CN111765634A - 一种新型气体和液体组合加热锅炉及其点火方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型气体和液体组合加热锅炉，属于加热锅炉技术领域。该新型气体和液体组合加热锅炉，包括燃烧室、炉膛、液体腔、气体腔、控制器、火焰感应器、油泵、喷油器、点火电极和点火线圈；燃烧室的前端外侧壁上周向设置有炉膛；炉膛的外侧壁前端周向设置有液体腔；炉膛的外侧壁后端周向设置有气体腔；燃烧室的后端外侧壁上连通燃烧室进气风机；燃烧室内腔的后端设置有所述喷油器和点火电极；燃烧室内腔后端的侧壁上设置有火焰感应器；燃烧室后端的外部设置有点火线圈；控制器分别有火焰感应器、点火线圈和油泵相连接。本发明提供的新型气体和液体组合加热锅炉，锅炉能够同时加热两种介质，液体和气体，结构布置合理，加热效率高。

Description

一种新型气体和液体组合加热锅炉及其点火方法

技术领域

本发明属于加热锅炉技术领域，具体涉及一种新型气体和液体组合加热锅炉及其点火方法。

背景技术

加热锅炉是将空气与燃料按适当比例混合进行燃烧，通过产生的热能来加热液体或是气体的一种设备。加热锅炉型式很多，但现有锅炉产品的燃烧方式均是将燃料直接浸润在细密金属网格上，初始点火通过高热电阻丝引燃其表面燃油，局部燃烧后，火焰随进入的新鲜空气遍布周圈金属网，形成炉膛火焰。这种燃烧方式起燃缓慢，且混合不均匀，燃烧初期形成大量黑烟，燃料经济性较差。另外，现有锅炉的型式均为加热单一介质-液体或者气体，即使部分锅炉能够加热双介质，但大都型式简单，效率低下。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型气体和液体组合加热锅炉及其点火方法。本发明提供的新型气体和液体组合加热锅炉，其特点是燃料空气比例控制精确，火焰启燃迅速，且燃烧完全。锅炉能够同时加热两种介质，液体和气体，结构布置合理，加热效率高。

为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种新型气体和液体组合加热锅炉，包括燃烧室、炉膛、控制器、火焰感应器、油泵、喷油器、点火电极和点火线圈；所述燃烧室的前端外侧壁上周向螺栓连接或焊接有炉膛；所述炉膛的外侧壁前端周向螺栓连接或焊接有液体腔；所述液体腔开设有液体出口和液体入口；所述液体入口与水泵相连接；所述液体出口与外部液体循环吸热装置通过管路连接；所述炉膛的外侧壁后端周向螺栓连接或焊接有气体腔；所述液体腔和所述气体腔利用隔板隔开；所述气体腔上开设有气体入口和气体出口；所述气体入口与空气风机连接；所述气体出口与外部气体循环吸热装置通过管路连接；所述燃烧室的中部设置有排气出口；所述排气出口与所述炉膛相连通；所述燃烧室的后端外侧壁上连通燃烧室进气风机；所述燃烧室内腔的后端设置有所述喷油器和所述点火电极；所述燃烧室内腔后端的侧壁上设置有所述火焰感应器；所述燃烧室后端的外部设置有所述点火线圈；所述点火线圈的一端通过导线与所述点火电极连接；所述点火线圈的另一端通过导线与所述控制器连接；所述控制器通过电源线与外部电源相连接；所述火焰感应器通过导线与所述控制器连接；所述油泵通过线束与所述控制器相连接；所述喷油器通过管路与所述油泵相连通；所述油泵位于所述燃烧室的外部；所述油泵具有进油管；所述进油管与外部油箱通过管路连接。

优选地，所述炉膛内腔与所述燃烧室外侧壁之间周向铸造成型或焊接有燃烧室翅片。

优选地，所述液体腔的内侧壁上周向铸造成型或焊接有液体腔翅片。

优选地，所述气体腔的内侧壁上周向铸造成型或焊接有气体腔翅片。

优选地，自所述液体腔前端依次焊接有管束前隔板、管束中隔板和管束后隔板；所述液体腔和所述气体腔通过所述管束中隔板隔开；所述液体腔和所述气体腔内周向设置有管束；所述管束依次穿过所述管束前隔板、所述管束中隔板和所述管束后隔板并焊接在所述管束前隔板、所述管束中隔板和所述管束后隔板上；所述管束为空心管。

本发明还提供了以上技术方案所述的新型气体和液体组合加热锅炉的点火方法，包括如下步骤：

步骤一、控制器控制点火线圈产生高电压，使得点火电极击穿空气产生连续火弧；

步骤二、启动油泵自进油管吸入燃油并产生高压，通过喷油器前端细孔喷出油雾，同时燃烧室进气风机启动向燃烧室中送入空气，与油雾形成混合气，在火弧的点燃下，形成初始火焰；

步骤三、火焰感应器探测燃烧室中是否有火焰存在；若火焰感应器探测到燃烧室内存在火焰，则点火结束；若火焰感应器探测到燃烧室内不存在火焰，则通过重新调整油泵的压力来调整油雾量，通过调整燃烧室进气风机的转速来调整空气量，使点火电极再次点火。

本发明提供的新型气体和液体组合加热锅炉采用火花点燃高压喷射燃油通入空气进行助燃的方式，火焰启燃迅速，且燃烧完全。锅炉能够同时加热两种介质-液体和气体，结构布置合理，加热效率高。

本发明提供的新型气体和液体组合加热锅炉的点火方法，锅炉启动时，控制器首先控制点火电极在点火线圈高电压作用下，电离空气持续产生火弧，然后进气风机向燃烧室提供空气，同时油泵向喷油器提供高压燃油，形成喷射油雾，与空气形成油气混合气，在电弧的点燃下形成初始火焰，火焰随空气推动扩散进入炉膛，到达炉膛前端通过炉膛壁及散热翅片加热液体。火焰的烟气折回进入锅炉中部炉膛，加热外层空气，同时，燃烧室中的火焰通过燃烧室翅片进一步加热中部炉膛烟气。加热后的液体通过进口水泵驱动循环，加热后的空气通过空气风机驱动循环，加热效果好。

本发明在气体腔和液体腔内铸造成型或焊接空心管束，气体腔内被加热的气体可以通过空心管束对气体腔内的气体和液体腔的液体进行加热，加快了气体和液体的升温速度，缩短了升温的时间。

附图说明

图1为本发明的原理结构示意图；

图2为本发明采用管束加热的结构示意图；

图3为传统锅炉与新型燃烧器着火时间对比图；

图4为新型气体和液体组合加热锅炉，气-液，温升图；

图1中，1.水泵,2.空气风机,3.喷油器,4.进油管,5.油泵,6.线束,7.控制器,8.电源线,9.液体腔,10.液体出口，11.液体腔翅片,12.气体出口,13.炉膛,14.气体腔,15.气体腔翅片,16.燃烧室翅片,17.排气出口,18.燃烧室,19.点火电极,20.燃烧室进气风机,21.火焰感应器,22.点火线圈,23.导线；

图2中，9.液体腔,14.气体腔,24.管束中隔板,25.管束,26.管束前隔板, 27.管束后隔板。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种新型气体和液体组合加热锅炉，包括燃烧室18、炉膛13、控制器7、火焰感应器21、油泵5、喷油器3、点火电极19和点火线圈22；所述燃烧室18的前端外侧壁上周向螺栓连接或焊接有炉膛13；所述炉膛13的外侧壁前端周向螺栓连接或焊接有液体腔9；所述液体腔9开设有液体出口10和液体入口；所述液体入口与水泵1相连接；所述液体出口10与外部液体循环吸热装置通过管路连接；所述炉膛的外侧壁后端周向螺栓连接或焊接有气体腔14；所述液体腔9和所述气体腔14利用隔板隔开；所述气体腔14上开设有气体入口和气体出口12；所述气体入口与空气风机2连接；所述气体出口12与外部气体循环吸热装置通过管路连接；所述燃烧室18的中部设置有排气出口17；所述排气出口17与所述炉膛13相连通；所述燃烧室18的后端外侧壁上连通燃烧室进气风机20；所述燃烧室18内腔的后端设置有所述喷油器3和所述点火电极 19；所述燃烧室18内腔后端的侧壁上设置有所述火焰感应器21；所述燃烧室 18后端的外部设置有所述点火线圈22；所述点火线圈22的一端通过导线23与所述点火电极19连接；所述点火线圈22的另一端通过导线23与所述控制器7 连接；所述控制器7通过电源线8与外部电源相连接；所述火焰感应器21通过导线23与所述控制器7连接；所述油泵5通过线束6与所述控制器7相连接；所述喷油器3通过管路与所述油泵5相连通；所述油泵5位于所述燃烧室18的外部；所述油泵5具有进油管4；所述进油管4与外部油箱通过管路连接。

在本发明中，所述炉膛13内腔与所述燃烧室18外侧壁之间周向铸造成型或焊接有燃烧室翅片16。

在本发明中，所述液体腔9的内侧壁上周向铸造成型或焊接有液体腔翅片 11。

在本发明中，所述气体腔14的内侧壁上周向铸造成型或焊接有气体腔翅片 15。

在本发明的另一个实施例中，自所述液体腔9前端依次焊接有管束前隔板 26、管束中隔板24和管束后隔板27；所述液体腔9和所述气体腔14通过所述管束中隔板24隔开；所述液体腔9和所述气体腔14内周向设置有管束25；所述管束25依次穿过所述管束前隔板26、所述管束中隔板24和所述管束后隔板 27并焊接在所述管束前隔板26、所述管束中隔板24和所述管束后隔板27上；所述管束25为空心管。所述焊接方式可以是钎焊。

本发明提供的新型气体和液体组合加热锅炉的工作原理为：气体和液体组合加热锅炉工作时，系统在控制器7的控制下，首先点火线圈22产生高电压，使得点火电极19击穿空气产生连续火弧，然后，油泵5自进油管4吸入燃油并产生高压，通过喷油器3前端细孔喷出油雾，同时燃烧室进气风机20启动向燃烧室18中送入空气，与油雾形成油气混合气，在连续火弧的点燃下，形成初始火焰，同时火焰感应器21探测燃烧室18中是否有火焰存在，如果未监测到燃烧室内有火焰信号，系统在控制器7的控制下，则通过重新调整油泵5的压力来调整油雾量，通过调整燃烧室进气风机20的转速来调整空气量，使点火电极 19再次点火，直至火焰稳定后，点火电极19熄灭。被点燃混合气的火焰由喷油器3前端迅速扩散到整个燃烧室18，在燃烧室进气风机20的作用下，火焰由燃烧室18进入炉膛13的前端，通过炉膛13外壁及液体腔翅片11加热液体腔9 中的液体，被加热的液体在水泵1的作用下通过液体出口10送入外部液体循环吸热装置。火焰的烟气折回进入锅炉炉膛13中部，通过炉膛13外壁及气体腔翅片15加热外层气体腔14的空气，被加热的空气在空气风机2的作用下通过气体出口12送入外部气体循环吸热装置。同时，燃烧室18中的火焰通过外壁及燃烧室翅片16进一步加热炉膛中部烟气，烟气通过排气出口17排出。

在本发明的另一种实施例中，燃烧室18内产生的火焰对液体腔9和气体腔 14进行加热，由于液体腔9和气体腔14内均设置有管束25，燃烧后的气体通过空心管束25进一步对液体腔9内的液体及气体腔14内的气体进行加热。

本发明还提供了一种新型气体和液体组合加热锅炉的点火方法，包括如下步骤：

步骤一、控制器7控制点火线圈22产生高电压，使得点火电极19击穿空气产生连续火弧；

步骤二、启动油泵5自进油管4吸入燃油并产生高压，通过喷油器3前端细孔喷出油雾，同时燃烧室进气风机20启动向燃烧室18中送入空气，与油雾形成混合气，在火弧的点燃下，形成初始火焰；

步骤三、火焰感应器21探测燃烧室18中是否有火焰存在；若火焰感应器 21探测到燃烧室18内存在火焰，则点火结束；若火焰感应器21探测到燃烧室 18内不存在火焰，则通过重新调整油泵5的压力来调整油雾量，通过调整燃烧室进气风机20的转速来调整空气量，使点火电极19再次点火，直至再次形成火焰。

下面结合实施例对本发明提供的一种新型气体和液体组合加热锅炉及其点火方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

预先将盛有柴油的量筒(普通玻璃量筒)放在精度为0.05g的电子秤上，把锅炉上油泵5上的进油管4插入量筒油面以下并悬浮固定，启动锅炉，油泵5 工作，运转3分钟后关闭，以排空燃油管路空气，此时记下电子秤示数为1.80kg。进行同时加热-40℃发动机曲轴箱及发动机防冻液试验，试验开始启动锅炉，并计时，经过15秒(如图3所示)，锅炉炉膛温度传感器示数稳定，锅炉进气口风机送入-40℃空气，待锅炉运转6分钟，计时结束，锅炉出口温度上升到142℃ (如图4所示)，发动机防冻液温度上升到-5.1℃(针对图表2)，电子秤示数为 1.590kg，使用燃油为0.210kg。

新型气体和液体组合加热锅炉的工作过程：启动锅炉后，控制器7控制高压点火线圈22使得点火电极19持续释放火弧，燃油经过油泵5吸入进油管，并形成高压燃油，经过连接管送入喷油器3，由喷油器3前端细孔以雾化状型式喷出，同时，燃烧室进气风机20向燃烧室送入新鲜空气，在喷油器3前端空气与雾状燃油形成可燃混合气，在火弧的点燃下形成初始火焰，经过15秒后，混合气火焰扩散充满燃烧室18，形成稳定燃烧状态，并同时加热气体腔14内的气体和液体腔9内的液体，火焰燃烧稳定后，高压点火线圈22停止供电，点火电极19不再释放火弧，同时，空气风机2运转，构成外部气体循环，外腔水泵1 运转，形成外部液体加热循环。

对比例1

试验程序及环境状态相同，预先将传统锅炉油管中空气排空，电子秤示数为1.500kg，同样进行加热-40℃发动机防冻液试验，试验开始启动锅炉，并计时，经过80秒(参见图3)，锅炉炉膛温度传感器示数稳定，待锅炉运转6分钟，计时结束，发动机防冻液温度上升到-15.2℃，电子秤示数为1.352kg，使用燃油为0.148kg。

传统锅炉工作过程：传统锅炉使用电热丝点火方式，燃烧室内布置有耐热细钢丝网，燃油通过低压油泵输送到钢丝网上，与风机送入的空气在网上混合油气混合气，点火电热丝位于钢丝网边缘。锅炉启动时，电热丝逐渐升温，达到一定温度后，点燃经过其边缘的燃油混合气，形成初始火焰，火焰向前扩散，引燃耐热金属网上的混合气，继而火焰充满燃烧室，形成稳定燃烧，加热外腔液体，同时，电热丝停止供电，不再点火。从锅炉启动到形成稳定燃烧，此过程至少需要80秒时间。

如图3所示为传统锅炉与新型锅炉着火时间对比图

如图4所示为新型气体和液体组合加热锅炉气-液温升图

1.针对图3进行着火优势效果原因分析：

本发明锅炉采用的高压喷射油雾，火花点火燃烧方式，首先，点火电极形成连续火弧，油泵能够瞬间产生高压，使得燃油雾化并与空气形成均匀混合气，点火燃烧后，迅速充满燃烧室，所以，锅炉起燃快，只需15秒就能形成稳定燃烧，且燃油经济性高。

传统锅炉采用电热丝逐渐升温点火方式，初始火焰形成时间长，扩散到金属网后，由于燃油在金属网上需要通过加热才能雾化，继而形成混合气后才能燃烧，所以燃烧过程缓慢，加之混合不均，燃烧质量差，初期燃烧不完全，排气可视浓烟。

Claims (6)

1.一种新型气体和液体组合加热锅炉，其特征在于，包括燃烧室、炉膛、控制器、火焰感应器、油泵、喷油器、点火电极和点火线圈；所述燃烧室的前端外侧壁上周向螺栓连接或焊接有炉膛；所述炉膛的外侧壁前端周向螺栓连接或焊接有液体腔；所述液体腔开设有液体出口和液体入口；所述液体入口与水泵相连接；所述液体出口与外部液体循环吸热装置通过管路连接；所述炉膛的外侧壁后端周向螺栓连接或焊接有气体腔；所述液体腔和所述气体腔利用隔板隔开；所述气体腔上开设有气体入口和气体出口；所述气体入口与空气风机连接；所述气体出口与外部气体循环吸热装置通过管路连接；所述燃烧室的中部设置有排气出口；所述排气出口与所述炉膛相连通；所述燃烧室的后端外侧壁上连通燃烧室进气风机；所述燃烧室内腔的后端设置有所述喷油器和所述点火电极；所述燃烧室内腔后端的侧壁上设置有所述火焰感应器；所述燃烧室后端的外部设置有所述点火线圈；所述点火线圈的一端通过导线与所述点火电极连接；所述点火线圈的另一端通过导线与所述控制器连接；所述控制器通过电源线与外部电源相连接；所述火焰感应器通过导线与所述控制器连接；所述油泵通过线束与所述控制器相连接；所述喷油器通过管路与所述油泵相连通；所述油泵位于所述燃烧室的外部；所述油泵具有进油管；所述进油管与外部油箱通过管路连接。

2.根据权利要求1所述的新型气体和液体组合加热锅炉，其特征在于，所述炉膛内腔与所述燃烧室外侧壁之间周向铸造成型或焊接有燃烧室翅片。

3.根据权利要求1所述的新型气体和液体组合加热锅炉，其特征在于，所述液体腔的内侧壁上周向铸造成型或焊接有液体腔翅片。

4.根据权利要求1所述的新型气体和液体组合加热锅炉，其特征在于，所述气体腔的内侧壁上周向铸造成型或焊接有气体腔翅片。

5.根据权利要求1所述的新型气体和液体组合加热锅炉，其特征在于，自所述液体腔前端依次焊接有管束前隔板、管束中隔板和管束后隔板；所述液体腔和所述气体腔通过所述管束中隔板隔开；所述液体腔和所述气体腔内周向设置有管束；所述管束依次穿过所述管束前隔板、所述管束中隔板和所述管束后隔板并焊接在所述管束前隔板、所述管束中隔板和所述管束后隔板上；所述管束为空心管。

6.一种权利要求1-5中任一项所述的新型气体加热锅炉的点火方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、控制器控制点火线圈产生高电压，使得点火电极击穿空气产生连续火弧；

步骤二、启动油泵自进油管吸入燃油并产生高压，通过喷油器前端细孔喷出油雾，同时燃烧室进气风机启动向燃烧室中送入空气，与油雾形成混合气，在火弧的点燃下，形成初始火焰；

步骤三、火焰感应器探测燃烧室中是否有火焰存在；若火焰感应器探测到燃烧室内存在火焰，则点火结束；若火焰感应器探测到燃烧室内不存在火焰，则通过重新调整油泵的压力来调整油雾量，通过调整燃烧室进气风机的转速来调整空气量，使点火电极再次点火。

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