CN85109078A - 用于固体燃料燃烧器的抽气区 - Google Patents

Abstract

一个固体燃料燃烧器具有一个容纳可燃烧的燃料以使其气化的初级燃烧室2，而一个大体上是锥形的方向朝上的抽气区通过顶区42将初级燃烧室2的底部和次级燃烧室8连接在一起。可燃烧的燃料进到抽气区F提供一相对大的表面积G，一相对低速的燃气能离开初级燃烧室2使从燃料中放出的气体燃料增至最大，而将燃料和其他颗粒物质留下。提供一收缩的气流通道的抽气区F的大致上的锥形能使热燃气以足够高的速度进入次级燃烧室8。

Description

本发明涉及的是一种用于固体燃料燃烧器的抽气区，它特别用于，但不是唯一用于这样的燃烧器：其初级燃烧室可使用任何种类的固体燃料，例如木头，和如甘草、椰壳，或者果壳、压制的锯末块、树皮条、圆木、木块这样的生物质燃料。固体燃料通过在初级燃烧室内有控制的燃烧而气化，这些燃气进入次级燃烧室内进一步燃烧，产生高温气体，排出的高温气体可被用来满足各种适当的加热目的。本发明的抽气区连接上述的初级和次级燃烧室。

能使用本发明的这种固体燃烧室适用于各种各样目的。这些目的可以是：在农产品例如茶、咖啡、可可、椰仁、谷物等加热和干燥中的直接热利用;工业热利用例如温室、窖以及工业用房的加温;间接的热利用例如热交换器中热交换管的加热或通过合适的热交换器对水或其他介质加热。

在许多场合，这种固体燃料燃烧室能被有效地用来代替或改变现有的柴油的，电的或燃气的系统。

到目前为止，这种类型的固体燃料燃烧器在有效地将气体从初级燃烧室输送到次级燃烧室时存在着问题。这特别是由于连接初级燃烧室和次级燃烧室的管路在过去一般是由一些延伸在初级燃烧室底部的横向的管子构成，加热了的气化燃料需要通过这些管道到达次级燃烧室。然而，在初级燃烧室内的燃料有可能堵塞这些横的管道从而抑制了气化燃料进入次级燃烧室。还有，燃料以及颗粒物质可能被吸入次级燃烧室。这样就增加了在次级燃烧室产生的火花排出的可能性，从而引起一些问题，特别是在爆炸性粉尘中为了干燥的目的而使用高温气体的场合。

而且，在以前的各种燃烧器中，要求高速地、大量地进行送风。这导致了燃烧器内耐火材料的“结渣”，即材料沉积在耐火材料上，因而在相当短的时间内堵塞气流通道。

因而，本发明的一个目的就是在固体燃料的初级和次级燃烧室之间提供一个抽气区，它能在这两个燃烧室之间完成气化燃料的有效输送并克服或至少避免在现有的各种固体燃料燃烧器中与燃料输送有关的问题。

本发明的进一步目的将通过下面的描述而逐渐明确。

按照本发明的一个方面所提供的燃烧室，具有一个容纳可燃的燃料以使其气化的初级燃烧室和一个接受从初级燃烧室来的气化燃料的次级燃烧室，在这次级燃烧室内，气化燃料被进一步燃烧，其特点是一个大体上是圆锥形的和方向朝上的抽气区在上述的初级燃烧室的底部和次级燃烧室之间提供一个逐渐收缩的气流通道，上述抽气区的顶区实质上是开口的并通入上述的次级燃烧室，一个热气出口被安装在上述的次级燃烧室上。

本发明的其他一些被认为是新颖的方面将通过下面的描述而逐渐明确，这些描述通过本发明的可能的实施例和参考附图进行。

这些附图有：

图1是按照本发明的固体燃料燃烧器的示意说明。它是一个固体燃料燃烧器的侧面透视图，按图所示的燃烧器的背面有一个初级燃烧室，它通过按本发明的一个中介的抽气室与次级燃烧室相连;

图2是图1的固体燃料燃烧器的示意性的横剖面图;

图3是在上图的固体燃料燃烧器中使用的风嘴部件的示意性的局部剖视图;局部耐火材料被断开，用实线充分显示一些风嘴和风嘴上的耐火材料结合线。

图4是图3沿箭头A-A的一部风嘴和风嘴架的剖视图;

图5是上图的次级燃烧室的示意性的横剖面图，但带有可调节从抽气室进入次级燃烧室的气化燃料流量的耐火挡块;

图6是图5沿箭头B-B的一个示意性的局部剖视图，它显示了几个耐火挡块的位置和轮廓，以及与各耐火挡块成一直线排列的风嘴;

首先参考附图的图1至图4。这些图仅以示意的方式表示一个按照本发明的可能的实施例的固体燃料燃烧器，一般以箭头1来表示。该燃烧器1被显示带有一个初级燃烧室2，后者有一个可向上打开但被密封了的顶盖3，通过顶盖3，燃料可被放入初级燃烧室2。燃料可以是各种合适的种头，例如上面已经提到过的那些。在燃料落入燃烧室2的过程中，它的状态和温度经历了各种变化。

在燃烧室2的区域A，燃料刚刚由手工或由自动机械装载系统倒入燃烧室2。在此区域，燃料可能达到超过100℃的温度。当燃料到达燃烧室2的区域B时，它将释放出气体，液体，蒸汽和焦油。当燃料接近区域C时，它可能达到大约500℃的温度。在区域C，燃料将炭化并在达到大约600℃时成为焦炭。

在区域D，当燃料达到大约600℃-1200℃的温度时，燃料将氧化，放出二氧化碳、氢和氧的气体混合物。

当燃料朝着区域E到达燃烧室2的底部时，它将变为灰烬，而二氧化碳将转化为一氧化碳。这热的气体将在大约600℃-1200℃的温度下进入气体燃料出口和抽气区F。在这一阶段气体混合物一般包括一种一氧化碳、氢、甲烷、二氧化碳和氮的组合。

上述的温度肯定是非常粗略的，因为它们极大地取决于所使用的燃料和其温度。

为了控制初级的和随后次级的燃烧，空气被抽入燃烧器1。为此目的，燃烧室2的侧面，被显示安装有一个套5，经过套5，空气按箭头所示的方向通过并在进入燃烧室2之前被预热。图上所示的空气阀门6和7可被自动控制以控制进入燃烧室的空气的流量。空气阀门7的底部可与一能打开的门相连，经过该门，燃烧器底部区域E内的灰烬可被清除。另一个出灰门40，如图所概略显示的，可被安装在抽气F的底部。

另外的进气管道如图2中所示，在燃烧室2的左边，通过这些管道，适当的气体，例如蒸气、二氧化碳或空气可被导致按箭头所示方向流动。这气体可以冷却区域39周围的耐火材料，防止过高的温度以保护耐火材料。如果使用的是二氧化碳，它将在燃烧室2内转为一氧化碳。由于这种转化是一种吸热反应，它具有降低温度的效应并冷却耐火材料以增强保护效果。

需要提及的是，耐火材料衬里一般安装在燃烧器1的大部分内表面上，在下面将会知道，在燃烧器1的某些部分，耐火材料将被成型以形成一特殊形状或构成燃烧器1的一部分。在区域39的情况下，耐火材料可以形成或帮助形成如在图中所示的拱道39A。该拱道连接初级燃烧室2和抽气区F并提供一种空气动力学的圆角，这样可减缓热气体在这一区域的冲击并提高那儿的燃气和空气的流量。固体燃料一般将占据由线G所示意性地表示的大致的位置。燃料的这一倾斜表面就对抽气区F提供了一个大的表面积。

可以看到，抽气区F是由一个收缩的气流通道连接一个相对较宽的底面41和相对较窄的顶区42的腔室所形成。底面41和顶区42的相对表面积是这样决定的：它可保证进入次级燃烧室8的热燃气达到所要求的速度。通过燃料G的相对大的表面积，热气流只获得相对低的速度。这相对低的气流速度导致固体燃料和颗粒物质被留在后面，而从燃料中放出的气态物质仍能有效地被抽取出来以在次级燃烧室8内燃烧。

在图1和2所示的实施例中，抽气区F由一个与初级燃烧室2连在一起的下部43和一个与次级燃烧室8连在一起的上部44连接构成一方向朝上的锥形室。各自的凸缘45将43和44连接在一起。由于抽出区F朝着相对狭窄的顶区42向上逐步变窄，导致气流速度成比例地增加。因此，燃气以高速度进入次级燃烧室8。

然而，在顶区42，一气嘴部件46以箭头H所示的方向提供冷空气，该冷空气的气流方向H横向对着以箭头I所表示的热燃气的方向。由于通过气嘴部件46的冷空气比热燃气要冷得多，因此其密度要大得多，可能要大3-4倍。这么大的密度再加上横的流动方向，意味着热燃气进入次级燃烧室8之前，冷空气可与热燃气很好地混合，这样至少提供了一部分支持次级燃烧所需要的氧气。

由字母α和θ所表示的抽气区F内壁的倾斜角在一个实施例中可各自为65°-75°和55°-75°，并且两者不一定要求相等。

在图2中显示，气嘴部件46在其底部有一空气集管47，该集管与一个或多个外部空气通风口48相连接，通过通风口48，外部空气可被引入集管47。

特别如图3和图4所示，气嘴部件46具有多个安装在具有角形截面的构件49上的气嘴48，如图3所示意地表示的，构件49构成集管47的一部分。各个气嘴48朝着其上部空气出口端52的方向是平直的，并具有线状突起50，以利于在气嘴48周围浇铸耐火材料51。该耐火材料51将被修整光洁但使气嘴的上开口端52暴露出来。气嘴部件46的顶部构成从抽出区下进到次级燃烧室8的顶区42的空气动力学圆角的一部分。气嘴部件46的顶部的相对于顶区42的位置可这样安排：它使热燃气的气流和从气嘴部件46出来的冷气流H之间成大约70°的角度。

通过抽气区F的热燃气被加速因而以高速度进入次级燃烧室8。在燃烧室8内的热燃气基本上按圆周轨迹作旋转运动，由于离心力的作用而形成一个旋涡。这保证了较轻的高温燃气悬浮在燃烧室8的中央，而较重较冷的燃气被带至燃烧室8的内壁附近。这就保证了耐火壁的较低的温度并增加了耐火壁的有效寿命。

在次级燃烧室8内的气体的旋转还有一个合乎需要的方面，这样，离开次级燃烧室8的热气体，如果需要的话，可被送入一轴向分离器中。这样的分离器依靠作用在放出的热气体中的颗粒物上的离心效应而使这些颗粒物能被分离出来，因而保证了放出的气体的洁净。

在图1中所示的次级燃烧室8具有一热气放气口9，通过该放气口9，热气以箭头K所示的方向流出。一部风扇一般可以直接或间接地和放气口9相连接以引导空气或气体燃料流过燃烧器1和引导热气通过放气口9。

在次级燃烧室8的另一边，显示了一个风门片10，通过风门片10，空气可被导入次级燃烧室8。该风门片10大体上位于次级燃烧室8的中心，这样可使其与在次级燃烧室8内形能的旋涡处在一直线上。经过打开的风门片10引入到次级燃烧室8内的空气比较冷，被离心力向外甩出以与旋转的热燃气相混合。这就使得在次级燃烧室8内，热燃气可获得完全的燃烧。

进入次级燃烧室8内的气体燃料可能处在超过900℃的温度，而在次级燃烧室8内，热燃气的温度可能升到1500℃这样极高的温度。从放气口9释放的热气可被用来直接加热或干燥，或在需要时和第三种气体混合以进行较低温度的热利用，或被引入热交换装置。

在顶区42所形成的截面积可能比燃烧器1在各种情况下使用所要求的都大。因此可能需要减少通过顶区42的热燃气量。这可通过图5和6所显示的情况来完成。

如图5和6所示，初级燃烧室2通过连接拱道39A、抽气区F和顶区42与次级燃烧室8相连接。为减少顶区42的截面积，一些耐火材料制的挡块11可被安装在图示的位置。这些挡块可从次级燃烧室8向外伸展，越过气嘴部件46并进入顶区42。以这种方式，所需数量的耐火材料挡块11可被安装在位置上。挡块11的相当大的重量再加上它们与次级燃烧室8的进口附近和顶区42附近的内表面的形状相似，足以使挡块保持在图示的合乎需要的位置上。为了不使通过气嘴部件46项空气流动受阻（在图6中轮廓地显示了气嘴48），挡块11被显示带有空气进入喷嘴12。该喷嘴12是沿着各挡块11的内缘开槽而形成的，并与气嘴48的上开口端的位置相一致。

在上面描述的本发明的实施例中，可以看到从初级燃烧室出来的相对低的气体速度可被利用通过相对大的表面积的燃料，这样可使从燃料中放出的气体增至最大而又不会带入颗粒物质，这样，原有的固体燃料燃烧器的缺点得到了克服或至少得到了避免。而大体上是锥形的抽气区能使进入次级燃烧室的燃气获得足够高的速度。

虽然，本发明通过例子和参考它的可能的实施例而得到了说明，但必须理解，仍可对其进行修改和改进而不会背离在所附的权力要求书中规定的本发明的范围和精神。

Claims (6)

1、具有一个容纳可燃烧的燃料以使其气化的初级燃烧室和一个接受从初级燃烧室来的气化燃料，并使其进一步燃烧的次级燃烧室的燃烧器，其特点在于有一个大体上呈锥形的方向朝上的抽气区在上述的初级燃烧室底部和次级燃烧室间提供一个逐渐收缩的气流通道，上述的抽气区的顶区，实际上是开口的并通入上述的次级燃烧室，一个热气出口被安装在上述的次级燃烧室上。

2、在权项1所述的燃烧器中，一冷空气进口部件被安装在上述的顶区内或其近旁，以将冷空气气流，以大体上横向对着经过上述顶区的热燃气的气流的方向引到热气流中。

3、在权项2所述的燃烧器中，上述的冷空气进口部件包括多个气嘴，它们各自的上端开口，位于上述的顶区内或其近旁，而它们的下端开口与一个冷空气进气集管相连接。

4、在权项3所述的燃烧器中，上述的抽气区由各自以相对于水平面成55°和75°之间的角度的倾斜的内壁所构成，而上述的气嘴被安装成相对于上述顶区的一个内壁的上部成约70°的角度。

5、在权项2所述的燃烧器中，一个或多个耐火材料制的挡块被安装在上述的顶区内并伸展到上述的次级燃烧室内，各个挡块的底面有一个与从上述的冷空气进口部件放出的气流位置一致的空气进口喷嘴。

6、在权项1所述的燃烧器中，在上述的次级燃烧室内的热燃气被驱使以大体上圆形的轨迹运动，大致在其中央部位形成一个旋涡，上述的次级燃烧室的热气出口位于上述的次级燃烧室一端的大致中央的部位。而另一个冷空气进口部件被安装在上述的次级燃烧室相反一端的大致中央的部位以将冷空气在上述的旋涡处引入热燃器内。

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