气导出管(10)和可密封装煤仓口(11)。

3．根据权利要求1所述的气化炉，其特征在于：所述的抽烟消烟口(14)位于内炉壁上，相对抽烟口之间可由均布抽烟孔或缺失下半部分的导管连通；抽烟口外的上侧安置热阻丝团，下侧对应有空气导入通道口。

4．根据权利要求1所述的气化炉，其特征在于：所述的缩口板(4)倾斜仰角为30°-90°，一般为45°；内置导热管架(12)位于缩口板以上内炉膛中，由水平状、螺旋状热导管与纵向热导管联结构成。

5．根据权利要求1所述的气化炉，其特征在于：所述的炉底口炉排，由若干固定炉排管，与相间的可绕垂直于排管的轴转动和随轴移动的可动炉排构成；固定炉排管与环周水蒸汽通道连通为一体，且分布喷汽小孔；可动炉排固定于与轴下或与轴相平，且联结为一体。

6．根据权利要求1至5中任何一项所述的气化炉，其特征在于：穿透内炉膛中下部相对的内炉壁，规则分布有中空导通管，导通管底侧可分布若干导气孔；中空导通管可作为内置导热管架的水平导热管和支撑架使用。

7．一种多功能民用煤气炉灶，由煤气灶头(34)、炉芯(21)及对应底部灰斗(23)、围绕炉芯的炉体水箱(28)及蒸烤箱(27)、炉底的进风阀口(24)、炉体架(22)构成，其特征在于：炉芯是权利要求1所述的密封型气化炉，炉芯热气室(8)顶部有热蒸汽环管(26.2)，过阀体与炉芯外水体和炉芯底环周水蒸汽环道(5)连通；炉芯外有回烟室(25)、热源室(30)及室外散热管位于炉体水箱内，两室底部与抽烟道连通且导通炉外，两室上部与炉芯的热气室(8)导通；热源室燃气进入点火由电子打火阀控制。

8．根据权利要求7所述的煤气炉灶，其特征在于：所述的回烟室与蒸烤箱共有一个侧面；热源室(30)及散热管，是由热源室板及室内助燃器(33)、室外散热盘管(31)和独立的洗浴热水管(32)构成，底部设有空气进风阀口(24)，室侧设有空气通道至燃气导入口；热源室及回烟室中有水蒸汽导通管阀(26)与热蒸汽环管(26.2)连通，且上端过阀导入蒸烤箱，下端过阀导入炉芯水蒸汽通道(5)中。

9．根据权利要求8所述的煤气炉灶，其特征在于：所述的助燃器(33)，是由两块密布透气小孔的耐热板及所夹导气内腔构成，内腔及两板环周封闭且留有若干导气通道口，两板间有若干支撑两板的加强柱。

10．根据权利要求7至9任何一项所述的煤气炉灶，其特征在于：灶头及热源室进气阀的总进气管通过三通控制阀与炉芯煤气导出管(20)连通，又与市供煤气管网导通，可选择用气。

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