CN105202512A - 一种高效换热锅炉装置 - Google Patents

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    • Y02E20/30—Technologies for a more efficient combustion or heat usage

Abstract

本发明提供一种高效换热锅炉装置，涉及锅炉及燃烧技术领域，主要包括链条炉排、燃烧室以及烟气流动室，链条炉排上方的前端安装有前拱，链条炉排上方的后端安装有后拱，烟气流动室内通过膜式壁分隔成多个串联的烟气流动室，多个烟气流动室内均安装有过热器。本发明设计的多烟气流动室和多过热器的结构，经过多次换热实现高温烟气热量的分级高效利用；通过将烟气流动室分隔成多个串联结构，可使高温烟气流场流畅，烟气阻力低；利用特殊的前拱蓄热导热辐射作用提高燃烧室内的温度，能实现多种复杂燃料的高温高效燃烧。

Description

一种高效换热锅炉装置
技术领域
本发明涉及锅炉及燃烧技术领域，尤其涉及的是一种高效换热锅炉装置。
背景技术
锅炉是工业生产、日常生活领域中广泛应用的能量利用转化、热量转移设备，是通过燃料（气体、液体、固体燃料）燃烧产生能量或热量与水或油进行热交换，以提供高温蒸汽或热水为目的。当前的锅炉主要以燃烧煤为主、近年来生物质燃料也逐渐在锅炉领域得到实践应用。
生产实践中，现有的锅炉（燃煤、油、气及燃生物质）都存在燃烧效率低，换热效率低，锅炉成本高等问题，其主要原因为：
第一，燃烧效率低；在链条链条炉排上，燃料（煤和生物质）在锅炉链条炉排上的燃烧分为干燥、热解、燃烧和燃尽四个阶段。炉膛的温度直接影响燃料在链条炉排上燃烧的效果，温度高时，燃料的干燥、热解阶段时间短，能在链条炉排上快速着火，在链条炉排上有足够的停留时间来燃烧充分；相反燃料则不能充分燃烧造成能源浪费。为使燃料充分燃烧带来的链条炉排长度增加必然增加锅炉造价，同时燃料的复杂性也使链条锅炉的适应性受到局限；故如何提高链条锅炉的燃烧效率和对燃料的适应性亟待解决；
第二，换热效率低；高温烟气在换热过程中游走快速，在炉内的停留时间短，高温烟与烟火管接触面积小且时间短，烟气中的热量未能被换热管内水充分吸收；高温烟气与烟火管的换热效率影响着整套锅炉的能源利用率和经济性，故如何提高高温烟气与烟火管的换热效率也急需解决；
第三，锅炉成本高；现有的锅炉设计，炉膛内温度场不均匀，主要以对流换热为主，换热效率低。要想达到锅炉设计效率，必须增大换热面积，这样就增加了设备投资，烟气阻力也增大了。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种燃烧流畅和清洁的高效换热锅炉装置。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种高效换热锅炉装置，其特征在于：主要包括链条炉排、链条炉排上方的燃烧室以及燃烧室上方的烟气流动室，所述链条炉排前端的上方安装有进料斗，链条炉排下方安装有集灰斗，链条炉排中间安装有风箱，其特征在于，所述链条炉排上方的前端安装有前拱，链条炉排上方的后端安装有后拱，链条炉排和所述的前拱以及后拱构成装置的燃烧室，所述的烟气流动室由膜式壁围成，烟气流动室内还通过膜式壁分隔成多个串联的烟气流动室，膜式壁之间留有通道连通相邻的烟气流动室，多个烟气流动室内均安装有过热器。
本发明还可有进一步的优选技术方案：
优选地，所述链条炉排为往复式链条炉排。
优选地，所述前拱后端的高度要高于前拱前端的高度，所述后拱后端的高度要低于后拱前端的高度，前拱的后端与后拱的前端之间留有通道通入所述的烟气流动室。
优选地，所述前拱是由烟火管和耐高温材料组成，烟火管内留有间隙砌耐高温材料。
优选地，所述前拱和后拱的两端均安装有集管集箱，所述通道两端的膜式壁上均安装有集管集箱。
优选地，所述过热器可以是低温过热器、中温过热器、高温过热器、再热器的一种或者多种。
优选地，所述过热器由烟火管组成，所述烟火管为钢管或带翅片结构的钢管。
优选地，所述的多个烟气流动室为三个以上。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过前拱的结构及材料特性，能有效将燃料燃烧的热量蓄积并辐射传导到新进来的燃料上，在提高整体燃烧室内的温度的同时，加快了新进燃料的干燥、热解过程，能使新进燃料快速点燃，其优异的蓄热导热性能适应多种复杂燃料；而后拱起到导流烟气的作用。
（2）本发明通过将烟气流动室布置成三个或三个以上部分串联，可使高温烟气流场流畅，烟气阻力低，烟气流速损失梯度小，烟尘在换热面附着的机会小，从而实现锅炉长时间保持高换热效率；同时多个烟气流动室的设计可增加高温烟气流动的复杂性，提高了高温烟气在其内部的停留时间，换热效果得到提高。
（3）本发明烟气流动室内布置的过热器使高温烟气流动时呈现湍流，增加换热效果；烟火管表面用钢片制成翅片结构，可增大高温烟气与烟火管接触面积，提高换热效果。
附图说明
图1是本发明一种高效换热锅炉装置的结构示意图；
图2是本发明一种高效换热锅炉装置中前拱的结构示意图；
图中：1、集灰斗，2、链条炉排，3、风箱，4、进料斗，5、集管集箱，6、燃烧室，7、烟气流动室，8、前拱，9、后拱，10、膜式壁，11、过热器，12、烟火管，13、耐高温材料。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1所示，一种高效换热锅炉装置，主要包括链条炉排2、链条炉排2上方的燃烧室6以及燃烧室6上方的烟气流动室7，链条炉排2可为往复式链条炉排，链条炉排2前端的上方安装有进料斗4，链条炉排2下方安装有集灰斗1，用于收集燃料燃烧的灰渣，链条炉排1中间安装有风箱3，用于提供燃烧时所需的空气，同时对链条炉排2进行冷却。链条炉排1上方的前端安装有前拱8，链条炉排1上方的后端安装有后拱9，链条炉排2和前拱8以及后拱9构成装置的燃烧室9，烟气流动室7由膜式壁10围成，烟气流动室7内再通过膜式壁10分隔成多个串联的烟气流动室，膜式壁10之间留有通道连通相邻的烟气流动室，多个烟气流动室7内均安装有过热器11。过热器11可使烟气流动室7内的高温烟气流动时呈现湍流，增加换热效果。过热器11可以是低温过热器、中温过热器、高温过热器、再热器的一种或者多种。过热器11由烟火管组成，烟火管为钢管或带翅片结构的钢管，可增大高温烟气与烟火管的接触面积，提高换热效率。
前拱8后端的高度要高于前拱前端的高度，后拱9后端的高度要低于后拱前端的高度，前拱8的后端与后拱9的前端之间留有通道通入烟气流动室7。
如图2所示，前拱8是由烟火管12和耐高温材料13组成，烟火管12内留有间隙砌耐高温材料13。所述的耐高温材料13采用高导热、高耐磨、高强度、低线膨胀率特性的高性能材料制备，该耐高温材料具有蓄热辐射作用，将蓄积的热量辐射到燃料上，加快燃料在燃烧室内的着火燃烧，提高燃烧室内温度；使燃料燃烧的干净、彻底，燃烧室内温度均匀，烟气中污染物排放低。
前拱8和后拱9的两端均安装有集管集箱5，通道两端的膜式壁10上均安装有集管集箱5。
多个烟气流动室设为3个或3个以上。多个烟气室可增加高温烟气流动的复杂性，提高了高温烟气在其内部的停留时间，换热效果得以提高；同时多个烟气流动室串联在一起，可使高温烟气流场流畅，烟气阻力低，烟气流速损失梯度小，烟尘在换热面附着的机会小，从而实现锅炉长时间保持高换热效率。
在实际生产过程中，进料斗4内的燃料落入链条炉排2上，经由链条炉排2送入燃烧室6内，链条炉排2上的燃料在前拱8的高温辐射作用下在燃烧室6内进行快速干燥、热解、燃烧过程；燃烧灰落入集灰斗1中，燃烧产生的高温烟气在后拱9的导流作用下通过集管集箱5间留有的通道进入锅炉装置前端的第一烟气流动室内，高温烟气与安装在烟气流动室内的过热器11进行第一次热交换；第一次热交换后的高温烟气流经集管集箱5间通道进入相邻的第二烟气流动室内与过热器进行第二次热交换，之后继续通过集管集箱间通道进入相邻的第三烟气流动室内与过热器完成第三次热交换，完成热量吸收过程。
本发明利用特殊的前拱蓄热导热辐射作用提高燃烧室内的温度，能实现多种复杂燃料的高温高效燃烧；对高温烟气热量的充分吸收技术中，利用设计的多过热器多烟气流动室的结构，经过多次换热实现高温烟气热量的分级高效利用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种高效换热锅炉装置，其特征在于：主要包括链条炉排、链条炉排上方的燃烧室以及燃烧室上方的烟气流动室，所述链条炉排前端的上方安装有进料斗，链条炉排下方安装有集灰斗，链条炉排中间安装有风箱，其特征在于，所述链条炉排上方的前端安装有前拱，链条炉排上方的后端安装有后拱，链条炉排和所述的前拱以及后拱构成装置的燃烧室，所述的烟气流动室由膜式壁围成，烟气流动室内还通过膜式壁分隔成多个串联的烟气流动室，膜式壁之间留有通道连通相邻的烟气流动室，多个烟气流动室内均安装有过热器。
2.根据权利要求1所述的高效换热锅炉装置，其特征在于，所述链条炉排为往复式链条炉排。
3.根据权利要求1所述的高效换热锅炉装置，其特征在于，所述前拱后端的高度要高于前拱前端的高度，所述后拱后端的高度要低于后拱前端的高度，前拱的后端与后拱的前端之间留有通道通入所述的烟气流动室。
4.根据权利要求1所述的高效换热锅炉装置，其特征在于，所述前拱是由烟火管和耐高温材料组成，烟火管内留有间隙砌耐高温材料。
5.根据权利要求1所述的高效换热锅炉装置，其特征在于，所述前拱和后拱的两端均安装有集管集箱，所述通道两端的膜式壁上均安装有集管集箱。
6.根据权利要求1所述的高效换热锅炉装置，其特征在于，所述过热器可以是低温过热器、中温过热器、高温过热器、再热器的一种或者多种。
7.根据权利要求1所述的高效换热锅炉装置，其特征在于，所述过热器由烟火管组成，所述烟火管为钢管或带翅片结构的钢管。
8.根据权利要求1所述的高效换热锅炉装置，其特征在于，所述的多个烟气流动室为三个以上。
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