CN103453660B - 燃水锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃水锅炉，包括带有内腔的炉体，炉体壁上设有炉门，炉体内腔中套有以炉体内壁为外壁的水套，水套内壁与炉体内壁间为储水腔；水套内壁所围成的区域为燃烧室；炉体外设有分别固定设置的与燃烧室连通的通风系统、与储水腔连通的进水管、与炉体内腔连通的排汽管及排烟道、同时连通燃烧室与炉体内腔顶部的供汽管；燃烧室内固定有点火系统及助燃载体。本发明的助燃载体的金属原子在高温下会释放大量电子，释放热量，帮助从水蒸汽中分解出的氢气燃烧，从而释放更多热量。本发明适合作为电厂、供暖、工业、农业等领域的供热设备以及燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉的改造工程，它可以采用水蒸汽与其它燃料共同燃烧产热，可在提供同等热量的前提下节省百分之五十的燃料。

Description

燃水锅炉

技术领域

本发明属于加热锅炉领域，用于供给热能，具体地说，是内部装有助燃载体，以水作为燃料的一种燃水锅炉。

背景技术

氢具有燃烧值高的特点，其燃烧后的产物是水，属于清洁能源。将水分解为氢和氧，同时让氢燃烧，让氧助燃，直接以水作为燃料实现燃烧，是人们一直以来的梦想。

锅炉作为一种能量转换设备，将燃料燃烧所产生的热能，与加热介质间进行热量交换，从而向外输出带有高热的汽、水或其它介质。锅炉输出的热水或蒸汽，可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再进一步通过发电机将机械能转换为电能。按照所用燃料种类，锅炉可分为燃煤锅炉、燃油锅炉和燃气锅炉等，煤、石油或天然气作为燃料放置于锅炉的燃烧室内，点燃后释放大量的热量使锅炉输出热水或蒸汽。若想使锅炉内的温度达到3000℃以上，需要消耗大量的能源，造成供热成本增加，同时煤、石油、天然气属于不可再生资源，燃烧时还会释放有害气体，造成环境污染。

发明内容

为解决现有技术中存在的以上不足，本发明提供了一种燃水锅炉，助燃载体中的金属原子高温下会释放电子，释放热量，从而能够帮助从水蒸汽中分解的氢气燃烧，进而释放更过的热量，使炉内温度可达3000℃。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

①一种燃水锅炉，包括带有内腔的炉体，所述炉体壁上设有炉门，所述炉体内腔中套有以炉体内壁为外壁的水套，水套的内壁与炉体的内壁间为储水腔；水套的内壁所围成的区域为燃烧室；

所述炉体外设有分别固定设置的与燃烧室连通的通风系统、与储水腔连通的进水管、与炉体内腔顶部连通的排汽管、与炉体内腔顶部连通的用于排出废气的排烟道，以及同时连通燃烧室与炉体内腔顶部的供汽管；

所述燃烧室的底部固定设有点火系统，燃烧室中于点火系统的上方固定有用于被加热后释放热量以作引燃介质的助燃载体。

②作为对本发明的限定：

所述助燃载体与水套的内壁之间固定设有用于保持燃烧室温度的保温材料层；

所述助燃载体包括由下至上依次设置的焦炭层、第一钢棒层、助燃合金层、第二钢棒层、反烧钢板层；

所述助燃合金层为由铼、铌、镁、钼四种金属粉末混匀后于挤压模具中经电加热挤压成型的具有厚度的均一的铼—铌—镁—钼合金结构，其中金属粉末间的重量配比为铼38～45份、铌18～28份、镁5～10份、钼28～35份；

所述第一钢棒层、第二钢棒层分别为多根直线型钢筋于同一平面内依次无间隙排列的结构；

所述反烧钢板层上带有多个间隔设置并沿其厚度方向贯穿的通孔。

③作为对上述方式的限定，铼、铌、镁、钼的重量配比为铼40份、铌20份、镁10份、钼30份。

④作为对本发明的限定，所述燃烧室内，相应于点火系统的上方位置处，固定有一排用于支撑助燃载体的支撑管，支撑管内通有水；燃烧室内于助燃载体的上方固定有多个产汽管，产汽管内通有水。

⑤作为再进一步限定，所述炉体下方设有炉座，燃烧室向下延伸至炉座内部，所述点火系统设于燃烧室的位于炉座内的空间；点火系统包括设于炉体外的液化气罐、设于燃烧室中的与液化气罐连通的点火器；

所述通风系统包括设于炉体外的风机、连通燃烧室与风机的输风管；

所述输风管的上方设有横置的并贯穿点火器且固定在点火器上的分流板；所述分流板上带有多个间隔设置并沿其厚度方向贯穿的通孔。

⑥作为更进一步限定，所述供汽管上设有用于控制向燃烧室中输送的蒸汽量的阀门。

⑦作为深一步的限定，所述炉体外固定有与储水腔连通的自动补水装置，该自动补水装置包括储水管、与储水腔连通的水位显示器、连通储水管与储水腔的放水管。

⑧本发明的特征还有：

所述炉体的底部设有与储水腔连通的排污管。

所述炉体顶部分别设有用于监测内腔中的压力的气压表、用于释放内腔中的压力的安全阀；所述炉体外壁的下部，相应于支撑管所在位置处，开设有透明的观测窗。

所述炉门设于炉体外壁上，相应于助燃载体与产汽管之间的位置处。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

①本发明的储水腔用于供水及保温；点火系统用于加热助燃载体；通风系统用于向燃烧室底部通入空气，以实现助燃功能；供汽管用于向燃烧室内供入水蒸汽，当燃烧室温度达到1200℃以上时，水蒸汽分解为氢气与氧气，助燃载体中的金属原子会释放大量电子，释放热量，以帮助水蒸汽分解出的氢气实现燃烧，进而释放更多的热量，使炉内温度可达3000℃；

②保温材料层用于保持燃烧室的温度；助燃载体中的焦炭层位于最底层，点火系统将焦炭点燃，其燃烧释放热量，可快速地提升燃烧室的温度；当温度到达1200℃以上时，第一钢棒层的钢材因其自身的物理特性使得Fe原子会释放电子，释放热量，该热量可帮助从水蒸汽中分解的氢气燃烧，同时氧气也助燃，从而释放更多的热量，此时燃烧室内的温度可达1500℃，同时Fe原子失去的电子可由氢原子的电子补充，以保证Fe原子的稳定性；当温度达到1500℃时，助燃合金层也会因其自身的物理特性金属原子会释放大量电子，释放热量，该热量可帮助氢气燃烧，同时氧气也助燃，生成水，进而释放更多的热量，此时燃烧室内的温度可达3000℃；第二钢棒层及反烧钢板层都是用于保持燃烧室的温度；

助燃合金层中铼的熔点高、密度大，在3000℃不会融化，而铼原子所含电子多，释放电子时释放热量多；铌的熔点高、密度大、并且其合金稳定性强，同样铌原子所含电子多，释放电子时释放热量多；合金中所含镁，其还原性强，用于助燃；合金中所含钼，用于推动铼与铌释放电子，钼元素是一种过渡元素，起到传递电子作用；

③支撑管用于支撑并固定助燃载体；产汽管用于向燃烧室内提供水蒸汽；

④点火系统用于使焦炭点燃；通风系统的风机通过输风管向燃烧室内通入风量，帮助焦炭燃烧；输风管的上方设置的分流板用于使风通入到焦炭底部时分散，进一步助燃；

⑤供汽管向燃烧室底部通入水蒸汽；阀门用于控制向燃烧室输送的蒸汽量；当燃烧室温度超过3000℃后，可减小向燃烧室供入的蒸汽量；

⑥自动补水装置用于监测储水腔内的水量，水量减少的情况会反映到水位显示器上，可及时使储水管内的水通过放水管进入储水腔；

⑦排污管用于定时排出储水腔内的杂质；

⑧气压表用于监测炉内压力；安全阀用于释放炉内压力；观测窗用于观测炉内燃烧状态；

⑨炉门的设置位置，方便工人完成填料、清理、保养等操作，减轻劳动强度。

综上所述，本发明的助燃合金在高温下释放电子，释放热量，用于引燃氢气，是氢气燃烧，从而释放更多热量；氢气用水分解获取，为可再生资源，并且燃烧时无污染。

本发明的锅炉结构简单、易于制造、使用寿命长、热效高。

本发明适合作为电厂、供暖、工业、农业等领域的供热设备以及燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉的改造工程，它可以采用水蒸汽与其它燃料共同燃烧产热，可在提供同等热量的前提下节省百分之五十的燃料。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作更进一步详细说明。

图1为本发明实施例1—5的外部结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为图2的A-A视图。

图中：1、炉体；2、炉门；3、气压表；4、排烟道；5、安全阀；6、储水管；7、放水管；8、水位显示器；9、供汽管；10、阀门；11、储水腔；12、燃烧室；13、点火器；14、分流板；15、炉座；16、风机；17、输风管；18、支撑管；19、焦炭层；20、第一钢棒层；21、助燃合金层；22、第二钢棒层；23、反烧钢板层；24、进水管；25、产汽管；26、保温材料层；27、排污管；28、观测窗；29、排汽管。

具体实施方式

实施例1

本实施例为一种燃水锅炉，结构如图1-3所示，包括带有内腔的炉体1，炉体1的外形呈n字形，为带有圆顶的柱状结构，固定在炉座15上。

炉体1内腔的直径为1700mm，高度为3100mm，炉体1内腔套有以炉体1的内壁为外壁的n字形的水套，水套的内壁与炉体1的内壁间为n字形的储水腔11，储水腔11柱状部位的内径1400mm，外径1800mm，储水腔11用于向锅炉供水及保持燃烧室12的温度。水套的内壁所围成的区域为燃烧室12。炉座15由顶面向下有一段圆柱形空腔，空腔高度200mm，直径为1300mm，燃烧室12向下延伸至该空腔内。

炉体1外设有分别固定设置的与储水腔11连通的进水管24、排污管27及自动补水装置、与炉体1内腔顶部连通的排汽管29及排烟道4、同时连通燃烧室12与炉体1内腔顶部的供汽管9，以及与燃烧室12连通的通风系统。

进水管24设有两个，对称设置于炉体1的中部，用于向储水腔11内供水。排污管27设有两个，对称设置于炉体1的底部，用于定时将储水腔11内的杂质排除。

自动补水装置用于向储水腔11内补水，并控制储水腔11的水量。自动补水装置包括储水管6、与储水腔11连通的水位显示器8、连通储水管6与储水腔11的放水管7。水位显示器8对称设有两个，储水管6与其中一个水位显示器8连接。储水腔11内水量减少的情况会反映到水位显示器8，水位显示器8上带有最低水位线，最低水位线距离水位显示器8底部的高度为30mm，当水位低于最低水位线时，由人工操作可及时将储水管6内的水通过放水管7进入储水腔11。

排汽管29设置于炉体1的上部，用于将热量输送到与该燃水锅炉连接的器械中。排烟道4设置于炉体1的顶部，用于排出燃烧室12中的气体。供汽管9一端固定在炉体1的上部、另一端延伸至燃烧室12的底部，可将炉体1内的少量蒸汽重新输送到燃烧室12中，形成循环利用。供汽管9上还设有阀门10，用于控制向燃烧室12中输送的蒸汽的流量，当燃烧室12内的水蒸汽量超过0.15吨或是燃烧室的温度超过2800℃时，阀门10自动调节，减小进气量。

通风系统用于向燃烧室12内通风，包括设于炉体1外的风机16、连通燃烧室12与风机16的输风管17。

燃烧室12的底部设有点火系统，点火系统包括设于炉体1外的液化气罐及位于燃烧室12内与液化气罐连通的三个间隔布置的点火器13。

输风管17的上方设有横置的分流板14，分流板14沿竖向穿过三个点火器13，并固定在点火器13上，分流板14还设有多个水平相隔，并沿其厚度方向即上下贯穿的通孔。

燃烧室12内于点火系统的上方固定有一排支撑管18，支撑管18内通有水。支撑管18上固定有用于被加热后释放热量以作引燃介质的助燃载体。助燃载体与水套的内壁之间固定设有用于保持燃烧室12温度的保温材料层26，为用水泥浇筑或用耐火砖垒成的筒状结构，其高度为850mm、厚度为240mm。助燃载体的上方固定有多排产汽管25，产汽管25内通有水。

助燃载体包括由下至上依次设置的焦炭层19，第一钢棒层20、助燃合金层21、第二钢棒层22、反烧钢板层23。其中：

①焦炭层19为厚度200mm、重70千克的焦炭铺成；

②助燃合金层21的厚度为200mm，为由重量配比为铼40份、铌20份、镁10份、钼30份的金属粉末混匀后，于挤压模具中经电加热挤压成型的合金层结构，为均一的铼—铌—镁—钼混合物；

③反烧钢板层23的厚度为15mm，水平设置，其上带有多个径向相隔即水平方向相间隔设置的、并沿其厚度方向即上下贯穿的通孔；

④第一钢棒层20、第二钢棒层22均为38根直径为20mm的直线型钢筋间依次无间隙排列而成。

炉体1顶部分别设有用于监测内腔中的压力的气压表3和用于释放内腔中的压力的安全阀5，内腔的压力在6-8MPa之间为正常，超过8MPa，安全阀5打开放压。炉体1外壁的下部，对应于支撑管18的位置处开设有透明的观测窗28。炉体1外壁上对应于助燃载体与产汽管25之间的位置处开设有炉门2。

另外，该燃水锅炉外还可带有向燃烧室12内输送可燃气体如：液化气、沼气、天然气的燃气装置，燃水锅炉以水蒸汽和可燃气体同时作为燃料燃烧生成热量。

本实施例的工作过程如下：

风机16通过输风管17向燃烧室12底部通风，点火器13点火，使焦炭层19的焦炭燃烧，分流板14用于使风通入到焦炭层19底部时分散，以帮助焦炭燃烧，释放热量，进而提升燃烧室12的温度。当温度到达1200℃以上时，供汽管9向燃烧室12底部通入水蒸汽，焦炭熄灭，单位时间内供汽管9向燃烧室12供入的水蒸汽量为0.1-0.15吨，第一钢棒层20的钢材根据其自身的物理特性使得Fe原子会释放电子，释放热量，该热量可引燃从水蒸汽中分解的氢气，使氢气燃烧，同时氧气也助燃，进而释放更多的热量，此时燃烧室12内的温度可达1500℃，同时Fe原子失去的电子可由氢原子的电子补充，以保证Fe原子的稳定性；当温度达到1500℃时，助燃合金层21也根据自身的物理特性金属原子会释放大量电子，释放热量，该热量能使氢气燃烧，同时氧气也助燃，进而释放更多的热量，此时燃烧室12内的温度可达3000℃；第二钢棒层22及反烧钢板层23都是用于保持燃烧室12的温度。燃烧室12内可产生1.5-2吨/小时的高温水蒸汽，高温水蒸汽通过排汽管29输送到与该锅炉连接的需热设备中，比如需要供热的供暖管路、电厂发电装置等。

助燃合金层21中的金属铼熔点高、密度大，在3000℃不会融化，而铼原子所含电子多，释放电子时释放热量多；金属铌的熔点高、密度大、并且其合金稳定性强，同样铌原子所含电子多，释放电子时释放热量多；合金中所加镁，其还原性强，用于助燃；合金中所加钼，用于推动铼与铌释放电子，钼元素是一种过渡元素，起到传递电子作用。铼原子与铌原子失去的电子可有氢原子的电子补充，以保证铼原子与铌原子的稳定性。

本实施例的助燃合金层21在高温下释放电子，释放热量，有助于从水蒸汽中分解的氢气燃烧，氢气燃烧生成水后，又释放更多热量；氢气由水分解而得，为可再生资源，并且燃烧时无污染。

实施例2—5

实施例2—5分别为一种燃水锅炉，它们与实施例1的区别只在于：

助燃合金层21中铼、铌、镁、钼的重量配比不同，具体见下表。

实施例2—5的结构与实施例1完全相同，参考见图1—图3。

Claims (9)

1.一种燃水锅炉，包括带有内腔的炉体（1），所述炉体（1）壁上设有炉门（2），其特征在于：

所述炉体（1）内腔中套有以炉体（1）内壁为外壁的水套，水套的内壁与炉体（1）的内壁间为储水腔（11）；水套的内壁所围成的区域为燃烧室（12）；

所述炉体（1）外设有分别固定设置的与燃烧室（12）连通的通风系统、与储水腔（11）连通的进水管（24）、与炉体（1）内腔顶部连通的排汽管（29）、与炉体（1）内腔顶部连通的用于排出废气的排烟道（4），以及同时连通燃烧室（12）与炉体（1）内腔顶部的供汽管（9）；

所述燃烧室（12）的底部固定设有点火系统，燃烧室（12）内相应于点火系统的上方位置，固定有用于被加热后释放热量以作引燃介质的助燃载体；

①助燃载体与水套的内壁之间，固定设有用于保持燃烧室（12）温度的保温材料层（26）；

②所述助燃载体包括由下至上依次设置的焦炭层（19）、第一钢棒层（20）、助燃合金层（21）、第二钢棒层（22）、反烧钢板层（23）；其中：

所述助燃合金层（21）为由铼、铌、镁、钼四种金属粉末混匀后于挤压模具中经电加热挤压成型的具有厚度的均一的铼—铌—镁—钼合金结构，金属粉末间的重量配比为铼38～45份、铌18～28份、镁5～10份、钼28～35份；

所述第一钢棒层（20）、第二钢棒层（22）分别为多根直线型钢筋于同一平面内依次无间隙排列的结构；

所述反烧钢板层（23）上带有多个间隔设置并沿其厚度方向贯穿的通孔。

2.根据权利要求1所述的燃水锅炉，其特征在于：铼、铌、镁、钼的重量配比为铼40份、铌20份、镁10份、钼30份。

3.根据权利要求1或2所述的燃水锅炉，其特征在于：所述燃烧室（12）中于点火系统的上方固定有一排用于支撑固定助燃载体的支撑管（18），支撑管（18）内通有水；燃烧室（12）内于助燃载体的上方固定有多个产汽管（25），产汽管（25）内通有水。

4.根据权利要求3所述的燃水锅炉，其特征在于：所述炉体（1）下方设有炉座（15），燃烧室（12）向下延伸至炉座（15）内部，所述点火系统设于燃烧室（12）的位于炉座（15）内的空间；点火系统包括设于炉体（1）外的液化气罐、设于燃烧室（12）中的点火器（13），所述点火器（13）与液化气罐连通；

所述通风系统包括设于炉体（1）外的风机（16）、连通燃烧室（12）与风机（16）的输风管（17）；

所述输风管（17）的上方设有横置的并贯穿点火器（13）且固定在点火器（13）上的分流板（14）；分流板（14）上带有多个间隔设置并沿其厚度方向贯穿的通孔。

5.根据权利要求4所述的燃水锅炉，其特征在于：所述供汽管（9）上设有用于控制向燃烧室（12）中输送的蒸汽量的阀门（10）。

6.根据权利要求5所述的燃水锅炉，其特征在于：所述炉体（1）外固定有与储水腔（11）连通的自动补水装置，该自动补水装置包括储水管（6）、与储水腔（11）连通的水位显示器（8）、连通储水管（6）与储水腔（11）的放水管（7）。

7.根据权利要求6所述的燃水锅炉，其特征在于：所述炉体（1）的底部设有与储水腔（11）连通的排污管（27）。

8.根据权利要求7所述的燃水锅炉，其特征在于：所述炉体（1）顶部分别设有用于监测内腔中的压力的气压表（3）、用于释放内腔中的压力的安全阀（5）；

所述炉体（1）外壁的下部，相应于支撑管（18）所在位置处，开设有透明的观测窗（28）。

9.根据权利要求8所述的燃水锅炉，其特征在于：所述炉门（2）设于炉体（1）外壁上，相应于助燃载体与产汽管（25）之间的位置处。