馬翠忠
摘? 要:只有一個(gè)燃燒室是反燒爐微型化的關(guān)鍵,燃燒室雙向供氧,體積小,功率大。通過(guò)改變煙氣排出通道的位置,形成了一正一反2個(gè)燃燒層,燃料經(jīng)過(guò)預(yù)熱、干餾,揮發(fā)份與空氣混合后下降到高溫區(qū)得以充分燃燒,環(huán)保節(jié)能。爐體受熱面大,高溫?zé)煔馀懦雎窂介L(zhǎng),熱效率高。水套下部溫度高,有利于供暖系統(tǒng)熱水的自然循環(huán)。供暖管道、暖氣片提高安裝位置,不占用房間面積,自然循環(huán)動(dòng)力強(qiáng)。
關(guān)鍵詞:微型;反燒爐;煙囪
中圖分類號(hào):TK229? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
常規(guī)反燒鍋爐有雙層爐排、2個(gè)燃燒室,燃料從上部燃燒室加入。上部燃燒室主要完成對(duì)燃料的預(yù)熱,為不完全燃燒,未燃盡的燃料掉入下部燃燒室后繼續(xù)燃燒。
煙囪效應(yīng)使下部燃燒室內(nèi)為負(fù)壓,吸引上部燃燒室內(nèi)的氣體穿過(guò)上層爐排向下運(yùn)動(dòng),即所謂反燒。氣流中的揮發(fā)份及碳微粒經(jīng)過(guò)下部燃燒室的高溫區(qū)得以充分燃燒,環(huán)保節(jié)能,得到廣泛應(yīng)用。
家用燃煤爐由于體積太小,不可能設(shè)計(jì)2個(gè)獨(dú)立的燃燒室,否則必然導(dǎo)致體積的增大。
目前市場(chǎng)上號(hào)稱微型反燒爐的大體可分為兩類:一類為直燒爐,只是煙氣從燃燒室外部下返、增加了爐體的吸熱面積而已。另一類為水平排列的2個(gè)燃燒室(圖1),對(duì)于家庭使用來(lái)說(shuō),體積略顯大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。
燃燒室的水平排列雖然可以實(shí)現(xiàn)反燒,但由于燃料進(jìn)入第二燃燒室的動(dòng)力不足,只有很少一部分燃料能到達(dá)第二燃燒室,大部分燃料還未到達(dá)第二燃燒室就已經(jīng)從爐排掉下,不能進(jìn)入第二燃燒室的燃料供氧嚴(yán)重不足,燃燒不充分。同時(shí)由于第二燃燒室內(nèi)燃料少,通風(fēng)條件好,負(fù)壓不大,反燒動(dòng)力不足。
如何利用一個(gè)燃燒室,實(shí)現(xiàn)真正的反燒,該文提供了3套解決方案,他們的共同特點(diǎn)是:從物理空間上看只有一個(gè)燃燒室,但由于改變了其煙氣排出通道的位置,形成了一正一反2個(gè)燃燒層,其燃燒過(guò)程與常規(guī)反燒爐完全一致。
1? 取暖專用微型反燒爐
結(jié)構(gòu)如圖2所示,爐體為長(zhǎng)方形,外層水套包裹了整個(gè)爐體,“U”形水套倒扣在爐體內(nèi),其內(nèi)部至爐排的空間為燃燒室,其外側(cè)與爐體內(nèi)壁的夾縫為煙氣排出通道。
燃燒室只有一層爐排,與直燒爐不同的是其煙氣出口在燃燒室下部1/3處,位于燃料層的中部高溫區(qū)。由于煙囪效應(yīng)產(chǎn)生的強(qiáng)大吸力,使上部燃料層內(nèi)的氣流向下流動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)反燒,氣流中的碳微粒經(jīng)過(guò)高溫區(qū)得以充分燃燒。
爐體頂部左右兩側(cè)分別設(shè)置有觀察窗口,其作用有3個(gè)。1)觀察爐內(nèi)燃燒情況。2)當(dāng)煙道不暢時(shí)清理灰塵。3)在封火時(shí)打開(kāi)窗口蓋,內(nèi)外相通以降低爐內(nèi)負(fù)壓,延長(zhǎng)封火時(shí)間。
由于特殊的爐體結(jié)構(gòu),人手不能深到燃燒室底部,當(dāng)爐火意外熄滅時(shí),殘煤無(wú)法取出。爐排如圖3所示,由2組活動(dòng)爐排和一根活動(dòng)爐條組成。中間的爐條可以抽出,用以排出未燃盡的殘煤。
本爐適宜無(wú)煙煤或生物質(zhì)顆粒燃料,使用煙煤時(shí)煙氣通道易堵塞。由于方形結(jié)構(gòu)不耐壓,只適宜2層以下建筑或在2層以內(nèi)使用,否則爐體將有明顯變形。
2 暖炊兩用微型反燒爐
結(jié)構(gòu)如圖4所示,由爐體、爐膽、反燒蓋構(gòu)成其基本結(jié)構(gòu),另外還有爐蓋、蓋圈、爐排和粉煤筒等配件。爐體為圓形,內(nèi)壁有導(dǎo)流板,以使環(huán)形通道內(nèi)煙氣流量均勻,同時(shí)可以增加吸熱面積。爐膽為耐火保溫材料制作,是本爐型實(shí)現(xiàn)反燒的核心元件。反燒蓋是暖、炊功能轉(zhuǎn)換元件。
爐膽將爐膛分為3個(gè)功能區(qū),下部為主燃燒室,爐膽內(nèi)部為燃料預(yù)熱室,爐膽外側(cè)與爐體內(nèi)壁的夾縫為煙氣排出通道。在煙囪效應(yīng)產(chǎn)生的負(fù)壓吸引下,預(yù)熱室內(nèi)燃料析出的揮發(fā)份及細(xì)顆粒物與空氣混合后的氣流向下流動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)反燒,氣流經(jīng)過(guò)下部的高溫區(qū)得以充分燃燒。
反燒蓋的使用與否決定兩用爐的工作狀態(tài)。取暖狀態(tài)時(shí),反燒蓋連接爐體與爐膽,高溫?zé)煔庋貭t膽與爐體的環(huán)形縫隙向上運(yùn)動(dòng),完成對(duì)循環(huán)水的加熱,然后匯集到反燒蓋與爐體形成的環(huán)形通道經(jīng)煙囪排出。炊事?tīng)顟B(tài)時(shí),待新加入的燃料全部點(diǎn)燃后取下反燒蓋,爐火直接向上燃燒,成為普通直燒爐。
粉煤筒專門為使用粉狀或細(xì)顆粒燃料而設(shè)計(jì),主要目的是為空氣提供通道。使用無(wú)煙煤塊時(shí)取出粉煤筒,使用粉狀煤炭或顆粒較小時(shí),安裝粉煤筒,煤炭在筒中,空氣沿筒與爐膽之間的空隙下行。
兩用爐的主要特點(diǎn)有4個(gè)。1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小,重量輕。2)上部加煤,使用方便,燃料適應(yīng)范圍廣,塊煤、粉煤、秸稈均能使用。3)加煤口氣流向下,加煤時(shí)煤粉不會(huì)向空中飄散,干凈衛(wèi)生。4)取暖、炊事功能轉(zhuǎn)換方便。5)結(jié)構(gòu)可拆卸,煙道堵塞易清理。
3 簡(jiǎn)易反燒取暖爐
簡(jiǎn)易取暖爐完全依靠自身和煙囪的熱輻射向外散熱,在農(nóng)村地區(qū)仍有大量使用,主要特點(diǎn)就是體積小巧,價(jià)格低廉,各種燃料均能使用,兼具炊事功能。其缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的:燃料燃燒不充分,冒黑煙,污染環(huán)境;煙囪容易堵塞,需要經(jīng)常清理。簡(jiǎn)易反燒取暖爐結(jié)構(gòu)如圖5所示,是兩用爐的簡(jiǎn)化縮小版,結(jié)構(gòu)原理與之相同,不再贅述。
4 微型反燒爐的特點(diǎn)
微型反燒爐有4個(gè)特點(diǎn)。1)燃燒室雙向供氧,體積小,功率大。上部低溫燃料層為反燒,煤炭或其他燃料經(jīng)過(guò)預(yù)熱、干餾,揮發(fā)份與空氣混合后下降到高溫區(qū)得以充分燃燒,環(huán)保節(jié)能。燃燒過(guò)程供氧充足,燃料燃燒完全,火力強(qiáng)。2)爐體受熱面大,高溫?zé)煔馀懦雎窂介L(zhǎng),有充足的時(shí)間進(jìn)行熱交換,熱效率高。3)由于高溫?zé)煔鈴娜紵业闹胁恳韵屡懦觯虼怂紫虏繙囟雀?,有利于供暖系統(tǒng)熱水的自然循環(huán)。4)隨著燃燒的進(jìn)行,下層燃料體積逐漸縮小,上部的燃料依靠自身重力自動(dòng)下落補(bǔ)充,因此一次可以添加大量煤炭,具有懶漢爐的特點(diǎn),不再要求少量勤加燃料,管理輕松,封火時(shí)間長(zhǎng)。
5 家用取暖系統(tǒng)安裝的改進(jìn)
隨著建筑物的跨度越來(lái)越大,內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度增加,供暖管道過(guò)門的情況必然出現(xiàn)(圖6),如何做到供暖性能與美觀兼顧成為必須解決的問(wèn)題。
家庭獨(dú)立供暖一般按自然循環(huán)安裝,傳統(tǒng)安裝方法把暖氣片放在地上,供水管在上部,回水管在下部,如圖6虛線部分,這種方法的缺點(diǎn)主要有3個(gè)。1)暖氣片與爐子的高差小,自然循環(huán)動(dòng)力不足,往往需要強(qiáng)制循環(huán)。2)回水管無(wú)法過(guò)門。3)管道及暖氣片均占用房間的使用面積。
為了克服上述缺點(diǎn),主要采取2點(diǎn)措施。1)供、回水管全部走房門的上部,適合樓房及帶套間的房屋。2)提高暖氣片的位置,暖氣片懸掛在墻壁上,離地面1.2 m左右。
這樣做的好處一是加大了暖氣片與爐子的高差,循環(huán)動(dòng)力大。二是由于管道及暖氣片均在高處,不占用房間的有效面積。
安裝注意事項(xiàng):管道按上坡(2∶100)安裝,以使氣體排出的方向與熱水的流向一致,以減小水流阻力。各暖氣片高度應(yīng)隨管道逐步抬高,逐步提高其循環(huán)動(dòng)力以抵消其沿程阻力,使各暖氣片溫度基本保持一致,避免近端熱遠(yuǎn)端涼。
參考文獻(xiàn)
[1]中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì).民用燃煤取暖爐安全通用技術(shù)條件:GB 32438—2015[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2018:1.
[2]中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部.民用水暖煤爐通用技術(shù)條件:GB 16154—2018[S]. 北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2018:2.
[3]中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部.民用水暖煤爐性能試驗(yàn)方法:GB/T 16155—2018[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2018:2.
中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品2019年20期