木材燃料加热炉的制作方法
【专利说明】木材燃料加热炉
[0001]本发明涉及木材燃料加热炉。本发明特别适用于利用“逆流渐进式氧化”的木材燃料加热炉，例如在本发明人提交于2012年10月26日的澳大利亚临时专利申请号2012904682和提交于2013年4月17日的澳大利亚临时专利申请号2013901350中所描述的加热炉，这些申请的内容以引用方式并入本文。然而，本发明不必要局限于这样的炉，也不必要局限于在上述申请的说明书中描述的理论操作。
[0002]基本的明火具有在基部处的灰区，在灰区上方，木材被“焙烧”以释放碳基气体，碳基气体在与从侧面进入的空气混合时点燃。热气体上升以加热新添加的木材燃料。冷空气从侧面流入，从基部附近开始，但沿侧面继续向上。壁炉和木材燃料燃烧炉具有这种基本的明火结构。这种结构的内在问题是，气体燃料的物理移动和冷却空气的流入促进了未燃烧的碳颗粒、焦油和木馏油的产生，它们中的一些可能变成空气污染物。最高平均温度处于明火的燃烧的木炭区域以及现有技术的炉中。上方的燃气来自释放的烃和其它碳基气体的上方的木材，这些烃和碳基气体与流入的冷却空气进行一定的燃烧。更容易反应的烃往往是具有较低密度和较低汽化温度的烃，较低密度和较低汽化温度的组合在一些情况下有时留下作为未燃烧的空气污染物的焦油和木馏油并且常常也产生不期望的烟。
[0003]有烟的火可能是穿过木炭床的空气的不充分加热所引起的，特别是在木炭床尚未建立的情况下，或者在新燃料的数量超出能在少有或没有烟的情况下被加热和燃烧的量的情况下。在稳定的木材火中，空气中包含的一些氧被用于燃烧木炭中的含碳材料，由此导致空气被加热至足以点燃木炭床上方的木材燃料中的一部分的温度。传统的木材燃料加热炉常常不会使木材完全燃烧，或者燃烧可能是无效率的。标准的封闭炉将空气粗略地导向至木材堆的大概区域，使得多达50%的空气未用于燃烧过程，并且有效地冷却了经燃烧的气体，这降低了进一步燃烧的发生率。
[0004]本发明旨在提供一种解决现有技术的一个或多个缺点的木材燃料加热炉。本发明的其它目的和优点可能从以下描述变得显而易见。
[0005]鉴于上述情况，在一个方面，本发明大体上涉及一种木材燃料加热炉，其包括:
[0006]炉室，其具有底板、从底板的周边向上延伸的侧壁和延伸横跨侧壁的顶部的顶壁；
[0007]一次燃烧室，其至少一部分通过贯穿顶壁的开口至少部分地延伸进入炉室，一次燃烧室具有:底壁，该底壁插置在炉室的底板和顶壁之间并且设有包括底壁的至少一部分的主格栅；幕壁，该幕壁从底壁向上延伸通过顶壁中的开口并且具有贯穿幕壁的多个端口 ；以及封闭壁，该封闭壁延伸横跨幕壁的顶部以封闭一次燃烧室；
[0008]空气夹套壁，其至少部分地在开口下方围绕幕壁的至少一部分，以提供围绕一次燃烧室但通过幕壁与一次燃烧室分离的空气夹套，幕壁具有分布在各处且贯穿其的多个端口以在空气夹套和一次燃烧室之间提供流体连通，空气夹套壁和/或幕壁基本上密封穿过顶壁的开口并且将空气夹套与炉室分离；
[0009]在底板处或附近穿过底板或侧壁的进气开口和通过顶壁或在顶壁附近进入炉室的炉室空气入口；
[0010]一次空气管道、二次空气管道和三次空气管道，一次空气管道沿着炉室的底板延伸并且提供从空气入口到二次空气管道的流体连通，二次空气管道从一次空气管道向上延伸，并且三次空气管道在二次空气管道和空气夹套及炉室空气入口之间提供流体连通；
[0011]木炭格栅隔板，其插置在炉室的底板和一次燃烧室的底壁之间；以及
[0012]烟气通道，其从烟道开口延伸至低于格栅壁的炉室并且向上延伸至高于顶壁和封闭壁的烟道出口。
[0013]在另一方面，本发明大体上涉及一种木材燃料加热炉，其包括:
[0014]炉部分，其具有在其中的炉室和细网孔木炭篮，该木炭篮将炉室分成上室和下室;
[0015]还原部分，其具有在其中并且至少部分地在炉室的上室内的一次燃烧室，并且具有将一次燃烧室与上室竖直地分离的主格栅；
[0016]空气夹套，其围绕一次燃烧室的至少一些并且具有多个端口，所述多个端口在一次燃烧室和空气夹套和主格栅之间提供流体连通，在一次燃烧室和炉室之间提供移动的固体和流体的有限流动；
[0017]空气通道，其提供从炉室的外部到空气夹套并且到炉室的内部的流体连通；以及
[0018]烟气通道，其在高于一次燃烧室和炉室的上水平的水平处提供从炉室的下室到烟道出口的流体连通。
[0019]以这样的形式，格栅壁的一部分包括格栅，灰或类似物可通过该格栅下落以搁置在炉室的底板上。优选地，侧壁包括均为基本上平面的四个侧壁部分，所述四个侧壁部分与底板和顶壁一起为炉室的外壁提供基本上矩形棱柱的形式。优选地，侧壁部分之一具有贯穿的门开口，并且该门能够在打开姿态和关闭姿态之间移动，打开姿态允许进入炉室，关闭姿态基本上密封炉室以防止空气流过门开口并且将上室相对于下室密封。
[0020]优选地，一次燃烧室具有与炉室类似的形式，但在尺寸上更小，并且布置成从顶壁向下悬垂。以类似的方式，空气夹套以矩形棱柱形式围绕一次燃烧室的下部，空气室壁的一部分作为底壁的延伸部提供，或者从室壁向外延伸。以这样的形式，空气夹套壁从其到底壁或幕壁的附接部向上通过炉室的顶壁延伸至开口的内边缘。备选地，空气夹套壁在未到达顶壁处结束并且再结合幕壁。以这样的形式，室壁提供围绕通过顶壁的开口的一个或多个内边缘的密封布置。
[0021]为便利起见，带有门开口的侧壁部分将被称为前壁，并且从前壁外部观察炉室，右侧壁向前壁的右侧，左侧壁向前壁的左侧，并且后壁与邻接右侧壁和左侧壁的前壁相对。优选地，到一次空气管道的空气入口在门下方基本上居中地设置通过炉的前壁。以这样的形式，一次空气管道沿着炉室的底板和前部水平地延伸至二次空气管道，二次空气管道包括两根上升的管道，其沿着前壁的每侧从一次空气管道的端部延伸。优选地，一次空气管道具有插置在空气入口和二次空气管道之间的风门(damper)或类似物以用于抑制或限制空气流通过一次空气管道。优选地，空气入口形成到一次空气管道的孔口，并且风门提供用于选择性地闭塞或部分地闭塞该孔口。
[0022]优选地，三次空气管道在两个二次空气管道之间提供流体连通，但在操作中，通过二次空气管道的空气流基本上平行，来自一次空气管道的流在这两个二次空气管道之间被分流并且在三次空气管道中再次结合。然而，三次空气管道将空气流再次分流，一些空气传递至并通过炉室入口，剩余空气传递至并通过空气夹套。
[0023]多个端口布置成将有限的空气流提供至一次燃烧室，但将大部分压力降提供至一次燃烧室。剩余空气流被导向至炉室。在使用中流至一次燃烧室的空气利用木材燃料和热木炭在一次燃烧室中的燃烧被至少部分地去氧以产生热气体，但来自燃烧的热气体的气流向下通过格栅，然后借助于较低密度的热气体在烟气通道中的焓升向上通过烟气通道。
[0024]本发明涉及一种包含改进的燃烧过程的逆流渐进式氧化木材燃料加热炉，该燃烧过程可以在本文所述炉中被影响。在炉中的木材燃料的氧化是渐进的，木材通过重力移动至具有增加的氧化的位置，其中气体和火焰流是可被视为“正常”的流的逆流。
[0025]已经惊奇地发现，如果可燃气体变得向下流动，烃和碳颗粒更容易出现燃烧问题，因为垂直温度梯度也可能被颠倒。将空气流保持逆流移动借助于烟囱气流进行。空气上升通过火的自然趋势被向下气流的强度克服，通过将烟囱上风口(chimney uptake)定位在靠近离开三次燃烧木炭的热气体并且将烟囱或烟道出口定位在刚好高于火的水平来增强该强度。这也允许将烟囱作为热辐射器更有效地使用。
[0026]渐进式氧化已被测试和观测以在封闭的箱体(一次燃烧室)中操作，该箱体仅在基部处开放，并且提供长