专利名称：无烟节煤炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种燃煤炉，特别是一种适应于人工烧散煤的无烟节能炉。
由人工加煤的层燃炉，称为手烧炉，其历史悠久，由于构造简单，通用性比较广，而获得普遍应用。但是由于它的燃烧效率低，劳动强度大，烟囱冒黑烟，因此随着工业的发展，以及对节约能源和环境保护的重视，许多工业窑炉和锅炉已逐渐由机械燃烧炉所取代。近几年来又在锅炉上发展了双层炉排和反烧技术来取代手烧炉。在炊事炉灶上采用型煤(蜂窝煤)来代替烧散煤，取得了很好的效果。但是由于燃烧设备的研究工作跟不上社会发展的需要，适应性强、构造简单、运行可靠、烟尘排放符合环保标准的手烧燃煤炉灶尚十分缺乏。双层炉排和反烧技术也不尽完善，加上其炉排热负荷较低(即燃烧速度缓慢)，其推广应用也有一定局限性。炉灶燃用型煤一方面因型煤需要加工成型，它的推广受加工能力的约制。另一方面因型煤的燃烧比较缓慢，一般只适用于家庭炊事炉灶，对于饭店集体食堂的炊事炉灶，需要火旺、火急的场合还不太适应。因此现在在炊事炉灶、采暖火炉、茶炉和立式锅炉以及小型工业窑炉等许多炉灶上采用人工加煤烧散煤的手烧炉还相当普遍。
在手烧炉的燃烧过程中，煤是间歇加入炉膛的。当煤被投到炉床上后，由于它的下面受炽热火床的烘烤，上面受高温烟气的辐射，温度迅速升高，挥发分急剧析出，立即燃烧，这时需要大量的空气参加燃烧，然而此时却因大量新煤复盖火床，使通风阻力大大增加，由炉排下方进入的空气反而减少，使挥发分在燃烧过程中因空气供应不足，加之与空气混合不均，造成缺氧而产生裂解反应，形成析炭，此外当炉膛温度较低时，也会促使析炭进一步加剧。细微的炭黑颗粒混合于烟气中就成为浓浓的黑烟由烟囱排出。当挥发分基本燃烧完了后，焦炭开始燃烧，由于它的燃烧速度缓慢，燃烧所需要的空气量显著减少，而这时火床的通风阻力反而变小，使空气供应大大过剩，又造成排烟损失增加。手烧炉每一次加煤，都要重复上述过程，成为周期性。由此可见手烧炉冒黑烟，不仅造成环境污染，而且浪费能源。
世界性能源危机的出现，以及环境污染对人们健康日益严重的危害，众多的手烧炉所造成的环境污染和能源浪费，已成为人们更加关心的问题。是否可以在保持由人工加煤这个简单方法的前提下，使炉灶不冒烟，并使其燃烧效率有所提高呢？本实用新型的任务就是要提供一种适应于人工烧散煤的新型炉(灶)，特别是一种具有显著消烟和节能效果的新型炉(灶)。它可以广泛地适应于炊事炉灶、采暖火炉、立式锅炉、茶炉和小型工业窑炉等，以取代或改造现有的手烧炉。与现有的手烧炉、双层炉排、反烧及型煤炉相比，它的主要优点是1、具有显著的消烟效果，在人工间歇加煤的情况下，其排烟黑度小于林格曼1级，基本上可实现无烟燃烧。
2、它的燃烧速度远远高于型煤炉，也高于双层炉排和其他反烧炉，它的适应性广，对燃料的适应性强。
3、它的燃烧比较完全，燃烧效率较高，不仅煤的挥发分可以得到完全燃烧，而且灰渣含炭量大大降低，因此可比手烧炉节约能源10～20％。
本实用新型的主要缺点是需要机械通风，若采用自然通风时，其消烟效果将受到影响。
本实用新型的任务是以如下方式完成的当由人工间歇地将煤加入炉膛后，控制挥发分的析出过程，不使挥发分急剧地在短时间内大量析出，而是比较缓慢地、均匀地在两次加煤的间隔时间内连续不断地析出，以大大削弱由于人工间歇加煤对燃烧过程所产生的周期性的不良影响，同时为挥发分的燃烧提供充足的空气，并使空气与挥发分得到均匀混合，以及为挥发分的燃烧提供适当的炉膛空间和比较高的炉膛温度，那么就可使挥发分得到完全燃烧，从而达到消除黑烟和节约能源的目的。
以下将结合附图对本实用新型的具体结构做进一步详细说明。
图1是本实用新型一种用于炊事炉灶的典型结构的纵剖面图。
图2是塔形炉篦的放大图。
图3是水平环形活动炉篦的俯视图。
图4是
图1沿A－A线的横剖面图。
图5是本实用新型一种用于炊事兼作提供热水(或采暖)的多用炉灶。
图6是本实用新型一种用于立式锅炉(或茶炉)的典型结构的纵剖面图。
图7是本实用新型一种用于小型工业窑炉的典型结构的纵剖面图。
图8是本实用新型采用推煤活塞加煤装置的局部示意图。
图9和
图10是本实用新型采用推煤叶轮装置的局部示意图。
参照
图1、图2、图3和图4，一个圆形的绝热炉膛(1)，由钢板制成的圆形外壳(2)和由耐火材料构筑的炉墙(3)构成。在炉膛的下面设置一个塔形炉篦(6)，它由一个个从大到小的圆台形铸铁圈(20)叠置而成，在两个相邻圆台形铸铁圈之间留有通风间隙(21)，燃料燃烧所需要的空气就由这些间隙从炉篦的下方进入。塔形炉篦的顶部是一个圆锥形的铸铁顶盖(19)。塔形炉篦的下端座落在一个铸铁制成的水平环形固定炉篦(8)上，在其上面安装着一个可以转动的环形活动炉篦(7)，两者的形状和大小基本相同，都设有按圆周间隔均布的泄灰孔(22)，当转动环形活动炉篦时，就可使两个环形炉篦的泄灰孔相重合，炉篦上的灰渣便可由这些泄灰孔落入灰箱(9)。
在炉膛高度的中部设有环形风道(5)，四个(或两个)二次风管(4)穿过炉墙(3)使环形风道(5)与炉膛(1)相通。几个二次风管(4)的中心线均与炉膛中心的一个假想圆(24)相切。在环形风道(5)的外面设有送风管(23)，由鼓风机提供的二次风经风管(23)，环形风道(5)和二次风管(4)送入炉膛(1)后，就会在炉膛内形成旋风。
在炉膛的上半部镶嵌着一个铸铁圈(15)，它的内径较炉膛内径小，在铸铁圈(15)的下面从铸铁圈的口至炉墙之间用耐火材料填充，使之呈圆滑过渡，从而使炉膛上部形成一个坛子口形的喉部(14)，以增强炉膛上部对火床的辐射，同时可使烟气在上升过程中，于喉部的下面向炉膛中心汇集，既有利于空气与挥发分的混合，促使完全燃烧，也可促使高温烟气在通过喉部后得以集中，以加强对置于炉膛顶部的饭锅(18)地冲刷，而达到强化传热。
在炉膛的喉部以上设有烟气出口(16)。在炉膛的上端设有炉盖圈(17)，其上可放置饭锅(18)，高温烟气通过辐射和对流将热量传给饭锅后，就由烟气出口(16)排出。
当炉膛的顶上设置小饭锅(或炒勺)时，可以移开小锅向炉内加煤，当炉膛顶上安置大饭锅时，由于移动饭锅不放便，可在炉膛的下半部设置炉门(13)，以供向炉内加煤时使用。
灰箱(9)设置在炉篦的下面，它是由外壳(2)向下延伸而成，在灰箱上设有除灰门(11)和进风口(10)，鼓风机的进风管就由此口插入，一次风由鼓风机提供，经进风口(10)进入灰箱(9)，然后穿过炉篦的缝隙进入炉膛。灰箱的下端座落在一个铸铁底座(12)上。
塔形炉篦(6)的坡度(圆锥体侧面母线与底面的夹角)一般应在40°～75°之间。每一个圆台形铸铁圈(20)的坡度最好在10°～35°之间，其侧面宽度视炉膛直径大小而定，可在20～140毫米之间。两个相邻圆台形铸铁圈之间的通风间隙(21)的大小，视铸铁圈的宽度而定，可在5～40毫米之间选择，铸铁圈的宽度愈小，这个间隙也应愈小，这样可以防止漏煤。塔形炉篦顶盖(19)的坡度最好在10°～30°之间。小型的塔形炉篦可以铸成一体，尺寸较大的塔形炉篦可以采用由一个个独立铸造的圆台形铸铁圈组装而成。
本实用新型在焚火过程中，需移开饭锅将煤由炉膛顶部加入(或者打开炉门由侧面加入)，大部分煤被投在塔形炉篦的顶盖上，其余则撒落到塔形炉篦侧面的火床上。由于塔形炉篦的顶盖(19)上无缝隙，不透空气，煤堆积其上不会燃烧，仅煤堆的表面受炉膛高温烟气的辐射，温度由表及里逐渐提高，因此挥发分的析出也由表面开始，逐渐向深层发展，挥发分的析出过程比较缓慢，一直可延续到第二次加煤。在塔形炉篦的侧面斜坡上，由焦炭形成的火床进行着燃烧，每次加煤时虽然有部分煤撒落其上，由于它下面受炽热火床的烘烤，上面受高温烟气的辐射加热，挥发分急剧析出燃烧，但因数量不多，对整个炉膛燃烧的影响较小，同时由于塔形炉篦侧面的坡度与煤的塌落度比较接近，火床的厚度分布比较均匀，而且塔形炉篦的通风间隙呈垂直布置，煤从塔顶滚落到火床上时，不会堵塞炉篦的通风间隙，因此火床的通风阻力不会由于新煤的加入而明显增大，一次风的供应也相应比较稳定，从而可以保证火床上焦炭和一部分新煤燃烧所需要的空气。煤在炉篦顶部或侧面火床上被加热，挥发分析出后随高温烟气上升，与炉膛中部的二次风垂直相遇，二次风既为挥发分的燃烧提供了必要的空气，同时由二次风形成的旋风可以促使空气与挥发分得到充分混合，从而保证了挥发分获得完全燃烧。在焚火过程中，每间隔一定时间后，应将堆积在塔形炉篦顶盖上的已焦化的煤炭推落，让它在塔形炉篦侧面的火床上进行燃烧，然后再往塔形炉篦的顶盖上填加新煤。未燃尽的焦炭沿塔形炉篦侧面的斜坡滑落到水平的环形炉篦上做最后燃尽。转动环形活动炉篦(7)，使其上的泄灰孔(22)与环型固定炉篦(8)上的泄灰孔相重合，就可将燃尽的灰渣排出，落入灰箱(9)。待灰渣清除后，应将环形活动炉篦转回，使两个环形炉篦的泄灰孔相互错开，以防止未燃尽的焦炭落入灰箱。按上述方法焚火，可基本上实现无烟燃烧。
参照图5，若以钢板或铝板焊制的水套(25)来代替炉膛的外壳，在水套的内壁(26)上衬以耐火层(28)，以代替炉墙，在水套外壁(27)的上下端分别焊上进水管座(29)和出水管座(30)，通过管路与一个水箱(或热水采暖系统)相联，这样在炊事用火的同时还可加热水套中的水，以便提供生活热水(或采暖)，不仅可使一炉多用，而且还可节省能源。
参照图6，当本实用新型用于立式锅炉或茶炉时，其结构与
图1、图2、图3、和图4所示的炊事炉灶基本相同，所不同的只是炉膛的外壳和炉墙由锅炉的锅壳(31)和炉胆(32)所代替，因此炉膛的上部无需构筑喉部，上端也不需要设置炉盖圈。为了获得较高的炉膛温度，可将炉胆(32)的下部用耐火材料构筑一个卫燃带(33)。
参照图7，当本实用新型用于工业窑炉时，是作为窑炉的燃烧室，以产生高温烟气，供窑炉加热用。它的构造基本上与
图1、图2、图3、和图4所示的炊事炉灶相同，所不同的是除炉膛的四壁需要用耐火材料构筑外，还应在炉膛的顶部用耐火材料筑成一个顶盖(34)，在炉膛上部也无需设喉部，炉膛内所产生的高温烟气通过上部的烟气出口(16)排出后，瞬即进入窑炉。
本实用新型在向炉膛加煤时，既可采用由人工用铁锹通过炉门间歇加煤的方式，也可采用由人力使用推煤活塞间歇加煤的方式。采用推煤活塞加煤的方式，可以免除每次加煤时因必须打开炉门所产生的不良影响，同时也可将煤准确地加到塔形炉篦的顶部，从而提高消烟效果。
参照图8，当本实用新型采用推煤活塞加煤时，其具体结构如下在炉膛的外面设置一个用薄钢板制成的煤斗(35)，其内装煤，煤斗的下面与一个方形(或圆形)的钢板制成的导框(38)相连，在导框内装有一个方形(或圆形)的由耐热铸铁制成的给煤槽(36)，它穿过炉墙(3)伸入到炉膛(1)内，其尽头位于塔形炉篦(6)的顶上，在加煤槽内设有用铸铁(或钢板)制做的推煤活塞(37)。向外拉动推煤活塞时，煤斗里的煤就落入给煤槽内，向里推动活塞时，煤就沿给煤槽向炉膛内移动，直至给煤槽的尽头处落下，撒落到塔形炉篦的顶部。每次加完煤后，应向外拉动给煤槽，使其深入到炉膛的部分退出，以避免长期在炉膛内被烧坏。
参照图9和
图10，当本实用新型用于锅炉或工业窑炉，若炉膛直径尺寸较大时，由于燃煤量较大，塔形炉篦顶部堆积的煤较多，为了在每次向炉膛加煤前，能方便地将塔形炉篦顶部已经焦化的煤推落，让它到塔形炉篦侧面的火床上燃烧，可在塔形炉篦顶盖(19)的上面，设置一个由人力驱动的可以摆动的推煤叶轮(39)，以便及时地将塔形炉篦顶部的煤推落。具体结构如下，推煤叶轮(39)由耐热铸铁制成，其上有几个弯曲的叶片(40)，它安装在竖轴(41)上，通过曲柄(42)、拉杆(43)与设置在炉膛外面的摇杆(44)相连，用手推、拉摇杆，可驱使竖轴带动推煤叶轮摆动，从而可将塔形炉篦顶部的煤推落。
权利要求1.一种燃煤炉，特别是一种适应人工烧散煤的无烟节煤炉，由炉膛(1)、炉篦、环形风道(5)和二次风装置等组成，其特征是a、所述炉膛为圆形，是由耐火材料构筑成的绝热炉膛，b、所述炉篦是由塔形炉篦(6)和环形固定炉篦(8)及环形活动炉篦(7)所组成，c、所述二次风装置是由设在炉膛高度中部的环形风道(5)和四个(或两个)二次风管(4)等所组成，二次风管(4)穿过炉墙(3)，使环形风道(5)与炉膛(1)相通，几个二次风管(4)的中心线均与炉膛中心的一个假想圆(24)相切，使二次风在炉膛内形成旋风。
2.按权利要求1所述的燃煤炉，其特征是塔形炉篦(6)是一个个从大到小的圆台形铸铁圈(20)叠置而成，在两个相邻圆台形铸铁圈之间留有通风间隙(21)，塔形炉篦的顶部是一个圆锥形铸铁顶盖(19)。
3.按权利要求1所述的燃煤炉，其特征是塔形炉篦(6)的坡度(圆锥体侧面母线与底面的夹角)最好在40°～75°之间，每一个圆台形铸铁圈(20)的坡度最好在10°～35°之间，圆锥形顶盖(19)的坡度最好在18°～30°之间，圆台形铸铁圈(20)的侧面宽度可在20－140毫米之间，两个相邻圆台形铸铁圈之间的通风间隙(21)可在5－40毫米之间选择。
4.按权利要求1所述的燃煤炉，其特征是塔形炉篦(6)可以是铸成一体的。
5.按权利要求1所述的燃煤炉，其特征是塔形炉篦(6)可以是由一个个独立的圆台形铸铁圈(20)组装而成。
6.按权利要求1所述的燃煤炉，其特征是向炉膛内加煤，也可以采用由人力推动推煤活塞加煤的方式，推煤活塞(37)安装在给煤槽(36)内，给煤槽安装于导框(38)内，它由炉膛的外面穿过炉墙深入到炉膛内，其尽头位于塔形炉篦(6)顶部的上方，给煤槽可以在导框内推入或拉出。
7.按权利要求1所述的燃煤炉，其特征是对于直径尺寸较大的炉膛，可在塔形炉篦顶盖(19)的上面，设置一个由人力驱动的可以摆动的推煤叶轮(39)，推煤叶轮由耐热铸铁制成，其上有几个弯曲的叶片(40)，它安装在竖轴(41)上，通过曲柄(42)、拉杆(43)与设置在炉膛外面的摇杆(44)相连，用手推、拉摇杆、可驱使竖轴带动推煤叶轮摆动。
专利摘要本实用新型提供了一种适应于人工烧散煤的无烟节煤炉，它由绝热的圆形炉膛、塔形炉箅及一、二次风等装置构成。所述炉箅是一个个从小到大的圆台形铸铁圈叠置而成，所述一、二次风装置是由炉膛中部的环形风道和几个穿过炉墙的风管组成。本实用新型具有显著的消烟效果，基本上可实现无烟燃烧。同时具有明显的节能效果，一般可节约10～20％。本实用新型可广泛地适用于炊事炉灶、采暖炉、茶炉、立式锅炉及小型工业窑炉等，以及上述各种手烧燃煤炉灶的技术改造。
文档编号F24B1/182GK2072652SQ9020515
公开日1991年3月6日 申请日期1990年4月18日 优先权日1990年4月18日
发明者江崇侠 申请人:江崇侠