上装料式固体燃料燃烧 器及其操作方法 本发明涉及一种顶部加料，输出可调节的固体燃料的燃烧器，固体燃料包括例如碎木屑、煤或类似物质。该燃烧器包括一个燃烧腔，在该燃烧腔的底部有一个可在水平平面内转动的燃烧炉栅；另外，该燃烧器还包括一个与该燃烧腔连接、供不燃烧地烟雾排出的燃烧器导管，和供应主要气流与辅助气流的装置。
本发明涉及一种燃烧器的全新的设计，该燃烧炉栅的垂直方向的运动可以调节，以增加或减小该燃烧腔的容积；另外，在从该燃烧腔至该燃烧器导管的出口处，具有一个可以关闭的、供辅助气流通过的开口，和带有一个可调节的辅助气流通道的可调节的排气装置；并且还具有一个本质上是已知的、可以调节的吹风风扇，用以调节送入该燃烧器中的供燃烧用的空气量。该燃烧器的输出可以调节至低于正常输出的10％以下(当然，该燃烧器完全熄灭除外)。
下面，将参照附图，用例子的形式来详细说明本发明。附图中，图1表示根据本发明的燃烧器的示意性横截面图；图2表示沿着图1的II-II线所取的截面图；图3表示从侧面看的一个燃烧炉栅的实施例的示意性截面图。
根据本发明的该燃烧器由围绕一个燃烧腔2的一个燃烧腔壳体1构成。当从上面看时，该燃烧腔2是圆形的，其底部有一个燃烧炉栅3。该燃烧炉栅3由一个可伸缩的壳体4支承；并可由电机6，通过锥齿轮5和花键轴4′驱动。该电机可以间歇式地工作，并同时驱动一根排灰螺杆7转动。在该花键轴4′上，还可以安装一个叶片式的刮除装置8。图1中表示在下端位置的该燃烧炉栅3，(例如)可以借助一个连杆机构(图中示意性地用标号9表示)上升和下降。在该燃烧炉栅的顶部，松散地排列着多个陶瓷球体10。在该燃烧炉栅3上，该陶瓷球体10可以铺几层；该燃烧炉栅还可支承一个搅拌器11。
在上述圆形燃烧腔的气体出口12中，配置一个可调节的排气装置13。该排气装置13的上升或下降，可相应地限制或打开与该燃烧器的导管14连接的上述气体出口。该可调节的排气装置13配置成可以移动，以限制该气体出口12的过流面积；并且还带有一个(或多个)可使辅助空气流通过，进入上述气体出口的通道15。起辅助作用的辅助气流还可通过作在该排气装置13的顶部之上的一个通道16(或多个通道)进入上述气体出口12中。在该气体出口12中的高速气流形成紊流，使各种气体在上述排气装置13的所有位置时，都能很好地混合。上述排气装置13的通道15(或多个通道)的开口在该排气装置的侧壁上；这样，当它们关闭时，由于上述通道的入口被该排气装置13的外导向件15′遮断，因此，通道被减小。上通道16(或多个通道)由另一个排气装置17限制或关闭。
上述燃烧腔壳体1分别被一个外壳18和一个内壳19包围。供燃烧用的空气由一台吹风风扇21，通过上述外壳18中的一个开口20，吹至该外壳18和内壳19之间，再通至该内壳19和燃烧腔壳体1之间，最后到达上述通道15和16的区域。空气还通过一个通道22通至上述燃烧炉栅3的下部。作为一股主要的气流的空气将通过该燃烧炉栅3。一个带有一个喷嘴的清扫气送出的排出口23使上述燃烧腔2与燃烧腔壳体1连接起来，燃烧腔被换气，供燃烧用。
一个燃料导管24的开口在该燃烧腔2之上的中心处，并可通过一条送料导管25，从(例如)一个较大的仓库(没有示出)送入燃料(例如碎木屑或小木片)。一个慢速转动的带有减速齿轮的电机26带动一根向下伸入该燃料导管24中的、由钢丝制成的搅拌器27转动。包括用于驱动该搅拌器27的驱动电机26的一个力矩检测装置28，检测在上述燃料导管24中慢速回转的该搅拌器27上的负载，防止燃料堵塞在该燃料导管24中并形成团块。特别是，当使用碎木屑时，燃料在燃料导管中的堵塞和形成团块，可能成为一个影响燃烧器工作的问题。当在上述燃料导管24中的燃料料位高度升高时，上述搅拌器27转动的阻力增大，使得安装在滚珠轴承上的该电机26，克服弹簧的作用，逆着一个止动螺钉自身转动。相反，当在该燃料导管24中的燃料料位高度降低时，该搅拌器27转动的阻力减小，该电机26在上述弹簧的作用下，逆着另一个止动螺钉向相反方向转动。该电机的这种运动趋势被检测出来，并作用在一个微动开关上，例如使得当该搅拌器27上的力矩增加时，该电机26停止；而当该力矩减小时，电机起动。这种力矩检测装置可以用许多不同的方法实现，并且都是本技术领域内众所周知的。因此，这种力矩检测装置不构成本发明的一部分，这里不作详细说明。
一根分路导管29将上述送料导管25与上述吹风风扇21的压力端连接起来，这表示在通入上述燃烧腔2中的该燃料导管24的开口的上游产生过压。这可以阻止烟气沿该燃料导管24上升。
在图1中，标号30表示该燃烧腔2的可密封的点火和检查孔，标号31表示由上述排灰螺杆7送来的炉灰的贮存容器。
根据本发明的燃烧器是如下这样工作的。小木片、碎木屑或类似形式的燃料，通过上述送料导管25送入，并向下送入该垂直的燃料导管24中。在该燃料导管24中的由钢丝制成适当形状的搅拌器27慢速转动，防止该燃料堵塞在该燃料导管中。
从该燃料导管24中出来的燃料充满该燃烧腔2，并且根据在该燃烧腔中燃料消耗的速率，该燃料通过燃料导管24下降，在该燃烧腔2中保持一定的燃料料位高度。上述间歇式工作的电机6通过伞齿轮5驱动上述燃烧炉栅3以适当的速度转动。该电机6还驱动上述排灰螺杆7转动。电机6的转速调节至与该燃烧器所希望的输出匹配。安装在该燃烧炉栅3上的一个搅拌器11使燃料在该燃烧腔2中分布均匀。当(例如)穿孔的该燃烧炉栅3转动时，灼热的炉床形成一定阻力，在该燃烧炉栅上铺成足够厚的一层的上述陶瓷球体10作不规则的运动，产生慢速的“沸腾”运动，可使上述灼热的炉床能进行充分的通风，但却可阻止气流穿过。炉灰通过上述陶瓷球体组成的炉床落下，余烬继续烧完。该球体还可防止沿着向下方向的热辐射，而该球体所带的热则传递给从下向上流动的上述主要气流。
送进的空气或供燃烧的空气由该吹风风扇21分别从上述开口20和上述外壳18与内壳19之间吹入，对该燃烧腔壳体1清扫干净。空气继续通过通道22，作为一股主要气流，流至上述燃烧炉栅3的下面。辅助的空气流以一定的时间间隔通过通道15和16，进入在该燃烧腔2后面和上述燃烧器导管14之前的该可调节的排气装置13区域。供清扫用的空气排出口23的喷嘴将一股气流吹向上述灼热的炉床上面的该燃烧腔的壁面，以防止在该壁面上形成一层炉灰。当供燃烧的空气分别吹入该外壳18和内壳19之间时，在该供燃烧的空气预热的同时，该外壳冷却。在清扫干净该燃烧腔壳体1以后，供燃烧的空气进一步被该股清扫用的辅助气流预热。
燃料可利用(例如)一根点火丝通过上述可密封的开口30点燃。
当该燃烧器为满输出时，该吹风风扇21以最大的额定输出工作。通过使用上述分路导管29，在烟气不泄漏出来的条件下，吹风压力原则上是没有限制的。当该燃烧器的输出减小时，吹风风扇的速度首先降低，然后停止；这样，该燃烧器可在大约60％的较低输出下，靠自行通风来工作。上述可调节的排气装置13开始关闭，并同时限制该通道(或多个通道)15的过流面积；而排气装置17则限制通道(或多条通道)16的过流面积，使送入上述燃烧器导管14中的辅助气流减小。同时，使该燃烧炉栅3慢速转动的电机6的工作时间间隔改变。当该燃烧器的输出较低时，该燃烧炉栅3可以升高。当燃烧器最小输出小于10％时，清扫用空气的排出口23关闭。在该燃烧器输出最小时，辅助空气流的供应完全切断，并且该可调节的排气装置也几乎完全关闭。上述燃烧炉栅上升，因此，灼热的炉床只包括在上述燃料导管24下面的一个较小的区域。这表示，主气流的一部分通过该燃烧炉栅，上述燃烧腔2中的气体开始燃烧。这时，该排气装置13关小，只留下一个小孔，使所有的气体通至锅炉底壳(没有示出)。这样，产生一个小的集中的热火焰，将从旁边通过的没有燃烧的气体燃烧掉。现在因为燃烧腔2的空间小，燃烧腔中的温度可以保持较高，并且该燃烧器导管14的入口温度也同样保持较高。通过通道22吸入的上述主要气流也被预热至非常高的温度。
为了保持燃烧器输出最小，而火焰不会窜出或增大，在锅炉底壳(没有示出)中的上述燃烧器导管14的出口之上的某个地方，设置了一个温度检测器(没有示出)。在这个小的输出条件下，当热气体离开该燃烧器导管14时，热气体就向上运动；但当燃烧器输出较大时，气体在上述温度检测器下面吹出。如果火焰太热，则使上述驱动该燃烧炉栅转动的电机完全停止，这时，在上述灼热的炉床上，开始迅速地形成炉灰，而火焰则减小。
因为在燃烧器输出小时非常重要的上述可调节的排气装置，用于限制通入锅炉底壳的气体流量，因此，不会有干扰在该燃烧腔或燃料导管24中气流乱流的危险。
图3表示上述燃烧炉栅3的一个实施例。在该实施例中，该燃烧炉栅包括一个中心部分32和一个燃烧炉栅的外环33，与一个燃烧炉栅的内环34。在该外环33，内环34和中心部分32之间，形成圆环形的间隙。该中心部分32有一个孔或多个孔眼35。如图3所示，该中心部分由使它转动的轴4支承，而上述外环33和内环34由三根沿径向方向彼此对称伸出，并与一个中心轴支承37(例如，参见图1的壳体4)固定的轴36支承，使该燃烧炉栅可以升降。在每一根轴36上都加工出一条槽38。每一根轴36上加工出的每一个槽38的中心，相对于该轴36的中心线都是偏心的，并且，每根轴36上的二个槽的偏心方向相反。从图3中可以看出，外环33和内环34靠在该槽的支承边缘39上。如果上述三根轴36彼此相对转动(或运动)1/3转，则该外环33和内环34之间，产生方向相反的上下扭曲运动。由于这样，上述灼热炉床保持运动状态，炉灰容易从该外环和内环之间落下。上述三根轴36由伞齿轮传动装置40驱动，以相同的速度转动；并且，内环34的转动。速度比该外环33的该速度大。当然，应当理解，可以使用多于二个的外环33和内环34。
利用从一台控制计算机发出的指令，可以完全控制上述吹风风扇21，可调节的排气装置13，排气装置17，由电机6驱动的燃烧炉栅3的转动，由摆动支架系统9驱动的该燃烧炉栅的升降，供清扫用的空气排出口23的开闭和搅拌器27的移动，以达到具有不同输出水平的该燃烧器理想的燃烧过程。由于编程只是包括该燃烧器工作条件的优化，其本身不属本发明，因此，这里没有图示，也没有说明。上述编程问题可以认为是目前普通采用的编程方法和计算机技术。