CN103123168A - 一种改进的环保节能型常压热水锅炉 - Google Patents

一种改进的环保节能型常压热水锅炉 Download PDF

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Abstract

本发明一种改进的环保节能型常压热水锅炉是一种洁净煤技术、环保节能效益显著的热水锅炉,这种新结构的热水锅炉主要解决了目前同类锅炉存在的燃烧不充分、环保效益差、工作效率低的技术问题。改进了“环保节能型常压热水锅炉”专利技术方案的多处缺陷,使得这一技术真正实现。锅炉设计特征为炉膛上部为煤仓,下部为V形燃烧室,漏斗状炉膛位于炉体内下部,闷室反向异形W阻力热交换器位于膛体上部,与燃烧室上下相通。圆形炉热交换器位于燃烧室后部,与燃烧室前后相通,设上中下三位通风口。这种锅炉环保节能效益明显,排气透明,整体工作效率高。本锅炉主要用于常压热水方面。

Description

一种改进的环保节能型常压热水锅炉
技术领域
本发明一种改进的环保节能型常压热水锅炉属常压热水锅炉技术,尤其涉及一种洁净煤技术的自然通风常压热水锅炉。 
背景技术
现有常压热水锅炉结构不甚科学合理,燃烧方式错误,通风性差,燃烧不充分,添煤排渣漏风,煤的燃烧存在析碳反应和还原反应,热交换方式落后,浪费严重,有害气体和有害物质一氧化碳、氢气、水煤汽、煤焦油等排入大气,化学反应不完全,燃烧不彻底,能量耗损严重,污染环境、利用率低、工作效益差。实用新型“环保节能型常压热水锅炉”专利(00226443.9)在试验中发现结构错误和缺陷的地方有。 
一、形不成燃烧室,斜式炉膛不能成立,没有燃烧空间,没有燃烧面积,火焰无法伸展,煤仓是圆桶形,燃烧室为半圆桶形,煤不能布层、被填充。改造后的方形炉V形燃烧室风窗管为横向排列,两副风窗,对面排列,燃烧室与煤仓不受炉体空间的限制,又能最大程度地放宽,并设置了间隔管,布煤管,间隔管的设置上形成煤仓的空腔,下形成V型燃烧室的空腔,煤仓漏下的煤自然形成燃烧煤层而且使煤层厚度固定不变,始终饱满。燃烧室与煤仓基本垂直,布煤管的设置使风窗上布满的煤厚度基本达到一致,使透风基本一致,下部与上部燃烧速度达到同步,也为风窗自燃落渣创造条件,煤分布成一个固定厚度的燃烧层,呈斜面。方形炉燃烧煤层分布成V形,圆形炉一副风窗,一边排列。 
二、风窗堵塞不透风,棚灰板焊接在纵向风窗管的下方,呈十字交叉,尽管留有缝隙,其实在实践中风窗管之间的沟槽被灰渣填充,全部堵塞,达不到进风的目的,改进后的棚灰板设在风窗管的上方侧面,棚灰板的一条边顺风窗管上方侧面焊接与下一排风窗管留一定宽度的缝隙,避免了风窗管之间的沟槽,不堵塞,达到不漏灰渣(烧红的碳块)又能直接进风的目的,不受灰层的阻挡,在风窗的进风一侧上下用钢板分别与炉膛的两侧和正面焊接,形成空腔,风通过中通风空腔又通过风窗管与棚灰管的缝隙与燃烧室相通,空腔还通过炉休开口焊接与炉体外相通,加活动门,以便控制风量。 
三、三向用风不合理,不现实,更谈不上控制,上通风槽板被填充,根本没有通风的功能,下通风位置不正确,与中风同样时常堵塞,没有通风的效果,所处的位置和结构人工无法触及.改造后的煤仓空间大,煤仓口低,透风的机率大,风窗斜度根据煤的堆角(45度)偏立,风窗部分中通风口控制,透风好,运行速度全靠中通风来控制的目的达到。下通风与除渣口设计为同一口,这种炉不靠下通风,下通风的风在灰渣的阻挡风量很少,只有这少量的风对镶裹在煤层里受保温的碳能进行有效的燃烧。这样设计的三位用风在任何情况下,也就是无论上中下三门开大关小效果一致。三门固定进风,都处在负压状态。 
四、热交换器设计不科学,热交换面被灰覆盖影响导热,布置复杂,炉体内空间浪费。另外设计的闷室热交换气流运用自然规律,低进低出,立面换热,不结灰垢,灰尘不累积于热交换面,又有自然除尘功能。 
十几年的试制试用,从错误到合理,从失败到达成功。改进的技术已多年用于锅炉生产。中央电视台做过专题报导,销往全国全国二十一个省市,小批量出口俄罗斯。 
发明内容
本发明一种改进的环保节能型常压热水锅炉,提供了一种科学合理环保节能的新颖锅炉结构,完全按照自然规律,科学的利用煤的生成机理、结构特点,采用了一种新的燃烧方式——卧式燃烧、新的热交换方式——闷室反向异形W阻力热交换器(以下简称热交换器)设计而成的常压热水锅炉。其发明目的在于不仅消除了现有同类锅炉存在的燃烧不充分、浪费能源、污染严重的缺陷。和实用新型“环保节能型常压热水锅炉”专利技术的缺陷和设计错误而且使这种新结构的常压热水锅炉实现了排气纯透明,热效率高、环保、节能,工作效益显著这样的目标。 
为了实现发明一种改进的环保节能型常压热水锅炉的目的,其技术方案如下:炉膛根据炉功率大小分方形炉、圆形炉两种,这种改进的环保节能型常压热水锅炉方形炉由炉体、V型燃烧膛、热交换器等构成。大中型炉设双面炉膛,方形。V型燃烧室为两副对面的风窗,一个炉体可设置排列多个V型燃烧室,V型燃烧室由风窗管、棚灰板、间隔管、布煤管、隔渣板、煤仓U形槽、中通风腔,火焰通道等组成。热交换器由火焰通道、闷室箱、热交换平管、热交换立管、淀灰仓、闷室排气管等组成。V型燃烧室膛体位于炉体内下部,膛体顶整体密封、炉体侧面在膛体的上部设投煤口,也用于上通风,下部设出渣口,也用于下通风。风窗管呈斜面间隔一定距离排列,两侧风窗对面布置呈V字形状,风窗管两端口与膛体两侧开口焊接,相通于膛体与炉体之间。棚灰板与风窗管等长,其一边焊接在风窗管上部侧面偏下,另一边与下一根风窗管相邻,并相隔一定距离,呈倾斜状。风窗上下风窗管用钢板与膛体内两侧和膛体前侧焊接封闭,形成中通风空腔,并向炉体外开口,加活动门控制用风,称中通风口,上与煤仓口相邻,下与出渣口相邻,处上下中间位置。间隔管位于风窗前方上部,与风窗管保持一定距离,焊接方向与风窗管一致。布煤管位于间隔管的下方,风窗管的前方,三者保持一定距离,焊接方向与风窗管一致,方法相同。U形槽底部位于两间隔管上方中间位置,与风窗管方向一致,U形槽向上敞口口沿与膛体顶部焊接,内与水层相通,热交换器位于炉膛顶部,用六块尺寸大小不同的钢板焊接成与炉体内六面留水层的密封箱,成闷室箱,箱内偏下与底留一定距离,管口一头偏高焊接多根等距离热换管平管,两端开口与闷室箱体外密封焊接,并与闷室箱体外的水层空腔相通,在热换管平管的上侧面等距离垂直焊接多根热换管立管,下口与热换管平管密封焊接、相通,上口与闷室箱上面顶盖密封焊接,并与闷室箱与炉体间的水层空腔相通。在闷室箱外的任何位置与炉体之间设一定直径的钢管,垂直,上与炉体顶密封焊接,钢管口开口于炉体外,下与闷室箱底的侧面密封焊接,与闷室箱底部侧面相通,闷室箱底面任何位置开口用一定直径的钢管做火焰通道,垂直,密封焊接,相通,下口与U型槽底密封焊接,并与V形燃室上下垂直相通。在热换管平管下方形成的空腔为淀灰仓,侧面开口出炉体外,加活动门,以便清理积灰。 
圆形炉:单面风窗、半圆形膛体,与圆形炉体一致,留水层膛体内燃烧室由风窗管、棚灰管、间隔管、布煤管各管之间的距离,焊接方法与方形炉膛体内的燃烧室相同,不同的地方是膛体为半圆形,占圆形炉炉体底面较大半圆,位于圆形炉体内下部前方,后方与热交换相邻,在相邻膛体一边上方与热交换器的火焰出口前后密封焊接,又一个不同的地方是不设隔渣板,膛体后壁所代替。热交换器除下淀灰仓是用钢板焊接成长形箱体,其它通道都用同样直径的钢管焊接,火焰入口焊接成90度弯头,上口立面与膛体密封焊接,下口与淀灰仓箱体一头上方密封焊接相通,在淀灰仓的另一头上方,焊接上行道,相通,上升道上口做90度弯头管体侧面于下淀灰仓侧面平,向下90度焊接反向道,在邻近火焰入口的上方加弯头,水平焊接上淀灰仓,朝上加90度弯头,焊接排气管,排气管穿出圆形炉体与炉体外相通,这样从燃烧室到排气管出口形成一个不规则的W通道,这个通道完全浸泡在圆形炉体水中,下清灰口,上清灰口,分别与淀灰仓相通,加活动门,以便清理积灰。 
本发明一种改进的环保节能型常压热水锅炉与同类现有常压热水锅炉和实用新型“环保节能型常压热水锅炉”专利锅炉相比有如下特征:同一炉体内完成原煤燃烧、汽化、除尘、热利用等功能。卧式燃烧,通风流畅,空气经中通风口直接进入燃煤层,没有灰层阻挡,上中下三位通风供气充足,特别是氧与挥发分气体混合地均匀、燃烧不进行析碳反应和还原反应,有害气体和有害物质燃烧利用,化学反应完全。热交换器进行阻力热交换,在热交换的同时火焰携带的灰尘由于重力作用、惯性作用、离心力作用以及碰撞作用跌落在淀灰仓,不排出,设有煤仓,利用重力作用自动添煤。静态燃烧,燃烧充分、排气流速低且温度低、热利用率高、无烟尘污染、保护环境、节约资源、省人省力、司炉劳动强度减半。 
附图1为一种改进的环保节能型常压热水锅炉纵剖结构示意图。 
下面结合实施例附图1,对该发明专利申请技术作一详细说明。一种改进的环保节能型常压热水锅炉方形炉从附图1中可以显而易见地看出方形锅炉由炉体1、V形燃烧室2、热交换器3等构成。炉体1由清灰口4、煤仓口5、中通风口6、清灰口7等组成。V形燃烧室2由风窗管8、中通风腔9、棚灰板10、间隔管11、布煤管12、隔渣板13、煤仓14、U形槽15、火焰通道16等组成。炉体1呈方形是根据炉的功率大小用不同尺寸的钢板焊接成方箱形,焊盖封顶,侧面上部设清灰口4,下部设煤仓口5、中通风口6、除渣口7、各口加活动门。V型燃烧室2位于炉体1的内部下方膛体内,膛体方形为箱状,膛体与炉体相隔一定距离的水层空间,底部四周用钢板与炉体密封固定。V形燃烧室2设在膛体内,与膛体内两侧中下部各设一副风窗,多根风窗管8从上管到下管向内台阶状延伸呈斜面间隔一定的距离排列(基本水平),两副风窗、排列成一个“V”字形,风窗管的两端口分别与膛体密封焊接,管口与膛体和炉体间水层空腔相通,风窗管8每根上方侧面偏下顺管向焊接棚灰板10,与风窗管等长,棚灰板10的另一边与下方另一根风窗管8相邻并相隔一定距离,呈倾斜状,每副风窗最上一根风窗管8和下一根风窗管8用钢板都与膛体三侧面焊接封闭,并开口与炉体1外,加活动门。间隔管11设在风窗上部的前方,U型槽15的底部侧下方与风窗管8方向一致,管口开口于膛体外与炉体水层空腔相通,间隔管11的上方用钢板倾斜与U型槽15的底部侧面焊接封闭。U形槽15呈长条形,位于炉体的上方中间,U形槽15上沿口与膛体顶盖平,密封焊接,与间隔管11方向一致,U形槽两头口沿与膛体两侧密封焊接,在U形槽15底开口焊接火焰通道16、与闷室箱体17底开口密封焊接相通。布煤管12与风窗管8方向一致,位于间隔管11的下方,风窗管8的前方,三者保持一定的距离,管口与膛体密封焊接,两端管口与膛体与炉体1之间的水层相通,隔渣板13位于膛体的中间最下部,与风窗管8方向一致,隔渣板13顶部用一定直径的钢管,下部用小于顶部直径的钢管,两钢管的外侧面用等长的钢板垂直密封贴焊,两钢管和两钢板形成的断面与膛体密封焊接,也与膛体与炉体1之间的水层相通。热交换器3位于炉体1内部上部,下与V形燃烧室2的膛体相邻,闷室箱体17是用钢板制作成六面留有水层空间的箱体,体内下留有一定距离空间,一头稍高密封焊接多根等距离的热交换平管18,管口都与水层相通,在热换管的上侧面等距离密封焊接热换管立管19,热换管立管19的下口与热换管平管18内相通,上口与闷室箱17顶盖外的水层相通,在闷室箱体外的任何位置,闷室箱体17与炉体1之间设一定直径的闷室排气管20,垂直,上口穿出炉体1的顶盖密封焊接,与炉体1外相通,下与闷室箱体17下部侧面与闷室排气管20下部侧面密封焊接相通。闷室箱体17内下部,热换管平管18下方的空间为淀灰仓,淀灰仓侧面开口出炉体1外,密封焊接,加活动门,以便随时清理积灰。 
附图2为一种改进的环保节能型常压热水锅炉热交换器剖视图。 
下面结合实施例附图2,对该发明申请作以详细说明,一种改进的环保节能型常压热水锅炉圆形炉的热交换器从附图2中可以显而易见的看出热交换器由圆形炉体21、热交换器构成,圆形炉体21由炉膛的前半部分和下清灰口22、上清灰口23组成,热交换器由火焰入口24、下行道25、淀灰仓26、上行道27、联通道28、反向道29、上淀灰仓30、排气管31组成。由于圆形炉体21呈柱形,膛体就呈大半圆形,膛体内部的风窗管、棚灰管、间隔管、布煤管方向、各管之间的距离、焊接方法与方形炉体都是相同的,其不同的地方是膛体半圆形,占圆形炉炉体底较大半圆,位于圆形炉体21下部前方,后方与热交换器相邻,在相邻的膛体一边上方,与热交换器的火焰入口24密封焊接,又一个不同的地方是不设隔渣板,膛体后壁所代替,热交换器除下淀灰仓26是用钢板焊接成长形箱体,其它通道都用同样直径的钢管焊接,火焰入口24焊接成90度弯头,上口立面与膛体密封焊接,下口与淀灰仓26箱体一头上方密封焊接相通,在淀灰仓26的另一头上方,焊接上行道27,相通,上升道27上口做90度弯头管体侧面与下淀灰仓26侧面平,向下90度焊接反向道29,在邻近火焰入口24的上方加弯头,水平焊接上淀灰仓30,朝上加90度弯头,焊接排气管31,排气管31穿出圆形炉体21与炉体外相通,这样从燃烧室到排气管31出口形成一个不规则的W通道,这个通道完全浸泡在圆形炉体21水中,下清灰口22,上清灰口23,分别与淀灰仓相通,加活动门,以便清理积灰。 
本发明一种改进的环保节能型常压热水锅炉在工作运行的过程中,在风窗下部铺垫一定量的灰渣,从煤仓口5添加一定量块煤,放进木柴点燃,添少许块煤,待煤燃盛后,一次性用混煤把煤仓14填满,煤在重力作用自然形成固定厚度的煤层和填补燃煤消耗空隙,锅炉进入正常运行。煤仓口5进入的风向下透过煤层参与燃烧,间隔管上部的煤进入无焰燃烧,中通风口6进入的风通过风窗即棚灰板10与风窗管8的间隙进入高温燃烧的煤层,由于煤层的自然堆角斜度与风窗的斜度基本一致,燃烧层是一个限定的厚度,风是直接进入高温层,没有灰层阻挡,风量又来自三个方向,进行有效地激化燃烧,不具备还原反应和析碳反应条件,出渣口7进入的风主要参与风窗下部燃烧层少量示燃尽碳的燃烧,同时冷却灰渣。煤产生的热在热交换器进行阻挡式热交换,在热交换的同时,火焰携带的灰尘在闷室反向异形W阻力热交换器通道内受重力作用、惯性作用、离心力作用以及碰撞作用跌落在淀灰仓内。利用自然力除尘,经过数日时间,打开清灰口4清理一次。这种发明的锅炉添煤、出渣都不会直通大气,冷空气无法进入热交换器,引起降温,时常处恒温燃烧状态,炉温稳定,烟道流速低且排气温度低。从中通风口6进入的风是流量最大的主通风,风经风窗口水平方向透入燃烧层燃烧,故称卧式燃烧法,也可称分段燃烧法。燃烧形成预热、高温、完全燃烧、冷却等层次。原煤在煤仓下部进入挥发分燃烧阶段,然后是碳燃烧阶段。原煤燃烧和汽化过程在一个燃烧室内同时进行。总之,现有技术浪费的燃料不再浪费、节约资源、保护环境、工作效益显著。 
本发明一种新型环保节能型常压热水锅炉为方形炉和圆形炉。方形炉与圆形炉相比,圆形炉其结构是炉膛呈半圆形,炉体为圆柱形,闷室反向异形W阻力热交换器置于后半圆内,与炉膛前后排列。方形炉炉膛呈方形,两副风窗,对面设置,甚至一个炉体并列多个V形燃烧室。一种改进的环保节能型常压热水锅炉系列产品,不同功率的锅炉在结构上大同小异,个别的区别只是形态的改变,属于同一个发明构思,其结构相同。 

Claims (4)

1.一种改进的环保节能型常压热水锅炉含有炉体、烟囱、其特征在于还含有煤仓、V形燃烧室、闷室反向异形W阻力热交换器、煤仓口、中通风口、清灰口、出渣口,膛体与炉体留一定间隙固定在炉体内下部,两底部齐,密封焊接 ,煤仓口、中通风口、出渣口与炉体外相通,V形燃烧室与闷室反向异形W阻力热交换器相通,炉膛根据炉体形状、炉容大小分方形、半圆形,锅炉外形分方形炉、圆形炉,方形炉由于风窗的斜面排列,炉燃烧室呈V形(漏斗状),方形炉闷室反向异形W阻力热交换器置于V形燃烧室膛体的顶部,圆形炉闷室反向异形W阻力热交换器与燃烧室膛体前后排列,膛体呈半圆形(半漏斗状)。
2.如权利要求1所述的一种改进的环保节能型常压热水锅炉,方形炉其特征在V形燃烧室由煤仓、V形燃烧室、风窗、间隔管、布煤管、隔渣板、火焰通道组成,风窗又由风窗管、棚灰板组成,风窗管V形排列两副风窗,风窗管呈横向,棚灰板位于风窗管之上,一边焊接在风窗管上部侧面,和下一风窗管留一定间距,使得中通风腔与V形燃烧室相通,上下风窗管各用钢板与膛体焊接封闭,形成中通风腔,中通风腔开口于膛体壁及炉体壁与外界相通,称中通风口,设活动门,两间隔管位于两风窗上部之间,分别与风窗管间隔一定距离,间隔管与相邻的U形槽底部侧面顺向用钢板焊接封闭,上形成煤仓,下形成V形燃烧室,煤仓空腔与燃煤层空腔基本垂直。
3.闷室箱用尺寸大小不同的多块钢板焊接成密封的闷室箱体,热交换器位于炉体内上部,下与V形燃烧室的膛体相邻,火焰通道与闷室箱底开口相通,多根热交换平管等距离平面布置,偏下留一定距离高度,管口一头偏高焊接多根热换管平管,两端口与闷室箱体两侧焊接密封,与箱体和炉体之间的水层相通,在各热换管平管的上面等距离密封焊接多根热换管立管,垂直,下口与热换管平管密封焊接并相通,上口穿过闷室箱顶盖密封焊接并与水层相通,闷室箱与炉体之间设闷室排气管,垂直,上端穿出炉体密封焊接,管口相通于炉体外,下端的侧面与闷室箱侧面密封焊接相通,闷室箱底面任何位置口用一定直径的钢管做火焰通道,垂直,密封焊接,相通,下口与U形槽底密封焊接,并与V形燃烧室相通,在热换管平管下方的空腔为淀灰仓、侧面开门出炉体外,加活动门,以便清理积灰。
4.如权利要求1所述的一种改进的环保节能型常压热水锅炉圆形炉热交换器,圆形炉膛体呈半圆形,一副风窗,结构完全与方形炉V形燃烧室的一边相同,基本特征在于热交换器由火焰入口、下行道、下淀灰仓、上升道、联通道、反向道、上淀灰仓、排气管等组成,下淀灰仓用钢板焊接成一长方形,在箱体的一头上方,焊接火焰入口,用同一直径的钢管做90度弯头,上侧面口与前方燃烧室密封焊接,在箱体的另一头上方用直径相同的钢管焊接上升管并相通,上升管上口做90度弯做联通道,管侧面与下淀灰仓侧面成一平面,联通管做90度弯向下成反向管,在临近火焰口上方做90度弯头,呈水平为上淀灰仓,侧面也与下淀仓箱体成一平面,又朝上做90度弯头,焊接为排气管,排气管穿出炉体,与炉体外相通,形成从燃烧室到排气管出口一个密封通道,中间多次反向几个闷室结构,阻力热交换,重力自然除尘的一个反向异形W热交换除尘通道。
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