专利名称：炉内设置火囱的无烟燃烧工艺及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及固体燃料的燃烧设备，特别涉及以煤、生物质为燃料的民用开水炉、热水炉、有机热载体锅炉、蒸汽锅炉、窑炉。
背景技术：
我国的能源结构中，煤炭是第一能源，主要用作锅炉燃料。长期以来，燃煤设备普遍存在燃烧不充分、热效率低、煤炭资源浪费严重、严重污染大气环境的现象。环境污染已经成为当前我国发展中的一个重大问题，我国的“十一五”规划中提出了两项目标，就是在今后五年，单位GDP的增长，能源消耗要降低20％，污染物的排放要降低10％。国务院总理温家宝在第六次全国环境保护大会上发表重要讲话中强调“保护环境关系到我国现代化建设的全局和长远发展，是造福当代、惠及子孙的事业。我们一定要充分认识我国环境形势的严峻性和复杂性，充分认识加强环境保护工作的重要性和紧迫性，把环境保护摆在更加重要的战略位置，以对国家、对民族、对子孙后代高度负责的精神，切实做好环境保护工作，推动经济社会全面协调可持续发展。”煤和生物质燃料在一般的锅炉中燃烧易产生煤烟、飞灰污染环境，煤烟是碳氢燃料在燃烧初期的脱氢、聚合或缩台而生成的，在一般的设备中，煤烟一旦形成再将其烧掉是很困难的。由于燃煤锅炉排放的烟尘破坏环境，在城市中已遭禁止或限制使用，迫使经营者改用燃油或燃气的锅炉设备。而油价的持续上扬，燃油或燃气设备的过高费用使得经营者难以承受。随着环境保护形势的日益严峻及化石燃料的日渐枯竭，人类必须实现能源的“开源节流”，即一是提高燃料燃烧的效率以减少资源消耗，并同时实现清洁燃烧以减少对环境的污染；二是开发新能源，并积极利用可再生能源。生物质能是太阳能通过光合作用转化而来的，主要以农林作物的形式存在，是一种唯一可再生的碳源。我国生物质资源十分丰富，有大量的农林废弃物、薪柴林、木材加工废料、建筑装璜工地的木基质垃圾可供使用，仅秸秆、谷壳之类的农业废弃物每年就有7亿多吨，折合标准煤3亿多吨，而其它的更多生物质资源尚未统计在内。煤炭是常规能源中较为廉价的一种能源，燃煤锅炉的燃料成本只有燃油锅炉或燃气锅炉的四分之一，推广使用无烟尘的燃煤、生物质设备，实现清洁燃烧和节能燃烧的工艺及技术，不但可以保护环境，而且还可以降低生产成本，提高经济效益，更积极的意义是可以缓减石油需求的压力。
现有的小型民用燃煤设备中，双层炉排锅炉的燃烧热效率及对环境的污染程度都优于其它燃烧方式的锅炉，双层炉排的煤经过二次燃烧，气体不完全燃烧热损失和固体不完全燃烧热损失都较小，热效率高，在正常燃烧时，消烟除尘较好，有利于环保。但这类锅炉的缺点是着火条件不好，着火和燃烧较慢，煤种适用较窄。
本发明的目的是要解决燃煤设备污染大气环境问题并积极应用生物质燃料、提高燃料的燃烧效率，实现洁净燃烧以减少对环境的污染并减少资源消耗，提高经济效益，缓解能源紧张的局面。
发明内容
为了实现上述的发明目的，本发明采取在炉内设置火囱的措施，使得燃烧火焰的物理行程增长，烟气在燃烧区域的高温环境中逗留时间延长，同时因炉内火囱的抽吸作用形成强紊流，使空气与燃料更好的混合，改善着火条件，并达到消除煤烟。本发明的设备本体主要由干馏气化燃烧室、第二燃烧室、上炉排、下炉排、炉内火囱、炉膛、受热面、围护体组成，其中干馏气化燃烧室由烘顶、侧墙、上炉排、上炉门组成，上炉排构成干馏气化燃烧室的底，设备运行时，上层炉排上的灼热燃料层构成干馏气化燃烧室与第二燃烧室之间的物理隔离带，干馏气化燃烧室与炉膛隔离，干馏气化燃烧室内燃烧产生的热能以辐射传热的方式向炉膛内传递；第二燃烧室由侧墙、火囱吸火口、下炉排、中炉门组成，第二燃烧室在干馏气化燃烧室的下方，第二燃烧室接受从干馏气化燃烧室落下的燃料继续燃烧；所述的炉内火囱在围护体内，炉内火囱由火焰引入段、文丘里拔火段、火焰引出段组成，火囱的吸火口在第二燃烧室，火气出口在炉膛内；在干馏气化燃烧室内、第二燃烧室内、火囱内均不设金属受热面，以使燃烧室很快升温并蓄热。燃料和空气通过上炉门或由机械-风力抛煤机进入到干馏气化燃烧室，在干馏气化燃烧室内完成预热、烘干、挥发物逸出、气化、燃烧，燃烧产生的烟气穿过上炉排的灼热燃料层进入到第二燃烧室，上炉排的灼热燃料同时也漏落到第二燃烧室的下炉排上继续燃烧，干馏气化燃烧室和第二燃烧室产生的炽热火焰气流汇合后，通过炉内火囱的吸引作用进入到炉膛内，进入到炉膛内的炽热火焰气流把热能传递给炉膛内的受热面，交换出热能后因密度增大而下降，废气由出口排出。
所述的上炉排包括水冷式炉排、风冷式炉排、摇动炉排、振动炉排其中的一种；所述的下炉排包括固定炉排、手动炉排、机械链条炉排、机械往复炉排其中的一种。
所述的燃料包括原煤、散煤、生物质、煤质型煤、生物质型煤，其中所述的原煤、散煤、煤质型煤包括无烟煤和烟煤的煤种；所述的生物质包括薪柴、谷壳及农林废弃物；所述的生物质型煤包括秸秆、谷壳、煤其中的一种或几种加入添加剂压制成的一定程度和形状的制品燃料。
本发明还在干馏气化燃烧室设置有水蒸汽喷嘴，把水蒸汽作为气化剂送入干馏气化燃烧室内，用来抑制煤烟的生成并与炽热的炭进行化学反应，生成气体燃料，实现增值燃烧。
本发明还在炉内火囱的火焰引出段设置有三次燃烧口、三次风孔，使未燃烬的残余可燃性气体及炭微粒进一步燃烬，避免气体不完全燃烧热损失和固体不完全燃烧热损失，提高设备的燃烧效率。三次供风通道设置在炉内火囱的管壁上，用火囱管壁的热量来预热三次空气，使三次燃烧口达到稳定燃烧。
本发明的一次供风在干馏气化燃烧室的燃料层上部，在设备运行时，新燃料被均匀地抛撒在干馏气化燃烧室的灼热燃料燃烧层上，新加入的燃料通过预热、烘干、挥发物逸出、气化、着火燃烧，燃烧所产生的高温烟气穿过上层炉排上的灼热燃烧层进入到第二燃烧室，水蒸汽(包括燃料中被烘出的水蒸汽)及未燃烬的挥发物也随高温烟气一起穿过灼热的燃料层，其中水蒸汽与炽热的炭发生化学，生成气态还原物—氢气和一氧化碳，在干馏气化燃烧室未燃烬的挥发物、焦油、CnHm、煤烟及生成的气态还原物在第二燃烧室中进行二次燃烧而燃烬，干馏过的燃煤同时也由上层炉排的间隙漏落到下层炉排上继续燃烧直至燃烬。干馏气化燃烧室和第二燃烧室产生的炽热火焰气流汇合后，被吸入炉内火囱，在火囱内继续燃烧，由于炉内火囱的存在，使得燃烧火焰的物理行程增长，烟气在燃烧区域的逗留时间延长，同时因燃烧室内及火囱内没有金属受热面而造就的高温环境，炉内火囱的抽吸作用形成强紊流，使空气与燃料更好的混合，这三个方面使得着火条件得到了极大的改善，不仅燃料得到了充分的燃烧而燃烬，同时消除了煤烟，减少了对环境的污染。本发明通过炉内火囱的抽吸作用可以使空气与燃料进行很好的混合，因此可以实现低氧燃烧，以减少有害物NOx的生成。本发明可以直接燃用薪柴、谷壳之类的生物质燃料，不会产生黑烟。
本发明所述的设备包括开水炉、热水炉、有机热载体锅炉、蒸汽锅炉、窑炉。其特征是设备本体主要由干馏气化燃烧室(27)、第二燃烧室(24)、炉膛(40)、火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)、炉膛内受热面、上炉排(20)、下炉排(21)、灰室(22)、保温围护体(34)组成，其中火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)构成炉内火囱，火囱的吸火口在第二燃烧室(24)，火气出口在炉膛(40)内；所述的干馏气化燃烧室(27)与炉膛(40)隔离，干馏气化燃烧室(27)由侧墙(29)、顶(30)、上炉排(20)、上炉门(26)构成，上炉排(20)成为干馏气化燃烧室(27)的底；所述的第二燃烧室(24)由侧墙、下炉排(21)、中炉门(25)构成，第二燃烧室(24)在干馏气化燃烧室(27)的底下，上炉排(20)成为第二燃烧室(24)的顶。
当设备为热水炉或有机热载体锅炉或蒸汽锅炉时，所述的炉膛内受热面主要由热水出口集箱/或锅筒(4)、集热管(11)、水冷壁(12)构成，热水出口集箱/或锅筒(4)通过下降管(8)连接到水冷壁(12)的下集箱(18)及集热管(11)的分水箱，水冷壁(12)的上集箱(5)连接到热水出口集箱/或锅筒(4)，集热管(11)的集水箱(6)连接到热水出口集箱/或锅筒(4)。
当设备为开水炉时，所述的炉膛内受热面至少由开水箱(54)、集热管(11)构成，其中，集热管(11)直接连接到开水箱(54)，或集热管(11)通过分水箱和集水箱连接到开水箱(54)，开水箱(54)内有导流隔板(55)，可避免水被反复烧开，因此不会使亚硝酸含量变高而影响人的身体健康；当在炉膛(40)内设置水冷壁时，开水箱(54)的底部通过下降管连接到水冷壁的下集箱，水冷壁的上集箱连接到开水箱(54)的上部。
当设备为窑炉时，所述的炉膛(40)既为窑道，窑道内的受热面主要由水冷壁(12)及待烧制的产品构成，热水出口集箱/或锅筒(4)通过下降管(8)连接到水冷壁(12)的下集箱(18)，水冷壁(12)的上集箱(5)通过管道连接到热水出口集箱/或锅筒(4)。
本发明所述的集热管包括水平直管、倾斜直管、蛇形管、盘管的光管或鳍片管或翅片管；所述的水冷壁包括光管水冷壁、鳍片水冷壁、膜式水冷壁、水套。
上述的设备当设计为机械操作时，设备组成还包括炉排变速箱(63)、上炉排摇动控制器(64)、机械-风力抛煤机(65)。
本发明的上述措施使得解决燃煤设备污染大气环境问题及应用生物质燃料、提高燃料的燃烧效率，实现洁净燃烧以减少对环境的污染并减少资源消耗，提高经济效益，缓解能源紧张的局面的目的得以实现。
本发明的有益效果是采取在炉内设置火囱的措施来改善着火条件，有效地消除了煤烟，实现了固态燃料的洁净燃烧，减少了对环境的污染，燃料经过三次燃烧，避免了气体不完全燃烧热损失和固体不完全燃烧热损失，提高燃料燃烧的效率，减少了资源消耗，降低燃料成本负担，使企业提高经济效益。
本发明提供下列附图作进一步的说明，但各附图及以下所述的具体实施方式
均不构成对本发明的限制图1是本发明的燃烧工艺流程方框图。
图2是本发明的热水炉、有机热载体锅炉的设备结构图。
图3是图2的A-A剖视图。
图4是本发明的蒸汽锅炉设备结构图。
图5是本发明的开水炉设备结构图。
图6是本发明的机械操作的锅炉设备结构图。
图中1.压力表接口，2.热水/蒸汽输出接口，3.安全阀接口，4.热水出口集箱/锅筒，5.侧翼水冷壁的上集箱，6.集热管的集水箱，7.集热管的竖联箱，8.下降管，9.火囱的火气出口，10.火囱的火焰引出段，11.集热管，12.侧翼的水冷壁，13.火囱的文丘里拔火段，14.火囱的火焰引入段，15.火囱的吸火口，16.废气下降通道，17.废气出口，18.侧翼水冷壁的下集箱，19.底座，20.上炉排，21.下炉排，22.灰室/风室，23.下炉门/调节风门，24.第二燃烧室，25.中炉门，26.上炉门，27.干馏气化燃烧室，28.水蒸汽喷嘴，29.干馏气化燃烧室的侧墙，30.干馏气化燃烧室的圆弧顶，31.上升管，32.前侧水冷壁的下集箱，33.前侧水冷壁，34.保温围护体，35.外壳，36.前侧水冷壁的上集箱，37.吹灰门，38.顶侧水冷壁的分水横管，39.顶侧水冷壁，40.炉膛，41a.连通管，41b.连通管，42.连通管，43.回水/补水接口，44.人孔，45.三次燃烧口，46.三次风孔，47.三次风室，48.三次进风口，49.手孔盖，50.循环通水管，51.通汽管，52.膨胀水箱，53.补水接口，54.开水箱，55.开水箱内的导流隔板，56.温度表，57.开水输出接口，58.水位线，59.排气管，60.检查门，61.冷渣室，62.出渣口，63.炉排变速箱，64.上炉排摇动控制器，65.机械-风力抛煤机。
具体实施例方式
图2所示的实施例是本发明的热水炉、有机热载体锅炉的设备本体，主要由干馏气化燃烧室(27)、第二燃烧室(24)、炉膛(40)、火囱的火焰引入段(14)、火囱的文丘里拔火段(13)、火囱的火焰引出段(10)、上炉排(20)、下炉排(21)、热水出口集箱(4)、集热管(11)、集热管的竖联箱(7)、集热管的集水箱(6)、水冷壁(12)、水冷壁的上集箱(5)、水冷壁的下集箱(18)、下降管(8)、上升管(31)、前侧水冷壁的下集箱(32)、前侧水冷壁(33)、前侧水冷壁的上集箱(36)、顶侧水冷壁(39)、灰室(22)、废气下降通道(16)、保温围护体(34)、外壳(35)组成，其中火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)构成炉内火囱，火囱的吸火口(15)在第二燃烧室(24)，火气出口(9)在炉膛(40)内；干馏气化燃烧室(27)与炉膛(40)隔离，干馏气化燃烧室(27)由侧墙(29)、顶(30)、上炉排(20)、上炉门(26)构成，上炉排(20)成为干馏气化燃烧室(27)的底；第二燃烧室(24)由侧墙、下炉排(21)、中炉门(25)构成，第二燃烧室(24)在干馏气化燃烧室(27)的底下，上炉排(20)成为第二燃烧室(24)的顶。热水出口集箱(4)通过下降管(8)连接到侧翼水冷壁的下集箱(18)，侧翼水冷壁的下集箱(18)连接到侧翼的水冷壁(12)，侧翼的水冷壁(12)连接到侧翼水冷壁的上集箱(5)，侧翼水冷壁的上集箱(5)通过连通管(41a)连接到热水出口集箱(4)；侧翼的水冷壁(12)又作为集热管的分水管连接到集热管(11)，集热管(11)通过竖联箱(7)连接到集水箱(6)，集热管的集水箱(6)通过连通管(41b)连接到热水出口集箱(4)；侧翼水冷壁的下集箱(18)又通过上升管(31)、前侧水冷壁的下集箱(32)连接到前侧水冷壁(33)，前侧水冷壁的上集箱(36)连接到上升管(31)的上端，上升管(31)的上端连接到顶侧水冷壁的分水管(38)，顶侧水冷壁(39)连接到热水出口集箱(4)；热水出口集箱(4)上有压力表接口(1)、热水输出接口(2)、安全阀接口(3)。本实施例的炉水循环采用炉内自然循环方式时，需对下降管(8)进行绝热处理；当以炉体外自然循环方式运行时，不对下降管(8)进行绝热，这时下降管(8)起到上升管的作用；当设备的水循环采用炉体外强制循环方式运行时，在炉内的水循环系统中不设置下降管。
在图2所示的实施例及以下所述的实施例中，在设备冷炉启动时，先把燃料均匀地撒布在上炉排(20)上，在下炉排(21)上撒布不发烟的炭或焦炭作为引燃燃料，然后通过第二燃烧室(24)的中炉门(25)点火，使下炉排(21)上的引燃燃料着火燃烧，进行炉内预热，燃烧产生的热气流使得火囱发生抽风引力作用，把第二燃烧室(24)燃烧产生的热能吸引到炉膛(40)内；第二燃烧室(24)的燃烧热能同时加热上炉排(20)上的燃料层，并使上炉排(20)上的燃料着火燃烧，加热干馏气化燃烧室(27)。在设备正常运行时，打开干馏气化燃烧室(27)的上炉门(26)，空气也通过上炉门(26)进入到干馏气化燃烧室(27)内，间断性地把新燃料均匀地抛撒在干馏气化燃烧室(27)的灼热燃料燃烧层上，新加入的燃料通过预热、烘干、挥发物逸出、气化、着火燃烧，燃烧所产生的高温烟气穿过上层炉排(20)上的灼热燃烧层进入到第二燃烧室(24)，燃料中被烘出的水蒸汽及未燃烬的挥发物也随高温烟气一起穿过上炉排(20)的灼热燃料层进入到第二燃烧室(24)，其中水蒸汽与炽热的炭发生化学，生成气态还原物—氢气和一氧化碳，未燃烬的挥发物、焦油、CnHm、煤烟及生成的气态还原物在第二燃烧室(24)中进行二次燃烧而燃烬，干馏后的燃煤同时也由上炉排(20)的间隙漏落到下炉排(21)上继续燃烧直至燃烬。干馏气化燃烧室(27)和第二燃烧室(24)产生的炽热火焰气流汇合后，由火囱吸火口(15)进入炉内火囱，经过火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)，由火气出口(9)进入到炉膛(40)内，进入到炉膛(40)内的炽热火焰气流把热能传递给炉膛内的受热面，交换出热能后因密度增大而下降，废气由出口(17)排出。
图4所示的实施例为本发明的其中一种蒸汽锅炉的设备，主要由干馏气化燃烧室(27)、第二燃烧室(24)、火囱的火焰引入段(14)、火囱的文丘里拔火段(13)、火囱的火焰引出段(10)、炉膛(40)、锅筒(4)、下降管(8)、集热管(11)、集热管的竖联箱(7)、水冷壁的下集箱(18)、水冷壁的上集箱(5)、侧翼水冷壁(12)、上升管(31)、前侧水冷壁的下集箱(32)、前侧水冷壁(33)、顶侧水冷壁(39)、上炉排(20)、下炉排(21)、灰室(22)、废气下降通道(16)、保温围护体(34)、外壳(35)组成，其中火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)构成炉内火囱，火囱的吸火口(15)在第二燃烧室(24)，火气出口(9)在炉膛(40)内；干馏气化燃烧室(27)与炉膛(40)隔离，干馏气化燃烧室(27)由侧墙(29)、顶(30)、上炉排(20)、上炉门(26)构成，上炉排(20)成为干馏气化燃烧室(27)的底；第二燃烧室(24)由侧墙、下炉排(21)、中炉门(25)构成，第二燃烧室(24)在干馏气化燃烧室(27)的底下，上炉排(20)成为第二燃烧室(24)的顶；在干馏气化燃烧室(27)有水蒸汽喷嘴(28)，在燃烧正常时，喷入水蒸汽以抑制煤烟的生成，并使水蒸汽与灼热的炭发生化学反应生成可燃性气体，实现增值燃烧；在火囱的火焰引出段(10)有三次燃烧口(45)和三次风孔(46)，在火囱的管壁上有三次风室(47)；锅筒(4)上有人孔(44)、压力表接口(1)、蒸汽输出接口(2)、安全阀接口(3)。锅筒(4)通过下降管(8)连接到侧翼水冷壁(12)的下集箱(18)，侧翼水冷壁(12)的上集箱(5)连接到锅筒(4)；水冷壁的下集箱(18)又通过上升管(31)连接到前侧水冷壁的下集箱(32)，前侧水冷壁(33)作为集热管的分水管连接到集热管(11)，集热管(11)通过竖联箱(7)、循环通水管(51)和通汽管(52)与锅筒(4)进行连接；顶侧水冷壁(39)连接在前侧水冷壁(33)与锅筒(4)之间。
图5所示的实施例为本发明的开水炉设备，主要由干馏气化燃烧室(27)、第二燃烧室(24)、灰室(22)、火囱的火焰引入段(14)、火囱的文丘里拔火段(13)、火囱的火焰引出段(10)、炉膛(40)、上炉排(20)、下炉排(21)、开水箱(54)、集热管(11)、水冷壁(12)、水冷壁的上集箱(5)、水冷壁的下集箱(18)、下降管(8)、废气下降通道(16)、保温围护体(34)、外壳(35)、温度表(56)、排气管(59)组成，其中火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)构成炉内火囱，火囱的吸火口(15)在第二燃烧室(24)，火气出口(9)在炉膛(40)内；干馏气化燃烧室(27)与炉膛(40)隔离，干馏气化燃烧室(27)由侧墙(29)、顶(30)、上炉排(20)、上炉门(26)构成，上炉排(20)成为干馏气化燃烧室(27)的底；第二燃烧室(24)由侧墙、下炉排(21)、中炉门(25)构成，第二燃烧室(24)在干馏气化燃烧室(27)的底下，上炉排(20)成为第二燃烧室(24)的顶；在火囱的火焰引出段(10)有三次燃烧口(45)和三次风孔(46)，在火囱的管壁上有三次风室(47)；在开水箱(54)内有导流隔板(55)。本实施例中，集热管(11)的一端焊堵，另一端直接连接到开水箱(54)，在开水箱(54)的底部又通过下降管(8)连接到水冷壁的下集箱(18)，水冷壁的上集箱(5)连接到开水箱(54)的上部；自来水由补水接口(53)进入到膨胀水箱(52)，再由膨胀水箱(52)进入到开水箱(54)的下部。膨胀水箱(52)内有浮球阀自动控制水位，使开水箱(54)内的水位线(58)保持恒定。本实施例在开水箱的高位出开水，低位进冷水，烧开的水和新进入的冷水不会混合，可以保证连续出开水，且可避免水被反复烧开的现象。
图6所示的实施例为本发明的机械操作的锅炉设备，主要由干馏气化燃烧室(27)、第二燃烧室(24)、火囱的文丘里拔火段(13)、火囱的火焰引入段(14)、火囱的火焰引出段(10)、炉膛(40)、上炉排(20)、下炉排(21)、下炉排变速箱(63)、上炉排摇动控制器(64)、锅筒(4)、下降管(8)、集热管(11)、集热管的竖联箱(7)、侧翼的水冷壁(12)、水冷壁的上集箱(5)、水冷壁的下集箱(18)、上升管(31)、前侧水冷壁的下集箱(32)、前侧水冷壁(33)、顶侧水冷壁(39)、废气下降通道(16)、灰室(22)、冷渣室(61)、保温围护体(34)、外壳(35)、机械-风力抛煤机(65)组成，其中火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)构成炉内火囱，火囱的吸火口(15)在第二燃烧室(24)，火气出口(9)在炉膛(40)内；干馏气化燃烧室(27)与炉膛(40)隔离，干馏气化燃烧室(27)由侧墙(29)、顶(30)、上炉排(20)、上炉门(26)构成，上炉排(20)成为干馏气化燃烧室(27)的底；第二燃烧室(24)由侧墙、下炉排(21)、中炉门(25)构成，第二燃烧室(24)在干馏气化燃烧室(27)的底下，上炉排(20)成为第二燃烧室(24)的顶；在火囱的火焰引出段(10)有三次燃烧口(45)和三次风孔(46)，在火囱的管壁上有三次风室(47)；锅筒(4)上有人孔(44)、压力表接口(1)、蒸汽输出接口(2)、安全阀接口(3)。锅筒(4)通过下降管(8)连接到侧翼水冷壁(12)的下集箱(18)，侧翼水冷壁(12)的上集箱(5)连接到锅筒(4)；水冷壁的下集箱(18)又通过上升管(31)连接到前侧水冷壁的下集箱(32)，前侧水冷壁(33)作为集热管的分水管连接到集热管(11)，集热管(11)通过竖联箱(7)、循环通水管(51)和通汽管(52)与锅筒(4)进行连接；前侧水冷壁(33)的上端连接到顶侧水冷壁(39)，顶侧水冷壁(39)连接到锅筒(4)。本实施例的下炉排(21)为机械往复炉排，通过炉排变速箱(63)驱动，下炉排(21)也可以是链条炉排；上炉排(20)为机械摇动炉排，由上炉排摇动控制器(64)进行间断性摇动，上炉排(20)也可以是机械振动炉排。燃料和空气由机械-风力抛煤机(65)进入到干馏气化燃烧室(27)，燃烬的灰渣先在冷渣室(61)冷却，再从出渣口(62)由出渣机运出。
在本发明所述的图2、4、6的实施例中，如不在炉膛内设置集热器，开设进/出料门，所示的实施例既成为窑炉，用于烧制陶瓷产品。
本发明所述的锅炉设备在进行产品设计、制造时，应符合国家有关部门的规程要求设置水位计、安全阀、压力表、温度表、人孔或头孔、手孔、除灰装置、防爆门、检查门等，并且按国家有关部门的规程进行设计和制造。
权利要求
1.炉内设置火囱的无烟燃烧工艺及设备，包括燃料的干馏及气化燃烧技术，其特征是采取在炉内设置火囱的措施来改善着火条件，消除煤烟，设备主要由干馏气化燃烧室、第二燃烧室、上炉排、下炉排、炉内火囱、炉膛、受热面、围护体组成，燃料和空气进入到干馏气化燃烧室，在干馏气化燃烧室内完成预热、烘干、挥发物逸出、气化、燃烧，燃烧产生的烟气穿过上炉排的灼热燃料层进入到第二燃烧室，上炉排的灼热燃料也漏落到第二燃烧室的下炉排上继续燃烧，干馏气化燃烧室和第二燃烧室产生的炽热火焰气流汇合后，通过炉内火囱的吸引作用进入到炉膛内，进入到炉膛内的炽热火焰气流把热能传递给炉膛内的受热面，交换出热能后因密度增大而下降，废气由出口排出；所述的干馏气化燃烧室由侧墙、烘顶、上炉排、上炉门组成，上炉排构成干馏气化燃烧室的底，干馏气化燃烧室与炉膛隔离，干馏气化燃烧室内燃烧产生的热能同时以辐射传热的方式向炉膛内传递；所述的第二燃烧室在干馏气化燃烧室的下方，由侧墙、火囱吸火口、下炉排、中炉门组成，第二燃烧室接受从干馏气化燃烧室落下的燃料继续燃烧；所述的火囱吸火口在第二燃烧室，火气出口在炉膛内；所述的上炉排包括水冷式炉排、风冷式炉排、摇动炉排、振动炉排其中的一种；所述的下炉排包括固定炉排、手动炉排、机械链条炉排、机械往复炉排其中的一种。
2.根据权利要求1所述的炉内设置火囱的无烟燃烧工艺及设备，其特征是炉内火囱由火焰引入段、文丘里拔火段、火焰引出段组成。
3.根据权利要求1所述的炉内设置火囱的无烟燃烧工艺及设备，其特征是干馏气化燃烧室还有水蒸汽喷嘴，把水蒸汽作为气化剂送入干馏气化燃烧室内，用来抑制煤烟的生成并与炽热的炭进行化学反应，生成气体燃料。
4.根据权利要求1所述的炉内设置火囱的无烟燃烧工艺及设备，其特征是在火囱的火焰引出段还有三次燃烧口、三次风孔，三次风室在火囱的管壁上。
5.根据权利要求1的炉内设置火囱的无烟燃烧工艺及设备，其特征是所述的燃料包括原煤或散煤、生物质、煤质型煤、生物质型煤。
6.炉内设置火囱的无烟燃烧工艺及设备，其特征是所述的设备包括开水炉、热水炉、有机热载体锅炉、蒸汽锅炉、窑炉。
7.根据权利要求1或6所述的炉内设置火囱的无烟燃烧工艺及设备，其特征是设备本体主要由干馏气化燃烧室(27)、第二燃烧室(24)、炉膛(40)、火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)、炉膛内受热面、上炉排(20)、下炉排(21)、灰室(22)、保温围护体(34)组成，其中，火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)构成炉内火囱，火囱的吸火口在第二燃烧室，火气出口在炉膛内；当设备为热水炉或有机热载体锅炉或蒸汽锅炉时，所述的炉膛内受热面主要由热水出口集箱/或锅筒(4)、集热管(11)、水冷壁(12)构成，热水出口集箱/或锅筒(4)通过下降管(8)连接到水冷壁(12)的下集箱(18)及集热管(11)的分水箱，水冷壁(12)的上集箱(5)连接到热水出口集箱/或锅筒(4)，集热管(11)的集水箱(6)连接到热水出口集箱/或锅筒(4)；当设备为开水炉时，所述的炉膛内受热面至少由开水箱(54)、集热管(11)构成，其中，集热管(11)直接连接到开水箱(54)，或集热管(11)通过分水箱和集水箱连接到开水箱(54)；当在炉膛(40)内设置水冷壁时，开水箱(54)通过下降管(8)连接到水冷壁的下集箱，水冷壁的上集箱连接到开水箱(54)；当设备为窑炉时，所述的炉膛(40)既为窑道，窑道内的受热面主要由水冷壁(12)及待烧制的产品构成，热水出口集箱/或锅筒(4)通过下降管(8)连接到水冷壁(12)的下集箱(18)，水冷壁(12)的上集箱(5)连接到锅热水出口集箱/或锅筒(4)。所述的集热管包括水平直管、倾斜直管、蛇形管、盘管的光管或鳍片管或翅片管；所述的水冷壁包括光管水冷壁、鳍片水冷壁、膜式水冷壁、水套。
全文摘要
炉内设置火囱的无烟燃烧工艺及设备，涉及以煤、生物质为燃料的民用开水炉、热水炉、有机热载体锅炉、蒸汽锅炉、窑炉设备。本发明的设备本体主要由干馏气化燃烧室、第二燃烧室、上炉排、下炉排、炉内火囱、炉膛、受热面、围护体组成。设备燃用的燃料广泛，包括烟煤和无烟煤煤种的原煤、散煤、型煤和薪柴、谷壳、农林废弃物之类的生物质。本发明采取在炉内设置火囱的措施，使得燃烧火焰的物理行程增长，烟气在燃烧区域的高温环境中逗留时间延长，同时因炉内火囱的抽吸作用形成强紊流，使空气与燃料更好的混合，改善着火条件，取到消除煤烟的效果，实现了洁净燃烧并减少资源消耗，积极应用生物质燃料，提高经济效益，缓解能源紧张的局面。
文档编号F23B10/02GK1916490SQ200610115869
公开日2007年2月21日 申请日期2006年8月15日 优先权日2006年8月15日
发明者周开根 申请人:周开根