CN106765078B - 水火直热全氧燃烧采暖炉 - Google Patents

Abstract

本发明属于锅炉技术领域，具体涉及水火直热全氧燃烧采暖炉，其包括炉身以及燃烧装置；炉身设置有进水端、出水端、以及排气口，燃烧装置包括燃烧喷头、与燃烧喷头联通的燃料输送管道、以及引流装置；引流装置固定设置在炉身内，引流装置包括向下引流罩、以及设置有向上排气孔的向上引流罩；向下引流罩以及向上引流罩由内向外交替地布置；燃烧喷头设置在最靠内的向下引流罩内、且燃烧喷头朝向上方。本发明使燃烧产生的火焰以及烟气直接传递热量给水，提高热效率；一个步骤即可以完成装配，采暖炉的装配、检修均比较方便；控制水位的结构简单、可靠性较高；使水与燃烧产生的烟气更加充分地接触，可以进一步地提高传热效率。

Description

水火直热全氧燃烧采暖炉

技术领域

本发明属于锅炉技术领域，具体涉及水火直热全氧燃烧采暖炉。

背景技术

随着我国成为世界范围内的加工大国和我国国民经济的飞速发展，石油、天然气等不可再生的能源消耗量十分巨大，能源的短缺要求我们必须不断地探索和寻找节能减排的新方法。

在我国的一些地区，锅炉是比较普遍的一种供热工具，传统的锅炉加热水，是用火焰加热盛装水的容器对水进行加热，这样火焰燃烧的烟气会带走大量的人热量，导致锅炉的热效率较低。

进一步地提高锅炉的热效率，可以使燃料的利用率更高，从而达到减排的效果。提高锅炉的热效率的一个方式，是使燃烧产生的火焰以及烟气直接传递热量给水（即水火直热），而实现水火直热也就需要相应的采暖炉。

传统的锅炉一般整体密封，仅设置口径较小的进水口、排水口；导致操作人员无法进入锅炉即行检修。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供水火直热全氧燃烧采暖炉，可以使燃烧产生的火焰以及烟气直接传递热量给水，提高热效率。

本发明中，所使用的燃料优选为比如天然气、甲醇、乙醇、醇烃燃料、醇醚燃料等清洁燃料，且氧气使用纯氧。

本发明采取的详细技术方案为：水火直热全氧燃烧采暖炉，其包括炉身以及燃烧装置；炉身设置有进水端、出水端、以及排气口，燃烧装置包括燃烧喷头、与燃烧喷头联通的燃料输送管道、以及引流装置；引流装置固定设置在炉身内，引流装置包括向下引流罩、以及设置有向上排气孔的向上引流罩；向下引流罩以及向上引流罩由内向外交替地布置；燃烧喷头设置在最靠内的向下引流罩内、且燃烧喷头朝向上方。

进一步地，燃料输送管道整体位于燃烧喷头的下方、且穿过炉身与燃烧喷头联通。可以保证氧气以及燃料的温度低于℃（即低于水的沸点）、安全性相对较高。

进一步地，向下引流罩以及向上引流罩均为半球形壳状。通过逐步增大氧气源的压力、流量以及燃料源的压力、流量，可以使从燃烧喷头喷出的火焰逐渐远离燃烧喷头；直至从燃烧喷头喷出的氧气以及燃料经过最靠内的向下引流罩的引导后朝向下、与水接触；从而可以实现火焰直接加热水，进而可以提高传热效率。

进一步地，炉身包括顶盖以及主体；顶盖与主体可拆卸地连接。需要检修炉身内时，可以将顶盖从主体上拆卸下并进行检修，比较方便。

进一步地，炉身还包括连接架，引流装置通过连接架与顶盖固定连接。装配本实施例的水火直热全氧燃烧采暖炉时，将顶盖与引流装置一起吊起；插入主体后将顶盖与主体固定即可完成装配，即一个步骤即可以完成装配，比较方便；水火直热全氧燃烧采暖炉即行检修时，只需要将顶盖与引流装置一起吊出、检修，从而不受炉身内空间的限制、比较方便，同时对主体内的检修也比较方便（引流装置所占据的空间被腾出，主体内的空间也相对较大）。

进一步地，进水端还包括水位控制槽，水位控制槽的底部设置有与炉身连通的连接孔。将预先准备的储水槽（用于存储冷水；储水槽密闭、与大气隔离）的出水管插入水位控制槽中，使出水管管口低于炉身内的水位，从而可以自动地（若炉身内被加热的热水从出水端输出、使炉身内的水位低于出水管管口，储水槽通过出水管与大气连通后，储水槽内的水从出水管输出、使炉身内的水位上升、直至出水管管口低于炉身内的水位，从而可以自动地控制炉身内的水位）控制炉身内的水位。由于不需要采用其他电气元件，该水位控制的方式结构简单、可靠性较高。

进一步地，还包括水循环装置；水循环装置包括水泵以及与水泵的输出端联通的淋水喷头；水泵的输入端与主体联通。水泵将炉身内的水抽出，并通过淋水喷头将水喷出；喷出的水可以进一步地吸收燃烧产生的烟气的热量后流入炉身内，可增大水与燃烧产生的烟气接触的时间、增大换热效率，还可以净化燃烧产生的烟气中的微量杂质（因为纯氧的浓度也不会完全达到100%，其中可能含有少量的氮气，从而可能产生局部未燃的物质，比如微量的炭黑、微量的原氧氮化合物等）。

优选地，各层的淋水喷头环形布置、且各层的淋水喷头通过环形的管道联通。

优选地，淋水喷头为螺旋喷嘴。从淋水喷头喷出的水，通过与淋水喷头的连续变小的螺旋面相切和碰撞后，变成微小的液珠喷出进而形成锥形的喷雾，与燃烧产生的烟气接触也更加充分，可以进一步地提高传热效率。

优选地，向下引流罩的数量大于等于两个、向上引流罩的数量大于等于一个、且向下引流罩的数量比向上引流罩的数量大一。可以最大限度（即引流装置最靠外是向下引流罩，燃烧产生的烟气从向下引流罩下部排出才可以从排气口排出，进而增加了向下引流罩下部到排气口之间的路径）的增加燃烧产生的烟气排出路径的长度，进一步提高传热效率。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1、使燃烧产生的火焰以及烟气直接传递热量给水，提高热效率；2、一个步骤即可以完成装配，采暖炉的装配、检修均比较方便；3、控制水位的结构简单、可靠性较高；4、使水与燃烧产生的烟气更加充分地接触，可以进一步地提高传热效率。

附图说明

图1是实施例一的立体示意图。图1中，出水端122未画出。

图2是实施例一的立体剖视示意图。图2中，出水端122未画出。

图3是实施例一的另一剖面的立体剖视示意图。图3中，出水端122未画出。

图4是实施例一的半剖示意图。图4中，虚线箭头表示燃烧产生的烟气的流动方向；燃烧喷头21处发散状的短线条表示火焰。

图5是实施例一的立体分解示意图。图5中，出水端122未画出。

图6是实施例二的结构示意图。图6中，粗实线表示水管；淋水喷头32的处发散状的短线条表示喷淋的水。

图7是淋水喷头32的结构示意图。

图8是水位控制槽1211控制水位时原理示意图。图8中，虚线表示下降后的水位。

图9是是实施例二的立体示意图。图9中，出水端122未画出。

炉身1；顶盖11；排气口111；主体12；进水端121；水位控制槽1211；连接孔1212；出水端122；法兰13；连接架14；燃烧装置2；燃烧喷头21；燃料输送管道211；引流装置22；向下引流罩221；向上引流罩222；向上排气孔2221；水循环装置3；水泵31；淋水喷头32；水4；储水槽5；出水管51。

具体实施方式

实施例一，本实施例为一种水火直热全氧燃烧采暖炉。

请参阅图1-图5，实施例为一种水火直热全氧燃烧采暖炉，其包括炉身1以及燃烧装置2。

炉身1设置有用于加入冷水（即待加热的水）的进水端121、用于输出热水的出水端122、以及用于排出燃烧产生的烟气的排气口111。

燃烧装置2包括燃烧喷头21、与燃烧喷头21联通的燃料输送管道211、以及引流装置22；燃料输送管道211用于向燃烧喷头21输送氧气以及燃料（比如天然气、甲醇、乙醇、醇烃燃料、醇醚燃料等）。优选地，燃料输送管道211整体位于燃烧喷头21的下方、且穿过炉身1与燃烧喷头21联通。燃料输送管道211整体或者部分位于燃烧喷头21的上方，则有燃料输送管道211的氧气以及燃料会经过高温区（燃烧喷头21燃烧产生高温，使燃烧喷头21的上方为高温区，温度可以达到100-500℃），氧气以及燃料在加高的温度下安全性相对低。而燃料输送管道211整体位于燃烧喷头21的下方、且穿过炉身1与燃烧喷头21联通，燃料输送管道211会经过储存水的区域（即浸泡在水中），可以保证氧气以及燃料的温度低于100℃（即低于水的沸点）、安全性相对较高。

引流装置22固定设置在炉身1内，引流装置22包括向下引流罩221、以及设置有向上排气孔2221的向上引流罩222；向下引流罩221以及向上引流罩222由内向外交替地布置（即由内向外，按照向下引流罩221、向上引流罩222、向下引流罩221的顺序布置；向下引流罩221的数量大于两个、向上引流罩222的数量大于一个时，依此类推）。

燃烧喷头21设置在最靠内的向下引流罩221内、且燃烧喷头21朝向上方。

本实施例的水火直热全氧燃烧采暖炉的工作原理为：使用前，从进水端121向炉身1加入冷水，开启氧气源以及燃料源、通过燃料输送管道211向燃烧喷头21输送氧气以及燃料；氧气以及燃料从燃烧喷头21喷出；通过预先准备点火装置（一般设置在燃烧喷头21上，为本领域的常规手段）点火，使从燃烧喷头21喷出的氧气以及燃料燃烧。

从燃烧喷头21喷出的氧气以及燃料燃烧产生的烟气，温度一般可以达到约500℃；直接排出燃烧产生的烟气会浪费大量的热量，使水火直热全氧燃烧采暖炉的热效率（输出的热水所含的热量 / 燃料所含热量）大大降低。通过引流装置22可以使增加燃烧产生的烟气排出路径的长度，从而提高传热效率，使燃烧产生的烟气传递热量给水4，进而提高水火直热全氧燃烧采暖炉的热效率。燃烧产生的烟气从引流装置22排出后，从排气口111排出至下一工序（一般为烟筒）；被加热的水4从出水端122输出至下移工序（一般作为热源供暖）。

优选地，向下引流罩221的数量大于等于两个、向上引流罩222的数量大于等于一个、且向下引流罩221的数量比向上引流罩222的数量大一。可以最大限度（即引流装置22最靠外是向下引流罩221，燃烧产生的烟气从向下引流罩221下部排出才可以从排气口111排出，进而增加了向下引流罩221下部到排气口111之间的路径）的增加燃烧产生的烟气排出路径的长度，进一步提高传热效率。

优选地，向下引流罩221以及向上引流罩222均为半球形壳状。通过逐步增大氧气源的压力、流量以及燃料源的压力、流量，可以使从燃烧喷头21喷出的火焰逐渐远离燃烧喷头21；直至从燃烧喷头21喷出的氧气以及燃料经过最靠内的向下引流罩221的引导后朝向下、与水4接触；从而可以实现火焰直接加热水4，进而可以提高传热效率。当然，向下引流罩221以及向上引流罩222也可以均为其它形状，比如圆柱形壳状、长方体形壳状等。

进一步地，向上引流罩222向下延伸至插入水4中。通过向上引流罩222可以将燃烧产生的烟气所携带的热量直接传递给水4，进一步地提高传热效率。

进一步地，向下引流罩221向下延伸至高于水4的液面。可以最大限度的增加燃烧产生的烟气排出路径的长度，进一步提高传热效率。

优选地，炉身1包括顶盖11以及主体12；顶盖11与主体12可拆卸地连接。比如，顶盖11的边缘以及主体12的顶端均设置有法兰13；顶盖11与主体12通过法兰13以及紧固件（比如螺栓与螺母，或者快速夹具等）固定连接。需要检修炉身1内时，可以将顶盖11从主体12上拆卸下并进行检修，比较方便。

请参看图5，进一步地，炉身1还包括连接架14，引流装置22通过连接架14与顶盖11固定连接。优选地，连接架14为四个、且绕顶盖11的轴心均匀分布。装配本实施例的水火直热全氧燃烧采暖炉时，将顶盖11与引流装置22一起吊起；插入主体12后将顶盖11与主体12固定即可完成装配，即一个步骤即可以完成装配，比较方便；水火直热全氧燃烧采暖炉即行检修时，只需要将顶盖11与引流装置22一起吊出、检修，从而不受炉身1内空间的限制、比较方便，同时对主体12内的检修也比较方便（引流装置22所占据的空间被腾出，主体12内的空间也相对较大）。当然，引流装置22也可以通过连接架14与主体12固定连接。

进水端121还可以包括水位控制槽1211，水位控制槽1211的底部设置有与炉身1连通的连接孔1212。将预先准备的储水槽5（用于存储冷水；储水槽5密闭、与大气隔离）的出水管51插入水位控制槽1211中，使出水管51管口低于炉身1内的水位，从而可以自动地（若炉身1内被加热的热水从出水端122输出、使炉身1内的水位低于出水管51管口，储水槽5通过出水管51与大气连通后，储水槽5内的水从出水管51输出、使炉身1内的水位上升、直至出水管51管口低于炉身1内的水位，从而可以自动地控制炉身1内的水位）控制炉身1内的水位。由于不需要采用其他电气元件，该水位控制的方式结构简单、可靠性较高。

实施例二，本实施例为一种水火直热全氧燃烧采暖炉。本实施例与实施例一的不同之处在于：本实施例的水火直热全氧燃烧采暖炉还包括水循环装置3；水循环装置3包括水泵31以及与水泵31的输出端联通的淋水喷头32；水泵31的输入端与主体12联通。

水泵31将炉身1内的水4抽出，并通过淋水喷头32将水4喷出；喷出的水4可以进一步地吸收燃烧产生的烟气的热量后流入炉身1内，可增大水与燃烧产生的烟气接触的时间、增大换热效率，还可以净化燃烧产生的烟气中的微量杂质（因为纯氧的浓度也不会完全达到100%，其中可能含有少量的氮气，从而可能产生局部未燃的物质，比如微量的炭黑、微量的原氧氮化合物等）。

请参看图9，优选地，各层（向下引流罩221与相邻的向上引流罩222之间的空间为一层）的淋水喷头32环形（即绕引流装置22的中心）布置、且各层的淋水喷头32通过环形的管道联通。请参看图6，当然，各淋水喷头32也可以通过竖直的管道引出。

请参看图7，淋水喷头32优选为螺旋喷嘴。从淋水喷头32喷出的水，通过与淋水喷头32的连续变小的螺旋面相切和碰撞后，变成微小的液珠喷出进而形成锥形的喷雾，与燃烧产生的烟气接触也更加充分，可以进一步地提高传热效率。

排气口111还可以设置挡水板或者除雾装置（附图未画出）。可以防止从排气口111排出的烟气的含水量过大。

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims (5)

1.水火直热全氧燃烧采暖炉，其包括炉身（1）以及燃烧装置（2）；炉身（1）包括顶盖（11）以及主体（12）；顶盖（11）与主体（12）可拆卸地连接，炉身（1）设置有进水端（121）、出水端（122）、以及排气口（111），其特征在于：

燃烧装置（2）包括燃烧喷头（21）、与燃烧喷头（21）联通的燃料输送管道（211）、以及引流装置（22）；引流装置（22）固定设置在炉身（1）内，引流装置（22）包括向下引流罩（221）、以及设置有向上排气孔（2221）的向上引流罩（222）；向下引流罩（221）以及向上引流罩（222）由内向外交替地布置；燃烧喷头（21）设置在最靠内的向下引流罩（221）内、且燃烧喷头（21）朝向上方；

进水端（121）还包括水位控制槽（1211），水位控制槽（1211）的底部设置有与炉身（1）连通的连接孔（1212）；

还包括水循环装置（3）；水循环装置（3）包括水泵（31）以及与水泵（31）的输出端联通的淋水喷头（32）；水泵（31）的输入端与主体（12）联通；

各层的淋水喷头（32）环形布置、且各层的淋水喷头（32）通过环形的管道联通，淋水喷头（32）为螺旋喷嘴；

向上引流罩（222）向下延伸至插入水中，向下引流罩（221）向下延伸至高于水的液面。

2.如权利要求1所述的水火直热全氧燃烧采暖炉，其特征在于：燃料输送管道（211）整体位于燃烧喷头（21）的下方、且穿过炉身（1）与燃烧喷头（21）联通。

3.如权利要求1所述的水火直热全氧燃烧采暖炉，其特征在于：向下引流罩（221）以及向上引流罩（222）均为半球形壳状。

4.如权利要求1所述的水火直热全氧燃烧采暖炉，其特征在于：炉身（1）还包括连接架（14），引流装置（22）通过连接架（14）与顶盖（11）固定连接。

5.如权利要求3所述的水火直热全氧燃烧采暖炉，其特征在于：向下引流罩（221）的数量大于等于两个、向上引流罩（222）的数量大于等于一个、且向下引流罩（221）的数量比向上引流罩（222）的数量大一。