专利名称：用于壁炉的补燃器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1中介绍部分所述的装置。
为了取暖，在炉子中使用木柴，在挪威是很普遍的，表现的能量消耗为大约7TWh/年(2002年)。在1990到1999的时间段内，用于炉子的木柴的使用量增加了11％。来源于炉子中未完全燃烧的排放物包括颗粒物(PM10)，一氧化碳(CO)和未完全燃烧的气态烃类(UHC)。这种排放是由于炉子中空气扩散差和过低的温度的组合引起的。这种排放已经被确认在全国范围内是显著的，来自炉子取暖的颗粒排放构成全国颗粒排放总量的60％，和较大城市颗粒排放量的40％，其它的主要来源是交通烟雾。很大程度上，较旧的炉子要为这大量的排放负责。来自挪威国家统计局的，1998年以前测定的数据显示，挪威所有来自火炉的颗粒排放物中97％来自封闭式的炉子。
第一种带有催化剂，从而减少了烟气中未完全燃烧组分的量的炉子于1980年代末期出现在市场上。其它解决方案，包括拱顶和在拱顶下面预先加热的二次风，出现的更晚一些，也对减少排放有显著贡献。这两种概念的解决方案都被命名为清洁燃烧炉。今天，对新的(清洁燃烧的)炉子的要求是，对于催化剂型炉子，每千克燃烧物有5克的最大颗粒排放量，对利用拱顶的解决方案，每千克燃烧物有10克的最大颗粒排放量。对于传统的燃烧木材炉和封闭式的炉子，已经计算出的实际平均颗粒排放量(根据所有负荷范围统计的平均值)是每千克燃烧物为40克。计划和建设法(国家技术建设部.2000)中的技术规则中详细说明了这种要求。挪威标准NS3059(挪威标准委员会1994)中给出了现有的要求。
未完全燃烧组分的排放取决于加热强度并在低强度(负荷)下根本地增长。通过衡量在不同负荷下的排放，挪威标准重视到了这个问题，并且定义了两个等级燃料消耗量最小值小于0.8kg/h并清洁燃烧的炉子(等级1)和清洁燃烧、燃料消耗量少于1.25kg/h燃烧物的炉子(等级2)。在世界范围内，由于传统的炉子引起的排放问题也是极其显著的。欧洲、美国和加拿大存在拥有相应的工艺结构的炉子。和在北欧国家一样，在奥地利、德国、美国的北部地区和加拿大的全部地区这个问题尤其显著。在中国，与未完全燃烧组分的排放有关的问题同样是一个麻烦，只不过是用煤取代了木柴作为燃料。在许多发展中国家，与不完全燃烧有关的问题都是很严重的，例如在印度，估计的数字是3亿小炉子没有让烟排出屋檐顶，而主要让它在室内排放。在印度和许多其他国家，以及在非洲国家，这是最大的健康问题之一。
在挪威和其他国家的市场上，都有许多不同的炉子。对于这些传统的炉子的大多数，典型的情况是通过位于炉子的前方部位的一个空气进口8供应空气，如
图1所示，即一个所述的传统结构。空气然后在炉子内扩散，和其他由燃料12蒸发而产生的可燃烧的气体混合，而后当温度足够高时发生化学反应。此外，部分空气直接与炉子中的木炭(当使用木柴时)发生反应。空气的量通过一个节气门装置得以控制，量由节气门的开口和烟囱的通风装置决定。参考标记数字10是炉子的门，11指的是烟气排出口。13指的是在可燃物12之上的空间的一个燃烧区域。
所述的拱顶型(无催化剂)清洁燃烧炉现在占据挪威的大部分市场。图2显示了一个这样的已知结构。这种炉子是由一个主要风供应器和一个二次风供应器组成的。现已出现许多这种拥有各种解决方案的炉子所述解决方案对燃烧室、拱顶7主要风供应器8和二次风供应器9。二次风9的目的是为了充分燃烧未完全燃烧而在主要的区域13内变成气体的组分。在所有炉子中二次风9必须在与未完全燃烧的气体混合之前被预加热，促进化学反应的进行。假如没有预加热，温度将会过低，从而气体将不会燃着。为了供应二次空气，一个装置17被结合在炉子结构上，通常和空气排出口9一起被一起置于朝向炉子的后方，在拱顶7的正下方。挪威专利63,947展示了一种所述的燃烧木柴的层状炉子，在朝向炉子后部带有一个二次风供应器，而在不同高度，带有穿过设置在炉子的后部的墙上内部的板体上的孔隙的空气入口。然而，在这种情况下，主要风和二次风都从炉子前端和后部末端供应。炉子必须被看作一个相当特殊的结构，因为能够被调整的主要风通过前部进入，而恒定的二次风则从更高一些的地方进入，并且都能够被调整的主要和二次风通过后部的墙进入。如上所述，这是现已有的炉子结构，其没有提供对传统结构的炉子的改造的解决方案。
通常，在传统的炉子的相应部位没有足够的空气。而二次风设备组成了清洁燃烧炉的炉子本身构造的一个整合的部分，对于提高较旧的传统炉子未完全燃烧组分的燃烧方面，没有现成的解决方案。
本发明提供了一种补燃器，它能够安装在现有的传统炉子中，能够确保将适宜量的预加热空气供应给炉子中适宜的部位，其特征如权利要求1的特征条款限定。更有利的实施例是从属权利要求中限定的。
在带有本发明的在后安装的补燃器的炉子中，未完全燃烧的组分将会完全燃烧，排放将会相应成比例地减小。空气量和预加热的程度与补燃器的表面部位(高度和宽度)一样，可以适应于个体的炉子结构--大小和供应空气的孔隙的位置。
参考下面的附图，下面给出本发明的详细的描述。
图1显示的是非清洁燃烧的拱顶型炉子(现有技术)的剖面图；图2显示的是包含有整合的二次风供应结构(现有技术)的清洁燃烧的炉子的剖面图；图3显示的是带有本发明的在后安装的补燃器的原始的非清洁燃烧的炉子的剖面图；图4显示的是本发明的补燃器的优选实施例的平面草图。
图3显示的是传统型的但是与一个图4中显示的类型的补燃器装置相连接的炉子的剖面图；图2是对照(cf)。补燃器由一个带有螺孔5的折叠板1组成，以固定于炉子后墙体和侧墙体的内部上。通过风孔或狭缝4，优选恰好设置于板子上部末端之下，使预加热的空气可以进入炉子。一个孔6被钻到补燃器的底部末端，以产生和维持引燃火焰。在板1的四面带有折叠16a、b、c、d，从而在板1和侧墙体或后墙体之间建立一个室或流动道，板和折叠16a、b、c、d能够被并置于侧墙体或后墙体。
板1优选是矩形的，尺寸适合于所述的炉子的墙体尺寸。在一个优选的实施例中，折叠板可以有大约12mm的折叠深度(补燃器的深度)，空气在其中穿过。本发明的补燃器的高度大约为200mm，宽度可以在大约150mm到250mm之间变化，假如板能够相应与此相适应的话。这可以由把板1制造成两部分15a和15b而设置，两者互相位于对方的上面，可以在水平方向上互相取代，见图4。宽度可以调整，制造成适合不同炉子尺寸的宽度。
为了使空气进入补燃器1，孔隙或狭缝2穿过炉子侧面板或后部板，优选远下部，以使空气进入折叠板1限定的室的底部。在这种方式下，空气从炉子的外部进入，穿过孔隙2。当空气进入补燃器1时，将会上升到补燃器的上部，而后通过板上的孔4出去，继而排出到炉子14的上部，正好在拱顶7的下方。当空气通过补燃器走过这个过程后，它将会被炉子的燃烧室13中的火焰预加热。
如上所述，板1底部末端的孔隙6产生和维持了引燃火焰，也就是说，当可燃物12燃烧时，已经存在于底部的空气将被吸入穿过此孔隙，并确保在孔隙本身附近的进一步的燃烧。一个单独的火焰将会在孔隙附近，其保证了残余空气的进一步燃烧，所述残余空气通过板1后部的室向上朝着并穿过孔隙4，并确保了引燃火焰点燃在燃烧室13底部的未充分燃烧的可燃气体。
以上已经提及孔隙5是为了加固板1和螺钉。这个想法是将一个自身有沟槽的螺钉拧紧进炉子的侧/后墙。但是也可以选择性使用粘合物，例如包含诸如四种永久磁体的磁性固定元件，将其设置在板体角上以取代螺孔。磁体必须能够耐受高温，即在高温下，磁性不会消失或减弱到不能粘结的程度。适宜用于高温的磁体现在已经被开发。另一个可能性是使用能够利用炉子中的高温的胶水或塑性粘合剂类型。
板1不一定必须是矩形，对于某些炉子的情况下，梯形可能是更适宜的。然而，必须沿着所有的末端有折叠，以产生必要的风道/室，使空气在进入区域14补燃之前上升并被预热。
为了证明补燃器是按照所述方案中方式工作，已经进行了一系列的试验。传统炉子的颗粒排放量变化的范围很大，取决于炉子的负荷，低负荷引起更高的排放。炉子之间的差别也是非常大的。对于传统炉子，典型的颗粒排放量数值是负荷为每小时2千克燃料时，平均12克每千克燃料(变化幅度在5和17克每千克燃料之间)，负荷为每小时1千克燃料时，排放量是50克每千克燃料(变化幅度在40和60克每千克燃料之间)。
在实验室测试中，首先对没有补燃器的传统炉子进行了实验。结果显示，负荷为每小时2千克燃料时，排放量为9克每千克燃料，而负荷为每小时1千克燃料时，排放量为35克每千克燃料。这稍微低于典型的传统炉子的平均值。而后，在炉子中安装一个补燃器，其使排放量降低到负荷为每小时1千克时的1克每千克燃料。总体上，取决于其负荷，颗粒的排放量降低了70％到90％。与传统的炉子的平均值相对照，相当于有80％～92％的减少。如果负荷再降低到每小时0.5千克燃料的话，排放量会增加到35克每千克燃料。在这种负荷范围内，传统的炉子排放量为多至80克每千克燃料。为了进行对比，也进行了对已经证明是清洁燃烧的炉子的实验。结果显示在向传统的炉子中安装一个补燃器之后，在大于每小时1千克燃料的负荷范围时，排放量和所述的清洁燃烧炉一样小。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.一种补燃器装置，用于燃烧木柴或其它类型生物质燃料、焦炭或煤的炉子，以将新鲜的热空气提供给炉中燃烧室(13)的上部区域(14)，其特征在于这个装置包括一个折叠的、上面有多个孔隙(4、6)的板(1)，此板被安装在不设置二次风孔的现有的传统炉子的后墙或侧墙的内部，以与设置在现有的炉子的所述墙体上安装的板(1)上面的至少一个二次风孔(2)协同作用。
2.如权利要求1所述的补燃器装置，其特征在于板(1)在靠近板(1)的折叠端(16a)有多个孔隙或狭缝(4)，所述孔隙或狭缝(4)设置为安装在最上部的边缘，以使空气能进入所述区域(14)，当至少一个二次风孔(2)设置为安装在板(1)的较低的折叠端(16b)的正上方，以使空气可以在板(1)后面上升时被预加热。
3.如权利要求1所述的补燃器装置，其特征在于板(1)的折叠端(16b)附近带有孔隙(6)，并且所述孔隙(6)设置为安装在对着底边，以产生和维持引燃火焰。
4.如权利要求1所述的补燃器装置，其特征在于板(1)由能相互取代的两部分(15a、15b)组成，以使其在安装后具有可调整的横向尺寸，以适应不同尺寸的炉子。
权利要求
1.一种补燃器装置，用于燃烧木柴或其它类型生物质燃料、焦炭或煤的炉子，以将新鲜的热空气提供给炉中燃烧室(13)的上部区域(14)，其特征在于该装置包括一个折叠的、带有孔隙(4、6)的板(1)，以安装于现有的不构造二次风孔的传统炉子的后墙或侧墙的内部，以及与设置在现有的炉子的所述墙体上安装的板(1)上至少一个二次风孔(2)协同作用。
2.如权利要求1所述的补燃器装置，其特征在于板(1)在靠近板(1)的折叠端(16a)有很多孔隙或狭缝(4)，所述孔隙或狭缝(4)设置为安装在最上部的边缘，以使空气能进入所述区域(14)，当至少一个二次风孔(2)设置为安装在板(1)的较低的折叠端(16b)的正上方时，以使空气可以在板(1)后面上升时被预加热。
3.如权利要求1所述的补燃器装置，其特征在于板(1)的折叠端(16b)附近带有孔隙(6)，并且所述孔隙(6)设置为安装在对着底边，以产生和维持引燃火焰。
4.如权利要求1所述的补燃器装置，其特征在于板(1)由能相互取代的两部分(15a、15b)组成，以使其在安装后具有可调整的横向尺寸，以适用不同尺寸的炉子。
全文摘要
为了减少来自炉子的排放而安装在现有的炉子上的补燃器，补燃器基于的原理是向位于燃烧室(13)上方的区域(14)供应新鲜热空气。补燃器的特征在于由一个有多个孔隙(4、6)的折叠板(1)组成，以在没有二次风孔的传统炉子的后墙体或侧墙体的内部的在后安装，当板(1)被安装于现有的传统炉子中时，其可以与至少一个设置在后墙体或侧墙体内的二次风孔道(2)协同作用。
文档编号F23L9/00GK1829880SQ200480021500
公开日2006年9月6日 申请日期2004年8月4日 优先权日2003年8月4日
发明者约翰·艾纳·赫士德 申请人:Jehi有限公司