排烟回流燃煤锅炉 现有小型燃煤锅炉多采用手烧层燃，其燃烧所需空气主要从上或下穿过煤层，故通入空气量主要取决于煤层的厚度。但是手烧炉是间断投煤，煤层的厚度经常改变，当新煤刚投入时，煤层最厚，通风阻力大，进入炉膛的空气量就少，而这时煤中分解出来的可燃气体和焦炭的燃烧却需要较多的空气量，因此空气量供不应求，造成燃烧不完全，出现冒黑烟现象；随着挥发分和焦炭的不断燃烧，煤层逐渐减薄，燃烧反而加快，热空气进入烟囱并使其吸力大增，进入薄煤层的空气反而加大，造成又出现了空气量与所需的空气量周期性地不协调，使不完全燃烧损失和过量空气排烟损失过高，不但降低了锅炉的热效率，更有害的是排放大量未完全燃烧有害气体。造成严重空气污染。
目前我国小型锅炉以燃煤手烧为主，用户总量大，使用条件复杂，是急待解决的空气污染源。已有的封顶燃烧室排烟回流锅炉，是将未完全燃烧可燃物同热空气混合，回流到燃烧煤层上部的燃烧室进行燃烧；由于手烧炉一次投煤后，氧化层必须上移到煤层上部，在燃烧室上部形成明火燃烧时，才能使上述回流充分燃烧。当投煤后和封火、压火期间，此种锅炉的煤层上部燃烧室温度低于回流中未完全燃烧可燃物燃点时，同样不能燃烧，实用中的小型手烧炉，封火压火时间较长，上述此种锅炉在此运行期间，排烟有害气体污染仍然较大。
本发明排烟回流燃煤锅炉，是将排烟中未完全燃烧地可燃物，汇合空气，穿过炉膛高温氧化区进行燃烧，同时增加炉膛上部的回流通路，并在高温氧化区和其下部的回流和通风流量进行控制；实现控制和改变燃煤氧化层在炉膛内的分布；并增加了炉膛氧化区的温度，从而达到手烧层燃锅炉在投煤后和封火，压火运行期间的缺氧条件下，可燃物回流循环燃烧；较均匀地控制一次投煤的燃烧周期的燃烧速度，将现有手烧小型层燃锅炉改造成节约燃料，消烟除尘先进的环保型锅炉。
本发明排烟回流燃煤锅炉，由上顶封闭的外水套(2)，内水套(5)和燃烧炉(4)组成(见图1)，外水套(2)上顶与内水套(5)有联接水管(3)相通，外水套(2)下部有进冷水管；外水套(2)下口(35)与大气相通，内水套(5)顶部高端有出热水管(1)；内水套(5)罩在燃烧炉(4)的火焰上形成燃烧室；仅在燃烧炉(4)上沿与内水套(5)下口，(26)留有的排烟进气夹缝(25)与内水套(5)，外水套(2)之间，以及燃烧炉(4)和外水套(2)之间留有的排烟回流烟道(9)相通；外水套高点与其上方的出热水管有耐低压胶管(23)相通；燃烧炉炉膛下装炉排(19)，炉排下有碴仓(38)和碴仓门(22)。
在上述封顶和四周封闭(运行状态)的，仅有下口敞开的外水套(2)复罩中的燃烧炉(4)的炉壁上开回流孔(7)或开回流缝(18)，或开其回流组合通路(图4图7)，在燃煤的氧化高温区(39)或其下方的炉壁上开回流孔(36)，或开回流缝(18)，或开回流组合通路(图4{30}图7(24})有可控回流和通气流量的装置(图4图7)；其空间位置必须高于外水套(35)的下口，或高于装有排烟围边(20)中的烟道(24)下口，确保回流进入炉腔，见图1中(36)。
在上述燃烧炉(4)的炉壁上开回流孔(7)(36)或开回流缝(18)或开其回流组合通路(24)；有三种结构：A水冷壁型开回流孔(6)或开回流缝(25)或开其回流组合通路(图4)适用于高热值燃料，炉温高的条件下应用。B空腔风冷型开回流孔(36)，或开回流缝(图14)或开其回流组合通路(图7图24)是应用在中热值燃料；通风回流条件优越，但因无水冷烧蚀严重，适用于炉中温度较低的部位(62)。C实心钢型开回流孔的(36)，或开回流缝(18)，或开其回流组合通道(61)，适用于低热值燃料。例如：在低热值煤中搭配柴草之类高挥发分燃料，需通风量大，此种结构可在该排烟回流夹缝(25)下方用实心钢做成护栏，这样便于通风；仅用护拦挡住柴草煤块即可，并可做成能拆换的易损件以便烧蚀后更换(61)。
图2，为本发明排烟回流燃煤锅炉在正常燃烧时的“排烟回流的流程”打开碴仓门(22)空气进入碴仓(38)穿过炉排(19)进入炉膛，再将在炉膛燃煤氧化高温区(39)或其下方炉壁上开回流孔(36)，或开回流缝(18)或开回流组合通路的可调回流和通风流量的装置，将流量调到零，即全部关闭；此时其排烟回流流程同原封顶燃烧室排烟回流锅炉的“烟气流程”，见图2(专利申请号00120972.8的烟气流程图)。这是用在煤层上部的燃烧室形成明火时的“烟气流程”。本发明由于在炉膛燃煤氧化高温区的上方开回流孔(7)或开回流缝(60)，减小了回流阻力，有利于回流燃烧。
图3为投煤后，封火，压火运行期间，本发明排烟回流燃煤锅炉的空气回流穿炉膛的“烟气流程”图。此时关闭碴仓门(22)，将炉膛燃煤高温氧化区(39)或其下方的炉壁上所开回流孔(36)，或回流缝(18)或回流组合通路(图4图7)可控回流和通风调节装置控制适当回流和通风流量；此时在高温炉膛排烟热气流上升力的作用下，只能从上述“适当回流和通风流量”的回流孔(36)或回流缝(18)或其回流组合通路(24)(30)。将回流和空气汇合被吸进并穿过炉膛，从而实现对炉内供氧和对回流的充分燃烧和对炉内煤层的可控燃烧；从而根本上减少了有害气体的大量排放。在超厚一次投煤后的炉膛中见图9，将炉壁上的回流组合通路(57)在煤层中沿“垂直成一线”用可控回流和通风控制装置调适当的通气回流量，其余的可控流量的回流孔(36)，回流缝(18)和回流组合通路一律关闭，仅将碴仓门(22)按封火状态适量供风；这样，燃煤氧化层沿上述“垂直成一线”的通气和回流迅速引燃并呈垂直成一线烧出煤层，在燃烧室空间形成小股明火，见图9(56)显然上述成垂直燃烧氧化层生成的的二氧化碳CO2主气流不再经过其上方煤层的“还原层”生成一氧化碳CO。并将现有手烧层燃锅炉的水平氧化层(见图10)改变成了垂直氧化层，(见图9)并在超厚煤层中形成可贵的小股明火见图9(56)，使封火状态中的超厚煤层中的挥发分及未燃烧的可燃气体汇合空气在此小股明火上燃烧。从而创造出在炉内超厚大煤层，可控小燃烧量明火回流燃烧的空前合理燃烧方式；通过控制回流和通风流量达到控制燃烧量。
同样，上述垂直氧化层烧出煤层，在炉膛燃煤中可多点布置，形成上述可控的多点小股明火，再通过碴仓门控制适当风量，可较均匀地逐渐对炉内超厚大煤层进行可控燃烧，使其挥发分较均匀地分布在一次投煤的燃烧过程的始终，避免了现有层燃锅炉挥发分过量集中燃烧供氧不足的致命弊病。
本发明排烟回流燃煤锅炉实际上是在排烟回流烟道(9)中的燃烧炉的炉壁上，开回流孔(36)，或开回流缝(18)，或开回流组合通路(24)，使燃煤中未完全燃烧的可燃气体回流并穿过炉膛循环燃烧，是对现有锅炉的“排烟流程”进行了开拓性的改进，为制造节约燃料，消烟除尘先进的环保型锅炉提供了全新的技术方案。
现有锅炉受热面即水套多装在炉温最高的氧化高温区周围，以提高锅炉的热效率；但也降低了炉温，不利于燃烧。本发明排烟回流燃煤锅炉的高温氧化区耐火炉墙(11)外层的炉壁不但不装水套直接散热，而且还在该炉壁上加保温层(10)；用以提高炉膛高温氧化区的温度，为整个燃烧煤层提供了“高温底火”为回流充分燃烧和整炉提供了良好的着火条件；扩宽了煤种适应范围。
本发明排烟回流燃煤锅炉在炉排以上的炉壁上开回流孔(30)，或开回流缝(18)，或开其回流组合通路(24)；因灰碴和煤碴的堵塞，其出口有向下倾斜，靠灰碴和煤碴的自重流出的防堵通道(73)该通道与水平倾斜夹角在60°-80°之间，见图11或12。这样在煤层碴层下降时堵碴随之流出。
为减小小型手烧层燃炉的碴层和煤层中的通风阻力，本发明在炉膛中的炉排(19)上装可更换的组合通气柱(27)。其炉排上有孔，将用耐热钢做成带孔的管芯(37)可方便插入上述炉排孔上，其上套装带径向槽与轴向槽的耐火环，并使管芯有足够数量不同排列的孔，当将上述耐火环套装在此管芯上时，上述孔与耐火环之间的槽就形成了通风道。其管芯顶端扣上耐火帽。该通气柱有效防止整体耐火柱因受热澎胀不均而造成破裂，并做成易损件方便更换；显然该组合通气柱(27)是回流组合通路的一个特例；利用碴仓门可控其通风流量，关闭碴仓门时可用调流量圈(21)控制组合通气柱通过的回流流量。
典型实施方案见图1为本发明采用高热值燃料时，因炉温较高，在内水套下口的排烟进气夹缝下面的燃烧室炉壁采用一圈带孔(7)的水套周边(6)；其下部与外水套(2)有相联的入水管(8)，其上部有与内水套(47)有相联的出水管。此部分“带孔水套围边”多为燃烧室火焰空间的一部分，为“水冷壁型开回流孔(7)”增加了通风和回流通路，是一个合理的高效吸热水冷壁(6)。
本典型实施方案采用插入式超厚煤层的可控回流和通风流量的组合回流通风棒，见图1，是由通气管和控流管芯组成；通气管前部细而前端有尖，并有朝下“孔”(30)便于插入炉膛煤层；其后部粗管在伸进排烟回流烟道，接近炉壁侧，有径向可调回流孔(33)并与控流管芯(32)上的径向孔(44)可以对应相通。当旋转控流管芯(32)可使上述对应相通的径向孔(33)错开，进而使孔通气面积减小，以致可使整孔错位到被控流管芯(32)壁面封死，用以调整控制回流和通风的流量。该组合回流通风棒见图4是做成易损备件，可方便拨出和插入炉壁上的开孔伸进炉膛煤层或碴层；在高热值煤层中，应用该组合回流通风棒(见图4)采用水冷管壁水套的通气管(31)，其在外水套的外表面通气管的圆盘水套上下接水管(29)并有控水开关(28)，以便根据需要调供水流量和更换该组合回流通风棒时断水；同时通过控流管芯(32)的转动，在上述通气管的圆盘水套(42)上做成刻度盘(48)，用手调转动控流管芯(32)的角度(见图5)，由刻度盘显示回流和通风流量值。见图5。
本典型实施方案的炉门式可控回流组合通路，是采用在炉排上方的炉壁外水套(2)开相似炉门大小的孔洞，在炉壁孔洞里装带有向下倾斜，能靠灰碴煤碴自重向下流出的防堵通道的耐烧防堵块(12)的回流组合通道。此块为易损件可更换。炉壁洞口上有调流内炉门(13)与中心方轴(14)相联接，通过该方轴(14)穿过外炉门(17)上的方孔可向外轴向移动，外水套固定有带空腔外炉门(17)其空腔内有复位弹簧(15)；方轴炉外端装可转动的手柄兼指针(16)拉动并转动手柄(16)，用在刻度盘不同厚度凸块(50)上的位置，实现在外炉门(16)刻度盘显示调控内炉门与炉壁上洞口周边的缝隙(18)大小，来控制回流和通风流量，见图7。该组合通路是回流孔，回流缝的组合，因有在外炉门上调”回流”刻度显示，方便耐用，适用在靠近炉排上方的炉壁上，将上述控流量装置拆下，通过外水套和炉壁的孔洞能处理炉排上大块灰碴卡排(炉排)故障。
为减小超厚煤层的通风阻力，和加强炉膛高温氧化区的温度，本典型实施方案需采用炉排上装可更换的组合通风柱和在高温氧化区耐火墙(11)外层的炉壁上装保温层(10)，保温层采用耐高温的保温材料如岩棉，珍珠岩等。
本典型实施方案还采用靠近炉排下部沿炉壁周围开孔(36)并在炉壁外，套装与上述开孔对应重合带孔的调流量圈(21)，可使上述对应重合孔的重合面积增大或减小，致使能达到与上述炉壁上周围开孔(36)全部错开而被调流量圈(21)封闭；(见图1)用此种方法在炉排下，碴仓的上部壁面开孔，由”调流量圈”调流的可控回流结构合理，很少形成碴堵或煤堵。根据封火对通风和回流流量的最佳需要，调整”调流量圈”(21)与碴仓门(22)的相对位置，并锁定，达到碴仓门(22)带到调流量圈(21)联动(见图8)，使操作简单化。
本发明的典型实施方案在外水套下口装有排烟围边(20)，用于将排烟围拢起来从一侧烟囱口(34)集中排出。上述炉壁上用于回流和通风的，回流孔(36)，回流缝(18)，或回流组合通路(24)其空间位置必须高于上述排烟围边的烟囱下口，没有排烟围边和烟囱时必须高于外水套(2)的下口(35)。
应用实例1：图13为中热值燃料实施方案。由于采用中热值燃料，在高温氧化区上方开回流缝，采用空腔风冷型结构，是用空心管(54)沿炉壁围-圈，管间留缝(60)供回流通过。管中可通过气流进行风冷。炉排下设回流孔。
应用实例2：图15为按本发明创新设计的取暖炊用两用炉。在炉膛燃煤高温氧化区上方炉壁上，用实心钢做成炉栏(61)，并可拆换，以便在烧损后换新备用件；其通风回流良好，可使用在煤中加挥发分大的木柴的低热值燃料。其余结构同典型实施方案图1；当打开上炉盖(74)炊用时，其排烟回流烟道(9)供应充足的二次风，由于上部无烟囱抽气，炊用火势旺盛。封火和供暖中有很好的回流燃烧。本典型实施方案为取代现有低效高排污染烟气的取暖炊用两用炉提供了全新实用结构，除本发明的节约燃料，消烟除尘等效果外，还是炊用取暖两用高效兼得的创新方案。
应用实例3：本方案是一种水冷壁管型回流组合通路；是从外水套(2)表面进入，在穿过排烟回流烟道(9)中，开可控回流孔(33)；并穿过炉膛中有与水套管中心回流通路(66)相通的防堵通道(33)相通的水冷套管(66)。见图17，该水冷套管从外水套(2)有控水开关入水，在内外管壁夹层(71)流径炉膛直通内水套上的出热水管(1)出水；其穿炉膛高温区部位有耐火保护层(70)，以防降低炉温；其垂直回流通路向下延伸到碴仓中有带堵的出碴口(67)。打开堵(68)可清除垂直回流通路(66)中的积灰。其调回流和通风流量装置同典型实施方案中(32)见图1，本”水冷壁型回流组合通路”是兼高效水冷吸热装置；可穿过炉膛任何部位，进行回流通风兼受热，由于采用控水开关(28)控制适当流量来平衡炉内受热面的水温。
应用实例4：本方案是典型空腔风冷型回流组合通路，是装在炉壁保温层(10)中的通风管(62)与进入炉膛的防堵通道(73)相通来实现向炉内燃烧煤层回流和通风。其可调回流和通风流量控制装置是炉壁上开圆孔(72)并与上述”通风管”(62)相通，用圆帽(63)通过螺丝杆(64)在螺母(65)中进退来封堵或打开炉壁上的圆孔(72)实现调控回流和通风的流量，同样可在外炉壁(外水套)用刻度显示炉内回流和通风的流量。
附图说明(同序号意义相同)
图1：为排烟回流燃煤锅炉典型实施方案主剖视图。
图中1出热水管，2外水套，3联接水管，4燃烧炉，5内水套，6带孔的水套围边，7回流孔，8入水管，9排烟回流道，10保温层，11耐火炉墙，12耐烧防堵块。13调流内炉门，14中心方轴，15复位弹簧，16手柄兼指针，17空腔外炉门，18缝隙(回流缝)；19炉排，20排烟围边；21调流量圈，22碴仓门，23耐低压胶管，24回流组合通路，25排烟进气夹缝，26内水套下口，27组合通气柱，28控水开关，29水管，30朝下孔水冷回流组合通路，31通气管，32控流管芯，33径向可调回流孔，34烟囱，35外水套的下口，36回流孔，37带孔的管芯，(38)碴仓。
图2为正常燃烧时排烟回流的流程图，图中39，燃煤氧化高温区。
图3为，回流穿炉膛的“烟气流程图”
图4为，组合通风棒的回流组合通路图。图中42圆盘水套，44径向孔，47煤层。
图5为组合通风圆盘水套(43)上刻度盘，图中48为刻度，
图6和图7为炉门式可控回流组合通路图。图中49为刻度盘；50为凸块。
图8为碴仓门带调流量圈联动示意图。
图9为垂直氧化层燃烧图。图中51燃烧室空间，52干燥干馏层，53还原层，54氧化层，55灰碴层，56小股明火，57垂直一线的回流通风。58垂直氧化层。
图10，为现有手烧炉的燃煤氧化层水平分布图。
图11和图12为防堵通道图，图中73防堵通道。
图13和图14为中热值燃料实施方案图。图中59为空腔风冷管，60为回流缝。
图15和图16为取暖炊用两用炉方案图。图中61为实心钢型护拦，74为炉盖。
图17为水冷壁管型和空腔风冷型回流组合通路应用图。图中62为通风管，63为圆帽，64螺丝杆，65螺母，66为水套管中心回流通路；67出碴口，68堵，70耐火保护层，71内外管夹层水套，72圆孔，73防堵通道。