CN109506364B - 一种基于螺旋管换热的天然气锅炉及其工作方法 - Google Patents

一种基于螺旋管换热的天然气锅炉及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于螺旋管换热的天然气锅炉，包括横向姿态的柱形炉体所述炉体内同轴心设置有柱形炉腔；所述炉腔的内壁同轴心盘旋设置有螺旋换热管；所述炉腔内还同轴心设置有柱筒状的炉芯；所述炉芯上还呈圆周阵列均布有若干燃气喷出孔，炉芯内的气体燃气通过若干燃气喷出孔呈发散状喷出柱形炉腔；本发明的结构简单，将乙醇气化后燃烧，使其燃烧更加均匀。

Description

一种基于螺旋管换热的天然气锅炉及其工作方法
技术领域
本发明属于天然气锅炉领域，尤其涉及一种基于螺旋管换热的天然气锅炉及其工作方法。
背景技术
天然气作为锅炉燃料具有燃烧效率高，燃烧充分等特点；而乙醇在常温下是液体，乙醇燃料供给在炉膛中时不能像天然气那样以气体的形式进入，因而在锅炉中很容易产生燃烧不均匀的现象，因而将乙醇作为燃料的锅炉设备不多。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种加热和燃烧均匀的一种基于螺旋管换热的天然气锅炉及其工作方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种基于螺旋管换热的天然气锅炉，包括横向姿态的柱形炉体所述炉体内同轴心设置有柱形炉腔；所述炉腔的内壁同轴心盘旋设置有螺旋换热管；所述炉腔内还同轴心设置有柱筒状的炉芯；所述炉芯上还呈圆周阵列均布有若干燃气喷出孔，炉芯内的气体燃气通过若干燃气喷出孔呈发散状喷出柱形炉腔；
还包括冷水供给管和热水导出管，所述冷水供给管的出水端连通所述螺旋换热管的一端，所述热水导出管的进水端连通所述螺旋换热管的另一端。
进一步的，所述柱形炉体的一端一体化同轴心连接有环状的空气进气壳体，所述空气进气壳体内设置有环形腔，所述环形腔与所述炉腔之间通过所述盘形壁体分隔；所述盘形壁体上呈圆周阵列镂空设置有若干助燃空气进气孔，各所述助燃空气进气孔将所述环形腔和炉腔之间相互连通；所述柱形炉体上方还包括助燃空气增压风机，所述增压风机的出风管伸入所述环形腔内。
进一步的，所述炉芯内部同轴心设置有燃气通道和排烟通道，所述燃气通道和排烟通道通过盘形隔板阻断；各所述燃气喷出孔连通所述燃气通道；所述炉芯远离所述环形腔的一端侧壁上还镂空设置有若干排烟孔，所述若干排烟孔连通所述排烟通道；所述炉体的另一端还连接有排烟管，所述排烟管的进烟端连通所述排烟通道，炉腔内燃烧产生的烟气通过若干排烟孔排出排烟通道，并最终排出排烟管中。
进一步的，所述燃气通道内设置有活塞，所述活塞将所述燃气通道阻隔成乙醇蒸汽通道和天然气通道，其中活塞靠近盘形隔板的一侧为天然气通道，活塞远离盘形隔板的一侧为乙醇蒸汽通道；
还包括与所述乙醇蒸汽通道同轴心的硬质注气直管，所述硬质注气直管转动穿过所述盘形壁体中心部位的穿过孔，且所述硬质注气直管伸入所述乙醇蒸汽通道内的一端一体化连接所述活塞，硬质注气直管内同轴心设置有天然气供气通道，所述天然气供气通道靠近所述活塞的一端连通所述天然气通道；所述硬质注气直管的另一端固定连接有气体转接头；还包括直线推杆电机，所述直线推杆电机的直线推杆末端同步连接所述气体转接头；还包括柔性的天然气供给管，所述天然气供给管的出气端连接所述气体转接头；所述天然气供给管通过气体转接头连通所述天然气供气通道；
所述炉芯与所述螺旋换热管之间还呈螺旋状盘旋设置有乙醇气化管；所述乙醇气化管的管外径细于所述螺旋换热管的管外径，且所述乙醇气化管的螺旋距大于所述螺旋换热管的螺旋距；所述乙醇气化管的一端通过转接管连通所述乙醇蒸汽通道，所述乙醇气化管的另一端连通外部的乙醇液体供给管，所述乙醇液体供给管上还设置有防止气体反流的单向阀；所述乙醇蒸汽通道和天然气通道内均设置有气压感应器；所述炉腔内设置有电子打火装置。
进一步的，一种基于螺旋管换热的天然气锅炉的使用方法：
启动助燃空气增压风机，进而使环形腔内形成之助燃空气风压，进而环形腔内的助燃空气源源不断的通过若干助燃空气进气孔均匀连续导入乙醇蒸汽通道内；与此同时启动直线推杆电机，使直线推杆做收缩运动，进而带动活塞做逐渐远离盘形隔板的运动，直至炉芯上的所有燃气喷出孔均连通天然气通道，此时天然气供给管连续向天然气供气通道供给天然气，进而使天然气通道内形成天然气气压，进而天然气通道内的蓄压天然气通过若干燃气喷出孔呈发散状喷出柱形炉腔，与此同时启动炉腔内的电子打火装置，进而使若干燃气喷出孔呈发散状向柱形炉腔喷出天然气燃烧火焰，进而火焰末端均匀喷向螺旋换热管上，进而使螺旋换热管充分加热，进而对其螺旋换热管内流过的水进行持续加热；与此同时乙醇气化管完全浸没于柱形炉腔内的火焰中，进而使乙醇气化管处于持续高温状态；此时启动直线推杆电机，使直线推杆做伸长运动，进而带动活塞做逐渐靠近盘形隔板的运动，直至天然气通道与乙醇蒸汽通道的轴线长度相同；与此同时乙醇液体供给管持续向乙醇气化管供给液体乙醇，流进该乙醇气化管内的液体乙醇被迅速气化，并且气化后的气体乙醇蒸汽通过转接管迅速导入到乙醇蒸汽通道内，进而使乙醇蒸汽通道内形成蓄压的乙醇蒸汽，此时与乙醇蒸汽通道相连通的若干燃气喷出孔呈发散状向柱形炉腔喷出乙醇蒸汽，与此同时与天然气通道相连通的若干燃气喷出孔呈发散状向柱形炉腔喷出天然气，进而与乙醇蒸汽通道相连通的若干燃气喷出孔呈发散状向柱形炉腔喷出乙醇蒸汽燃烧火焰，与天然气通道相连通的若干燃气喷出孔呈发散状向柱形炉腔喷出天然气燃烧火焰；进而柱形炉腔内的天然气火焰和乙醇蒸汽火焰共同对其螺旋换热管内流过的水进行持续加热，进而使热水导出管内持续导出热水；与此同时乙醇蒸汽通道和天然气通道内的气压感应器实时监控其气压，若乙醇蒸汽通道内的气压大于天然气通道内的气压，进而驱动活塞做逐渐远离盘形隔板的运动，进而减少连通乙醇蒸汽通道的燃气喷出孔的数量，降低乙醇蒸汽通道的单位时间喷出量，进而起到节流效果，使乙醇蒸汽通道内的气压升高，直至乙醇蒸汽通道内的气压与天然气通道内的气压相同，进而保证整体火焰的喷射均匀性；同理，若乙醇蒸汽通道内的气压小于天然气通道内的气压，进而驱动活塞做逐渐靠近盘形隔板的运动。
有益效果：本发明的结构简单，将乙醇气化后燃烧，使其燃烧更加均匀，乙醇气化管完全浸没于柱形炉腔内的火焰中，处于持续高温状态；流进该乙醇气化管内的液体乙醇被迅速气化，并且气化后的气体乙醇蒸汽通过转接管迅速导入到乙醇蒸汽通道内，进而使乙醇蒸汽通道内形成蓄压的乙醇蒸汽，乙醇蒸汽通道相连通的若干燃气喷出孔呈发散状向柱形炉腔喷出乙醇蒸汽燃烧火焰，与天然气通道相连通的若干燃气喷出孔呈发散状向柱形炉腔喷出天然气燃烧火焰；进而柱形炉腔内的天然气火焰和乙醇蒸汽火焰共同对其螺旋换热管内流过的水进行持续加热，进而使热水导出管内持续导出热水。
附图说明
附图1为本发明整体结构示意图；
附图2为本发明第一剖开示意图；
附图3为本发明第二剖开示意图；
附图4为本发明第三剖开示意图。
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4所示的一种基于螺旋管换热的天然气锅炉，其特征在于：包括横向姿态的柱形炉体6所述炉体6内同轴心设置有柱形炉腔18；所述炉腔18的内壁同轴心盘旋设置有螺旋换热管19；所述炉腔18内还同轴心设置有柱筒状的炉芯21；所述炉芯21上还呈圆周阵列均布有若干燃气喷出孔22，炉芯21内的气体燃气通过若干燃气喷出孔22呈发散状喷出柱形炉腔18；
还包括冷水供给管10和热水导出管11，所述冷水供给管10的出水端连通所述螺旋换热管19的一端，所述热水导出管11的进水端连通所述螺旋换热管19的另一端。
所述柱形炉体6的一端一体化同轴心连接有环状的空气进气壳体12，所述空气进气壳体12内设置有环形腔15，所述环形腔15与所述炉腔18之间通过所述盘形壁体17分隔；所述盘形壁体17上呈圆周阵列镂空设置有若干助燃空气进气孔16，各所述助燃空气进气孔16将所述环形腔15和炉腔18之间相互连通；所述柱形炉体6上方还包括助燃空气增压风机5，所述增压风机5的出风管13伸入所述环形腔15内。
所述炉芯21内部同轴心设置有燃气通道和排烟通道23.1，所述燃气通道和排烟通道23.1通过盘形隔板29阻断；各所述燃气喷出孔22连通所述燃气通道；所述炉芯21远离所述环形腔15的一端侧壁上还镂空设置有若干排烟孔23，所述若干排烟孔23连通所述排烟通道23.1；所述炉体6的另一端还连接有排烟管8，所述排烟管8的进烟端连通所述排烟通道23.1，炉腔18内燃烧产生的烟气通过若干排烟孔23排出排烟通道23.1，并最终排出排烟管8中。
所述燃气通道内设置有活塞25，所述活塞25将所述燃气通道阻隔成乙醇蒸汽通道27和天然气通道28，其中活塞25靠近盘形隔板29的一侧为天然气通道28，活塞25远离盘形隔板29的一侧为乙醇蒸汽通道27；
还包括与所述乙醇蒸汽通道27同轴心的硬质注气直管4，所述硬质注气直管4转动穿过所述盘形壁体17中心部位的穿过孔24，且所述硬质注气直管4伸入所述乙醇蒸汽通道27内的一端一体化连接所述活塞25，硬质注气直管4内同轴心设置有天然气供气通道26，所述天然气供气通道26靠近所述活塞25的一端连通所述天然气通道28；所述硬质注气直管4的另一端固定连接有气体转接头3；还包括直线推杆电机1，所述直线推杆电机1的直线推杆2末端同步连接所述气体转接头3；还包括柔性的天然气供给管9，所述天然气供给管9的出气端连接所述气体转接头3；所述天然气供给管9通过气体转接头3连通所述天然气供气通道26；
所述炉芯21与所述螺旋换热管19之间还呈螺旋状盘旋设置有乙醇气化管20；所述乙醇气化管20的管外径细于所述螺旋换热管19的管外径，且所述乙醇气化管20的螺旋距大于所述螺旋换热管19的螺旋距；所述乙醇气化管20的一端通过转接管31连通所述乙醇蒸汽通道27，所述乙醇气化管20的另一端连通外部的乙醇液体供给管7，所述乙醇液体供给管7上还设置有防止气体反流的单向阀；所述乙醇蒸汽通道27和天然气通道28内均设置有气压感应器；所述炉腔18内设置有电子打火装置。
本设备的方法，过程以及技术进步整理如下：
启动助燃空气增压风机5，进而使环形腔15内形成之助燃空气风压，进而环形腔15内的助燃空气源源不断的通过若干助燃空气进气孔16均匀连续导入乙醇蒸汽通道27内；与此同时启动直线推杆电机1，使直线推杆2做收缩运动，进而带动活塞25做逐渐远离盘形隔板29的运动，直至炉芯21上的所有燃气喷出孔22均连通天然气通道28，此时天然气供给管9连续向天然气供气通道26供给天然气，进而使天然气通道28内形成天然气气压，进而天然气通道28内的蓄压天然气通过若干燃气喷出孔22呈发散状喷出柱形炉腔18，与此同时启动炉腔18内的电子打火装置，进而使若干燃气喷出孔22呈发散状向柱形炉腔18喷出天然气燃烧火焰，进而火焰末端均匀喷向螺旋换热管19上，进而使螺旋换热管19充分加热，进而对其螺旋换热管19内流过的水进行持续加热；与此同时乙醇气化管20完全浸没于柱形炉腔18内的火焰中，进而使乙醇气化管20处于持续高温状态；此时启动直线推杆电机1，使直线推杆2做伸长运动，进而带动活塞25做逐渐靠近盘形隔板29的运动，直至天然气通道28与乙醇蒸汽通道27的轴线长度相同；与此同时乙醇液体供给管7持续向乙醇气化管20供给液体乙醇，流进该乙醇气化管20内的液体乙醇被迅速气化，并且气化后的气体乙醇蒸汽通过转接管31迅速导入到乙醇蒸汽通道27内，进而使乙醇蒸汽通道27内形成蓄压的乙醇蒸汽，此时与乙醇蒸汽通道27相连通的若干燃气喷出孔22呈发散状向柱形炉腔18喷出乙醇蒸汽，与此同时与天然气通道28相连通的若干燃气喷出孔22呈发散状向柱形炉腔18喷出天然气，进而与乙醇蒸汽通道27相连通的若干燃气喷出孔22呈发散状向柱形炉腔18喷出乙醇蒸汽燃烧火焰，与天然气通道28相连通的若干燃气喷出孔22呈发散状向柱形炉腔18喷出天然气燃烧火焰；进而柱形炉腔18内的天然气火焰和乙醇蒸汽火焰共同对其螺旋换热管19内流过的水进行持续加热，进而使热水导出管11内持续导出热水；与此同时乙醇蒸汽通道27和天然气通道28内的气压感应器实时监控其气压，若乙醇蒸汽通道27内的气压大于天然气通道28内的气压，进而驱动活塞25做逐渐远离盘形隔板29的运动，进而减少连通乙醇蒸汽通道27的燃气喷出孔22的数量，降低乙醇蒸汽通道27的单位时间喷出量，进而起到节流效果，使乙醇蒸汽通道27内的气压升高，直至乙醇蒸汽通道27内的气压与天然气通道28内的气压相同，进而保证整体火焰的喷射均匀性；同理，若乙醇蒸汽通道27内的气压小于天然气通道28内的气压，进而驱动活塞25做逐渐靠近盘形隔板29的运动。
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 (2)

1.一种基于螺旋管换热的天然气锅炉，其特征在于：包括横向姿态的柱形炉体(6)，所述炉体(6)内同轴心设置有柱形炉腔(18)；所述炉腔(18)的内壁同轴心盘旋设置有螺旋换热管(19)；所述炉腔(18)内还同轴心设置有柱筒状的炉芯(21)；所述炉芯(21)上还呈圆周阵列均布有若干燃气喷出孔(22)，炉芯(21)内的气体燃气通过若干燃气喷出孔(22)呈发散状喷出柱形炉腔(18)；
还包括冷水供给管(10)和热水导出管(11)，所述冷水供给管(10)的出水端连通所述螺旋换热管(19)的一端，所述热水导出管(11)的进水端连通所述螺旋换热管(19)的另一端；
所述柱形炉体(6)的一端一体化同轴心连接有环状的空气进气壳体(12)，所述空气进气壳体(12)内设置有环形腔(15)，所述环形腔(15)与所述炉腔(18)之间通过盘形壁体(17)分隔；所述盘形壁体(17)上呈圆周阵列镂空设置有若干助燃空气进气孔(16)，各所述助燃空气进气孔(16)将所述环形腔(15)和炉腔(18)之间相互连通；所述柱形炉体(6)上方还包括助燃空气增压风机(5)，所述增压风机(5)的出风管(13)伸入所述环形腔(15)内；
所述炉芯(21)内部同轴心设置有燃气通道和排烟通道(23.1)，所述燃气通道和排烟通道(23.1)通过盘形隔板(29)阻断；各所述燃气喷出孔(22)连通所述燃气通道；所述炉芯(21)远离所述环形腔(15)的一端侧壁上还镂空设置有若干排烟孔(23)，所述若干排烟孔(23)连通所述排烟通道(23.1)；所述炉体(6)的另一端还连接有排烟管(8)，所述排烟管(8)的进烟端连通所述排烟通道(23.1)，炉腔(18)内燃烧产生的烟气通过若干排烟孔(23)排出排烟通道(23.1)，并最终排出排烟管(8)中；
所述燃气通道内设置有活塞(25)，所述活塞(25)将所述燃气通道阻隔成乙醇蒸汽通道(27)和天然气通道(28)，其中活塞(25)靠近盘形隔板(29)的一侧为天然气通道(28)，活塞(25)远离盘形隔板(29)的一侧为乙醇蒸汽通道(27)；
还包括与所述乙醇蒸汽通道(27)同轴心的硬质注气直管(4)，所述硬质注气直管(4)转动穿过所述盘形壁体(17)中心部位的穿过孔(24)，且所述硬质注气直管(4)伸入所述乙醇蒸汽通道(27)内的一端一体化连接所述活塞(25)，硬质注气直管(4)内同轴心设置有天然气供气通道(26)，所述天然气供气通道(26)靠近所述活塞(25)的一端连通所述天然气通道(28)；所述硬质注气直管(4)的另一端固定连接有气体转接头(3)；还包括直线推杆电机(1)，所述直线推杆电机(1)的直线推杆(2)末端同步连接所述气体转接头(3)；还包括柔性的天然气供给管(9)，所述天然气供给管(9)的出气端连接所述气体转接头(3)；所述天然气供给管(9)通过气体转接头(3)连通所述天然气供气通道(26)；
所述炉芯(21)与所述螺旋换热管(19)之间还呈螺旋状盘旋设置有乙醇气化管(20)；所述乙醇气化管(20)的管外径细于所述螺旋换热管(19)的管外径，且所述乙醇气化管(20)的螺旋距大于所述螺旋换热管(19)的螺旋距；所述乙醇气化管(20)的一端通过转接管(31)连通所述乙醇蒸汽通道(27)，所述乙醇气化管(20)的另一端连通外部的乙醇液体供给管(7)，所述乙醇液体供给管(7)上还设置有防止气体反流的单向阀；所述乙醇蒸汽通道(27)和天然气通道(28)内均设置有气压感应器；所述炉腔(18)内设置有电子打火装置。
2.根据权利要求1所述的一种基于螺旋管换热的天然气锅炉的使用方法，其特征在于：
启动助燃空气增压风机(5)，进而使环形腔(15)内形成之助燃空气风压，进而环形腔(15)内的助燃空气源源不断的通过若干助燃空气进气孔(16)均匀连续导入乙醇蒸汽通道(27)内；与此同时启动直线推杆电机(1)，使直线推杆(2)做收缩运动，进而带动活塞(25)做逐渐远离盘形隔板(29)的运动，直至炉芯(21)上的所有燃气喷出孔(22)均连通天然气通道(28)，此时天然气供给管(9)连续向天然气供气通道(26)供给天然气，进而使天然气通道(28)内形成天然气气压，进而天然气通道(28)内的蓄压天然气通过若干燃气喷出孔(22)呈发散状喷出柱形炉腔(18)，与此同时启动炉腔(18)内的电子打火装置，进而使若干燃气喷出孔(22)呈发散状向柱形炉腔(18)喷出天然气燃烧火焰，进而火焰末端均匀喷向螺旋换热管(19)上，进而使螺旋换热管(19)充分加热，进而对其螺旋换热管(19)内流过的水进行持续加热；与此同时乙醇气化管(20)完全浸没于柱形炉腔(18)内的火焰中，进而使乙醇气化管(20)处于持续高温状态；此时启动直线推杆电机(1)，使直线推杆(2)做伸长运动，进而带动活塞(25)做逐渐靠近盘形隔板(29)的运动，直至天然气通道(28)与乙醇蒸汽通道(27)的轴线长度相同；与此同时乙醇液体供给管(7)持续向乙醇气化管(20)供给液体乙醇，流进该乙醇气化管(20)内的液体乙醇被迅速气化，并且气化后的气体乙醇蒸汽通过转接管(31)迅速导入到乙醇蒸汽通道(27)内，进而使乙醇蒸汽通道(27)内形成蓄压的乙醇蒸汽，此时与乙醇蒸汽通道(27)相连通的若干燃气喷出孔(22)呈发散状向柱形炉腔(18)喷出乙醇蒸汽，与此同时与天然气通道(28)相连通的若干燃气喷出孔(22)呈发散状向柱形炉腔(18)喷出天然气，进而与乙醇蒸汽通道(27)相连通的若干燃气喷出孔(22)呈发散状向柱形炉腔(18)喷出乙醇蒸汽燃烧火焰，与天然气通道(28)相连通的若干燃气喷出孔(22)呈发散状向柱形炉腔(18)喷出天然气燃烧火焰；进而柱形炉腔(18)内的天然气火焰和乙醇蒸汽火焰共同对其螺旋换热管(19)内流过的水进行持续加热，进而使热水导出管(11)内持续导出热水；与此同时乙醇蒸汽通道(27)和天然气通道(28)内的气压感应器实时监控其气压，若乙醇蒸汽通道(27)内的气压大于天然气通道(28)内的气压，进而驱动活塞(25)做逐渐远离盘形隔板(29)的运动，进而减少连通乙醇蒸汽通道(27)的燃气喷出孔(22)的数量，降低乙醇蒸汽通道(27)的单位时间喷出量，进而起到节流效果，使乙醇蒸汽通道(27)内的气压升高，直至乙醇蒸汽通道(27)内的气压与天然气通道(28)内的气压相同，进而保证整体火焰的喷射均匀性；同理，若乙醇蒸汽通道(27)内的气压小于天然气通道(28)内的气压，进而驱动活塞(25)做逐渐靠近盘形隔板(29)的运动。
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