CN108036306A - 旋涡式锅炉烟气燃烧室 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋涡式锅炉烟气燃烧室，包括：炉膛壁，由炉膛壁形成的第一受热面和第二受热面，第一受热面和第二受热面形成烟气燃烧室；第一受热面限定多个入口，烟气从入口进入烟气燃烧室；第二受热面限定多个扰流构件，提供烟气进一步燃烧的空气流从扰流构件进入烟气燃烧室的方向与烟气排出炉膛的方向彼此相对以在烟气燃烧室形成旋涡流；点火装置，其设置在烟气燃烧室中；空气流量传感器，其对从扰流构件进入空气流的流量进行检测。本发明通过空气流量传感器对空气流量进行实时检测，控制空气流量以得到强度和流量大的空气流与烟气在烟气燃烧室形成旋涡流再进行点火，提高了燃料燃烧效率，大大降低了一氧化碳和氮氧化物的输出，绿色环保。

Description

旋涡式锅炉烟气燃烧室
技术领域
本发明属于供暖设备技术领域。更具体地说，本发明涉及一种大大降低一氧化碳和氮氧化物污染物排放的旋涡式锅炉烟气燃烧室。
背景技术
目前，我国的大部分锅炉仍然主要以煤炭为燃料，但是由于煤炭在锅炉炉膛内与空气混合不充分，不均匀，使得煤炭不能完全燃烧，不仅不能使得煤炭的能量充分地利用，更重要的是容易产生一氧化碳和氮氧化物，随着烟气排放出去，污染大气，造成严重的环境污染，严重影响人类的生存生活。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题或缺陷，并提供至少一个后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种具有能使得锅炉炉膛内未完全燃烧的煤炭产生的污染烟气进一步进入烟气燃烧室进行涡流式充分燃烧的旋涡式锅炉烟气燃烧室，大大降低了一氧化碳和氮氧化物的排放。
本发明还有一个目的是提供一种具有精确控制涡流式燃烧的旋涡式锅炉烟气燃烧室，由于通过空气流量传感器对空气流量进行随时监测，使得进入烟气燃烧室内的空气强度和流量达到形成旋涡流的最佳状态时再进行点火，进而精确控制涡流式燃烧，避免了能量能源的浪费。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明提供了一种旋涡式锅炉烟气燃烧室，包括：
炉膛壁；
由所述炉膛壁形成炉膛的第一受热面和第二受热面，所述第一受热面和第二受热面形成烟气燃烧室；
其中，所述第一受热面限定有多个入口；且提供燃料燃烧后的烟气从所述入口进入所述烟气燃烧室内；所述第二受热面限定有多个扰流构件，所述扰流构件具有外径和小于外径的内径，且提供烟气进一步燃烧的空气流从所述多个扰流构件进入烟气燃烧室的方向与燃料燃烧后烟气排出炉膛进入所述烟气燃烧室的方向彼此相对以在靠近所述第二受热面处形成旋涡流；
点火装置，其设置在所述烟气燃烧室的侧壁上，且位于所述烟气燃烧室的侧壁的正中间；
空气流量传感器，其设置在所述烟气燃烧室中，且靠近所述第二受热面，所述空气流量传感器对从所述多个扰流构件进入烟气燃烧室的提供烟气进一步燃烧的空气流的流量进行检测，当空气流量传感器检测到的空气流的流量大于设定流量阈值时，所述点火装置点火使得烟气燃烧室内的烟气与空气流形成旋涡流，进行旋涡式充分燃烧；当空气流量传感器检测到的空气流的流量小于设定流量阈值时，所述点火装置停止点火使得从多个扰流构件进入烟气燃烧室的空气流量增加以与烟气形成旋涡流。
优选的是，其中，所述第二受热面处设置有导引构件，其被配置于与所述扰流构件配合将空气进行引入通过所述扰流构件进入所述烟气燃烧室内。
优选的是，其中，还包括：控制装置，其与所述空气流量传感器信号连接，且所述控制装置连接有动力阀门，所述动力阀门控制提供烟气进一步燃烧的空气流进入烟气燃烧室内，所述控制装置内储存有所述设定流量阈值，通过接受到所述空气流量传感器检测到的空气流量值与设定流量阈值比较后控制动力阀门的开启与关闭。
优选的是，其中，所述扰流构件具有截头圆锥形结构或者圆筒形结构。
优选的是，其中，所述第一受热面上设置有中央喷射器，其位于所述第一受热面的正中间，所述中央喷射器上设置有中央喷射口，其将在炉膛内燃料燃烧后的产生的烟气喷射到所述烟气燃烧室内与提供烟气进一步燃烧的空气流发生碰撞形成旋涡。
优选的是，其中，还包括：烟气检测装置，其设置在所述第一受热面上，所述烟气检测装置对燃料燃烧后烟气进行检测，当烟气检测装置检测到的一氧化碳浓度和/或氮氧化物的浓度小于设定浓度阈值时，提供烟气进一步燃烧的空气流被配置为停止从多个扰流构件进入烟气燃烧室内；当烟气检测装置检测到的一氧化碳浓度和/或氮氧化物的浓度大于设定浓度阈值时，提供烟气进一步燃烧的空气被配置为从多个扰流构件进入烟气燃烧室内与通过烟气检测装置的烟气在靠近所述第二受热面处形成旋涡流，进行旋涡式充分燃烧。
优选的是，其中，所述控制装置中设置有第一控制器和第二控制器，所述第一控制器与空气流量传感器信号连接，且所述第一控制器中储存有设定流量阈值并将从空气流量传感器检测到的空气流量值与设定流量阈值比较后控制动力阀门的开启与关闭；所述第二控制器与烟气检测装置信号连接，且所述第二控制器中储存有设定浓度阈值并将从烟气检测装置检测到的浓度值与设定浓度阈值比较后控制动力阀门的开启与关闭。
优选的是，其中，所述动力阀门设置在导引构件的一端，导引构件的另一端中具有与扰流构件的结构相匹配的结构。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明提供的旋涡式锅炉烟气燃烧室，通过设置多个扰流构件，通过扰流构件输入空气与排出炉膛方向的未完全燃烧的烟气在进入烟气燃烧室内彼此相对，进而在第二受热面处形成旋涡流使得烟气充分燃烧，不仅使得煤炭能量得到了充分利用，而且大大降低了一氧化碳和氮氧化物污染物的排放；
2、本发明提供的旋涡式锅炉烟气燃烧室，由于通过空气流量传感器对进入烟气燃烧室内的空气进行随时监测，进而控制空气流的进入，使得形成的旋涡流达到强度最大状态进而使得未充分燃烧的燃料形成的烟气进行最佳状态的涡流式燃烧，避免了能量能源的浪费；
3、本发明提供的旋涡式锅炉烟气燃烧室，由于将空气流通过导引构件导入扰流构件，导流构件的结构设计与扰流构件的相匹配，准确导入形成旋涡流，提高了烟气的燃烧效率，提高了能量的利用率；
4、本发明提供的旋涡式锅炉烟气燃烧室，由于设置烟气检测装置，对燃料燃烧后形成的烟气随时进行检测，进而控制空气的输入，精确控制涡流式燃烧，避免了能源的浪费；
5、本发明提供的旋涡式锅炉烟气燃烧室，通过控制装置中不同的控制器对空气流量和烟气浓度分别进行控制，精准控制，节约能源，提高能量利用率。
附图说明
图1为本发明的一个实施例中旋涡式锅炉的结构示意图；
图2为本发明的一个实施例中旋涡式锅炉烟气燃烧室的结构示意图；
图3为本发明的另一个实施例中旋涡式锅炉烟气燃烧室的结构示意图；
图4为本发明的一个实施例中旋涡式锅炉烟气燃烧室形成旋涡流的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
图1示出了具有本发明旋涡式锅炉烟气燃烧室的锅炉，包括：包括本发明旋涡式锅炉烟气燃烧室的旋涡式炉膛1；烟气输出管道2；燃烧机3；空气输入管道4；箱体5，其内置压力开关和压力表；生活热水输入输出装置6，其包括输入管道和输出管道；采暖水输入输出装置7，其包括供水管道和回水管道；负压真空室8；冷凝器9，其包括进水口900和出水口910；真空排气装置10以及刺破式安全阀11。
图2示出了本发明旋涡式锅炉烟气燃烧室，具体包括：
炉膛壁100；
由所述炉膛壁形成炉膛的第一受热面110和第二受热面120，所述第一受热面110和第二受热面120形成烟气燃烧室130；
其中，所述第一受热面110限定有多个入口111；且提供燃料燃烧后的烟气从所述入口111进入所述烟气燃烧室130内；所述第二受热面120限定有多个扰流构件121，所述扰流构件121具有外径和小于外径的内径，且提供烟气进一步燃烧的空气流从所述多个扰流构件121进入烟气燃烧室130的方向与燃料燃烧后烟气排出炉膛的方向彼此相对以在靠近所述第二受热面120处形成旋涡流；
点火装置140，其设置在所述烟气燃烧室130的侧壁上，且位于所述烟气燃烧室130的侧壁的正中间；
空气流量传感器150，其设置在所述烟气燃烧室130中，且靠近所述第二受热面120，所述空气流量传感器150对从所述多个扰流构件121进入烟气燃烧室130的提供烟气进一步燃烧的空气流的流量进行检测，当空气流量传感器150检测到的空气流的流量大于设定流量阈值时，所述点火装置140点火使得烟气燃烧室130内的烟气与空气流形成旋涡流，进行旋涡式充分燃烧；当空气流量传感器150检测到的空气流的流量小于设定流量阈值时，所述点火装置140停止点火使得从多个扰流构件121进入烟气燃烧室130的空气流量增加以与烟气形成旋涡流。
炉膛1以用于燃料在其中燃烧，燃料可以是气体，液体和固体，气体燃料可以为天然气或者天然气组合，液体燃料可以为煤油或者汽油，固体燃料可以为煤炭或者其他煤。烟气燃烧室130供燃料未完全燃烧的烟气进一步燃烧，也提供燃料完全燃烧后产生气体排出的通道，进而通过烟气燃烧室进入烟道。
在其中一种实施例中，所述第二受热面120处设置有导引构件160，其被配置于与所述扰流构件配合将空气进行引入通过所述扰流构件121进入所述烟气燃烧室130内。
在其中一种实施例中，控制装置170，其与所述空气流量传感器150信号连接，且所述控制装置170连接有动力阀门161，所述动力阀门161控制提供烟气进一步燃烧的空气流进入烟气燃烧室内，所述控制装置内储存有所述设定流量阈值，通过接受到所述空气流量传感器150检测到的空气流量值与设定流量阈值比较后控制动力阀门161的开启与关闭；其中，所述控制装置中设置有第一控制器171和第二控制器172，所述第一控制器171与空气流量传感器150信号连接，且所述第一控制器171中储存有设定流量阈值并将从空气流量传感器150检测到的空气流量值与设定流量阈值比较后控制动力阀门161的开启与关闭；所述第二控制器172与烟气检测装置180信号连接，且所述第二控制器172中储存有设定浓度阈值并将从烟气检测装置180检测到的浓度值与设定浓度阈值比较后控制动力阀门161的开启与关闭。
在其中一种实施例中，所述第一受热面110上设置有中央喷射器112，其位于所述第一受热面110的正中间，所述中央喷射器112上设置有中央喷射口1120，其将在炉膛内燃料燃烧后的产生的烟气喷射到所述烟气燃烧室130内与提供烟气进一步燃烧的空气流发生碰撞形成旋涡。通过中央喷射器112的设置，其提供从炉膛内燃烧后的燃料产生的烟气提供大的动能进入所述烟气燃烧室，与通过扰流构件进入的具有大的动能的空气流形成强的旋涡流，促进烟气充分完全燃烧。
在其中一种实施例中，还包括：烟气检测装置180，其设置在所述第一受热面110上，所述烟气检测装置180对燃料燃烧后烟气进行检测，当烟气检测装置180检测到的一氧化碳浓度和/或氮氧化物的浓度小于设定浓度阈值时，提供烟气进一步燃烧的空气流被配置为停止从多个扰流构件121进入烟气燃烧室内；当烟气检测装置180检测到的一氧化碳浓度和/或氮氧化物的浓度大于设定浓度阈值时，提供烟气进一步燃烧的空气被配置为从多个扰流构件进入烟气燃烧室内与通过烟气检测装置180的烟气在靠近所述第二受热面120处形成旋涡流，进行旋涡式充分燃烧。
在其中一种实施例中，所述动力阀门161设置在导引构件160的一端，导引构件160的另一端中具有与扰流构件的结构相匹配的结构。
其中，扰流构件为具有截头圆锥形结构或者圆筒形结构，如图3所示，扰流构件为圆筒形结构的开口，如图4所示，扰流构件为截头圆锥形结构的开口，扰流构件的开口数量大于第一受热面限定的入口数量，即可以比燃料更多更大的体积的空气进入烟气燃烧室内，通过外径比内径大的截头圆锥形结构或者圆筒形结构的入口进入烟气燃烧室内，使得空气具有更高的动量进入烟气燃烧室与相对方向而来的烟气产生强的旋涡流。
空气流量传感器以及其工作原理均为现有技术中空气流量传感器的结构和工作原理。
烟气检测装置可以为集一氧化碳检测仪与氮氧化物检测仪于一体的综合污染气体检测装置，也可以为单独的一氧化碳检测仪和氮氧化物检测仪对烟气中污染气体分别进行检测，烟气检测装置与控制装置信号连接，向控制装置传输检测到的一氧化碳气体浓度和氮氧化物气体浓度，控制装置中预存有设定浓度阈值，并将从烟气检测装置中接收到的气体空气流量值与设定阈值进行比较，当一氧化碳气体浓度值大于一氧化碳浓度设定浓度阈值，或者氮氧化物气体浓度值大于氮氧化物气体浓度设定浓度阈值时，控制装置控制导引构件上设置的动力阀门打开，提供烟气进一步燃烧的空气流通过导引构件从上部进入烟气燃烧室内，燃料燃烧后产生的烟气从下部与从上部进入烟气燃烧室内的空气流相碰形成旋涡流使得烟气进一步进行旋涡式燃烧，大大降低了一氧化碳和氮氧化物污染物的排放；当一氧化碳气体浓度值小于一氧化碳浓度设定浓度阈值，或者氮氧化物气体浓度值小于氮氧化物气体浓度设定浓度阈值时，控制装置控制导引构件上设置的动力阀门关闭，提供烟气进一步燃烧的空气流停止通过导引构件从上部进入烟气燃烧室内，精确控制涡流式燃烧，避免了能量能源的浪费。
其中，烟气检测装置和空气流量传感器同时运作，烟气检测装置检测到的污染气体的浓度值大于设定浓度阈值时，若当空气流量传感器检测到的通过扰流构件进入燃气燃烧室的空气流的流量大于设定流量阈值时，点火装置开始点火，使得烟气与空气形成足够强的旋涡流进行旋涡式燃烧；若当空气流量传感器检测到的通过扰流构件进入燃气燃烧室的空气流的流量小于设定流量阈值时，点火装置停止点火，控制器控制动力阀门开大加大空气流通过扰流构件进入烟气燃烧室内，直到空气流量传感器检测到的通过扰流构件进入燃气燃烧室的空气流的流量大于或等于设定流量阈值时，点火装置开始点火。当烟气检测装置检测到的污染气体的浓度值小于设定浓度阈值时，达到国家最低排放标准时，空气流量传感器可停止工作，直到烟气检测装置检测到的污染气体的浓度值大于设定浓度阈值再启动工作。两者进行有机的结合使用，使得对旋涡流的形成可达到更精确的控制，使得未充分燃烧的烟气一步到位地进行充分燃烧，同时大大降低了燃烧时间，避免了再次污染物排放量增大，或者为能充分燃烧时，一直点火造成能源浪费，大大提高了燃烧效率。
其中，设定浓度阈值为人为设定，可根据最新国家一氧化碳或者氮氧化物污染物最低排放标准设定，也可以根据使用者要求的低于国家最低排放标准设定的排放标准，设定流量阈值同样为人为设定，可根据使用者自己要求达到的旋涡流强度要求设定，也可根据相同的烟气流量和相同的空气流量最低值时能形成旋涡流的值进行设定空气流的流量的最低值。
如图3示出了多个扰流构件的另一种形式结构，扰流构件为圆筒形结构，圆筒的末端，靠近第二受热面表面处设置有开口，远离第二受热面的圆筒端部设置有通孔，当扰流构件为此结构时，导引构件中靠近扰流构件的结构也为设有通孔的圆筒形结构，可将提供烟气进一步燃烧的空气通过导引构件准确通过同样结构的扰流构件，不降低空气的动能，使得空气具有大的动量通过扰流构件进入烟气燃烧室内与烟气形成强度较大的旋涡流，使得烟气进行充分燃烧。
如图4所示，示出了提供烟气进一步燃烧的空气流与燃料燃烧后的烟气形成的旋涡流，燃料未充分燃烧后产生的烟气通过第一受热面的多个入口和中央喷射口从下至上进入烟气燃烧室，提供烟气进一步燃烧的空气被配置为从多个扰流构件从上至下通过第二受热面进入烟气燃烧室，烟气与空气流以一定的动量相碰撞形成旋涡流，点火装置进行点火使得烟气进行旋涡式充分燃烧。
如上所述，本发明通过设置多个扰流构件，通过扰流构件输入空气与排出烟气燃烧室方向的未完全燃烧的烟气彼此相对，进而在第二受热面处形成旋涡流使得烟气充分燃烧，不仅使得煤炭能量得到了充分利用，而且大大降低了一氧化碳和氮氧化物污染物的排放，通过空气流量传感器与烟气检测装置两者进行有机地结合使用，使得对旋涡流的形成可达到更精确的控制，使得未充分燃烧的烟气一步到位地进行充分燃烧，同时大大降低了燃烧时间，避免了再次污染物排放量增大，或者为能充分燃烧时，一直点火造成能源浪费，大大提高了燃烧效率。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种旋涡式锅炉烟气燃烧室，其特征在于，包括：
炉膛壁；
由所述炉膛壁形成炉膛的第一受热面和第二受热面，所述第一受热面和第二受热面形成烟气燃烧室；
其中，所述第一受热面限定有多个入口；且提供燃料燃烧后的烟气从所述入口进入所述烟气燃烧室内；所述第二受热面限定有多个扰流构件，所述扰流构件具有外径和小于外径的内径，且提供烟气进一步燃烧的空气流从所述多个扰流构件进入烟气燃烧室的方向与燃料燃烧后烟气排出炉膛进入所述烟气燃烧室的方向彼此相对以在靠近所述第二受热面处形成旋涡流；
点火装置，其设置在所述烟气燃烧室的侧壁上，且位于所述烟气燃烧室的侧壁的正中间；
空气流量传感器，其设置在所述烟气燃烧室中，且靠近所述第二受热面，所述空气流量传感器对从所述多个扰流构件进入烟气燃烧室的提供烟气进一步燃烧的空气流的流量进行检测，当空气流量传感器检测到的空气流的流量大于设定流量阈值时，所述点火装置点火使得烟气燃烧室内的烟气与空气流形成旋涡流，进行旋涡式充分燃烧；当空气流量传感器检测到的空气流的流量小于设定流量阈值时，所述点火装置停止点火使得从多个扰流构件进入烟气燃烧室的空气流量增加以与烟气形成旋涡流。
2.如权利要求1所述的旋涡式锅炉烟气燃烧室，其特征在于，所述第二受热面处设置有导引构件，其被配置于与所述扰流构件配合将空气进行引入通过所述扰流构件进入所述烟气燃烧室内。
3.如权利要求1所述的旋涡式锅炉烟气燃烧室，其特征在于，还包括：控制装置，其与所述空气流量传感器信号连接，且所述控制装置连接有动力阀门，所述动力阀门控制提供烟气进一步燃烧的空气流进入烟气燃烧室内，所述控制装置内储存有所述设定流量阈值，通过接受到所述空气流量传感器检测到的空气流量值与设定流量阈值比较后控制动力阀门的开启与关闭。
4.如权利要求1所述的旋涡式锅炉烟气燃烧室，其特征在于，所述扰流构件具有截头圆锥形结构或者圆筒形结构。
5.如权利要求1所述的旋涡式锅炉烟气燃烧室，其特征在于，所述第一受热面上设置有中央喷射器，其位于所述第一受热面的正中间，所述中央喷射器上设置有中央喷射口，其将在炉膛内燃料燃烧后的产生的烟气喷射到所述烟气燃烧室内与提供烟气进一步燃烧的空气流发生碰撞形成旋涡流旋。
6.如权利要求1所述的旋涡式锅炉烟气燃烧室，其特征在于，还包括：烟气检测装置，其设置在所述第一受热面上，所述烟气检测装置对燃料燃烧后烟气进行检测，当烟气检测装置检测到的一氧化碳浓度和/或氮氧化物的浓度小于设定浓度阈值时，提供烟气进一步燃烧的空气流被配置为停止从多个扰流构件进入烟气燃烧室内；当烟气检测装置检测到的一氧化碳浓度和/或氮氧化物的浓度大于设定浓度阈值时，提供烟气进一步燃烧的空气被配置为从多个扰流构件进入烟气燃烧室内与通过烟气检测装置的烟气在靠近所述第二受热面处形成旋涡流，进行旋涡式充分燃烧。
7.如权利要求3所述的旋涡式锅炉烟气燃烧室，其特征在于，所述控制装置中设置有第一控制器和第二控制器，所述第一控制器与空气流量传感器信号连接，且所述第一控制器中储存有设定流量阈值并将从空气流量传感器检测到的空气流量值与设定流量阈值比较后控制动力阀门的开启与关闭；所述第二控制器与烟气检测装置信号连接，且所述第二控制器中储存有设定浓度阈值并将从烟气检测装置检测到的浓度值与设定浓度阈值比较后控制动力阀门的开启与关闭。
8.如权利要求3所述的旋涡式锅炉烟气燃烧室，其特征在于，所述动力阀门设置在导引构件的一端，导引构件的另一端中具有与扰流构件的结构相匹配的结构。
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