一种兰炭智能蒸汽锅炉
技术领域
本发明涉及蒸汽锅炉技术领域,具体的说是一种兰炭智能蒸汽锅炉。
背景技术
兰炭相比于焦炭具有能效高、节能降耗、节约成本、性价比高等优势,使用兰炭作为燃料的蒸汽锅炉利用兰炭燃烧产生的热量加热冷水,冷水经过燃烧室加热沸腾变成水蒸气、水蒸气经过水汽分离得到饱和蒸汽再经过辐射和对流方式继续吸收烟气中的热量即可得到高温蒸汽;智能蒸汽锅炉使用PLC控制器(如s7-200型PLC控制器)实现所有功能自动化和智能控制,大大的降低了人工劳动强度,便捷省心,可以实现自动加水,并且蒸汽输出平顺。
但是,在水质硬度较高的地区,直接使用硬水作为锅炉供水,高温状态下,含有微溶于水的硫酸钙会由于水的蒸发而析出,水中的碳酸根会与钙、镁等离子相结合,生成不溶于水的碳酸钙、碳酸镁,也就是水碱,随着水分的不断蒸发、浓缩,水碱含量不断增加,以达到饱和后就形成了水垢,水垢的导热系数很小,约为普通钢材的2~5%,水垢结于锅炉受热面上,会大大恶化传热效果,影响锅炉效率;容易使金属材料因局部过热而烧坏,甚至发生爆管事故;会促使电化学腐蚀加剧,引起锅炉水垢腐蚀,加速受热面的损坏;现有技术一般采用机械或者化学的方法清除水垢,成本很高且增加了工人的劳动强度。
发明内容
针对现有技术中的问题,本发明提供了一种兰炭智能蒸汽锅炉。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种兰炭智能蒸汽锅炉,包括炉体,所述炉体内转动安装有蒸发机构,所述蒸发机构的底部设有炉排,所述炉排通过滑轨滑动安装在炉体底部的内壁上,所述炉排的两侧对称安装有传动机构,且所述传动机构的顶端与蒸发机构相抵触,所述炉体的侧壁上贯穿设有空气和燃料进口,所述炉体侧壁上还设有烟气出口,所述炉体相对的两个侧壁上沿水平方向转动安装有对称设置的进水口和排水口,所述进水口的排水口相向的一端贯穿炉体的侧壁并伸入炉体内,且所述进水口和排水口设置在炉排的顶部,所述蒸发机构包括锅体和第一水管,所述锅体的底壁呈弧形;所述锅体的底部固定安装有多个均匀分布的第一水管,所述第一水管的两端均与锅体的底部连通,所述相邻第一水管通过第二水管连通,所述第二水管的两端分别设置在相邻的第一水管的最低处,所述位于锅体底部边缘的第一水管分别通过竖直设置的第三水管和第四水管与进水口和排水口的一端固定连接且连通,所述炉体的顶壁上设有蒸汽出口,所述蒸汽出口的一端贯穿炉体的顶壁和锅体的顶壁并伸进锅体内,所述蒸汽出口内安装有活塞机构和第一电子阀门;所述蒸发机构还包括第一钢球和第二钢球,所述锅体内设有多个第一钢球,所述第一水管内设有多个第二钢球,所述第一钢球的直径大于第二钢球,所述第一水管两端的管口的直径小于第一钢球和第二钢球,所述第二水管两端的管口的直径小于第二钢球,所述第三水管和第四水管顶端的管口直径也小于第二钢球,使得第一钢球只能在锅体内运动,第二钢球只能在相应的第一水管内运动,避免第一钢球和第二钢球过于集中。
具体的,所述炉体的侧壁上固定安装有PLC控制器(型号为西门子公司设计生产的s7-200型),所述锅体的内侧壁上固定安装有液面检测传感器,所述进水口内安装有第二电子阀门,所述排水口内安装有第三电气阀门,所述空气和燃料进口内安装有第四电子阀门,所述烟气出口内安装有第五电子阀门,所述PLC控制器分别与液面检测传感器、第一电子阀门、第二电子阀门、第三电子阀门、第四电子阀门和第五电子阀门通过电路连接。在工作时,所述PLC控制器可以通过液面检测传感器得到锅体内的液面高度,所述PLC控制器可以通过第一电子阀门控制蒸汽出口的开启与闭合,所述PLC控制器可以通过第二电子阀门控制进水口的开启与闭合,所述PLC控制器可以通过第三电子阀门控制排水口的开启与闭合,所述PLC控制器可以通过第四电子阀门控制空气和燃料进口的开启与闭合,所述PLC控制器可以通过第五电子阀门控制烟气出口的开启与闭合。
在工作时,将设备接通电源,PLC控制器关闭排水口并打开进水口和蒸汽出口,通过进水口向蒸发机构内通入冷水,冷水依次通过第三水管和第二水管进入第一水管内,随着第一水管内液面上面,冷水进入锅体,同时,PLC控制器打开空气和燃料进口和烟气出口,通过空气和燃料进口向炉排上添加兰炭并导入空气,炉排底部设置有煤气喷口和点火口,煤气喷口喷出煤气,并且通过点火口点燃,煤气燃烧进一步点燃炉排上的兰炭,炉体内的温度升高,第一管体和锅体内的冷水受热逐渐沸腾变成水蒸气,此时,第一电子阀门已被开启,高温的水蒸气从蒸汽出口内排出,第一管体和锅体内的水在沸腾时带动第一钢球和第二钢球晃动,第一钢球和第二钢球撞击第一管体和锅体的内壁,使其内壁上的水垢被撞击成细小的碎块,防止水垢结于受热面上影响锅炉的导热效率,同时,钢材的导热效率高,第一钢球和第二钢球可以作为导热介质吸收第一管体和锅体侧壁的热量并传导给水,增加设备的加热效率。
具体的,所述第一水管大致呈弧形,且所述均匀分布的第一水管的最低点的高度沿排水口至进水口的方向逐渐上升。当排水口打开时,水流可以在重力的作用下携带细小的水垢碎块通过第一水管和第二水管最后从排水口流出。
具体的,所述蒸汽出口包括第一管体、第二管体和波纹管体,所述第一管体贯穿炉体的顶壁,所述第二管体贯穿锅体的顶壁,所述第一管体的底端与第二管体的顶端通过波纹管体连通;所述蒸汽出口内安装有活塞机构和第一电子阀门,所述第一电子阀门的一端转动安装在第二管体的内侧壁上,所述第一电子阀门上贯穿设有活塞机构,所述活塞机构包括第二固定块、第一连杆、活塞头、套筒、环形磁铁,所述第二固定块固定安装在第一管体的内侧壁上,所述第二固定块与第一连杆的一端转动连接,所述第一连杆的另一端与活塞头转动连接,所述套筒固定安装在第二管体的内侧壁上,所述活塞头设置在套筒内,且所述套筒与活塞头滑动连接,所述环形磁铁固定安装在套筒顶端的内侧,所述套筒的侧壁上设有通槽,所述通槽设置在第一电子阀门和环形磁铁之间的套筒上。当设备需要停止工作时,通过PLC控制器关闭进水口,锅体和第一水管内的水逐渐蒸发,当液面检测传感器感应到锅体内的水完全蒸发时,使用PLC控制器关闭空气和燃料进口、烟气出口和蒸汽出口,炉体内的氧气逐渐减少,利用炉排上的燃烧的兰炭的余热继续加热第一管体内的水,水蒸气在锅体内聚集使得锅体内的压强增大,在压力差的作用下,锅体带动套筒绕着进水口和排水口顺时针旋转,活塞头在套筒内向上滑动,当金属材质的活塞头与环形磁铁贴紧时,锅体内的水蒸气通过通槽从蒸汽出口喷出,锅体内的压强逐渐减小,当压强减小到一定程度时,传动机构对锅体的弹力使活塞头与环形磁铁分离,并使得锅体绕着进水口和排水口逆时针转动,通槽不再漏气,锅体内的压强又持续增大,循环此过程直至炉排上的兰炭熄灭,第一钢球和第二钢球分别在锅体和第一水管内来回滚动并撞击内壁,进一步撞碎内壁上的水垢,随后通过PLC控制器打开排水口,水流可以在重力的作用下携带细小的水垢碎块通过第一水管和第二水管最后从排水口流出。
具体的,所述传动机构包括第二连杆、第三连杆、第四连杆、第一固定块和固定筒,所述第一固定块固定安装在炉体的内侧壁上,所述第一固定块的一侧固定安装有固定筒,所述固定筒内贯穿设有倾斜设置的第二连杆且所述第二连杆的顶端从固定筒内伸出,且所述第二连杆的顶端与锅体的底壁抵触,所述第二连杆位于固定筒内的部分套装有第一弹簧,所述固定筒内贯穿设有竖直设置的第三连杆且所述第三连杆的底端从固定筒内伸出,所述第三连杆位于固定筒内的部分套装有第二弹簧,所述第三连杆的底端与第四连杆的一端转动连接,所述第四连杆的另一端与炉排的侧面转动连接。在工作时,当锅体倾斜并抵触挤压第二连杆的顶端,第二连杆向固定筒内回缩且第二连杆的底端抵触挤压第三连杆的顶端,第三连杆向下移动并带动第四连杆推动炉排沿滑轨滑动,随着锅体左右晃动,炉排也在传动机构的带动下沿着滑轨左右晃动,使得炉排上的堆积的炉灰从排片上的落下,防止炉灰在炉排上过度堆积,影响下次使用时的透气性。
本发明的有益效果:
(1)本发明所述的一种兰炭智能蒸汽锅炉,第一钢球和第二钢球的使用,在工作时,在水的沸腾作用下,第一钢球和第二钢球摩擦第一管体和锅体的内壁,使其内壁上的水垢被撞击成细小的碎块,防止水垢结于受热面上影响锅炉的导热效率,同时,钢材的导热效率高,第一钢球和第二钢球可以作为导热介质吸收第一管体和锅体侧壁的热量并传导给水,增加设备的加热效率。
(2)本发明所述的一种兰炭智能蒸汽锅炉,蒸发机构、活塞机构和传动机构的搭配使用,当锅体倾斜并抵触挤压第二连杆的顶端,第二连杆向固定筒内回缩且第二连杆的底端抵触挤压第三连杆的顶端,第三连杆向下移动并带动第四连杆推动炉排沿滑轨滑动,随着锅体左右晃动,炉排也在传动机构的带动下沿着滑轨左右晃动,使得炉排上的堆积的炉灰从排片上的落下,防止炉灰在炉排上过度堆积,影响下次使用时的透气性。
(3)本发明所述的一种兰炭智能蒸汽锅炉,蒸发结构和活塞机构搭配使用,当设备需要停止工作时,锅体在活塞机构的作用下绕着进水口和排水口逆时针转动,通槽不再漏气,锅体内的压强又持续增大,循环此过程直至炉排上的兰炭熄灭,第一钢球和第二钢球分别在锅体和第一水管内来回滚动并撞击内壁,进一步撞碎内壁上的水垢,随后通过PLC控制器打开排水口,水流可以在重力的作用下携带细小的水垢碎块通过第一水管和第二水管最后从排水口流出,可以进一步去除水垢且将水垢排出,防止水垢结于受热面上影响锅炉的导热效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明提供的一种兰炭智能蒸汽锅炉的整体结构示意图;
图2为图1所示的内部结构示意图;
图3为图2所示的整体结构的剖视图;
图4为图3所示的蒸发机构与进水口和排水口的连接示意图;
图5为图3所示的锅体和传动机构的连接示意图;
图6为图3所示的A部放大示意图;
图7为图1所示PLC控制器的连接示意图。
图中:1、炉体,2、进水口,3、排水口,4、蒸汽出口,41、第一管体,42、第二管体,43、波纹管体,44、第一电子阀门,5、空气和燃料进口,6、炉排,61、滑轨,7、传动机构,71、第二连杆,72、第三连杆,73、第四连杆,74、第一弹簧,75、第二弹簧,76、第一固定块,77、固定筒,8、蒸发机构,81、锅体,82、第一水管,83、第二水管,84、第三水管,85、第四水管,86、第一钢球,87、第二钢球,9、活塞机构,91、第二固定块,92、第一连杆,93、活塞头,94、套筒,941、通槽,95、环形磁铁,10、烟气出口,11、液面检测传感器,12、PLC控制器。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
如图1-图7所示,本发明所述的一种兰炭智能蒸汽锅炉,包括炉体1,所述炉体1内转动安装有蒸发机构8,所述蒸发机构8的底部设有炉排6,所述炉排6通过滑轨61滑动安装在炉体1底部的内壁上,所述炉排6的两侧对称安装有传动机构7,且所述传动机构7的顶端与蒸发机构8相抵触,所述炉体1的侧壁上贯穿设有空气和燃料进口5,所述炉体1侧壁上还设有烟气出口10,所述炉体1相对的两个侧壁上沿水平方向转动安装有对称设置的进水口2和排水口3,所述进水口2的排水口3相向的一端贯穿炉体1的侧壁并伸入炉体1内,且所述进水口2和排水口3设置在炉排6的顶部,所述蒸发机构8包括锅体81和第一水管82,所述锅体81的底壁呈弧形;如图4所示,所述锅体81的底部固定安装有多个均匀分布的第一水管82,所述第一水管82的两端均与锅体81的底部连通,所述相邻第一水管82通过第二水管83连通,所述第二水管83的两端分别设置在相邻的第一水管82的最低处,所述位于锅体81底部边缘的第一水管82分别通过竖直设置的第三水管84和第四水管85与进水口2和排水口3的一端固定连接且连通,所述炉体1的顶壁上设有蒸汽出口4,所述蒸汽出口4的一端贯穿炉体1的顶壁和锅体81的顶壁并伸进锅体81内,所述蒸汽出口4内安装有活塞机构9和第一电子阀门44;如图4所示,所述蒸发机构8还包括第一钢球86和第二钢球87,所述锅体81内设有多个第一钢球86,所述第一水管82内设有多个第二钢球87,所述第一钢球86的直径大于第二钢球87,所述第一水管82两端的管口的直径小于第一钢球86和第二钢球87,所述第二水管83两端的管口的直径小于第二钢球87,所述第三水管84和第四水管85顶端的管口直径也小于第二钢球87,使得第一钢球86只能在锅体81内运动,第二钢球87只能在相应的第一水管82内运动,避免第一钢球86和第二钢球87过于集中。
具体的,如图7所示,所述炉体1的侧壁上固定安装有PLC控制器12(型号为s7-200型),所述锅体81的内侧壁上固定安装有液面检测传感器11,所述进水口2内安装有第二电子阀门,所述排水口3内安装有第三电气阀门,所述空气和燃料进口5内安装有第四电子阀门,所述烟气出口10内安装有第五电子阀门,所述PLC控制器12分别与液面检测传感器11、第一电子阀门44、第二电子阀门、第三电子阀门、第四电子阀门和第五电子阀门通过电路连接。在工作时,所述PLC控制器12可以通过液面检测传感器11得到锅体81内的液面高度,所述PLC控制器12可以通过第一电子阀门44控制蒸汽出口4的开启与闭合,所述PLC控制器12可以通过第二电子阀门控制进水口2的开启与闭合,所述PLC控制器12可以通过第三电子阀门控制排水口3的开启与闭合,所述PLC控制器12可以通过第四电子阀门控制空气和燃料进口5的开启与闭合,所述PLC控制器12可以通过第五电子阀门控制烟气出口10的开启与闭合。
在工作时,将设备接通电源,PLC控制器12关闭排水口3并打开进水口2和蒸汽出口4,通过进水口2向蒸发机构8内通入冷水,冷水依次通过第三水管84和第二水管83进入第一水管82内,随着第一水管82内液面上面,冷水进入锅体81,同时,PLC控制器12打开空气和燃料进口5和烟气出口10,通过空气和燃料进口5向炉排6上添加兰炭并导入空气,炉排6底部设置有煤气喷口(图中未示出)和点火口(图中未示出),煤气喷口喷出煤气,并且通过点火口点燃,煤气燃烧进一步点燃炉排6上的兰炭,炉体1内的温度升高,第一管体41和锅体81内的冷水受热逐渐沸腾变成水蒸气,此时,第一电子阀门44已被开启,高温的水蒸气从蒸汽出口4内排出,第一管体41和锅体81内的水在沸腾时带动第一钢球86和第二钢球87晃动,第一钢球86和第二钢球87撞击第一管体41和锅体81的内壁,使其内壁上的水垢被撞击成细小的碎块,防止水垢结于受热面上影响锅炉的导热效率,同时,钢材的导热效率高,第一钢球86和第二钢球87可以作为导热介质吸收第一管体41和锅体81侧壁的热量并传导给水,增加设备的加热效率。
具体的,如图4所示,所述第一水管82大致呈弧形,且所述均匀分布的第一水管82的最低点的高度沿排水口3至进水口2的方向逐渐上升。当排水口3打开时,水流可以在重力的作用下携带细小的水垢碎块通过第一水管82和第二水管83最后从排水口3流出。
具体的,如图6所示,所述蒸汽出口4包括第一管体41、第二管体42和波纹管体43,所述第一管体41贯穿炉体1的顶壁,所述第二管体42贯穿锅体81的顶壁,所述第一管体41的底端与第二管体42的顶端通过波纹管体43连通;所述蒸汽出口4内安装有活塞机构9和第一电子阀门44,所述第一电子阀门44的一端转动安装在第二管体42的内侧壁上,所述第一电子阀门44上贯穿设有活塞机构9,所述活塞机构9包括第二固定块91、第一连杆92、活塞头93、套筒94、环形磁铁95,所述第二固定块91固定安装在第一管体41的内侧壁上,所述第二固定块91与第一连杆92的一端转动连接,所述第一连杆92的另一端与活塞头93转动连接,所述套筒94固定安装在第二管体42的内侧壁上,所述活塞头93设置在套筒94内,且所述套筒94与活塞头93滑动连接,所述环形磁铁95固定安装在套筒94顶端的内侧,所述套筒94的侧壁上设有通槽941,所述通槽941设置在第一电子阀门44和环形磁铁95之间的套筒94上。当设备需要停止工作时,通过PLC控制器12关闭进水口2,使用PLC控制器12关闭空气和燃料进口5、烟气出口10和蒸汽出口4,炉体1内的氧气逐渐减少,利用炉排6上的燃烧的兰炭的余热继续加热第一管体41内的水,实现余热利用,水蒸气在锅体81内聚集使得锅体81内的压强增大,如图3所示,在压力差的作用下,锅体81带动套筒94绕着进水口2和排水口3顺时针旋转,活塞头93在套筒94内向上滑动,当金属材质的活塞头93与环形磁铁95贴紧时,锅体81内的水蒸气通过通槽941从蒸汽出口4喷出,锅体81内的压强逐渐减小,当压强减小到一定程度时,传动机构7对锅体81的弹力使活塞头93与环形磁铁95分离,并使得锅体81绕着进水口2和排水口3逆时针转动,通槽941不再漏气,锅体81内的压强又持续增大,循环此过程使锅体摇晃直至炉排6上的兰炭熄灭,锅体81内的压强不再增大为止,在锅体81摇晃过程中,第一钢球86和第二钢球87分别在锅体81和第一水管82内来回滚动并撞击内壁,进一步撞碎内壁上的水垢,随后通过PLC控制器12打开排水口3,水流可以在重力的作用下携带细小的水垢碎块通过第一水管82和第二水管83最后从排水口3流出。
具体的,所述传动机构7包括第二连杆71、第三连杆72、第四连杆73、第一固定块76和固定筒77,所述第一固定块76固定安装在炉体1的内侧壁上,所述第一固定块76的一侧固定安装有固定筒77,所述固定筒77内贯穿设有倾斜设置的第二连杆71且所述第二连杆71的顶端从固定筒77内伸出,且所述第二连杆71的顶端与锅体81的底壁抵触,所述第二连杆71位于固定筒77内的部分套装有第一弹簧74,所述固定筒77内贯穿设有竖直设置的第三连杆72且所述第三连杆72的底端从固定筒77内伸出,所述第三连杆72位于固定筒77内的部分套装有第二弹簧75,所述第三连杆72的底端与第四连杆73的一端转动连接,所述第四连杆73的另一端与炉排6的侧面转动连接。在工作时,当锅体81倾斜并抵触挤压第二连杆71的顶端,如图3和图5所示,第二连杆71向固定筒77内回缩且第二连杆71的底端抵触挤压第三连杆72的顶端,第三连杆72向下移动并带动第四连杆73推动炉排6沿滑轨61滑动,随着锅体81左右晃动,炉排6也在传动机构7的带动下沿着滑轨61左右晃动,使得炉排6上的堆积的炉灰从排片上的落下,防止炉灰在炉排6上过度堆积,影响下次使用时的透气性。
在工作时,将设备接通电源,PLC控制器12关闭排水口3并打开进水口2和蒸汽出口4,通过进水口2向蒸发机构8内通入冷水,冷水依次通过第三水管84和第二水管83进入第一水管82内,随着第一水管82内液面上面,冷水进入锅体81,同时,PLC控制器12打开空气和燃料进口5和烟气出口10,通过空气和燃料进口5向炉排6上添加兰炭并导入空气,炉排6底部设置有煤气喷口(图中未示出)和点火口(图中未示出),煤气喷口喷出煤气,并且通过点火口点燃,煤气燃烧进一步点燃炉排6上的兰炭,炉体1内的温度升高,第一管体41和锅体81内的冷水受热逐渐沸腾变成水蒸气,此时,第一电子阀门44已被开启,高温的水蒸气从蒸汽出口4内排出,第一管体41和锅体81内的水在沸腾时带动第一钢球86和第二钢球87晃动,第一钢球86和第二钢球87摩擦第一管体41和锅体81的内壁,使其内壁上的水垢被撞击成细小的碎块,防止水垢结于受热面上影响锅炉的导热效率,同时,钢材的导热效率高,第一钢球86和第二钢球87可以作为导热介质吸收第一管体41和锅体81侧壁的热量并传导给水,增加设备的加热效率;当设备需要停止工作时,通过PLC控制器12关闭进水口2,使用PLC控制器12关闭空气和燃料进口5、烟气出口10和蒸汽出口4,炉体1内的氧气逐渐减少,利用炉排6上的燃烧的兰炭的余热继续加热第一管体41内的水,水蒸气在锅体81内聚集使得锅体81内的压强增大,如图3所示,在压力差的作用下,锅体81带动套筒94绕着进水口2和排水口3顺时针旋转,活塞头93在套筒94内向上滑动,活塞头93逐渐靠近环形磁铁95,直至金属材质的活塞头93被环形磁铁95吸住,此时锅体81内的水蒸气通过通槽941从蒸汽出口4喷出,锅体81内的压强逐渐减小,当压强减小到一定程度时,环形磁铁95的磁力小于第一弹簧74,第一弹簧74对锅体81的弹力使活塞头93与环形磁铁95分离,并使得锅体81绕着进水口2和排水口3逆时针转动,通槽941不再漏气,锅体81内的压强又持续增大,循环此过程实现锅体81晃动直至炉排6上的兰炭熄灭,锅体81晃动过程中第一钢球86和第二钢球87分别在锅体81和第一水管82内来回滚动并撞击内壁,进一步撞碎内壁上的水垢,随后通过PLC控制器12打开排水口3,水流可以在重力的作用下携带细小的水垢碎块通过第一水管82和第二水管83最后从排水口3流出,同时,当锅体81晃动时,倾斜并抵触挤压第二连杆71的顶端,如图3和图5所示,第二连杆71向固定筒77内回缩且第二连杆71的底端抵触挤压第三连杆72的顶端,第三连杆72向下移动并带动第四连杆73推动炉排6沿滑轨61滑动,随着锅体81左右晃动,炉排6也在传动机构7的带动下沿着滑轨61左右晃动,使得炉排6上的堆积的炉灰从排片上的落下,防止炉灰在炉排6上过度堆积,影响下次使用时的透气性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。