CN112629011A - 一种氢能源锅炉 - Google Patents

Abstract

一种氢能源锅炉，包括：基座，所述基座的底部安装有固定架，所述固定架之间固定连接有锅壳，所述锅壳内套接有炉胆，所述炉胆和所述锅壳之间设有水隔室，所述炉胆的顶部连接有冲天管，所述锅壳的下方安装有进气装置，所述冲天管连接有余热利用装置；所述进气装置用于均匀干燥燃烧时所需的气体，所述余热利用装置用于提高水溶液的加热速度，所述进气装置包括：干燥箱、隔板、氢气进口、空气进口、干燥剂、氢气输送管、空气输送管、氢气排气管、空气排气管，本发明是一种可以利用水蒸气余热混合冷热水，避免受热不均影响加热效率，可以对锅壳进行保温，气体干燥更加充分的氢能源锅炉。

Description

一种氢能源锅炉

技术领域

本发明涉及锅炉技术领域，具体为一种氢能源锅炉。

背景技术

锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能，锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体，锅的原义指在火上加热的盛水容器，炉指燃烧燃料的场所，锅炉包括锅和炉两大部分。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。

然而，现有的锅炉在使用时存在以下缺点：

(1)锅炉燃烧产生的烟气直接通过排气管排出，无法充分利用烟气的热量，导致资源浪费；

(2)现有的锅炉的气体在进入炉胆时经过简单的干燥板过滤，无法充分干燥气体内携带的水分，由于燃烧时进入的氧气和氢气携带水分影响到燃烧的效果，造成燃烧不充分；

(3)燃烧室氢气和氧气的混合最佳比例应该是在1:2，由于燃烧过程中无法检测到气体燃烧的充分程度，可能造成比例不均衡造成燃烧不充分，导致资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氢能源锅炉，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氢能源锅炉，包括：基座，所述基座的底部安装有固定架，所述固定架之间固定连接有锅壳，所述锅壳内套接有炉胆，所述炉胆和所述锅壳之间设有水隔室，所述炉胆的顶部连接有冲天管，所述锅壳的下方安装有进气装置，所述冲天管连接有余热利用装置；

所述进气装置用于均匀干燥燃烧时所需的气体，所述余热利用装置用于提高水溶液的加热速度。

进一步的，所述进气装置包括：干燥箱、隔板、氢气进口、空气进口、干燥剂、氢气输送管、空气输送管、氢气排气管、空气排气管，所述隔板设置于所述干燥箱内部的中间位置，所述氢气进口的一端穿过所述干燥箱的一侧与所述氢气输送管贯通连接，所述空气进口的一端穿过所述干燥箱的另一侧与所述空气进口的一端贯通连接，所述干燥剂填充于所述干燥箱内，所述氢气排气管的一端与所述氢气输送管贯通连接，所述空气排气管的一端与所述空气输送管的一端贯通连接。

进一步的，所述氢气输送管与所述空气输送管均为螺旋形状，所述氢气输送管与所述空气输送管上均匀开设有排气孔。

进一步的，所述干燥箱位于所述隔板的一侧为氢气干燥室，所述干燥箱位于所述隔板的另一侧为氧气干燥室，所述氢气输送管和空气输送管分别设置于所述氢气干燥室和所述氧气干燥室内。

进一步的，所述余热利用装置包括：连接管、环绕管、烟气排气管，所述环绕管的一端与所述连接管的一端贯通连接，所述环绕管的一端与所述烟气排气管的一端贯通连接。

进一步的，所述锅壳的上部设有隔腔，所述环绕管环绕安装于所述隔腔内，所述连接管为C型，所述连接管的一端与所述冲天管贯通连接，所述连接管的另一端穿过所述锅壳的外壁与位于所述隔腔内的环绕管贯通连接，所述烟气排气管的顶部穿过所述隔腔的顶部内壁与所述锅壳的外部相通。

进一步的，所述连接管与所述冲天管的连接端的顶部设置有集气室，所述集气室内安装有氢气检测传感器，所述集气室位于所述氢气检测传感器的下方安装有氧气检测传感器，所述氢气检测传感器和所述氧气检测传感器通过导线连接有微处理器，氢气进口和所述空气进口分别连接有进气泵，所述微处理器通过导线与所述进气泵电性连接。

进一步的，所述水隔室的顶部等距连接有输气管，所述输气管设置为C型，所述输气管的一端与所述水隔室的顶部贯通连接，所述输气管的另一端与所述水隔室的底部贯通连接。

进一步的，所述炉胆的中间设有层板，所述炉胆位于所述层板的下方设有燃烧室，所述炉胆位于所述层板的上方设有排气室，所述排气室内安装有横水管，所述燃烧室和所述排气室之间贯通连接有竖烟管，所述锅壳的顶部位于所述冲天管的一侧安装有主汽阀。

进一步的，所述氢气输送管和所述空气输送管的另一端穿过所述干燥箱的顶部与所述燃烧室贯通连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过设有输气管，输气管的两端分别与水隔室的顶部和底部贯通连接，使水隔室内被加热的水溶液所产生的部分水蒸气通过主汽阀的开启排出，另一部分水蒸气通过输气管进入到水隔室的底部对刚进入的冷水进行预热，并通过气体的冲力作用将底部的冷水和上部的热水均匀混合，从而避免因为受热不均影响到加热的速度；

(2)本发明通过设置有余热利用装置，使燃烧产生的烟气通过冲天管进入到连接管内，并通过连接管输送给环绕管，通过环绕管可以给锅壳进行加热，尤其是在温度低下的情况，锅壳外壁的温度容易降低影响到水液加热的速度；

(3)本发明通过设置有集气室，通过集气室内设有的氢气检测传感器和氧气检测传感器对排出的烟气进行检测，并将检测到的树数值传送给微处理器，通过微处理的设定比例与收集到的检测值对应的比例进行匹配，通过微处理调整氢气进口和空气进口所连接的气泵的抽取速度，当氧气比例过高时可以调慢空气进口连接的气泵的进气速度，当氢气比例过高时可以调慢氢气进口连接的气泵的进气速度，从而提高氢气和氧气的混合比例的适配程度，提高能源的利用率，避免资源浪费，本发明是一种可以利用水蒸气余热混合冷热水，避免受热不均影响加热效率，可以对锅壳进行保温，气体干燥更加充分的氢能源锅炉。

附图说明

图1为本发明一实施例中的主视结构示意图；

图2为图1实施例中的锅壳内部的结构示意图；

图3为图1实施例中的主视局部剖视的结构示意图；

图4为图1实施例中的主视内部的结构示意图；

图5为图1实施例中的进气装置的结构示意图；

图6为图1实施例中的进气装置的俯视剖视结构示意图；

图7为图1实施例中的余热利用装置的结构示意图；

图8为图7实施例中的A处放大的结构示意图。

附图标记：1、基座；2、固定架；3、锅壳；301、隔腔；4、炉胆；401、燃烧室；402、排气室；403、横水管；5、水隔室；6、冲天管；7、进气装置；71、干燥箱；72、隔板；73、氢气进口；74、空气进口；75、干燥剂；76、氢气输送管；77、空气输送管；78、氢气排气管；79、空气排气管；710、排气孔；8、余热利用装置；81、连接管；82、环绕管；83、烟气排气管；9、输气管；10、层板；11、集气室；12、氢气检测传感器；13、氧气检测传感器；14、竖烟管；15、主汽阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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做出创造性劳动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。

请一并参阅图1-图8，其中，一种氢能源锅炉，包括：基座1，所述基座1的底部安装有固定架2，所述固定架2之间固定连接有锅壳3，所述锅壳3内套接有炉胆4，所述炉胆4和所述锅壳3之间设有水隔室5，水隔室5的底部连接有进水装置，通过进水装置为水隔室5不断的输送水溶液，进水装置为现有技术，此处不再赘述，水隔室5上有压力表，水隔室5的一侧安装有水位计，连接有冲天管6，所述锅壳3的下方安装有进气装置7，所述冲天管6连接有余热利用装置8；

所述进气装置7用于均匀干燥燃烧时所需的气体，所述余热利用装置8用于提高水溶液的加热速度。

所述进气装置7包括：干燥箱71、隔板72、氢气进口73、空气进口74、干燥剂75、氢气输送管76、空气输送管77、氢气排气管78、空气排气管79，所述隔板72设置于所述干燥箱71内部的中间位置，所述氢气进口73的一端穿过所述干燥箱71的一侧与所述氢气输送管76贯通连接，所述空气进口74的一端穿过所述干燥箱71的另一侧与所述空气进口74的一端贯通连接，所述干燥剂75填充于所述干燥箱71内，所述氢气排气管78的一端与所述氢气输送管76贯通连接，所述空气排气管79的一端与所述空气输送管77的一端贯通连接，氢气和空气分别通过氢气进口73和空气进口74进入到氢气输送管76和空气输送管77内，并通过排气孔710排出，从而使气体与干燥箱71内的干燥剂75混合，并通过空气排气管79和氢气排气管78进入到燃烧室401内，通过点火器点燃进行燃烧。

所述氢气输送管76与所述空气输送管77均为螺旋形状，所述氢气输送管76与所述空气输送管77上均匀开设有排气孔710，通过氢气输送管76和空气输送管77均为螺旋状设置，使气体与干燥剂75的混合可以更加充分。

所述干燥箱71位于所述隔板72的一侧为氢气干燥室，所述干燥箱71位于所述隔板72的另一侧为氧气干燥室，所述氢气输送管76和空气输送管77分别设置于所述氢气干燥室和所述氧气干燥室内，两个气体分别通过各自的干燥室进入到燃烧室401内，缩短干燥路径，节省干燥所需时长。

所述余热利用装置8包括：连接管81、环绕管82、烟气排气管83，所述环绕管82的一端与所述连接管81的一端贯通连接，所述环绕管82的一端与所述烟气排气管83的一端贯通连接，烟气通过冲天管6进入到连接管81内，并通过连接管81输送给环绕管82，通过环绕管82可以给锅壳3进行加热。

所述锅壳3的上部设有隔腔301，所述环绕管82环绕安装于所述隔腔301内，所述连接管81为C型，所述连接管81的一端与所述冲天管6贯通连接，所述连接管81的另一端穿过所述锅壳3的外壁与位于所述隔腔301内的环绕管82贯通连接，所述烟气排气管83的顶部穿过所述隔腔301的顶部内壁与所述锅壳3的外部相通，通过环绕管82设置于隔腔301内可以对锅壳3的外壁进行加热保温，避免锅炉外壳热量散失影响到加热速度。

所述连接管81与所述冲天管6的连接端的顶部设置有集气室11，所述集气室11内安装有氢气检测传感器12，所述集气室11位于所述氢气检测传感器12的下方安装有氧气检测传感器13，所述氢气检测传感器12和所述氧气检测传感器13通过导线连接有微处理器，氢气进口73和所述空气进口74分别连接有进气泵，所述微处理器通过导线与所述进气泵电性连接，集气室11内设有的氢气检测传感器12和氧气检测传感器13对排出的烟气进行检测，并将检测到的树数值传送给微处理器，通过微处理的设定比例与收集到的检测值对应的比例进行匹配，通过微处理调整氢气进口73和空气进口74所连接的气泵的抽取速度，当氧气比例过高时可以调慢空气进口74连接的气泵的进气速度，当氢气比例过高时可以调慢氢气进口73连接的气泵的进气速度，从而提高氢气和氧气的混合比例的适配程度，提高能源的利用率。

所述水隔室5的顶部等距连接有输气管9，所述输气管9设置为C型，所述输气管9的一端与所述水隔室5的顶部贯通连接，所述输气管9的另一端与所述水隔室5的底部贯通连接，输气管9的两端分别与水隔室5的顶部和底部贯通连接，使水隔室5内被加热的水溶液所产生的部分水蒸气通过主汽阀15的开启排出，另一部分水蒸气通过输气管9进入到水隔室5的底部对刚进入的冷水进行预热，并通过气体的冲力作用将底部的冷水和上部的热水均匀混合。

所述炉胆4的中间设有层板10，所述炉胆4位于所述层板10的下方设有燃烧室401，所述炉胆4位于所述层板10的上方设有排气室402，所述排气室402内安装有横水管403，所述燃烧室401和所述排气室402之间贯通连接有竖烟管14，燃烧室401的气体通过竖烟管14进入到排气室402内，并对横水管403内的水进行加热后排入到冲天管6内，水隔室5内的水上升到水隔室5的上方时会流过横水管403，通过横水管403底部的烟气对横水管403内的水进行加热，所述锅壳3的顶部位于所述冲天管6的一侧安装有主汽阀15，主汽阀15、压力表均与微处理器电性连接，通过压力表检测到水隔室5内的气压，当气压处于正常值时，主汽阀15关闭，使水蒸气可以通过输气管9一直循环，过热的水蒸气遇到进入的冷水冷凝后变成水落于水隔室5内，未被冷凝的气体通过炉胆4的上方与新增的水蒸气混合继续循环使用，当检测到炉胆4内的压力大于限值时打开主汽阀15进行排气，排出的气体可以进入到汽水分离罐继续分离，汽水分离罐为现有成熟技术。

所述氢气输送管76和所述空气输送管77的另一端穿过所述干燥箱71的顶部与所述燃烧室401贯通连接，便于氢气和氧气输入到燃烧室401内进行燃烧。

综上所述，本发明提供的一种氢能源锅炉，在工作时：

首先，氢气和空气分别通过氢气进口73和空气进口74进入到氢气输送管76和空气输送管77内，并通过排气孔710排出，从而使气体与干燥箱71内的干燥剂75混合，混合后氢气和氧气分别通过氢气排气管78和空气排气管79进入到燃烧室401内进行燃烧；

接着，燃烧后的气体通过过竖烟管14进入到排气室402内，并对横水管403内的水进行加热后排入到冲天管6内，烟气通过冲天管6进入到连接管81内，并通过连接管81输送给环绕管82，通过环绕管82可以给锅壳3进行加热；

然后，烟气在排出过程中，由于气体呈上升的状态，会进入连接管81上所设的集气室11内，通过集气室11内设有的氢气检测传感器12和氧气检测传感器13对排出的烟气进行检测，并将检测到的树数值传送给微处理器，通过微处理的设定比例与收集到的检测值对应的比例进行匹配，通过微处理调整氢气进口73和空气进口74所连接的气泵的抽取速度，当氧气比例过高时可以调慢空气进口74连接的气泵的进气速度，当氢气比例过高时可以调慢氢气进口73连接的气泵的进气速度，从而提高氢气和氧气的混合比例的适配程度。

最后，水隔室5内的水蒸气通过输气管9进入到水隔室5的底部对刚进入的冷水进行预热，并通过气体的冲力作用将底部的冷水和上部的热水均匀混合，从而避免因为受热不均影响到加热的速度，通过压力表检测到水隔室5内的气压，当气压处于正常值时，主汽阀15关闭，使水蒸气可以通过输气管9一直循环，过热的水蒸气遇到进入的冷水冷凝后变成水落于水隔室5内，未被冷凝的气体通过炉胆4的上方与新增的水蒸气混合继续循环使用，当检测到炉胆4内的压力大于限值时打开主汽阀15进行排气，排出的气体可以进入到汽水分离罐继续分离。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种氢能源锅炉，包括：基座(1)，所述基座(1)的底部安装有固定架(2)，所述固定架(2)之间固定连接有锅壳(3)，所述锅壳(3)内套接有炉胆(4)，所述炉胆(4)和所述锅壳(3)之间设有水隔室(5)，所述炉胆(4)的顶部连接有冲天管(6)，其特征在于，所述锅壳(3)的下方安装有进气装置(7)，所述冲天管(6)连接有余热利用装置(8)所述进气装置(7)用于均匀干燥燃烧时所需的气体，所述余热利用装置(8)用于提高水溶液的加热速度；所述余热利用装置(8)包括：连接管(81)、环绕管(82)、烟气排气管(83)，所述环绕管(82)的一端与所述连接管(81)的一端贯通连接，所述环绕管(82)的一端与所述烟气排气管(83)的一端贯通连接；所述锅壳(3)的上部设有隔腔(301)，所述环绕管(82)环绕安装于所述隔腔(301)内，所述连接管(81)为C型，所述连接管(81)的一端与所述冲天管(6)贯通连接，所述连接管(81)的另一端穿过所述锅壳(3)的外壁与位于所述隔腔(301)内的环绕管(82)贯通连接，所述烟气排气管(83)的顶部穿过所述隔腔(301)的顶部内壁与所述锅壳(3)的外部相通；所述连接管(81)与所述冲天管(6)的连接端的顶部设置有集气室(11)，所述集气室(11)内安装有氢气检测传感器(12)，所述集气室(11)位于所述氢气检测传感器(12)的下方安装有氧气检测传感器(13)，所述氢气检测传感器(12)和所述氧气检测传感器(13)通过导线连接有微处理器，氢气进口(73)和所述空气进口(74)分别连接有进气泵，所述微处理器通过导线与所述进气泵电性连接，通过集气室(11)内设有的氢气检测传感器(12)和氧气检测传感器(13)对排出的烟气进行检测，并将检测到的树数值传送给微处理器，通过微处理的设定比例与收集到的检测值对应的比例进行匹配，通过微处理调整氢气进口(73)和空气进口(74)所连接的气泵的抽取速度；所述水隔室(5)的顶部等距连接有输气管(9)，所述输气管(9)设置为C型，所述输气管(9)的一端与所述水隔室(5)的顶部贯通连接，所述输气管(9)的另一端与所述水隔室(5)的底部贯通连接；所述炉胆(4)的中间设有层板(10)，所述炉胆(4)位于所述层板(10)的下方设有燃烧室(401)，所述炉胆(4)位于所述层板(10)的上方设有排气室(402)，所述排气室(402)内安装有横水管(403)，所述燃烧室(401)和所述排气室(402)之间贯通连接有竖烟管(14)，所述锅壳(3)的顶部位于所述冲天管(6)的一侧安装有主汽阀(15)。

2.根据权利要求1所述的一种氢能源锅炉，其特征在于，所述进气装置(7)包括：干燥箱(71)、隔板(72)、氢气进口(73)、空气进口(74)、干燥剂(75)、氢气输送管(76)、空气输送管(77)、氢气排气管(78)、空气排气管(79)，所述隔板(72)设置于所述干燥箱(71)内部的中间位置，所述氢气进口(73)的一端穿过所述干燥箱(71)的一侧与所述氢气输送管(76)贯通连接，所述空气进口(74)的一端穿过所述干燥箱(71)的另一侧与所述空气进口(74)的一端贯通连接，所述干燥剂(75)填充于所述干燥箱(71)内，所述氢气排气管(78)的一端与所述氢气输送管(76)贯通连接，所述空气排气管(79)的一端与所述空气输送管(77)的一端贯通连接。

3.根据权利要求2所述的一种氢能源锅炉，其特征在于，所述氢气输送管(76)与所述空气输送管(77)均为螺旋形状，所述氢气输送管(76)与所述空气输送管(77)上均匀开设有排气孔(710)。

4.根据权利要求3所述的一种氢能源锅炉，其特征在于，所述干燥箱(71)位于所述隔板(72)的一侧为氢气干燥室，所述干燥箱(71)位于所述隔板(72)的另一侧为氧气干燥室，所述氢气输送管(76)和空气输送管(77)分别设置于所述氢气干燥室和所述氧气干燥室内。

5.根据权利要求2所述的一种氢能源锅炉，其特征在于，所述氢气输送管(76)和所述空气输送管(77)的另一端穿过所述干燥箱(71)的顶部与所述燃烧室(401)贯通连接。

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