CN101701746B - 一种小型高效燃气/燃油锅炉 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种采用无焰燃烧技术的小型高效燃气/燃油锅炉，主要由燃烧器、燃烧反应器、炉膛、排管、水套和锅炉保温层组成，其特征是燃料(燃气或者燃油)由燃烧器旋流喷入燃烧反应器内，掺混部分循环烟气，在燃烧反应器内形成无焰燃烧，在燃烧反应器底面遇到四个调向板，燃烧烟气反向流至燃料入口外围的旋流排烟孔处，部分烟气经旋流排烟孔排入炉膛内，另一部分烟气循环进入燃烧区，排入炉膛内的烟气与排管进行对流换热，后经位于炉膛后部的锅炉排烟出口排出炉外。本发明增加了燃烧反应器与炉膛的辐射换热，实现“VVV”型三回程，锅炉热效率较高，污染物排放低，设备尺寸相对较小。

Description

一种小型高效燃气/燃油锅炉
技术领域
本发明属于燃烧锅炉设备技术领域，特别涉及一种采用无焰燃烧方式的小型燃气/燃油热水锅炉。
背景技术
随着燃烧技术的进步和环保要求的提高，提高燃烧效率、降低污染物排放成为常规能源发展的两大方向。火焰燃烧存在一定缺陷，局部高温为NOx的生成提供了热力条件，而NOx是燃烧排放物中污染环境的重要成分，烟气后处理成本很高，故本发明采用了无焰燃烧技术，增设了燃烧反应器，旨在增加燃烧反应器与炉膛的辐射换热，延长锅炉的烟气流程，降低热力NOx的排放量，提高小型燃气/燃油锅炉的热效率，减小设备尺寸。
中国专利申请号200510039296.9提出的《一种燃气或燃油锅炉》利用燃烧搅拌器实现了无焰燃烧，需要增设蓄热体增加了成本；中国专利申请号200510022667.2提出的《采用稀薄-无焰燃烧方式的燃气或燃油锅炉》，内部的燃烧搅拌反应器体积较小，主要适用于单次运行时间较短的锅炉，缩短预热时间。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用无焰燃烧技术的小型高效燃气/燃油锅炉，主要由燃烧器、燃烧反应器、炉膛、排管、水套和锅炉保温层组成，其共有特征在于：燃烧反应器安装在炉膛内部，长度占炉膛长度的70～80％，横截面积占炉膛横截面积的60～80％，包括燃料和配风入口、六个环形均布的旋流排烟孔、燃烧反应器底面和燃烧反应器筒体，排管布在炉膛内燃烧反应器外，并与水套相通，燃烧反应器及排管布置形状与火焰和炉膛适配，排管两侧空隙均不少于20厘米，锅炉排烟出口设在燃烧反应器的后面，位于炉膛后部的中间位置，整体实现“VVV”型三回程，圆形或者方形锅炉为卧式或者立式。
本发明的技术方案：燃料(为燃气或者燃油)由燃烧器旋流喷入燃烧反应器内，遇到燃烧反应器底面上的四个调向板，可改变烟气的方向，使燃烧产物或者烟气反向流至燃料入口外围的旋流排烟孔处，部分烟气经旋流排烟孔排入炉膛内，另一部分烟气被高速进料卷吸进入燃烧反应器，排入炉膛内的烟气速度减慢，与排管进行辐射与对流换热。本发明中燃烧反应器筒体由耐高温材料碳化硅制成，燃烧反应器底面为耐火水泥和耐火保温涂料。燃烧反应器内部紊流增加了气流与燃烧反应器筒体的对流换热，燃烧反应器筒体与炉膛进行强烈的辐射换热，从而增加了炉膛与排管的辐射换热，提高了锅炉的热效率。自燃烧器喷口到锅炉排烟出口，燃烧生成物的流道为“VVV”型三回程，流程增长，增加了传热的时间，提高了锅炉热效率，相应地减小了设备尺寸。
附图说明
图1为本发明小型高效燃气/燃油锅炉的卧式结构示意图。
1为燃烧反应器，2为锅炉排烟出口，3为排管，4为水套，5为燃烧反应器底面，6为水管入口，7为燃烧反应器筒体，8为水管出口，9为调向板，10为燃烧器喷口，11为燃烧器，12为旋流排烟孔，13为旋流配风口，14为燃料进口，15为锅炉保温层，16为炉膛。
图2为本发明小型高效燃气/燃油锅炉的A-A截面剖视图。
图3为本发明小型高效燃气/燃油锅炉的立式结构示意图。
图4为燃烧反应器1的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实施例进行说明。
燃烧器11的油/气进口伸入燃烧反应器1内部2～3厘米，燃烧反应器1的燃料进口14与燃烧器11密封配合，以防漏风漏气。在稳定燃烧状态下，燃料(为燃气或者燃油)由燃烧器11旋流喷入燃烧反应器1内，掺混部分循环烟气，经点燃后在燃烧反应器1内形成无焰燃烧，在燃烧反应器底面5遇到边角处的四个调向板9，燃烧产物或者烟气反向流至燃料入口外围的旋流排烟孔12处，部分烟气经旋流排烟孔12排入炉膛16内，另一部分烟气随着高速进料循环进入燃烧反应器，排入炉膛16内的烟气速度减慢，与排管3进行对流换热，换热后的烟气经位于炉膛16后部的锅炉排烟出口2排出炉外。圆形或者方形锅炉为卧式或者立式，燃烧反应器1及排管3形状与炉膛16适配，立式布置时燃烧器11位于锅炉下部，锅炉排烟出口2位于锅炉上部，如图3所示。
水由水管入口6流入锅炉的水套4，吸收少量部分热量后流入排管3，吸收大量热量以后水温增加到70～80C°，由水管出口8流出。锅炉保温层15用耐火砖、耐火水泥和耐高温保温涂料砌成。水套4有效减少了锅炉保温层15向环境的散热损失。
本发明中燃烧反应器1的油气进口和旋流排烟孔12距离较近，方向相反，利于换热；燃烧反应器1内部紊流增加了气流与燃烧反应器筒体7的对流换热，燃烧反应器筒体7与炉膛16进行辐射换热，从而增加了炉膛16与排管3的辐射换热，提高了锅炉的热效率。为防止燃烧反应器1排出的高温烟气喷到燃烧器11上，旋流排烟孔12中有一个孔的旋向与其它孔不同，减少了水平方向的旋流分量，仅保留了竖直方向的旋流分量。调向板9与燃烧反应器1的轴线成45°夹角，与燃烧反应器底面5成45°夹角，燃烧反应器1两端各周向分布四个调向板9，其作用是改变燃烧产物或者烟气的流向，如图4所示。
考虑到燃料可以为气体或者轻柴油，在长时间燃用轻柴油时燃烧反应器1内部壁面上可能会有轻度积灰或结渣，则使用脉动式的燃烧器11可以解决积灰的问题，即燃烧器11喷嘴为自激振荡喷嘴，既可以清灰，又能形成固定频率的贫富交替燃烧，并降低污染物排放，而燃气时没有此问题，使用普通旋流燃烧器即可。为保护燃烧器喷口10附近不被高温烟气烧坏，对燃烧器喷口10外部增加一耐火罩，并加厚该处附近的锅炉保温层15。

Claims (4)

1.一种小型高效燃气/燃油锅炉，主要由燃烧器(11)、燃烧反应器(1)、炉膛(16)、排管(3)、水套(4)和锅炉保温层(15)组成，其特征在于：燃烧反应器(1)安装在炉膛(16)内部，长度占炉膛(16)长度的70～80％，横截面积占炉膛(16)横截面积的60～80％，所述燃烧反应器(1)包括燃料和配风入口、六个环形均布的旋流排烟孔(12)、燃烧反应器底面(5)和燃烧反应器筒体(7)，排管(3)布在炉膛(16)内燃烧反应器(1)外，并与水套(4)相通，燃烧反应器(1)及排管(3)布置形状与火焰和炉膛(16)适配，排管(3)两侧空隙均不少于20厘米，锅炉排烟出口(2)设在燃烧反应器(1)的后面，位于炉膛(16)后部的中间位置，整体实现“VVV”型三回程，圆形或者方形锅炉为卧式或者立式。
2.如权利要求1所述的小型高效燃气/燃油锅炉，其特征在于：燃烧反应器底面(5)材料为耐火水泥和耐热保温涂料，燃烧反应器筒体(7)材料为碳化硅。
3.如权利要求1所述的小型高效燃气/燃油锅炉，其特征在于：燃烧反应器(1)内部两个端面上各装有四个调向板(9)。
4.如权利要求1所述的小型高效燃气/燃油锅炉，其特征在于：在燃烧器喷口(10)外围的燃烧反应器(1)底面上均布有六个旋流排烟孔(12)，六个所述旋流排烟孔(12)与油气入口距离较近。
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