CN115681937A - 一种往复式多孔介质蒸汽锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及节能环保技术领域，具体涉及一种往复式多孔介质蒸汽锅炉，包括：锅炉本体，蒸汽发生器部，两个燃气进气部，空气进气部，两个多孔介质蓄热部和控制部；所述锅炉本体内分别设置有两个排气室部和两个燃烧室；空气进气部包括空气进气切换阀，空气进气切换阀分别与两个燃烧室连通，空气进气切换阀内通入烟气；多孔介质蓄热部设置于锅炉本体内，且位于燃烧室与排气室部之间；控制部根据烟气的温度控制空气进气切换阀切换，以使所述多孔介质蓄热部吸收所述烟气的热量。本申请中，燃气与经过多孔介质蓄热部预热的空气在燃烧室内混合燃烧，高温烟气先流经蒸汽发生器，再进入另一个多孔介质蓄热部，烟气温度降至35℃以下排出。

Description

一种往复式多孔介质蒸汽锅炉

技术领域

本发明涉及节能环保技术领域，具体涉及一种往复式多孔介质蒸汽锅炉。

背景技术

目前蒸汽供热系统回水温度一般80℃左右，其排烟温度一般要高于 100℃，而天然气燃烧后烟气中的水露点温度约为58℃，这样就导致烟气中大量的水气化潜热被浪费，相关蒸汽锅炉燃气综合利用效率在92％左右。若烟气温度能够从100℃降至35℃时，可将烟气中61.9％水蒸气冷凝析出，锅炉综合效率可达106％(按燃气低热值计算，燃烧过量空气系数1.3)，但常规锅炉的工作原理及结构形式的原因，使其无法将烟气温度降至回水温度以下，因此常规天然气蒸汽锅炉每燃烧1m3天然气，导致约5000J的能量损失，造成了能源的巨大的浪费。

发明内容

(一)本发明所要解决的技术问题之一是：现有蒸汽锅炉存在能源浪费的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种往复式多孔介质蒸汽锅炉，包括：锅炉本体，所述锅炉本体内分别设置有两个排气室部和两个燃烧室，两个所述燃烧室的一端相互连通，两个所述燃烧室的另一端分别连通两个所述排气室部；

蒸汽发生器部，部分所述蒸汽发生部设置于两个所述燃烧室的连通处；

两个燃气进气部，两个所述燃气进气部别与两个所述燃烧室一一连通；

空气进气部，所述空气进气部包括空气进气切换阀，所述空气进气切换阀通过所述排气室部分别与两个所述燃烧室连通，所述空气进气切换阀用于将烟气从其中一侧所述多孔介质蓄热部通入另一侧所述多孔介质蓄热部后排出；

两个多孔介质蓄热部，所述多孔介质蓄热部设置于所述锅炉本体内，且位于所述燃烧室与所述排气室部之间；

控制部，所述控制部根据所述排气室部的烟气的温度控制所述空气进气切换阀切换，以使所述多孔介质蓄热部吸收所述烟气的热量。

根据本发明的一个实施例，所述燃气进气部包括燃气进气喷嘴和空气吹扫部，所述燃气进气部通过所述燃气进气喷嘴与所述燃烧室连通，所述空气吹扫部能够与所述燃气喷嘴连通。

根据本发明的一个实施例，所述空气进气部还包括向所述空气进气切换阀内通入烟气的进气管，所述空气进气部还包括设置于所述进气管上的空气进风机。

根据本发明的一个实施例，所述往复式多孔介质蒸汽锅炉还包括设置于所述排气室部内的第一温度传感器，所述控制部根据所述第一温度传感器的数据控制所述空气进气切换阀切换。

根据本发明的一个实施例，所述往复式多孔介质蒸汽锅炉还包括设置于所述燃烧室内的第二温度传感器，设置于所述多孔介质蓄热部的第三温度传感器，所述控制部根据所述第二温度传感器和/或所述第三温度传感器控制所述进气进风机和/或所述燃气进气部进气。

根据本发明的一个实施例，所述燃气进气部包括燃气进气管和设置于燃气进气管上的电磁阀，所述燃气进气管与所述燃烧室连通；所述控制部控制所述电磁阀开启或关闭。

根据本发明的一个实施例，所述往复式多孔介质蒸汽锅炉还包括设置于所述燃气进气管上的燃气稳压阀，所述燃气稳压阀位于所述电磁阀的进气端。

根据本发明的一个实施例，所述往复式多孔介质蒸汽锅炉还包进气导流部，所述进气导流部设置于所述排气室部内，所述进气导流部能够将进入所述排气室部内的气体进行导流分配。

根据本发明的一个实施例，所述排气室部连接有排水管，所述排水管上设置有排水电磁阀。

根据本发明的一个实施例，所述空气进气切换阀包括阀体，所述阀体内设置有能够与所述空气进气部连通的底部空腔、能够与所述排气室部连通的中间腔体，及能够与外界连通的顶部腔体。

本发明的有益效果：本申请提供的往复式多孔介质蒸汽锅炉中，所述控制部根据所述排气室部的烟气的温度控制所述空气进气切换阀切换，以使所述多孔介质蓄热部吸收所述烟气的热量，燃气与经过多孔介质蓄热部预热的空气在燃烧室内混合燃烧，高温烟气先流经蒸汽发生器，再进入另一个多孔介质蓄热部，烟气温度降至35℃以下排出。烟气中大部分水蒸汽在多孔介质蓄热部中冷凝并放热，冷凝潜热储存在多孔介质蓄热部中用以预热空气进气。

附图说明

本发明上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变的明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例一种往复式多孔介质蒸汽锅炉的正常的结构示意图；

图2为本发明实施例一种往复式多孔介质蒸汽锅炉中当左侧阀板组处于上位、右侧阀板组处于下位时的示意图；

图3为本发明实施例一种往复式多孔介质蒸汽锅炉中左侧阀板组处于下位、右侧阀板组处于上位时的示意图。

附图标记如：

1、空气进气部；1.1、空气过滤器；1.2、空气进风机；1.3、空气进气切换阀；2、A侧燃气进气部；2.1、A侧燃气稳压阀；2.2、A侧双电磁阀； 2.3、A侧空气吹扫部；2.4、A侧燃气进气喷嘴；3、B侧燃气进气部；3.1、 B侧燃气稳压阀；3.2、B侧双电磁阀；3.3、B侧空气吹扫部；3.4、B侧燃气进气喷嘴；4、左侧燃烧室；5、右侧燃烧室；6、A侧多孔介质蓄热部；7、B侧多孔介质蓄热部；8、A侧排气室部；8.1、A侧进气导流部；8.2、A侧排水电磁阀；9、B侧排气室部；9.1、B侧进气导流部；9.2、B侧排水电磁阀；10、蒸汽发生器部；10.1、汽包；10.2、上升管束；10.3、下降管；10.4、下联箱；11、蓄热燃烧室内保温部；1.3a、底部空腔；1.3b、左侧中间腔体；1.3c、右侧中间腔体；1.3d、顶部腔体；1.3.1、左侧阀板组；1.3.2、左侧阀板组。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本发明提供了一种往复式多孔介质蒸汽锅炉，包括：锅炉本体，蒸汽发生器部10，两个燃气进气部，空气进气部1，两个多孔介质蓄热部和控制部；所述锅炉本体内分别设置有两个排气室部和两个燃烧室，两个所述燃烧室的一端相互连通，两个所述燃烧室的另一端分别连通两个所述排气室部；部分所述蒸汽发生部设置于两个所述燃烧室的连通处；两个所述燃气进气部别与两个所述燃烧室一一连通；所述空气进气部1包括空气进气切换阀1.3，所述空气进气切换阀1.3通过所述排气室部分别与两个所述燃烧室连通，所述空气进气切换阀1.3用于将烟气从其中一侧所述多孔介质蓄热部通入另一侧所述多孔介质蓄热部后排出；所述多孔介质蓄热部设置于所述锅炉本体内，且位于所述燃烧室与所述排气室部之间；所述控制部根据所述排气室部的烟气的温度控制所述空气进气切换阀1.3切换，以使所述多孔介质蓄热部吸收所述烟气的热量。

具体地，两个燃气进气部包括A侧燃气进气部2和B侧燃气进气部3，当排气温度上升至35℃时，空气进气部1及燃气进气部进行气流切换，气流切换后，多孔介质蓄热材料的空气的进气部分为切换前的排气部分，该部分多孔介质材料吸收了切换前排气烟气的热量(显热和潜热)，空气在该侧进气时，进气空气被多孔介质材料预热，经预热后的进气空气温度上升(多孔介质蓄热材料温度降低)，进入燃烧室与天然气混合燃烧，燃烧烟气流经蒸发器，再进入另一侧多孔介质蓄热材料，高温烟气的能量(天然气在燃烧室中燃烧产生的热量)一部分被蒸发器吸收，一部分被另一侧多孔介质蓄热材料吸收，A侧排气室部8或B侧排气室部9的多孔介质材料温度会逐渐升高。当排气温度再次上升至35℃时，空气进气部1及燃气进气部再次进行气流切换，如此循环工作，使该蒸汽锅炉的排烟温度始终不高于35℃。烟气中大部分显热及潜热被充分利用，以天然气为燃料为例，本装置的燃气利用效率高于传统蒸汽锅炉12％以上。

为了使得，多孔介质蓄热材料吸收效果更好，在锅炉本体上对应于多孔介质蓄热部的部分设置有蓄热燃烧室内保温部11分。

根据本发明的一个实施例，所述燃气进气部包括燃气进气喷嘴和空气吹扫部，所述燃气进气部通过所述燃气进气喷嘴与所述燃烧室连通，所述空气吹扫部能够与所述燃气喷嘴连通。

具体地，本申请设置两个燃气进气部，两个燃气进气部主要包括A侧燃气稳压阀2.1、A侧双电磁阀2.2、A侧燃气进气喷嘴2.4、B侧燃气稳压阀 3.1、B侧双电磁阀3.2、B侧燃气进气喷嘴3.4。设置燃气进气部用于将燃气通入燃烧室内，设置空气吹扫部能够在未使用时对整个燃烧室进行吹扫。本实施例中空气吹扫部与燃气进气喷嘴连通，本实施例中空气吹扫部包括A 侧空气吹扫部2.3和B侧空气吹扫部3.3。

根据本发明的一个实施例，所述空气进气部1还包括向所述空气进气切换阀1.3内通入烟气的进气管，所述空气进气部1还包括设置于所述进气管上的空气进风机1.2。

具体地，空气进气部1主要包括沿进气方向依次设置于进气管上的空气过滤器1.1、离心风机和空气进气切换阀1.3，其中空气进气切换阀1.3为进排气三通切换阀。

根据本发明的一个实施例，所述往复式多孔介质蒸汽锅炉还包括设置于所述排气室部内的第一温度传感器，所述控制部根据所述第一温度传感器的数据控制所述空气进气切换阀1.3切换。

具体地，在A侧排气室部8和A侧排气室部8均设置有第一温度传感器，所述控制部根据所述第一温度传感器的数据控制所述空气进气切换阀1.3切换，从而改变空气进气切换阀1.3内的气流。

根据本发明的一个实施例，所述往复式多孔介质蒸汽锅炉还包括设置于所述燃烧室内的第二温度传感器，设置于所述多孔介质蓄热部的第三温度传感器，所述控制部根据所述第二温度传感器和/或所述第三温度传感器控制所述进气进风机和/或所述燃气进气部进气。

具体地，控制部根据燃烧室、多孔介质蓄热部、排气室部的温度情况，控制燃气进气部分和空气进气部1分工作。

根据本发明的一个实施例，所述燃气进气部包括燃气进气管和设置于燃气进气管上的电磁阀，所述燃气进气管与所述燃烧室连通；所述控制部控制所述电磁阀开启或关闭。

具体地，本实施例中电磁阀包括A侧双电磁阀2.2和B侧双电磁阀3.2，通过控制A侧双电磁阀2.2和B侧双电磁阀3.2，控制燃气进气管与所述燃烧室连通。

根据本发明的一个实施例，所述往复式多孔介质蒸汽锅炉还包括设置于所述燃气进气管上的燃气稳压阀，所述燃气稳压阀位于所述电磁阀的进气端。

具体地，设置稳压阀，能够稳定燃气管压力，在两个燃气进气部内分别设置有A侧燃气稳压阀2.1和B侧燃气稳压阀3.1。

根据本发明的一个实施例，所述往复式多孔介质蒸汽锅炉还包进气导流部，所述进气导流部设置于所述排气室部内，所述进气导流部能够将进入所述排气室部内的气体进行导流分配。

具体地，本实施例中设置A侧进气导流部8.1和B侧进气导流部9.1。能够增加气体与多孔介质蓄热部的接触面积，能更好的吸收热量。

根据本发明的一个实施例，所述排气室部连接有排水管，所述排水管上设置有排水电磁阀。

具体地，A侧排气室部8和B侧排气室部9的底部分别设置A侧排水电磁阀8.2和B侧排水电磁阀9.2，排水电磁阀定期开启排出冷凝水。

多孔介质蓄热部包括A侧多孔介质蓄热部6和B侧多孔介质蓄热部7，A 侧多孔介质蓄热部6和B侧多孔介质蓄热部7下部均设置进气导流分配结构。装置两侧进排气室底部别设置冷凝水排水电磁阀，电磁阀定期开启排出冷凝水。

所述蒸汽发生器部10包括汽包10.1、下联箱10.4和用于连通两者的上升管束10.2和下降管10.3束。上升管束10.2中产生的蒸汽上浮到汽包10.1 排出，下降管10.3束用于将汽包10.1中水补充到下联箱10.4。

根据本发明的一个实施例，所述空气进气切换阀1.3包括阀体，所述阀体内设置有能够与所述空气进气部1连通的底部空腔、能够与所述排气室部连通的中间腔体，及能够与外界连通的顶部腔体。

如图2所示，具体地，中间腔体包括左侧中间腔体和右侧中间腔体，当左侧阀板组1.3.1处于上位、右侧阀板组1.3.2处于下位时，烟气流向为：空气过滤器1.11.1—空气进风机1.21.2—底部空腔1.3a—左侧中间腔体 1.3b—A侧排气室部88—A侧多孔介质蓄热部66—左侧燃烧室44—右侧燃烧室55—B侧多孔介质蓄热部77—B侧排气室部99—切换阀右侧中间腔体1.3c —切换阀顶部腔体1.3d—切换阀上的排烟口。

如图3所示，当左侧阀板组1.3.1处于下位、右侧阀板组1.3.2处于上位时，烟气流向为：空气过滤器1.11.1—空气进风机1.21.2—底部空腔1.3a —右侧中间腔体1.3c—B侧排气室部99—B侧多孔介质蓄热部77—右侧燃烧室55—左侧燃烧室45—A侧多孔介质蓄热部66—A侧排气室部88—左侧中间腔体1.3b—顶部腔体1.3d—切换阀上的排烟口。

本申请提供的往复式多孔介质蒸汽锅炉，锅炉启动时，蒸汽发生器部10 内部加水至预定液位，燃气进气部的A侧及B侧燃气双电磁阀均处于关闭状态，A侧空气吹扫部2.3的电磁阀开启，压缩空气吹扫燃气进气部，同时空气进气部1中空气切换阀开始按60s每次的频率进行切换、空气风机以15Hz 频率开启，开始对多孔介质蓄热部及燃烧室部内部进行吹扫，空气切换阀在一个状态下时，空气风机吸入的空气经空气进气切换阀1.3进入A侧多孔介质蓄热部6、经过燃烧室、经过B侧多孔介质蓄热部7、再进入空气进气切换阀1.3后从排烟口排出，空气进气切换阀1.3经过一次切换后，空气会先经空气进气切换阀1.3进入B侧多孔介质蓄热部7、经过燃烧室、经过A侧多孔介质蓄热部6、在进入空气进气切换阀1.3从排烟口排出。吹扫完成后，空气进气切换阀1.3转入到温控切换模式，既当排气侧温度上升至35℃以上时，进行切换，改变空气的进排气方向(从空气进气部1进气，在空气进气切换阀1.3的作用下，改变锅炉本体内气流的流向)。燃气进气部进气点火，控制系统通过判断空气进气部是A侧或B侧，保证先点火的燃气侧与空气进气部相同。点火后，控制系统自动控制空气、燃气进气比例，燃烧室温度开始上升。当系统经过多次燃气及空气切换循环，进气侧燃烧室温度稳定在 900℃以上、排气侧燃烧室温度稳定在560℃以上时，同时A侧多孔介质蓄热部6和B侧多孔介质蓄热部7的高温区温度在400℃以上，本装置启动完成。

装置启动完成后，转入正常运行模式，装置正常运行过程中，用户可设置多孔介质燃气锅炉的输出功率，控制系统会根据相应功率对应的理论燃气、空气进气量，以燃气流量计为依据控制燃气进气调节阀，以空气进气流量计为依据，调节空气进风机1.2的频率。燃气与经过多孔介质蓄热部预热的空气在燃烧室内混合燃烧，高温烟气先流经蒸汽发生器对流管束(对流管束内水蒸发吸热生成水蒸气)，再进入一侧多孔介质蓄热部，烟气温度降至35℃以下排出。烟气中大部分水蒸汽在多孔介质蓄热部中冷凝并放热，冷凝潜热储存在多孔介质蓄热部中。

在装置启动及正常运行过程中，A侧双电磁阀2.2和B侧双电磁阀3.2 存在互锁关系，A侧空气吹扫部2.3的电磁阀和B侧空气吹扫部3.3的电磁阀存在互锁关系。A侧燃气进气喷嘴2.4和B侧燃气进气喷嘴3.4始终处在一个开启一个关闭的状态。当A侧双电磁阀2.2开启时、B侧双电磁阀3.2 关闭；当A侧双电磁阀2.2关闭时、B侧双电磁阀3.2开启。

空气进气部1及燃气进气部以装置排气温度为依据进行切换，当排气温度上升至35℃时，空气进气部1及燃气进气部进行气流切换，气流切换后，多孔介质蓄热材料的空气进气侧为切换前的排气侧，该侧多孔介质材料吸收了切换前排气烟气热量(显热和潜热)，空气在该侧进气时，进气空气被多孔介质材料预热，经预热后的进气空气温度上升(多孔介质蓄热材料温度降低)，进入燃烧室与天然气混合燃烧，燃烧烟气流经蒸发器对流管束，在进入另一侧多孔介质蓄热材料，高温烟气能量一部分被蒸发器吸收，一部分被另一侧多孔介质蓄热材料吸收，排气侧多孔介质材料温度会逐渐升高，当排气温度再次上升至35℃时，空气进气部1及燃气进气部再次进行气流切换，如此循环工作，使该蒸汽锅炉的排烟温度始终不高于35℃，烟气中大部分显热及潜热被充分利用，以天然气为燃料为例，本装置的燃气利用效率高于传统蒸汽锅炉12％以上。

综上，本申请提供的往复式多孔介质蒸汽锅炉中，所述控制部根据所述排气室部的烟气的温度控制所述空气进气切换阀1.3切换，以使所述多孔介质蓄热部吸收所述烟气的热量，燃气与经过多孔介质蓄热部预热的空气在燃烧室内混合燃烧，高温烟气先流经蒸汽发生器，再进入另一个多孔介质蓄热部，烟气温度降至35℃以下排出。烟气中大部分水蒸汽在多孔介质蓄热部中冷凝并放热，冷凝潜热储存在多孔介质蓄热部中用以预热空气进气。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种往复式多孔介质蒸汽锅炉，其特征在于，包括：

锅炉本体，所述锅炉本体内分别设置有两个排气室部和两个燃烧室，两个所述燃烧室的一端相互连通，两个所述燃烧室的另一端分别连通两个所述排气室部；

蒸汽发生器部，部分所述蒸汽发生部设置于两个所述燃烧室的连通处；

两个燃气进气部，两个所述燃气进气部别与两个所述燃烧室一一连通；

空气进气部，所述空气进气部包括空气进气切换阀，所述空气进气切换阀通过所述排气室部分别与两个所述燃烧室连通，所述空气进气切换阀用于将烟气从其中一侧所述多孔介质蓄热部通入另一侧所述多孔介质蓄热部后排出；

两个多孔介质蓄热部，所述多孔介质蓄热部设置于所述锅炉本体内，且位于所述燃烧室与所述排气室部之间；

控制部，所述控制部根据所述排气室部的烟气的温度控制所述空气进气切换阀切换，以使所述多孔介质蓄热部吸收所述烟气的热量。

2.根据权利要求1所述的往复式多孔介质蒸汽锅炉，其特征在于：所述燃气进气部包括燃气进气喷嘴和空气吹扫部，所述燃气进气部通过所述燃气进气喷嘴与所述燃烧室连通，所述空气吹扫部能够与所述燃气喷嘴连通。

3.根据权利要求1所述的往复式多孔介质蒸汽锅炉，其特征在于：所述空气进气部还包括向所述空气进气切换阀内通入烟气的进气管，所述空气进气部还包括设置于所述进气管上的空气进风机。

4.根据权利要求3所述的往复式多孔介质蒸汽锅炉，其特征在于：所述往复式多孔介质蒸汽锅炉还包括设置于所述排气室部内的第一温度传感器，所述控制部根据所述第一温度传感器的数据控制所述空气进气切换阀切换。

5.根据权利要求4所述的往复式多孔介质蒸汽锅炉，其特征在于：所述往复式多孔介质蒸汽锅炉还包括设置于所述燃烧室内的第二温度传感器，设置于所述多孔介质蓄热部的第三温度传感器，所述控制部根据所述第二温度传感器和/或所述第三温度传感器控制所述进气进风机和/或所述燃气进气部进气。

6.根据权利要求3所述的往复式多孔介质蒸汽锅炉，其特征在于：所述燃气进气部包括燃气进气管和设置于燃气进气管上的电磁阀，所述燃气进气管与所述燃烧室连通；所述控制部控制所述电磁阀开启或关闭。

7.根据权利要求6所述的往复式多孔介质蒸汽锅炉，其特征在于：所述往复式多孔介质蒸汽锅炉还包括设置于所述燃气进气管上的燃气稳压阀，所述燃气稳压阀位于所述电磁阀的进气端。

8.根据权利要求1所述的往复式多孔介质蒸汽锅炉，其特征在于：所述往复式多孔介质蒸汽锅炉还包进气导流部，所述进气导流部设置于所述排气室部内，所述进气导流部能够将进入所述排气室部内的气体进行导流分配。

9.根据权利要求8所述的往复式多孔介质蒸汽锅炉，其特征在于：所述排气室部连接有排水管，所述排水管上设置有排水电磁阀。

10.根据权利要求1所述的往复式多孔介质蒸汽锅炉，其特征在于：所述空气进气切换阀包括阀体，所述阀体内设置有能够与所述空气进气部连通的底部空腔、能够与所述排气室部连通的中间腔体，及能够与外界连通的顶部腔体。

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