CN101240901A - 全封闭锅炉燃烧系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全封闭锅炉燃烧系统及方法，锅炉产生的工质和烟气推动烟气压缩机的活塞，将烟气压入碱液浴室并中和CO2、SO2、CO，同时，产生高压工质，气缸排出的乏气作为动力，带动射吸管引风，烟气进入带有碱液喷雾头的管内，使锅炉喷出的高速工质射吸碱液呈雾状在管内与烟气中CO2、SO2、CO中合，烟气被净化后，驱动轮机，它排出的乏气经水箱热交换器和一氧化碳分离器后，排放无污染的气体，而分离出的CO和空气送往鼓风机3为锅炉鼓风。高温烟气始终在全封闭系统中运行，充分利用烟气热量。优点是：锅炉水不用软化处理，省钱，热效率高，节约能源，排放的气体中不含有害气体环保好，有利于人体健康，结构简单，紧凑，成本低。

Description

全封闭锅炉燃烧系统及方法
技术领域
本发明涉及一种锅炉系统，特别是涉及一种全封闭锅炉燃烧系统及方法。
背景技术
众所周知，目前使用的锅炉多是通过炉壁进行热交换，对水质要求很高，否则，炉壁的水垢会影响导热而使锅炉钢板过热而烧损，甚至可能造成重大事故，为此必须将水软化，因此，费用高，为了提高热交换率，必须考虑尽量延长锅炉内烟火滞留的时间，致使锅炉的体积加大，另外，现有的锅炉排出的烟气不但带走了大量烟气的热量，热效率低，烟气在整个系统中运行不合理，不能充分利用烟气的热量变废为宝，而且因烟气中含有大量的有害物，排放后严重的污染了空气，影响城市的美观和人体健康，要想治理必须投入大量资金和人力。
发明内容：
本发明的主要目的在于克服以上不足而提供一种结构简单、使用方便、热效率高、节能和环保的全封闭锅炉燃烧系统及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
全封闭锅炉燃烧系统，它包括锅炉、热交换器和鼓风机，其特征在于：本发明由锅炉、烟气压缩机、射吸管、碱液喷雾器、碱液浴室、水箱热交换器、一氧化碳分离器和轮机组成，锅炉分别与烟气压缩机和射吸管，射吸管与碱液喷雾器连接，碱液喷雾器安装在输气管道内，碱液喷雾器通过轮机与水箱热交换器连接，水箱热交换器与一氧化碳分离器连接，它们均采用管道进行连接；
①.烟气压缩机中的汽缸通过拉杆与两端法兰连接，活塞杆与大小两个活塞用塑胶密封圈密封后连接成一体，液压缸通过拉杆与两端法兰连接，汽缸与液压缸通过法兰与缩径管连接，液压缸与左右两个立管相通，两个立管分别与两个碱液浴室相通，在两个立管与横管连接处、立管与碱液浴室连接处和两个立管与烟道的连接处分别固定有单向阀，两个立管中间的空间处固定有供液箱，，其供液箱的供液管端部与立管的连接处固定有单向阀，供液箱的入口与水箱热交换器相连，在缩径管两端与汽缸和液压缸连接的法兰处贯穿有两位四通阀顶杆，两位四通阀顶杆上开有对称的两个V形环形槽，其上放卡球，用弹簧压紧在两位四通阀顶杆上的V形环形槽内，两位四通阀顶杆的中间焊接带槽钢板，两位四通阀顶杆外面套有钢管，钢管的两端分别固定在缩径管两头的法兰上，其钢管的两端内有钢管、顶杆和弹簧，顶杆的一端带螺纹旋紧在两位四通阀顶杆上，两位四通阀上曲杆的一端钩在钢板的槽内；
②.射吸管用钢管揻成大小不同直径的多个缺口环，垒成塔形，塔的中心贯穿烟气管道，缺口环的一端分别固定在烟气管道上；
③.碱液喷雾器穿过输气管道通过两端的垫片、螺母和锁母分别与锅炉的工质管道和碱液管道连接，碱液管道与碱液箱连接，并装有控制阀门，碱液喷雾器上的喷嘴应对准输气管道内中心处，碱液喷雾器与热机连接；
④.水箱热交换器内放置有蛇形管，管内流出的冷凝水通过管道又送回到供液箱内，气体通过一氧化碳分离器分离后，排放大气。
全封闭锅炉燃烧方法，其特征在于：锅炉产生的工质通过管道进入烟气压缩机内作为工作工质，驱动烟气压缩机活塞将烟气强压入碱液浴室，生产大量的高压工质，烟气压缩机的乏气作为动力带动射吸管引风，在射吸管和轮机之间的管道内装有碱液喷雾器，它以锅炉喷出的高速、高压和高温的工质为动力，通过碱液管道吸入碱液后呈雾状喷进输气管道，烟气在输气管道内与CO2、SO2、CO中和后被净化，并生产更多的优质工质进入轮机中，从轮机中出来的第二次乏气通过管道进入水箱热交换器，再经一氧化碳分离器后将不含CO2、SO2、CO和飞尘颗粒的无污染气体排放大气中，而分离出的一氧化碳气体和空气用管道送往鼓风机给锅炉鼓风。
本发明还可以采用如下技术措施：
所述的烟尘气压缩机至少一台；
所述的碱液浴室的管子长度根据烟气压缩机的台数而定；
所述的锅炉中使用的燃料是煤或能燃烧的C、H化合物(有机物)。
本发明具有的优点和积极效果是：因大量的热在碱液浴室内进行交换，故锅炉用水不需要进行软化处理，省钱，烟气在封闭系统中运行充分利用了烟气的热量，热效率高，而且烟气与生成的工质混合，可作为优质工质被利用，节约了能源，排放的气体中不含有害气体环保好，有利于人体健康，美化城市，结构简单，紧凑，便于制造，成本低，应用范围广，特别适用于造纸工业和垃圾焚烧用锅炉，作为火车机车、载重汽车、船舶的动力也有广阔前途。
附图说明
图1是全封闭锅炉燃烧系统的连接及方法的流程示意图；
图2是烟气压缩机2的结构示意图；
图3是两位四通阀顶杆21的结构示意图；
图4是射吸管3的结构示意图；
图5是图4的俯视图；
图6是碱液喷雾器4的结构示意图；
图7是一氧化碳分离器7的结构示意图。
图1—图7中：1.锅炉，2.烟气压缩机，3.射吸管，4.碱液喷雾器，5.碱液浴室，6.水箱热交换器，7.一氧化碳分离器，8.轮机，9.汽缸，10.法兰，11.活塞杆，12.活塞，13.活塞，14.液压缸，15.法兰，16.缩径管，17.立管，18.排放阀，19.单向阀，20.供液箱，21.两位四通阀顶杆，22.卡球，23.钢板，24.钢管，25.套管，26.螺栓，27.弹簧，28.两位四通阀，29.曲杆，30.缺口环，31.烟气管道，32.输气管道，33.碱液管道，34.碱液箱，35.喷嘴，36.控制阀门，37.鼓风机，38.烟管，39.单向阀。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容特点及功效兹举例以下实施例，并配合附图详细说明如下，请参阅图1-图7。
如图1所示：全封闭锅炉燃烧系统：本发明由锅炉1、烟气压缩机2、射吸管3、碱液喷雾器4、碱液浴室5、水箱热交换器6、一氧化碳分离器7和轮机8组成，通过管道将锅炉1与烟尘气压缩机2和射吸管3连接，射吸管3与碱液喷雾器4连接，碱液喷雾器4安装在输气管道32内，碱液喷雾器4通过轮机8与水箱热交换器6连接，水箱热交换器6与一氧化碳分离器7连接；
①.如图2所示：烟气压缩机2根据锅炉1的蒸发量可安装一台(或多台)，烟气压缩机2中的汽缸9通过拉杆与两端法兰10连接，活塞杆11与两个活塞12、13用塑胶密封圈密封后连接成一体，液压缸14通过拉杆与两端法兰15连接，汽缸9与液压缸14通过法兰与缩径管16连接，液压缸14与左右两个立管17相通，两个立管17分别与两个碱液浴室5和烟管38相通，两个立管17的下面分别固定有排放阀18，以便于清洗立管17和液压缸14用，在液压缸14与左右两个立管17内均放有液体(水或配方化学溶液)，在两个立管17与横管连接处、立管17与碱液浴室5连接处和两个立管17与烟道38连接处分别固定有单向阀19，两个立管17中间的空间处固定有供液箱20，其供液箱20的供液管端部与两个立管17的连接处也固定有单向阀39，供液箱20的入口与水箱热交换器6相连，在缩径管16两端与汽缸9和液压缸14连接的法兰10、15处，贯穿有如图3所示的两位四通阀顶杆21，两位四通阀顶杆21上开有对称的两个V形环形槽，其上放卡球22，用弹簧压紧在两位四通阀顶杆21上，两位四通阀顶杆21的中间焊接带槽钢板23，两位四通阀顶杆21外面套有钢管25，钢管25的两端分别固定在缩径管16两头的法兰10、15上，其钢管25的两端内有钢管24、螺栓26和弹簧27，用弹簧27积蓄能量克服在切换两位四通阀28时，出现的的死点，螺栓26的一端带螺纹旋紧在两位四通阀顶杆21上，两位四通阀28上曲杆29的一端钩在钢板23的槽内。
工作时，如图2所示：以锅炉的工质和烟气为动力推动活塞12，活塞杆11带动活塞13压缩液压缸14中的液体，其汽缸9内被压缩气体的压强与作用于活塞13上的力成正比，液压缸14中的液体被压缩时，左立管17中的液体上升直至碱液浴室5内，此时，活塞12触到如图3所示的两位四通阀顶杆21并推动其上的螺栓26而使钢管24压缩弹簧25在套管25内运动，直到活塞12的力量足以使卡球22直接压缩弹簧而突破V形环形槽时，两位四通阀顶杆21仍继续前进，而使两位四通阀顶杆21上的钢板23带动其槽内曲杆29，拨动两位四通阀28换向，此时，活塞12向相反方向运动，液压缸14中的活塞13将其中的液体压向右立管17，则左立管17中的液体下降，同时，从烟道38中吸入烟气，右立管17中的液体上升，当左立管17中的液体下降，其液面低于供液箱20中水的液面时，供液箱20立即补水，以保证右立管17中的液体足以上升到碱液浴室5内，另外，因碱液浴室5内进入了温度高的烟气后与其中的液体混合而产生混合工质也会使一部分液体蒸发而减少，仍须补充水，两个立管17中的液体好似软活塞一样，上下往复交替运动，其上的单向阀19用来控制液体的流向，即只能往一个方向流动，调节供液箱20中浮球位置即可控制供液箱20的水位，另外，用水箱热交换器6流出的冷凝水补充供液箱20中水的不足，本实施例中汽缸9的截面积大于液压缸14的截面积，碱液浴室5内的压强大于锅炉1的表中压力，则碱液浴室5内产生的混合工质可直接用于轮机8，也可以回到锅炉1内与工质混合使用，因此高温的烟尘直接与碱液浴室5内的液体混合成混合工质从而提高了热效率且大大缩小了锅炉的体积，提高了锅炉1的功率；如果汽缸9的截面积小于液压缸14的截面积，即碱液浴室5内的压强小于锅炉1的表中压力，则可大量引风，使锅炉1内燃料燃烧的速度加大，锅炉1中使用的燃料是煤或能燃烧的C、H化合物(有机物)。
②.如图4、图5所示：射吸管3的作用是用它来收集烟尘及能量进行引风，它用钢管揻成大小不同直径的多个缺口环30，并垒成塔形，塔的中心贯穿烟气管道31，缺口环30的一端分别固定在烟气管道31上；
③.如图6所示：碱液喷雾器4穿过输气管道32通过两端的垫片、螺母和锁母分别与锅炉1的工质管道和碱液管道33连接，碱液管道33与碱液箱34连接，并装有控制阀门36，控制碱液的流量，碱液喷雾器4上的喷嘴35应尽量对准输气管道32内中心处，烟气在输气管道内与CO2、SO2、CO中和
后被净化，碱液喷雾器4与轮机8连接，碱液喷雾器4喷出的被净化的优质工质供给轮机8使用；
④.水箱热交换器6内放置有蛇形管，管内冷凝后的水通过管道又送回到供液箱20内，气体通过如图7所示的一氧化碳分离器7分离后，将不含CO2、SO2、CO和飞尘颗粒的无污染的气体排放大气；
全封闭锅炉燃烧方法，其特征在于：锅炉1产生的工质和烟气通过管道进入烟气压缩机2内作为工作工质，驱动烟气压缩机2活塞将烟气强压入碱液浴室5，生产大量的高压工质，烟气压缩机2的乏气作为动力带动射吸管3引风，即烟气进入射吸管3和轮机8之间输气管道32内，输气管道32内装有的碱液喷雾器4，它以锅炉1喷出的高速、高压和高温的工质为动力，通过碱液管道33吸入碱液后呈雾状喷进输气管道32，烟气在输气管道32内中和CO2、SO2、CO后而被净化，并生产更多的优质工质进入轮机8中，从轮机8中出来的第二次乏气通过管道进入水箱热交换器6，再经一氧化碳分离器7后将不含CO2、SO2、CO和飞尘颗粒的无污染气体排放大气中，而分离出的一氧化碳气体和空气用管道送往鼓风37给锅炉1鼓风；
从碱液浴室5和轮机8中收集到的盐液灰浆可作肥料(如钾肥)；锅炉1产生的烟气几乎在全封闭系统中运行，减少了热量损失，提高了烟气携带热量的利用率。
其优点是：因大量的热在碱液浴室内进行交换，故可以不考虑水的硬度，锅炉对水的要求不严格，省钱，烟气在全系统中运行充分利用了烟气的热量，热效率高，而且烟气与工质混合可作为动力节约了能源，排放的气体中不含有害气体环保好，有利于人体健康，美化城市，结构简单，紧凑，便于制造，成本低，应用范围广。

Claims (5)

1.一种全封闭锅炉燃烧系统，它包括锅炉、热交换器、鼓风机，其特征在于：本发明由锅炉(1)、烟气压缩机(2)、射吸管(3)、碱液喷雾器(4)、碱液浴室(5)、水箱热交换器(6)、一氧化碳分离器(7)和轮机(8)组成，锅炉(1)分别与烟气压缩机(2)和射吸管(3)连接，烟气压缩机(2)上固定有碱液浴室(5)，射吸管(3)与碱液喷雾器(4)连接，碱液喷雾器(4)安装在输气管道(32)内，碱液喷雾器(4)通过轮机(8)与水箱热交换器(6)连接，水箱热交换器(6)与一氧化碳分离器(7)连接，它们均采用管道进行连接；
①.烟气压缩机(2)中的汽缸(9)通过拉杆与两端法兰(10)连接，活塞杆(11)与两个大小活塞(12)、(13)用塑胶密封圈密封后连接成一体，液压缸(14)通过拉杆与两端法兰(15)连接，汽缸(9)与液压缸(14)通过法兰与缩径管(16)连接，液压缸(14)与左右两个立管(17)相通，两个立管(17)分别与两个碱液浴室(5)和烟管(38)相通，在两个立管(17)与横管连接处、立管(17)与碱液浴室(5)连接处、两个立管(17)与烟管(38)连接处分别固定有单向阀(19)，两个立管(17)中间的空间处固定有供液箱(20)，其供液箱(20)的供液管端部与立管(17)的连接处固定有单向阀(39)，供液箱(20)的入口与水箱热交换器(6)相连，在缩径管(16)两端与汽缸(9)和液压缸(14)连接的法兰处贯穿有两位四通阀顶杆(21)，两位四通阀顶杆(21)上开有对称的两个V形环形槽，其上放卡球(22)，用弹簧压紧在两位四通阀顶杆(21)上V形环形槽内，两位四通阀顶杆(21)的中间焊接带槽钢板(23)，两位四通阀顶杆(21)外面套有钢管(25)，钢管(25)的两端分别固定在缩径管(16)两头的法兰上，钢管(25)的两端内有钢管(24)、螺栓(26)和弹簧(27)，螺栓(26)的一端旋紧在两位四通阀顶杆(21)上，两位四通阀(28)上曲杆(29)的一端钩在钢板(23)的槽内；
②.射吸管(3)用钢管揻成大小不同直径的缺口环(30)，并垒成塔形，塔的中心贯穿烟气管道(31)，缺口环(30)的一端分别固定在烟气管道(31)上；
③.碱液喷雾器(4)穿过输气管道(32)通过两端的垫片、螺母和锁母分别与锅炉(1)的工质管道和碱液管道(33)连接，碱液管道(33)与碱液箱(34)连接，碱液管道(33)上装有控制阀门(36)，碱液喷雾器(4)上的喷嘴(35)应对准输气管道(32)内中心处，输气管道(32)与轮机(8)连接；
④.水箱热交换器(6)内放置有蛇形管，管内流出的冷凝水通过管道又送回到供液箱(20)内，气体通过一氧化碳分离器(7)分离后，排放大气。
2.根据权利要求1所述的全封闭锅炉燃烧系统，其特征在于：所述的烟气压缩机(2)至少一台。
3.根据权利要求1所述的全封闭锅炉燃烧系统，其特征在于：所述的碱液浴室(5)的管子长度根据烟气压缩机(2)的台数而定。
4.一种全封闭锅炉燃烧方法，其特征在于：锅炉(1)产生的工质通过管道进入烟气压缩机(2)内作为工作工质，驱动烟气压缩机(2)活塞(12)和(13)，将烟气强压入碱液浴室，生产大量的高压工质，烟气压缩机(2)的乏气作为动力带动射吸管(3)引风，在射吸管(3)和轮机(8)之间的管道(32)中装有碱液喷雾器(4)，它以锅炉(1)喷出的高速、高压和高温的工质为动力，通过碱液管道(33)吸入碱液后呈雾状喷进输气管道(32)，烟气在输气管道(32)内中和CO2、SO2、CO而被净化，并生产更多的优质工质进入轮机(8)中，从轮机(8)中出来的第二次乏气通过管道进入水箱热交换器(6)，再经一氧化碳分离器(7)后将不含CO2、SO2、CO和飞尘颗粒的无污染气体排放大气中，而分离出的一氧化碳气体和空气用管道送往鼓风机(37)为锅炉(1)鼓风。
5.根据权利要求4所述的全封闭锅炉燃烧方法，其特征在于：所述的锅炉(1)中使用的燃料是煤或能燃烧的C、H化合物。
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