民用型煤爐具專利產品評介

管聰榮

隨著經濟建設的高速發展和人民生活水平的不斷提高，我國能源消耗迅猛增加，煤炭產量、用量、燃煤煙塵及有害氣體排放量均居世界首位。2013 年初，京、津、冀廣大地區的嚴重霧霾再一次提醒并督促我們節能減排、防治大氣污染絲毫不能懈怠。民用散燒原煤分布范圍廣，管控難度大，不適于集中整治，只有從各地居民的不同條件出發，采取形式多樣、操作簡單、經濟實惠、民眾歡迎的做法，把降低煙塵排放、防治大氣污染融入百姓日常生活之中，這就是已經在全國各地展開的潔凈煤系列工程，重點是推廣民用型煤，發展型煤產業，開展型煤科研，把推廣應用型煤和發展國民經濟、建設資源節約型和環境友好型社會聯系起來，抓緊抓好，永不放松。

要把型煤工程做大做強，要使居民燃用型煤輕松順手，效果顯著，就必須有高效節能、物美價廉的爐具。本文所評介的民用型煤系列爐具，是在推廣應用型煤的長期實踐中摸索、總結、設計、加工、試用、成型、博得居民滿意、并向國家專利部門申請批準的專利產品，即：高效回風型煤爐（ZL200720190217.9）；環保節能型煤爐（ZL200720173632.3）；煤爐（ZL200720190216.4）；外觀設計（專用爐三）（ZL200730323253.）；外觀設計（專用爐一）（ZL200730323255.2）；外觀設計（專用爐二）（ZL200730323254.8）。

1 民用型煤爐具設計原理及結構特點

民用型煤爐具是系列產品，設計原理、結構特點、制造工藝、使用效果等有許多共同之處。測定結果表明，所有民用型煤爐具專利產品均能節煤30%～45%，減少二氧化碳排放25%～35%，減少一氧化碳排放90%～95%，減少致癌物苯并芘排放95%～100%。

①都有一個結構緊湊、小巧玲瓏、使用方便的破碎器，用以破碎燒盡的型渣，成功地解決了型渣難取的問題。未采用破碎器前，加一次煤需要2 min～3 min，采用破碎器后只需要20 s～30 s，效率提高5倍。

②都有一個設計巧妙的灰渣箱，可以把爐具的下出灰口封得嚴嚴實實，有利于封火壓火，保持爐具周圍的清潔。每個爐具都有一個平整潔凈的爐臺，或稱鍋臺，便于食物的擺放和保溫。

2 高效回風型煤爐

本爐型的主要發明和創新之處體現在型煤燃燒效率高。型煤在傳統型煤爐內燃燒不充分，型煤芯部燒不透就作為煤渣扔掉，浪費資源。專利型煤爐具能把型煤中所有可燃成分全部燒光，提高燃燒效率10%～15%，節約煤炭20%～30%。

專利型煤爐具熱能利用充分，在滿足取暖和生活用火的同時可以保持室內空氣清新。實現上述要求采取了以下結構設計。

①煤爐側面有一根來自室外的入風管道6（見第11 頁圖1），煤爐上口還可以安裝一根出風管道，型煤爐的通風自成系統，與環境空氣質量無關。傳統型煤爐具或散燒原煤的一般爐具其進風口均設在爐具下部，利用爐膛的微負壓把室內空氣吸入爐膛以助燃燒，爐具上口則由于火焰所具有的微正壓而造成煙氣外溢，影響室內空氣質量。

圖1 高效回風型煤爐結構示意

②由室外引入的冷風不直接通入爐膛，而是在環繞爐膛外壁與爐體內壁形成的密閉腔內，利用爐膛外壁散出的熱量預熱之后再從爐膛的入風口進入爐膛，通入爐膛內的風流溫度可以達到700℃～900℃，立即起到助燃作用，保證爐火穩定燃燒。而傳統型煤爐具或散燒原煤的一般爐具直接把與室溫相同的風流送入爐膛，與爐膛內溫度有700℃～800℃的溫差，影響爐火正常燃燒，影響煤炭熱效能。

③在爐體外部加一個環形水箱，利用水作為介質吸納爐體散逸的熱量，升高水溫，可以供應熱水，還可以在“封火”時保持爐溫，向室內散熱。熱水溫度一般保持在70℃～85℃，相當于1.5 kW 的散熱器。

④圖1 左側用鋼管和爐體構成環形風路是本爐型結構設計最妙之處，它可以充分利用燃燒動力學原理使冷熱風自動循環。當熾熱的火焰催著熱風沖到爐臺上坐著的炊具時，一部分熱風便自動流向風管5。由于風管1 處的風壓受到燃燒動力的影響比5 處要低，熱風便從5 流向1，再流向爐膛底部的進風口14，最后進入爐膛。這時，熱風中帶著的黑煙、實際上是揮發物分解出來的有機物又被燃燒一次，炭黑全部被燒盡，解決了冒黑煙的問題。這就是有煙煤無煙燃燒的原理。一般情況下，本專利型煤爐具可以把85%～99%的黑煙轉化為熾熱的火焰，提高熱效率20%～28%。

⑤圖1 中的部件11 是灰渣破碎器，位于爐膛10與落灰箱13 的接合部，圖中只能看到手柄。圖2 是破碎器11 的整體結構示意。當搖動手柄3 時，軸1帶動破碎桿2 轉動將煤渣破碎。

圖2 高效回風型煤爐灰渣破碎器結構示意

⑥如果用燃燒動力學的觀點評介本煤爐，可以叫雙回程爐具。

3 環保節能型煤爐

圖3 環保節能型煤爐具結構示意

①本型煤爐具最大的特點是爐臺和爐膛都設計成反射箱（見圖3），爐臺是上大下小的圓錐形，把熱能沿著爐臺錐形面反射到炊具側壁或底部加熱炊具。爐膛做成上小下大的圓錐形，使爐膛里面的熱能沿著錐形面反射到型煤上，使之加快燃燒速度，迅速產生熱能。爐體8 做成上小下大的圓錐形，使加熱箱的結構和尺寸更合理。根據監測，通過爐膛壁6 散出的熱量約為總發熱量的10%～15%。這部分熱量又被爐體8 攔住用于加熱從通風孔9 進來的冷風，回收了熱能，提高熱效率5%～8%。

②出煙管道12 上設有調節閥門13，調節閥門改變開啟角度可以改變出風量，從而改變燃燒強度和火勢強弱。

③在底座上裝有一個進風管，必要時可以在進風管處安裝一個小型吹風機，提高爐具的熱效率和熱能輸出，風機的功率約為60 W。

④二次送風和預熱箱的結構原理是把爐膛5 的外表面和爐體8 的內表面做成由2 個截錐形圓筒拼成的箱體，爐膛內表面是受熱面，它將高熱傳給箱體內的冷風，起到預熱作用。被加熱的冷風送入爐膛5，保證爐溫，保證燃燒穩定。爐體下部在圓周上開了3 個直徑8 mm 的孔4 作為進風孔。爐膛上部在圓周上開了20 個直徑5 mm 的孔9 作為向爐膛內送風的進風孔，形成自動循環的風路。

由于有了預熱箱和自動循環的風路，爐膛內氧氣充足，型煤燃燒充分，提高爐溫70℃～100℃。就是燒大同的長焰煙煤，盡管揮發分高達30%以上，所產生的黑煙最少有80%～90%被充分燃燒而轉化為熱能，并且保持室內空氣清新。

如果從燃燒動力學的角度去評介本爐型，可以稱為雙送風型煤爐。

4 實用新型煤爐

本型煤爐結構合理、性能優越、價格低廉、推廣使用廣泛，深受居民歡迎。因為它的發明，成功地解決了型煤爐使用中普遍存在的問題。

圖4 實用新型煤爐結構示意

圖5 實用新型煤爐灰渣破碎器結構示意

①添煤和清理煤渣問題。舊式型煤爐添煤時要把正在燃燒的型煤和已經燒盡的煤渣全部取出，扔掉煤渣，再把正在燃燒的型煤按照取出時相反的順序放回爐內，最上邊放一塊新的型煤，相當麻煩。本型煤爐在爐膛底部加裝一個煤渣破碎器14（見圖4），圖5是該組件14 的整體結構示意，只要轉動手柄13，最多轉動2 圈，時間不過20 s～30 s 煤渣即被破碎，從爐膛底部漏到落灰箱內，這樣隨時可以從爐膛9 的上口加入新的型煤。解決取煤渣和加新煤問題是型煤爐的第一次革命，也是本型煤爐最重要的發明和創新。

②本型煤爐設有排煙專用管道6（見圖4），煙道內設有調節閥門7。這2 項設計從本型煤爐開始采用，對于調整火勢、改善爐內通風效果極好。

③落灰箱1 裝在底座的密閉箱內，防止灰塵污染環境。落灰箱抽出、插入、倒灰、清掃都很方便。

④爐臺上口可以放置炊具，口徑可以變換大小。

5 外觀設計

民用型煤爐的主要服務對象是平民百姓家、小型餐飲業、作坊、店鋪、游動攤販、小商品經營點、食品加工廠等。它既是熱源，又是工作臺，還可以當陳列名優廚藝的展板，用以招攬顧客，必須做得小巧玲瓏，美觀大方，輕便好用，價廉低耗，因此外觀設計顯得非常重要。民用型煤爐系列專利產品的外觀設計共分3 種類型。第一類與節能環保型煤爐配套，爐型較大，一般固定安裝，而且有直通室外的排煙管道，可以為較大型炊具提供熱源，用于集體食堂、車間、加工作坊。第二類與高效回風型煤爐配套，設有直通室外的進風管道，基本不產生煙塵，對保持環境衛生有利，可以固定安裝于辦公室、會議室等重要場所。第三類與新型煤爐配套，適用于廣大農村、鄉鎮的家庭居室，城市個體工商戶等。