固体燃料的燃烧装置的制造方法
固体燃料的燃烧装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及固体燃料燃烧领域，具体地讲，有关于一种固体燃料的燃烧装置。
【背景技术】
[0002]从燃料分类角度来看，固体燃料因资源丰富、使用安全，是现代人类使用最为广泛的一种燃烧材料，特别是煤。另外，随着以煤为代表的矿物质固体燃料的需求量的增大、资源的减少，以及全球新能源运动的展开，可再生的生物质燃烧材料，如秸杆、稻草、木材、木屑、枯枝等得到人们的高度重视。
[0003]目前使用生物质燃烧材料的主要方式直接点燃燃烧，这种方式燃烧效率非常低，并产生大量的黑烟，造成环境污染。
[0004]一直以来，很多人都试图采用现有的燃煤炉具来燃烧生物质燃料。由于生物质燃烧材料与固定碳含量较高的矿物质燃烧材料的燃烧特性具有比较大的区别，现有的燃烧炉具并不能适应由可再生的生物质材料构成的固体燃料的燃烧，造成燃烧效率低，存在排放污染等问题，从而制约了生物质燃烧材料的应用。另外，现在大量使用的煤都是固定碳含量比较高的高级煤，例如无烟煤、烟煤等，一些低级煤，例如褐煤、泥煤等，利用现有的燃烧装置，也同样存在燃烧效率低，冒黑烟等问题，因此目前还没有得到广泛应用。
[0005]本发明人在仔细研究后发现，生物质燃烧材料和低级煤(例如褐煤、泥煤等)与高级煤的相比，主要的区别是，高级煤的固定碳含量很高(一般在90%以上)，因此在燃烧时主要是固定碳燃烧方式；而生物质燃烧材料和低级煤的固定碳含量比较低，而挥发份含量比较高(大概在50% — 70%)。这种挥发份含量高的固体燃料，主要存在两个特点:1)挥发份析出温度低于挥发份燃点；2)挥发份的燃点高于灰熔点。
[0006]目前的燃烧炉一般分为正向燃烧炉和反式燃烧炉两种，由于生物质燃料和低级煤存在上述特点，采用这两种燃烧炉都无法实现持续高效燃烧。
[0007]在采用现有的正向燃烧炉燃烧时，存在如下问题:
[0008]I)燃烧效率低。在燃烧时，由于挥发份的析出温度低于挥发份的燃点，挥发份首先析出并以黑烟的方式排放到空气中，剩余的固定碳部分再进行燃烧，这样只利用了其中的固定碳燃烧产生的热量，不但燃烧效率比较低，而且存在排放污染。
[0009]2)不能持续燃烧。现有的燃烧装置一般是通过炉篦进风，使得炉篦上的固体燃料进行高温燃烧，由于灰熔点低于挥发份和固定碳的燃点，在炉箅上固定碳燃烧的高温环境下，燃烧后的炉灰处于呈粘稠状的熔融状态，会糊在炉箅上，无法通过炉箅或者其它排灰机构(例如拨灰棒)正常排出，使得该粘稠状的炉灰混合在正在燃烧的燃料中，极大地影响了燃料的燃烧效率。并且，该粘稠状的炉灰粘在炉箅子上，堵塞了炉箅上的进风通道，一段时间后会将炉箅糊死，使得燃烧炉无法继续工作。
[0010]反式燃烧炉的特点是，出火口低于炉箅，使燃烧产生的火焰反向通过炉箅后再到达出火口。这种燃烧方式与正向燃烧相比，析出的挥发份可以在通过炉箅时被火焰点燃，燃烧效率得到了提高。然而由于高温火焰位于炉箅位置，这也使得炉箅位置的温度非常高，在高温环境下，燃烧后的炉灰处于呈粘稠状的熔融状态，会糊在炉箅上，堵塞了炉箅的气流通道，很快就会将炉箅糊死，使得燃烧炉无法继续工作。
[0011]专利号为01220213695.8的中国实用新型专利提出了一种可用于各种固体可燃物充分燃烧的多点配风正反烧充分燃烧的热风炉900。如图2所示，该热风炉包括炉体，炉体内分别设有上燃烧室92和下燃烧室93，上燃烧室92和下燃烧室93的底部分别设有上炉箅94和下炉箅95，下炉箅95的下方为除灰室96，下燃烧室93的炉体上设有出烟口 98。上燃烧室92内设有上部与炉体内壁为一体，下部缩径为圆筒的漏斗状燃烧仓910，漏斗状燃料仓910的下端口位于上炉箅94上，漏斗状燃料仓910的中心处纵向设有下端开口的圆筒状烟火通道911，漏斗状燃料仓910下部的外壁与炉体91的内壁之间形成有环形上风道912，漏斗状燃料仓910下部圆筒的外壁上均匀开设有多个进风孔913，炉体91的外壁上开设有两个与环形风道相连通的进风口 914，进风口 914处连接有风筒915。
[0012]该热风炉试途通过正反烧结合来解决正向燃烧和反式燃烧存在的问题,然而该热风炉900在使用时,存在有如下缺陷而无法持续使用:
[0013]I)由于上燃烧室92与下燃烧室93之间通过上炉箅94分隔，在燃烧过程中，上燃烧室92内不完全燃烧的燃料需要落入到下燃烧室93继续燃烧，如果落入下燃烧室93内不完全燃烧的燃料的燃烧速度不能匹配上通过上炉箅94向下燃烧室93落料的速度，下燃烧室93内堆的不完全燃烧的燃料越来越多，一段时间后，会将下燃烧室93内的出烟口 98堵上，不但无法继续燃烧，而且燃烧室内的燃气会从进风口冒出，可能会造成安全事故。然而由于不同燃料的燃烧速度存在差别，在实际使用过程中，很难保证上下燃烧室的燃烧速度完全匹配，使该热风炉使用时存在不安全隐患。
[0014]2)燃料在上燃烧室92中进行燃烧，火焰需要穿过上炉箅进入到下燃烧室，从而使得上炉箅位置的温度仍然很高，上炉箅上仍然存在熔灰问题，燃烧一段时间后，上炉箅熔融的炉灰将上炉箅上的燃料粘结在一起，无法通过上炉箅向下燃烧室落料，燃料只能在上燃烧室燃烧，上炉箅上灰烬最终完全将上炉箅糊住，从而造成热风炉无法持续工作。
[0015]3)如图2所示，该热风炉为提高燃烧效率，从下燃烧室93底部的下炉箅95下风大量配风，造成下炉箅95位置的温度过高，而一些固体生物质燃料(如秸杆)的灰熔点比较低，从而使得该热风炉在燃烧固体生物质燃料时产生融灰现象，使得燃烧产生的灰份处于粘稠的熔融状态，而粘结下炉箅95上。这样在该热风炉工作一段时间后，下炉箅95的缝隙被融灰糊上，无法有效排灰，从而造成该热风炉无法持续工作。
[0016]因此，有必要提供一种适合挥发份含量高的固体燃料(例如生物质燃料)燃烧的固体燃料燃烧炉，来克服现有燃烧炉存在的上述缺陷，实现固体燃料的有序可控燃烧。
【发明内容】
[0017]本发明的目的在于，提供一种固体燃料燃烧方法及燃烧装置，不但能够使固体燃料中的挥发份充分燃烧，而且解决了熔灰问题，并在燃烧过程中，实现燃烧速度的自然匹配，保证了燃料的持续燃烧。
[0018]为实现上述发明目的，本发明提供了一种固体燃料的燃烧装置，包括炉膛，该炉膛设有进风口和固体燃料进料口，所述进料口设置在炉膛顶部，在炉膛内对应所述进料口设置有承接从进料口进入的固体燃料的炉箅，固体燃料在进料口与炉箅之间形成堆料层，该炉箅上方的炉膛在堆料层的其中一侧形成为进风侧，与该进风侧相对的另一侧形成为燃烧侧；所述堆料层位于燃烧侧的侧面外侧形成为不对堆料层侧面形状进行限制的开放式结构，在所述燃烧侧形成有导通于尾气出口的燃烧腔，从而进入炉膛的风所产生的主气流由进风侧大致横向穿过堆料层后进入燃烧腔，最后从尾气出口排出。
[0019]本发明的上述燃烧装置在燃烧时，点燃该堆料层，从堆料层的进风侧进风，风横向穿过堆料层，从堆料层的燃烧侧穿出，燃烧火焰朝向燃烧腔燃烧，燃料随着体积变小而逐渐下移，新燃料在重力作用下自动补充到堆料层上，被加热后析出挥发份；风带着析出的挥发份从堆料层的燃烧侧 穿出并朝向燃烧腔流动，挥发份被朝向燃烧腔燃烧的燃烧火焰点燃，进入燃烧腔燃烧，燃烧尾气从尾气出口排出；同时，析出挥发份后的固定碳燃料被点燃，进行固定碳燃烧，产生新的燃烧火焰，燃尽后产生的灰烬通过堆料层底部的炉箅排出，随着燃烧的进行，新燃料不断补充的堆料层上，形成燃烧循环。
[0020]采用本发明的上述燃烧装置，由于在燃烧过程中，在燃料析出挥发份和进行固定碳燃烧都在堆料层，随着燃烧的进行，燃料析出挥发份后体积变小，在重力作用下自动向下移动，并逐渐被下层燃烧火焰点燃，新燃料自动从进料口补入到堆料层上，下层燃料的固定碳燃烧又为上层新燃料挥发份析出提供所需的热量，新燃料的补充速度取决于下层燃料的燃烧速度，从而自然实现了上层挥发份析出与固定碳燃料燃烧速度的匹配，有效解决了现有热风炉因燃烧速度不匹配而存在的安全隐患问题。
[0021]同时，在燃烧过程中，新补充到堆料层的燃料被下层固定碳燃料加热析出的挥发份随着气流朝向燃烧腔流动，而下层固定碳燃料燃烧产生火焰也在气流带动下朝向燃烧腔燃烧，在挥发份经过燃烧火焰时，被燃烧火焰产生的高温点燃，从而实现了挥发份的充分燃烧。并且，由于本发明的燃烧装置可以随着燃烧的进行利用重力自动有序进料，可以使燃烧炉处于无人值守的运行状态，不但节省了人力，而且由于堆料层处于动态平衡状态，使得固定碳燃烧和挥发份析出一直处于连续稳定的燃烧状态下，有效保证了挥发份的充分燃烧，提高了燃烧效率，实现了燃烧炉的有序可控燃烧。
[0022]另外，由于本发明从堆料层的一侧进风，在堆料层与进风侧相对的燃烧侧设置燃烧腔。这样，在气流的带动下，下层固定碳燃烧的高温火焰从堆料层的燃烧侧穿出，在燃烧侧形成高温火焰区，为挥发份提供点燃所需的高温环境，而堆料层在底部炉箅位置几乎没有气流通过，从而在底部炉箅位置不存在高温火床。并且，随着燃烧的进行，体积变小的固定碳燃料逐步下移，燃烧时间越长的固定碳燃料位于越向下的位置，使得下部的固定碳燃烧层越向下温度越低，燃烧所产生的炉灰也在固定碳燃料向下移动过程中，在重力作用下通过底部炉箅被排入到下部的灰室中，有效解决了现有燃烧炉存在的熔灰问题，保证了燃烧炉的持续稳定燃烧。
[0023]并且，由于堆料层位于燃烧侧的侧面外侧为开放式结构，结构比较简单，降低了设备成本。
[0024]在本发明的一个可选实施方式中，在燃烧侧的挥发份气流的流经路径上可设置有蓄热体。这样，在燃烧时，蓄热体被燃烧火焰加热，风带着析出的挥发份从堆料层的燃烧侧穿出后，挥发份在流经蓄热体时，被蓄热体和燃烧火焰点燃，进入燃烧腔燃烧。
[0025]在该实施方式的一个可选例子中，所述蓄热体顺着挥发份气流方向设置，从而在挥发份流经该蓄热体时被点燃。
[0026]在该实施方式的另一个可选例子中，所述蓄热体沿阻挡气流的方向设置，该蓄热体形成为具有通孔的蓄热孔板，挥发份在穿过蓄热孔板时被点燃，进入到燃烧腔燃烧。
[0027]在本发明的另一个可选实施方式中，在燃烧侧的挥发份流经路径上设有将挥发份气流引向燃烧火焰的导流壁。这样，在燃烧过程中，析出的挥发份从堆料层的燃烧侧穿出后被导流壁引导到燃烧火焰位置，而被点燃，进入燃烧腔燃烧。
[0028]在该实施方式的一个可选例子中，所述导流壁由设置于炉膛内的导流板侧壁构成，在该导流板的下端或下部形成有供气流通过的气流通道。
[0029]在该实施方式的另一个可选例子中，所述导流壁由炉膛部分内壁构成。
[0030]在该实施方式的再一个可选例子中，在燃烧腔内设置有换热装置，导流壁由换热装置的部分侧壁构成。
[0031]在本发明的一个可选例子中，所述进料口在水平面上的投影面积可小于炉箅堆料区域在水平面上的投影面积。
[0032]在本发明的一个可选例子中，所述炉箅的边缘可均与炉膛内壁相连接。
[0033]在本发明的另一个可选例子中，所述炉箅在燃烧腔的一侧边缘与炉膛内壁可具有间隔。
[0034]在本发明的一个可选例子中，所述的燃烧腔可具有两个或两个以上。
[0035]在本发明中，所述的燃烧腔可连接于换热装置。
[0036]在本发明中，所述的燃烧腔可设有一个或一个以上向换热装置供热的出口。
[0037]实验证明，采用本发明的上述燃烧装置，挥发份几乎可以被完全燃烧，燃烧炉的燃烧效率达到95%以上，并且没有黑烟排放，实现了挥发份含量高的固体燃料燃烧的洁净排放。本发明的燃烧炉充分利用了重力和热量传递的特性，不但能够符合燃料原理的要求，实现了燃料的自动有序燃烧，而且结构简单，制造成本低，使用方便，从而为挥发份高的固体燃料的推广应用提供了有利条件。
【附图说明】
[0038]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039]图1为现有的正反烧热风炉的结构示意图；
[0040]图2为本发明实施例1的燃烧装置的燃烧状态示意图；
[0041]图3为本发明实施例1的炉箅与炉膛内壁均相接的燃烧装置结构示意图；
[0042]图4为本发明实施例1的倾斜炉箅燃烧装置结构示意图；
[0043]图5本发明实施例1的燃烧装置具有两个燃烧腔的结构示意图。
[0044]图6为本发明实施例2的燃烧装置的燃烧状态示意图；
[0045]图7为蓄热孔板的结构示意图；
[0046]图8为本发明实施例2蓄热体沿挥发份气流方向设置的结构示意图；
[0047]图9为本发明实施例2的炉箅与炉膛内壁均相接的燃烧装置结构示意图；
[0048]图10为本发明实施例2的倾斜炉箅燃烧装置结构示意图；
[0049]图11为本发明实施例2的两个燃烧腔结构示意图；
[0050]图12为本发明实施例3的燃烧装置的燃烧状态示意图；
[0051]图13为本发明实施例3的导流壁结构示意图；
[0052]图14为本发明实施例3的另一种导流壁结构示意图；
[0053]图15为本发明实施例3的炉箅与炉膛内壁均相接的燃烧装置结构示意图；
[0054]图16为本发明实施例3的倾斜炉箅结构示意图；
[0055]图17为本发明实施例3的炉膛内壁形成为导流壁的结构示意图；
[0056]图18为本发明实施例3的换热装置侧壁形成为导流壁的一种结构示意图；
[0057]图19为本发明实施例3的换热装置侧壁形成为导流壁的另一种结构示意图；
[0058]图20为本发明实施例3的燃烧腔为两个的结构示意图。
[0059]图号说明:
[0060]燃烧装置100 ;换热装置200 ;尾气排出口 201 ;
[0061]炉膛10 ;进风侧101 ;燃烧侧102 ;
[0062]堆料层I ;进料口 11 ;进风口 12 ;炉箅14 ;进料斗15 ；
[0063]蓄热体21 ;蓄热孔板211 ;通孔21 0 ；
[0064]导流壁22 ;导流板221 ;孔隙结构222 ；
[0065]燃烧腔3 ;燃烧腔出口 31 ;
[0066]灰室4 ；
[0067]固体燃料5 ;挥发份51 ;析出挥发份后的固定碳燃料52 ;炉灰53。
【具体实施方式】
[0068]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0069]本发明提供了一种固体燃料的燃烧装置100。如图2至图20所示，该燃烧装置100包括炉膛10，该炉膛10设有向炉膛内供风的进风口 12，在炉膛10顶部具有固体燃料进料口 11。在炉膛10内对应所述进料口 11设置有承接从进料口 11进入的固体燃料5的炉箅14，固体燃料5在进料口 11与炉箅14之间形成堆料层1，该炉箅14上方的炉膛10在堆料层I的其中一侧形成为进风侧101，与该进风侧101相对的另一侧形成为燃烧侧102，堆料层I位于燃烧侧102的侧面外侧形成为不对堆料层I侧面形状进行限制的开放式结构，在燃烧侧102形成有导通于尾气出口 201的燃烧腔3，从而进入炉膛10的风所产生的主气流由进风侧101大致横向穿过堆料层I后进入燃烧腔3，最后从尾气出口 201排出。
[0070]本发明的燃烧装置100在燃烧时，点燃该堆料层1，从堆料层I的进风侧101进风，风横向穿过堆料层1，从堆料层I的燃烧侧102穿出，风带着燃烧火焰朝向燃烧腔3燃烧，燃料随着体积变小而逐渐下移，新燃料在重力作用下自动补充到堆料层I上，被加热析出挥发份51，风带着析出的挥发份51从堆料层I的燃烧侧102穿出并朝向燃烧腔3流动，挥发份51被朝向燃烧腔3燃烧的燃烧火焰点燃，进入燃烧腔3燃烧，燃烧尾气从尾气出口 201排出；同时，析出挥发份51后的固定碳燃料52被点燃，进行碳燃烧，产生新的燃烧火焰，燃尽后产生的灰烬53通过堆料层I底部的炉箅14排出，随着燃烧的进行，新燃料不断补充的堆料层I上，形成燃烧循环。
[0071]本发明进入炉膛10的风产生的主气流是指风产生的主要的气流，该气流从堆料区I的进风侧101大致横向穿过堆料区I从燃烧侧102穿出；在燃烧过程中进入炉膛10的风主要产生横向穿过堆料区I的气流，堆料区I底部炉箅14位置几乎没有气流穿过或者会有微弱的气流从底部炉箅14穿过，只要该微弱的气流不影响主要气流方向，就不会对本发明燃烧装置的效果产生影响，即本发明燃烧装置只要能够保证燃烧过程中主要气流方向是从堆料层I进风侧101进入并从燃烧侧102穿出大致横向穿过堆料层I形成侧向燃烧方式即属于本发明的范围。
[0072]本发明中的堆料层I是指固体燃料在进料口 11与炉箅14之间形成的料堆。该堆料层I在燃烧过程中，上层新进入的燃料先被加热到挥发份析出温度而析出挥发份，随后被点燃进行固定碳燃烧，随着燃烧的进行燃料体积变小而逐渐下移，燃尽后产生的灰烬53通过炉箅14排出；同时，新燃料在重力作用下自动补充到堆料层I上，如此循环，进料口 11与炉箅14之间的堆料层I在燃烧过程中处于动态平衡状态，保持稳定的堆料形状。
[0073]采用本发明的上述燃烧装置100，由于在燃烧过程中，燃料析出挥发份51和进行固定碳燃烧都在炉箅14上方的炉膛内，随着燃烧的进行，燃料析出挥发份51后体积变小，在重力作用下自动向下移动，并逐渐被下层燃烧火焰点燃，新燃料在重力作用下自动从进料口 11补入到堆料层I上，下层燃料的固定碳燃烧又为上层燃料挥发份析出提供所需的热量，新燃料的补充速度取决于下层燃料的燃烧速度，从而自然实现了上层挥发份析出与固定碳燃料52燃烧速度的自然匹配，有效解决了现有热风炉因燃烧速度不匹配而存在的安全隐患问题。
[0074]同时，如图2、图6、图12所示，在燃烧过程中，燃料被下层固定碳燃料52加热析出的挥发份51随着气流朝向燃烧腔3流动，而下层固定碳燃料52燃烧产生火焰也在气流带动下朝向燃烧腔3燃烧，在挥发份51经过燃烧火焰时，被燃烧火焰产生的高温点燃，从而实现了挥发份的充分燃烧。并且，由于本发明可以随着燃烧的进行利用重力自动有序进料，可以使燃烧装置处于无人值守的运行状态，不但节省了人力，而且由于堆料层I处于动态平衡状态，堆料层I在燃烧过程中保持稳定的堆料形状，使得炉膛I内的固定碳燃烧和挥发份析出一直处于连续稳定的燃烧状态下，有效保证了挥发份的充分燃烧，提高了燃烧效率，实现了燃烧装置的有序可控燃烧。
[0075]另外，由于本发明从堆料层I的一侧进风并与进风侧101相对的燃烧侧102设置燃烧腔3，从而使得主气流大致横向穿过堆料层I从燃烧侧102穿出，在堆料层I的燃烧侧102形成高温火焰区，为挥发份提供点燃所需的高温环境，从而形成侧向燃烧方式。这种燃烧方式，由于燃烧火焰主要集中在堆料层I的侧面，在炉箅14位置不存在高温火床；并且随着燃烧的进行，体积变小的固定碳燃料逐步下移，燃烧时间越长的固定碳燃料位于越向下的位置，使得堆料层I下部的固定碳燃烧层越向下温度越低，燃烧所产生的炉灰53也在固定碳燃料52向下移动过程中，在重力作用下通过底部炉箅14被排入到下部的灰室4中，从而有效避免了在炉箅位置熔灰而造成的糊炉箅等问题，保证了燃烧装置的持续稳定燃烧。
[0076]并且，由于堆料层I位于燃烧侧102的侧面外侧为开放式结构，结构比较简单，降低了设备成本。
[0077]如图2、图6、图12所示，在进料口 11上可设置有进料斗15，以利于向堆料区I进料。
[0078]在本发明中，进风口 12可如图2、图6、图12所示设置于炉膛10的侧壁上，也可如图3、图8、图15所示，设置于炉膛10的顶部。当然，该进料口 12的设置位置并不限于图中所示的方式，只要能够向堆料区I的一侧供风并形成大致横向穿过堆料层的主气流即可，其具体设置位置可以不做限制。
[0079]如图3、图9、图15所示，在本发明的一个可选例子中，炉箅14的边缘均可与炉膛14内壁相连接，从而覆盖炉膛内的整个区域。如图2、图6、图12所示，炉箅14在燃烧腔3的一侧边缘与炉膛10内壁具有间隔。如图2、图6、图12所示，该炉箅14可水平设置在炉膛10内；也可如图4、图10、图16所示，炉箅14倾斜设置在炉膛10内。该炉箅14的结构形式并不限于以上几种，炉箅14的设置只要能够承接固体燃料，在进料口 11与炉箅14之间形成堆料层1，避免堆料层I的固体燃料直接掉落即可，其具体形式可不做限制。
[0080]在本发明中，燃烧腔3连接有换热装置200，以利用燃烧腔3燃烧产生的热。该换热装置200可以是供暖的换热器、炕、炊具、水套等。如图2示出了在燃烧腔3设置换热器的例子；燃烧腔3可具有向换热装置供热的出口 31的例子，该出口 31上可放置或其它换热装置。该出口 31可设置多个，可都用于炊事，也可以部分用于供暖，部分用于炊事。
[0081 ] 在本发明中，如图5、图11、图20所示，根据需要，燃烧腔3可以设置有2个或两个以上，以适用于各种实际换热需求。
[0082] 下面通过几个具体实施例来更为详细地说明本发明的燃烧装置100。
[0083]实施例1
[0084]图2至图5为实施例1的结构示意图。如图2至图5所示，在本实施例中，堆料层I位于燃烧侧102的侧面与燃烧腔3之间不设置中间结构。这样，在燃烧时，风带着析出的挥发份51从堆料层I的燃烧侧102穿出并朝向燃烧腔3流动，挥发份51直接被朝向燃烧腔3燃烧的燃烧火焰点燃，进入燃烧腔3燃烧，燃烧尾气从尾气出口 201排出。
[0085]实施例2
[0086]图6至图11为实施例2的结构示意图。如图6至图11所示，在本实施例中，在燃烧侧102的挥发份气流的流经路径上设置有蓄热体21。这样，在燃烧时，蓄热体21被燃烧火焰加热，提高了挥发份51流经路径上的温度，风带着析出的挥发份51从堆料层I的燃烧侧102穿出后，挥发份51在流经蓄热体21时被蓄热体21和燃烧火焰产生的高温点燃，进入燃烧腔燃烧，从而进一步提高了挥发份的燃烧效率。
[0087]在本实施例中，该蓄热体21可由蓄热材料制成，可被侧向燃烧的火焰加热，从而在挥发份的流经路径上形成高温环境，使得挥发份51经过时被点燃，有助于挥发份的充分燃烧。该蓄热体21只要被火焰加热处于高温状态中，就有助于在挥发份的流经路径上形成点燃挥发份的高温环境，其具体被加热的温度可不做限制。一个可选的较佳例子中，该蓄热体21可设置成被堆料区I燃烧产生的火焰加热到高于挥发份燃点的温度，这样更有利于挥发份的充分燃烧。
[0088]如图8所示，在本实施例的一个可选例子中，蓄热体21可顺着挥发份气流方向设置，从而在挥发份流经由该蓄热体21时被点燃。在该具体例子中，蓄热体21被设置在炉膛10的顶部，当然该蓄热体21的设置位置并不限于顶部，还可以在挥发份流经路径的其它位置设置。
[0089]如图6、图9、图10所示，在本实施例的另一个可选例子中，蓄热体21也可沿阻挡气流的方向设置。在该例子中，该蓄热体21可为具有通孔210的蓄热孔板211 (如图6、图7所示)，挥发份51在穿过蓄热孔板211时被点燃，进入到燃烧腔3燃烧。该蓄热孔板211并不限于图7所示的结构，只要能够蓄热并具有可供气流通过的通孔即可，其具体形状和结构可以根据需要设置。
[0090]实施例3
[0091]图12至图20为本实施例的结构示意图。如图12至图20所示，在本实施例中，在燃烧侧102的挥发份流经路径上设有将挥发份气流引向燃烧火焰的导流壁22。这样，在燃烧过程中，析出的挥发份从堆料层I的燃烧侧穿出后被导流壁22引导到燃烧火焰位置，从而被点燃，进入燃烧腔燃烧。由于挥发份51经由导流壁22引导，使得挥发份51必须经过燃烧火焰位置的高温区，从而被燃烧火焰产生的高温点燃，进一步提高了挥发份的燃烧效率。
[0092]在本发明中，导流壁22可设置成各种形式，只要能够将带有挥发份51的气流导引到下层燃料燃烧产生的侧向燃烧火焰位置即可。
[0093]如图12、图15、图16所示，在本发明的一个可选例子中，该导流壁22可由设置于炉膛10内的导流板221的侧壁构成。如图13所示，在该导流板221可整体由阻挡气流的结构构成，在该导流板22的下端形成气流通道，挥发份气流经由气流通道穿过燃烧火焰进入燃烧腔3燃烧。如图14所示，该导流板221也可上部为阻挡气流的结构构成，下部形成有孔隙结构222，气流在导流板221下部穿过孔隙结构222进入燃烧腔3。
[0094]如图17所示，在本发明的另一个可选例子中，该导流壁22可由炉膛10的部分内壁构成。
[0095]如图18、图19所示，在本发明的另一个可选例子中，在燃烧腔3内可设置有换热装置200，导流壁2由换热装置200的部分侧壁构成。
[0096]实验证明，采用本发明的上述燃烧装置，挥发份几乎可以完全燃烧，燃烧效率高达到95%以上，并且没有黑烟排放，实现了挥发份含量高的固体燃料燃烧的洁净排放。本发明充分利用了重力和热量传递的特性，实现了燃料的自动有序燃烧，结构简单，制造成本低，使用方便，为挥发份高的固体燃料的推广应用提供了有利条件。
[0097]本发明的上述描述仅为示例性的属性，因此没有偏离本发明要旨的各种变形理应在本发明的范围之内。这些变形不应被视为偏离本发明的精神和范围。
【主权项】
1.一种固体燃料的燃烧装置，包括炉膛，该炉膛设有进风口和固体燃料进料口，其特征在于，所述进料口设置在炉膛顶部，在炉膛内对应所述进料口设置有承接从进料口进入的固体燃料的炉箅，固体燃料在进料口与炉箅之间形成堆料层，该炉箅上方的炉膛在堆料层的其中一侧形成为进风侧，与该进风侧相对的另一侧形成为燃烧侧；所述堆料层位于燃烧侧的侧面外侧形成为不对堆料层侧面形状进行限制的开放式结构，在所述燃烧侧形成有导通于尾气出口的燃烧腔，从而进入炉膛的风所产生的主气流由进风侧大致横向穿过堆料层后进入燃烧腔，最后从尾气出口排出。2.如权利要求1所述的固体燃料的燃烧装置，其特征在于，在燃烧侧的挥发份气流的流经路径上设置有蓄热体。3.如权利要求2所述的固体燃料燃烧装置，其特征在于，所述蓄热体顺着挥发份气流方向设置，从而在挥发份流经该蓄热体时被点燃。4.如权利要求2所述的固体燃料的燃烧装置，其特征在于，所述蓄热体沿阻挡气流的方向设置，该蓄热体形成为具有通孔的蓄热孔板，挥发份在穿过蓄热孔板时被点燃，进入到燃烧腔燃烧。5.如权利要求1所述的固体燃料的燃烧装置，其特征在于，在燃烧侧的挥发份流经路径上设有将挥发份气流引向燃烧火焰的导流壁。6.如权利要求5所述的固体燃料燃烧装置，其特征在于，所述导流壁由设置于炉膛内的导流板侧壁构成，在该导流板的下端或下部形成有供气流通过的气流通道。7.如权利要求5所述的固体燃料燃烧装置，其特征在于，所述导流壁由炉膛部分内壁构成。8.如权利要求5所述的固体燃料燃烧装置，其特征在于，在燃烧腔内设置有换热装置，导流壁由换热装置的部分侧壁构成。9.如权利要求1所述的固体燃料的燃烧装置，其特征在于，所述炉箅的边缘均与炉膛内壁相连接；或者所述炉箅在燃烧腔的一侧边缘与炉膛内壁具有间隔。10.如权利要求1所述的固体燃料的燃烧装置，其特征在于，所述的燃烧腔具有两个或两个以上。
【专利摘要】本发明提供了一种固体燃料的燃烧装置。该燃烧装置包括炉膛，该炉膛设有进风口和设置在炉膛顶部的进料口，在炉膛内对应所述进料口设置有承接从进料口进入的固体燃料的炉箅，固体燃料在进料口与炉箅之间形成堆料层，该炉箅上方的炉膛在堆料层的其中一侧形成为进风侧，与该进风侧相对的另一侧形成为燃烧侧；堆料层位于燃烧侧的侧面外侧形成为不对堆料层侧面形状进行限制的开放式结构，在燃烧侧形成有导通于尾气出口的燃烧腔。本发明不但使挥发份的充分燃烧，而且能够实现自动有序进料和燃烧速度的自然匹配，解决了熔灰问题，保证了稳定持续燃烧。
【IPC分类】F23B50/04
【公开号】CN104896467
【申请号】CN201410079191
【发明人】车战斌
【申请人】车战斌
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月5日
【公告号】WO2015131825A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及固体燃料燃烧领域，具体地讲，有关于一种固体燃料的燃烧装置。
【背景技术】
[0002]从燃料分类角度来看，固体燃料因资源丰富、使用安全，是现代人类使用最为广泛的一种燃烧材料，特别是煤。另外，随着以煤为代表的矿物质固体燃料的需求量的增大、资源的减少，以及全球新能源运动的展开，可再生的生物质燃烧材料，如秸杆、稻草、木材、木屑、枯枝等得到人们的高度重视。
[0003]目前使用生物质燃烧材料的主要方式直接点燃燃烧，这种方式燃烧效率非常低，并产生大量的黑烟，造成环境污染。
[0004]一直以来，很多人都试图采用现有的燃煤炉具来燃烧生物质燃料。由于生物质燃烧材料与固定碳含量较高的矿物质燃烧材料的燃烧特性具有比较大的区别，现有的燃烧炉具并不能适应由可再生的生物质材料构成的固体燃料的燃烧，造成燃烧效率低，存在排放污染等问题，从而制约了生物质燃烧材料的应用。另外，现在大量使用的煤都是固定碳含量比较高的高级煤，例如无烟煤、烟煤等，一些低级煤，例如褐煤、泥煤等，利用现有的燃烧装置，也同样存在燃烧效率低，冒黑烟等问题，因此目前还没有得到广泛应用。
[0005]本发明人在仔细研究后发现，生物质燃烧材料和低级煤(例如褐煤、泥煤等)与高级煤的相比，主要的区别是，高级煤的固定碳含量很高(一般在90%以上)，因此在燃烧时主要是固定碳燃烧方式；而生物质燃烧材料和低级煤的固定碳含量比较低，而挥发份含量比较高(大概在50% — 70%)。这种挥发份含量高的固体燃料，主要存在两个特点:1)挥发份析出温度低于挥发份燃点；2)挥发份的燃点高于灰熔点。
[0006]目前的燃烧炉一般分为正向燃烧炉和反式燃烧炉两种，由于生物质燃料和低级煤存在上述特点，采用这两种燃烧炉都无法实现持续高效燃烧。
[0007]在采用现有的正向燃烧炉燃烧时，存在如下问题:
[0008]I)燃烧效率低。在燃烧时，由于挥发份的析出温度低于挥发份的燃点，挥发份首先析出并以黑烟的方式排放到空气中，剩余的固定碳部分再进行燃烧，这样只利用了其中的固定碳燃烧产生的热量，不但燃烧效率比较低，而且存在排放污染。
[0009]2)不能持续燃烧。现有的燃烧装置一般是通过炉篦进风，使得炉篦上的固体燃料进行高温燃烧，由于灰熔点低于挥发份和固定碳的燃点，在炉箅上固定碳燃烧的高温环境下，燃烧后的炉灰处于呈粘稠状的熔融状态，会糊在炉箅上，无法通过炉箅或者其它排灰机构(例如拨灰棒)正常排出，使得该粘稠状的炉灰混合在正在燃烧的燃料中，极大地影响了燃料的燃烧效率。并且，该粘稠状的炉灰粘在炉箅子上，堵塞了炉箅上的进风通道，一段时间后会将炉箅糊死，使得燃烧炉无法继续工作。
[0010]反式燃烧炉的特点是，出火口低于炉箅，使燃烧产生的火焰反向通过炉箅后再到达出火口。这种燃烧方式与正向燃烧相比，析出的挥发份可以在通过炉箅时被火焰点燃，燃烧效率得到了提高。然而由于高温火焰位于炉箅位置，这也使得炉箅位置的温度非常高，在高温环境下，燃烧后的炉灰处于呈粘稠状的熔融状态，会糊在炉箅上，堵塞了炉箅的气流通道，很快就会将炉箅糊死，使得燃烧炉无法继续工作。
[0011]专利号为01220213695.8的中国实用新型专利提出了一种可用于各种固体可燃物充分燃烧的多点配风正反烧充分燃烧的热风炉900。如图2所示，该热风炉包括炉体，炉体内分别设有上燃烧室92和下燃烧室93，上燃烧室92和下燃烧室93的底部分别设有上炉箅94和下炉箅95，下炉箅95的下方为除灰室96，下燃烧室93的炉体上设有出烟口 98。上燃烧室92内设有上部与炉体内壁为一体，下部缩径为圆筒的漏斗状燃烧仓910，漏斗状燃料仓910的下端口位于上炉箅94上，漏斗状燃料仓910的中心处纵向设有下端开口的圆筒状烟火通道911，漏斗状燃料仓910下部的外壁与炉体91的内壁之间形成有环形上风道912，漏斗状燃料仓910下部圆筒的外壁上均匀开设有多个进风孔913，炉体91的外壁上开设有两个与环形风道相连通的进风口 914，进风口 914处连接有风筒915。
[0012]该热风炉试途通过正反烧结合来解决正向燃烧和反式燃烧存在的问题,然而该热风炉900在使用时,存在有如下缺陷而无法持续使用:
[0013]I)由于上燃烧室92与下燃烧室93之间通过上炉箅94分隔，在燃烧过程中，上燃烧室92内不完全燃烧的燃料需要落入到下燃烧室93继续燃烧，如果落入下燃烧室93内不完全燃烧的燃料的燃烧速度不能匹配上通过上炉箅94向下燃烧室93落料的速度，下燃烧室93内堆的不完全燃烧的燃料越来越多，一段时间后，会将下燃烧室93内的出烟口 98堵上，不但无法继续燃烧，而且燃烧室内的燃气会从进风口冒出，可能会造成安全事故。然而由于不同燃料的燃烧速度存在差别，在实际使用过程中，很难保证上下燃烧室的燃烧速度完全匹配，使该热风炉使用时存在不安全隐患。
[0014]2)燃料在上燃烧室92中进行燃烧，火焰需要穿过上炉箅进入到下燃烧室，从而使得上炉箅位置的温度仍然很高，上炉箅上仍然存在熔灰问题，燃烧一段时间后，上炉箅熔融的炉灰将上炉箅上的燃料粘结在一起，无法通过上炉箅向下燃烧室落料，燃料只能在上燃烧室燃烧，上炉箅上灰烬最终完全将上炉箅糊住，从而造成热风炉无法持续工作。
[0015]3)如图2所示，该热风炉为提高燃烧效率，从下燃烧室93底部的下炉箅95下风大量配风，造成下炉箅95位置的温度过高，而一些固体生物质燃料(如秸杆)的灰熔点比较低，从而使得该热风炉在燃烧固体生物质燃料时产生融灰现象，使得燃烧产生的灰份处于粘稠的熔融状态，而粘结下炉箅95上。这样在该热风炉工作一段时间后，下炉箅95的缝隙被融灰糊上，无法有效排灰，从而造成该热风炉无法持续工作。
[0016]因此，有必要提供一种适合挥发份含量高的固体燃料(例如生物质燃料)燃烧的固体燃料燃烧炉，来克服现有燃烧炉存在的上述缺陷，实现固体燃料的有序可控燃烧。
【发明内容】
[0017]本发明的目的在于，提供一种固体燃料燃烧方法及燃烧装置，不但能够使固体燃料中的挥发份充分燃烧，而且解决了熔灰问题，并在燃烧过程中，实现燃烧速度的自然匹配，保证了燃料的持续燃烧。
[0018]为实现上述发明目的，本发明提供了一种固体燃料的燃烧装置，包括炉膛，该炉膛设有进风口和固体燃料进料口，所述进料口设置在炉膛顶部，在炉膛内对应所述进料口设置有承接从进料口进入的固体燃料的炉箅，固体燃料在进料口与炉箅之间形成堆料层，该炉箅上方的炉膛在堆料层的其中一侧形成为进风侧，与该进风侧相对的另一侧形成为燃烧侧；所述堆料层位于燃烧侧的侧面外侧形成为不对堆料层侧面形状进行限制的开放式结构，在所述燃烧侧形成有导通于尾气出口的燃烧腔，从而进入炉膛的风所产生的主气流由进风侧大致横向穿过堆料层后进入燃烧腔，最后从尾气出口排出。
[0019]本发明的上述燃烧装置在燃烧时，点燃该堆料层，从堆料层的进风侧进风，风横向穿过堆料层，从堆料层的燃烧侧穿出，燃烧火焰朝向燃烧腔燃烧，燃料随着体积变小而逐渐下移，新燃料在重力作用下自动补充到堆料层上，被加热后析出挥发份；风带着析出的挥发份从堆料层的燃烧侧 穿出并朝向燃烧腔流动，挥发份被朝向燃烧腔燃烧的燃烧火焰点燃，进入燃烧腔燃烧，燃烧尾气从尾气出口排出；同时，析出挥发份后的固定碳燃料被点燃，进行固定碳燃烧，产生新的燃烧火焰，燃尽后产生的灰烬通过堆料层底部的炉箅排出，随着燃烧的进行，新燃料不断补充的堆料层上，形成燃烧循环。
[0020]采用本发明的上述燃烧装置，由于在燃烧过程中，在燃料析出挥发份和进行固定碳燃烧都在堆料层，随着燃烧的进行，燃料析出挥发份后体积变小，在重力作用下自动向下移动，并逐渐被下层燃烧火焰点燃，新燃料自动从进料口补入到堆料层上，下层燃料的固定碳燃烧又为上层新燃料挥发份析出提供所需的热量，新燃料的补充速度取决于下层燃料的燃烧速度，从而自然实现了上层挥发份析出与固定碳燃料燃烧速度的匹配，有效解决了现有热风炉因燃烧速度不匹配而存在的安全隐患问题。
[0021]同时，在燃烧过程中，新补充到堆料层的燃料被下层固定碳燃料加热析出的挥发份随着气流朝向燃烧腔流动，而下层固定碳燃料燃烧产生火焰也在气流带动下朝向燃烧腔燃烧，在挥发份经过燃烧火焰时，被燃烧火焰产生的高温点燃，从而实现了挥发份的充分燃烧。并且，由于本发明的燃烧装置可以随着燃烧的进行利用重力自动有序进料，可以使燃烧炉处于无人值守的运行状态，不但节省了人力，而且由于堆料层处于动态平衡状态，使得固定碳燃烧和挥发份析出一直处于连续稳定的燃烧状态下，有效保证了挥发份的充分燃烧，提高了燃烧效率，实现了燃烧炉的有序可控燃烧。
[0022]另外，由于本发明从堆料层的一侧进风，在堆料层与进风侧相对的燃烧侧设置燃烧腔。这样，在气流的带动下，下层固定碳燃烧的高温火焰从堆料层的燃烧侧穿出，在燃烧侧形成高温火焰区，为挥发份提供点燃所需的高温环境，而堆料层在底部炉箅位置几乎没有气流通过，从而在底部炉箅位置不存在高温火床。并且，随着燃烧的进行，体积变小的固定碳燃料逐步下移，燃烧时间越长的固定碳燃料位于越向下的位置，使得下部的固定碳燃烧层越向下温度越低，燃烧所产生的炉灰也在固定碳燃料向下移动过程中，在重力作用下通过底部炉箅被排入到下部的灰室中，有效解决了现有燃烧炉存在的熔灰问题，保证了燃烧炉的持续稳定燃烧。
[0023]并且，由于堆料层位于燃烧侧的侧面外侧为开放式结构，结构比较简单，降低了设备成本。
[0024]在本发明的一个可选实施方式中，在燃烧侧的挥发份气流的流经路径上可设置有蓄热体。这样，在燃烧时，蓄热体被燃烧火焰加热，风带着析出的挥发份从堆料层的燃烧侧穿出后，挥发份在流经蓄热体时，被蓄热体和燃烧火焰点燃，进入燃烧腔燃烧。
[0025]在该实施方式的一个可选例子中，所述蓄热体顺着挥发份气流方向设置，从而在挥发份流经该蓄热体时被点燃。
[0026]在该实施方式的另一个可选例子中，所述蓄热体沿阻挡气流的方向设置，该蓄热体形成为具有通孔的蓄热孔板，挥发份在穿过蓄热孔板时被点燃，进入到燃烧腔燃烧。
[0027]在本发明的另一个可选实施方式中，在燃烧侧的挥发份流经路径上设有将挥发份气流引向燃烧火焰的导流壁。这样，在燃烧过程中，析出的挥发份从堆料层的燃烧侧穿出后被导流壁引导到燃烧火焰位置，而被点燃，进入燃烧腔燃烧。
[0028]在该实施方式的一个可选例子中，所述导流壁由设置于炉膛内的导流板侧壁构成，在该导流板的下端或下部形成有供气流通过的气流通道。
[0029]在该实施方式的另一个可选例子中，所述导流壁由炉膛部分内壁构成。
[0030]在该实施方式的再一个可选例子中，在燃烧腔内设置有换热装置，导流壁由换热装置的部分侧壁构成。
[0031]在本发明的一个可选例子中，所述进料口在水平面上的投影面积可小于炉箅堆料区域在水平面上的投影面积。
[0032]在本发明的一个可选例子中，所述炉箅的边缘可均与炉膛内壁相连接。
[0033]在本发明的另一个可选例子中，所述炉箅在燃烧腔的一侧边缘与炉膛内壁可具有间隔。
[0034]在本发明的一个可选例子中，所述的燃烧腔可具有两个或两个以上。
[0035]在本发明中，所述的燃烧腔可连接于换热装置。
[0036]在本发明中，所述的燃烧腔可设有一个或一个以上向换热装置供热的出口。
[0037]实验证明，采用本发明的上述燃烧装置，挥发份几乎可以被完全燃烧，燃烧炉的燃烧效率达到95%以上，并且没有黑烟排放，实现了挥发份含量高的固体燃料燃烧的洁净排放。本发明的燃烧炉充分利用了重力和热量传递的特性，不但能够符合燃料原理的要求，实现了燃料的自动有序燃烧，而且结构简单，制造成本低，使用方便，从而为挥发份高的固体燃料的推广应用提供了有利条件。
【附图说明】
[0038]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039]图1为现有的正反烧热风炉的结构示意图；
[0040]图2为本发明实施例1的燃烧装置的燃烧状态示意图；
[0041]图3为本发明实施例1的炉箅与炉膛内壁均相接的燃烧装置结构示意图；
[0042]图4为本发明实施例1的倾斜炉箅燃烧装置结构示意图；
[0043]图5本发明实施例1的燃烧装置具有两个燃烧腔的结构示意图。
[0044]图6为本发明实施例2的燃烧装置的燃烧状态示意图；
[0045]图7为蓄热孔板的结构示意图；
[0046]图8为本发明实施例2蓄热体沿挥发份气流方向设置的结构示意图；
[0047]图9为本发明实施例2的炉箅与炉膛内壁均相接的燃烧装置结构示意图；
[0048]图10为本发明实施例2的倾斜炉箅燃烧装置结构示意图；
[0049]图11为本发明实施例2的两个燃烧腔结构示意图；
[0050]图12为本发明实施例3的燃烧装置的燃烧状态示意图；
[0051]图13为本发明实施例3的导流壁结构示意图；
[0052]图14为本发明实施例3的另一种导流壁结构示意图；
[0053]图15为本发明实施例3的炉箅与炉膛内壁均相接的燃烧装置结构示意图；
[0054]图16为本发明实施例3的倾斜炉箅结构示意图；
[0055]图17为本发明实施例3的炉膛内壁形成为导流壁的结构示意图；
[0056]图18为本发明实施例3的换热装置侧壁形成为导流壁的一种结构示意图；
[0057]图19为本发明实施例3的换热装置侧壁形成为导流壁的另一种结构示意图；
[0058]图20为本发明实施例3的燃烧腔为两个的结构示意图。
[0059]图号说明:
[0060]燃烧装置100 ;换热装置200 ;尾气排出口 201 ;
[0061]炉膛10 ;进风侧101 ;燃烧侧102 ;
[0062]堆料层I ;进料口 11 ;进风口 12 ;炉箅14 ;进料斗15 ；
[0063]蓄热体21 ;蓄热孔板211 ;通孔21 0 ；
[0064]导流壁22 ;导流板221 ;孔隙结构222 ；
[0065]燃烧腔3 ;燃烧腔出口 31 ;
[0066]灰室4 ；
[0067]固体燃料5 ;挥发份51 ;析出挥发份后的固定碳燃料52 ;炉灰53。
【具体实施方式】
[0068]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0069]本发明提供了一种固体燃料的燃烧装置100。如图2至图20所示，该燃烧装置100包括炉膛10，该炉膛10设有向炉膛内供风的进风口 12，在炉膛10顶部具有固体燃料进料口 11。在炉膛10内对应所述进料口 11设置有承接从进料口 11进入的固体燃料5的炉箅14，固体燃料5在进料口 11与炉箅14之间形成堆料层1，该炉箅14上方的炉膛10在堆料层I的其中一侧形成为进风侧101，与该进风侧101相对的另一侧形成为燃烧侧102，堆料层I位于燃烧侧102的侧面外侧形成为不对堆料层I侧面形状进行限制的开放式结构，在燃烧侧102形成有导通于尾气出口 201的燃烧腔3，从而进入炉膛10的风所产生的主气流由进风侧101大致横向穿过堆料层I后进入燃烧腔3，最后从尾气出口 201排出。
[0070]本发明的燃烧装置100在燃烧时，点燃该堆料层1，从堆料层I的进风侧101进风，风横向穿过堆料层1，从堆料层I的燃烧侧102穿出，风带着燃烧火焰朝向燃烧腔3燃烧，燃料随着体积变小而逐渐下移，新燃料在重力作用下自动补充到堆料层I上，被加热析出挥发份51，风带着析出的挥发份51从堆料层I的燃烧侧102穿出并朝向燃烧腔3流动，挥发份51被朝向燃烧腔3燃烧的燃烧火焰点燃，进入燃烧腔3燃烧，燃烧尾气从尾气出口 201排出；同时，析出挥发份51后的固定碳燃料52被点燃，进行碳燃烧，产生新的燃烧火焰，燃尽后产生的灰烬53通过堆料层I底部的炉箅14排出，随着燃烧的进行，新燃料不断补充的堆料层I上，形成燃烧循环。
[0071]本发明进入炉膛10的风产生的主气流是指风产生的主要的气流，该气流从堆料区I的进风侧101大致横向穿过堆料区I从燃烧侧102穿出；在燃烧过程中进入炉膛10的风主要产生横向穿过堆料区I的气流，堆料区I底部炉箅14位置几乎没有气流穿过或者会有微弱的气流从底部炉箅14穿过，只要该微弱的气流不影响主要气流方向，就不会对本发明燃烧装置的效果产生影响，即本发明燃烧装置只要能够保证燃烧过程中主要气流方向是从堆料层I进风侧101进入并从燃烧侧102穿出大致横向穿过堆料层I形成侧向燃烧方式即属于本发明的范围。
[0072]本发明中的堆料层I是指固体燃料在进料口 11与炉箅14之间形成的料堆。该堆料层I在燃烧过程中，上层新进入的燃料先被加热到挥发份析出温度而析出挥发份，随后被点燃进行固定碳燃烧，随着燃烧的进行燃料体积变小而逐渐下移，燃尽后产生的灰烬53通过炉箅14排出；同时，新燃料在重力作用下自动补充到堆料层I上，如此循环，进料口 11与炉箅14之间的堆料层I在燃烧过程中处于动态平衡状态，保持稳定的堆料形状。
[0073]采用本发明的上述燃烧装置100，由于在燃烧过程中，燃料析出挥发份51和进行固定碳燃烧都在炉箅14上方的炉膛内，随着燃烧的进行，燃料析出挥发份51后体积变小，在重力作用下自动向下移动，并逐渐被下层燃烧火焰点燃，新燃料在重力作用下自动从进料口 11补入到堆料层I上，下层燃料的固定碳燃烧又为上层燃料挥发份析出提供所需的热量，新燃料的补充速度取决于下层燃料的燃烧速度，从而自然实现了上层挥发份析出与固定碳燃料52燃烧速度的自然匹配，有效解决了现有热风炉因燃烧速度不匹配而存在的安全隐患问题。
[0074]同时，如图2、图6、图12所示，在燃烧过程中，燃料被下层固定碳燃料52加热析出的挥发份51随着气流朝向燃烧腔3流动，而下层固定碳燃料52燃烧产生火焰也在气流带动下朝向燃烧腔3燃烧，在挥发份51经过燃烧火焰时，被燃烧火焰产生的高温点燃，从而实现了挥发份的充分燃烧。并且，由于本发明可以随着燃烧的进行利用重力自动有序进料，可以使燃烧装置处于无人值守的运行状态，不但节省了人力，而且由于堆料层I处于动态平衡状态，堆料层I在燃烧过程中保持稳定的堆料形状，使得炉膛I内的固定碳燃烧和挥发份析出一直处于连续稳定的燃烧状态下，有效保证了挥发份的充分燃烧，提高了燃烧效率，实现了燃烧装置的有序可控燃烧。
[0075]另外，由于本发明从堆料层I的一侧进风并与进风侧101相对的燃烧侧102设置燃烧腔3，从而使得主气流大致横向穿过堆料层I从燃烧侧102穿出，在堆料层I的燃烧侧102形成高温火焰区，为挥发份提供点燃所需的高温环境，从而形成侧向燃烧方式。这种燃烧方式，由于燃烧火焰主要集中在堆料层I的侧面，在炉箅14位置不存在高温火床；并且随着燃烧的进行，体积变小的固定碳燃料逐步下移，燃烧时间越长的固定碳燃料位于越向下的位置，使得堆料层I下部的固定碳燃烧层越向下温度越低，燃烧所产生的炉灰53也在固定碳燃料52向下移动过程中，在重力作用下通过底部炉箅14被排入到下部的灰室4中，从而有效避免了在炉箅位置熔灰而造成的糊炉箅等问题，保证了燃烧装置的持续稳定燃烧。
[0076]并且，由于堆料层I位于燃烧侧102的侧面外侧为开放式结构，结构比较简单，降低了设备成本。
[0077]如图2、图6、图12所示，在进料口 11上可设置有进料斗15，以利于向堆料区I进料。
[0078]在本发明中，进风口 12可如图2、图6、图12所示设置于炉膛10的侧壁上，也可如图3、图8、图15所示，设置于炉膛10的顶部。当然，该进料口 12的设置位置并不限于图中所示的方式，只要能够向堆料区I的一侧供风并形成大致横向穿过堆料层的主气流即可，其具体设置位置可以不做限制。
[0079]如图3、图9、图15所示，在本发明的一个可选例子中，炉箅14的边缘均可与炉膛14内壁相连接，从而覆盖炉膛内的整个区域。如图2、图6、图12所示，炉箅14在燃烧腔3的一侧边缘与炉膛10内壁具有间隔。如图2、图6、图12所示，该炉箅14可水平设置在炉膛10内；也可如图4、图10、图16所示，炉箅14倾斜设置在炉膛10内。该炉箅14的结构形式并不限于以上几种，炉箅14的设置只要能够承接固体燃料，在进料口 11与炉箅14之间形成堆料层1，避免堆料层I的固体燃料直接掉落即可，其具体形式可不做限制。
[0080]在本发明中，燃烧腔3连接有换热装置200，以利用燃烧腔3燃烧产生的热。该换热装置200可以是供暖的换热器、炕、炊具、水套等。如图2示出了在燃烧腔3设置换热器的例子；燃烧腔3可具有向换热装置供热的出口 31的例子，该出口 31上可放置或其它换热装置。该出口 31可设置多个，可都用于炊事，也可以部分用于供暖，部分用于炊事。
[0081 ] 在本发明中，如图5、图11、图20所示，根据需要，燃烧腔3可以设置有2个或两个以上，以适用于各种实际换热需求。
[0082] 下面通过几个具体实施例来更为详细地说明本发明的燃烧装置100。
[0083]实施例1
[0084]图2至图5为实施例1的结构示意图。如图2至图5所示，在本实施例中，堆料层I位于燃烧侧102的侧面与燃烧腔3之间不设置中间结构。这样，在燃烧时，风带着析出的挥发份51从堆料层I的燃烧侧102穿出并朝向燃烧腔3流动，挥发份51直接被朝向燃烧腔3燃烧的燃烧火焰点燃，进入燃烧腔3燃烧，燃烧尾气从尾气出口 201排出。
[0085]实施例2
[0086]图6至图11为实施例2的结构示意图。如图6至图11所示，在本实施例中，在燃烧侧102的挥发份气流的流经路径上设置有蓄热体21。这样，在燃烧时，蓄热体21被燃烧火焰加热，提高了挥发份51流经路径上的温度，风带着析出的挥发份51从堆料层I的燃烧侧102穿出后，挥发份51在流经蓄热体21时被蓄热体21和燃烧火焰产生的高温点燃，进入燃烧腔燃烧，从而进一步提高了挥发份的燃烧效率。
[0087]在本实施例中，该蓄热体21可由蓄热材料制成，可被侧向燃烧的火焰加热，从而在挥发份的流经路径上形成高温环境，使得挥发份51经过时被点燃，有助于挥发份的充分燃烧。该蓄热体21只要被火焰加热处于高温状态中，就有助于在挥发份的流经路径上形成点燃挥发份的高温环境，其具体被加热的温度可不做限制。一个可选的较佳例子中，该蓄热体21可设置成被堆料区I燃烧产生的火焰加热到高于挥发份燃点的温度，这样更有利于挥发份的充分燃烧。
[0088]如图8所示，在本实施例的一个可选例子中，蓄热体21可顺着挥发份气流方向设置，从而在挥发份流经由该蓄热体21时被点燃。在该具体例子中，蓄热体21被设置在炉膛10的顶部，当然该蓄热体21的设置位置并不限于顶部，还可以在挥发份流经路径的其它位置设置。
[0089]如图6、图9、图10所示，在本实施例的另一个可选例子中，蓄热体21也可沿阻挡气流的方向设置。在该例子中，该蓄热体21可为具有通孔210的蓄热孔板211 (如图6、图7所示)，挥发份51在穿过蓄热孔板211时被点燃，进入到燃烧腔3燃烧。该蓄热孔板211并不限于图7所示的结构，只要能够蓄热并具有可供气流通过的通孔即可，其具体形状和结构可以根据需要设置。
[0090]实施例3
[0091]图12至图20为本实施例的结构示意图。如图12至图20所示，在本实施例中，在燃烧侧102的挥发份流经路径上设有将挥发份气流引向燃烧火焰的导流壁22。这样，在燃烧过程中，析出的挥发份从堆料层I的燃烧侧穿出后被导流壁22引导到燃烧火焰位置，从而被点燃，进入燃烧腔燃烧。由于挥发份51经由导流壁22引导，使得挥发份51必须经过燃烧火焰位置的高温区，从而被燃烧火焰产生的高温点燃，进一步提高了挥发份的燃烧效率。
[0092]在本发明中，导流壁22可设置成各种形式，只要能够将带有挥发份51的气流导引到下层燃料燃烧产生的侧向燃烧火焰位置即可。
[0093]如图12、图15、图16所示，在本发明的一个可选例子中，该导流壁22可由设置于炉膛10内的导流板221的侧壁构成。如图13所示，在该导流板221可整体由阻挡气流的结构构成，在该导流板22的下端形成气流通道，挥发份气流经由气流通道穿过燃烧火焰进入燃烧腔3燃烧。如图14所示，该导流板221也可上部为阻挡气流的结构构成，下部形成有孔隙结构222，气流在导流板221下部穿过孔隙结构222进入燃烧腔3。
[0094]如图17所示，在本发明的另一个可选例子中，该导流壁22可由炉膛10的部分内壁构成。
[0095]如图18、图19所示，在本发明的另一个可选例子中，在燃烧腔3内可设置有换热装置200，导流壁2由换热装置200的部分侧壁构成。
[0096]实验证明，采用本发明的上述燃烧装置，挥发份几乎可以完全燃烧，燃烧效率高达到95%以上，并且没有黑烟排放，实现了挥发份含量高的固体燃料燃烧的洁净排放。本发明充分利用了重力和热量传递的特性，实现了燃料的自动有序燃烧，结构简单，制造成本低，使用方便，为挥发份高的固体燃料的推广应用提供了有利条件。
[0097]本发明的上述描述仅为示例性的属性，因此没有偏离本发明要旨的各种变形理应在本发明的范围之内。这些变形不应被视为偏离本发明的精神和范围。
【主权项】
1.一种固体燃料的燃烧装置，包括炉膛，该炉膛设有进风口和固体燃料进料口，其特征在于，所述进料口设置在炉膛顶部，在炉膛内对应所述进料口设置有承接从进料口进入的固体燃料的炉箅，固体燃料在进料口与炉箅之间形成堆料层，该炉箅上方的炉膛在堆料层的其中一侧形成为进风侧，与该进风侧相对的另一侧形成为燃烧侧；所述堆料层位于燃烧侧的侧面外侧形成为不对堆料层侧面形状进行限制的开放式结构，在所述燃烧侧形成有导通于尾气出口的燃烧腔，从而进入炉膛的风所产生的主气流由进风侧大致横向穿过堆料层后进入燃烧腔，最后从尾气出口排出。2.如权利要求1所述的固体燃料的燃烧装置，其特征在于，在燃烧侧的挥发份气流的流经路径上设置有蓄热体。3.如权利要求2所述的固体燃料燃烧装置，其特征在于，所述蓄热体顺着挥发份气流方向设置，从而在挥发份流经该蓄热体时被点燃。4.如权利要求2所述的固体燃料的燃烧装置，其特征在于，所述蓄热体沿阻挡气流的方向设置，该蓄热体形成为具有通孔的蓄热孔板，挥发份在穿过蓄热孔板时被点燃，进入到燃烧腔燃烧。5.如权利要求1所述的固体燃料的燃烧装置，其特征在于，在燃烧侧的挥发份流经路径上设有将挥发份气流引向燃烧火焰的导流壁。6.如权利要求5所述的固体燃料燃烧装置，其特征在于，所述导流壁由设置于炉膛内的导流板侧壁构成，在该导流板的下端或下部形成有供气流通过的气流通道。7.如权利要求5所述的固体燃料燃烧装置，其特征在于，所述导流壁由炉膛部分内壁构成。8.如权利要求5所述的固体燃料燃烧装置，其特征在于，在燃烧腔内设置有换热装置，导流壁由换热装置的部分侧壁构成。9.如权利要求1所述的固体燃料的燃烧装置，其特征在于，所述炉箅的边缘均与炉膛内壁相连接；或者所述炉箅在燃烧腔的一侧边缘与炉膛内壁具有间隔。10.如权利要求1所述的固体燃料的燃烧装置，其特征在于，所述的燃烧腔具有两个或两个以上。
【专利摘要】本发明提供了一种固体燃料的燃烧装置。该燃烧装置包括炉膛，该炉膛设有进风口和设置在炉膛顶部的进料口，在炉膛内对应所述进料口设置有承接从进料口进入的固体燃料的炉箅，固体燃料在进料口与炉箅之间形成堆料层，该炉箅上方的炉膛在堆料层的其中一侧形成为进风侧，与该进风侧相对的另一侧形成为燃烧侧；堆料层位于燃烧侧的侧面外侧形成为不对堆料层侧面形状进行限制的开放式结构，在燃烧侧形成有导通于尾气出口的燃烧腔。本发明不但使挥发份的充分燃烧，而且能够实现自动有序进料和燃烧速度的自然匹配，解决了熔灰问题，保证了稳定持续燃烧。
【IPC分类】F23B50/04
【公开号】CN104896467
【申请号】CN201410079191
【发明人】车战斌
【申请人】车战斌
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月5日
【公告号】WO2015131825A1
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