一种同时降低烟尘、二氧化硫和氮氧化物排放的高效燃煤采暖炉及采暖方法和用途与流程

本发明属于燃煤燃烧设备领域，涉及一种燃煤采暖炉及采暖方法和用途，尤其涉及一种同时降低烟尘、二氧化硫和氮氧化物排放的高效燃煤采暖炉及采暖方法和用途。

背景技术：

民用燃煤炉主要指以散煤为燃料(包括烟煤及无烟煤)，以炊事或取暖为目的的家用小型燃煤炉具；民用燃煤炉也包括用蜂窝煤和煤球为燃料的炉具。

目前，市面上民用炉具的主要型式有两种：

正烧炉(图1(a))：即传统的最简单也是最普遍的直燃方式，固体燃料燃烧时火焰顺热烟气自然流动方向传播，燃烧强度高，火力旺，能满足用户炊事需求。正烧炉适用于无烟煤等挥发分低的燃料。正烧炉虽然具有良好的炊事能力，但在使用烟煤散煤或以烟煤为原料制成的型煤时，由于燃煤加入后受热升温，挥发分析出，随烟气立即排出，挥发分难以燃尽，导致大量黑烟(焦油，co，voc，硫和氮的氧化物等)冒出，严重污染环境。此外，正烧炉用于采暖时，需要频繁加煤，且加煤时燃烧强度，污染物排放大幅变化，具有很强的不稳定性和周期性。

反烧炉(图1(b))：即固体燃料燃烧时火焰逆热烟气自然流动方向传播的燃烧方式，具有能延缓挥发分析出速度的特点，炉温高、燃烧充分，可基本消除黑烟，颗粒物排放浓度低，适用于烟煤等挥发分高的燃料，适合采暖。然而，反烧燃烧强度高，燃烧区温度高，导致so2和氮氧化物排放浓度高。为了有效消烟，反烧炉多采用多回程烟道，因而炊事火力较弱，不适宜于炊事，只能取暖，难以被大部分老百姓接受。

经大量实验研究表明，目前市面上的民用炉具均存在炉具燃烧周期性强、负荷不易调节，封火时间短，耗煤量大等缺陷。不论是正烧炉还是反烧炉，其在加煤后会迅速升温，挥发分快速析出，导致大量的硫及氮氧化物急剧析出排放。

炉具与原料煤不匹配，导致炉膛燃烧温度及过量空气系数过高，不仅经常出现炉膛结焦影响正常使用，nox排放浓度升高，并且不利于炉内燃烧过程中的煤灰的自固硫或添加的固硫剂的固硫。高挥发分含量(vdaf大于15％左右)的烟煤在传统正烧炉中燃烧，有大量黑烟冒出；在反烧炉中燃烧，会使炉膛及尾部烟道中有大量煤焦油附着，影响换热效果的同时造成烟道堵塞，影响通风，难以清洗。

针对传统正烧炉和反烧炉中存在的问题，人们又研究出可同时应用于炊事和采暖的民用燃煤炉-气化炉(如cn201212696y和cn201555250u等)。气化炉本质上属于正烧炉，不同于传统的正烧炉，其将燃煤析出的挥发分在随烟气排出前，经过二次风燃烧，降低排烟黑度。然而有的气化炉，如图2所示，在每次加煤前都要将切换拉杆到供暖状态，进而使加煤时炉内燃烧状态变化较大(如火力强弱和污染物的排放量等)。并且，气化炉在炊事时依然为“正烧”，使用烟煤炊事时依然冒烟，并未从根本上解决稳定燃烧和降低so2，染气体排放的问题。

作为民用燃煤炉有效降低氮氧化物的低氮燃烧技术，cn1110776公开了一种抑制氮氧化物的无烟燃烧方法及燃煤炉。该燃烧方法称为分级燃烧方法，其要点是在煤炉内将煤层分为预热干馏区和一次燃烧区，经炉箅进入的空气仅通过一次燃烧区，预热干馏区缺氧干馏产生的可燃物直接经煤层导向进入一次燃烧区，与其中的煤(焦和半焦)和空气混合燃烧，未燃尽的可燃物进入二次燃烧区进一步燃烧，排出物洁净无烟。分级燃烧可以有效降低燃煤过程氮氧化物排放，其基本原理如图3所示。当煤从加煤口加入后，首先被从焦炭燃烧区传来的热量加温，逐渐在贫氧环境中进行干馏、热解。产生的焦油，挥发分和半焦一起向下流动到半焦燃烧区。在半焦燃烧区，一次燃烧空气从进风口流入，使焦油、半焦和挥发分燃烧，同时热解气和半焦发生如下反应：

c+2no＝co2+n2；

2co+2no＝2co2+n2；

nh3+no+o2＝n2+3/2h2o

其结果是，煤自身产生的还原性物质半焦(c)、co和nh3，有效还原煤燃烧生产的no，实现了拟制和降低氮氧化物的目的。

然而已有分级燃烧炉主要针对燃烧散煤而设计。由于散煤尺寸不均匀，煤粒/块间空隙小，所以炉体高度低，半焦燃烧区热强度大，燃烧温度高达1300℃以上，虽然有利于消烟和焦炭燃尽，但一定程度上增加了半焦氮生成氮氧化物的趋势，抵消了分级燃烧对nox的减排作用。

若在分级燃烧炉中使用型煤为燃料时，由于型煤形状规整，空隙率大，干馏热解区容易过热，发生加煤侧煤层全部燃烧(烧透)而失去热解区和半焦燃烧区的区别，从而不能实现分级燃烧脱除氮氧化物的作用；这也造成了炉具由于加煤，排渣等操作造成燃烧和污染物排放的不稳定性(或周期性)。

另外，为了提高燃尽率，半焦燃烧区燃烧强度大，温度高，在使用低熔点烟煤时，容易结焦，影响炉具正常使用。由于半焦燃烧区燃烧温度高，在使用有固硫剂的高硫煤为型煤原料时，型煤固硫效果差，难以达到“高硫煤燃烧低硫排放”的目的。可见，已有分级燃烧炉并不适合于散煤之外的固硫型煤。

技术实现要素：

针对现有民用取暖炉和分级燃烧炉中存在的燃烧和污染物排放的不稳定性，对燃煤种类的普适性较低，降低了分级燃烧对nox的减排作用等问题，本发明提供了一种具有降低烟尘、二氧化硫和氮氧化物排放的高效燃烧的燃煤采暖炉及采暖方法和用途。本发明通过对现有民用采暖炉的改进，在分级燃烧理论的基础上，通过对采暖炉炉体的改进，使发明中所述燃煤采暖炉可适用于更多煤种，特别是具有复合添加剂的固硫型煤，包括含硫量较高的烟煤或高硫无烟煤型煤。并且，本发明所述燃煤采暖炉炉体结构紧凑通风阻力小，换热面设计合理，通过合理布局热解和燃烧区，控制炉温，在提高燃煤的燃烧效率的同时，提高固硫型煤的固硫效率，降低氮氧化物生成和排放。同时具有供暖稳定，周期性小，劳动强度低，干净整洁，安全性高，外观漂亮，一炉多用，可在稳定供暖的同时连续提供生活用热水等优点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种基于分级燃烧，同时降低烟尘、二氧化硫和氮氧化物排放的高效燃煤采暖炉，所述燃煤采暖炉主体顶部一侧设置加煤口，燃煤采暖炉主体顶部与加煤口相对一侧设置烟囱；所述燃煤采暖炉主体内上部与炉顶垂直设置水套隔板，水套隔板将燃煤采暖炉主体内上部分为与加煤口相连的干馏热解区以及与烟囱相连的烟气燃尽及换热区；所述燃煤采暖炉主体内水套隔板的下部区域为半焦燃烧区；半焦燃烧区下部倾斜设置炉箅子，所述炉箅子下方设有一次风口；所述半焦燃烧区与烟气燃尽换热区相接处设有二次风口；所述燃尽区内设设置采暖用水换热管。

其中，所述干馏热解区为贫氧干馏热解区；所述烟气燃尽换热区为富氧烟气燃尽换热区。

本发明中，所述一次风口和二次风口均开设于燃煤采暖炉主体的炉壁上，即分别供给半焦燃烧区和燃尽区燃烧所需要的空气。所述采暖用水换热管可以回收烟气的热量，用于加热采暖用水。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

作为本发明优选的技术方案，所述炉箅子下方设有收灰斗。

优选地，所述干馏热解区与半焦燃烧区相接处的燃煤采暖炉主体的炉壁上设有一次空气补充进口口。

本发明中，所述一次风口和一次空气补充进口可以同时开启，也可以单独开启，或一开一闭。

优选地，所述烟囱外侧环绕烟囱设置第一水冷套。

优选地，所述燃煤采暖炉主体外部加煤口一侧设置第二水冷套。

本发明中，所述第一水冷套和第二水冷套可以分别回收燃煤释放的热量及烟气余热，用于加热采暖热水，为整个家庭提供采暖和供暖用水，用于洗漱等。同时，在燃煤采暖炉主体外部加煤口一侧设置水冷套，可以有效降低半焦燃烧区的温度(使半焦燃烧区的温度<1100℃)，从而在有效降低氮氧化物生成的同时，有效提高了型煤固硫剂的固硫效果，同时可以防止在炉具使用不当，煤层烧穿时高温火焰对炉具材料的损坏。

作为本发明优选的技术方案，所述水套隔板与第一水冷套相连通。

优选地，所述炉箅子为固定式或活动式。

当所述炉箅子为活动式时，通过设置与之相连的摇把活动。所述摇把处设有限位钉。

优选地，所述炉箅子上设有布风孔。所述布风孔可条形开孔也可为圆形开孔，但并不仅限于所列举的开孔类型，其他类型开孔同样可适用于本发明，只要其可以起到通风作用即可。

本发明中，所述炉箅子即可以起到支持作用，又起到通风作用，以为半焦燃烧提供氧气。

作为本发明优选的技术方案，所述干馏热解区炉膛的高径比h/d≥2，例如2、2.5、3、3.5、4、4.5、5或5.5等以及更高比值，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为h/d≥3。

此处，所述干馏热解区炉膛的高径比是指干馏热解区炉膛的高度h与炉膛内径d的比值。若h/d过小，干馏热解区接近加煤口，易造成倒烟、焦油沉积以及干馏热解区完全烧穿，进而造成燃烧不稳定，氮氧化物排放浓度增高等问题；若h/d过大，炉体体积增大，制造成本升高。因而本发明选取合适的干馏热解区炉膛的高径比h/d，可有效增大烟气和热量向加煤口顶部的传递阻力，防止煤层烧透；有效消除了由于加煤和排渣等造成的燃烧以及污染物排放的周期性或不稳定性，不影响炉内燃烧状态，保持采暖稳定。

优选地，所述燃煤干馏热解区炉膛顶部的直径小于干馏热解区炉膛底部的直径，即干馏热解区呈上小下大的形状。

本发明中，燃煤干馏热解区炉膛顶部的直径小于底部的直径，目的在于方便燃煤，尤其是干馏热解后形成的半焦向半焦燃烧区移动，同时增加烟气和热量向煤层上部传递阻力，避免干馏热解产生的挥发分向煤层上部流动并冷凝而发生焦油沉积；此外，保持半焦燃烧区面积和体积，有效降低半焦燃烧区的面积热负荷和体积热负荷。

优选地，所述半焦燃烧区(7)的面积热负荷＜15kw/m²，例如14kw/m²、13kw/m²、12kw/m²、11kw/m²、10kw/m²、9kw/m²、8kw/m²或7kw/m²等以及更低，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；体积热负荷＜2000kw/m³，例如1900kw/m³、1800kw/m³、1700kw/m³、1600kw/m³、1500kw/m³、1400kw/m³或1300kw/m³等以及更低，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述半焦燃烧区上部面积大于等于半焦燃烧区的下部面积，即半焦燃烧区上下可以为相同尺寸，也可以上部尺寸大于下部尺寸，优选为半焦燃烧区的上部面积大于半焦燃烧区的下部面积。

优选地，所述半焦燃烧区的高度的设置，使干馏热解区产生的挥发分与焦炭的接触时间t>2s，此高度根据半焦燃烧区面积和要求的体积热负荷来确定，并受实际热传递效果的影响。目的在于，实现稳定燃烧，稳定消烟，同时降低烟气中过量氧含量(或过量空气系数)，提高炉具热效率。

第二方面，本发明提供了上述燃煤采暖炉的燃烧取暖方法，所述方法为：

(a)将燃煤从加煤口加入燃煤采暖炉主体中进入干馏热解区，受下部半焦燃烧区所释放热量的传递和加热，在贫氧状态下进行干馏热解，产生焦油、挥发分和半焦；

(b)步骤(a)产生的焦油、挥发分和半焦向下流入半焦燃烧区，与通过一次风口引入的空气混合，使焦油，挥发分、半焦与空气接触，在富氧状态下，发生燃烧；

(c)步骤(b)所述焦油、挥发分、半焦与空气接触燃烧后产生的烟气进入烟气燃尽换热区，与通过二次风口引入的空气混合接触燃尽，燃尽后的烟气经烟囱，排出燃尽过程中产生的热量与采暖用水换热管换热加热采暖用水，同时第二水冷套回收烟气余热。

作为本发明优选的技术方案，步骤(a)中所述燃煤为烟煤、无烟煤、兰炭、洁净型煤或成型生物质燃料中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：烟煤和无烟煤的组合，无烟煤和兰炭的组合，兰炭和洁净型煤的组合，烟煤、无烟煤和兰炭的组合，无烟煤、兰炭、洁净型煤和成型生物质燃料的组合等，但并不仅限于所列燃煤。

优选地，步骤(a)所述燃煤为由烟煤制备的洁净型煤。

优选地，步骤(a)所述燃煤为含有复合添加剂的洁净型煤，所述复合添加剂可为caco3、ca(oh)2、cao、na2co3、nahco3、naoh、fe2o3、kmno4、naclo2、co(nh2)2、na2so3、nacl、cuo或mno2等其中一种或多种的组合。

本发明中，根据所述燃煤采暖炉的结构特点，燃煤的燃烧只在半焦燃烧区进行，燃烧强度可通过调节一次风和排渣等灵活调节，实现稳定，灵活供热。避免了由于型煤形状规整以及空隙率大而造成的干馏热解区容易过热和烧透而失去分级燃烧脱除氮氧化物的作用。同时，由于燃烧仅在煤层下部的半焦燃烧区进行，有效避免了由于加煤所造成的燃烧，供暖，污染物排放的不稳定性。

优选地，步骤(a)中所述干馏热解过程含氧量为0％～～5％，例如0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。此处，所述含氧量是指体积含量。

优选地，步骤(a)中所述干馏热解的温度为300℃～700℃，例如300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃或700℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(b)中所述半焦燃烧区的面积热负荷＜15kw/m²，例如14kw/m²、13kw/m²、12kw/m²、11kw/m²、10kw/m²、9kw/m²、8kw/m²或7kw/m²等以及更低，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；体积热负荷＜2000kw/m³，例如1900kw/m³、1800kw/m³、1700kw/m³、1600kw/m³、1500kw/m³、1400kw/m³或1300kw/m³等以及更低，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(b)中所述半焦燃烧区中挥发分和半焦的接触燃烧时间＞2，例如3s、4s、5s、6s、7s、8s、9s、10s、11s、12s或13s等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(b)中所述半焦燃烧区的燃烧温度＜1100℃，例如1070℃、1050℃、1030℃、1000℃、970℃、950℃、930℃或900℃等以及更低，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选＜1000℃。

作为本发明优选的技术方案，步骤(b)中所述半焦燃烧区燃烧产生烟气的余热用于加热第二水冷套。

优选地，步骤(c)中燃尽后的烟气所带热量用于加热第一水冷套。

第三方面，本发明提供了上述燃煤采暖炉的用途，所述燃煤采暖炉用于民用采暖领域，更为具体的，其应用方式典型但非限制性的有：

示例1：将本发明所述燃煤采暖炉与已有或新建的水暖系统(包括供水回水管道和暖气片等)相连接，如图9所示；

示例2：将本发明所述燃煤采暖炉与一热水罐相连接，将燃煤采暖炉产生的热水储存在热水罐，在热水罐里设置换热水管加热供暖用回水，如图10所示；

示例3：将本发明所述燃煤采暖炉与一热水罐相连接，将燃煤采暖炉产生的热水储存在热水罐，在热水罐里设置换热水管加热供暖用空气，以用于房屋取暖，如图11所示；

示例4：

将本发明所述燃煤采暖炉与气-水换热器相连接，将燃煤采暖炉产生的热水与空气换热，加热供暖用空气，以用于房屋取暖，如图12所示。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过对已有民用采暖炉炉体的改进，优化炉体尺寸，使炉体结构紧凑，合适设置热解和燃烧区分布，克服了型煤由于空隙率高，煤层易烧穿，消烟不稳定，倒烟，以及加煤易导致燃烧和供暖不稳定，烟尘、co和so2排放波动大等问题，增强了高空隙率型煤燃烧和污染物控制的稳定性；

(2)有效提高了燃煤燃尽，降低co排放，同时有效抑制氮氧化物和so2排放。燃煤燃尽率大于98％，co排放量少，低于2000ppm(折合9％标准含氧量)，并且供暖热功率可在2％～150％范围内灵活调节；

(3)本发明通过在燃煤采暖炉主体内部设置供暖用水换热管，外部设置水冷套，不仅可以有效利用燃煤过程中的热量，采暖热效率>80％，一炉多用，可在供暖的同时连续提供供暖用水等；同时，所述水冷套可以有效降低半焦燃烧区的温度(使半焦燃烧区的温度<1100℃)，从而在有效降低氮氧化物生成的同时，使燃煤中固硫剂的固硫效率提高至60～95％以上，有效提高了型煤固硫剂的固硫效果；

(4)本发明中所述燃煤的燃烧只在半焦燃烧区进行，燃烧强度可通过调节一次风，排渣等灵活调节，加煤和排渣时不影响炉内燃烧状态，采暖稳定，劳动强度低；并且，封火时在几乎关闭全部风门的条件下，可实现长时间(大于10小时)封火，大大节约了燃煤消耗。

附图说明

图1(a)是传统正烧炉燃烧示意图；

图1(b)是传统反烧炉燃烧示意图；

图2是现有技术中气化炉结构示意图；

图3是分级燃烧降低燃煤过程氮氧化物排放的基本原理示意图；

图4是本发明实施例1中所述基于分级燃烧的燃煤采暖炉的结构示意图；

图5是本发明实施例4中采用燃煤采暖炉处理8种洁净型煤、兰炭和无烟型煤产生的热功率图；

图6是本发明对比例1中正烧炉与本发明燃煤采暖炉的so2排放量对比图；

图7是本发明对比例2中正烧炉、反烧炉与本发明燃煤采暖炉排放烟气中nox浓度对比图；

图8是本发明对比例1中正烧炉与本发明燃煤采暖炉的co排放量对比图；

图9是本发明实施例7所述燃煤采暖炉的应用示意图；

图10是本发明实施例8所述燃煤采暖炉的应用示意图；

其中，1-燃煤采暖炉主体，2-加煤口，3-烟囱，4-隔板，5-干馏热解区，6-烟气燃尽换热区，7-半焦燃烧区，8-炉箅子，9-一次风口，10-二次风口，11-采暖用水换热管，12-收灰斗，13-一次空气补充进口，14-第一水冷套，15-第二水冷套，16-外火盖，17-内火盖，18-炊事/采暖切换杆，19-散热器，20-热水罐，21-气水换热器，22-房间。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。

本发明具体实施例部分提供了一种基于分级燃烧的燃煤采暖炉及燃煤采暖方法，所述燃煤采暖炉主体1顶部一侧设置加煤口2，燃煤采暖炉主体1顶部与加煤口2相对一侧设置烟囱3；所述燃煤采暖炉主体1内上部与炉顶垂直设置水套隔板4，隔板4将燃煤采暖炉主体1内上部分为与加煤口2相连的干馏热解区5以及与烟囱3相连的烟气燃尽换热区6；所述燃煤采暖炉主体1内水套隔板4的下部区域为半焦燃烧区7；半焦燃烧区7下部倾斜设置炉箅子8，所述炉箅子8下方设有一次风口9；所述半焦燃烧区7与烟气燃尽换热区6相接处设有二次风口10；所述烟气燃尽换热区6内设设置采暖用水换热管11。

所述方法为：

(a)将燃煤从加煤口2加入燃煤采暖炉主体1中进入干馏热解区5，进行干馏热解，产生焦油、挥发分和半焦；

(b)步骤a产生的焦油、挥发分和半焦向下流入半焦燃烧区7，与通过一次风口9引入的空气混合，使焦油、挥发分、半焦与空气接触燃烧；

(c)步骤(b)所述焦油、挥发分、半焦与空气接触燃烧后产生的烟气进入烟气燃尽换热区6，与通过二次风口10引入的空气混合接触燃尽，燃尽后的烟气经烟囱3排出，燃尽后的烟气经烟囱3排出，燃尽过程中产生的热量与采暖用水换热管11换热加热采暖用水。

以下为本发明典型但非限制性实施例：

实施例1：

如图4所示，本实施例提供了一种基于分级燃烧的燃煤采暖炉及燃煤采暖方法，所述燃煤采暖炉主体1顶部一侧设置加煤口2，燃煤采暖炉主体1顶部与加煤口2相对一侧设置烟囱3；所述燃煤采暖炉主体1内上部与炉顶垂直设置水套隔板4，水套隔板4将燃煤采暖炉主体1内上部分为与加煤口2相连的干馏热解区5以及与烟囱3相连的烟气燃尽换热区6；所述燃煤采暖炉主体1内水套隔板4的下部区域为半焦燃烧区7；半焦燃烧区7下部倾斜设置炉箅子8，所述炉箅子8下方设有一次风口9；所述半焦燃烧区7与烟气燃尽换热区6相接处设有二次风口10；所述烟气燃尽换热区6内设设置采暖用水换热管11。

所述炉箅子8下方设有收灰斗12；所述干馏热解区5与半焦燃烧区7相接处的燃煤采暖炉主体1的炉壁上设有一次空气补充进口13；所述烟囱3外侧环绕烟囱设置第一水冷套14；所述燃煤采暖炉主体1外部加煤口2一侧设置第二水冷套15。

所述炉箅子8为可摇动式，其上设有布风孔。

所述干馏热解区5炉膛的高径比为3；干馏热解区5炉膛顶部的直径小于干馏热解区5炉膛底部的直径，半焦燃烧区7的上部面积大于半焦燃烧区7的下部面积。

本实施例所述燃煤采暖炉的采暖方法为：

(a)将燃煤从加煤口2加入燃煤采暖炉主体1中进入干馏热解区5，进行燃烧，产生焦油、挥发分和半焦；

(b)步骤(a)产生的焦油、挥发分和半焦向下流入半焦燃烧区7，与通过一次风口9引入的空气混合，使焦油、挥发分、半焦与空气接触燃烧，半焦燃烧区7中挥发分和半焦的接触燃烧时间＞5s，半焦燃烧区7的燃烧温度＜1100℃，半焦燃烧区7的面积热负荷＜15kw/m²，体积热负荷＜2000kw/m³；同时，半焦燃烧区7燃烧产生的热量用于加热第二水冷套15；

(c)步骤(b)所述焦油、挥发分、半焦与空气接触燃烧后产生的烟气进入烟气燃尽换热区6，与通过二次风口10引入的空气混合接触燃尽，燃尽后的烟气经烟囱3排出，燃尽过程中产生的热量与采暖用水换热管11换热加热采暖用水，燃尽后的烟气所带热量用于加热第一水冷套14。

实施例2：

本实施例提供了一种基于分级燃烧的燃煤采暖炉及其采暖方法，所述燃煤采暖炉的结构参照实施例1，区别在于：所述炉箅子8为活动式，其上设有布风孔；干馏热解区5炉膛的高径比h/d为2。

所述燃煤采暖炉的采暖方法参照实施例1。

实施例3：

本实施例提供了一种基于分级燃烧的燃煤采暖炉及其采暖方法，所述燃煤采暖炉的结构参照实施例1，区别在于：干馏热解区5炉膛的高径比h/d为5。

所述燃煤采暖炉的采暖方法参照实施例1。

实施例4：

采用实施例1中所述的燃煤采暖炉处理8种洁净型煤、兰炭和无烟型煤，处理方法参照实施例1中所述方法，处理方法中炉具产生的热功率如图5所示。

从图中可以看出，所述本实施例所处理的燃煤的平均负荷均在5kw左右波动，最大20kw左右，最小负荷为0.2kw左右。表面本发明所述燃煤采暖炉对不同燃煤尤其是型煤具有良好的适应性，可实现炉具负荷的灵活调节，取暖时根据需求调节负荷，封炉时长时间以极小的煤耗维持火种，真正实现“节煤、节能、环保”的目的。

本实施例中采用8种洁净型煤、兰炭和无烟型煤进行燃煤采暖，采暖效率均＞80％，其中，可使8种洁净型煤的燃尽率大于98％，兰炭的燃尽率大于90％，无烟型煤的燃尽率大于80％，co排放量少，低于2000ppm。

实施例5：

采用实施例2中所述的燃煤采暖炉处理8种洁净型煤、兰炭和无烟型煤，处理方法参照实施例2中所述方法。

本实施例中采用8种洁净型煤、兰炭和无烟型煤进行燃煤采暖，采暖效率均＞80％，其中，可使8种洁净型煤的燃尽率大于98％，兰炭的燃尽率大于90％，无烟型煤的燃尽率大于80％，co排放量少，低于2000ppm。

实施例6：

采用实施例3中所述的燃煤采暖炉处理8种洁净型煤、兰炭和无烟型煤，处理方法参照实施例3中所述方法。

本实施例中采用8种洁净型煤、兰炭和无烟型煤进行燃煤采暖，采暖效率均＞80％，其中，可使8种洁净型煤的燃尽率大于98％，兰炭的燃尽率大于90％，无烟型煤的燃尽率大于80％，co排放量少，低于2000ppm。

实施例7：

本实施例提供了实施例1中所述基于分级燃烧的燃煤采暖炉的用途，如图9所示，将实施例1中的燃煤采暖炉与已有的水暖系统连接，即将采暖用水换热管与散热器19相连接。

实施例8：

本实施例提供了实施例1中所述基于分级燃烧的燃煤采暖炉的用途，如图10所示，将实施例1中的燃煤采暖炉与热水罐20连接，即将采暖用水换热管产生的热水存储在热水罐20中，在热水罐20里设置与散热器19连接的换热水管，以加热供暖用水。

实施例9：

本实施例提供了实施例1中所述基于分级燃烧的燃煤采暖炉的用途，如图11所示，将实施例1中的燃煤采暖炉与热水罐20连接，即将采暖用水换热管产生的热水存储在热水罐20中，在热水罐20里设置换热水管加热供暖用空气，以用于房屋22取暖。

实施例10：

本实施例提供了实施例1中所述基于分级燃烧的燃煤采暖炉的用途，如图12所示，将实施例1中的燃煤采暖炉与气-水换热器21连接，将燃煤采暖炉产生的热水与空气换热，加热供暖用空气，以用于房屋22取暖。

对比例1：

本对比例采用现有技术传统正烧炉处理洁净型煤，对so2排放量与采用实施例1中所述燃煤采暖炉的so2排放量进行对比，结果如图6所示，图中纵坐标代表so2排放浓度(折算至9％氧气浓度下)。

可以看出，本发明所述的燃煤采暖炉的so2排放量明显低于传统正烧炉，平均排放浓度分别为291mg/nm³与689mg/nm³，并且，正烧炉so2排放随炉具操作变化(如加煤，排渣)大幅波动，相比之下，本发明所述的燃煤采暖炉的so2排放相对稳定。

对比例2：

本对比例分别采用传统正烧炉、反烧炉和本发明所述的燃煤采暖炉处理洁净型煤，对nox排放量进行对比，如图7所示，图中纵坐标代表nox排放浓度(折算至9％氧气浓度下)。

从图中可以看出，本发明所述的燃煤采暖炉可以明显降低烟气中nox的排放浓度。

对比例3：本对比例分别采用传统正烧炉和本发明所述的燃煤采暖炉处理洁净型煤，对co排放量进行对比，如图8所示，图中纵坐标代表co排放浓度(折算至9％氧气浓度下)。

从图中可以看出，本发明所述的燃煤采暖炉可以明显降低烟气中co的排放浓度，并且没有明显的周期性变化。

综合实施例和对比例的结果可以看出，本发明通过对已有民用采暖炉炉体的改进，优化炉体尺寸，合理设置不同反应区，即热解和燃烧区分布等，使炉体结构紧凑，提高了燃烧效率，使燃煤燃尽率大于98％，co排放量少，低于2000ppm，并且热功率可在2％～150％范围内灵活调节；本发明通过在燃煤采暖炉主体内部设置供暖用水换热管，外部设置水冷套，不仅可以有效利用燃煤过程中的热量，采暖热效率>80％，一炉多用，可在供暖的同时连续提供供暖用水等；同时，所述水冷套可以有效降低半焦燃烧区的温度(使半焦燃烧区的温度<1100℃)，从而在有效降低氮氧化物生成的同时，使燃煤中固硫剂的固硫效率提高至60-95％以上，有效提高了型煤固硫剂的固硫效果，降低民用燃煤so2排放；本发明中所述燃煤的燃烧只在半焦燃烧区进行，燃烧强度可通过调节一次风，排渣等灵活调节，加煤和排渣时不影响炉内燃烧状态，采暖稳定，劳动强度低；并且，在几乎关闭全部风门的条件下，可实现长时间(大于10小时)封火，大大节约了燃煤消耗。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。