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【摘 要】本文介绍了一种新型粉煤燃烧装置的相关内容。作者利用逆向思维从传统的蜂窝煤入手,进行“实”与“虚”的转换,从而发明了该粉煤燃烧器,并获得了实用新型专利,专利号为:ZL 2014 2 0329950.4。
【设计目的】
随着中国城镇化进程的不断深入,人们的生活方式也悄然发生着变化,尤其是在取暖做饭方面,城镇居民已经用上天然气。但是,很多的农村家庭由于种种原因依然采用煤炉取暖做饭,这种现状短时间不可能发生改变。既然用到煤炉,那么燃料问题就得提出来,本人发现直径在30mm以上的大块煤,可以直接燃烧利用,直径在10mm—20mm的小块煤可以用于鼓风机煤炉。但是对于粒径小于10mm,特别是粒径在5mm以下的粉煤就无法采取以上两种方法进行直接燃烧利用,最后只能费时费功的加工成蜂窝煤进行再利用。
那么能不能设计一种装置,在省去加工环节的前提下直接使粉煤燃烧利用呢?
【设计思路】
1、认识煤的燃烧。要想设计出理想的粉煤燃烧装置,必须要对煤的燃烧过程做认真的研究。通过本人仔细观察发现,煤的燃烧具有这样的三个阶段:首先是吸热阶段,主要表现为在引燃时产生大量的烟气,直至达到着火点,进行燃烧(这一阶段污染最严重,同时流失了部分能量)。第二阶段为燃烧阶段,具体又分为两个阶段,即煤气燃烧与碳的燃烧。燃烧初始,窜出火苗,实质上是煤气的燃烧;当火苗收敛之后,标志着煤气已经转化释放燃烧完全。此时,转入碳的燃烧阶段,这两个阶段的中间阶段占有很长时间,而这一时期的发热量也是最高的。最后是熄灭阶段,随着热量的释放,煤最终变为了灰烬,结束了燃烧。在这三个阶段中,第二阶段是关键,如何使粉煤在这一阶段充分快速转化为煤气进行燃烧,是本人设计粉煤燃烧器的关键。
2、通过对蜂窝煤生产装置的研究,本人采取逆向思维方式,直接将这种装置的核心部件进行改进,设计出了《粉煤燃烧器》。
【设计的基本原理】
根据化学知识中对燃烧的解释,得出煤燃烧的科学结论:只有给予充足的氧气和热量,才能使煤的燃烧更加剧烈和完全。
【粉煤燃烧器的功能】
使粒径小于5mm的粉煤装入燃烧器后直接放入炽热的煤炉内,使粉煤迅速进入煤燃烧的第二阶段,避免在第一阶段吸热时产生大量的烟雾而污染环境,具体功能如下:
1、燃烧器的外壁及接触管上的诸多小开孔可以使燃烧器内部的粉煤在较短时间内获得大量反应所需的热量。
2、燃烧器中的接触管可以增加管内上下的气压差值,即:增加了空气的流动性,实质上是增加了燃烧器内粉煤与空气的接触面积,使粉煤的燃烧获得充足的氧气,在高温的前提下可以最大限度的使粉煤气化燃烧,从而提高了粉煤的燃烧效率。
粉煤燃烧器的结构:本燃烧器采用材料选取广泛的薄钢板及钢管钻孔后焊接而成。
制作方法与过程
1、制作材料:铁管、焊机、钻床等工具。
2、制作过程与方法:①先将6根外径为15mm、长度为130mm的铁管与一根外径为150mm、长度为120mm、壁厚为2mm的铁管加工成周身均匀分布有1mm直径的小孔。②分别将6根钻有小孔的铁管顶端加工成高为10mm的圆台(上开口径留为5mm)。③制作燃烧器的底板:将一块外径为145mm厚度为2mm的圆板按图纸要求钻开等距的6个外径为16mm的孔。④将加工成型的六根接触管的底端分别焊接于燃烧器的底板开孔处(要求管底与板底在同一平面)。⑤按图纸将焊接好的底板与燃烧器的外壁焊接好。⑥最后在燃烧器的底板边缘处等距的焊接上三个支架;再将燃烧器的上壁相对应的适当位置处各钻开一个直径为6mm的孔(便于将来提取用毕的燃烧器)。
使用方法:
使用方法比较简单,即:①先用块煤提升炉温。②再将装有粉煤的燃烧器用特制的提手放置于炉内(炉温最高处)。③待粉煤燃烧完毕后取出燃烧器,可以倒去灰烬后,重新装入粉煤继续燃烧使用。
结论:
通过实践检验,该粉煤燃烧器是粉煤的气化燃烧的理想装置,它不仅简化了粉煤的利用环节(即:不必要再将粉煤费力的制成蜂窝煤、煤球、煤砖等形状,而是直接将粉煤装入该燃烧器放入正在燃烧的炉内将粉煤气化燃烧,省去了制作蜂窝煤工艺流程中的配料、拌合、压制成型、烘干、码垛等中间环节),减轻了环境污染,降低了劳动强度,最终达到了节能减排的效果与目的。(附图)
1、燃烧罐 2、开口端 3、空气接触管 4、外桶壁孔
5、空气接触孔 6、底壁 7、通孔
8、弹性提手 9、连接头 10、连接孔