CN103062893A - 煤粉燃烧热水炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤粉燃烧热水炉，其包括煤粉燃烧器和炉体，煤粉燃烧器的喷嘴与炉体的炉膛入口连通，煤粉燃烧器为旋风式煤粉燃烧器且其上连通有煤粉输送一体机；炉体内设有循环换热水箱；煤粉燃烧器的主体为由内、外两层壁围成的筒体且筒体的内腔为燃烧室，筒外壁与筒内壁间隔设置且两层壁之间的间隙经密封形成环形风腔，环形风腔上连接有送风管，筒内壁上间隔环设有多个连通环形风腔和燃烧室且能向燃烧室内吹出旋风的切向吹风孔；循环换热水箱的左右两侧箱壁与炉体的两侧炉壁之间分别形成密闭的左烟气腔和右烟气腔，循环换热水箱上密布有多个连通左、右烟气腔的热风通孔。本发明具有燃烧效率和换热效率高且结构简单、使用方便的优点。

Description

煤粉燃烧热水炉

技术领域

本发明涉及煤粉燃烧以及热水锅炉领域，具体的说是一种煤粉燃烧热水炉。

背景技术

目前，煤炭仍然是主要的燃料能源，其除了应用在大型工业燃炉中之外，在中小型热水锅炉中的应用也比较普遍。但是，现有的燃煤热水炉，由于其整体结构不尽合理以及对煤炭燃烧的控制不够完善，从而使得对煤质的要求比较严格，且燃煤效率和换热效率均不高。对于煤炭的燃烧效率以及热水炉的换热效率问题，长期以来都是燃煤热水炉领域中亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能大幅度提高燃烧效率和换热效率且结构简单、使用方便的煤粉燃烧热水炉。

为解决上述技术问题，本发明的煤粉燃烧热水炉包括煤粉燃烧器和炉体，煤粉燃烧器的喷嘴与炉体的炉膛入口连通，其结构特点是所述煤粉燃烧器为旋风式煤粉燃烧器且其上连接有用于向其输送煤粉的煤粉输送一体机；所述炉体内设有循环换热水箱。

采用上述结构，煤粉输送一体机用于向燃烧器内输送煤粉，利用旋风式的煤粉燃烧器，煤粉可在旋风的带动下不断旋转，从而与空气充分接触燃烧，煤粉燃烧得到的热量被送入到炉体内与循环换热水箱进行循环换热，循环换热水箱中的水即被加热，从而得到热水。另外，在煤粉燃烧器内未燃烧充分的煤粉也被送入炉体内，并在炉体的炉膛中继续燃烧放热，从而提高了煤粉的燃烧效率。该种结构的热水炉结构简单，控制方便，煤粉燃烧效率和循环换热水箱的换热效率均得到了大幅的提升。

作为旋风式煤粉燃烧器的一种实现方式，所述煤粉燃烧器的主体为由内、外两层壁围成的筒体且筒体的内腔为燃烧室，筒外壁与筒内壁间隔设置且两层壁之间的间隙经密封形成环形风腔，筒外壁上连接有与环形风腔连通的送风管，筒内壁上间隔环设有多个连通环形风腔和燃烧室且能向燃烧室内吹出旋风的切向吹风孔；筒体的前端开口为煤粉燃烧器的喷嘴，靠近筒体后端的位置上连接有与燃烧室连通的煤粉输送管，煤粉输送管的另一端与煤粉输送一体机连通。采用该种结构的燃烧器，送风管可与鼓风机连接，鼓风机向环形风腔内送入空气，通过切向吹风孔向燃烧室内吹送空气气流，由于切向吹风孔在筒内壁环设多个，多股气流在燃烧室内叠加后即形成旋风，旋风中夹带煤粉在燃烧室内旋转，煤粉旋转的同时与空气充分接触并燃烧，大幅度提高了煤粉的燃烧效率。另外，作为切向吹风孔的一种分布形式，所述切向吹风孔在筒体的长度方向上间隔设置多层且每一层上均具有间隔环布的多个。该种结构可使得空气气流被送入的更加均匀且更有层次，使得在燃烧室内长度方向上的各个部位均能有旋风产生，更有助于煤粉充分燃烧。

作为煤粉输送一体机的一种实现方式，所述煤粉输送一体机包括由机体壳围成且相互连通的风机室和煤粉细碎室，风机室与煤粉燃烧器连通，煤粉细碎室上连接有绞笼送料管，绞笼送料管上设有原煤进口。采用该种结构，煤粉或煤粒由绞笼送料机均匀地送入到煤粉输送一体机，在煤粉输送一体机内，煤粉或煤粒首先经过煤粉细碎室的进一步打碎，然后再经由风机室送入到煤粉燃烧器内，经历了细碎的过程，煤粉的颗粒半径更小，更有助于其充分燃烧。

作为煤粉输送一体机的进一步的实现方式，所述煤粉输送一体机的机体壳上安装有贯穿风机室和煤粉细碎室且由电机驱动转动的转轴，转轴上安装有位于风机室内的扇风叶片和位于煤粉细碎室内的碎煤叶片。该种结构，转轴同时带动风机室的扇风叶片和煤粉细碎室的碎煤叶片转动，结构简单，控制方便，通过控制转轴的转速即可效地对煤粉的输送量进行控制，另外，扇风叶片的转动同时也提供了将热量送入到炉体内的动力。

作为煤粉输送一体机的更进一步改进，所述煤粉细碎室由多个串通在一起的单元室组成，每个单元室内均安装碎煤叶片。煤粉或煤粒在被送入到燃烧器内之前，能够依次经过多个单元室，从而进行多级细碎，使得煤粉的颗粒半径更小，更加有利于其充分燃烧。

所述碎煤叶片包括间隔环设在转轴上的多根连接杆和安装在各连接杆另一端的碎煤板。

作为循环换热水箱的一种实现方式，所述循环换热水箱的左右两侧箱壁与炉体的两侧炉壁之间分别形成密闭的左烟气腔和右烟气腔，循环换热水箱上密布有多个连通左、右烟气腔的热风通孔，左烟气腔由安装在其内的隔板分隔成上层左烟气腔和下层左烟气腔，右烟气腔由安装在其内的隔板分隔成上层右烟气腔和下层右烟气腔；所述炉膛的出口通过位于循环换热水箱底部的热风通孔与下层右烟气腔的下部连通，上述的下层右烟气腔、下层左烟气腔、上层右烟气腔、上层左烟气腔通过位于循环换热水箱上对应位置处的热风通孔依次串通，炉体上开设有与上层左烟气腔连通的排烟口，排烟口上连接有抽吸排烟装置。采用该种结构，热风携带烟尘和热量自炉膛开始依次经过下层右烟气腔、下层左烟气腔、上层右烟气腔和上层左烟气腔，最终仅剩余少许热量伴随着烟尘从排烟口排出。热量在热风通孔中来回往返流动，使得循环换热水箱中的水能够更加充分的吸收到热量，从而大大提高了换热效率，循环换热水箱中的水可在很短的时间内被迅速的被加热到很高的温度。

作为抽吸排烟装置的一种实现方式，所述抽吸排烟装置包括连通在排烟口上的排烟管道、安装在排烟管道上的抽风机和连接在排烟管道上的除尘器。该种结构中，抽风机在炉体顶部抽风，辅助提供热量循环流动的动力，可以通过控制抽风机来控制热量流动的速度，十分方便；除尘器可使得大部分烟尘沉降下来，从而减少了烟尘的排放，降低了对环境的污染。

作为炉体内的炉膛结构的一种改进，所述炉膛底部开设有排渣口，炉膛内在靠近其出口端的位置处安装有气流导向板，气流导向板由多块间隔设置且斜向上倾斜的挡板组成。气流导向板可引导热风进入热风通孔内，避免了热量从排渣口流失；斜向上的挡板可将煤渣以及部分烟尘挡住，煤渣和少许烟尘沿着挡板的斜面滑落入排渣口，从而减少了烟尘的排放，同时还避免了煤渣进入热风通孔内而引起的堵塞现象。

综上所述，本发明具有燃烧效率和换热效率高且结构简单、使用方便的优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明的一种实施方式的结构示意图；

图2为图1中虚线圆内的结构的放大示意图；

图3为图1的左视的结构示意图；

图4为切向吹风孔的布置示意图；

图5为图1的右视的结构示意图；

图6为图1中炉体部分的后视的结构示意图。

具体实施方式

参照附图，本发明的煤粉燃烧热水炉的一种实施方式为包括煤粉燃烧器1和炉体2，如图1所示，煤粉燃烧器1的前端为喷嘴、后端安装有燃烧器门18，煤粉燃烧器1的喷嘴与炉体2的炉膛20入口连通，打开燃烧器门18可对煤粉燃烧器1进行清理。其中，煤粉燃烧器1为旋风式煤粉燃烧器且其上连通有煤粉输送一体机4，炉体2内设有循环换热水箱3。煤粉输送一体机4用于将煤粉送入到煤粉燃烧器1内，煤粉在煤粉燃烧器1内燃烧，热量自炉膛20入口进入到炉体2内，同时，未燃烧充分的煤粉也被送入到炉膛20内继续燃烧放热，循环换热水箱3在炉体2内充分吸收热量。

参照附图，对于循环换热水箱3，其内盛水且通过水箱的箱壁吸收炉体2内的热量，如图1所示，循环换热水箱3的左右两侧箱壁与炉体2的两侧炉壁之间分别形成密闭的左烟气腔21和右烟气腔22，循环换热水箱3上密布有多个连通左、右烟气腔的热风通孔30。炉膛20位于左烟气腔21的下方，炉膛20的出口通过位于循环换热水箱3底部的热风通孔30与右烟气腔22的下部连通。左烟气腔21由安装在其内的隔板分隔成上层左烟气腔211和下层左烟气腔212，右烟气腔22由安装在其内的隔板分隔成上层右烟气腔221和下层右烟气腔222。炉膛20的出口通过位于循环换热水箱3底部的热风通孔30与右烟气腔22的下部连通。在上述的各层烟气腔中，下层右烟气腔222、下层左烟气腔212、上层右烟气腔221、上层左烟气腔211通过位于循环换热水箱3上对应位置处的热风通孔30依次串通，炉体2上开设有与上层左烟气腔211连通的排烟口5，排烟口5上连接有抽吸排烟装置。图1中的箭头方向为热量和烟尘的流向，热量和烟尘首先从炉膛20开始流动，通过热风通孔30的连通作用，依次经过下层右烟气腔222、下层左烟气腔212、上层右烟气腔221和上层左烟气腔211，最终从上层左烟气腔211上的排烟口5排出炉体2。如图1所示，在炉体2内，炉膛20在炉体2的左下角并位于下层左烟气腔212的下方，炉膛20和下层左烟气腔212之间由隔板隔开，两者不连通，部分炉膛20嵌入到循环换热水箱3的底部，炉膛20通过底部的热风通孔30与下层右烟气腔222连通，下层右烟气腔222通过位于中下部的热风通孔30与下层左烟气腔212连通，下层左烟气腔212通过位于中上部的热风通孔30与上层右烟气腔221连通，上层右烟气腔221通过位于顶部的热风通孔30与上层左烟气腔211连通。通过该种来回往返式的烟气流道设计，热量可充分地被循环换热水箱3吸收，能够达到很高的换热效率，循环换热水箱3内的水可在很短的时间内达到很高的温度。

参照附图，对于炉膛20，其作用首先是用于提供煤粉继续燃烧的空间，另外一个作用就是将煤粉燃烧后的煤渣排出。炉膛20底部开设有排渣口22，如图1所示，排渣口22的顶端开口大于底端开口，呈锥状，更有助于煤渣落下。参照图3、图5和图6，炉体2后部在对应排渣口22下方的位置上安装有排渣车26，排渣车26为手推车式的结构，可以推入和拉出炉体2，类似于抽屉式的结构。当排渣车26内煤渣装满时，可将排渣车26拉出炉体2并将煤渣倒掉。另外，如图1所示，炉膛20内在靠近其出口端的位置处安装有气流导向板9。气流导向板9由多块间隔设置且斜向上倾斜的挡板组成。气流导向板9的作用是将热风引入到热风通孔30内，一方面可避免热量从排渣口22流失，另一方面可阻挡煤渣进入热风通孔30。采用倾斜挡板的结构，可以在不影响热风流动的前提下，使得煤渣和少许的烟尘沿着挡板的斜面滑落入排渣口22，从而能够减少烟尘的排放，能有效避免煤渣进入到热风通孔30内而影响烟气的流动。

为了方便地对左、右烟气腔以及热风通孔30内的烟尘进行及时清理，避免发生堵塞现象，如图1和图5所示，在右烟气腔22的上、下两层上均安装有烟气腔门23，在实际使用中，每隔一段时间可以打开烟气腔门23对右烟气腔22进行清理，由于打开烟气腔门23后热风通孔30也暴露在外，还可以对热风通孔30进行清理，在对热风通孔30进行清理时，烟尘会被清理到左烟气腔21内，因此，还需要将左烟气腔21内的烟尘及时清理出去。如图1中所示，上层左烟气腔211上已经开设有排烟口5，故而仅在下层左烟气腔212上开设除尘口24，如图6中所示，在除尘口24上和排烟口5上均安装除尘门25，打开除尘门25可将左烟气腔21内的烟尘及时清理出去。

参照附图，抽吸排烟装置的作用首先是将烟气排放到大气中，其次通过其抽吸力来辅助提供热量循环的动力。在本发明中，抽吸排烟装置包括连通在排烟口5上的排烟管道51、安装在排烟管道51上的抽风机52和与排烟管道51连通的除尘器53。抽风机52安装在炉体2顶部，其工作时可提供炉体2内热量循环流动的动力，排烟管道51呈L型，除尘器连接在该L型的拐角处，使得大部分烟尘能够沉降下来，从而减少了烟尘的排放。

对于旋风式的煤粉燃烧器1，一方面需要在其内产生旋风并点燃煤粉燃烧，另一方面还需要将煤粉燃烧的热量以及未充分燃烧的煤粉共同送入到炉体2内。参照附图，煤粉燃烧器1的主体为由内、外两层壁围成的筒体且筒体的内腔为燃烧室10，筒外壁111与筒内壁11间隔设置且两层壁之间的间隙经密封形成环形风腔12，筒外壁111上连接有与环形风腔12连通的送风管16，送风管16上连接有鼓风机14，筒内壁11上间隔环设有多个连通环形风腔12和燃烧室10且能向燃烧室10内吹出旋风的切向吹风孔13。鼓风机14向环形风腔12内送入空气，通过切向吹风孔13向燃烧室10内吹送空气气流，由于切向吹风孔13在筒内壁11环设多个，多股气流在燃烧室内叠加后即形成旋风，，旋风中夹带煤粉在燃烧室10内旋转，煤粉旋转的同时与空气充分接触并燃烧，能大幅度提高燃烧效率。

对于切向吹风孔13的设置，如图4所示，以在筒体的同一截面上环设七个切向吹风孔为例，该七个切向吹风孔13的中心线130均与同一个虚拟的圆相切，该虚拟的圆即为图中的虚线圆131，在该种结构下，由切向吹风孔13吹出的气流的流向与图中的虚线圆131相切，多股与虚线圆相切的气流在燃烧室10内叠加，从而在燃烧室10内形成绕筒体的中心线旋转的旋风。另外，作为切向吹风孔13的更优选的分布形式，切向吹风孔13在筒体的长度方向上间隔设置多层且每一层上均具有间隔环布的多个。对应于该种结构，参照图1，与每一层切向吹风孔13的位置对应的筒外壁111上各连接一根送风管16，每根送风管16上安装一控制阀17，控制阀17可以十分方便地对煤粉燃烧器1内的旋风进行控制。该种层状分布的切向吹风孔13使得气流被送入的更加均匀且更有层次，使得燃烧室10内长度方向上的各个部位均能有旋风产生，更有助于煤粉充分燃烧。

参照附图，筒体的前端开口为煤粉燃烧器1的喷嘴，煤粉燃烧器1的后端安装有自动点火装置19，靠近筒体后端的位置上连接有与燃烧室10连通的煤粉输送管15，煤粉输送管15的另一端与煤粉输送一体机4连通，在煤粉燃烧器1的燃烧室10内，煤粉进口和自动点火装置19相对设置，使得煤粉进入到燃烧室10后即可被点着。自动点火装置19采用现有技术中的煤粉炉的点火装置即可，其也通过管路与前述的鼓风机14连通。

对于煤粉输送一体机4，其主要作用是将煤粉送入到煤粉燃烧器1内，如图所示，煤粉输送一体机4与煤粉燃烧器1通过煤粉输送管道15连通，煤粉输送一体机4包括由机体壳围成且相互连通的风机室40和煤粉细碎室42，风机室40通过煤粉输送管道15与煤粉燃烧器1连通，煤粉细碎室42上连接有绞笼送料管45，绞笼送料管45上设有原煤进口。绞笼送料管45用于将煤粉或煤粒均匀送入煤粉输送一体机4内，原煤进口上可安装进煤斗46。在煤粉输送一体机4内，煤粉或煤粒首先经过煤粉细碎室42的进一步打碎，然后再经由风机室40并通过煤粉输送管道15送入到煤粉燃烧器1内。其中，风机室40同时还提供了将热量和未燃烧充分的煤粉从煤粉燃烧器1送入到炉体2内的动力，其和抽吸排烟装置中的抽风机52共同配合提供了整个热水炉热量流动的动力。对于鼓风机14，其作用主要是向环形风腔12内送入空气气流，用于产生旋风的同时还提供给煤粉燃烧所必须的氧气。另外，对于鼓风机14，其还可以由空气压缩机等替代。 

在煤粉输送一体机4内，如图2所示，煤粉输送一体机4中安装有贯穿风机室40和煤粉细碎室42且由电机驱动转动的转轴44，转轴44上在风机室40内安装扇风叶片41、在煤粉细碎室42内安装碎煤叶片43。其中，碎煤叶片43的结构为包括间隔环设在转轴44上的多根连接杆431和安装在各连接杆431另一端的碎煤板432。在该种结构中，转轴44同时带动风机室40内的扇风叶片41和煤粉细碎室42内的碎煤叶片43转动，其中，扇风叶片41的转动提供了将煤粉送入到煤粉燃烧器1内的动力，碎煤叶片43的转动则起到了将煤粉或煤粒进一步打碎的作用。在该种结构形式下，调整转轴44的转速可以调节煤粉的输送量。

参照图2，煤粉细碎室42由多个串通在一起的单元室组成，每个单元室内均安装碎煤叶片43。煤粉或煤粒在被送入燃烧室10内之前，能够依次经过多个单元室，从而进行多级细碎，使得煤粉的颗粒半径更小，更加有利于其充分燃烧。

对于煤粉燃烧器1和炉体2的连接，两者可以采用可拆分式的连接形式，即煤粉燃烧器1的喷嘴插装在炉体2的炉膛20入口上，煤粉燃烧器1可与炉体2分离。本发明采用的可拆分式的连接结构如图中所示，煤粉燃烧器1和煤粉输送一体机4共同安装在机架上，机架的底端安装滚轮，滚轮下铺设导轨6，煤粉燃烧器滑动安装在导轨6上。采用可拆分式的连接结构，可方便地对煤粉燃烧器1的喷嘴以及炉膛20进行清理，同时，该种结构更加灵活且更便于运输。

对于本发明的控制部分，煤粉输送一体机4、鼓风机14、绞笼送料管45和抽风机52均由电机驱动，煤粉燃烧器1由自动点火装置19自动点火，炉体2和煤粉燃烧器1内安装有温度传感器、循环换热水箱3上安装有压力传感器。参照附图，在炉体2上安装有控制面板7，控制面板7内设有控制电路可接收上述温度传感器和压力传感器的信号，并对各电机和自动点火装置19进行自动控制。其中，对各传感信号的接收以及对电机和自动点火装置19的控制电路部分均为现有技术，在此不再赘述。

综上所述，本发明不限于上述具体实施方式。本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可做若干的更改和修饰。本发明的保护范围应以本发明的权利要求为准。

Claims (10)

1.一种煤粉燃烧热水炉，包括煤粉燃烧器（1）和炉体（2），煤粉燃烧器（1）的喷嘴与炉体（2）的炉膛（20）入口连通，其特征是所述煤粉燃烧器（1）为旋风式煤粉燃烧器且其上连接有用于向其输送煤粉的煤粉输送一体机（4）；所述炉体（2）内设有循环换热水箱（3）。

2.如权利要求1所述的煤粉燃烧热水炉，其特征是所述煤粉燃烧器（1）的主体为由内、外两层壁围成的筒体且筒体的内腔为燃烧室（10），筒外壁（111）与筒内壁（11）间隔设置且两层壁之间的间隙经密封形成环形风腔（12），筒外壁（111）上连接有与环形风腔（12）连通的送风管（16），筒内壁（11）上间隔环设有多个连通环形风腔（12）和燃烧室（10）且能向燃烧室（10）内吹出旋风的切向吹风孔（13）；筒体的前端开口为煤粉燃烧器（1）的喷嘴，靠近筒体后端的位置上连接有与燃烧室（10）连通的煤粉输送管（15），煤粉输送管（15）的另一端与煤粉输送一体机（4）连通。

3.如权利要求2所述的煤粉燃烧热水炉，其特征是所述切向吹风孔（13）在筒体的长度方向上间隔设置多层且每一层上均具有间隔环布的多个。

4.如权利要求1所述的煤粉燃烧热水炉，其特征是所述煤粉输送一体机（4）包括由机体壳围成且相互连通的风机室（40）和煤粉细碎室（42），风机室（40）与煤粉燃烧器（1）连通，煤粉细碎室（42）上连接有绞笼送料管（45），绞笼送料管（45）上设有原煤进口。

5.如权利要求4所述的煤粉燃烧热水炉，其特征是所述煤粉输送一体机（4）的机体壳上安装有贯穿风机室（40）和煤粉细碎室（42）且由电机驱动转动的转轴（44），转轴（44）上安装有位于风机室（40）内的扇风叶片（41）和位于煤粉细碎室（42）内的碎煤叶片（43）。

6.如权利要求5所述的煤粉燃烧热水炉，其特征是所述煤粉细碎室（42）由多个串通在一起的单元室组成，每个单元室内均安装碎煤叶片（43）。

7.如权利要求5或6所述的煤粉燃烧热水炉，其特征是所述碎煤叶片（43）包括间隔环设在转轴（44）上的多根连接杆（431）和安装在各连接杆（431）另一端的碎煤板（432）。

8.如权利要求1至6中任一项所述的煤粉燃烧热水炉，其特征是所述循环换热水箱（3）的左右两侧箱壁与炉体（2）的两侧炉壁之间分别形成密闭的左烟气腔（21）和右烟气腔（22），循环换热水箱（3）上密布有多个连通左、右烟气腔的热风通孔（30）；左烟气腔（21）由安装在其内的隔板分隔成上层左烟气腔（211）和下层左烟气腔（212），右烟气腔（22）由安装在其内的隔板分隔成上层右烟气腔（221）和下层右烟气腔（222）；所述炉膛（20）的出口通过位于循环换热水箱（3）底部的热风通孔（30）与下层右烟气腔（222）的下部连通，上述的下层右烟气腔（222）、下层左烟气腔（212）、上层右烟气腔（221）、上层左烟气腔（211）通过位于循环换热水箱（3）上对应位置处的热风通孔（30）依次串通，炉体（2）上开设有与上层左烟气腔（211）连通的排烟口（5），排烟口（5）上连接有抽吸排烟装置。

9.如权利要求8所述的煤粉燃烧热水炉，其特征是所述抽吸排烟装置包括连通在排烟口（5）上的排烟管道（51）、安装在排烟管道（51）上的抽风机（52）和连接在排烟管道（51）上的除尘器（53）。

10.如权利要求8或9所述的煤粉燃烧热水炉，其特征是所述炉膛（20）底部开设有排渣口（22），炉膛（20）内在靠近其出口端的位置处安装有气流导向板（9），气流导向板（9）由多块间隔设置且斜向上倾斜的挡板组成。

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