CN104154519A - 一种醇基燃料蒸汽锅炉 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种醇基燃料蒸汽锅炉,包括筒体和设置在筒体内的炉膛、中间加热箱和尾部烟道;所述炉膛设于筒体下部,其内部设有一组以上的燃烧器;所述中间加热箱至少设置一组,位于炉膛的上方;所述尾部烟道设于筒体的侧边上;所述炉膛通过烟管与中间加热箱连通;所述中间加热箱通过管道穿过筒体的筒壁后与尾部烟道连通。该醇基燃料蒸汽锅炉能够最大限度减少锅炉本体水量同时增加受热面积,保证获得高燃烧效率及转变成有效的热利用率,实现洁醇基燃料蒸汽锅炉的高效节能运行,为用户节约成本、保护环境,达到节能降耗的目的。

Description

一种醇基燃料蒸汽锅炉
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种锅炉,具体涉及一种采用醇基燃料加热的锅炉。
背景技术
[0002] 传统的蒸汽锅炉采用木柴、煤、柴油、天然气作为燃料加热。我国是当今世界燃煤工业锅炉生产和使用最多的国家,然而燃煤工业锅炉存在的一个重要问题在于对环境的污染严重。工业锅炉存在的污染问题主要原因有以下几点:一是技术普遍较落后,炉排、辅机等普遍较差;二是工业锅炉操作运行效率低;三是燃煤质量普遍与锅炉设计不符。以目前国内工业锅炉年耗标煤量约为3.8亿吨计算,我国燃煤工业锅炉每年排放约640万吨S02、26.7亿吨C02、350万吨粉尘,这些排放物都是污染空气主要来源。
[0003] 随着人们对环保问题的重视,清洁能源的选择日益受到关注。清洁醇基燃料容易完全分解燃烧,排放产物为水汽和二氧化碳,因此清洁醇基燃料锅炉可以实现高效节能减排。可见,将醇基燃料作为替代燃煤、燃油、燃气锅炉在工业、民用(供暖、洗浴等)某些领域使用,对于实现社会的节能减排降碳排放的目标有着重大意义。
[0004] 虽然醇基燃料是一种较好的可替代性清洁能源,但目前国内蒸汽锅炉领域却没有推广利用醇基燃料替代柴油、液化石油气进行锅炉加热,其主要原因在于:1、采用醇基燃料燃烧机喷射燃烧加热,供氧与燃料的混合配比不合理,且没有获得醇类最佳的分解燃烧的环境,醇基燃料燃烧不完全,结果火焰长度短,锅炉有效受热面积小,无法达到锅炉所需的加热升温要求和节能效果;2、锅炉本体内所装水量大(以一般额定蒸发量lt/h,工作压力为0.7Mpa,额定温度为170°C的蒸汽锅炉为例,其本体水量大约为2.3吨),启动和停炉所需时间长,同时维持稳定状态所需消耗的热量相应增大。
[0005]因此,如何利用醇基燃料燃烧及排放的特点,通过改变传统蒸汽锅炉的燃烧加热方式、最大限度减少锅炉本体水量同时增加受热面积,保证获得高燃烧效率及转变成有效的热利用率,实现洁醇基燃料蒸汽锅炉的高效节能,是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
[0006] 本发明旨在提供一种醇基燃料蒸汽锅炉,该醇基燃料蒸汽锅炉能够利用醇基燃料燃烧及排放的特点,通过改变传统蒸汽锅炉的燃烧加热方式、最大限度减少锅炉本体水量同时增加受热面积,保证获得高燃烧效率及转变成有效的热利用率,实现洁醇基燃料蒸汽锅炉的高效节能,从而能够为用户节约成本、保护环境,达到节能降耗的目的。为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
本发明所述的醇基燃料蒸汽锅炉,包括筒体和设置在筒体内的炉膛、中间加热箱和尾部烟道;所述炉膛设于筒体下部,其内部设有一组以上的燃烧器;所述中间加热箱至少设置一组,位于炉膛的上方;所述尾部烟道设于筒体的侧边上;所述炉膛通过烟管与中间加热箱连通;所述中间加热箱通过管道穿过筒体的筒壁后与尾部烟道连通。
[0007] 优选地,在上述的醇基燃料蒸汽锅炉中,所述烟管的上端口穿入中间加热箱内,上端口上设有倾斜向上的烟气导向管。
[0008] 优选地,在上述的醇基燃料蒸汽锅炉中,所述烟管成环形阵列均匀分布,其上的烟气导向管的方向为沿着圆周切线方向倾斜向上设置。
[0009] 优选地,在上述的醇基燃料蒸汽锅炉中,所述烟管的环形阵列设置一组以上,各组之间互为同心圆。
[0010] 优选地,在上述的醇基燃料蒸汽锅炉中,所述中间加热箱为圆柱体。
[0011 ] 优选地,在上述的醇基燃料蒸汽锅炉中,所述中间加热箱设有两组以上,各组中间加热箱之间通过烟管连通,烟管的上端口设有倾斜向上的烟气导向管。
[0012] 优选地,在上述的醇基燃料蒸汽锅炉中,所述筒体上部设有汽水分离器和蒸汽引出管,所述汽水分离器通过蒸汽引出管与筒体外部连接,所述筒体下部设有进水管。
[0013] 优选地,在上述的醇基燃料蒸汽锅炉中,所述尾部烟道内设有省煤器,所述省煤器位于出烟口上方,所述省煤器的上部侧边设有出水集箱、下部侧边设有进水集箱。
[0014] 优选地,在上述的醇基燃料蒸汽锅炉中,所述燃烧器设为两组以上,每组燃烧器包括碳化硅聚能环和热反应盖结构。
[0015] 优选地,在上述的醇基燃料蒸汽锅炉中,所述筒体外部设有保温层。
[0016] 本发明提供的一种醇基燃料蒸汽锅炉与现有技术相比,具有如下优点:
1、利用中间加热箱体积最大限度减少锅炉本体中的水量,缩短启动和停炉所需时间,同时减少维持稳定状态所需消耗的热量;
2、内置安装在炉膛内的醇基燃料燃烧器稳定燃烧,形成高温烟气,由于炉膛、中间加热箱、烟管内烟气流速较低,传热以辐射为主,对流传热所占的份额很小,可忽略不计,因此辐射换热量等于炉内传热量,从而提高了炉内传热效果;
3、在中间加热箱内设置烟气导向管,增强了烟气的扰动和停留时间,可以使传热强化;同时,在尾部烟道设置省煤器,可以减少排烟损失,提高锅炉热效率,从而保证锅炉运行达到设计参数。
附图说明
[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018] 图1是本发明醇基燃料蒸汽锅炉的结构示意图;
图2是本发明醇基燃料蒸汽锅炉的A-A剖视图。
[0019] 图1-2的序号和各部分结构及名称如下:
1、燃烧器;2、炉膛;3、进水管;4、烟管;5、烟气导向管;6、中间加热箱;7、保温层;8、筒体;9、汽水分离器;10、蒸汽引出管;11、尾部烟道;12、出水集箱;13、省煤器;14、进水集箱;15、出烟口。
具体实施方式
[0020] 本发明公开了一种醇基燃料蒸汽锅炉,该醇基燃料蒸汽锅炉能够利用醇基燃料燃烧及排放的特点,通过改变传统蒸汽锅炉的燃烧加热方式、最大限度减少锅炉本体水量同时增加受热面积,保证获得高燃烧效率及转变成有效的热利用率,实现洁醇基燃料蒸汽锅炉的高效节能,从而能够为用户节约成本、保护环境,达到节能降耗的目的。
[0021] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0022] 请参阅图1-2,图1是本发明醇基燃料蒸汽锅炉的结构示意图;图2是本发明醇基燃料蒸汽锅炉的A-A剖视图。
[0023] 本发明实施例提供的一种醇基燃料蒸汽锅炉,包括筒体8和设置在筒体8内的炉膛2、中间加热箱6和尾部烟道11 ;所述炉膛2设于筒体8下部,其内部设有一组以上的燃烧器I ;所述中间加热箱6至少设置一组,位于炉膛2的上方;所述尾部烟道11设于筒体8的侧边上;所述炉膛2通过烟管4与中间加热箱6连通;所述中间加热箱6通过管道穿过筒体8的筒壁后与尾部烟道11连通。
[0024] 本发明实施例提供的醇基燃料蒸汽锅炉在使用时,燃烧器I形成1000°C以上的高温反应釜,有利于醇基燃料分解形成大量的氢分子,激烈碰撞燃烧完全,释放大量热量对锅炉本体形成红外振荡波形辐射加热;醇基燃料在燃烧器I稳定燃烧,在炉膛2形成高温烟气,烟气流经烟管4到达中间加热箱6,再经尾部烟道11排出。烟气在流经上述部件时对工质进行加热,产生所需要的蒸汽。
[0025] 从上述技术方案可以看出,如图1所示,本发明实施例提供的醇基燃料蒸汽锅炉,锅炉采用热量走管内方式,通过中间加热箱6,将传统的蒸汽锅炉水量减至最小(以一般额定蒸发量lt/h,工作压力为0.7Mpa,额定温度为170°C的蒸汽锅炉为例,其本体水量降至
0.36吨,仅为传统锅炉的1/6量),加热面积增加,燃烧产生的热量得到高效利用,缩短启动和停炉所需时间,同时减少维持稳定状态所需消耗的热量。同时,由于燃烧器I内置安装在炉膛2内,使醇基燃料燃烧器能够稳定燃烧,形成高温烟气,而炉膛2、中间加热箱6、烟管4内烟气流速较低,传热以辐射为主,对流传热所占的份额很小,可忽略不计,因此辐射换热量等于炉内传热量,从而提高了炉内传热效果。
[0026] 进一步地,如图1所示,在本发明实施例提供的醇基燃料蒸汽锅炉中,所述烟管4的上端口穿入中间加热箱6内,上端口上设有倾斜向上的烟气导向管5。通过设置在中间加热箱6内的烟气导向管5,能够增强烟气的扰动和停留时间,使传热强化。
[0027] 进一步地,如图2所示,在本发明实施例提供的醇基燃料蒸汽锅炉中,所述烟管4成环形阵列均匀分布,其上的烟气导向管5的方向为沿着圆周切线方向倾斜向上设置。呈圆形阵列均匀布置的烟管4可以降低烟气流速较低,与辐射传热的形式相一致,进一步减少对流传热所占的份额,从而提高了炉内传热效果;同时,采用热量走管内方式,增加中间加热箱将传统的锅炉水量减至最小。
[0028] 进一步地,如图2所示,在本发明实施例提供的醇基燃料蒸汽锅炉中,所述烟管4的环形阵列设置一组以上,各组之间互为同心圆。烟管4呈辐射状排列,与辐射传热的形式相一致,进一步减少对流传热所占的份额,从而提高了炉内传热效果。
[0029] 更进一步地,如图2所示,在本发明实施例提供的醇基燃料蒸汽锅炉中,所述烟气导向管5出口方向与圆形阵列极轴半径相等的圆相切,并设置于以圆形阵列中心为圆心、半径大于150mm的区域。烟气导向管5采用这种布置方式,将进一步增强烟气的扰动和停留时间,使传热强化,大大减少锅炉本体水量,缩短启动和停炉所需时间,同时减少维持稳定状态所需消耗的热量,从而保证锅炉运行达到设计参数。
[0030] 具体地,如图1所示,在本发明实施例提供的醇基燃料蒸汽锅炉中,所述中间加热箱6为圆柱体。同时,圆柱体锅炉体积大,能够最大限度减少锅炉本体中的水量,缩短启动和停炉所需时间,同时减少维持稳定状态所需消耗的热量。
[0031] 为了进一步将蒸汽锅炉水量减至最小并使加热面积增加,如图1所示,所述中间加热箱6设有两组以上,各组中间加热箱6之间通过烟管4连通,烟管4的上端口设有倾斜向上的烟气导向管5。本发明提供的锅炉采用热量走管内方式,通过增加中间加热箱6数量和体积,将传统的蒸汽锅炉水量减至最小(以一般额定蒸发量lt/h,工作压力为0.7Mpa,额定温度为170°C的蒸汽锅炉为例,其本体水量降至0.36吨,仅为传统锅炉的1/6量),加热面积增加,燃烧产生的热量得到高效利用,缩短启动和停炉所需时间,同时减少维持稳定状态所需消耗的热量。
[0032] 进一步地,如图1所示,在本发明实施例提供的醇基燃料蒸汽锅炉中,所述筒体上部设有汽水分离器9和蒸汽引出管10,所述汽水分离器9通过蒸汽引出管10与筒体8外部连接,所述筒体8下部设有进水管。在蒸汽引出管下部安装有汽水分离器9,目的是使锅炉产生的蒸汽不带水。
[0033] 进一步地,如图1所示,在本发明实施例提供的醇基燃料蒸汽锅炉中,所述尾部烟道11内设有省煤器13,所述省煤器13位于出烟口 15上方,所述省煤器13的上部侧边设有出水集箱12、下部侧边设有进水集箱14。在尾部烟道11内设置省煤器13,能够增加锅炉的受热面积,降低锅炉的排烟温度,排烟温度按每降低12°C,锅炉的热效率提高1%,节能效果显著。
[0034] 进一步地,如图1所示,在本发明实施例提供的醇基燃料蒸汽锅炉中,所述燃烧器I设为两组以上,每组燃烧器I包括碳化硅聚能环和热反应盖结构。本发明可以根据锅炉所需供热量计算,设计采用一个或多个燃烧器I加热。而碳化硅聚能环和热反应盖结构,可以使热反应盖和燃烧器之间形成1000°c以上的高温反应釜,有利于醇基燃料分解形成大量的氢分子,激烈碰撞燃烧完全,释放大量热量,对锅炉本体形成红外振荡波形辐射加热,大大提高了燃烧效率及转变成有效的热利用率。
[0035] 更进一步地,如图1所示,在本发明实施例提供的醇基燃料蒸汽锅炉中,所述筒体外部设有保温层7。保温层7能够防止锅炉内的热量散发出去,从而提高热利用率。
[0036] 为了提高锅炉的智能控制功能,如图1所示,在本发明实施例提供的醇基燃料蒸汽锅炉中,所述锅炉设有智能控制装置,该装置能够控制雾化点火装置安全平稳点火及过程油量。通过该智能控制装置,可以实现对锅炉的整体控制,实现雾化点火装置安全平稳点火和过程控制油量的功能,锅炉一键开机,全自动定时、定温运行,用户可以设定启、停炉时间,既提高了锅炉的节能性,又提升了用户使用的便捷性。

Claims (10)

1.一种醇基燃料蒸汽锅炉,包括筒体(8)和设置在筒体(8)内的炉膛(2)、中间加热箱(6)和尾部烟道(11);所述炉膛(2)设于筒体(8)下部,其内部设有一组以上的燃烧器(I);所述中间加热箱(6)至少设置一组,位于炉膛(2)的上方;所述尾部烟道(11)设于筒体(8)的侧边上;其特征在于:所述炉膛(2)通过烟管(4)与中间加热箱(6)连通;所述中间加热箱(6)通过管道穿过筒体(8)的筒壁后与尾部烟道(11)连通。
2.根据权利要求1所述的醇基燃料蒸汽锅炉,其特征在于:所述烟管(4)的上端口穿入中间加热箱(6)内,上端口上设有倾斜向上的烟气导向管(5)。
3.根据权利要求2所述的醇基燃料蒸汽锅炉,其特征在于:所述烟管(4)成环形阵列均匀分布,其上的烟气导向管(5)的方向为沿着圆周切线方向倾斜向上设置。
4.根据权利要求3所述的醇基燃料蒸汽锅炉,其特征在于:所述烟管(4)的环形阵列设置一组以上,各组之间互为同心圆。
5.根据权利要求1-4任何一项所述的醇基燃料蒸汽锅炉,其特征在于:所述中间加热箱(6)为圆柱体。
6.根据权利要求1-4任何一项所述的醇基燃料蒸汽锅炉,其特征在于:所述中间加热箱(6)设有两组以上,各组中间加热箱(6)之间通过烟管(4)连通,烟管(4)的上端口设有倾斜向上的烟气导向管(5)。
7.根据权利要求1所述的醇基燃料蒸汽锅炉,其特征在于:所述筒体上部设有汽水分离器(9)和蒸汽引出管(10),所述汽水分离器(9)通过蒸汽引出管(10)与筒体(8)外部连接,所述筒体(8)下部设有进水管。
8.根据权利要求1所述的醇基燃料蒸汽锅炉,其特征在于:所述尾部烟道(11)内设有省煤器(13),所述省煤器(13)位于出烟口(15)上方,所述省煤器(13)的上部侧边设有出水集箱(12)、下部侧边设有进水集箱(14)。
9.根据权利要求1所述的醇基燃料蒸汽锅炉,其特征在于:所述燃烧器设为两组以上,每组燃烧器包括碳化硅聚能环和热反应盖结构。
10.根据权利要求1所述的醇基燃料蒸汽锅炉,其特征在于:所述筒体外部设有保温层(7)。
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