專利名稱：非成型燃料在燃料爐中成型燃燒的方法及燃料爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于燃燒技術領域，具體涉及一種非成型燃料在燃料爐中直接成型燃燒的方法及其燃料爐。
煤、木材等是我國人民生活依賴的主要燃料，雖然近年來各大城市已逐漸使用氣體燃料，但占有我國幅員80%以上的中小城鎮(zhèn)和廣大農村，煤等燃料在未來數十年內仍將是人們生活用的關鍵燃料。為此，研究開發(fā)這些燃料燃燒的新技術、新方法，有著廣闊的應用前景和深遠的實際意義。
目前，雖已有多種家用燃料爐出現，如華封爐(中國專利CN87216128)，以及清華大學最近推出的火神(中國專利CN2080632U)。但這些家用爐均局限于燃燒蜂窩煤等成型燃料。燃燒成型燃料具有許多弱點，如蜂窩煤等成型燃料的可燃物含量低，燃料層致密，使得升火速度緩慢，燃燒強度低，火力弱(軟)，不適合炊事使用;同時，成型燃料的使用量不可調，使燃燒難以控制;將非成型燃料加工成型，提高了燃料價格。
散煤等非成型燃料可克服成型燃料的上述缺點，但是非成型燃料至今還不能在燃料爐中直接高效燃燒，存在許多需要解決，而又較難解決的問題，如·通風不暢。雖然非成形燃料本身架拱能使燃料內部形成一定的孔隙，作為燃燒時空氣流動的通道，但由于燃料顆粒的不規(guī)則堆集，這些通道均不暢通，空氣流動阻力較大，而且，非成型燃料，特別是粒度較小的粉狀燃料的堆積孔隙是很小的。因此，單純依靠這種自然架拱通道，爐內的空氣通量是非常有限的。
·燃燒表面小。只有在與空氣接觸，且表面空氣流動暢通的燃料表面上才能獲得較好的燃燒效果，正因為通風的缺陷，燃料爐中非成型燃料的燃燒表面很小。
我國廣大農村和中小城鎮(zhèn)普遍采用的土灶燃燒方式，效率極低，環(huán)境污染嚴重，有的地區(qū)的燃料利用率甚至低于10%。而且，土灶的整修麻煩，拆遷困難，嚴重不適合現代生活的要求。為此，解決散煤等非成型燃料的燃燒問題，研究新的燃燒方法，燃燒技術，以降低燃燒成本，提高燃料利用率，加強對燃燒的控制在我國十分緊迫。
本發(fā)明的目的在于提出一種非成型燃料的燃燒方法及其燃料爐，通過在燃料爐中安裝內構件，提供縱向、橫向人工通道，空氣預熱腔和燃燒表面，實現非成型燃料在燃料爐中直接成型燃燒，使燃燒得到強化并可有效控制。
為實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明的具體方法是通過在燃料爐中安裝內構件，內構件將爐膛分成若干個相互連通的燃燒小區(qū)，使非成型燃料在燃料爐中成型堆積，在爐襯與燃料之間和燃料內部形成人工空腔，各空腔壁上開設孔隙，連通空腔和空腔壁之間的燃料層，各種空腔和孔隙提供縱、橫交錯的人工通道，形成空腔壁上的燃燒表面，空氣從內構件提供的縱、橫向人工通道進入燃料層，均勻燃燒，強化燃燒，實現了非成型燃料在燃料爐中直接模擬成型燃料燃燒方式。
應用上述方法設計的燃料爐具體是在燃料爐中安裝內構件，內構件主要由環(huán)周件和內嵌件兩部分組成，內嵌件由多個插入件通過連接件連接而成，環(huán)周件和插入件呈中空柱形，它們的壁面上均有孔隙，環(huán)周件位于爐襯內，插入件安裝在環(huán)周件內，插入件的下端與爐排連接，燃料放在插入件與環(huán)周件之間、插入件與插入件之間的空間中，環(huán)周件與爐襯之間形成爐壁空腔，插入件的中心空腔在燃料內部形成內部空腔，爐壁空腔和內部空腔的上部與燃料層上表面以上空間(燃燒區(qū))相通，下部與爐排以下空間(灰艙)相通，形成上下貫通的空氣預熱腔和縱向人工通道，環(huán)周件壁面孔隙連通爐壁空腔和環(huán)周件內的燃料層，插入件壁面孔隙連通內部空腔和插入件外的燃料層，形成橫向通道，提供燃燒表面。
上述燃料爐中內構件的具體作用在于在爐襯與燃料之間和爐膛中的燃料內部形成的人工空腔貫通爐排下的灰艙和燃料層上表面上的燃燒區(qū)，形成縱向通道，空氣進入這些通道，在其中得到預熱，然后由內構件各壁面上的孔隙提供的橫向人工通道擴散到燃燒的燃料層中;而縱向的人工通道開口于燃料層上表面，形成了燃料層上表面的燃燒中心;這樣，通過內構件的作用，在燃燒方式上實現了成型燃燒，同時充分利用了非成型燃料所具有的架拱孔隙、可燃物含量高、著火快等優(yōu)點，加上內構件對燃料的架拱作用，大大強化了非成型燃料的燃燒;通過調節(jié)燃料用量和添加燃料的方式，可有效控制燃燒;通過連接件連接嵌于燃料內部的插入件成一整體，而內構件可選用導熱性能良好的材料制作，這可大大加快爐內傳熱，均勻爐內燃燒溫度，使非成型燃料得以均勻燃燒。
本發(fā)明的優(yōu)點為1.打破非成型燃料的傳統(tǒng)燃燒方式，以內構件使其在燃料爐中成型堆積，實現成型燃燒，開辟了一種在燃料爐中燃燒非成型燃料的新途徑，可較有效的改變現存的燃燒狀況。
2.內構件實現非成型燃料直接成型燃燒，省去了成型燃料的制作過程，有效的降低了燃料成本，節(jié)約了社會勞動力。
3.通過內構件在燃料四周和燃料內部形成空氣通道，增加燃燒表面，加大非成型燃料的架拱空隙，并使空氣得到預熱，克服了非成型燃料通風不暢，燃燒表面小等弊病。
4.應用內構件直接成型燃燒散煤等非成型燃料，利用了非成型燃料本身的架拱空隙，燃料層疏松等優(yōu)點，使燃料自身在燃料內部形成空氣通道和燃燒表面，克服了現有成型燃料的燃料層致密，燃料內部燃燒表面小，燃燒困難等缺點。
5.應用內構件直接成型燃燒散煤等非成型燃料，利用了非成型燃料的可燃物含量高，著火容易等特點，克服了現有成型燃料火力軟，升火緩慢的弱點。
6.利用內構件在燃料爐中直接燃燒散煤等非成型燃料，可通過調節(jié)燃料添加量和添加方式，隨即調整燃燒狀態(tài)，克服了成型燃料燃燒難于控制的缺點。
7.連接件連接在燃料內部的插入件成一整體，利用內構件對熱傳導的強化作用，均勻了爐內燃燒溫度，使非成型燃料可在燃料爐中均勻燃燒，克服了普通燃燒爐中燃燒不均的現象。
8.由于高效燃燒，均勻燃燒，本發(fā)明大大提高了燃料利用率，節(jié)能效果明顯，而且火力強，燃燒可控，使本發(fā)明所涉及的燃料適用性增強。
9.內構件的形狀、尺寸、組合方式、材料種類、形成的空腔的形狀、大小，壁面上橫向通道的形狀、尺寸、分布率等可根據具體情況進行選擇，視實際需要而確定，因此使用靈活，方便，可與燃料爐的拆裝自如。
10.本發(fā)明涉及的非成型燃料燃燒方法及燃料爐內構件，可通過在普通燃料爐中增加內構件對其進行改裝，改善燃燒效果，也可運用本發(fā)明設計新型燃燒爐，因此，本發(fā)明應用前景廣大，同時具有重要的社會意義。
一句話，本發(fā)明運用內構件實現了非成型燃料的直接成型燃燒，不但利用了非成型燃料的優(yōu)點，同時也充分發(fā)揮了成型燃料人工通道，人工燃燒表面的作用，使燃燒大大被強化，其燃燒效果和使用方便性優(yōu)于現有成型燃料爐和非成型燃料灶，適合炊事、采暖等各種用火場合。
本發(fā)明采用的附圖名稱如下

圖1為實例一內構件與燃料爐進行裝配的正視圖和俯視圖，其中(A)為正視圖，(B)為俯視2為實施例一內構件的環(huán)周件正視3為實施例一內構件的內嵌件立體示意4為實施例二內構件與燃料爐進行裝配的正視圖和俯視圖，其中(A)為正視圖，(B)為俯視5為實施例二內構件的環(huán)周件正視圖和俯視圖，其中(A)為正視圖，(B)為俯視6為實施例二內構件的內嵌件正視圖和俯視圖，其中(A)為正視圖，(B)為俯視7為實施例二內構件使用的分段式爐排的俯視8為實施例三內構件的環(huán)周件正視圖和俯視圖，其中(A)為正視圖，(B)為俯視中標號的名稱為(1)連接件 (2)插入件 (3)環(huán)周件(4)環(huán)周件定位件 (5)爐襯 (6)爐排(7)灰艙 (8)燃料區(qū) (9)內構件架拱空隙(10)爐壁空腔 (11)內部空腔 (12)燃燒區(qū)(13)爐條 (14)爐條開孔 (15)環(huán)周件壁(16)環(huán)周件壁面孔 (17)環(huán)周件內凸肋 (18)環(huán)周件箍(19)插入件箍 (20)插入件壁面孔 (21)插入件壁面縫(22)插入件壁 (23)環(huán)周件壁面縫 (24)分段爐條間隔以下結合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明本說明書以實施例一為重點作全面介紹，其它實施例只說明其與實施例一的不同之處。
實施例一如圖1所示，內構件實施例一的環(huán)周件(3)為壁面開孔(16)<見圖2>的空心圓柱面，其壁面(15)為連續(xù)表面表面。環(huán)周件(3)直接安放于爐排(6)上，并通過環(huán)周件定位件(4)防止其水平滑動。環(huán)周件定位件(4)可以是環(huán)周件向外凸起的水平梁，也可是爐襯(5)的向內凸起的水平梁，水平間距最大的兩對稱梁間的外端直徑與爐襯(5)的內徑一致，或內端直徑與環(huán)周件(3)的外徑一致。環(huán)周件的中心空腔用作燃料爐的燃料區(qū)(8)，非成型燃料靠爐排(6)支持在該中心空腔內燃燒。環(huán)周件壁(15)<見圖2>的外徑小于爐襯內徑，形狀與爐襯一致<圖示為圓形>，與爐襯形成的爐壁空腔(10)作為燃料在其四周表面的空氣通道，并通過壁面孔(16)<見圖2>形成的橫向空氣通道與燃料區(qū)(8)連通。環(huán)形爐壁空腔(10)的下部開口于爐排下的灰艙(7)，上部開口于燃料層上表面上的燃燒區(qū)(12)，空氣從灰艙空間進到該空腔中并得到預熱，然后由環(huán)周件壁面孔(16)<見圖2>擴散進入燃料區(qū)(8)。圖示內構件環(huán)周件壁(15)<見圖2>同時用作為非成型燃料的外圍支持面和整體成型面，而壁面孔(16)<見圖2>則提供燃料四周表面的燃燒面。插入件(2)是管壁開孔的垂直空心管，通過連接件(1)連接為內嵌件。連結件(1)橫跨爐襯(5)的壁將內嵌件定位于爐內。插入件(2)安裝于環(huán)周件(3)內，下端插入爐條(13)上的開孔(14)實現與爐排的連接，以防止其擺動。插入件下端穿過爐條孔(14)開口于灰艙(7)，上端穿過連接件開口于燃燒區(qū)(12)?？諝獬龔幕遗撝苯涌v向進入插入件間的燃料層以外，還進入插入件的中心空腔在燃料內部形成的內部空腔(11)，并在其中得到預熱，然后一部分通過管壁開孔<實施例一未示出>形成的橫向通道擴散進入任一高度處的燃料層內，另一部分直通向插入件的上端開口，形成燃料層上表面的燃燒中心。同時，在燃料內部的插入件(2)形成了架拱孔隙(9)，一方面增大了燃料內的空隙，改善了燃料內部的通氣性，另一方面在燃料內部形成了新的燃燒表面。
實施例一內嵌件可以是圖3所示的管束結構，插入件(2)<見圖3>的壁面為連續(xù)面，在壁面上開孔<未圖示出>形成插入件的橫向通道。連接件(1)<見圖3>為連有多根輻條的圓箍，輻條上開設與管束一一對應的連接孔，管束狀插入件(2)<見圖3>穿過輻條上的連接孔，并以適當方式<一起鑄造，焊接等>與輻條連接，開口于燃燒區(qū)(12)，下端插入爐條上的開孔(14)，開口于灰艙。
實施例二按圖4示，環(huán)周件(3)向內凸出一定數目的縱向內凸肋(17)，環(huán)周件壁(15)上開孔(16)<圖5中未全示出>。內凸肋(17)可以為各種合適的形狀，圖示<見圖4和圖5>為矩形，還可加工為圓弧形、方形內凸肋。插入件(2)為矩形板通過插入件箍(19)<見圖6>連接而成，插入件壁(22)<見圖6>為非連續(xù)面，四壁在相交處形成了插入件壁面縫(21)<見圖6>，它同矩形壁上的開孔(20)<見圖6>共同形成插入件的橫向通道。插入件(2)帶有與其連于一體的連接件(1)，可通過各自的連接件與爐襯(5)連接，固定插入件，也可將各插入件的連接件按實施例一方式連于一體<未示出>，還可使各插入件的連接件(1)穿過環(huán)周件壁<圖中未示出>，將內構件連接為一整體。插入件下端插入分段爐條(13)<見圖7>形成的間隔(24)<見圖7>中，與爐排連接。
實施例二的其它同實施例一。
實施例三如圖8示，實施例三的環(huán)周件壁(15)為非連續(xù)表面，由多根柵欄條通過環(huán)周件箍(18)連接而成。非連續(xù)環(huán)周件壁(15)之間形成環(huán)周件壁面縫(23)，用作環(huán)周件的橫向通道。
實施例三的其它可通實施例一或二。
雖然本發(fā)明通過以上實施例和參考它的可能實施例得到了說明，但必須理解，其具體實施方法，如內構件的形狀、尺寸，形成空腔的方法，空腔形狀、尺寸，橫向通道的形狀、尺寸、通道分布率等，仍可進行修改和改進，但都不會由此而背離權利要求書中所規(guī)定的本發(fā)明的范圍和基本精神。
權利要求
1.一種非成型燃料在燃料爐中直接成型燃燒的方法，其特征在于通過在燃料爐中安裝內構件，內構件將爐膛分成若干個燃燒小區(qū)，非成型燃料在燃料爐中成型堆積，在爐襯與燃料之間和燃料內部形成人工空腔，各空腔壁上開設孔隙，連通空腔和空腔壁之間的燃料層，各種空腔和孔隙提供縱、橫交錯的人工通道，形成空腔壁上的燃燒表面，空氣從內構件提供的縱、橫向人工通道進入燃料層，均勻燃燒，強化燃燒，實現了非成型燃料在燃料爐中直接模擬成型燃料燃燒方式。
2.一種使用權利要求1所述方法設計的燃料爐，其特征在于在燃料爐中安裝內構件，內構件主要由環(huán)周件和內嵌件兩部分組成，內嵌件由多個插入件通過連接件連接而成，環(huán)周件和插入件呈中空柱形，它們的壁面上均有孔隙，環(huán)周件位于爐襯內，插入件安裝在環(huán)周件內，插入件的下端與爐排連接，燃料放在插入件與環(huán)周件之間、插入件與插入件之間的空間中，環(huán)周件與爐襯之間形成爐壁空腔，插入件的中心空腔在燃料內部形成內部空腔，爐壁空腔和內部空腔的上部與燃料層上表面以上空間(燃燒區(qū))相通，下部與爐排以下空間(灰艙)相通，形成上下貫通的空氣預熱腔和縱向人工通道，環(huán)周件壁面孔隙連通爐壁空腔和環(huán)周件內的燃料層，插入件壁面孔隙連通內部空腔和插入件外的燃料層，形成橫向通道，提供燃燒表面。
3.按照權利要求2所述的燃料爐，其特征在于環(huán)周件的壁面是連續(xù)表面，壁面孔隙是壁面上的開孔。
4.按照權利要求2所述的燃料爐，其特征在于環(huán)周件的壁面是非連續(xù)表面，壁面孔隙是非連續(xù)表面間形成的狹縫。
5.按照權利要求2所述的燃料爐，其特征在于插入件的壁面是連續(xù)表面，壁面孔隙是壁面上的開孔。
6.按照權利要求2所述的燃料爐，其特征在于插入件的壁面是非連續(xù)表面，壁面孔隙是非連續(xù)表面間形成的狹縫。
7.按照權利要求2所述的燃料爐，其特征在于內構件的環(huán)周件與內嵌件連接形成內構件整體。
8.按照權利要求2所述的燃料爐，其特征在于內構件的環(huán)周件不與內嵌件連接，內構件獨立為環(huán)周件和內嵌件兩部分。
9.按照權利要求2所述的燃料爐，其特征在于爐排的爐條上開孔，插入件下端插入爐條上的開孔中與爐排連接。
10.按照權利要求2所述的燃料爐，其特征在于爐排的爐條被分成若干段，插入件下端插入分段爐條的間隔中與爐排連接。
全文摘要
本發(fā)明屬于燃燒技術領域，涉及一種散煤等非成型燃料成型燃燒，并強化燃燒的方法及燃料爐，其要點在于通過在燃料爐中安裝內構件，在非成型燃料四周表面及燃料內部形成空氣通道，預熱空氣，增大燃燒表面，使非成型燃料模擬了成型燃料的燃燒方式，在燃料爐中直接高效燃燒，不但省去了成型燃料的加工，降低了燃料成本，而且火力強，效率高，燃燒均勻，節(jié)約燃料明顯，是一種新的燃燒技術，可應用該技術設計新型燃料爐和改進現有燃料爐。
文檔編號F23K1/00GK1106121SQ9410058
公開日1995年8月2日 申請日期1994年1月26日 優(yōu)先權日1994年1月26日
發(fā)明者許光文, 葛蔚, 張余勇, 白蘊如, 晏東, 李靜海 申請人:中國科學院化工冶金研究所