CN100451476C - 蹲式小型锅炉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锅炉,特别是一种蹲式小型锅炉,该锅炉包括炉体、炉体内的炉膛和吸热装置,炉体外形是长方体,炉膛是由燃料燃烧室、挥发份燃烧室、挥发份二次燃烧室组成,吸热装置是由分布在炉体隔墙内的吸热管、热对流吸热管和水套组成;炉体及炉体隔墙除两个侧面水套、其余隔墙都是由吸热管和耐火密封材料组成,所有吸热管两端外别与两侧水套连通并且端头伸出水套外,管口通过堵头密封;挥发份二次燃烧室内放置有卵石;燃料燃烧室与炉体之间是空气预热室,助燃空气通风管一端分别连接挥发份燃烧室和挥发份二次燃烧室,另一端连接空气预热室;烟道口位置在对流交换室下端;炉体上设有流体燃料燃烧器法兰。本发明具有热效率高、有害物排放少、除垢简单、安全、寿命长等特点。

Description

蹲式小型锅炉
技术领域
本发明涉及一种锅炉,特别是可以使用固体、液体和气体燃料,提供热 能的蹲式小型锅炉。 背景技术
建立在城市热网以外类建筑物都需要独立供热,小型公司、工厂、别 墅、铁路沿线中小型车站、公路网内加油站、养路工段、农村村民委员会、 农村学校、乡镇各类店铺等建筑物都需要供热取暖。传统锅炉多为立式锅 炉(又名炮弹锅炉或者叫茶浴锅炉),普遍存在着不可回避的问题有:l.热
效率低, 一般在35%-40%; 2.含能气体、温室气体、黑烟等有害气体排放量 很大;3.烟灰粉尘微粒随着排烟温度的增加而增加;4.由于这类锅炉小, 用户基本上不会设置软水装置,暖气系统交换介质直接使用生水,水中矿 物质凝结(水垢)问题严重,锅炉使用热效率与初始热效率差异较大,因 而有效使用寿命很短;5.由于锅炉较小,用户无法对锅炉工实施专业培训, 锅炉违规操作问题极为普遍和严重,锅炉的使用安全系数低;6.燃料中的 硫化物对锅炉腐蚀严重,是减少锅炉可靠使用寿命的又一个问题;针对传 统锅炉的这些问题;本发明基本解决上述传统锅炉存在的问题;本发明人 在2003年12月11日申请了一项名为《蹲式锅炉》的发明专利,专利号 02156251.2。该锅炉属于蹲式锅炉的第一代产品。
蹲式锅炉与立式锅炉和卧式锅炉的区别在于燃料燃烧产生的热流体在 交换过程中的运动轨迹不同;立式锅炉是竖直运动,即(I );卧式锅炉是 水平运动,即(一);蹲式锅炉是曲折运动,即(N)。 发明内容
本发明基本上解决了传统小型锅炉存在的上述所有问题,是一种热效 率高、烟尘排放量少、可以采用多种燃料进行加热、可以物理除垢、爆炸 系数很小、使用寿命长的蹲式小型锅炉。
为实现上述发明目的,本发明的技术方案是: 一种蹲式小型锅炉,包 括炉体、炉体内的炉膛和吸热装置,其特征是炉体外形是长方体,两个完 全相同的水套分别侧立于长方体的两个对应侧面上,构成炉体外形和炉体
外形的几何尺寸,炉体外形的另外两个侧面、顶面、炉膛与热对流吸热室的 隔墙、各个燃烧室隔墙都是由水平放置、竖直排列或者是水平排列的吸热管 和埋置吸热管的耐火密封材料组成,炉体内炉膛自下而上分别由燃料燃烧 室、挥发份燃烧室、挥发份二次燃烧室组成,热对流吸热室是由热对流吸热 管、烟灰粉尘收集室、烟气通道和烟道口组成,吸热装置是由分布在炉体隔 墙内的吸热管、水套和热对流吸热室内的热对流吸热管组成;所有吸热管两 端分别与两侧水套连通并且端头伸出水套外,吸热管端头通过能够拆装的堵 头密封;挥发份二次燃烧室内放置有卵石;热对流吸热室内设置有热对流吸 热管,热对流吸热管分别与两侧水套连通;燃料燃烧室外围与炉体之间是空 气预热室,助燃空气通风管一端分别连接挥发份燃烧室和挥发份二次燃烧 室,另一端连接空气预热室;在热对流吸热室靠近炉膛一侧上端开有烟道口 与挥发份二次燃烧室连通,在热对流吸热室外侧下端开有的所述烟道口与烟 囱口对应连通;进水口安装在一侧水套的下端,出水口安装在另一侧水套的 上端;加煤门、挥发份燃烧室门和挥发份二次燃烧室门安装在由吸热管和耐 火密封材料组成的与烟囱口对应的侧面上;流体燃料燃烧器法兰分别安装在 两侧水套上,位置对准固体燃料燃烧室中心的位置。
上述蹲式小型锅炉烟囱口在炉体下端后侧,烟囱口上设有两个控制门, 一个是排烟温度控制门,安装在烟道口与烟囱口的通道上;另一个是烟气 流量调节门,安装在烟囱口的下端。
上述蹲式小型锅炉在燃料燃烧室底部安装有炉排,炉排下端有燃烧速 度控制门。
上述蹲式小型锅炉在炉体两侧对准固体燃料燃烧室中心的位置上分别 设有流体燃料燃烧器连接法兰。
上述蹲式小型锅炉炉排是由固定炉齿、活动炉齿、活动炉齿轴、扒灰 杆、扒灰杆锁具组成。
上述蹲式小型锅炉在于上述燃烧速度控制门是由挡风板,挡风板固定 杆组成。
上述蹲式小型锅炉在上述挥发份二次燃烧室内装有卵石。 上述蹲式小型锅炉在对流交换室内设有热对流交换管,热对流交换管 分别与两侧水套连通。
上述蹲式小型锅炉在热对流交换室下端安装有清灰门。
上述蹲式小型锅炉吸热管两端分别伸出水套,管口端面通过可拆卸的 安全密封堵头密封,吸热管在水套内开有孔与水套连通。
上述蹲式小型锅炉两侧水套在炉体内的表面上分别设有耐火密封材料 保护层,助燃通风管被埋置在耐火密封材料内, 一端与挥发份燃烧室和挥 发份二次燃烧室内的助燃通风口连通,另一端与空气预热室连通。 上述蹲式小型锅炉炉体外设有保温层,水套外侧是堵头室门 本发明的特点在于:
1. 热效率高:该锅炉的热交换面积很大,整个锅炉水套总面积的90% 以上是受热面积,由于在炉体内设计了典型的对流交换室,使吸热装置对 低温热能具有很好的吸收作用,因此大幅度降低了排烟温度,使本蹲式两用 锅炉的热效率有效提高。
2. 无黑烟排放:由于在炉体内为燃料挥发份设计了二次燃烧和三次燃 烧环境,使燃料中的挥发份燃尽率很高,烟气浓度大幅度降低。
3. 烟灰粉尘收集功能:蹲式两用锅炉同比可收集烟气中的烟灰粉尘, 清除烟尘灰垢也很方便。
4. 对燃料适应性强:本发明技术方案的小型锅炉,由于在结构上设计 为在燃烧室底部可安装炉排或流体燃料喷嘴,当安装炉排时可使用固体燃 料,如煤、各种植物秸秆、牛粪、木材等;当安装燃烧喷嘴时,可使用气 体燃料或液体燃料,如煤气、天然气、液化气、重油等燃料。
5. 物理清除水垢:本蹲式小型锅炉采用物理除垢设计,用户可以方便 地实施对锅炉除垢而不伤及锅炉。
6. 安全性很好:蹲式小型锅炉采用压力临界极限设计方案,可根据用 户系统压力值设定安全压力值,可设多个安全通道,安全性大大提高。
7. 防腐性能好:蹲式两用锅炉所有受热面积,是通过介质导热,不与 火焰直接接触,防腐性能极好。
8. 蹲式两用锅炉具有较大的热能滞后释放功能,对添煤过程和封火过 程具有一定的补偿功能。
9. 零部件少,操作辯单。 附图说明
附图1为本发明实施例1的结构示意图; 附图2为本发明附图1的A-A剖视图;
附图3为本发明附图1的B-B剖视图;
附图4为本发明附图2的I局部放大示意图;
附图5为本发明附图1的H-H剖视图;
附图6为本发明实施例2的结构示意图;
附图7为本发明实施例2的D-D剖视图; 附图8为本发明实施例2的K-K剖视图。 具体实施方式 实施例1:
如图l、 2、 3、 4、 5、所示,一种蹲式小型锅炉,包括炉体、炉体内的 炉膛和吸热装置,其特征在于炉体外形为长方体,由两个完全相同的水套 27对应地侧立在炉体外形侧面位置上,构成炉体外形特征和炉体外形的几 何尺寸,另外两个对应侧面和炉体内炉膛与热对流吸热室18中间的隔墙都 是由水平放置、竖直排列的吸热管22和埋置吸热管22的耐火密封材料21 组成,炉体顶面和燃料燃烧室8、挥发份燃烧室4、 二次燃烧室l的隔墙都 是由水平放置、水平排列的吸热管22和埋置吸热管22的耐火密封材料21 组成;炉体内炉膛自下而上分别由燃料燃烧室8、挥发份燃烧室4和挥发份 二次燃烧室i组成,燃料燃烧室8外侧与炉体之间是空气预热室7,助燃空 气通风管33 —端分别连接挥发份燃烧室4和挥发份二次燃烧室1内的助燃 通风口36,另一端连接空气预热室7,燃料燃烧室8的底部安装有炉排9, 炉排下端有燃烧速度控制门10;挥发份二次燃烧室1内设有卵石2;炉体 内热对流吸热室18是由热对流吸热管17、烟灰粉尘收集室11、和烟气通 道20和烟道口14组成;吸热装置是由分布在炉体隔墙内的吸热管22、热 对流吸热室18内的热对流吸热管17和水套27组成;热对流吸热管17上 套有保护套管19;吸热管22和热对流吸热管17两端分别与两侧水套27连 通并且端头伸出水套27外,吸热管口分别用可以拆装的堵头24密封,堵 头24上设置限压熔片39;吸热管22和热对流吸热管17在水套内开有吸热 管水道口 25与水套27连通;热对流吸热管17外侧分别套有保护套管19; 加煤门6、挥发份燃烧室门5和挥发份二次燃烧室门3安装在与烟囱口 15 对应的侧面上:炉体外设有保温层23,水套外侧是堵头室门40;进水口26 安装在一侧水套27的下端,出水口 37安装在另一侧水套27的上端。
本发明在使用过程中,烟气流进入热对流吸热室18内后,流速减小,
烟灰粉尘依靠重力与烟气流分离,最后沉积在烟灰粉尘收集室11内。
吸热管22、热对流咴热管17两端分别与两侧水套27连通并且端头伸 出水套27外,吸热管22和热对流吸热管17端头通过能够拆装的吸热管 管口堵头24密封,管口堵头24上设置可以重复使用的安全熔片39,当炉 体内压力大于等于熔片压力值时,熔片破裂泄压;每只吸热管22、 17产生 的危险压力均有自己的释放通道,不会或者是很少波击相邻的吸热管,当 需要除垢时,卸掉堵头室门40,打开堵头24可以实施除标。
燃料燃烧室8外围与炉体之间是空气预热室7,助燃空气通风管33 — 端分别连接挥发份燃烧室4和挥发份二次燃烧室1,另一端连接空气预热室 7;其目的是强制燃烧煤炭燃料中有机成分,简单的燃烧环境很难使燃料中 的有机物分子裂解、氧化。
在热对流吸热室18靠炉膛一侧上端开有烟气通道20与挥发份二次燃 烧室1连通,在热对流吸热室18外侧下端开有烟道口 14与烟囱口 15对应 连通;热流体在热对流吸热室18内的运动轨迹是完全遵循热运动规律。
本锅炉在使用固体燃料时,燃料在燃料燃烧室8内的燃烧过程是首先 吸收外来的热量激活燃料表面物质分子,挥发份在没有达到氧化温度就已 经汽化了,挥发份燃烧室4和挥发份二次燃烧室1就是为燃料中的挥发份 提供燃烧环境,尤其是挥发份二次燃烧室1对烟气流中的可燃物实施强制 氧化,从而达到完全燃烧的目的,燃烧后的烟气流通过烟气通道20进入对 流吸热室18内;燃烧热能在热对流吸热室18内主要被对流吸热管17吸收, 释放热能后的烟气流被排挤到烟道口 14处,在烟囱高差形成的作用力作用 下延烟囱排入大气。
当根据需要调节燃烧气氛时,可以通过挡风板34对炉齿之间空隙的遮 挡程度和烟气流量调节门13实现,二者的关系是烟气流量与燃烧速度成正 比的对应配合。燃烧速度控制门10是由安装在活动炉齿29下端的挡风板 34和挡风板固定杆35组成;当向左侧推动挡风板固定杆35时,挡风板34 被带动向左移动,挡住部分炉齿之间的空隙,减小进入燃料燃烧室8内的 空气进入量,从而调节燃烧速度。
当根据需要清理燃烧室内的固体残留物时,是通过活动炉齿29上下运 动实现的;当需要清理燃烧室8内的粉状炉灰时,轻轻摇动扒灰杆31,活 动炉齿29会搅动燃烧室8内的燃料活动,炉灰排出;当需要清理燃烧室8内的块状残留物时,大幅度摇动扒灰杆31 ,使固定炉齿28之间的空隙增大, 块状残留物从增大的炉齿空隙排出。扒灰操作:扒灰杆锁具32向上搬起, 摇动扒灰杆31,扒灰杆31带动活动炉齿固定轴30转动,活动炉齿固定轴 30带动活动炉齿29上下摆动,达到扒灰的目的,正常情况下扒灰杆31被 锁具32固定不动。
当根据燃烧状态调节排烟温度时,通过上下移动调节排烟温度控制门 16,达到控制排烟温度的目的。
当需要清除水垢时,打开两侧水套27上堵头室门40,取掉热管堵头 24,即操作除垢,除垢完毕,将堵头24逐个装好,最后安装堵头室门。
当霈要清除烟灰粉尘收集室11内的烟灰时,打开清灰门12,烟灰粉尘 会自动落下排出,然后关闭清灰门12。
实施例2:
如图4、 6、 7、 8所示,与实施例1的不同之处在于,将炉排9和燃烧 速度控制门10取掉,将燃料燃烧室8底端通过炉膛底面吸热管22和耐火 密封材料封闭21,燃烧器安装在燃烧器法兰38上,其余结构不变。

Claims (9)

1、 一种蹲式小型锅炉,包括炉体、炉体内的炉膛和吸热装置,其特征 在于炉体外形为长方体,构成炉体外形的四个侧面,其中两个对应侧面是两个形状相同的水套(27),另外两个对应侧面包括炉体内炉膛与热对流吸 热室(18)中间的隔墙都是由水平放置、竖直排列的吸热管(22)和埋置 吸热管(22)的耐火密封材料(21)组成,炉体顶面和炉膛内各燃烧室之 间的隔墙都是由水平放置、水平排列的吸热管(22)和埋置所述的水平排 列的吸热管(22)的耐火密封材料(21)组成;炉膛自下而上分别由燃料 燃烧室(8)、挥发份燃烧室(4)和挥发份二次燃烧室(1)组成,其中挥 发裕二次燃烧室(1)内装有卵石(2);燃料燃烧室(8)外侧与炉体之间 有助燃空气预热室(7);挥发份燃烧室(4)和挥发份二次燃烧室(1)内 有助燃通风口 (36)通过助燃通风管(33)与空气预热室(7)连通;炉体 内热对流吸热室(18)是由热对流吸热管(17)、烟灰粉尘收集室(11)、 烟气通道(20)和烟道口 (14)组成,热对流吸热管(17)外侧分别套有 保护套管(19);吸热装置是由分布在炉体隔墙内的吸热管(22)、热对流 吸热室(18)内的热对流吸热管(17)和水套(27)组成;吸热管(22) 和热对流吸热管(17)两端分别与两侧水套(27)连通并且端头伸出氷套 (27)夕卜,吸热管(22)和热对流吸热管(17)的管口通过能够拆装的堵 头(24)密封,吸热管(22)、热对流吸热管(17)在水套(27)内分别开 有吸热管水道口 (25)与水套(27)连通;热对流吸热室(18)靠近炉膛 一侧上端开有烟气通道(20)与挥发份二次燃烧室(1)连通,在热对流吸 热室(18)外侧下端开有的所述烟道口 (14)与烟囱口 (15)对应连通; 进水口 (26)安装在一侧水套(27)的下端,出水口 (37)安装在另一侧 水套(27)的上端;加煤门(6)、挥发份燃烧室门(5)和挥发份二次燃烧 室门(3)安装在与烟囱口 (15)对应的侧面上;流体燃料燃烧器法兰(38) 安装在两侧水套(27)上,位置对准燃料燃烧室(8)中心的位置。
2、 根据权利要求l所述的蹲式小型锅炉,其特征在于上述烟囱口 (15) 在炉体下端一侧,烟囱口 (15)上设有两个控制门, 一个是排烟温度控制 门(16),安装在烟道口 (14)与烟囱口 (15)的通道上;另一个是烟气流 量调节门(13)安装在烟囡口 (15)的下端。
3、 根据权利要求l所述的蹲式小型锅炉,其特征在于在上述燃料燃烧室(8)的底部安装有炉排(9),炉排下端有燃烧速度控制门(10)。
4、 根据权利要求3所述的蹲式小型锅炉,其特征在于上述炉排(9) 是由固定炉齿(28)、活动炉齿(29)、活动炉齿固定轴(30)、扒灰杆(31)、 扒灰杆锁具(32)组成。
5、 根据权利要求3所述的蹲式小型锅炉,其特征在于上述燃烧速度控 制门(10)是由挡风板(34)和挡风板固定杆(35)组成。
6、 根据权利要求l所述的蹲式小型锅炉,其特征在于在上述热对流吸 热室(18)下端安装有清灰门(12)。
7、 根据权利要求1所述的蹲式小型锅炉,其特征在于在上述水套(27) 在炉体内的表面分别设有耐火密封材料保护层,助燃通风管(33)被 埋置在所述耐火密封材料(21)保护层内。
8、 根据权利要求l所述的蹲式小型锅炉,其特征在于在上述吸热管堵 头(24)上设有限压熔片(39)。
9、 根据权利要求l所述的蹲式小型锅炉,其特征在于在上述炉体设有 保温层(23),水套外侧是堵头室门(40)。
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