CN108895439B - 一种冒泡式混合燃料锅炉及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冒泡式混合燃料锅炉，包括乙醇蒸汽发生炉体和燃烧加热炉体；所述乙醇蒸汽发生炉体为竖立姿态的圆柱壳体结构；所述燃烧加热炉体为尖端朝下的“陀螺状”壳体结构；所述乙醇蒸汽发生炉体上端与所述燃烧加热炉体下端一体化连通连接；本发明的结构简单，采用乙醇蒸汽发生腔使燃烧环腔中气泡连续冒出的气体为助燃空气和乙醇蒸汽高度均匀混合的气体，进而燃烧环腔产生均匀的燃烧火焰。
Description
技术领域
本发明属于锅炉领域，尤其涉及一种冒泡式混合燃料锅炉及其方法。
背景技术
在锅炉中，采用采用乙醇蒸汽和助燃空气高度混合之后的燃烧效率会被进一步的提高，但乙醇蒸汽和助燃空气在空腔的混合环境很难控制，很容易发生还没混合好就发生燃烧爆炸的现象，燃烧过程不可控。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种乙醇蒸汽燃烧效率更高的一种冒泡式混合燃料锅炉及其方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种冒泡式混合燃料锅炉，包括乙醇蒸汽发生炉体和燃烧加热炉体；
所述乙醇蒸汽发生炉体为竖立的圆柱壳体结构；所述燃烧加热炉体为尖端朝下的“陀螺状”壳体结构；所述乙醇蒸汽发生炉体上端与所述燃烧加热炉体下端一体化连通连接。
进一步的，所述乙醇蒸汽发生炉体的内腔同轴心设置有天然气加热炉芯，所述天然气加热炉芯为导热金属柱形壳体结构，所述天然气加热炉芯的内部同轴心设置有柱形燃烧室，所述天然气加热炉芯外壁与所述乙醇蒸汽发生炉体内壁之间形成环柱形乙醇蒸汽发生腔，所述燃烧室下端设置有天然气火焰喷射口，所述天然气火焰喷射口的火焰喷射方向沿所述柱形燃烧室的轴线向上；所述柱形燃烧室上端为烟气排出端。
进一步的，所述乙醇蒸汽发生腔中同轴心设置有若干环盘，所述环盘为金属圆环形薄壁结构；各所述环盘等距设置，且各所述环盘的内圈一体化连接所述天然气加热炉芯外壁，各所述环盘的外圈一体化连接所述乙醇蒸汽发生炉体内壁；且各所述环盘的盘面镂空设置有若干气泡通过孔，若干所述气泡通过孔均布于各所述环盘的盘面；
所述乙醇蒸汽发生腔下端设置有环形底盘，所述环形底盘下侧设置有助燃空气过渡腔，所述环形底盘上镂空设置有若干冒泡气孔，各所述冒泡气孔在所述环形底盘上均布；
还包括第一助燃空气供给管，所述第一助燃空气供给管的出气端连通连接所述助燃空气过渡腔。
进一步的，所述乙醇蒸汽发生炉体下端还安装有燃烧器，所述燃烧器的天然气火焰喷射口伸入所述所述柱形燃烧室中；还包括天然气供给管和第二助燃空气管，所述天然气供给管的出气端连通连接所述燃烧器的天然气进气端，所述第二助燃空气管的出气端连通连接所述燃烧器的助燃空气进气端。
进一步的，所述燃烧加热炉体的内腔还同轴线包括水加热炉芯，所述水加热炉芯为“陀螺形”密闭金属壳体结构，所述加热炉芯内部为水加热腔；所述水加热炉芯外壁与所述燃烧加热炉体内壁之间形成燃烧环腔；所述燃烧环腔下端与所述乙醇蒸汽发生腔上端相互连通；所述燃烧环腔的下部分为呈喇叭开口状的锥形燃烧环腔.，所述燃烧环腔的上部分为圆柱形燃烧环腔.；所述圆柱形燃烧环腔.中呈螺旋状盘旋设置有换热水管；所述圆柱形燃烧环腔.顶部连通第一排烟管；
还包括冷水进水管、热水出水管、过滤器和过渡水管；所述冷水进水管的出水端连通连接所述换热水管上端进水端，所述换热水管下端出水端连通过滤器的进水端，所述过滤器的出水端连通所述过渡水管的进水端，所述过渡水管的出水端连通所述水加热腔上端；所述热水出水管的进水端伸入所述水加热腔的底部；
还包括若干呈束状分布的硬质换热烟管，各所述硬质换热烟管的中部竖向穿过所述水加热腔，各所述硬质换热烟管的下端连通所述柱形燃烧室上端的烟气排出端；各所述硬质换热烟管的上端连接第二排烟管。
进一步的，一种冒泡式混合燃料锅炉的操作方法：
准备环节：在启动之前，乙醇供给装置向乙醇蒸汽发生腔中灌注液体乙醇，直至整个乙醇蒸汽发生腔中的乙醇液面所在高度高出最上面一层的环盘所在高度，由于在设备运行过程中乙醇蒸汽发生腔中的乙醇始终在消耗，因此在整个设备运行过程中控制乙醇供给装置始终维持乙醇蒸汽发生腔中的乙醇液面高度不变；与此同时确保初始状态下水加热腔为满水充盈状态；
乙醇预加热环节：天然气供给管和第二助燃空气管分别连续向燃烧器供给天然气和助燃空气，此时启动天然气加热炉芯中的电子打火装置，进而天然气火焰喷射口产生向上喷射的火焰，进而喷射的火焰对天然气加热炉芯的内壁进行加热，由于天然气加热炉芯为金属导热材质，进而天然气加热炉芯受热后连续对乙醇蒸汽发生腔中的液体乙醇加热，与此同时还将部分热量传导给环盘，进而各环盘对乙醇蒸汽发生腔中的乙醇液体进行均匀加热；随着时间的推移，乙醇蒸汽发生腔中的温度达到沸点，进而乙醇蒸汽发生腔中的乙醇开始沸腾，调节天然气火焰喷射口的火焰喷射强度，进而使乙醇蒸汽发生腔中的乙醇液体处于低强度沸腾状态，乙醇蒸汽发生腔中的乙醇在沸腾过程中整个乙醇蒸汽发生腔中连续产生均匀的乙醇沸腾气泡，进而乙醇沸腾气泡在乙醇蒸汽发生腔中连续翻滚，并且整体乙醇沸腾气泡群处于上浮趋势；由于各环盘将乙醇蒸汽发生腔分割成了多个相对独立的液体沸腾腔室，因此每个液体沸腾腔室都会发生相对独立的沸腾翻滚现象，各环盘避免了乙醇蒸汽发生腔发生整体沸腾翻滚现象，同时环盘配合其上面均布气泡通过孔可延缓气泡上浮趋势，使气泡更持久的在乙醇蒸汽发生腔中发生更加持久的翻滚，进而促进内部的两种气泡的交融和混合，提高了乙醇蒸汽发生腔在沸腾过程中的稳定性；与此同时第一助燃空气供给管连续向助燃空气过渡腔注入过量助燃空气，此时助燃空气过渡腔中的压缩助燃空气透过环形底盘上的各个冒泡气孔以细小气泡的形式连续注入到乙醇蒸汽发生腔底部，进而助燃气泡群在浮力作用下在乙醇蒸汽发生腔中连续上浮，由于乙醇蒸汽发生腔已经处于沸腾状态，因此助燃气泡在上浮过程中随沸腾的液体乙醇一同呈上升趋势的做沸腾式翻滚运动；进而乙醇蒸汽发生腔中的乙醇蒸汽气泡和助燃空气气泡在翻滚的乙醇液体的作用下发生交融，形成大量乙醇和助燃空气高度相混合的混合气泡；由于助燃空气和乙醇蒸汽相混合的气泡还处于乙醇蒸汽发生腔的沸腾液体中，无法达到着火点，但是可以借助沸腾的扰动和翻滚效果促进助燃空气和乙醇蒸汽相高度混合，因此助燃空气和乙醇蒸汽相混合的气泡不会发生爆燃的现象；助燃空气和乙醇蒸汽相混合的气泡最终会上浮至乙醇蒸汽发生腔上端的液面并发生气泡破裂，进而大量助燃空气和乙醇蒸汽相混合的气体连续进入到燃烧环腔中；与此同时，启动燃烧环腔中的电子打火装置，由于燃烧环腔中的气体为助燃空气和乙醇蒸汽高度均匀混合的气体，进而燃烧环腔产生均匀的燃烧火焰，由于乙醇蒸汽发生腔上端的液面连续有气泡破裂的混合气体补充，因而燃烧环腔发生连续高效燃烧状态，进而燃烧环腔中的火焰同时对水加热炉芯和换热水管同时加热；最终燃烧环腔中产生的烟气进入到第一排烟管中；与此同时天然气加热炉芯的燃烧室中产生的高温烟气通过呈束状分布的硬质换热烟管排出到第二排烟管中，而呈束状分布的硬质换热烟管连续对水加热腔中的水加热。
有益效果：本发明的结构简单，采用乙醇蒸汽发生腔结构使燃烧环腔中气泡连续冒出的的气体为助燃空气和乙醇蒸汽高度均匀混合的气体，进而燃烧环腔产生均匀的燃烧火焰，乙醇蒸汽发生腔上端的液面连续有气泡破裂的混合气体补充，因而燃烧环腔发生连续高效燃烧状态，进而燃烧环腔中的火焰同时对水加热炉芯和换热水管同时加热，该结构由于乙醇蒸汽和助燃空气高度混合的气体，因而燃烧效率进一步的提高；乙醇蒸汽发生腔中的乙醇蒸汽气泡和助燃空气气泡在翻滚的乙醇液体的作用下发生交融，形成大量乙醇和助燃空气高度相混合的混合气泡；由于助燃空气和乙醇蒸汽相混合的气泡还处于乙醇蒸汽发生腔的沸腾液体中，无法达到着火点，但是可以借助沸腾的扰动和翻滚效果促进助燃空气和乙醇蒸汽相高度混合，因此助燃空气和乙醇蒸汽相混合的气泡不会发生爆燃的现象。
附图说明
附图1为本发明整体第一示意图；
附图2为本发明整体第二示意图；
附图3为本发明整体内剖开第一示意图；
附图4为本发明整体内剖开第二示意图；
附图5为乙醇蒸汽发生腔内部结构示意图。
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5所示的一种冒泡式混合燃料锅炉，乙醇蒸汽发生炉体15和燃烧加热炉体23；
所述乙醇蒸汽发生炉体15为竖立的圆柱壳体结构；所述燃烧加热炉体23为尖端朝下的“陀螺状”壳体结构；所述乙醇蒸汽发生炉体15上端与所述燃烧加热炉体23下端一体化连通连接。
所述乙醇蒸汽发生炉体15的内腔同轴心设置有天然气加热炉芯22，所述天然气加热炉芯22为导热金属柱形壳体结构，所述天然气加热炉芯22的内部同轴心设置有柱形燃烧室7，所述天然气加热炉芯22外壁与所述乙醇蒸汽发生炉体15内壁之间形成环柱形乙醇蒸汽发生腔10，所述燃烧室7下端设置有天然气火焰喷射口3，所述天然气火焰喷射口3的火焰喷射方向沿所述柱形燃烧室7的轴线向上；所述柱形燃烧室7上端为烟气排出端。
所述乙醇蒸汽发生腔10中同轴心设置有若干环盘14，所述环盘14为金属圆环形薄壁结构；各所述环盘14等距设置，且各所述环盘14的内圈一体化连接所述天然气加热炉芯22外壁，各所述环盘14的外圈一体化连接所述乙醇蒸汽发生炉体15内壁；且各所述环盘14的盘面镂空设置有若干气泡通过孔13，若干所述气泡通过孔13均布于各所述环盘14的盘面；
所述乙醇蒸汽发生腔10下端设置有环形底盘6，所述环形底盘6下侧设置有助燃空气过渡腔11，所述环形底盘6上镂空设置有若干冒泡气孔12，各所述冒泡气孔12在所述环形底盘6上均布；
还包括第一助燃空气供给管5，所述第一助燃空气供给管5的出气端连通连接所述助燃空气过渡腔11。
所述乙醇蒸汽发生炉体15下端还安装有燃烧器2，所述燃烧器2的天然气火焰喷射口3伸入所述所述柱形燃烧室7中；还包括天然气供给管1和第二助燃空气管4，所述天然气供给管1的出气端连通连接所述燃烧器2的天然气进气端，所述第二助燃空气管4的出气端连通连接所述燃烧器2的助燃空气进气端。
所述燃烧加热炉体23的内腔还同轴线包括水加热炉芯31，所述水加热炉芯31为“陀螺形”密闭金属壳体结构，所述加热炉芯31内部为水加热腔34；所述水加热炉芯31外壁与所述燃烧加热炉体23内壁之间形成燃烧环腔30；所述燃烧环腔30下端与所述乙醇蒸汽发生腔10上端相互连通；所述燃烧环腔30的下部分为呈喇叭开口状的锥形燃烧环腔21.1，所述燃烧环腔30的上部分为圆柱形燃烧环腔21.2；所述圆柱形燃烧环腔21.2中呈螺旋状盘旋设置有换热水管33；所述圆柱形燃烧环腔21.2顶部连通第一排烟管25；
还包括冷水进水管26、热水出水管24、过滤器29和过渡水管28；所述冷水进水管26的出水端连通连接所述换热水管33上端进水端，所述换热水管33下端出水端连通过滤器29的进水端，所述过滤器29的出水端连通所述过渡水管28的进水端，所述过渡水管28的出水端连通所述水加热腔34上端；所述热水出水管24的进水端伸入所述水加热腔34的底部；在正常的加热循环过程中，水进水管26将冷水导入到换热水管33中，然后换热水管33中的水被加热后通过过渡水管28导入到水加热腔34中，进而水加热腔34中的水受到换热烟管17和燃烧环腔30的双重二次加热，最后通过热水出水管24排出；进而实现多重加热。
还包括若干呈束状分布的硬质换热烟管17，各所述硬质换热烟管17的中部竖向穿过所述水加热腔34，各所述硬质换热烟管17的下端连通所述柱形燃烧室7上端的烟气排出端；各所述硬质换热烟管17的上端连接第二排烟管19。
本方案的工作方法、燃烧加热过程以及技术进步整理如下：
准备环节：在启动之前，乙醇供给装置向乙醇蒸汽发生腔10中灌注液体乙醇，直至整个乙醇蒸汽发生腔10中的乙醇液面所在高度高出最上面一层的环盘14所在高度，由于在设备运行过程中乙醇蒸汽发生腔10中的乙醇始终在消耗，因此在整个设备运行过程中控制乙醇供给装置始终维持乙醇蒸汽发生腔10中的乙醇液面高度不变；与此同时确保初始状态下水加热腔34为满水充盈状态；
乙醇预加热环节：天然气供给管1和第二助燃空气管4分别连续向燃烧器2供给天然气和助燃空气，此时启动天然气加热炉芯22中的电子打火装置，进而天然气火焰喷射口3产生向上喷射的火焰，进而喷射的火焰对天然气加热炉芯22的内壁进行加热，由于天然气加热炉芯22为金属导热材质，进而天然气加热炉芯22受热后连续对乙醇蒸汽发生腔10中的液体乙醇加热，与此同时还将部分热量传导给环盘14，进而各环盘14对乙醇蒸汽发生腔10中的乙醇液体进行均匀加热；随着时间的推移，乙醇蒸汽发生腔10中的温度达到沸点，进而乙醇蒸汽发生腔10中的乙醇开始沸腾，调节天然气火焰喷射口3的火焰喷射强度，进而使乙醇蒸汽发生腔10中的乙醇液体处于低强度沸腾状态，乙醇蒸汽发生腔10中的乙醇在沸腾过程中整个乙醇蒸汽发生腔10中连续产生均匀的乙醇沸腾气泡，进而乙醇沸腾气泡在乙醇蒸汽发生腔10中连续翻滚，并且整体乙醇沸腾气泡群处于上浮趋势；由于各环盘14将乙醇蒸汽发生腔10分割成了多个相对独立的液体沸腾腔室，因此每个液体沸腾腔室都会发生相对独立的沸腾翻滚现象，各环盘14避免了乙醇蒸汽发生腔10发生整体沸腾翻滚现象，同时环盘14配合其上面均布气泡通过孔13可延缓气泡上浮趋势，使气泡更持久的在乙醇蒸汽发生腔10中发生更加持久的翻滚，进而促进内部的两种气泡的交融和混合，提高了乙醇蒸汽发生腔10在沸腾过程中的稳定性；与此同时第一助燃空气供给管5连续向助燃空气过渡腔11注入过量助燃空气，此时助燃空气过渡腔11中的压缩助燃空气透过环形底盘6上的各个冒泡气孔12以细小气泡的形式连续注入到乙醇蒸汽发生腔10底部，进而助燃气泡群在浮力作用下在乙醇蒸汽发生腔10中连续上浮，由于乙醇蒸汽发生腔10已经处于沸腾状态，因此助燃气泡在上浮过程中随沸腾的液体乙醇一同呈上升趋势的做沸腾式翻滚运动；进而乙醇蒸汽发生腔10中的乙醇蒸汽气泡和助燃空气气泡在翻滚的乙醇液体的作用下发生交融，形成大量乙醇和助燃空气高度相混合的混合气泡；由于助燃空气和乙醇蒸汽相混合的气泡还处于乙醇蒸汽发生腔10的沸腾液体中，无法达到着火点，但是可以借助沸腾的扰动和翻滚效果促进助燃空气和乙醇蒸汽相高度混合，因此助燃空气和乙醇蒸汽相混合的气泡不会发生爆燃的现象；助燃空气和乙醇蒸汽相混合的气泡最终会上浮至乙醇蒸汽发生腔10上端的液面并发生气泡破裂，进而大量助燃空气和乙醇蒸汽相混合的气体连续进入到燃烧环腔30中；与此同时，启动燃烧环腔30中的电子打火装置，由于燃烧环腔30中的气体为助燃空气和乙醇蒸汽高度均匀混合的气体，进而燃烧环腔30产生均匀的燃烧火焰，由于乙醇蒸汽发生腔10上端的液面连续有气泡破裂的混合气体补充，因而燃烧环腔30发生连续高效燃烧状态，进而燃烧环腔30中的火焰同时对水加热炉芯31和换热水管33同时加热；最终燃烧环腔30中产生的烟气进入到第一排烟管25中；与此同时天然气加热炉芯22的燃烧室7中产生的高温烟气通过呈束状分布的硬质换热烟管17排出到第二排烟管19中，而呈束状分布的硬质换热烟管17连续对水加热腔34中的水加热。
在正常的加热循环过程中，水进水管26将冷水导入到换热水管33中，然后换热水管33中的水被加热后通过过渡水管28导入到水加热腔34中，进而水加热腔34中的水受到换热烟管17和燃烧环腔30的双重二次加热，最后通过热水出水管24排出；进而实现多重加热。
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 (1)
1.一种冒泡式混合燃料锅炉，其特征在于：包括乙醇蒸汽发生炉体(15)和燃烧加热炉体(23)；
所述乙醇蒸汽发生炉体(15)为竖立的圆柱壳体结构；所述燃烧加热炉体(23)为尖端朝下的“陀螺状”壳体结构；所述乙醇蒸汽发生炉体(15)上端与所述燃烧加热炉体(23)下端一体化连通连接；
所述乙醇蒸汽发生炉体(15)的内腔同轴心设置有天然气加热炉芯(22)，所述天然气加热炉芯(22)为导热金属柱形壳体结构，所述天然气加热炉芯(22)的内部同轴心设置有柱形燃烧室(7)，所述天然气加热炉芯(22)外壁与所述乙醇蒸汽发生炉体(15)内壁之间形成环柱形乙醇蒸汽发生腔(10)，所述燃烧室(7)下端设置有天然气火焰喷射口(3)，所述天然气火焰喷射口(3)的火焰喷射方向沿所述柱形燃烧室(7)的轴线向上；所述柱形燃烧室(7)上端为烟气排出端；
所述乙醇蒸汽发生腔(10)中同轴心设置有若干环盘(14)，所述环盘(14)为金属圆环形薄壁结构；各所述环盘(14)等距设置，且各所述环盘(14)的内圈一体化连接所述天然气加热炉芯(22)外壁，各所述环盘(14)的外圈一体化连接所述乙醇蒸汽发生炉体(15)内壁；且各所述环盘(14)的盘面镂空设置有若干气泡通过孔(13)，若干所述气泡通过孔(13)均布于各所述环盘(14)的盘面；
所述乙醇蒸汽发生腔(10)下端设置有环形底盘(6)，所述环形底盘(6)下侧设置有助燃空气过渡腔(11)，所述环形底盘(6)上镂空设置有若干冒泡气孔(12)，各所述冒泡气孔(12)在所述环形底盘(6)上均布；
还包括第一助燃空气供给管(5)，所述第一助燃空气供给管(5)的出气端连通连接所述助燃空气过渡腔(11)；
所述乙醇蒸汽发生炉体(15)下端还安装有燃烧器(2)，所述燃烧器(2)的天然气火焰喷射口(3)伸入所述所述柱形燃烧室(7)中；还包括天然气供给管(1)和第二助燃空气管(4)，所述天然气供给管(1)的出气端连通连接所述燃烧器(2)的天然气进气端，所述第二助燃空气管(4)的出气端连通连接所述燃烧器(2)的助燃空气进气端；
所述燃烧加热炉体(23)的内腔还同轴线包括水加热炉芯(31)，所述水加热炉芯(31)为“陀螺形”密闭金属壳体结构，所述加热炉芯(31)内部为水加热腔(34)；所述水加热炉芯(31)外壁与所述燃烧加热炉体(23)内壁之间形成燃烧环腔(30)；所述燃烧环腔(30)下端与所述乙醇蒸汽发生腔(10)上端相互连通；所述燃烧环腔(30)的下部分为呈喇叭开口状的锥形燃烧环腔(21.1)，所述燃烧环腔(30)的上部分为圆柱形燃烧环腔(21.2)；所述圆柱形燃烧环腔(21.2)中呈螺旋状盘旋设置有换热水管(33)；所述圆柱形燃烧环腔(21.2)顶部连通第一排烟管(25)；
还包括冷水进水管(26)、热水出水管(24)、过滤器(29)和过渡水管(28)；所述冷水进水管(26)的出水端连通连接所述换热水管(33)上端进水端，所述换热水管(33)下端出水端连通过滤器(29)的进水端，所述过滤器(29)的出水端连通所述过渡水管(28)的进水端，所述过渡水管(28)的出水端连通所述水加热腔(34)上端；所述热水出水管(24)的进水端伸入所述水加热腔(34)的底部；
还包括若干呈束状分布的硬质换热烟管(17)，各所述硬质换热烟管(17)的中部竖向穿过所述水加热腔(34)，各所述硬质换热烟管(17)的下端连通所述柱形燃烧室(7)上端的烟气排出端；各所述硬质换热烟管(17)的上端连接第二排烟管(19)。
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