CN108050510B - 一种基于热油锅炉的燃烧室配气系统及其方法 - Google Patents

一种基于热油锅炉的燃烧室配气系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于热油锅炉的燃烧室配气系统，包括锅炉本体，所述锅炉本体外部呈横向姿态的圆柱体结构；所示锅炉本体内部同轴心设置有燃烧室，所述燃烧室为横向姿态的锥形圆台结构；所述燃烧室的圆台细端同轴心设置有火焰喷口；所述燃烧室的圆台粗端设置有若干排烟口；本发明的结构简单，采用锥状圆台形燃烧室，配合导火锥将普通喷射火焰引导成喇叭状，并贴附于锥形螺旋分布的加热管前进，是火焰加热面积变大，更加充分的对加热管加热。

Description

一种基于热油锅炉的燃烧室配气系统及其方法
技术领域
本发明属于锅炉领域，尤其涉及一种基于热油锅炉的燃烧室配气系统及其方法。
背景技术
导热油锅炉以导热油为介质，利用热油循环油泵强制介质进行液相循环，将热能输送给用热设备后再返回加热炉重新加热，将热能输送给用热设备后再返回加热炉重新加热，具有在低的压力下获得高的工作温度，并且能对介质运行进行高精密控制工作；
现有的导热油锅炉的燃烧室中主要为简单的助燃空气和燃气混合后喷向燃烧室，由于正常喷射的火焰不能完全均匀的对现有规整结构燃烧室中的加热管加热，造成热量充分利用，同时还会有有部分燃气没有完全利用，随烟气排出，造成能源浪费的现象。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于热油锅炉的燃烧室配气系统及其方法能提高燃烧能量利用率。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种基于热油锅炉的燃烧室配气系统，包括锅炉本体，所述锅炉本体外部呈横向姿态的圆柱体结构；所示锅炉本体内部同轴心设置有燃烧室，所述燃烧室为横向姿态的锥形圆台结构；所述燃烧室的圆台细端同轴心设置有火焰喷口；所述燃烧室的圆台粗端设置有若干排烟口；
所述燃烧室内还包括热油加热管，所述热油加热管呈锥形螺旋盘绕状贴附于所述燃烧室的锥形内壁.。
进一步的，若干所述排烟口分布于所述火焰喷口的对侧端轮廓边缘；且若干排烟孔沿所述燃烧室轴线呈圆周阵列分布；
所述锅炉本体外部还设置有若干排烟管；若干所述排烟管的一端分别导通连接若干所述排烟口；若干所述排烟管的另一端共同连接烟气净化装置。
进一步的，所述燃烧室中还包括导火锥；所述导火锥外壁呈横向姿态的圆锥结构；所述导火锥与所述燃烧室同轴心设置，且所述导火锥靠近所述火焰喷口的一端为圆锥尖端.，且所述圆锥尖端.呈圆顶平滑过渡；所述导火锥的圆锥底面.所在面位于所述燃烧室轴向方向的中部；所述圆锥尖端.与所述火焰喷口间距设置；所述导火锥至少通过一根支撑杆与所述燃烧室内壁支撑连接。
进一步的，所述燃烧室的圆台轴线和圆台母线之间的夹角为α，所述导火锥的圆锥轴线和圆锥母线之间的夹角为β；其中β和α同时满足20°≤β≤25°，α＝β+3°。
进一步的，所述导火锥的内部还包括圆锥形引火腔中；所述引火腔中同轴心于所述导火锥内部，所述引火腔中靠近所述圆锥尖端.的一端为尖端；所述引火腔中的底面与所述导火锥的圆锥底面.重合，且所述引火腔中的底面端导通所述燃烧室；所述引火腔的圆锥轴线和圆锥母线之间的夹角为γ，其中γ满足γ＝β+8°。
进一步的，还包括燃气补充管；所述燃气补充管与所述燃烧室轴线同轴心设置，所述燃气补充管从所述火焰喷口对侧端伸入所述燃烧室中，且所述燃气补充管伸入燃烧室中的端部为喷气端；
所述喷气端伸入所述引火腔中，且所述喷气端位于所述引火腔中心部位；所述喷气端的燃气喷气方向与所述火焰喷口的喷火方向相对设置；所述燃气补充管的另一端连接外部的第二燃气供给管。
进一步的，还包括与所述燃烧室同轴心的护气管，所述护气管的一端伸入所述燃烧室中；所述护气管为内径大于所述燃气补充管的耐热金属管结构，且所述护气管两端封口设置；
所述燃气补充管同轴心穿过所述护气管，所述燃气补充管外壁和所述护气管内壁之间沿长度方向设置有两对称分布的分隔片，两所述分隔片将所述护气管的管内分隔成进油通道和出油通道；两所述分隔片在靠近所述导火锥的一端镂空设置有导通孔；所述导通孔将所述进油通道和出油通道相互导通；所述进油通道远离所述导通孔的一端导通连接外部的冷导热油供油管；所述出油通道远离所述导通孔的一端导通连接所述热油加热管的进油端；所述热油加热管的出油端.导通热导热油输出管。
进一步的，一种基于热油锅炉的燃烧室配气系统的方法，具体为：
主燃气供给管连续向燃气烧嘴注入燃气，与此同时助燃空气管连续向燃气烧嘴注入过量助燃空气，过量助燃空气使进入燃烧室中的助燃空气充分与一同进去的燃气反应后还余存部分氧气；助燃空气与燃气在燃气烧嘴中汇合后从火焰喷口处喷出，此时火焰喷口处的电子打火装置启动，火焰喷口处形成喷射火焰；此时火焰前方受到导火锥尖端的阻挡，使火焰呈喇叭状散开，且火焰均匀贴附于锥形螺旋分布的前段加热管前进，并对前段的加热管加热，由于注入的是过量助燃空气，燃气消耗迅速，随着火焰的继续前进至导火锥的圆锥底面.所在位置时火焰强度开始减弱；此时第二燃气供给管连续向燃气补充管供气，其燃气从燃气补充管的喷气端喷出，并喷向导火锥内部的引火腔中，喷出的纯燃气遇到引火腔的腔壁后成波浪状反弹，由于腔内温度已经超过着火点，且腔内还有大量余存氧气，燃气在在引火腔中反弹的过程中迅速燃烧，形成第二次喇叭状火焰并从引火腔内迅速均匀喷出，随即贴附于锥形螺旋分布的后段加热管前进，并对后段加热管加热，最终形成的烟气通过排烟管排向烟气净化装置；
在上述过程中冷导热油供油管连续将从用热设备出来的冷油导入到护气管的管内进油通道中，然后导热油沿进油通道流向导通孔处，进油通道中的油通过导通孔流向出油通道，然后导热油从出油通道的另一端流向加热管的进油端，该过程中，出油通道和进油通道之间的燃气补充管外壁被导热油接触性包围，避免了燃气补充管外壁直接受火焰加热造成管内燃气喷出前就达到着火点，进而造成燃气补充管中的纯燃气喷出后造成立刻爆燃影响燃烧均匀性，导热油在经过加热管过程中导热油被加热，然后被加热的导热油从加热管的热油出油端流出，并通过循环泵流向用热设备，如此形成循环。
有益效果：本发明的结构简单，采用锥状圆台形燃烧室，配合导火锥将普通喷射火焰引导成喇叭状，并贴附于锥形螺旋分布的加热管前进，是火焰加热面积变大，更加充分的对加热管加热，同时采用燃气导入管在燃烧室内导入第二次燃气，使燃烧炉中部重新剧烈燃烧，提高加热功率和均匀性，避免了传统锅炉远离喷火口的一端燃烧效果疲软的弊端。
附图说明
附图1为本发明整体结构示意图；
附图2为燃烧室横向剖开内部结构示意图；
附图3为燃烧室纵向剖开内部结构示意图；
附图4为本发明整体左视图；
附图5为附图4的C向剖视图；
附图6为附图4的A向剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1至6所示的一种基于热油锅炉的燃烧室配气系统，包括锅炉本体15，所述锅炉本体15外部呈横向姿态的圆柱体结构；所示锅炉本体15内部同轴心设置有燃烧室17，所述燃烧室17为横向姿态的锥形圆台结构；所述燃烧室17的圆台细端同轴心设置有火焰喷口7；所述燃烧室17的圆台粗端设置有若干排烟口27；
本实施例中，所述燃烧室17内还包括热油加热管1，所述热油加热管1呈锥形螺旋盘绕状贴附于所述燃烧室17的锥形内壁17.1。
本实施例中，还包括燃气烧嘴19、主燃气供给管21和助燃空气管20；所述主燃气供给管21的燃气供给端和所述助燃空气管20的空气供给端共同连接所述燃气烧嘴19，所述燃气烧嘴19的火焰喷口7对应在燃烧室17中，所述火焰喷口7还设置有电子打火装置；主燃气供给管21连续向燃气烧嘴19注入燃气，与此同时助燃空气管20连续向燃气烧嘴19注入过量助燃空气，过量助燃空气使进入燃烧室17中的助燃空气充分与一同进去的燃气反应后还余存部分氧气；助燃空气与燃气在燃气烧嘴中汇合后从火焰喷口7处喷出，此时火焰喷口7处的电子打火装置启动，火焰喷口7处形成喷射火焰；
若干所述排烟口27分布于所述火焰喷口7的对侧端轮廓边缘；且若干排烟孔27沿所述燃烧室17轴线呈圆周阵列分布；所述锅炉本体15外部还设置有若干排烟管22；若干所述排烟管22的一端分别导通连接若干所述排烟口27；若干所述排烟管22的另一端共同连接烟气净化装置23。
所述燃烧室17中还包括导火锥14；所述导火锥14外壁呈横向姿态的圆锥结构；所述导火锥14与所述燃烧室17同轴心设置，且所述导火锥14靠近所述火焰喷口7的一端为圆锥尖端14.1，且所述圆锥尖端14.1呈圆顶平滑过渡；所述导火锥14的圆锥底面14.2所在面位于所述燃烧室17轴向方向的中部；所述圆锥尖端14.1与所述火焰喷口7间距设置；所述导火锥14至少通过一根支撑杆13与所述燃烧室17内壁支撑连接；火焰前方受到导火锥14尖端的阻挡，使火焰呈喇叭状散开，且火焰均匀贴附于锥形螺旋分布的前段加热管1前进，并对前段的加热管1加热，由于注入的是过量助燃空气，燃气消耗迅速，提高能源利用率。
为了保证燃烧室17和导火锥14的配合能使火焰喷口7喷出的火焰刚好呈喇叭状散开，且使火焰能均匀贴附于锥形螺旋分布的下段加热管1上升，本实施例中做如下限定，所述燃烧室17的圆台轴线和圆台母线之间的夹角为α，所述导火锥14的圆锥轴线和圆锥母线之间的夹角为β；其中β和α同时满足20°≤β≤25°，α＝β+3°。
所述导火锥14的内部还包括圆锥形引火腔4中；所述引火腔4中同轴心于所述导火锥14内部，所述引火腔4中靠近所述圆锥尖端14.1的一端为尖端；所述引火腔4中的底面与所述导火锥14的圆锥底面14.2重合，且所述引火腔4中的底面端导通所述燃烧室17；为了保证引火腔4和燃气补充管6的配合，能形成第二次喇叭状火焰并从引火腔4内迅速均匀喷出，并能贴附于锥形螺旋分布的后段加热管1前进，本实施例中做如下限定，所述引火腔4的圆锥轴线和圆锥母线之间的夹角为γ，其中γ满足γ＝β+8°。
还包括燃气补充管6；所述燃气补充管6与所述燃烧室17轴线同轴心设置，所述燃气补充管6从所述火焰喷口7对侧端伸入所述燃烧室17中，且所述燃气补充管6伸入燃烧室17中的端部为喷气端9；所述喷气端9伸入所述引火腔4中，且所述喷气端9位于所述引火腔4中心部位；所述喷气端9的燃气喷气方向与所述火焰喷口7的喷火方向相对设置；所述燃气补充管6的另一端连接外部的第二燃气供给管12。
还包括与所述燃烧室17同轴心的护气管44，所述护气管44的一端伸入所述燃烧室17中；所述护气管44为内径大于所述燃气补充管6的耐热金属管结构，且所述护气管44两端封口设置；
所述燃气补充管6同轴心穿过所述护气管44，所述燃气补充管6外壁和所述护气管44内壁之间沿长度方向设置有两对称分布的分隔片16，两所述分隔片16将所述护气管44的管内分隔成进油通道10和出油通道3；两所述分隔片16在靠近所述导火锥14的一端镂空设置有导通孔18；所述导通孔18将所述进油通道10和出油通道3相互导通；所述进油通道10远离所述导通孔18的一端导通连接外部的冷导热油供油管11；所述出油通道3远离所述导通孔18的一端导通连接所述热油加热管1的进油端5；所述热油加热管1的出油端5.1导通热导热油输出管24。
一种基于热油锅炉的燃烧室配气系统的方法、过程以及原理，整理如下：
主燃气供给管21连续向燃气烧嘴19注入燃气，与此同时助燃空气管20连续向燃气烧嘴19注入过量助燃空气，过量助燃空气使进入燃烧室17中的助燃空气充分与一同进去的燃气反应后还余存部分氧气；助燃空气与燃气在燃气烧嘴中汇合后从火焰喷口7处喷出，此时火焰喷口7处的电子打火装置启动，火焰喷口7处形成喷射火焰；此时火焰前方受到导火锥14尖端的阻挡，使火焰呈喇叭状散开，且火焰均匀贴附于锥形螺旋分布的前段加热管1前进，并对前段的加热管1加热，由于注入的是过量助燃空气，燃气消耗迅速，随着火焰的继续前进至导火锥14的圆锥底面14.2所在位置时火焰强度开始减弱；此时第二燃气供给管12连续向燃气补充管6供气，其燃气从燃气补充管6的喷气端9喷出，并喷向导火锥14内部的引火腔4中，喷出的纯燃气遇到引火腔4的腔壁8后成波浪状反弹，由于腔内温度已经超过着火点，且腔内还有大量余存氧气，燃气在在引火腔4中反弹的过程中迅速燃烧，形成第二次喇叭状火焰并从引火腔4内迅速均匀喷出，随即贴附于锥形螺旋分布的后段加热管1前进，并对后段加热管1加热，最终形成的烟气通过排烟管22排向烟气净化装置23；
在上述过程中冷导热油供油管11连续将从用热设备出来的冷油导入到护气管44的管内进油通道10中，然后导热油沿进油通道10流向导通孔18处，进油通道10中的油通过导通孔18流向出油通道3，然后导热油从出油通道3的另一端流向加热管1的进油端5，该过程中，出油通道3和进油通道10之间的燃气补充管6外壁被导热油接触性包围，避免了燃气补充管6外壁直接受火焰加热造成管内燃气喷出前就达到着火点，进而造成燃气补充管6中的纯燃气喷出后造成立刻爆燃影响燃烧均匀性，导热油在经过加热管1过程中导热油被加热，然后被加热的导热油从加热管1的热油出油端流出，并通过循环泵流向用热设备，如此形成循环。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于热油锅炉的燃烧室配气系统，其特征在于：包括锅炉本体(15)，所述锅炉本体(15)外部呈横向姿态的圆柱体结构；所示锅炉本体(15)内部同轴心设置有燃烧室(17)，所述燃烧室(17)为横向姿态的锥形圆台结构；所述燃烧室(17)的圆台细端同轴心设置有火焰喷口(7)；所述燃烧室(17)的圆台粗端设置有若干排烟口(27)；
所述燃烧室(17)内还包括热油加热管(1)，所述热油加热管(1)呈锥形螺旋盘绕状贴附于所述燃烧室(17)的锥形内壁(17.1)；
若干所述排烟口(27)分布于所述火焰喷口(7)的对侧端轮廓边缘；且若干排烟孔(27)沿所述燃烧室(17)轴线呈圆周阵列分布；
所述锅炉本体(15)外部还设置有若干排烟管(22)；若干所述排烟管(22)的一端分别导通连接若干所述排烟口(27)；若干所述排烟管(22)的另一端共同连接烟气净化装置(23)；
所述燃烧室(17)中还包括导火锥(14)；所述导火锥(14)外壁呈横向姿态的圆锥结构；所述导火锥(14)与所述燃烧室(17)同轴心设置，且所述导火锥(14)靠近所述火焰喷口(7)的一端为圆锥尖端(14.1)，且所述圆锥尖端(14.1)呈圆顶平滑过渡；所述导火锥(14)的圆锥底面(14.2)所在面位于所述燃烧室(17)轴向方向的中部；所述圆锥尖端(14.1)与所述火焰喷口(7)间距设置；所述导火锥(14)至少通过一根支撑杆(13)与所述燃烧室(17)内壁支撑连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于热油锅炉的燃烧室配气系统，其特征在于：所述燃烧室(17)的圆台轴线和圆台母线之间的夹角为α，所述导火锥(14)的圆锥轴线和圆锥母线之间的夹角为β；其中β和α同时满足20°≤β≤25°，α＝β+3°。
3.根据权利要求2所述的一种基于热油锅炉的燃烧室配气系统，其特征在于：所述导火锥(14)的内部还包括圆锥形引火腔(4)；所述引火腔(4)中同轴心于所述导火锥(14)内部，所述引火腔(4)中靠近所述圆锥尖端(14.1)的一端为尖端；所述引火腔(4)中的底面与所述导火锥(14)的圆锥底面(14.2)重合，且所述引火腔(4)中的底面端导通所述燃烧室(17)；所述引火腔(4)的圆锥轴线和圆锥母线之间的夹角为γ，其中γ满足γ＝β+8°。
4.根据权利要求3所述的一种基于热油锅炉的燃烧室配气系统，其特征在于：还包括燃气补充管(6)；所述燃气补充管(6)与所述燃烧室(17)轴线同轴心设置，所述燃气补充管(6)从所述火焰喷口(7)对侧端伸入所述燃烧室(17)中，且所述燃气补充管(6)伸入燃烧室(17)中的端部为喷气端(9)；
所述喷气端(9)伸入所述引火腔(4)中，且所述喷气端(9)位于所述引火腔(4)中心部位；所述喷气端(9)的燃气喷气方向与所述火焰喷口(7)的喷火方向相对设置；所述燃气补充管(6)的另一端连接外部的第二燃气供给管(12)。
5.根据权利要求4所述的一种基于热油锅炉的燃烧室配气系统，其特征在于：还包括与所述燃烧室(17)同轴心的护气管(44)，所述护气管(44)的一端伸入所述燃烧室(17)中；所述护气管(44)为内径大于所述燃气补充管(6)的耐热金属管结构，且所述护气管(44)两端封口设置；
所述燃气补充管(6)同轴心穿过所述护气管(44)，所述燃气补充管(6)外壁和所述护气管(44)内壁之间沿长度方向设置有两对称分布的分隔片(16)，两所述分隔片(16)将所述护气管(44)的管内分隔成进油通道(10)和出油通道(3)；两所述分隔片(16)在靠近所述导火锥(14)的一端镂空设置有导通孔(18)；所述导通孔(18)将所述进油通道(10)和出油通道(3)相互导通；所述进油通道(10)远离所述导通孔(18)的一端导通连接外部的冷导热油供油管(11)；所述出油通道(3)远离所述导通孔(18)的一端导通连接所述热油加热管(1)的进油端(5)；所述热油加热管(1)的出油端(5.1)导通热导热油输出管(24)。
6.一种基于热油锅炉的燃烧室配气系统的方法，其特征在于：
主燃气供给管(21)连续向燃气烧嘴(19)注入燃气，与此同时助燃空气管(20)连续向燃气烧嘴(19)注入过量助燃空气，过量助燃空气使进入燃烧室(17)中的助燃空气充分与一同进去的燃气反应后还余存部分氧气；助燃空气与燃气在燃气烧嘴中汇合后从火焰喷口(7)处喷出，此时火焰喷口(7)处的电子打火装置启动，火焰喷口(7)处形成喷射火焰；此时火焰前方受到导火锥(14)尖端的阻挡，使火焰呈喇叭状散开，且火焰均匀贴附于锥形螺旋分布的前段加热管(1)前进，并对前段的加热管(1)加热，由于注入的是过量助燃空气，燃气消耗迅速，随着火焰的继续前进至导火锥(14)的圆锥底面(14.2)所在位置时火焰强度开始减弱；此时第二燃气供给管(12)连续向燃气补充管(6)供气，其燃气从燃气补充管(6)的喷气端(9)喷出，并喷向导火锥(14)内部的引火腔(4)中，喷出的纯燃气遇到引火腔(4)的腔壁(8)后成波浪状反弹，由于腔内温度已经超过着火点，且腔内还有大量余存氧气，燃气在在引火腔(4)中反弹的过程中迅速燃烧，形成第二次喇叭状火焰并从引火腔(4)内迅速均匀喷出，随即贴附于锥形螺旋分布的后段加热管(1)前进，并对后段加热管(1)加热，最终形成的烟气通过排烟管(22)排向烟气净化装置(23)；
在上述过程中冷导热油供油管(11)连续将从用热设备出来的冷油导入到护气管(44)的管内进油通道(10)中，然后导热油沿进油通道(10)流向导通孔(18)处，进油通道(10)中的油通过导通孔(18)流向出油通道(3)，然后导热油从出油通道(3)的另一端流向加热管(1)的进油端(5)，该过程中，出油通道(3)和进油通道(10)之间的燃气补充管(6)外壁被导热油接触性包围，避免了燃气补充管(6)外壁直接受火焰加热造成管内燃气喷出前就达到着火点，进而造成燃气补充管(6)中的纯燃气喷出后造成立刻爆燃影响燃烧均匀性，导热油在经过加热管(1)过程中导热油被加热，然后被加热的导热油从加热管(1)的热油出油端流出，并通过循环泵流向用热设备，如此形成循环。
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