CN106287639B - 蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉 - Google Patents

Abstract

一种蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉，它采用一式双锅组合成体的一个薄型双腔四胆容水、四点燃烧、宽面受热、快速产汽，同时把部份蒸汽引入炉膛的蒸汽变换改质系统，利用炉膛高温促成蒸汽H₂和O₂分解，由H₂和O₂组成的水成为燃料，提供自给燃烧加热，实现减少依赖一次能源，减少排放，保护环境，促进发展。

Description

蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉

所属技术领域

本发明涉及一种广泛应用的锅炉装备，特别是一种由一次能源的气体燃料燃烧启动自行开发制造红外线、氢能、空气能为主混合而成的能源新体系，提供自给燃烧加热、供能的集成系统，不向环境排放有害物质的二十一世纪新型的蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉。

背景技术

锅炉：自伟大的发明家“瓦特”发明了第一台蒸汽机，由此至今衍生了无数的锅炉为人类社会发展进步作出巨大的贡献！但是也由于需要消费大量的一次能源，在造成环境负荷的同时又消耗减少有限的一次能源资源，逐渐对可持续发展形了制约。为了发展而发展人类自发努力、试图在能源结构领域寻求制造新的清洁的可再生的能源，用来替代一次能源减轻环境负荷，创造良好的人类生存发展空间，有取得一定的积极成果，但仍存在其是否经济性的问题？如现有日本出版的“新能源技术”氢能技术一书文献记载的世界几个发达国家，自上世纪70年代以来实施的具有代表性的，对制取应用氢能的通行成熟的方案实例为依据，都不具备社会及经济方面的合理性，其问题出在氢能是二次能源，而制取氢能的原材料多半是采纳一次能源的本身改质而成，那么就存在先行而成加热用的一次能源的成本和一次能源先行燃烧的污染，以及作为制造氢能原料的一次能源的成本，再加上制造的基础设施，还要与取得氢能的使用、用途相匹配的设备系统，是一个很大的系列的系统工程，制备成本很高，因此很难具备其社会及经济方面的合理性。为了克服现有技术中存在的不足，本发明对现有的燃气锅炉使用燃烧的系统功能和生产蒸汽的功能，进行改进升级，创造具备自行分解H₂O中的H₂和O₂的功能，把锅内的蒸汽引入改质转换燃烧系统直接燃烧使用，实现了开创水蒸汽直接成为燃料的目的。

发明内容

为了达到上述的目的，本发明的技术方案是，采用一式双锅组合成体的一个薄型双腔四胆容水、四点燃烧、宽面受热，快速产汽，能使水分子彻底分解的集成体系，有自行制造氢气、自给使用功能的循环煮水、产汽的使用系统，它由一个各自独立的锅体，包容各自独立的炉膛，在各自的炉膛内中上部各自设置一个一式的灯笼状的双层锅胆，双层锅胆各自的下层为环圈形的容水构造，环圈形锅胆的上部与上层锅胆之间的中间空间各自设置一个红外线蒸汽燃烧器，双层锅胆的下层下部的炉膛内独立设置一个采用一次能源气体燃料先行启动燃烧加热的燃烧器，锅体的单体上面各自设置一个水蒸汽滤汽堡，锅体的双锅合扰上面中间设置一个接收两锅从炉膛上升的火尾烟气集气堡，集气堡的中间设置一个两锅蒸汽组合过滤分汽堡，锅体的单体各自内部炉膛与锅胆之间的空间各自设置盘旋一条蛇形小汽管，蛇形小汽管的上端通过炉膛上方的烟气排气口内进入火尾烟气集气堡连接中间的分汽堡，蛇形小汽管的下端设置一个分汽、改质两用的分汽改质反应缸；锅内的蒸汽经过两道汽堡调节减少随汽飘浮上升水珠，提纯的干汽进入蛇形小汽管围绕着炉膛盘旋而下、在炉膛中接受火焰的全程拉距加热高温分解改质，到下端的分汽缸再次催化反应改质调节分别进入两个燃烧器；进入下部先行启动燃烧器的蒸汽，用于接替其原来先行的自行供水燃烧的自产蒸汽和改变蒸汽的质量以及增加流量或分解量。

进入上部中间的红外线蒸汽燃烧器的蒸汽，由分汽缸输出再次通过一条蛇形小汽管旋圈拉长程距在下部燃烧器的上方火力中央接受燃烧受热，强化高温膨胀分解、提高蒸汽进入燃烧器之前的改质气化程度，创造蒸汽进入燃烧器内接触催化反应床的反应改质进程，这样锅内蒸汽通过系统流程的变换改质，大大提高气化进度，同时也就实现增加汽流量满足加热所需的消耗和燃烧值。

锅体的中壁设置一个猫眼，便于瞭望观察蒸汽进入炉膛，燃烧器中的蒸汽催化反应改质情况和燃烧形势，可以由目睹调节相应的汽流量保证燃烧效果。

上述的双锅体组合结构的设计：还可以采用四锅体或六锅体的组合，多锅体组合的有益，在于实现容水的锅体自然形成薄型平衡夹水、多点燃烧、扩大受热面、增加产汽量和产汽速度，在满足设计用热供给需要的同时，还能保持上方分汽堡中的集汽密度，在不增加锅体压力负荷的情况下，也能平衡对进入蛇形小汽管的蒸汽在炉膛干烧受热的过程，管内产生的高温高压膨胀形成的阻力影响下行运转的因素，提高生成自然能源的自给量，减少依赖一次能源，保护环境，减轻社会发展成本。

本发明与现有的技术相比较具有突出的特点是：将锅内的部份蒸汽引入炉膛的变换改质系统，利用炉膛高温促成蒸汽的分解H₂和O₂，由H₂和O₂组成的水成为燃料，直接自给使用，把原来的“氢能”制取，使用系列的，系统复杂工程，转变成为简单易行的自然工程。

下面结合附图作进一步说明：

附图是本发明的一个实施例的结构示意图，附图中引用的“虚线”是保证图中狭缝处的线条能更清楚地分辨出图中的各个细节。

本发明的一个最佳的实施方案是：参见附图，本锅炉由一式两锅组合成体的一个薄型的双腔、四胆容水、四点燃烧、宽面受热、快速产汽，能使水分子彻底分解的集成体系，有自行制造氢能、自给使用功能的煮水、产汽的使用系统，它由各自独立的锅体1，锅体1包容各自独立的炉膛19，在各自炉膛19内的上部各自设置一个一式的双层锅胆；双层锅胆的下层锅胆3为环圈形的容水构造，双层锅胆的下层3和上层锅胆7、与锅体1的之间，由通水管节18、21、26(虚线)连接悬隔在炉膛19的中上部，形成一个灯笼状的空间容水布局。双层锅胆的下层锅胆3的上部与双层锅胆的上层7之间的、中间空间设置一个蒸汽催化反应改质氢能红外线燃烧器5，燃烧器5的燃穴内、中间设有蒸汽催化改质反应床27，催化改质反应床27的上面设置一块红外线辐射板6；燃烧器5的安置，为独立的可移动结构，其定位是，挂靠在上下层炉胆7、3中间的通水管节21的边缘，可下卸更换易损件和过效的催化剂。

双层锅胆的下层3下部的炉膛19内，独立设置一个可预先自行带水加热产汽分解改质，也可接收锅内蒸汽改质，拌和一次能源燃料气体反应改质的先行启动燃烧加热的红外线氢能反应燃烧器28，燃烧器28的燃穴内中间垂直设置一个上下直通的喇叭管29，喇叭管29的上端小口升出燃点中心利用炉膛19的火气上升的吸力把外部的大量空气吸入炉膛19内燃烧转换成空气能，喇叭管29的管腔内设置一个电子或脉冲起火器25以便启动点火，燃烧器28的下部一侧设有气体燃料、蒸汽、空气的联合接入口24，燃烧器28的内部与喇叭管29的外部之间的燃穴中间设有催化反应床23，反应床23起到兼容一次能源、蒸汽、空气的改质反应。

锅体1的单体上面各自设置一个水蒸汽滤汽堡11，滤汽堡11的底面中央的凸面喷汽口上方设置一个阻汽帽10，用于拦截锅内附汽上升的水泡下沉，滤汽堡11的底部圆周构成一圈沉水槽17，沉水槽17的底部设有一条回水小管(虚线)20，回水小管20的下端直插锅内的容水中间，用于输送沉水顺利回锅。

锅体1的双锅合拢上面中间设置一个火、气、集气堡12、用于接收从炉膛上升的火尾烟气，集气堡12的中间包容设置一个蒸汽分汽堡13，用于组合两锅蒸汽聚集过滤和分配，分汽堡13的底面凸面的喷汽口上方设置一个阻汽帽14，用于拦截从滤汽堡11的随汽附水，分汽堡13的底面圆周构成一圈沉水槽15，沉水槽15的底部设有通水小管(虚线)16，通水小管16的下端直插锅内的容水中间、克服沉水回锅因锅内空间蒸汽对流的干扰。

锅体1的单体各自的锅体内壁炉膛19与双层锅胆3、7之间的空间各自设置盘旋一条蛇形小汽管8，小汽管8的上端通过炉膛19的上方的烟气排气口9的内腔进入火尾烟气集气堡12内连接中间的分汽堡13，小汽管8的下端连接在炉膛19内设置的一个分汽、改质两用的分汽反应改质器2，改质器2的中间设置一个催化反应床31、用于拦截蒸汽的催化改质，改质器2的一侧设有分汽口，连接蛇形小汽管4，改质器2的下部设有分汽连接管口30，蛇形小汽管8的蒸汽进入改质器2的改质持续分别由蛇形小汽管4、连接管口30输送进入28和5的两个燃烧器；进入燃烧器5的蒸汽再次通过一条蛇形小汽管4拉长程距旋圈在燃烧器28的上方火力当中燃烧，加强高温膨胀分解，提高蒸汽在进燃烧器5之前的气化程度。

锅体1的中壁设置一个猫眼22，猫眼22用于瞭望观察蒸汽进入炉膛、燃烧器中的蒸汽催化反应改质情况和燃烧形势，由目睹调节相应的汽流量保证燃烧效果。

Claims (9)

1.一种蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉，它采用一式两锅组合成体的一个薄型双腔、四胆容水、四点燃烧、宽面受热、快速产汽、能使水分子彻底分解的集成体系，有自行制造氢能、自给使用功能的循环煮水、产汽的使用系统，它有两个各自独立的锅体（1），锅体（1）包容各自独立的炉膛（19），在各自独立的炉膛（19）内的中上部各自设置一个双层锅胆，双层锅胆的下层锅胆（3）的上部与双层锅胆的上层锅胆（7）之间的中间空间中央设置一个蒸汽催化反应改质氢能红外线燃烧器（5），双层锅胆的下层锅胆（3）下部的炉膛（19）内独立设置一个带有空气进入通道的先行燃烧启动加热的氢能红外线燃烧器（28），锅体（1）的单体上面设置一个拦截从锅内蒸发出锅的水蒸汽滤汽堡（11），锅体（1）的双锅合拢上面中间设置一个拦截从炉膛（19）上升的火尾烟气集气堡（12），火尾烟气集气堡（12）的中间包容设置一个接受从单体出锅的水蒸汽滤汽堡（11）的蒸汽集结分汽堡（13），锅体（1）的单体各自的炉膛（19）与双层锅胆之间的空间各自盘旋设置一条与分汽堡（13）和改质器（2）上下蒸汽连通的引汽蛇形小汽管Ⅱ（8），小汽管Ⅱ（8）上端通过炉膛（19）上方的烟气排气口（9）内腔进入火尾烟气集气堡（12）内连接中间的分汽堡（13），小汽管Ⅱ（8）下端在炉膛（19）内的下部连接设置一个分汽、改质两用的分汽改质器（2），分汽堡（13）的蒸汽由引汽蛇形小汽管Ⅱ（8）引入，经过在炉膛内的高温分解，再通过分汽改质器（2）再次增强分解、分配进入两个燃烧器强制改质燃烧，实现蒸汽变换成为燃料的目的。

2.根据权利要求1所述的蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉，其特征在于炉膛（19）内的双层锅胆的结构是：双层锅胆的下层锅胆（3）为环圈形的容水腔，双层锅胆的下层锅胆（3）和上层锅胆（7）与锅体（1）之间由通水管节（18、21、26）连接悬隔在炉膛（19）的中上部形成一个灯笼状的空间容水布局。

3.根据权利要求1所述的蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉，其特征在于双层锅胆的下层锅胆（3）上部与双层锅胆的上层锅胆（7）之间的中间空间中央设置一个以单纯的蒸汽变换氢气为燃料的蒸汽催化反应改质氢能红外线燃烧器（5），燃烧器（5）的构成是：在燃烧器（5）燃穴内中间设有蒸汽催化改质反应床（27），蒸汽催化改质反应床（27）的上面设置一块红外线辐射板（6）；燃烧器（5）的安置是可移动的独立构造、挂靠在上下层锅胆（7、3）中间的通水管节（21）的边缘，可下卸更换易损件和过效的催化剂。

4.根据权利要求1所述的蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉，其特征在于双层锅胆的下层锅胆（3）下部的炉膛（19）内独立设置的先行燃烧启动加热的氢能红外线燃烧器（28）的构成是：燃烧器(28)的燃穴内中间垂直设置一个喇叭管（29），喇叭管（29）的上端小口升出燃点中心利用炉膛（19）火气上升的吸力把外部的大量空气吸入炉膛（19）内燃烧转换成空气能，喇叭管（29）的管腔内设置一个起火器（25）便于启动点火，燃烧器（28）的下部一侧设有气体燃料、蒸汽、空气的联合接入口（24），燃烧器（28）的内部与喇叭管（29）的外部之间的燃穴中间设有催化反应床（23），催化反应床（23）用于兼容一次能源、蒸汽、空气的改质反应。

5.根据权利要求1所述的蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉，其特征在于锅体（1）的单体上面设置的拦截从锅内蒸发出锅的水蒸汽滤汽堡（11）的构成：滤汽堡（11）底部中央的凸面喷汽口上方设置一个阻汽帽Ⅰ（10）用于拦截锅内附汽上升的水泡，滤汽堡（11）的底部圆周形成一圈沉水槽（17），沉水槽（17）的底部设有一条回水小管（20），回水小管（20）的下端直插锅内的容水中间，克服输送沉水回锅时的锅内空间气压的干扰。

6.根据权利要求1所述的蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉，其特征在于分汽堡（13）的构成是:分汽堡（13）连接左右滤汽堡（11），分汽堡（13）的底部中央凸面从滤汽堡（11）进入的喷汽口上方设置一个阻汽帽Ⅱ（14）用于第二道拦截，再次减少从滤汽堡（11）的随汽附水，分汽堡（13）的底部圆周构成一圈沉水槽（15），沉水槽（15）的底部设有通水小管（16），通水小管（16）的下端直插锅内的容水中间，克服沉水回锅因锅内空间蒸气饱和的干扰。

7.根据权利要 求1所述的蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉，其特征在于炉膛（19）的小汽管Ⅱ（8）的下端连接设置的一个分汽、改质两用的分汽改质器（2）的结构是：改质器（2）的内腔中间设有一层催化反应堆（31），改质器（2）的一侧设有分汽口连接蛇形小汽管Ⅰ（4），改质器（2）的下部设有分汽连接管（30）；蛇形小汽管Ⅱ（8）的蒸汽进入改质器（2）的同时持续分别通过蛇形小汽管Ⅰ（4）和连接管（30）连接进入蒸汽催化反应改质氢能红外线燃烧器（5）和先行燃烧启动加热的氢能红外线燃烧器（28）。

8.根据权利要求7所述的蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉，其特征在于改质器（2）一侧的分汽口连接蛇形小汽管Ⅰ（4）的构成是：蛇形小汽管Ⅰ（4）的下端连接改质器（2），蛇形小汽管Ⅰ（4）的管体以蛇形形状立体向上旋圈增长管距受热面，蛇形小汽管Ⅰ（4）的上端连通蒸汽催化反应改质氢能红外线燃烧器（5）的底部形成一个连体的构造，而蛇形小汽管Ⅰ（4）的正下方是下层锅胆（3）下方的炉膛（19）中央设置的先行燃烧启动加热的氢能红外线燃烧器（28）。

9.根据权利要求1所述的蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉，其特征在于锅体（1）的中壁设置一个猫眼（22）。