專利名稱：用于壁爐的補(bǔ)燃器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1中介紹部分所述的裝置。
為了取暖，在爐子中使用木柴，在挪威是很普遍的，表現(xiàn)的能量消耗為大約7TWh/年(2002年)。在1990到1999的時間段內(nèi)，用于爐子的木柴的使用量增加了11％。來源于爐子中未完全燃燒的排放物包括顆粒物(PM10)，一氧化碳(CO)和未完全燃燒的氣態(tài)烴類(UHC)。這種排放是由于爐子中空氣擴(kuò)散差和過低的溫度的組合引起的。這種排放已經(jīng)被確認(rèn)在全國范圍內(nèi)是顯著的，來自爐子取暖的顆粒排放構(gòu)成全國顆粒排放總量的60％，和較大城市顆粒排放量的40％，其它的主要來源是交通煙霧。很大程度上，較舊的爐子要為這大量的排放負(fù)責(zé)。來自挪威國家統(tǒng)計(jì)局的，1998年以前測定的數(shù)據(jù)顯示，挪威所有來自火爐的顆粒排放物中97％來自封閉式的爐子。
第一種帶有催化劑，從而減少了煙氣中未完全燃燒組分的量的爐子于1980年代末期出現(xiàn)在市場上。其它解決方案，包括拱頂和在拱頂下面預(yù)先加熱的二次風(fēng)，出現(xiàn)的更晚一些，也對減少排放有顯著貢獻(xiàn)。這兩種概念的解決方案都被命名為清潔燃燒爐。今天，對新的(清潔燃燒的)爐子的要求是，對于催化劑型爐子，每千克燃燒物有5克的最大顆粒排放量，對利用拱頂?shù)慕鉀Q方案，每千克燃燒物有10克的最大顆粒排放量。對于傳統(tǒng)的燃燒木材爐和封閉式的爐子，已經(jīng)計(jì)算出的實(shí)際平均顆粒排放量(根據(jù)所有負(fù)荷范圍統(tǒng)計(jì)的平均值)是每千克燃燒物為40克。計(jì)劃和建設(shè)法(國家技術(shù)建設(shè)部.2000)中的技術(shù)規(guī)則中詳細(xì)說明了這種要求。挪威標(biāo)準(zhǔn)NS3059(挪威標(biāo)準(zhǔn)委員會1994)中給出了現(xiàn)有的要求。
未完全燃燒組分的排放取決于加熱強(qiáng)度并在低強(qiáng)度(負(fù)荷)下根本地增長。通過衡量在不同負(fù)荷下的排放，挪威標(biāo)準(zhǔn)重視到了這個問題，并且定義了兩個等級燃料消耗量最小值小于0.8kg/h并清潔燃燒的爐子(等級1)和清潔燃燒、燃料消耗量少于1.25kg/h燃燒物的爐子(等級2)。在世界范圍內(nèi)，由于傳統(tǒng)的爐子引起的排放問題也是極其顯著的。歐洲、美國和加拿大存在擁有相應(yīng)的工藝結(jié)構(gòu)的爐子。和在北歐國家一樣，在奧地利、德國、美國的北部地區(qū)和加拿大的全部地區(qū)這個問題尤其顯著。在中國，與未完全燃燒組分的排放有關(guān)的問題同樣是一個麻煩，只不過是用煤取代了木柴作為燃料。在許多發(fā)展中國家，與不完全燃燒有關(guān)的問題都是很嚴(yán)重的，例如在印度，估計(jì)的數(shù)字是3億小爐子沒有讓煙排出屋檐頂，而主要讓它在室內(nèi)排放。在印度和許多其他國家，以及在非洲國家，這是最大的健康問題之一。
在挪威和其他國家的市場上，都有許多不同的爐子。對于這些傳統(tǒng)的爐子的大多數(shù)，典型的情況是通過位于爐子的前方部位的一個空氣進(jìn)口8供應(yīng)空氣，如

圖1所示，即一個所述的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)?？諝馊缓笤跔t子內(nèi)擴(kuò)散，和其他由燃料12蒸發(fā)而產(chǎn)生的可燃燒的氣體混合，而后當(dāng)溫度足夠高時發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。此外，部分空氣直接與爐子中的木炭(當(dāng)使用木柴時)發(fā)生反應(yīng)?？諝獾牧客ㄟ^一個節(jié)氣門裝置得以控制，量由節(jié)氣門的開口和煙囪的通風(fēng)裝置決定。參考標(biāo)記數(shù)字10是爐子的門，11指的是煙氣排出口。13指的是在可燃物12之上的空間的一個燃燒區(qū)域。
所述的拱頂型(無催化劑)清潔燃燒爐現(xiàn)在占據(jù)挪威的大部分市場。圖2顯示了一個這樣的已知結(jié)構(gòu)。這種爐子是由一個主要風(fēng)供應(yīng)器和一個二次風(fēng)供應(yīng)器組成的?，F(xiàn)已出現(xiàn)許多這種擁有各種解決方案的爐子所述解決方案對燃燒室、拱頂7主要風(fēng)供應(yīng)器8和二次風(fēng)供應(yīng)器9。二次風(fēng)9的目的是為了充分燃燒未完全燃燒而在主要的區(qū)域13內(nèi)變成氣體的組分。在所有爐子中二次風(fēng)9必須在與未完全燃燒的氣體混合之前被預(yù)加熱，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。假如沒有預(yù)加熱，溫度將會過低，從而氣體將不會燃著。為了供應(yīng)二次空氣，一個裝置17被結(jié)合在爐子結(jié)構(gòu)上，通常和空氣排出口9一起被一起置于朝向爐子的后方，在拱頂7的正下方。挪威專利63,947展示了一種所述的燃燒木柴的層狀爐子，在朝向爐子后部帶有一個二次風(fēng)供應(yīng)器，而在不同高度，帶有穿過設(shè)置在爐子的后部的墻上內(nèi)部的板體上的孔隙的空氣入口。然而，在這種情況下，主要風(fēng)和二次風(fēng)都從爐子前端和后部末端供應(yīng)。爐子必須被看作一個相當(dāng)特殊的結(jié)構(gòu)，因?yàn)槟軌虮徽{(diào)整的主要風(fēng)通過前部進(jìn)入，而恒定的二次風(fēng)則從更高一些的地方進(jìn)入，并且都能夠被調(diào)整的主要和二次風(fēng)通過后部的墻進(jìn)入。如上所述，這是現(xiàn)已有的爐子結(jié)構(gòu)，其沒有提供對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的爐子的改造的解決方案。
通常，在傳統(tǒng)的爐子的相應(yīng)部位沒有足夠的空氣。而二次風(fēng)設(shè)備組成了清潔燃燒爐的爐子本身構(gòu)造的一個整合的部分，對于提高較舊的傳統(tǒng)爐子未完全燃燒組分的燃燒方面，沒有現(xiàn)成的解決方案。
本發(fā)明提供了一種補(bǔ)燃器，它能夠安裝在現(xiàn)有的傳統(tǒng)爐子中，能夠確保將適宜量的預(yù)加熱空氣供應(yīng)給爐子中適宜的部位，其特征如權(quán)利要求1的特征條款限定。更有利的實(shí)施例是從屬權(quán)利要求中限定的。
在帶有本發(fā)明的在后安裝的補(bǔ)燃器的爐子中，未完全燃燒的組分將會完全燃燒，排放將會相應(yīng)成比例地減小。空氣量和預(yù)加熱的程度與補(bǔ)燃器的表面部位(高度和寬度)一樣，可以適應(yīng)于個體的爐子結(jié)構(gòu)--大小和供應(yīng)空氣的孔隙的位置。
參考下面的附圖，下面給出本發(fā)明的詳細(xì)的描述。
圖1顯示的是非清潔燃燒的拱頂型爐子(現(xiàn)有技術(shù))的剖面圖；圖2顯示的是包含有整合的二次風(fēng)供應(yīng)結(jié)構(gòu)(現(xiàn)有技術(shù))的清潔燃燒的爐子的剖面圖；圖3顯示的是帶有本發(fā)明的在后安裝的補(bǔ)燃器的原始的非清潔燃燒的爐子的剖面圖；圖4顯示的是本發(fā)明的補(bǔ)燃器的優(yōu)選實(shí)施例的平面草圖。
圖3顯示的是傳統(tǒng)型的但是與一個圖4中顯示的類型的補(bǔ)燃器裝置相連接的爐子的剖面圖；圖2是對照(cf)。補(bǔ)燃器由一個帶有螺孔5的折疊板1組成，以固定于爐子后墻體和側(cè)墻體的內(nèi)部上。通過風(fēng)孔或狹縫4，優(yōu)選恰好設(shè)置于板子上部末端之下，使預(yù)加熱的空氣可以進(jìn)入爐子。一個孔6被鉆到補(bǔ)燃器的底部末端，以產(chǎn)生和維持引燃火焰。在板1的四面帶有折疊16a、b、c、d，從而在板1和側(cè)墻體或后墻體之間建立一個室或流動道，板和折疊16a、b、c、d能夠被并置于側(cè)墻體或后墻體。
板1優(yōu)選是矩形的，尺寸適合于所述的爐子的墻體尺寸。在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，折疊板可以有大約12mm的折疊深度(補(bǔ)燃器的深度)，空氣在其中穿過。本發(fā)明的補(bǔ)燃器的高度大約為200mm，寬度可以在大約150mm到250mm之間變化，假如板能夠相應(yīng)與此相適應(yīng)的話。這可以由把板1制造成兩部分15a和15b而設(shè)置，兩者互相位于對方的上面，可以在水平方向上互相取代，見圖4。寬度可以調(diào)整，制造成適合不同爐子尺寸的寬度。
為了使空氣進(jìn)入補(bǔ)燃器1，孔隙或狹縫2穿過爐子側(cè)面板或后部板，優(yōu)選遠(yuǎn)下部，以使空氣進(jìn)入折疊板1限定的室的底部。在這種方式下，空氣從爐子的外部進(jìn)入，穿過孔隙2。當(dāng)空氣進(jìn)入補(bǔ)燃器1時，將會上升到補(bǔ)燃器的上部，而后通過板上的孔4出去，繼而排出到爐子14的上部，正好在拱頂7的下方。當(dāng)空氣通過補(bǔ)燃器走過這個過程后，它將會被爐子的燃燒室13中的火焰預(yù)加熱。
如上所述，板1底部末端的孔隙6產(chǎn)生和維持了引燃火焰，也就是說，當(dāng)可燃物12燃燒時，已經(jīng)存在于底部的空氣將被吸入穿過此孔隙，并確保在孔隙本身附近的進(jìn)一步的燃燒。一個單獨(dú)的火焰將會在孔隙附近，其保證了殘余空氣的進(jìn)一步燃燒，所述殘余空氣通過板1后部的室向上朝著并穿過孔隙4，并確保了引燃火焰點(diǎn)燃在燃燒室13底部的未充分燃燒的可燃?xì)怏w。
以上已經(jīng)提及孔隙5是為了加固板1和螺釘。這個想法是將一個自身有溝槽的螺釘擰緊進(jìn)爐子的側(cè)/后墻。但是也可以選擇性使用粘合物，例如包含諸如四種永久磁體的磁性固定元件，將其設(shè)置在板體角上以取代螺孔。磁體必須能夠耐受高溫，即在高溫下，磁性不會消失或減弱到不能粘結(jié)的程度。適宜用于高溫的磁體現(xiàn)在已經(jīng)被開發(fā)。另一個可能性是使用能夠利用爐子中的高溫的膠水或塑性粘合劑類型。
板1不一定必須是矩形，對于某些爐子的情況下，梯形可能是更適宜的。然而，必須沿著所有的末端有折疊，以產(chǎn)生必要的風(fēng)道/室，使空氣在進(jìn)入?yún)^(qū)域14補(bǔ)燃之前上升并被預(yù)熱。
為了證明補(bǔ)燃器是按照所述方案中方式工作，已經(jīng)進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)。傳統(tǒng)爐子的顆粒排放量變化的范圍很大，取決于爐子的負(fù)荷，低負(fù)荷引起更高的排放。爐子之間的差別也是非常大的。對于傳統(tǒng)爐子，典型的顆粒排放量數(shù)值是負(fù)荷為每小時2千克燃料時，平均12克每千克燃料(變化幅度在5和17克每千克燃料之間)，負(fù)荷為每小時1千克燃料時，排放量是50克每千克燃料(變化幅度在40和60克每千克燃料之間)。
在實(shí)驗(yàn)室測試中，首先對沒有補(bǔ)燃器的傳統(tǒng)爐子進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，負(fù)荷為每小時2千克燃料時，排放量為9克每千克燃料，而負(fù)荷為每小時1千克燃料時，排放量為35克每千克燃料。這稍微低于典型的傳統(tǒng)爐子的平均值。而后，在爐子中安裝一個補(bǔ)燃器，其使排放量降低到負(fù)荷為每小時1千克時的1克每千克燃料?？傮w上，取決于其負(fù)荷，顆粒的排放量降低了70％到90％。與傳統(tǒng)的爐子的平均值相對照，相當(dāng)于有80％～92％的減少。如果負(fù)荷再降低到每小時0.5千克燃料的話，排放量會增加到35克每千克燃料。在這種負(fù)荷范圍內(nèi)，傳統(tǒng)的爐子排放量為多至80克每千克燃料。為了進(jìn)行對比，也進(jìn)行了對已經(jīng)證明是清潔燃燒的爐子的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示在向傳統(tǒng)的爐子中安裝一個補(bǔ)燃器之后，在大于每小時1千克燃料的負(fù)荷范圍時，排放量和所述的清潔燃燒爐一樣小。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種補(bǔ)燃器裝置，用于燃燒木柴或其它類型生物質(zhì)燃料、焦炭或煤的爐子，以將新鮮的熱空氣提供給爐中燃燒室(13)的上部區(qū)域(14)，其特征在于這個裝置包括一個折疊的、上面有多個孔隙(4、6)的板(1)，此板被安裝在不設(shè)置二次風(fēng)孔的現(xiàn)有的傳統(tǒng)爐子的后墻或側(cè)墻的內(nèi)部，以與設(shè)置在現(xiàn)有的爐子的所述墻體上安裝的板(1)上面的至少一個二次風(fēng)孔(2)協(xié)同作用。
2.如權(quán)利要求1所述的補(bǔ)燃器裝置，其特征在于板(1)在靠近板(1)的折疊端(16a)有多個孔隙或狹縫(4)，所述孔隙或狹縫(4)設(shè)置為安裝在最上部的邊緣，以使空氣能進(jìn)入所述區(qū)域(14)，當(dāng)至少一個二次風(fēng)孔(2)設(shè)置為安裝在板(1)的較低的折疊端(16b)的正上方，以使空氣可以在板(1)后面上升時被預(yù)加熱。
3.如權(quán)利要求1所述的補(bǔ)燃器裝置，其特征在于板(1)的折疊端(16b)附近帶有孔隙(6)，并且所述孔隙(6)設(shè)置為安裝在對著底邊，以產(chǎn)生和維持引燃火焰。
4.如權(quán)利要求1所述的補(bǔ)燃器裝置，其特征在于板(1)由能相互取代的兩部分(15a、15b)組成，以使其在安裝后具有可調(diào)整的橫向尺寸，以適應(yīng)不同尺寸的爐子。
權(quán)利要求
1.一種補(bǔ)燃器裝置，用于燃燒木柴或其它類型生物質(zhì)燃料、焦炭或煤的爐子，以將新鮮的熱空氣提供給爐中燃燒室(13)的上部區(qū)域(14)，其特征在于該裝置包括一個折疊的、帶有孔隙(4、6)的板(1)，以安裝于現(xiàn)有的不構(gòu)造二次風(fēng)孔的傳統(tǒng)爐子的后墻或側(cè)墻的內(nèi)部，以及與設(shè)置在現(xiàn)有的爐子的所述墻體上安裝的板(1)上至少一個二次風(fēng)孔(2)協(xié)同作用。
2.如權(quán)利要求1所述的補(bǔ)燃器裝置，其特征在于板(1)在靠近板(1)的折疊端(16a)有很多孔隙或狹縫(4)，所述孔隙或狹縫(4)設(shè)置為安裝在最上部的邊緣，以使空氣能進(jìn)入所述區(qū)域(14)，當(dāng)至少一個二次風(fēng)孔(2)設(shè)置為安裝在板(1)的較低的折疊端(16b)的正上方時，以使空氣可以在板(1)后面上升時被預(yù)加熱。
3.如權(quán)利要求1所述的補(bǔ)燃器裝置，其特征在于板(1)的折疊端(16b)附近帶有孔隙(6)，并且所述孔隙(6)設(shè)置為安裝在對著底邊，以產(chǎn)生和維持引燃火焰。
4.如權(quán)利要求1所述的補(bǔ)燃器裝置，其特征在于板(1)由能相互取代的兩部分(15a、15b)組成，以使其在安裝后具有可調(diào)整的橫向尺寸，以適用不同尺寸的爐子。
全文摘要
為了減少來自爐子的排放而安裝在現(xiàn)有的爐子上的補(bǔ)燃器，補(bǔ)燃器基于的原理是向位于燃燒室(13)上方的區(qū)域(14)供應(yīng)新鮮熱空氣。補(bǔ)燃器的特征在于由一個有多個孔隙(4、6)的折疊板(1)組成，以在沒有二次風(fēng)孔的傳統(tǒng)爐子的后墻體或側(cè)墻體的內(nèi)部的在后安裝，當(dāng)板(1)被安裝于現(xiàn)有的傳統(tǒng)爐子中時，其可以與至少一個設(shè)置在后墻體或側(cè)墻體內(nèi)的二次風(fēng)孔道(2)協(xié)同作用。
文檔編號F23L9/00GK1829880SQ200480021500
公開日2006年9月6日 申請日期2004年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月4日
發(fā)明者約翰·艾納·赫士德 申請人:Jehi有限公司