[发明专利]定容式洁净煤燃烧装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种以燃烧散状或型煤状低灰分洁净煤、低灰分燃煤或低灰分生物质燃料，基于燃烧面位置相对固定、燃烧室容积热强度恒定不变原理的定容式洁净煤燃烧装置，特别适用于煤及洁净煤燃烧领域，工业炉窑、工业锅炉和农村生活燃煤炉具使用。

背景技术

工业燃烧供热和农村生活供热产生了大量粉尘、碳黑及一氧化碳气体，是目前雾霾产生的重要原因之一。据统计，2013年我国原煤消耗总量达到42亿吨，其中约20％原煤消耗在燃烧供热场所，排放CO₂约21亿吨、烟尘约0.5亿吨。按50％燃煤装置应用节能环保新技术，装置热效率提高10％测算，节能潜力达到4250万吨，减排CO₂约1亿吨、烟尘约250万吨。

附图3所示的固定炉排式煤炉具，是当今煤燃烧典型装置。该装置包括炉内壁1和炉条2，炉条2两端伸出炉内壁1外，嵌入炉壁内，炉条2位置固定不动。炉条2下方为均压室A，炉条2上方为燃煤层B，燃煤层B上方为燃烧室C。燃煤层B顶面煤着火燃烧。随着煤燃烧过程进行，燃煤层B顶面位置降低，燃烧室C容积增大。在燃煤层B顶面面积及顶面下降速度均不变条件下，燃烧室C容积热强度降低。同时，燃煤层B高度减小，均压室A容积不变，空气流量不变但空气流过燃煤层B阻力减少，导致空气流速增大，一方面和燃煤层B相同燃烧放热所要求的空气流速不匹配，另一方面对燃煤层B顶面高温焦炭冷却作用增强。上述两因素，既导致燃烧速度不可控，又降低燃烧室C燃烧温度，造成不完全燃烧，能源利用率降低，烟气碳粒和一氧化碳排放超标，不能满足当今绿色生态文明建设需要。

开发结构简单、可控性强和能源利用效高的新型洁净煤燃烧装置，可以降低烟气污染物排放，从而促进我国两型社会建设和可持续发展。

发明内容

为了克服固定炉排式煤炉具煤燃烧面位置下降，导致燃烧室容积增加，燃烧室容积热强度降低，煤不完全燃烧热损失及烟气污染物排放增加等问题，本发明设计一种具有“弹簧顶起炉条固定燃煤层顶面位置”结构特征，“燃烧室容积热强度恒定不变”技术特点，“煤燃烧过程可控性好，煤燃烧效率和能效高，烟气碳黑和一氧化碳排放达标”等技术优势的定容式洁净煤燃烧装置。

定容式洁净煤燃烧装置，主要包括炉内壁、炉条和弹簧，弹簧竖直布置，炉条为短柱体，炉条底面和顶面均水平布置，炉条侧壁为竖直侧壁，炉内壁侧壁为竖直侧壁，炉内壁空腔被炉条分隔为上下两部分，炉条下方空腔为均压室，炉条上方空腔自下向上依次是燃煤层和燃烧室，燃烧室底面和燃煤层顶面重合，弹簧底端和炉内壁底板顶面焊接连接，弹簧顶端和炉条底面焊接连接，炉条侧壁与炉内壁侧壁之间水平间隙不到炉条厚度的一半，炉条竖直中心轴线和弹簧中心轴线共线，弹簧弹性系数为燃煤自然堆积密度与燃煤层顶面面积的乘积，煤燃烧过程中燃煤层连同炉条一起被弹簧顶起向上移动，并使得燃煤层顶面位置相对于炉内壁不变，空气依次流经均压室、炉条和燃煤层后进入燃煤层顶面，并助燃发生在燃煤层顶面的煤燃烧反应，燃烧烟气经燃烧室排烟口排入大气环境。

燃用散状或成型状低灰分洁净煤、低灰分燃煤或低灰分生物质燃料的工业炉窑、工业锅炉、农村生活燃煤炉具等场所，均可使用本发明。

发明结构简单，一次性投资少，制作安装方便，布置紧凑，原理易于理解，燃烧效率超过95％，相对节能率5％～15％以上，烟气粉尘、碳黑、一氧化碳及碳氢化合物等污染物排放浓度低于《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)排放水平。

附图说明

图1为定容式洁净煤燃烧装置堆满煤时通过弹簧3中心轴线竖直剖视图。

图2为定容式洁净煤燃烧装置堆少量煤时通过弹簧3中心轴线竖直剖视图。

图3为固定炉排式煤炉具通过竖直中心线的竖直剖视图。

图1，图2和图3中，1为炉内壁，2为炉条，3为弹簧，A为均压室，B为燃煤层，C为燃烧室。

具体实施方式

下面结合附图对发明作进一步的说明。

如附图1所示，定容式洁净煤燃烧装置，主要包括炉内壁1、炉条2和弹簧3。弹簧3竖直布置，弹簧3顶端和炉条2底面焊接连接并支撑炉条2，使得炉条2保持水平，弹簧3底端和炉内壁1底板顶面焊接连接。炉内壁1底板、炉条2和弹簧3材质为可焊接金属材质。

炉内壁1侧壁为竖直侧壁。炉内壁1侧壁可以是竖直圆筒、竖直方筒或其它竖直不规则筒体，炉内壁1水平截面面积不变。