聚火燃烟节能燃烧炉
阅读说明：本技术 聚火燃烟节能燃烧炉 (Energy-saving combustion furnace with fire gathering and smoke burning functions ) 是由 姚志勇 姚志强 于 2021-08-11 设计创作，主要内容包括：本发明属于燃烧炉领域,特别是涉及一种聚火燃烟节能燃烧炉,尤其是对低燃值、高烟量的燃料诸如可燃垃圾等为燃料的燃烧,有着巨大的优势。在炉壁内再设置一个锥形燃烧室,燃烧室内的火焰在锥形燃烧室侧壁的强制物理约束下,把最高温火焰(通俗地形容,称之为“火焰焦点”)聚集到烟管口部位,形成高温火焰帘,类似于聚光镜原理。燃烧室内未燃烧尽的烟尘颗粒物,在通过烟管口处时,就会被聚焦的高温火焰帘燃烧干净。同时,在烟管口附近设置有洁净燃料燃烧炉,当炉膛内发生不充分燃烧有浓烟发生时,启动洁净燃料燃烧炉,将经过的浓烟燃烧干净,达到彻底消除烟尘的目的,而当炉膛内的燃料能够充分燃烧的时候,则关闭洁净燃料燃烧炉。(The invention belongs to the field of combustion furnaces, particularly relates to a fire-gathering and smoke-burning energy-saving combustion furnace, and particularly has great advantages for combustion of fuels with low combustion value and high smoke quantity, such as combustible garbage and the like. A conical combustion chamber is arranged in the furnace wall, and the flame in the combustion chamber is subjected to forced physical constraint by the side wall of the conical combustion chamber, so that the highest-temperature flame (generally called as 'flame focus') is gathered at the smoke pipe mouth to form a high-temperature flame curtain, which is similar to the condenser principle. The unburned smoke particles in the combustion chamber can be completely combusted by the focused high-temperature flame curtain when passing through the smoke pipe opening. Meanwhile, a clean fuel combustion furnace is arranged near the smoke pipe opening, when insufficient combustion occurs in the hearth and dense smoke occurs, the clean fuel combustion furnace is started to completely combust the passing dense smoke so as to achieve the purpose of thoroughly eliminating smoke dust, and when the fuel in the hearth can be fully combusted, the clean fuel combustion furnace is closed.)
技术领域
本发明属于燃烧炉领域，特别是涉及一种聚火燃烟节能燃烧炉，适用于所有燃料的燃烧，尤其是对低燃值、高烟的燃料诸如可燃垃圾等为燃料的燃烧，有着巨大的优势。
背景技术
传统的中小型燃烧炉尤其是锅炉，存在以下共同缺点：
1，一次性添加足量的燃料，然后逐渐燃烧。底层部分燃料先燃烧，上层部分燃料作为储备待燃，或者相反。而这部分待燃燃料，由于事实上经常处于阴燃状态，所以总是有烟尘不断产生。而当锅炉需要对燃料定时翻动的时候，待燃燃料因为不能充分燃烧，所以就会立即冒出巨量的浓烟，这也是燃煤燃柴锅炉污染的主要原因。
2，传统锅炉炉排上的燃料到炉顶烟管口的距离比较长，这种情形往往是出于为减小烟管口处的温度而特意设计的，所以火焰一般到达不了烟管口部位；同时，由于炉膛内设计没有考虑到对火焰的集中，所以要想消除烟尘，只能靠提高炉膛内的整体温度的提高。而靠提高炉膛内的整体温度来燃烧掉烟尘，既耗能又收效甚微。
3，传统燃烧炉，特别是取暖锅炉，由于是间隔较长时间才定时添加燃料，一次添加燃料就较多，形成了炉膛内燃料过多储备，所以在添加过多燃料的时或对燃料定时搅动时，就会冒出很长时间的浓烟，而这些浓烟是无法靠炉膛内的高温消除的。
发明内容
本发明正是针对现有技术的以上缺陷而设计。本发明是在炉壁内设置一个锥形燃烧室。锥形燃烧室有两大优势，一个是减小了炉排上燃料到烟管口的距离，另一个优势是，将燃烧室内的火焰在锥形燃烧室侧壁的强制物理约束下，把最高温火焰(通俗地形容，称之为“火焰焦点”)聚集到烟管口部位，类似于聚光镜原理。这样，烟管口部位的火焰温度最高，且高温火焰将烟管口完全覆盖，形成高温火焰帘。燃烧室内未燃烧尽的烟尘颗粒物，在通过烟管口处时，就会被聚焦的高温火焰帘燃烧干净。同时，在烟管口附近，设置有洁净燃料燃烧炉，当炉膛内发生不充分燃烧有浓烟发生时，启动洁净燃料燃烧炉，其洁净燃料火焰就会将经过的浓烟燃烧干净，达到彻底消除烟尘的目的，而当炉膛内的燃料能够充分燃烧的时候，就可以关闭洁净燃料燃烧炉，以达到节能目的。
实现本发明所采取的具体技术方案是：燃烧室为上小下大的锥形腔，锥形腔上口连接烟管，锥形腔下口周边紧贴炉壁且密闭，锥形腔设置在炉排上方处，锥形腔侧边是锥形集热墙，所述锥形集热墙将燃烧室的火焰与炉壁隔开，锥形集热墙强迫燃烧室内的火焰沿着锥形斜坡收缩，使火焰最终聚集到烟管与燃烧室的连接处，也就是聚集到烟管颈部，火焰通过烟管颈部再向烟管上方燃烧，锥形集热墙设置有液体循环装置，液体循环装置由液体腔、液体和管路组成，可吸热的液体循环流动，以吸收燃烧室的热量向外供热。所述锥形腔指上大下小的立体空间，包括侧边由直线、曲线面组成的上小下大过渡的任何立体空间结构。
燃烧室内接近炉排处，设置有搅拌装置，搅拌装置由电机、转轴和棘刺组成，转轴轴向与炉排的缝隙走向最好垂直，通过转轴转动，带动棘刺转动，将燃烧室内的燃料翻动，达到充分燃烧的目的。
燃烧炉外的上方处设置有储料仓，储料仓底部位置高于燃烧室内炉排的位置，储料仓内装有燃料，储料仓底部安装有输料管，输料管前端的管口穿过炉壁并同时穿过锥形集热墙伸入到燃烧室内，储料仓底部与输料管连接处部位，设置有自动的开闭装置，开启开闭装置，储料仓内的燃料通过输料管进入到燃烧室内。
在烟管上串接有二次集热装置，二次集热装置由窄通道烟管、上烟腔、下烟腔和储液箱组成，窄通道烟管由两端开口的窄长的中空腔组成，上烟腔和下烟腔均为扁平状且中空的腔室，上烟腔和下烟腔之间连接并连通窄通道烟管，上烟腔的上端开口与烟管连通，窄通道烟管的上端口从上烟腔的底部插入到上烟腔内，窄通道烟管的上端管口与上烟腔连通，下烟腔的下端开口与烟管连通，窄通道烟管的下端口插入下烟腔的顶部，窄通道烟管的下端管口与下烟腔连通，沿着上烟腔和下烟腔的侧壁周边，包裹有储液箱的储液箱侧壁。储液箱侧壁、上烟腔的底部和下烟腔的上部，共同组成一个密闭的腔室，该密闭的腔室就是储液箱，储液箱上设置有进液口和出液口，储液箱内储满液体，所述窄通道烟管浸没在液体中。
在烟管上接近烟管颈部处串接有洁净燃气炉，所述洁净燃气炉包括燃气燃料供给的燃炉，也包括由液体燃料供给，但最终被高温加热汽化燃烧的燃炉。所述洁净燃气炉周边与烟管密封，洁净燃气炉中间有镂空的气体通道，以保证燃烧室内的火焰可以通过洁净燃气炉镂空的气体通道向烟管上方继续燃烧。洁净燃气炉产生的火焰可以和下方燃烧室上来的火焰重叠，同时，洁净燃气炉产生的高温火焰，可以将燃烧室内未燃烧干净的烟尘二次燃烧干净。洁净燃烧炉上设置有点火装置，洁净燃气炉处的烟管侧面设置有观测口，洁净燃气炉通过燃料管供给洁净燃料。
在烟管颈部位置接近处设置有围颈式供氧装置。所述围颈式供氧装置，包括风机、供氧管道和围颈式供氧腔。所述围颈式供氧腔，是紧箍在烟管上的环形闭合空腔，环形闭合空腔内壁侧均匀分布着若干的供氧通气孔，该供氧通气孔连通到烟管内部。围颈式供氧腔通过供氧管道连接到风机上，风机通过供氧管道将空气输送到围颈式供氧腔，然后通过围颈式供氧腔的供氧通气孔进入到烟管内，达到二次供氧目的。
附图说明
图1是由集热墙内壁与集热墙外壁组成的夹层腔室的锥形集热墙式聚火燃烟节能燃烧炉的剖面原理示意图。
图2是由单层锥形墙壁和贴附其上的导热管组成的锥形集热墙式聚火燃烟节能燃烧炉的剖面原理示意图。
图3是由多根管状窄通道烟管组成的二次集热装置的立体原理示意图。
图4是矩形相互连通腔室组成的窄通道烟管的立体原理示意图。
图5是设置在烟管处的洁净燃气炉和上烟火箅的构造的剖面原理示意图。
图6是围颈式供氧腔立体原理示意图。
图7是锥形集热墙立体原理示意图。
图8是由单层锥形墙壁和贴附其上的导热管组成的锥形集热墙的剖面原理示意图。
图9是下烟火箅的立体原理示意图。
图10是上烟火箅的立体原理示意图。
图中，1.锥形集热墙，2.燃烧室，3.火焰，4.炉壁，5.烟管，6.烟管颈部，7.锥形腔上口，8.锥形腔下口，9.液体循环装置，10.液体腔，11.液体，12.管路，13.炉排，14.搅拌装置，15.电机，16.转轴，17.棘刺，18.燃料，19.储料仓，20.输料管，21.开闭装置，22.二次集热装置，23.窄通道烟管，24.上烟腔，25.下烟腔，26.储液箱侧壁，27.储液箱，28.洁净燃气炉，29.点火装置，30.观测口，31.围颈式供氧装置，32.供氧通气孔，33.风机，34.供氧管道，35.围颈式供氧腔，36.下烟火箅，37.烟火箅通孔，38.上烟火箅，39.集热墙内壁，40.集热墙外壁，41.单层锥形墙壁，42.导热管，43.进液口，44.出液口，45.燃料管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明加以进一步说明。
图1中，燃烧室为上小下大的锥形腔，锥形腔上口7连接烟管5，锥形腔下口8周边紧贴炉壁4且密闭，锥形腔设置在炉排上方处。锥形腔侧边是锥形集热墙1，所述锥形集热墙1将燃烧室2的火焰3与炉壁4隔开，锥形集热墙1强迫燃烧室2内的火焰3沿着锥形斜坡收缩，使火焰3最终聚集到烟管5与燃烧室2的连接处，也就是聚集到烟管颈部6。火焰3通过烟管颈部6再向烟管5上方燃烧，锥形集热墙1设置有液体循环装置9，液体循环装置9由液体腔10、液体11和管路12组成。可吸热的液体11循环流动，以吸收燃烧室2的热量向外供热。所述锥形腔指上大下小的立体空间，包括侧边由直线、曲线面组成的上小下大过渡的任何立体空间结构。
燃烧室2内接近炉排13处，设置有搅拌装置14，搅拌装置14由电机15、转轴16和棘刺17组成，转轴16轴向与炉排13的缝隙走向最好垂直，通过转轴16转动，带动棘刺17转动，将燃烧室2内的燃料18翻动，达到充分燃烧的目的。
燃烧炉外的上方处设置有储料仓19，储料仓19底部位置高于燃烧室2内炉排13的位置，储料仓19内装有燃料18，储料仓19底部安装有输料管20，输料管20前端的管口穿过炉壁4并同时穿过锥形集热墙1伸入到燃烧室1内。储料仓19底部与输料管20连接处部位，设置有自动的开闭装置21，开启开闭装置21，储料仓19内的燃料18通过输料管20进入到燃烧室2内。
在烟管5上串接有二次集热装置22，二次集热装置22由窄通道烟管23、上烟腔24、下烟腔25和储液箱27组成。窄通道烟管23由两端开口的窄长的中空腔组成。上烟腔24和下烟腔25均为扁平状且中空的腔室，上烟腔24和下烟腔25之间连接并连通窄通道烟管23，上烟腔24的上端开口与烟管5连通。窄通道烟管23的上端口从上烟腔24的底部插入到上烟腔24内，窄通道烟管23的上端管口与上烟腔24连通，下烟腔25的下端开口与烟管5连通，窄通道烟管23的下端口插入下烟腔25的顶部，窄通道烟管25的下端管口与下烟腔25连通。沿着上烟腔24和下烟腔25的侧壁周边，包裹有储液箱的储液箱侧壁26，储液箱侧壁26、上烟腔24的底部和下烟腔25的上部，共同组成一个密闭的腔室，该密闭的腔室就是储液箱27。储液箱27上设置有进液口和出液口，储液箱内储满液体11，所述窄通道烟管23浸没在液体11中。
在烟管5上接近烟管颈部6处串接有洁净燃气炉28。所述洁净燃气炉28包括燃气燃料供给的燃炉，也包括由液体燃料供给，但最终被高温加热汽化燃烧的燃炉。所述洁净燃气炉28周边与烟管5密封。洁净燃气炉28中间有镂空的气体通道，以保证燃烧室2内的火焰3可以通过洁净燃气炉28镂空的气体通道向烟管5上方继续燃烧。洁净燃气炉28产生的火焰3可以和下方燃烧室2上来的火焰3重叠，同时，洁净燃气炉28产生的高温火焰，可以将燃烧室2内未燃烧干净的烟尘二次燃烧干净。洁净燃烧炉28上设置有点火装置29。洁净燃气炉28处的烟管5侧面设置有观测口30。洁净燃气炉28通过燃料管45供给洁净燃料。
在烟管颈部6位置接近处设置有围颈式供氧装置31。所述围颈式供氧装置31，包括风机33、供氧管道34和围颈式供氧腔35。所述围颈式供氧腔35，是紧箍在烟管5上的环形闭合空腔，环形闭合空腔内壁侧均匀分布着若干的供氧通气孔32，该供氧通气孔32连通到烟管5内部。围颈式供氧腔35通过供氧管道34连接到风机33上，风机33通过供氧管道34将空气输送到围颈式供氧腔35，然后通过围颈式供氧腔35的供氧通气孔32进入到烟管5内，达到二次供氧目的。
所述燃烧室2内接近烟管5处，设置有下烟火箅36。下烟火箅36接近烟管颈部6，但在烟管颈部6下方。下烟火箅36为平板状多孔结构，其平面水平设置，垂直于下烟火箅36平面有若干均匀的上下贯通的烟火箅通孔37，下烟火箅36平面面积等于或大于烟管5的管口。当燃烧室5内夹带有烟尘的火焰从下烟火箅36向上方烟管5行进时，其火焰只能从下烟火箅36的烟火箅通孔37中穿过，此时，被火焰加热到高温状态的下烟火箅36起到了均匀火焰和进一步燃烧净火焰中所夹带着的烟尘的目的。所述下烟火箅36的烟火箅通孔37，包括由丝网交织形成的网状孔。
所述烟管5内洁净燃气炉28的上方设置有上烟火箅38。上烟火箅38为平板状多孔结构，其平面水平设置，垂直于下烟火箅36平面有若干均匀的上下贯通的烟火箅通孔37。上烟火箅38周边与烟管5的管口内壁吻合。上烟火箅38可以将其下方洁净燃气炉28上来的火焰有所压制，使火焰覆盖住上烟火箅38的烟火箅通孔37，因而迫使从燃烧腔2内上升而至的夹带有烟尘的火焰只能从上烟火箅38的烟火箅通孔37穿过，因此将剩余烟尘燃烧干净。所述上烟火箅38的烟火箅通孔37，包括由丝网交织形成的网状孔。
所述锥形集热墙1为集热墙内壁39与集热墙外壁40组成的夹层腔室，该夹层腔室周边密闭，夹层腔室内装满液体11，成为权利要求1的特征一所述的锥形集热墙1的液体腔10，该被加热的液体腔10内的液体11通过其上的进口和出口与炉外的供热设施交换。
图2中，图2与图1原理大致相同，不同之处在于，图2中的锥形集热墙1是由单层锥形墙壁和贴附其上的导热管组成。锥形集热墙1为集热墙内壁39与集热墙外壁40组成的夹层腔室，该夹层腔室周边密闭，夹层腔室内装满液体11，成为权利要求1的特征一所述的锥形集热墙1的液体腔10，该被加热的液体腔10内的液体11通过其上的进口和出口与炉外的供热设施交换。
图3中，图3是由多根管状窄通道烟管组成的二次集热装置的立体原理示意图。从燃烧室2上到烟管5处的火焰和热气，通过下烟腔25上升到多根管状窄通道烟管，然后进入到上烟腔24，最后从其上方烟管5排出。由于多根管状窄通道烟管浸泡在储液箱27中，储液箱27中的液体被加热，被加热的液体通过循环装置将热量输出，达到二次热能利用。
图4中，图4是矩形相互连通腔室组成的窄通道烟管的立体原理示意图。该设计思路就是尽量增大窄通道烟管侧面的表面积，所以任何类似思路的变形设计都属于本发明保护范围。
图5中，图5是设置在烟管处的洁净燃气炉和上烟火箅的构造的剖面原理示意图。在烟管5上接近烟管颈部6处串接有洁净燃气炉28。所述洁净燃气炉28包括燃气燃料供给的燃炉，也包括由液体燃料供给，但最终被高温加热汽化燃烧的燃炉。所述洁净燃气炉28周边与烟管5密封，洁净燃气炉28中间有镂空的气体通道，以保证燃烧室2内的火焰3可以通过洁净燃气炉28镂空的气体通道向烟管5上方继续燃烧。洁净燃气炉28产生的火焰3可以和下方燃烧室2上来的火焰3重叠；同时，洁净燃气炉28产生的高温火焰，可以将燃烧室2内未燃烧干净的烟尘二次燃烧干净。洁净燃烧炉28上设置有点火装置29，由于点火装置为公开技术，此处未特别描述。洁净燃气炉28处的烟管5侧面设置有观测口30。洁净燃气炉28通过燃料管45供给洁净燃料。
烟管5内洁净燃气炉28的上方设置有上烟火箅38，上烟火箅38为平板状多孔结构，其平面水平设置，垂直于下烟火箅36平面有若干均匀的上下贯通的烟火箅通孔37。上烟火箅38周边与烟管5的管口内壁吻合。上烟火箅38可以将其下方洁净燃气炉28上来的火焰有所压制，使火焰覆盖住上烟火箅38的烟火箅通孔37，因而迫使从燃烧腔2内上升而至的夹带有烟尘的火焰只能从上烟火箅38的烟火箅通孔37穿过，因此将剩余烟尘燃烧干净。所述上烟火箅38的烟火箅通孔37，包括由丝网交织形成的网状孔。
图6是围颈式供氧腔立体原理示意图。在烟管颈部6位置接近处设置有围颈式供氧装置31，所述围颈式供氧装置31，包括风机33、供氧管道34和围颈式供氧腔35。所述围颈式供氧腔35，是紧箍在烟管5上的环形闭合空腔，环形闭合空腔内壁侧均匀分布着若干的供氧通气孔32，该供氧通气孔32连通到烟管5内部。围颈式供氧腔35通过供氧管道34连接到风机33上，风机33通过供氧管道34将空气输送到围颈式供氧腔35，然后通过围颈式供氧腔35的供氧通气孔32进入到烟管5内，达到二次供氧目的。
图7是锥形集热墙立体原理示意图。
锥形集热墙的锥形腔上口7连通到烟管口，其锥形腔下口8设置在炉排上方处，锥形腔下口8周边紧贴炉壁4且密闭。
图8是由单层锥形墙壁和贴附其上的导热管组成的锥形集热墙的剖面原理示意图。锥形集热墙1由平板状导热材料组成的单层锥形墙壁41和贴附在该单层锥形墙壁41上的导热管42组成。导热管42内装满液体11，导热管42布满在单层锥形墙壁41上，导热管42最好设置在单层锥形墙壁41内侧，以吸收尽可能多的火焰热量。
图9是下烟火箅的立体原理示意图。上烟火箅38为平板状多孔结构，其平面水平设置。垂直于下烟火箅36平面有若干均匀的上下贯通的烟火箅通孔37，上烟火箅38周边与烟管5的管口内壁吻合。上烟火箅38可以将其下方洁净燃气炉28上来的火焰有所压制，使火焰覆盖住上烟火箅38的烟火箅通孔37，因而迫使从燃烧腔2内上升而至的夹带有烟尘的火焰只能从上烟火箅38的烟火箅通孔37穿过，因此将剩余烟尘燃烧干净。所述上烟火箅38的烟火箅通孔37，包括由丝网交织形成的网状孔。
图10是上烟火箅立体原理示意图。下烟火箅36为平板状多孔结构，其平面水平设置。垂直于下烟火箅36平面有若干均匀的上下贯通的烟火箅通孔37，下烟火箅36平面面积等于或大于烟管5的管口。当燃烧室5内夹带有烟尘的火焰从下烟火箅36向上方烟管5行进时，其火焰只能从下烟火箅36的烟火箅通孔37中穿过，此时，被火焰加热到高温状态的下烟火箅36起到了均匀火焰和进一步燃烧净火焰中所夹带着的烟尘的目的。所述下烟火箅36的烟火箅通孔37，包括由丝网交织形成的网状孔。
需要说明的是，本发明对于涉及到的现有技术的构造和具体设置，诸如开闭装置、点火装置、观测口、风机、供氧管道、进液口、出液口等，由于不属于专利特征，未做赘述。
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