民用型煤炉具专利产品评介

管聪荣

随着经济建设的高速发展和人民生活水平的不断提高，我国能源消耗迅猛增加，煤炭产量、用量、燃煤烟尘及有害气体排放量均居世界首位。2013 年初，京、津、冀广大地区的严重雾霾再一次提醒并督促我们节能减排、防治大气污染丝毫不能懈怠。民用散烧原煤分布范围广，管控难度大，不适于集中整治，只有从各地居民的不同条件出发，采取形式多样、操作简单、经济实惠、民众欢迎的做法，把降低烟尘排放、防治大气污染融入百姓日常生活之中，这就是已经在全国各地展开的洁净煤系列工程，重点是推广民用型煤，发展型煤产业，开展型煤科研，把推广应用型煤和发展国民经济、建设资源节约型和环境友好型社会联系起来，抓紧抓好，永不放松。

要把型煤工程做大做强，要使居民燃用型煤轻松顺手，效果显著，就必须有高效节能、物美价廉的炉具。本文所评介的民用型煤系列炉具，是在推广应用型煤的长期实践中摸索、总结、设计、加工、试用、成型、博得居民满意、并向国家专利部门申请批准的专利产品，即：高效回风型煤炉（ZL200720190217.9）；环保节能型煤炉（ZL200720173632.3）；煤炉（ZL200720190216.4）；外观设计（专用炉三）（ZL200730323253.）；外观设计（专用炉一）（ZL200730323255.2）；外观设计（专用炉二）（ZL200730323254.8）。

1 民用型煤炉具设计原理及结构特点

民用型煤炉具是系列产品，设计原理、结构特点、制造工艺、使用效果等有许多共同之处。测定结果表明，所有民用型煤炉具专利产品均能节煤30%～45%，减少二氧化碳排放25%～35%，减少一氧化碳排放90%～95%，减少致癌物苯并芘排放95%～100%。

①都有一个结构紧凑、小巧玲珑、使用方便的破碎器，用以破碎烧尽的型渣，成功地解决了型渣难取的问题。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都有一个设计巧妙的灰渣箱，可以把炉具的下出灰口封得严严实实，有利于封火压火，保持炉具周围的清洁。每个炉具都有一个平整洁净的炉台，或称锅台，便于食物的摆放和保温。

2 高效回风型煤炉

本炉型的主要发明和创新之处体现在型煤燃烧效率高。型煤在传统型煤炉内燃烧不充分，型煤芯部烧不透就作为煤渣扔掉，浪费资源。专利型煤炉具能把型煤中所有可燃成分全部烧光，提高燃烧效率10%～15%，节约煤炭20%～30%。

专利型煤炉具热能利用充分，在满足取暖和生活用火的同时可以保持室内空气清新。实现上述要求采取了以下结构设计。

①煤炉侧面有一根来自室外的入风管道6（见第11 页图1），煤炉上口还可以安装一根出风管道，型煤炉的通风自成系统，与环境空气质量无关。传统型煤炉具或散烧原煤的一般炉具其进风口均设在炉具下部，利用炉膛的微负压把室内空气吸入炉膛以助燃烧，炉具上口则由于火焰所具有的微正压而造成烟气外溢，影响室内空气质量。

图1 高效回风型煤炉结构示意

②由室外引入的冷风不直接通入炉膛，而是在环绕炉膛外壁与炉体内壁形成的密闭腔内，利用炉膛外壁散出的热量预热之后再从炉膛的入风口进入炉膛，通入炉膛内的风流温度可以达到700℃～900℃，立即起到助燃作用，保证炉火稳定燃烧。而传统型煤炉具或散烧原煤的一般炉具直接把与室温相同的风流送入炉膛，与炉膛内温度有700℃～800℃的温差，影响炉火正常燃烧，影响煤炭热效能。

③在炉体外部加一个环形水箱，利用水作为介质吸纳炉体散逸的热量，升高水温，可以供应热水，还可以在“封火”时保持炉温，向室内散热。热水温度一般保持在70℃～85℃，相当于1.5 kW 的散热器。

④图1 左侧用钢管和炉体构成环形风路是本炉型结构设计最妙之处，它可以充分利用燃烧动力学原理使冷热风自动循环。当炽热的火焰催着热风冲到炉台上坐着的炊具时，一部分热风便自动流向风管5。由于风管1 处的风压受到燃烧动力的影响比5 处要低，热风便从5 流向1，再流向炉膛底部的进风口14，最后进入炉膛。这时，热风中带着的黑烟、实际上是挥发物分解出来的有机物又被燃烧一次，炭黑全部被烧尽，解决了冒黑烟的问题。这就是有烟煤无烟燃烧的原理。一般情况下，本专利型煤炉具可以把85%～99%的黑烟转化为炽热的火焰，提高热效率20%～28%。

⑤图1 中的部件11 是灰渣破碎器，位于炉膛10与落灰箱13 的接合部，图中只能看到手柄。图2 是破碎器11 的整体结构示意。当摇动手柄3 时，轴1带动破碎杆2 转动将煤渣破碎。

图2 高效回风型煤炉灰渣破碎器结构示意

⑥如果用燃烧动力学的观点评介本煤炉，可以叫双回程炉具。

3 环保节能型煤炉

图3 环保节能型煤炉具结构示意

①本型煤炉具最大的特点是炉台和炉膛都设计成反射箱（见图3），炉台是上大下小的圆锥形，把热能沿着炉台锥形面反射到炊具侧壁或底部加热炊具。炉膛做成上小下大的圆锥形，使炉膛里面的热能沿着锥形面反射到型煤上，使之加快燃烧速度，迅速产生热能。炉体8 做成上小下大的圆锥形，使加热箱的结构和尺寸更合理。根据监测，通过炉膛壁6 散出的热量约为总发热量的10%～15%。这部分热量又被炉体8 拦住用于加热从通风孔9 进来的冷风，回收了热能，提高热效率5%～8%。

②出烟管道12 上设有调节阀门13，调节阀门改变开启角度可以改变出风量，从而改变燃烧强度和火势强弱。

③在底座上装有一个进风管，必要时可以在进风管处安装一个小型吹风机，提高炉具的热效率和热能输出，风机的功率约为60 W。

④二次送风和预热箱的结构原理是把炉膛5 的外表面和炉体8 的内表面做成由2 个截锥形圆筒拼成的箱体，炉膛内表面是受热面，它将高热传给箱体内的冷风，起到预热作用。被加热的冷风送入炉膛5，保证炉温，保证燃烧稳定。炉体下部在圆周上开了3 个直径8 mm 的孔4 作为进风孔。炉膛上部在圆周上开了20 个直径5 mm 的孔9 作为向炉膛内送风的进风孔，形成自动循环的风路。

由于有了预热箱和自动循环的风路，炉膛内氧气充足，型煤燃烧充分，提高炉温70℃～100℃。就是烧大同的长焰烟煤，尽管挥发分高达30%以上，所产生的黑烟最少有80%～90%被充分燃烧而转化为热能，并且保持室内空气清新。

如果从燃烧动力学的角度去评介本炉型，可以称为双送风型煤炉。

4 实用新型煤炉

本型煤炉结构合理、性能优越、价格低廉、推广使用广泛，深受居民欢迎。因为它的发明，成功地解决了型煤炉使用中普遍存在的问题。

图4 实用新型煤炉结构示意

图5 实用新型煤炉灰渣破碎器结构示意

①添煤和清理煤渣问题。旧式型煤炉添煤时要把正在燃烧的型煤和已经烧尽的煤渣全部取出，扔掉煤渣，再把正在燃烧的型煤按照取出时相反的顺序放回炉内，最上边放一块新的型煤，相当麻烦。本型煤炉在炉膛底部加装一个煤渣破碎器14（见图4），图5是该组件14 的整体结构示意，只要转动手柄13，最多转动2 圈，时间不过20 s～30 s 煤渣即被破碎，从炉膛底部漏到落灰箱内，这样随时可以从炉膛9 的上口加入新的型煤。解决取煤渣和加新煤问题是型煤炉的第一次革命，也是本型煤炉最重要的发明和创新。

②本型煤炉设有排烟专用管道6（见图4），烟道内设有调节阀门7。这2 项设计从本型煤炉开始采用，对于调整火势、改善炉内通风效果极好。

③落灰箱1 装在底座的密闭箱内，防止灰尘污染环境。落灰箱抽出、插入、倒灰、清扫都很方便。

④炉台上口可以放置炊具，口径可以变换大小。

5 外观设计

民用型煤炉的主要服务对象是平民百姓家、小型餐饮业、作坊、店铺、游动摊贩、小商品经营点、食品加工厂等。它既是热源，又是工作台，还可以当陈列名优厨艺的展板，用以招揽顾客，必须做得小巧玲珑，美观大方，轻便好用，价廉低耗，因此外观设计显得非常重要。民用型煤炉系列专利产品的外观设计共分3 种类型。第一类与节能环保型煤炉配套，炉型较大，一般固定安装，而且有直通室外的排烟管道，可以为较大型炊具提供热源，用于集体食堂、车间、加工作坊。第二类与高效回风型煤炉配套，设有直通室外的进风管道，基本不产生烟尘，对保持环境卫生有利，可以固定安装于办公室、会议室等重要场所。第三类与新型煤炉配套，适用于广大农村、乡镇的家庭居室，城市个体工商户等。