CN103615801A - 一种等量燃烧的燃煤热风炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种等量燃烧的燃煤热风炉，包括密闭的炉壳，炉壳内设有炉篦及燃烧室、设置在炉壳上的进风口、与燃烧室连通的换热器，换热器设置在炉壳内，进风口分为助燃送风口和空调用风口；助燃送风口与燃烧室的炉篦下方的主送风口连通；空调用风口经换热器后连通到热风出口；燃烧室上方设有煤气收集器；燃烧室的炉墙中设有煤气燃烧器，煤气收集器与煤气燃烧器之间通过煤气输送管连通；空调用风口与助燃送风口的风量分配比例是3:1～10:1；鼓风机与一控制装置连接，控制装置包括一控制鼓风机运转的控制仪表，控制仪表连接有温度计。本发明结构紧凑、布局合理，可以根据环境温度自动调节产热速度，具有节能环保、能源利用率高的优点。

Description

一种等量燃烧的燃煤热风炉

技术领域

本发明涉及一种用于室内供暖的热风炉，具体涉及一种煤炭燃烧速度可调、散热速度与产热速度相对应的一种燃煤热风炉。

背景技术

在一些需要供热的车间，比如畜禽养殖车间、蔬菜大棚等农产品生产场所，为了将环境温度维持在适宜的范围内，人们经常在这种生产场所安装热风炉。燃煤热风炉是一种通过煤炭燃烧来产生热量，并通过换热介质（通常是空气）将热量输送到生产环境中的一种加热设备，主要包括炉壳，炉壳中部是燃烧室，炉壳内燃烧室的上方安装换热器。换热器包括烟气通道和空调风通道，烟气通道的一端与燃烧室相连通，另一端伸到炉壳的外部；炉壳的一侧或者两侧设置用于向空调风通道鼓入冷风的进风口，进风口处安装鼓风机，炉壳上设置热风出口，冷风在换热器中吸热后变成暖风从热风出口吹出。热风炉工作时，煤炭作为燃料在燃烧室中燃烧，燃烧产生的热量以热烟气的形式进入烟气通道，并在烟气通道内流通；同时，炉壳侧壁上的进风口处的冷空气被风机吹入炉壳内，并在空调风通道内与烟气通道内的热烟气进行热交换，加热后的空气从炉壳的热风出口吹出，进入到畜禽、蔬菜的生长环境中，从而调节环境的温度。生产中，为了保证煤炭的充分燃烧，燃烧室内设有炉篦，炉篦下方设有与鼓风机相连的助燃送风口。另外，燃烧室的上部设有加煤口，燃烧室的底部设有除渣口，以便于及时向燃烧室中补充煤炭和及时清理煤炭燃烧产生的废渣。

传统技术中，煤炭在热风炉的炉膛内燃烧是一个不可控制的过程，煤炭刚进入炉膛时，燃烧速度慢，燃烧不充分，产生的烟尘多，而且产生的热量少；随着燃烧程度的增加，煤炭燃烧速度越来越快，释放的热量也越来越多，直到炉膛中的煤炭都充分燃烧时，放热量达到最大值；随后煤量逐渐减少，放热量也越来越少，到下次加煤之前，放热量降到最低。这个过程中，进入热风炉的换热器中用于换热介质的流动速度是不变的，因此，传统的热风炉都存在产热和散热不协调的问题：加煤前期，供热量不足，煤炭燃烧不充分、烟气排放量大；中期供热量超过换热介质的导热能力，导致一些热量不能充分利用，只好通过烟囱排放到环境中；后期供热量又存在不足。

另外，向热风炉的燃烧室中加煤的时机和加煤量都会影响热风炉的产热速度：当环境温度小于需要的温度时，向热风炉中加入大量的煤炭，可以使热风炉在一定时间内大量产热；当环境温度大于或等于需要的温度时，向热风炉中加入少量的煤炭，以维持热量供应。这样的加煤方式也会造成产热和散热不协调的问题：当煤炭加入量过大时，产热量过大，会超出炉内换热介质的导热能力，造成热能的浪费，当煤炭的加入量过小时，产热量不足，会影响畜禽、作物的生长。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种等量燃烧的燃煤热风炉，它能够使煤能充分燃烧并且燃煤产生的热量能够被空调风全部、及时的带走。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种等量燃烧的燃煤热风炉，包括密闭设置的炉壳，炉壳内设置有炉篦及炉篦上面的燃烧室、设置在炉壳上的与鼓风机连通的进风口、与燃烧室连通的换热器，所述换热器设置在炉壳内，所述进风口分为助燃送风口和空调用风口；所述助燃送风口与燃烧室的炉篦下方的主送风口连通，燃烧室的出风口连通到换热器后经由排烟口排出；所述空调用风口经换热器后连通到向室内排热风的热风出口；

所述燃烧室上方设有与燃烧室连通的煤气收集器；燃烧室的炉墙中设有通向燃烧室内的煤气燃烧器，煤气收集器与煤气燃烧器之间通过煤气输送管连通，煤气燃烧器还与助燃送风口连通；

所述空调用风口与助燃送风口的风量分配比例是3:1～10:1；

所述鼓风机与一控制装置连接，控制装置包括一控制鼓风机运转、关闭以及运转速度的控制仪表，所述控制仪表连接有用于检测环境温度的温度计。

本发明的进一步改进在于：所述煤气燃烧器包括与煤气收集器相连通的煤气通道和与助燃送风口连通的为煤气燃烧提供空气的空气通道，所述煤气通道上设置有煤气出口，所述空气通道上设置有空气出口，煤气出口与空气出口套装布置。

本发明的进一步改进在于：所述空气通道的风量占助燃送风口风量的40%～80%。

本发明的进一步改进在于：所述燃烧室上部设置与助燃送风口连通的用于阻止热风向上运动的次送风口。

本发明的进一步改进在于：所述换热器主要由若干平行布置的波浪形换热片构成，相邻的换热片的波纹起伏方向一致，波浪形换热片之间依次形成通入烟气的烟气通道和通入空气的空调风通道；所述烟气通道的烟气入口位于换热器的下部，烟气通道的烟气出口位于换热器的上部，所述空调风通道的空调风入口位于换热器的上部，空调风通道的空调风出口位于换热器的下部。

本发明的进一步改进在于：所述换热器烟气通道的烟气入口设置有进烟管，进烟管的外壁上设置有若干散热片A，换热器的空调风通道的空调风出口对应进烟管吹出然后经换热器与前后炉壳之间的空调风空腔进入热风出口。

本发明的进一步改进在于：所述燃烧室的外表面上焊接有高温散热器，高温散热器为至少两个波浪形的散热片B；换热器的空调风通道的空调风出口也对应散热片B。

本发明的进一步改进在于：所述燃烧室的出风口经一用于分离热烟气中粉尘的沉降室后与换热器连通。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步如下：

本发明结构紧凑、布局合理，通过将进风口分为助燃送风口和空调用风口，助燃送风口用于为燃料燃烧提供助燃空气，空调用风口用于为换热器提供空调风以便于吸收燃料燃烧产生的热量，并通过控制空调用风口和助燃送风口的风量分配比例，使空调风吸收的热量总是与燃料燃烧产生的热量相适应，保证了煤炭燃烧产生的热量能够全部及时的被空调风带走。本发明将鼓风机与一连接有温度计的控制仪表相连接，控制仪表通过温度计检测环境的温度，并根据环境温度与设定温度的差值自动调节鼓风机的运转、关闭以及转动速度，由此可以实现热风炉的产热速度总是与环境需要的热量相适应。煤炭在燃烧过程中必然会产生煤气，传统技术中煤气大多是直接排放到大气环境中的，而本发明中燃烧室中产生的煤气会聚集到煤气收集器中，煤气收集器通过煤气输送管将煤气输送到燃烧室侧面的煤气燃烧器中，使煤气在燃烧室内直接参与燃烧，这样不但充分利用了煤炭能源，还能防止煤气外泄，降低环境污染。

本发明中煤气燃烧器包括与煤气收集器连通的煤气通道和与助燃送风口连通的空气通道，煤气通道上设置有煤气出口，空气通道上设置有空气出口，煤气出口和空气出口为套装布置，煤气与空气在套装的煤气出口和空气出口处能够混合燃烧，这种燃烧方式可以使煤气的燃烧更加充分，提高煤炭的利用率。

本发明中空气通道的风量占助燃送风口风量的40%～80%，可以为煤气的燃烧提供充足的助燃空气，保证煤气的充分燃烧，降低有害气体的排放。

本发明中，换热器的烟气通道与空调风通道均为波浪形，增大了空气流动的扰动幅度和换热面积，可以使空调风与烟气的热交换进行的更加充分。

本发明中燃烧室的顶部设置与助燃送风口连通的用于阻止热风向上运动的次送风口，可以减少进入煤气收集器中的热风量，降低热能损耗，提高本发明的热效率，同时从燃煤层的上面为燃煤提供燃烧用空气，使燃煤的周围都有空气助燃。

本发明的换热器包括若干平行布置的波浪形换热片，波浪形换热片之间形成烟气通道和空调风通道，燃烧室中产生的烟气与空调风分别在波浪形的烟气通道和空调风通道中逆向流动，可以使烟气与空调风进行充分的热交换，提高本发明的热效率。

本发明中烟气通道的入口处设有进烟管，进烟管的外壁上设置散热片A，并且空调风通道的空调风出口与进烟管对应，由于烟气进入换热器之前温度很高，换热器内的空调风自空调风通道吹出以后，可以继续吸收散热片A散发出来的热量，提高热风炉的热效率。本发明中燃烧室的外表面上焊接有高温散热器，高温散热器为至少两个波浪形散热片B，散热片B一方面可以降低燃烧室侧壁的温度，提高炉膛寿命，另一方面可以继续加热空调风，进一步提高炉子的热效率。

本发明中燃烧室中产生的烟气在进入换热器之前还要经过沉降室，沉降室可以将烟气中的大部分粉尘分离出来，从而减少进入换热器中的粉尘，以免粉尘附着在换热器内壁上影响换热效率。

附图说明

图1：本发明一种实施例的结构示意图；

图2：图1的左视图的局部剖视图；

图3：煤气燃烧器的结构示意图；

图4：图3的右视图；

图5：换热器的结构示意图。

其中：1.煤气收集器，12.次送风口，13.煤气输送管，2.燃烧室，20.炉墙，21.炉篦，22.主送风口，23.煤气燃烧器，231.煤气通道，232.空气通道，233.煤气出口，234.空气出口，3.沉降室，4.换热器，41.换热片，42.烟气通道，421.进烟管，422.散热片A，43.空调风通道，5.高温散热器，51.散热片B，6.烟道夹层，61.排烟口，7.水箱，8.炉壳，81.进风口，811.管道A，812.管道B，813.管道C，814.管道D，82.热风出口，83.加煤口，84.除渣口，85.除灰口，86.除尘口，9.鼓风机，92.控制仪表，93.温度计。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步详细说明：

一种等量燃烧的燃煤热风炉，如图1和图2所示，包括炉壳8，炉壳8内腔的中部设有燃烧室2，燃烧室2上方设有与燃烧室相连通的煤气收集器1。燃烧室2的左右两侧分别设有一个沉降室3，沉降室3的上方位于煤气收集器1的两侧分别设有一个换热器4，换热器4的下方设有与燃烧室的上侧壁连接为一体的高温散热器5，换热器4上方设有烟道夹层6，烟道夹层6的上方设有水箱7。

热风炉炉壳8的左右侧面上分别设有一个进风口81，进风口81进入炉壳8后分为助燃送风口和空调用风口。助燃送风口用于为燃烧室提供助燃空气，空调用风口用于为换热器4提供空气，炉壳的后侧面上设置热风出口82，将热风吹入室内。进风口81处安装有鼓风机9，用于向热风炉内吹入空气。如果热风炉的功率要求较小，则可设置一个进风口和一台鼓风机。

煤气收集器1是一个用于收集煤气的空腔，本实施例中，煤气收集器1的宽度小于燃烧室2的宽度，煤气收集器1设置在燃烧室2上方的中部。燃烧室中的煤炭燃烧产生煤气时，由于煤气的密度较小，会逐渐逸散到燃烧室上方的煤气收集器1中，并聚集在煤气收集器1的顶部。

燃烧室2设置在煤气收集器1的下方，并与煤气收集器1相连通。燃烧室2的底部安装有炉篦21，位于炉篦21上方的炉壳前端面上设有除渣口84，除渣口84的上方设有加煤口83，位于炉篦21下方的炉壳前端面上设有除灰口85。除渣口84和除灰口85上均设有密封门，使整个炉壳内除进风口81可以在控制状态下送风、热风出口82可以出热风、排烟口可以排烟外都处于密封状态。燃烧室的四个侧壁设有炉墙20，左侧炉墙和右侧炉墙的上部分别设有煤气燃烧器23，煤气燃烧器23埋设在炉墙中。煤气燃烧器23的结构如图3和图4所示，包括煤气通道231、空气通道232。煤气通道231通过煤气输送管13与煤气收集器1相连通，空气通道232通过管道C 813与助燃送风口相连通。煤气通道231上设置有几个煤气出口233，空气通道232上设置有几个空气出口234，作为优选，本实施例中煤气出口233在煤气通道231上均匀布置，空气出口234在空气通道232上均匀布置，煤气出口233与空气出口234均为管状且同轴设置，煤气出口233套接在空气出口234的内部，空气出口234的内径大于煤气出口233的外径。

炉篦21的下方设有主送风口22，主送风口22与助燃送风口通过管道B 812相连通。图中，燃烧室2的前侧内壁和后侧内壁的上部分别设有5个次送风口12，前侧内壁上的5个次送风口与后侧内壁上的5个次送风口相对设置。次送风口12通过管道A 811与助燃送风口相连通。管道A 811沿着炉壳8内壁布置。

燃烧室2左侧炉墙和右侧炉墙的上方与燃烧室的顶部之间留有间隙，这个间隙作为燃烧室2的出风口，燃烧室2通过炉墙20与燃烧室顶部之间的间隙与沉降室3相连通。沉降室3是长度尺寸和宽度尺寸均大于炉墙与燃烧室顶部之间间隙尺寸的空腔，设置在燃烧室2的两侧，炉壳前端面上对应沉降室3的位置设有除尘口86，除尘口86上设置密封门，密封门用于定期清理沉降室内的灰尘。

换热器4共有两个，设置在沉降室3的上方并分别位于煤气收集器1的两侧。如果热风炉的功率较小，也可以只设置一个。换热器4的结构如图5所示，包括平行布置的若干个波浪形换热片41，相邻换热片的波纹起伏方向一致，波浪形换热片之间依次形成波浪形的烟气通道42和波浪形的空调风通道43。在每个烟气通道42下端面的钢板上开设两个烟气入口，在每个烟气通道42上端面的钢板上开设两个烟气出口，烟气通道的其他部位用钢板密封。烟气入口通过进烟管421与沉降室相连通，沉降室内的热烟气可以通过进烟管421进入换热器4的烟气通道42，并沿着波浪形的烟气通道由下向上运动。在每个空调风通道的上部开设空调风入口，在每个空调风通道下部开设空调风出口，空调风通道的其他部位用钢板密封。空调风通道的空调风入口通过换热器与炉壳之间的空隙以及管道D 814与空调用风口相连通。环境中的冷空气自空调风入口进入空调风通道，并沿波浪形空调风通道由上向下运动，换热以后从空调风出口流出。由于烟气通道与空调风通道均为波浪形，因此热烟气与冷空气可以进行充分的热交换。

进烟管421的外圆周上焊接有薄片状的散热片A 422，燃烧室2上端面上焊接有高温散热器5，高温散热器5包括9块散热片B 51，散热片B 51为波浪形的耐热钢薄片，9块散热片B 51平行布置，散热片的起伏方向一致。换热器空调风通道的空气经过热交换以后从空调风通道底部的空调风出口吹出，吹过散热片A 422和高温散热器5，一方面可以降低散热片B、进烟管421以及燃烧室侧壁的温度，提高进烟管和燃烧室的寿命，另一方面，空调风通道中的空气在此处进一步利用煤炭燃烧的热量进行升温，提高热风的温度。空调风通道中吹出的热风经过散热片A和高温散热器以后，通过换热器与炉壳之间的空调风空腔，从热风炉炉壳后端面上的热风出口82吹出，输送到需要供暖的场所中，提高环境温度。

换热器的上方设有烟道夹层6，换热器4的烟气通道42上部的烟气出口与烟道夹层6相连通。烟道夹层6的中部的上端面上设有排烟口61。烟道夹层的上方还设有水箱7，水箱可以吸收烟道夹层中的烟气余热来为水箱7内的水加热，同时可以降低排烟口61排出的烟气温度，提高了炉子的热效率。完成热交换以后的热烟气经过烟道夹层6，从排烟口61排到炉外。

所述炉壳外部还安装有控制装置，控制装置包括控制仪表92，控制仪表92上可以设定需要的环境温度。控制仪表的输入端连接有用于检测环境温度的温度计93，控制仪表的输出端与鼓风机9相连接，鼓风机9是一个变频风机。当温度计检测到环境温度小于设定的环境温度时，鼓风机9转速增加，提高助燃空气和用于导热的空气的量，从而增加环境的温度。当温度计检测到环境温度大于等于设定的环境温度时，鼓风机9转速减小甚至停转，这样助燃空气和用于导热的空气同时减少或停止供应，使煤炭燃烧速度降低。这样既不会造成煤炭的浪费，也不会造成风机电能的浪费。

工作时，鼓风机9将环境中的冷空气吹入到热风炉内，通过进风口81进入热风炉内的冷空气分为四股：1）通过助燃送风口和管道A 811在次送风口12处喷出，用于将燃烧室内煤炭燃烧产生的热烟气吹到燃烧室两侧的沉降室中，以减少进入煤气收集器中的热风量，降低热能损耗；2）通过助燃送风口和管道B 812在主送风口22处喷出，用于为燃烧室内的煤炭燃烧提供充足的氧气；3）通过助燃送风口和管道C 813在煤气燃烧器的空气出口234处喷出，用于与煤气混合并使煤气燃烧；4）通过空调用风口和管道D 814与换热器的空调风通道相连通，这部分空气从换热器的空调风入口进入换热器的空调风通道43，在空调风通道内与换热器中的热烟气进行热交换，然后从换热器下方的空调风出口处喷出，在散热片A 422和高温散热器5中进一步加热，然后作为热风吹到环境中。

本发明中，空调用风口与助燃送风口的风量分配比例可以是3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1或者近似这些数值的比例。煤气燃烧器23的空气通道232的风量占助燃送风口风量的40%～80%，作为优选，可以使管道A 811到次送风口12的风量、管道B 812到主送风口22的风量、管道C 813到煤气燃烧器的空气出口234的风量的比例为1:1:2。这样，当鼓风机向热风炉内吹入空气时，用于助燃的空气和用于导热的空气的体积之比将保持在一个相对稳定的范围内。由于每消耗一定的助燃空气产生的热量是基本不变的，而带走这些热量需要消耗的空气的量也是基本不变的，因此，产生的热量和带走的热量可以保持一个基本的平衡。煤炭产生的煤气也可得到充分燃烧，用最少的煤炭产生最大的热量。

燃烧室中的煤炭在高温的作用下，首先会变得干燥，然后发生干馏热分解反应，产生煤气、焦油、半焦等产物，产生的焦油、半焦在燃烧室中经助燃送风口供氧以后充分燃烧，产生的煤气经煤气收集器收集以后在煤气燃烧器处充分燃烧。这种燃烧方式相对于直接燃烧固体煤炭而言，燃烧更充分，煤炭利用率更高，而且产生的有害气体更少。

煤炭燃烧时，由于燃烧室上部的次送风口气压高，同时与燃烧室相连通的沉降室气压较低，因此煤炭燃烧产生的热烟气会通过燃烧室的炉墙与顶部的间隙流向沉降室，由于沉降室3是一个横截面较大的空腔，因此热烟气在沉降室内流速会降低，烟气中的粉尘会沉降到沉降室的底部。炉壳上对应于沉降室的位置设有除尘口86，当沉降室中粉尘量积累较多时，可以打开除尘口，将粉尘取出进行处理。本发明的加煤口、除渣口、除灰口、除尘口在不使用的时候均密封，防止冷空气进入炉内。经过沉降室以后的热烟气通过进烟管421进入换热器的烟气通道42内，由于换热器4内部的烟气通道42以及空调风通道43均为波浪形，因此热烟气与冷空气可以进行充分的热交换，在换热器中完成热交换以后，热烟气通过烟气出口进入烟道夹层6中，烟气中的余热进一步与烟道夹层上方的水箱7内的水进行热交换，随后经排烟口61排放出去。

本实施例中，除控制仪表外，热风炉的各个部件呈左右对称布置，这种布置结构更为紧凑合理，生产中可以根据实际需要，也可以选择不采用对称方式布置。本实施例仅仅是本发明的一种实现形式，而不代表本发明的保护范围，包含本发明的权利要求中全部技术特征的其他实现形式均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种等量燃烧的燃煤热风炉，包括密闭设置的炉壳（8），炉壳（8）内设置有炉篦及炉篦上面的燃烧室（2）、设置在炉壳（8）上的与鼓风机连通的进风口（81）、与燃烧室（2）连通的换热器（4），其特征在于：

所述换热器（4）设置在炉壳（8）内，所述进风口（81）分为助燃送风口和空调用风口；所述助燃送风口与燃烧室（2）的炉篦下方的主送风口（22）连通，燃烧室（2）的出风口连通到换热器（4）后经由排烟口（61）排出；所述空调用风口经换热器（4）后连通到向室内排热风的热风出口（82）；

所述燃烧室（2）上方设有与燃烧室连通的煤气收集器（1）；燃烧室（2）的炉墙（20）中设有通向燃烧室（2）内的煤气燃烧器（23），煤气收集器（1）与煤气燃烧器（23）之间通过煤气输送管（13）连通，煤气燃烧器（23）还与助燃送风口连通；

所述空调用风口与助燃送风口的风量分配比例是3:1～10:1；

所述鼓风机（9）与一控制装置连接，控制装置包括一控制鼓风机（9）运转、关闭以及运转速度的控制仪表（92），所述控制仪表（92）连接有用于检测环境温度的温度计（93）。

2.根据权利要求1所述的一种等量燃烧的燃煤热风炉，其特征在于：所述煤气燃烧器（23）包括与煤气收集器（1）相连通的煤气通道（231）和与助燃送风口连通的为煤气燃烧提供空气的空气通道（232），所述煤气通道上设置有煤气出口（233），所述空气通道上设置有空气出口（234），煤气出口（233）与空气出口（234）套装布置。

3.根据权利要求2所述的一种等量燃烧的燃煤热风炉，其特征在于：所述空气通道（232）的风量占助燃送风口风量的40%～80%。

4.根据权利要求1所述的一种等量燃烧的燃煤热风炉，其特征在于：所述燃烧室（2）上部设置与助燃送风口连通的用于阻止热风向上运动的次送风口（12）。

5.根据权利要求1所述的一种等量燃烧的燃煤热风炉，其特征在于：所述换热器（4）主要由若干平行布置的波浪形换热片（41）构成，相邻的换热片（41）的波纹起伏方向一致，波浪形换热片（41）之间依次形成通入烟气的烟气通道（42）和通入空气的空调风通道（43）；所述烟气通道的烟气入口位于换热器（4）的下部，烟气通道的烟气出口位于换热器（4）的上部，所述空调风通道的空调风入口位于换热器（4）的上部，空调风通道的空调风出口位于换热器（4）的下部。

6.根据权利要求5所述的一种等量燃烧的燃煤热风炉，其特征在于：所述换热器（4）烟气通道的烟气入口设置有进烟管（421），进烟管（421）的外壁上设置有若干散热片A（422），换热器（4）的空调风通道的空调风出口对应进烟管（421）吹出然后经换热器（4）与前后炉壳（8）之间的空调风空腔进入热风出口（82）。

7.根据权利要求6所述的一种等量燃烧的燃煤热风炉，其特征在于：所述燃烧室（2）的外表面上焊接有高温散热器（5），高温散热器（5）为至少两个波浪形的散热片B（51）；换热器（4）的空调风通道的空调风出口也对应散热片B（51）。

8.根据权利要求1所述的一种等量燃烧的燃煤热风炉，其特征在于：所述燃烧室（2）的出风口经一用于分离热烟气中粉尘的沉降室（3）后与换热器（4）连通。

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