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在任何時候都提供足夠數(shù)量和適當爐排片溫度的氧氣，以確保未消耗的碳和碳氫化合物氣體幾乎完全燃燒，這爐排片些氣體通常被浪費掉并以黑煙的形式從煙囪中傾瀉而出。因此，它確保了燃油經(jīng)濟性和運營費用的成比例減少。

確保機車上的燃料完全燃燒的問題是一個具有特殊困難的問題。燃燒的燃料量大，燃燒空間相對小，通常情況下不利于經(jīng)濟燃燒。一噸平均煙煤包含大約 1,000 磅純碳、700 磅碳氫化合物氣體和 300 磅不可燃物質(zhì)或灰燼。1,700 磅的碳和碳氫化合物需要大約 3爐排片00,000 立方英尺的空氣才能完全燃燒。在機車上燃燒煤炭的普通方法中，90% 的空氣——或每噸燃料燃燒 270,000 立方英尺——必須通過爐排和火床抽出。這實際上是不可能的，除非將氣流強制到足以將火從爐排上拉下來的程度，或多或少的未燃煤通過煙道和煙囪帶走。結(jié)果是，實際使用的空氣供應(yīng)通常不足以完美燃燒，可燃的碳煙和氣體從煙囪排出，而沒有將所有熱量釋放到鍋爐中的水中。它們所包含的能量只是被浪費了。

那么，如何防止這種情況發(fā)生呢？換句爐排片話說，由于通過爐排的空氣量：；不夠，如何才能在不干擾火力的情況下獲得足夠的空氣給燃料？它必須放在火的上方；但不允許冷空氣進入是不行的，正如每個消防員都知道的那樣，冷空氣會起到擋火板的作用，延緩燃燒，增加而不是防止煙霧和能量損失。進入火場的空氣必須首先被加熱到盡可

這是通過空心拱門完成的。安裝在機車上的“Wade-Nicholson”型拱門之一如圖 15 所示，其操作方法被清楚地標明。該裝置可以安裝在火箱的后端和前端。

穿過拱形的中空通道直接通過火箱板中的合適爐排片開口，從外部空氣通向燃燒室，并向下偏向內(nèi)端的火。高度加熱的拱形墻壁將熱量傳遞給氣流，當氣流進入燃燒室時，氣流實際上處于點火溫度。在那里直接與可燃氣體混合，建立了近似完美的燃燒。由此產(chǎn)生的燃料經(jīng)濟性估計平均可節(jié)省至少 8%。

芝加哥與西北鐵路經(jīng)過嚴格測試，在其200多臺機爐排片車上采用了上述類型的拱門；圣達菲、芝加哥、密爾沃基和圣保羅、佩爾馬凱特、德盧斯和鐵嶺以及該國其他重要鐵路的許多機車都效仿了它的例子。空心拱除了節(jié)省燃料外，還具有以下優(yōu)點： 風冷，壽命是普通實心爐排片磚拱的兩到三倍。

它消除了煙霧的滋擾。

空氣在撞擊可燃氣體之前被加熱，立即與它們結(jié)合，產(chǎn)爐排片生更明亮、更清潔、更強烈的火焰，從而產(chǎn)生更好的蒸汽引擎。

后拱起到擋板的作用，保護頂板和上部爐排片煙道，并提供更均勻的熱量分布，從而減少煙道泄漏并節(jié)省鍋爐維修費用。

拱可以使用或不使用充水循環(huán)拱管作為支撐。

拱門可以很容易地拆除和重置。全部或部爐排片分不會損壞，以便在需要維修時使用煙道。

節(jié)油器。已經(jīng)使用了許多裝置，由此可以在氣體從鍋爐到達吸收管爐排片時從氣體中提取一部分熱量。其中大部分由熱氣體通過的管狀排列組成。但是，由于這些很快就會被厚厚的煙灰覆蓋，它們很快就會失效。