可燃性固体半固体物零烟雾燃烧配套小型炉具炉芯及形状

可燃性固体半固体物零烟雾燃烧配套小型炉具炉芯及形状

一，技术领域

可燃性固体物及半固体物清洁燃烧控制技术

二，背景技术

本发明是对本申请人2018.04.27申请的发明专利“烟煤褐煤生物质燃料聚烯烃等废塑料零烟雾燃烧技术”(申请号201810390637.4)当中，与说明书附图1例示小型炉具配套的保温-耐火炉芯这项技术的细化；另外，现有燃烧无烟煤球有时通风孔不易对正和通风孔总横切面积过小不适应本系列发明引火煤(10)挥发份高达40％的高耗氧量问题，需要新的技术措施予以解决，以此增加可燃性固体物半固体物在小型简易炉具炉灶中，即使在严寒天气，也能顺利实现从点火瞬间起，全过程零烟雾燃烧的可靠性。

由本发明母专利(申请号201810390637.4)和本发明的说明书及说明书附图1可知，除了点火膏、饼(8)和引火煤(10)配方和制作工艺这些核心技术以外，要实现固体燃料在小型炉具炉灶中、在严寒天气，能零烟雾状态顺利上点火，并尽快在大燃烧室(7)和引火煤(10)段位形成高温区，还要始终保持零烟雾、长焰、充分、高固硫、高发热效率的清洁燃烧状态，配套的保温性能及耐火性能皆优良的炉芯(2、17)和聚火板(6)材料选择和制作技术，亦同等重要。

本发明母专利确定的蜂窝状燃料组堆当中，为维持较长时间燃烧的需要，下置煤(9)往往堆砌2-3个，这就带来了上下煤块之间的通风孔难以对正的问题，特别是广泛使用的最小直径(10厘米)蜂窝煤(北方通俗称呼为煤球者)，困难更大，很容易造成局部甚至大部分煤堆表面冒烟燃烧的严重事故，因此，这个使用过程中欠方便之貌小实大的问题，必须有技术措施予以应对。

现有下点火燃烧直径100毫米的无烟煤球，其通风孔总面积一般为1356平方毫米左右，燃烧本系列发明挥发份高达40％以上的相同直径煤球、特别是引火煤(10)，极易冒黑烟，明显是通风量不足引起，以必须有技术措施予以应对。

三，发明内容

1，本发明要解决的技术问题是：a，寻求保温-耐火性能皆优良；同时又能在1000左右摄氏度高温条件下长时间连续使用；既能模块化大批量生产，又能方便、快捷地现场制作、积木式地组合为各类中小型炉具炉灶改造需要的不同形状尺寸之炉芯(2、17)，和聚火板(6)，这些性能优良又廉价的保温-耐火材料，来最大限度地增加严寒天气和最小直径煤堆等不利条件下，成功实现零烟雾状态上点火、继而顺利完成全过程长焰、充分、零烟雾燃烧的可靠性。

b，寻求简便、快捷的煤堆通风孔对正方式，来满足挥发份高达40％以上的引火煤(10)获得足够的风量而顺利地实现零烟雾状态上点火与长焰、充分、全过程零烟雾燃烧。

c，适度扩大通风孔总横切面积，并结合多次给氧以满足充分燃烧的需求，合理布局通风孔。

2，本发明解决第【0006】、【0007】和【0008】段三个技术问题的方案是：

①，用遴选出的高白度硅酸铝纤维模块(2)，组合泡沫玻璃或泡沫陶瓷或硅酸钙模块(17)，来组合制作保温-耐火炉芯(2、17)，并在高白度硅酸铝纤维模块(2)内圆表面涂敷一薄层由氧化镁和2.8模以上硅酸钠液体调配成的碱性光热反射层；聚火板(6)只由高白度硅酸铝纤维在工厂内模块化制作，最好，也在其内表面涂敷一薄层由氧化镁和2.8模以上硅酸钠液体调配成的光热反射层。

炉芯(2)内圆表面和聚火板(6)内表面应该呈碱性，是为了防止它们一旦接触高温强碱性炉渣，不至于发生粘接。

遴选出的这些保温-耐火材料、尤其是高白度硅酸铝纤维模块之优良技术特征是：a，导热系数低达0.035W/m.k，容重低达0.1，并可在1000左右摄氏度长时间连续使用；b，售价尚低廉；c，既可在炉具炉芯厂家模块化大批量生产炉芯(2、17)和聚火板(6)，又可在各类中小型炉具炉灶之炉膛改造现场，随意切割成需要形状和尺寸，积木式地进行组合，简便、快捷。

按照本说明书附图1所示炉具的需要，本发明使用的新型炉芯(2、17)，其A段采用本发明的说明书第【0008】-【0010】段所述材料制作，壁厚宜选用20+20毫米；其B段既可选用普通耐火材料制作，也可选用与A段相同的材料制作。

至于炉芯(2、17)外部需要填装的保温材料(3)，低档炉具可选用膨胀珍珠岩(即空心玻化微珠)，中高档炉具宜选用热电厂粉煤灰漂珠或专业化生产的空心玻璃微珠(可使用部分废玻璃原料)。微珠粒径有一个合理的分布为宜，以产生最大的保温效果。

②，见本说明书附图2，把下置煤(9)顶部内圈通风孔(13)部分，压制成凹形，这样，堆砌上面一个下置煤(9)或引火煤(10)时，只要目视上下两个型煤的外圆面对齐了，再目视或用一根小棍子对正任一外圈通风孔(12)，或者只对正两个径向外圈通风孔(12)，则所有通风孔不再存在堵塞之虞，对孔变得简便、快速、可靠。

③，又见本说明书附图2，将直径100毫米下置煤(9)、引火煤(10)及点火饼(8)的通风孔总面积扩大到1768平方毫米左右，扩大30％左右，并且采用主要扩大内圈4个通风孔面积的布局，以此弥补单从外圈二次进风增氧、主火炬内部供氧不足的缺陷，提高全过程充分、零烟雾燃烧的可靠性。

3，采用第【0010】-【0016】段的技术措施后，产生的有益技术效果是：进一步增加了现阶段广泛使用的小型简易炉具炉灶在严寒天气零烟雾状态顺利点火、快速形成大燃烧室(7)和引火煤(10)区段高温区、进而实现大半过程长焰燃烧、全过程充分、高固硫、高热效率、零烟雾燃烧的可靠性；既能模块化大批量生产标准型炉芯(2、17)和聚火板(6)，又能现场制作可积木式组合的任意形状、尺寸之炉芯(2、17)和聚火板(6)，简便、快捷、低成本地改造各类中小型炉具炉灶，对于本系列发明可燃性固体物半固体物全过程零烟雾状态清洁燃烧技术推广，十分有利。

四，说明书附图

本发明的说明书附图1是供分散居住户、商户、牧民、野外相对固定居住的矿山铁路公路工厂等工作者使用的一种与取暖、加热、烹饪零烟雾清洁燃烧成型燃料配套的小型炉具立面径向剖视图，也指定为本发明说明书摘要附图；附图2是配套的顶部凹型下置煤(9)立面径向剖视图和俯视图；附图3是配套聚火板(6)的俯视图和立面径向剖视图，这三个附图中各图标名称如下：

1，铁皮炉壳 2，炉芯A段内圈保温-耐高温材料层 3，炉芯外保温层 4，二次进风管5，进风兼出渣口 6，聚火板 7，大燃烧室 8，点火饼 9，下置煤，两个 10，引火煤 11，秸秆炭格栅 12，型煤堆通风孔外圈 13，型煤堆通风孔内圈 14，秸秆炭格栅底部横向通风道(图中未予显示，请见本发明母专利附图) 15，炉蓖 16，下置煤顶部凹形通风衔接道兼中型燃烧室 17，炉芯A段外圈保温-耐火材料层 18，炉顶挡风圈(未标明尺寸) 19，炉芯B段耐火圈层20，炉底内部普通保温-耐火材料层 21，聚火板中央大火炬喷出孔 22，聚火板风压风量微调小孔

五，具体实施方式

1，在作好炉膛底部后，将炉芯B段放入其上，再将整圆形或两个半圆形、且已涂敷碱性光热反射材料薄层的A段炉芯内圆2，和内表面涂有粘接剂、2.8模以上液体硅酸钠的炉芯外圆17，组合后放置于炉芯B段之上部，并安放好薄铁皮制作的二次进风管(4)，最后填好炉芯外保温层(3)，新型炉芯制作的配套炉具作成。置于炉底进风管道的集灰斗很普通，附图中未予显示。

2，按说明书附图3制作聚火板(6)。

3，放好炉篦(15)，依次钳入下置煤(9)两个、引火煤(10)一个，按本说明书第【0015】段所述方法对正通风孔。

4，在引火煤(10)上面放好点火饼(8)和秸秆炭格栅(11)，很容易地凭目视对正通风孔，用集灰斗调整主进风口(5)到约1/6、1/5或1/4通风面积。

5，点燃一段香烟长度的小纸条，横着扔到未被秸秆炭格栅(11)遮盖住的点火饼(8)表面，很快即可无烟雾状态着火，立即盖上聚火板(6)，大炬火焰迅速形成。

6，约2-5分钟，点火饼(8)即将燃尽或已经燃尽时，火焰长度有时会缩短，这就表明到了零烟雾状态点火成败的关键时刻了；因此时秸秆炭格栅(11)已着火起保温和继续引燃引火煤(10)表面层的作用，应该说很快就会恢复长焰燃烧状态，点火成功将是大概率事件；若观察到火苗因故即缩短较多或将消失，立即缩小进风量，稍后火焰就会恢复长度，进入正常燃烧状态。操作几次、熟悉以后，可以达到点火后不担心熄火，几分钟后加大进风量到火力适合需求即可。

7，10来分钟左右，(可观察到)引火煤(10)表层一旦开始红热，大燃烧室(7)亦开始红热，煤堆上部高温区形成，表明已正式进入持续的良好燃烧状态。

8，煤堆燃尽、即红热状态消退后，轻轻拨动炉渣，让其落入集灰斗中，先倒入室外不会淋雨处，自然吸氧、吸二氧化碳几天或更多时间，让少量固化为硫化钙硫化钾形态的硫，氧化为二水硫酸钙即二水石膏，以及硫酸钾，并让灰渣碱性大幅度降低，然后再混以沤制过的有机肥(需要时另配入其它肥料组分如腐植酸钾等)制造为微碱性复合肥，适用于酸性粘土改善团粒结构、增加肥力。

9，简易小型炉具炉灶，可按此1-8个步骤，间歇性重复点火使用本发明清洁型煤；型煤辅料配方已保证不添加含卤素、硫、氮、砷，重金属元素及有毒有害物质；静态、勿需鼓风的长焰、充分、零烟雾燃烧效果，使得其尾气清洁程度接近于天然气，故可直排。

烟筒内置的、捕集微量灰尘、氮氧化物、硫氧化物和极微量挥发性有机物的简易廉价辅助物，将使尾气清洁度进一步提高，逼近天然气，其中氮氧化物甚或低于天然气者。请关注本申请人稍后的后续申请。

以上仅以说明书附图1至附图3举例说明本发明的内容，但并不是局限于此。中小型炉具炉灶五花八门，型煤不论圆柱形或方柱形，外形尺寸不论大小，各种可燃性固体物及半固体物物料不论配方如何选择、配比，大多数都可以使用本发明的新型保温-耐火材料和凹形煤顶设计，连同使用本发明母专利和本发明的其它技术内容，来提高燃料堆从上点火瞬间起、实现大半过程长焰燃烧、实现全过程充分、高固硫、高发热效率、零烟雾状态清洁燃烧的可靠性；当可燃物含卤素、含较多硫、氮的，以及炉膛内使用温度高达1000摄氏度以上、以至空气中的氮气大量氧化成氧化氮的大中型工业和商业炉具炉灶，虽然不能像散居户小型炉具炉灶那样直排尾气，必须配备尾气净化装置，然其炉芯(2、17)和聚火板(6)形状、结构、尺寸，皆可按需由本发明方法，任意制作、组合，故都属于本发明技术范围以内。请注意本申请人另一后续的系列发明专利申请，它是将本系列发明技术与秸秆发电厂和垃圾发电厂形成三方技术结合，除大比例使用秸秆等植物燃料和可燃性生活垃圾而外，再配以各种废塑料、废橡胶轮胎、油页岩、含水褐煤、泥煤、焦面、废弃的煤焦石油焦沥青和机油、烟煤，可克服秸秆热值太低、克服秸秆发电厂和垃圾发电厂现行的散烧、不充分燃烧方式尾气处理负担过重的困难，统统实现全过程长焰、充分、高发热效率、零烟雾燃烧。