專利名稱：高效節能助燃裝置及其助燃燃燒方法
技術領域：
本發明涉及一種裝配于燃燒爐具、鍋爐、燃氣灶等燃燒設備上的高效節能助燃裝置。本發明還涉及一種利用上述高效節能助燃裝置的助燃燃燒方法。
中國實用新型專利CN2209275Y公告了一種超高溫節能爐，它采用的是水煤氣發生原理而設計的結構，主要由爐體、爐膽以及設置在兩者之間的外圍環形蒸汽水箱、內部環形蒸汽室和連通管組成，在環形蒸汽水箱上設置有進水管，在環形蒸汽室上設置有蒸汽導管和蒸汽噴盤。其環形蒸汽室排出的水蒸汽直接噴到燃煤上，再與碳反應生成一氧化碳和氫氣。由于其主要結構為雙層環形套結構，因此結構復雜，又由于它僅是使水蒸發為水蒸汽，然后再與碳反應，產生的可燃氣體較少，因此它仍然消耗較多的燃煤，且燃燒熱量及熱效率不是很理想。
中國發明專利申請CN1066112A公開了一種燃煤或燃柴設備用汽化或強化燃燒方法，它的主要步驟是向設備的燃燒室外圍的一輔助系統中供入液體軟化水，并利用燃燒室散失的廢熱使軟化水汽化，形成水蒸汽(汽化水)，再將汽化水按一定比例徐徐通入燃燒室，直接與高溫碳反應生成一氧化碳(CO)和氫氣(H2)，以此來使燃煤等燃燒充分一些。由于此種方法一開始就用汽化水與高溫碳(燃煤或燃柴)反應，因此消耗的燃料仍然較多，燃料節省有限，燃燒熱效率有待提高，而且還需控制進汽化水的比例，操作較為繁瑣。
本發明的目的在于，提供一種燃料燃燒充分、熱效率高、更加節省燃料的高效節能助燃裝置。并且，本發明還提供一種利用該高效節能助燃裝置的操作簡便的助燃燃燒方法。
為了達到上述目的，本發明采取的解決方案是，所述高效節能助燃裝置由具有導流空腔的水流氣化部件、進水口和排氣口組成，上述進水口和排氣口均設置在水流氣化部件上，其特點是，在所述水流氣化部件的導流空腔中，裝填有促使水轉化為助燃混合氣體的填充物料，所述填充物料是至少包含有金屬鐵、鐵的化合物(如FeO、Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)2等)、金屬銅、金屬鋁中任意一種物質在內的物料。所述水流氣化部件可以裝配在各種爐具、鍋爐等燃燒裝置的燃料燃燒內腔周圍，以吸收熱量。
上述水流氣化部件可以采用由導熱管沿螺旋線方向盤繞而成的螺線管狀部件、具有中空夾層結構的筒狀部件、具有縱向缺口的雙層壁結構的夾層圍墻、一根直通管、兩端分別相連通的并列一排的直通管、具有中空夾層的平板狀部件等，且在各自的空腔中裝填有上述填充物料。在所述水流氣化部件尤其是上述幾種具體部件獨立使用時，可以在其壁面上設置有電加熱部件。
上述填充物料最好為顆粒狀、條狀(最好為短細條狀)、碎屑狀或其他呈松散狀態形狀的松散物料，且上述填充物料中還可包含有錳、釩或錳與釩的混合物等金屬單質或混合物。
上述填充物料可以選用的金屬鐵(Fe)、鐵的化合物、金屬銅(Cu)、金屬鋁(Al)、錳(Mn)、釩(V)等都可與受熱的水蒸汽發生反應，生成氫氣，其中混入的水蒸汽再與碳反應，生成氫氣和一氧化碳。如此可以通過增加氫氣的方式提高本發明所述高效節能助燃裝置的熱效率、燃燒熱值，并使燃料充分燃燒，從而大幅度地節省燃料。
利用本發明所述高效節能助燃裝置的助燃燃燒方法，其特點是，從所述進水口將水通入所述水流氣化部件的導流空腔中，使水流分散在上述填充物料的空隙之中，同時利用爐具、鍋爐、燃氣灶等燃燒裝置中的燃料燃燒所產生的熱量或所述水流氣化部件壁面上電加熱部件如電爐絲(電阻絲)、遠紅外電加熱板、電熱膜等所發出的熱量，對所述水流氣化部件進行加熱，則其中的水和填充物料均受熱，當溫度達到400℃以上時，可將通入的水氣化成助燃混合氣體，該助燃混合氣體中含有氫氣(H2)和部分過熱水蒸汽。從所述排氣口將上述助燃混合氣體(如通過輸送管路)輸送至爐具、鍋爐等燃燒裝置進行助燃燃燒。助燃混合氣體可以被直接送至燃料燃燒處，如燃煤爐膛中，也可通過與燃燒裝置的燃氣進入口相連通的氣體輸送管路，與燃氣混合，進行氣體混合助燃燃燒。其中的氫氣可直接作為燃料進行燃燒，部分過熱水蒸汽則與燃料中的碳反應，生成氫氣、一氧化碳等，從而使燃料充分燃燒。當燃料為燃煤時，則燃煤中含有的苯酚(C5H5OH)等與過熱水蒸汽反應生成甲烷(CH4)等可燃氣體，用以燃燒，并以此消除對人體有害的物質，減少環境污染。各種物質在溫度達400℃以上時，與水蒸汽反應，主要反應方程式為
由于本發明所述高效節能助燃裝置采用了上述結構，即采用了設置有進水口和排氣口的水流氣化部件，如筒狀部件、圍墻狀部件、螺線管狀和直通管狀部件等，因此其結構簡單。又由于其內腔中的填充物料可與過熱水蒸汽反應生成氫氣，增添了新的燃料源，其余的過熱水蒸汽通至燃料燃燒處時，與燃煤等反應生成氫氣、一氧化碳、甲烷等可燃氣體，使得燃料充分燃燒，因此它具有熱效率高，燃燒熱值高、火焰猛烈、可大幅度節省燃料(節能)的優點，經測試它可節約60～70％的燃料。又由于本發明所述方法是直接通過進水閥和進水口往水流氣化部件導流空腔中通入水，無需按比例加入水，因此本發明所述方法簡便易行，易于在千家萬戶及企事業單位推廣應用。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。
圖1是實施例1所述本發明涉及的高效節能助燃裝置的結構示意圖；圖2是實施例2所述本發明涉及的高效節能助燃裝置的結構示意圖；圖3是實施例3所述本發明涉及的高效節能助燃裝置的結構示意圖；圖4是圖3所示結構的A-A剖視圖5是實施例4所述本發明涉及的高效節能助燃裝置的結構示意圖；圖6是實施例5所述本發明涉及的高效節能助燃裝置的結構示意圖；圖7是實施例6所述本發明涉及的高效節能助燃裝置的結構示意圖；圖8是本發明所述高效節能助燃裝置的助燃混合氣體輸送結構示意圖；圖9是本發明所述高效節能助燃裝置的助燃混合氣體輸送的另一種結構示意圖。
實施例1，本發明所述高效節能助燃裝置由具有導流空腔的水流氣化部件和設置在其上面的進水口和排氣口組成。在圖1所述示意圖中，上述水流氣化部件是由導熱管(可以是鋁管、銅管、鐵管等)沿螺旋線方向盤繞而成的螺線管狀部件1，導熱管的底部首端管口3即為上述進水口，導熱管的上部末端管口2即為上述排氣口。導熱管的內腔即為所述導流空腔，其中裝填有由顆粒狀的鐵、FeO和條狀銅混合而成的填充物料4，所述進水口、排氣口與導熱管內腔相連通。水從進水口進入，排氣口用于排放助燃混合氣體(過熱水蒸汽和氫氣)。
實施例2，在圖2所示示意圖中，本發明所述高效節能助燃裝置的水流氣化部件是由外壁5、內壁7、頂端封蓋板11和底端封閉板9構成的具有中空夾層結構的筒狀部件，進水口8和排氣口10均與其中空夾層相連通，圖2中進水口8設置在筒狀部件的下部，排氣口10設置在遠離進水口8的另一側的上部位置。在筒狀部件的中空夾層中裝填有填充物料6。此實施例中，填充物料6為鐵和FeO的混合物，當然填充物料6中還可填加其他促使水蒸汽分離出氫氣的物質，如錳、釩、鋁、銅等，也可僅為銅、鋁、鐵的化合物(如FeO等)其中的一種物質，此處不再詳述。
實施例3，在圖3所示示意圖和圖4所示A-A剖視圖中，本發明所述高效節能助燃裝置的水流氣化部件，是由內壁18、外壁17、上端封蓋板19、底端封蓋板42和縱向缺口14兩側的封閉板20、21構成的具有雙層壁結構的夾層圍墻12，在其夾層中裝填有填充物料16，填充物料16是由碎屑狀金屬鐵、銅、鋁、顆粒狀的鐵的化合物(FeO、Fe3O4等)混合而成的松散物料。進水口13、排氣口15分別設置在縱向缺口14兩側(旁邊)的夾層圍墻上，兩者對角設置，且進水口13所處位置低于排氣口15所處的位置。如圖3所示，進水口13設置在縱向缺口14右側旁邊的外壁17的下部，排氣口(管)15則設置在縱向缺口14左側旁邊的圍墻夾層中，其排氣端口處于夾層的上部，靠近上端封蓋板19的內壁面。
實施例4，本發明所述高效節能助燃裝置的水流氣化部件是一根直通管，它可以直接利用爐具等產生的余熱，也可利用電加熱部件如電爐絲等來加熱。在圖5所示示意圖中，水流氣化部件是直通管43，在其兩端分別設置有進水口22和排氣口26，在直通管43內腔中裝填有填充物料27，填充物料27是鐵、銅、鋁的松散混合物料，當然可以采用上述單一物質，也可添加錳、釩或兩者混合物的物料。在直通管43外壁處盤繞有電爐絲23，在兩者之間沿電爐絲23盤繞路徑設置有絕緣耐熱襯墊層25，在直通管43和電爐絲23的外圍設置有防止散熱的耐熱套管24。
實施例5，在圖6所示示意圖中，本發明所述的高效節能助燃裝置的水流氣化部件，是一個具有中空夾層的平板29，在其兩端設置有進水口28和排氣口31，在其表面設置有遠紅外電加熱板32，其外圍也可設置防止散熱的耐熱包層，此處不再給出圖示。在平板29的中空夾層中裝填有填充物料30，其成分可以是上述任意一個實施例中所述的組分，此處不再復述。
實施例6，在圖7所示示意圖中，本發明所述高效節能助燃裝置的水流氣化部件，是兩端分別相連通的一排直通管，各直通管可以并列排成一排，也可排列成筒狀結構，圖7中各直通管排列成筒狀結構，直通管33即為其中之一，在各直通管下端環形連通管上設置有進水口34，在上端環形連通管上設置有排氣口35。在各直通管的內腔中裝填有上述填充物料(可采用各實施例中所述的任何一種組分)。
當利用電能加熱時，上述各實施例所述的各種類型的水流氣化部件以及未列舉出的水流氣化部件的壁面上可設置有電爐絲、遠紅外電加熱板、電熱膜等電加熱部件。上述各實施例中所述填充物料，可以在金屬鐵、鐵的化合物、金屬銅、金屬鋁中進行任意選擇，可選任意單一物質、任意兩種物質、三種物質、四種物質等的混合物料，且還可在上述主料的基礎上加入錳、釩以及兩者混合物等物質。
利用由上述各種水流氣化部件構成的高效節能助燃裝置進行助燃時，均采用本發明所涉及的助燃燃燒方法，即先從進水口將水通入水流氣化部件的導流空腔中，使水流分散在所述填充物料的空隙之中，同時利用爐具、鍋爐、燃氣灶等燃燒裝置中的燃料燃燒所產生的熱量或水流氣化部件壁面上電加熱部件所發出的熱量，對水流氣化部件進行加熱，使水和上述填充物料受熱，當溫度達到400℃以上時，可將通入的水氣化成助燃混合氣體，這種助燃混合氣體含有過熱水蒸汽和氫氣，從所述排氣口將上述助燃混合氣體輸送至爐具、鍋爐、燃氣灶等燃燒裝置中，進行助燃燃燒。助燃混合氣體一般從排氣口輸送至燃料燃燒處進行助燃燃燒。在圖8所示示意圖中，爐具的爐算36是具有連通空腔的空心爐箅，助燃混合氣體被輸送至爐箅進氣口38，并從爐算36上的排氣孔排出，與正在燃燒的燃煤、燃柴等燃料接觸，進行助燃燃燒。排氣孔37即為其中的一個排氣孔。當爐算為實心部件時，則助燃混合氣體可從輸送管排出，通過爐箅的各爐條間隙進入燃煤等燃料的燃燒內腔，進行助燃燃燒。在圖9所示示意圖中，當燃料為燃氣時，如燃燒裝置為燃氣灶時，則助燃混合氣體通過與燃燒裝置的燃氣進入口40相連通的氣體輸送管路41，從所述排氣口處導出，使其與燃氣(如煤氣、天然氣、液化石油氣等)混合，在燃氣灶頭39處進行氣體混合助燃燃燒。當然，也可通過氣體輸送管路將助燃混合氣體直接輸送至燃氣灶頭39的燃氣燃燒表面，進行助燃燃燒。
在上述各實施例中，所述填充物料的成分還可以在金屬鐵、鐵的化合物、金屬銅、金屬鋁中進行任意選擇和變化，如可選用其中的一種物質，任意兩種物質的混合物，任意三種或所述全部物質的混合物，還可在上述各種選擇組分中添加入錳、釩、錳與釩的混合物或者其他可促使水蒸汽產生氫氣的物質，在實際應用中，還可在上述水流氣化部件上方設置具有進氣孔的二次燃燒部件，如帶進氣孔的筒狀部件，上述方案均屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種高效節能助燃裝置，由具有導流空腔的水流氣化部件、進水口和排水口組成，所述進水口和排水口均設置在所述水流氣化部件上，其特征在于，在所述水流氣化部件的導流空腔中，裝填有促使水轉化為助燃混合氣體的填充物料，所述填充物料是至少包含有金屬鐵、鐵的化合物、金屬銅、金屬鋁中任意一種物質在內的物料。
2.根據權利要求1所述的高效節能助燃裝置，其特征在于，所述水流氣化部件是由導熱管沿螺旋線方向盤繞而成的螺線管狀部件，所述導熱管內腔構成所述導流空腔，在其中裝填有所述填充物料，所述進水口和排氣口均與所述導熱管內腔相連通。
3.根據權利要求1所述的高效節能助燃裝置，其特征在于，所述水流氣化部件是由內壁、外壁、頂端封蓋板和底端封閉板構成的具有中空夾層結構的筒狀部件，所述進水口和排氣口均與上述筒狀部件的中空夾層相連通，在上述中空夾層中裝填有所述填充物料。
4.根據權利要求1所述的高效節能助燃裝置，其特征在于，所述水流氣化部件是由內壁、外壁、上端封蓋板、底端封蓋板和縱向缺口兩側的封閉板構成的具有雙層壁結構的夾層圍墻，在其夾層中裝填有所述填充物料，所述進水口和排氣口分別設置在上述縱向缺口兩側的夾層圍墻上，兩者對角設置，且進水口所處位置低于排氣口所處位置。
5.根據權利要求1所述的高效節能助燃裝置，其特征在于，所述水流氣化部件是一根直通管或兩端分別相連通的一排直通管，在所述直通管內腔中裝填有所述填充物料。
6.根據權利要求1至5中任何一個權利要求所述的高效節能助燃裝置，其特征在于，在所述水流氣化部件的壁面上，設置有電加熱部件。
7.根據權利要求1至5中任何一個權利要求所述的高效節能助燃裝置，其特征在于，所述填充物料為顆粒狀、條狀或碎屑狀的松散物料。
8.根據權利要求1至5中任何一個權利要求所述的高效節能助燃裝置，其特征在于，所述填充物料中還包含有錳、釩或錳與釩的混合物。
9.一種利用權利要求1所述的高效節能助燃裝置的助燃燃燒方法，其特征在于，從所述進水口將水通入所述水流氣化部件的導流空腔中，使水流分散在所述填充物料的空隙之中，同時利用燃燒裝置中的燃料燃燒所產生的熱量或其壁面上電加熱部件所發出的熱量，對所述水流氣化部件進行加熱，將通入的水氣化成助燃混合氣體，從所述排氣口將上述助燃混合氣體輸送至燃燒裝置中，進行助燃燃燒。
10.根據權利要求9所述的助燃燃燒方法，其特征在于，從所述排水口將助燃混合氣體輸送至燃料燃燒處，進行助燃燃燒，或者通過與燃燒裝置的燃氣進入口相連通的氣體輸送管路，將所述助燃混合氣體從上述排氣口處導出，使其與燃氣混合，進行氣體混合助燃燃燒。
全文摘要
本發明涉及一種高效節能助燃裝置及其助燃燃燒方法。該裝置由具有導流空腔的水流氣化部件和設置在其上面的進水口、排氣口組成,在水流氣化部件的導流空腔中,裝填有促使水轉化為助燃混合氣體的填充物料。從進水口通入水,同時利用熱源加熱,填充物料即可促使水蒸汽轉化為助燃混合氣體,用以助燃。它解決了現有技術燃燒熱效率和節省燃料幅度不理想的問題。用于鍋爐、民用爐具、燃氣灶等燃燒裝置的助燃燃燒。
文檔編號F23L7/00GK1210222SQ9711682
公開日1999年3月10日 申請日期1997年8月29日 優先權日1997年8月29日
發明者李懷軍 申請人:李懷軍