專利名稱：爐內設置火囪的無煙燃燒工藝及設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及固體燃料的燃燒設備，特別涉及以煤、生物質為燃料的民用開水爐、熱水爐、有機熱載體鍋爐、蒸汽鍋爐、窯爐。
背景技術：
我國的能源結構中，煤炭是第一能源，主要用作鍋爐燃料。長期以來，燃煤設備普遍存在燃燒不充分、熱效率低、煤炭資源浪費嚴重、嚴重污染大氣環境的現象。環境污染已經成為當前我國發展中的一個重大問題，我國的“十一五”規劃中提出了兩項目標，就是在今后五年，單位GDP的增長，能源消耗要降低20％，污染物的排放要降低10％。國務院總理溫家寶在第六次全國環境保護大會上發表重要講話中強調“保護環境關系到我國現代化建設的全局和長遠發展，是造福當代、惠及子孫的事業。我們一定要充分認識我國環境形勢的嚴峻性和復雜性，充分認識加強環境保護工作的重要性和緊迫性，把環境保護擺在更加重要的戰略位置，以對國家、對民族、對子孫后代高度負責的精神，切實做好環境保護工作，推動經濟社會全面協調可持續發展。”煤和生物質燃料在一般的鍋爐中燃燒易產生煤煙、飛灰污染環境，煤煙是碳氫燃料在燃燒初期的脫氫、聚合或縮臺而生成的，在一般的設備中，煤煙一旦形成再將其燒掉是很困難的。由于燃煤鍋爐排放的煙塵破壞環境，在城市中已遭禁止或限制使用，迫使經營者改用燃油或燃氣的鍋爐設備。而油價的持續上揚，燃油或燃氣設備的過高費用使得經營者難以承受。隨著環境保護形勢的日益嚴峻及化石燃料的日漸枯竭，人類必須實現能源的“開源節流”，即一是提高燃料燃燒的效率以減少資源消耗，并同時實現清潔燃燒以減少對環境的污染；二是開發新能源，并積極利用可再生能源。生物質能是太陽能通過光合作用轉化而來的，主要以農林作物的形式存在，是一種唯一可再生的碳源。我國生物質資源十分豐富，有大量的農林廢棄物、薪柴林、木材加工廢料、建筑裝璜工地的木基質垃圾可供使用，僅秸稈、谷殼之類的農業廢棄物每年就有7億多噸，折合標準煤3億多噸，而其它的更多生物質資源尚未統計在內。煤炭是常規能源中較為廉價的一種能源，燃煤鍋爐的燃料成本只有燃油鍋爐或燃氣鍋爐的四分之一，推廣使用無煙塵的燃煤、生物質設備，實現清潔燃燒和節能燃燒的工藝及技術，不但可以保護環境，而且還可以降低生產成本，提高經濟效益，更積極的意義是可以緩減石油需求的壓力。
現有的小型民用燃煤設備中，雙層爐排鍋爐的燃燒熱效率及對環境的污染程度都優于其它燃燒方式的鍋爐，雙層爐排的煤經過二次燃燒，氣體不完全燃燒熱損失和固體不完全燃燒熱損失都較小，熱效率高，在正常燃燒時，消煙除塵較好，有利于環保。但這類鍋爐的缺點是著火條件不好，著火和燃燒較慢，煤種適用較窄。
本發明的目的是要解決燃煤設備污染大氣環境問題并積極應用生物質燃料、提高燃料的燃燒效率，實現潔凈燃燒以減少對環境的污染并減少資源消耗，提高經濟效益，緩解能源緊張的局面。
發明內容
為了實現上述的發明目的，本發明采取在爐內設置火囪的措施，使得燃燒火焰的物理行程增長，煙氣在燃燒區域的高溫環境中逗留時間延長，同時因爐內火囪的抽吸作用形成強紊流，使空氣與燃料更好的混合，改善著火條件，并達到消除煤煙。本發明的設備本體主要由干餾氣化燃燒室、第二燃燒室、上爐排、下爐排、爐內火囪、爐膛、受熱面、圍護體組成，其中干餾氣化燃燒室由烘頂、側墻、上爐排、上爐門組成，上爐排構成干餾氣化燃燒室的底，設備運行時，上層爐排上的灼熱燃料層構成干餾氣化燃燒室與第二燃燒室之間的物理隔離帶，干餾氣化燃燒室與爐膛隔離，干餾氣化燃燒室內燃燒產生的熱能以輻射傳熱的方式向爐膛內傳遞；第二燃燒室由側墻、火囪吸火口、下爐排、中爐門組成，第二燃燒室在干餾氣化燃燒室的下方，第二燃燒室接受從干餾氣化燃燒室落下的燃料繼續燃燒；所述的爐內火囪在圍護體內，爐內火囪由火焰引入段、文丘里拔火段、火焰引出段組成，火囪的吸火口在第二燃燒室，火氣出口在爐膛內；在干餾氣化燃燒室內、第二燃燒室內、火囪內均不設金屬受熱面，以使燃燒室很快升溫并蓄熱。燃料和空氣通過上爐門或由機械-風力拋煤機進入到干餾氣化燃燒室，在干餾氣化燃燒室內完成預熱、烘干、揮發物逸出、氣化、燃燒，燃燒產生的煙氣穿過上爐排的灼熱燃料層進入到第二燃燒室，上爐排的灼熱燃料同時也漏落到第二燃燒室的下爐排上繼續燃燒，干餾氣化燃燒室和第二燃燒室產生的熾熱火焰氣流匯合后，通過爐內火囪的吸引作用進入到爐膛內，進入到爐膛內的熾熱火焰氣流把熱能傳遞給爐膛內的受熱面，交換出熱能后因密度增大而下降，廢氣由出口排出。
所述的上爐排包括水冷式爐排、風冷式爐排、搖動爐排、振動爐排其中的一種；所述的下爐排包括固定爐排、手動爐排、機械鏈條爐排、機械往復爐排其中的一種。
所述的燃料包括原煤、散煤、生物質、煤質型煤、生物質型煤，其中所述的原煤、散煤、煤質型煤包括無煙煤和煙煤的煤種；所述的生物質包括薪柴、谷殼及農林廢棄物；所述的生物質型煤包括秸稈、谷殼、煤其中的一種或幾種加入添加劑壓制成的一定程度和形狀的制品燃料。
本發明還在干餾氣化燃燒室設置有水蒸汽噴嘴，把水蒸汽作為氣化劑送入干餾氣化燃燒室內，用來抑制煤煙的生成并與熾熱的炭進行化學反應，生成氣體燃料，實現增值燃燒。
本發明還在爐內火囪的火焰引出段設置有三次燃燒口、三次風孔，使未燃燼的殘余可燃性氣體及炭微粒進一步燃燼，避免氣體不完全燃燒熱損失和固體不完全燃燒熱損失，提高設備的燃燒效率。三次供風通道設置在爐內火囪的管壁上，用火囪管壁的熱量來預熱三次空氣，使三次燃燒口達到穩定燃燒。
本發明的一次供風在干餾氣化燃燒室的燃料層上部，在設備運行時，新燃料被均勻地拋撒在干餾氣化燃燒室的灼熱燃料燃燒層上，新加入的燃料通過預熱、烘干、揮發物逸出、氣化、著火燃燒，燃燒所產生的高溫煙氣穿過上層爐排上的灼熱燃燒層進入到第二燃燒室，水蒸汽(包括燃料中被烘出的水蒸汽)及未燃燼的揮發物也隨高溫煙氣一起穿過灼熱的燃料層，其中水蒸汽與熾熱的炭發生化學，生成氣態還原物—氫氣和一氧化碳，在干餾氣化燃燒室未燃燼的揮發物、焦油、CnHm、煤煙及生成的氣態還原物在第二燃燒室中進行二次燃燒而燃燼，干餾過的燃煤同時也由上層爐排的間隙漏落到下層爐排上繼續燃燒直至燃燼。干餾氣化燃燒室和第二燃燒室產生的熾熱火焰氣流匯合后，被吸入爐內火囪，在火囪內繼續燃燒，由于爐內火囪的存在，使得燃燒火焰的物理行程增長，煙氣在燃燒區域的逗留時間延長，同時因燃燒室內及火囪內沒有金屬受熱面而造就的高溫環境，爐內火囪的抽吸作用形成強紊流，使空氣與燃料更好的混合，這三個方面使得著火條件得到了極大的改善，不僅燃料得到了充分的燃燒而燃燼，同時消除了煤煙，減少了對環境的污染。本發明通過爐內火囪的抽吸作用可以使空氣與燃料進行很好的混合，因此可以實現低氧燃燒，以減少有害物NOx的生成。本發明可以直接燃用薪柴、谷殼之類的生物質燃料，不會產生黑煙。
本發明所述的設備包括開水爐、熱水爐、有機熱載體鍋爐、蒸汽鍋爐、窯爐。其特征是設備本體主要由干餾氣化燃燒室(27)、第二燃燒室(24)、爐膛(40)、火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)、爐膛內受熱面、上爐排(20)、下爐排(21)、灰室(22)、保溫圍護體(34)組成，其中火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)構成爐內火囪，火囪的吸火口在第二燃燒室(24)，火氣出口在爐膛(40)內；所述的干餾氣化燃燒室(27)與爐膛(40)隔離，干餾氣化燃燒室(27)由側墻(29)、頂(30)、上爐排(20)、上爐門(26)構成，上爐排(20)成為干餾氣化燃燒室(27)的底；所述的第二燃燒室(24)由側墻、下爐排(21)、中爐門(25)構成，第二燃燒室(24)在干餾氣化燃燒室(27)的底下，上爐排(20)成為第二燃燒室(24)的頂。
當設備為熱水爐或有機熱載體鍋爐或蒸汽鍋爐時，所述的爐膛內受熱面主要由熱水出口集箱/或鍋筒(4)、集熱管(11)、水冷壁(12)構成，熱水出口集箱/或鍋筒(4)通過下降管(8)連接到水冷壁(12)的下集箱(18)及集熱管(11)的分水箱，水冷壁(12)的上集箱(5)連接到熱水出口集箱/或鍋筒(4)，集熱管(11)的集水箱(6)連接到熱水出口集箱/或鍋筒(4)。
當設備為開水爐時，所述的爐膛內受熱面至少由開水箱(54)、集熱管(11)構成，其中，集熱管(11)直接連接到開水箱(54)，或集熱管(11)通過分水箱和集水箱連接到開水箱(54)，開水箱(54)內有導流隔板(55)，可避免水被反復燒開，因此不會使亞硝酸含量變高而影響人的身體健康；當在爐膛(40)內設置水冷壁時，開水箱(54)的底部通過下降管連接到水冷壁的下集箱，水冷壁的上集箱連接到開水箱(54)的上部。
當設備為窯爐時，所述的爐膛(40)既為窯道，窯道內的受熱面主要由水冷壁(12)及待燒制的產品構成，熱水出口集箱/或鍋筒(4)通過下降管(8)連接到水冷壁(12)的下集箱(18)，水冷壁(12)的上集箱(5)通過管道連接到熱水出口集箱/或鍋筒(4)。
本發明所述的集熱管包括水平直管、傾斜直管、蛇形管、盤管的光管或鰭片管或翅片管；所述的水冷壁包括光管水冷壁、鰭片水冷壁、膜式水冷壁、水套。
上述的設備當設計為機械操作時，設備組成還包括爐排變速箱(63)、上爐排搖動控制器(64)、機械-風力拋煤機(65)。
本發明的上述措施使得解決燃煤設備污染大氣環境問題及應用生物質燃料、提高燃料的燃燒效率，實現潔凈燃燒以減少對環境的污染并減少資源消耗，提高經濟效益，緩解能源緊張的局面的目的得以實現。
本發明的有益效果是采取在爐內設置火囪的措施來改善著火條件，有效地消除了煤煙，實現了固態燃料的潔凈燃燒，減少了對環境的污染，燃料經過三次燃燒，避免了氣體不完全燃燒熱損失和固體不完全燃燒熱損失，提高燃料燃燒的效率，減少了資源消耗，降低燃料成本負擔，使企業提高經濟效益。
本發明提供下列附圖作進一步的說明，但各附圖及以下所述的具體實施方式
均不構成對本發明的限制圖1是本發明的燃燒工藝流程方框圖。
圖2是本發明的熱水爐、有機熱載體鍋爐的設備結構圖。
圖3是圖2的A-A剖視圖。
圖4是本發明的蒸汽鍋爐設備結構圖。
圖5是本發明的開水爐設備結構圖。
圖6是本發明的機械操作的鍋爐設備結構圖。
圖中1.壓力表接口，2.熱水/蒸汽輸出接口，3.安全閥接口，4.熱水出口集箱/鍋筒，5.側翼水冷壁的上集箱，6.集熱管的集水箱，7.集熱管的豎聯箱，8.下降管，9.火囪的火氣出口，10.火囪的火焰引出段，11.集熱管，12.側翼的水冷壁，13.火囪的文丘里拔火段，14.火囪的火焰引入段，15.火囪的吸火口，16.廢氣下降通道，17.廢氣出口，18.側翼水冷壁的下集箱，19.底座，20.上爐排，21.下爐排，22.灰室/風室，23.下爐門/調節風門，24.第二燃燒室，25.中爐門，26.上爐門，27.干餾氣化燃燒室，28.水蒸汽噴嘴，29.干餾氣化燃燒室的側墻，30.干餾氣化燃燒室的圓弧頂，31.上升管，32.前側水冷壁的下集箱，33.前側水冷壁，34.保溫圍護體，35.外殼，36.前側水冷壁的上集箱，37.吹灰門，38.頂側水冷壁的分水橫管，39.頂側水冷壁，40.爐膛，41a.連通管，41b.連通管，42.連通管，43.回水/補水接口，44.人孔，45.三次燃燒口，46.三次風孔，47.三次風室，48.三次進風口，49.手孔蓋，50.循環通水管，51.通汽管，52.膨脹水箱，53.補水接口，54.開水箱，55.開水箱內的導流隔板，56.溫度表，57.開水輸出接口，58.水位線，59.排氣管，60.檢查門，61.冷渣室，62.出渣口，63.爐排變速箱，64.上爐排搖動控制器，65.機械-風力拋煤機。
具體實施例方式
圖2所示的實施例是本發明的熱水爐、有機熱載體鍋爐的設備本體，主要由干餾氣化燃燒室(27)、第二燃燒室(24)、爐膛(40)、火囪的火焰引入段(14)、火囪的文丘里拔火段(13)、火囪的火焰引出段(10)、上爐排(20)、下爐排(21)、熱水出口集箱(4)、集熱管(11)、集熱管的豎聯箱(7)、集熱管的集水箱(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)、前側水冷壁的下集箱(32)、前側水冷壁(33)、前側水冷壁的上集箱(36)、頂側水冷壁(39)、灰室(22)、廢氣下降通道(16)、保溫圍護體(34)、外殼(35)組成，其中火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)構成爐內火囪，火囪的吸火口(15)在第二燃燒室(24)，火氣出口(9)在爐膛(40)內；干餾氣化燃燒室(27)與爐膛(40)隔離，干餾氣化燃燒室(27)由側墻(29)、頂(30)、上爐排(20)、上爐門(26)構成，上爐排(20)成為干餾氣化燃燒室(27)的底；第二燃燒室(24)由側墻、下爐排(21)、中爐門(25)構成，第二燃燒室(24)在干餾氣化燃燒室(27)的底下，上爐排(20)成為第二燃燒室(24)的頂。熱水出口集箱(4)通過下降管(8)連接到側翼水冷壁的下集箱(18)，側翼水冷壁的下集箱(18)連接到側翼的水冷壁(12)，側翼的水冷壁(12)連接到側翼水冷壁的上集箱(5)，側翼水冷壁的上集箱(5)通過連通管(41a)連接到熱水出口集箱(4)；側翼的水冷壁(12)又作為集熱管的分水管連接到集熱管(11)，集熱管(11)通過豎聯箱(7)連接到集水箱(6)，集熱管的集水箱(6)通過連通管(41b)連接到熱水出口集箱(4)；側翼水冷壁的下集箱(18)又通過上升管(31)、前側水冷壁的下集箱(32)連接到前側水冷壁(33)，前側水冷壁的上集箱(36)連接到上升管(31)的上端，上升管(31)的上端連接到頂側水冷壁的分水管(38)，頂側水冷壁(39)連接到熱水出口集箱(4)；熱水出口集箱(4)上有壓力表接口(1)、熱水輸出接口(2)、安全閥接口(3)。本實施例的爐水循環采用爐內自然循環方式時，需對下降管(8)進行絕熱處理；當以爐體外自然循環方式運行時，不對下降管(8)進行絕熱，這時下降管(8)起到上升管的作用；當設備的水循環采用爐體外強制循環方式運行時，在爐內的水循環系統中不設置下降管。
在圖2所示的實施例及以下所述的實施例中，在設備冷爐啟動時，先把燃料均勻地撒布在上爐排(20)上，在下爐排(21)上撒布不發煙的炭或焦炭作為引燃燃料，然后通過第二燃燒室(24)的中爐門(25)點火，使下爐排(21)上的引燃燃料著火燃燒，進行爐內預熱，燃燒產生的熱氣流使得火囪發生抽風引力作用，把第二燃燒室(24)燃燒產生的熱能吸引到爐膛(40)內；第二燃燒室(24)的燃燒熱能同時加熱上爐排(20)上的燃料層，并使上爐排(20)上的燃料著火燃燒，加熱干餾氣化燃燒室(27)。在設備正常運行時，打開干餾氣化燃燒室(27)的上爐門(26)，空氣也通過上爐門(26)進入到干餾氣化燃燒室(27)內，間斷性地把新燃料均勻地拋撒在干餾氣化燃燒室(27)的灼熱燃料燃燒層上，新加入的燃料通過預熱、烘干、揮發物逸出、氣化、著火燃燒，燃燒所產生的高溫煙氣穿過上層爐排(20)上的灼熱燃燒層進入到第二燃燒室(24)，燃料中被烘出的水蒸汽及未燃燼的揮發物也隨高溫煙氣一起穿過上爐排(20)的灼熱燃料層進入到第二燃燒室(24)，其中水蒸汽與熾熱的炭發生化學，生成氣態還原物—氫氣和一氧化碳，未燃燼的揮發物、焦油、CnHm、煤煙及生成的氣態還原物在第二燃燒室(24)中進行二次燃燒而燃燼，干餾后的燃煤同時也由上爐排(20)的間隙漏落到下爐排(21)上繼續燃燒直至燃燼。干餾氣化燃燒室(27)和第二燃燒室(24)產生的熾熱火焰氣流匯合后，由火囪吸火口(15)進入爐內火囪，經過火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)，由火氣出口(9)進入到爐膛(40)內，進入到爐膛(40)內的熾熱火焰氣流把熱能傳遞給爐膛內的受熱面，交換出熱能后因密度增大而下降，廢氣由出口(17)排出。
圖4所示的實施例為本發明的其中一種蒸汽鍋爐的設備，主要由干餾氣化燃燒室(27)、第二燃燒室(24)、火囪的火焰引入段(14)、火囪的文丘里拔火段(13)、火囪的火焰引出段(10)、爐膛(40)、鍋筒(4)、下降管(8)、集熱管(11)、集熱管的豎聯箱(7)、水冷壁的下集箱(18)、水冷壁的上集箱(5)、側翼水冷壁(12)、上升管(31)、前側水冷壁的下集箱(32)、前側水冷壁(33)、頂側水冷壁(39)、上爐排(20)、下爐排(21)、灰室(22)、廢氣下降通道(16)、保溫圍護體(34)、外殼(35)組成，其中火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)構成爐內火囪，火囪的吸火口(15)在第二燃燒室(24)，火氣出口(9)在爐膛(40)內；干餾氣化燃燒室(27)與爐膛(40)隔離，干餾氣化燃燒室(27)由側墻(29)、頂(30)、上爐排(20)、上爐門(26)構成，上爐排(20)成為干餾氣化燃燒室(27)的底；第二燃燒室(24)由側墻、下爐排(21)、中爐門(25)構成，第二燃燒室(24)在干餾氣化燃燒室(27)的底下，上爐排(20)成為第二燃燒室(24)的頂；在干餾氣化燃燒室(27)有水蒸汽噴嘴(28)，在燃燒正常時，噴入水蒸汽以抑制煤煙的生成，并使水蒸汽與灼熱的炭發生化學反應生成可燃性氣體，實現增值燃燒；在火囪的火焰引出段(10)有三次燃燒口(45)和三次風孔(46)，在火囪的管壁上有三次風室(47)；鍋筒(4)上有人孔(44)、壓力表接口(1)、蒸汽輸出接口(2)、安全閥接口(3)。鍋筒(4)通過下降管(8)連接到側翼水冷壁(12)的下集箱(18)，側翼水冷壁(12)的上集箱(5)連接到鍋筒(4)；水冷壁的下集箱(18)又通過上升管(31)連接到前側水冷壁的下集箱(32)，前側水冷壁(33)作為集熱管的分水管連接到集熱管(11)，集熱管(11)通過豎聯箱(7)、循環通水管(51)和通汽管(52)與鍋筒(4)進行連接；頂側水冷壁(39)連接在前側水冷壁(33)與鍋筒(4)之間。
圖5所示的實施例為本發明的開水爐設備，主要由干餾氣化燃燒室(27)、第二燃燒室(24)、灰室(22)、火囪的火焰引入段(14)、火囪的文丘里拔火段(13)、火囪的火焰引出段(10)、爐膛(40)、上爐排(20)、下爐排(21)、開水箱(54)、集熱管(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)、廢氣下降通道(16)、保溫圍護體(34)、外殼(35)、溫度表(56)、排氣管(59)組成，其中火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)構成爐內火囪，火囪的吸火口(15)在第二燃燒室(24)，火氣出口(9)在爐膛(40)內；干餾氣化燃燒室(27)與爐膛(40)隔離，干餾氣化燃燒室(27)由側墻(29)、頂(30)、上爐排(20)、上爐門(26)構成，上爐排(20)成為干餾氣化燃燒室(27)的底；第二燃燒室(24)由側墻、下爐排(21)、中爐門(25)構成，第二燃燒室(24)在干餾氣化燃燒室(27)的底下，上爐排(20)成為第二燃燒室(24)的頂；在火囪的火焰引出段(10)有三次燃燒口(45)和三次風孔(46)，在火囪的管壁上有三次風室(47)；在開水箱(54)內有導流隔板(55)。本實施例中，集熱管(11)的一端焊堵，另一端直接連接到開水箱(54)，在開水箱(54)的底部又通過下降管(8)連接到水冷壁的下集箱(18)，水冷壁的上集箱(5)連接到開水箱(54)的上部；自來水由補水接口(53)進入到膨脹水箱(52)，再由膨脹水箱(52)進入到開水箱(54)的下部。膨脹水箱(52)內有浮球閥自動控制水位，使開水箱(54)內的水位線(58)保持恒定。本實施例在開水箱的高位出開水，低位進冷水，燒開的水和新進入的冷水不會混合，可以保證連續出開水，且可避免水被反復燒開的現象。
圖6所示的實施例為本發明的機械操作的鍋爐設備，主要由干餾氣化燃燒室(27)、第二燃燒室(24)、火囪的文丘里拔火段(13)、火囪的火焰引入段(14)、火囪的火焰引出段(10)、爐膛(40)、上爐排(20)、下爐排(21)、下爐排變速箱(63)、上爐排搖動控制器(64)、鍋筒(4)、下降管(8)、集熱管(11)、集熱管的豎聯箱(7)、側翼的水冷壁(12)、水冷壁的上集箱(5)、水冷壁的下集箱(18)、上升管(31)、前側水冷壁的下集箱(32)、前側水冷壁(33)、頂側水冷壁(39)、廢氣下降通道(16)、灰室(22)、冷渣室(61)、保溫圍護體(34)、外殼(35)、機械-風力拋煤機(65)組成，其中火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)構成爐內火囪，火囪的吸火口(15)在第二燃燒室(24)，火氣出口(9)在爐膛(40)內；干餾氣化燃燒室(27)與爐膛(40)隔離，干餾氣化燃燒室(27)由側墻(29)、頂(30)、上爐排(20)、上爐門(26)構成，上爐排(20)成為干餾氣化燃燒室(27)的底；第二燃燒室(24)由側墻、下爐排(21)、中爐門(25)構成，第二燃燒室(24)在干餾氣化燃燒室(27)的底下，上爐排(20)成為第二燃燒室(24)的頂；在火囪的火焰引出段(10)有三次燃燒口(45)和三次風孔(46)，在火囪的管壁上有三次風室(47)；鍋筒(4)上有人孔(44)、壓力表接口(1)、蒸汽輸出接口(2)、安全閥接口(3)。鍋筒(4)通過下降管(8)連接到側翼水冷壁(12)的下集箱(18)，側翼水冷壁(12)的上集箱(5)連接到鍋筒(4)；水冷壁的下集箱(18)又通過上升管(31)連接到前側水冷壁的下集箱(32)，前側水冷壁(33)作為集熱管的分水管連接到集熱管(11)，集熱管(11)通過豎聯箱(7)、循環通水管(51)和通汽管(52)與鍋筒(4)進行連接；前側水冷壁(33)的上端連接到頂側水冷壁(39)，頂側水冷壁(39)連接到鍋筒(4)。本實施例的下爐排(21)為機械往復爐排，通過爐排變速箱(63)驅動，下爐排(21)也可以是鏈條爐排；上爐排(20)為機械搖動爐排，由上爐排搖動控制器(64)進行間斷性搖動，上爐排(20)也可以是機械振動爐排。燃料和空氣由機械-風力拋煤機(65)進入到干餾氣化燃燒室(27)，燃燼的灰渣先在冷渣室(61)冷卻，再從出渣口(62)由出渣機運出。
在本發明所述的圖2、4、6的實施例中，如不在爐膛內設置集熱器，開設進/出料門，所示的實施例既成為窯爐，用于燒制陶瓷產品。
本發明所述的鍋爐設備在進行產品設計、制造時，應符合國家有關部門的規程要求設置水位計、安全閥、壓力表、溫度表、人孔或頭孔、手孔、除灰裝置、防爆門、檢查門等，并且按國家有關部門的規程進行設計和制造。
權利要求
1.爐內設置火囪的無煙燃燒工藝及設備，包括燃料的干餾及氣化燃燒技術，其特征是采取在爐內設置火囪的措施來改善著火條件，消除煤煙，設備主要由干餾氣化燃燒室、第二燃燒室、上爐排、下爐排、爐內火囪、爐膛、受熱面、圍護體組成，燃料和空氣進入到干餾氣化燃燒室，在干餾氣化燃燒室內完成預熱、烘干、揮發物逸出、氣化、燃燒，燃燒產生的煙氣穿過上爐排的灼熱燃料層進入到第二燃燒室，上爐排的灼熱燃料也漏落到第二燃燒室的下爐排上繼續燃燒，干餾氣化燃燒室和第二燃燒室產生的熾熱火焰氣流匯合后，通過爐內火囪的吸引作用進入到爐膛內，進入到爐膛內的熾熱火焰氣流把熱能傳遞給爐膛內的受熱面，交換出熱能后因密度增大而下降，廢氣由出口排出；所述的干餾氣化燃燒室由側墻、烘頂、上爐排、上爐門組成，上爐排構成干餾氣化燃燒室的底，干餾氣化燃燒室與爐膛隔離，干餾氣化燃燒室內燃燒產生的熱能同時以輻射傳熱的方式向爐膛內傳遞；所述的第二燃燒室在干餾氣化燃燒室的下方，由側墻、火囪吸火口、下爐排、中爐門組成，第二燃燒室接受從干餾氣化燃燒室落下的燃料繼續燃燒；所述的火囪吸火口在第二燃燒室，火氣出口在爐膛內；所述的上爐排包括水冷式爐排、風冷式爐排、搖動爐排、振動爐排其中的一種；所述的下爐排包括固定爐排、手動爐排、機械鏈條爐排、機械往復爐排其中的一種。
2.根據權利要求1所述的爐內設置火囪的無煙燃燒工藝及設備，其特征是爐內火囪由火焰引入段、文丘里拔火段、火焰引出段組成。
3.根據權利要求1所述的爐內設置火囪的無煙燃燒工藝及設備，其特征是干餾氣化燃燒室還有水蒸汽噴嘴，把水蒸汽作為氣化劑送入干餾氣化燃燒室內，用來抑制煤煙的生成并與熾熱的炭進行化學反應，生成氣體燃料。
4.根據權利要求1所述的爐內設置火囪的無煙燃燒工藝及設備，其特征是在火囪的火焰引出段還有三次燃燒口、三次風孔，三次風室在火囪的管壁上。
5.根據權利要求1的爐內設置火囪的無煙燃燒工藝及設備，其特征是所述的燃料包括原煤或散煤、生物質、煤質型煤、生物質型煤。
6.爐內設置火囪的無煙燃燒工藝及設備，其特征是所述的設備包括開水爐、熱水爐、有機熱載體鍋爐、蒸汽鍋爐、窯爐。
7.根據權利要求1或6所述的爐內設置火囪的無煙燃燒工藝及設備，其特征是設備本體主要由干餾氣化燃燒室(27)、第二燃燒室(24)、爐膛(40)、火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)、爐膛內受熱面、上爐排(20)、下爐排(21)、灰室(22)、保溫圍護體(34)組成，其中，火焰引入段(14)、文丘里拔火段(13)、火焰引出段(10)構成爐內火囪，火囪的吸火口在第二燃燒室，火氣出口在爐膛內；當設備為熱水爐或有機熱載體鍋爐或蒸汽鍋爐時，所述的爐膛內受熱面主要由熱水出口集箱/或鍋筒(4)、集熱管(11)、水冷壁(12)構成，熱水出口集箱/或鍋筒(4)通過下降管(8)連接到水冷壁(12)的下集箱(18)及集熱管(11)的分水箱，水冷壁(12)的上集箱(5)連接到熱水出口集箱/或鍋筒(4)，集熱管(11)的集水箱(6)連接到熱水出口集箱/或鍋筒(4)；當設備為開水爐時，所述的爐膛內受熱面至少由開水箱(54)、集熱管(11)構成，其中，集熱管(11)直接連接到開水箱(54)，或集熱管(11)通過分水箱和集水箱連接到開水箱(54)；當在爐膛(40)內設置水冷壁時，開水箱(54)通過下降管(8)連接到水冷壁的下集箱，水冷壁的上集箱連接到開水箱(54)；當設備為窯爐時，所述的爐膛(40)既為窯道，窯道內的受熱面主要由水冷壁(12)及待燒制的產品構成，熱水出口集箱/或鍋筒(4)通過下降管(8)連接到水冷壁(12)的下集箱(18)，水冷壁(12)的上集箱(5)連接到鍋熱水出口集箱/或鍋筒(4)。所述的集熱管包括水平直管、傾斜直管、蛇形管、盤管的光管或鰭片管或翅片管；所述的水冷壁包括光管水冷壁、鰭片水冷壁、膜式水冷壁、水套。
全文摘要
爐內設置火囪的無煙燃燒工藝及設備，涉及以煤、生物質為燃料的民用開水爐、熱水爐、有機熱載體鍋爐、蒸汽鍋爐、窯爐設備。本發明的設備本體主要由干餾氣化燃燒室、第二燃燒室、上爐排、下爐排、爐內火囪、爐膛、受熱面、圍護體組成。設備燃用的燃料廣泛，包括煙煤和無煙煤煤種的原煤、散煤、型煤和薪柴、谷殼、農林廢棄物之類的生物質。本發明采取在爐內設置火囪的措施，使得燃燒火焰的物理行程增長，煙氣在燃燒區域的高溫環境中逗留時間延長，同時因爐內火囪的抽吸作用形成強紊流，使空氣與燃料更好的混合，改善著火條件，取到消除煤煙的效果，實現了潔凈燃燒并減少資源消耗，積極應用生物質燃料，提高經濟效益，緩解能源緊張的局面。
文檔編號F23B10/02GK1916490SQ200610115869
公開日2007年2月21日 申請日期2006年8月15日 優先權日2006年8月15日
發明者周開根 申請人:周開根