CN1301941A - 气电两用蓄热式锅炉 - Google Patents

Abstract

一气电两用蓄热式锅炉,它包括一其顶部壁上有出水口、下部侧壁有进水口的锅筒和包括燃气加热装置和电加热装置的加热系统。燃气加热装置包括,燃气装置室、移门等组成的进气部分,在锅筒内腔下部的外壁上绕有多个倾斜辐射导流管的燃烧室,内设有迫使烟气呈螺旋形上升的旋流片的冲天烟管。电加热装置是置于锅筒内的。冲天烟管顶部有一可关闭的排烟挡板。

Description

气电两用蓄热式锅炉

本发明涉及一种同时可使用两种不同的清洁能源作燃料的锅炉，尤其涉及气电两用蓄热式锅炉。

据检索资料得知：目前使用的锅炉，大多采用煤、油、气，选用不同的燃烧器安装在同一台锅炉上，可分别燃烧两种不同的燃料，即油、气两用锅炉早已问世。唯独本发明的气电两用锅炉在国内外实属空白。

采用天然矿物燃料的常规锅炉，燃料与空气混合，通过化学反应，放出热量，再以热传导、热辐射和热对流的方式，使锅炉中的水吸热后变为热水或蒸汽。燃烧后的烟气流经烟道向烟囱排出，烟气中带有大量的CO₂、CO、SO₂、和NO_x等有害气体污染环境。

电热锅炉是将电能转化为热能、加热水乃至最终产生蒸汽的一种设备，它不需要复杂的燃烧化学反应，所以它不需要烟囱，也不需要炉膛，对大自然没有任何污染。燃气，特别是天然气，由燃料的性质所决定，使它在燃烧后放出的有害气体甚微，对人类生态环境的破坏作用较少，由于它的发热值很高，是电的10至20倍，因此，从长远的观点来看，它也是一种较为廉价的清洁能源。

随着我国电力建设的快速发展和经济结构的调整及人民生活质量的提高，各地用电构成发生了很大的变化，高峰需求增加，低谷用电大量减少，电网峰谷差逐年加大，负荷率逐年下降，电网运行日趋困难，资源利用不合理。国家为了鼓励用低谷电，实行分时电价，即用电高峰时高于低谷电价3-5倍，如果电锅炉利用低谷电，将水加热，保温存贮起来，供白天使用，这样既可调荷避峰，也可以使用户用上最干净、最廉价的低谷电，使供电部门和用户都得到实惠。当用电高峰时，锅炉马上投入气体燃料补充，保证生产、生活用热水或蒸汽。

所以，本发明的目的是用最干净的能源，提供一种气电两用蓄热式锅炉，在一段时间中用电能作为能源进行加热，在另一段时间中以燃气作为燃料进行加热。

本发明的目的由如下的技术方案来实现。

一种气电两用蓄热式锅炉，它包括一蓄水的圆形锅筒和一加热装置，在锅筒顶部壁上有一出水口，在锅筒近下部侧壁上有一进水口，其中，加热装置包括燃气加热装置和电加热装置。燃气加热装置包括在锅筒下面的进气部分、使燃气燃烧的燃烧器、在锅筒内腔下部的燃烧室部分和在燃烧室部分上面的并与燃烧室部分相连通的排烟部分。电加热装置包括设置在锅筒内的电热元件。

上述的燃气加热装置中，进气部分包括燃气装置室、打开燃气装置室的移门、燃气进气装置；燃烧室部分由筒状的燃烧室组成，燃烧室的顶部有一排烟孔，在燃烧室的近下部壁上有一看火孔装置，在燃烧室的外壁上绕有多个倾斜的辐射导流管，其低的一侧正对锅筒的进水口；排烟部分由通过所述排烟孔与燃烧室相连通的直径比燃烧室小得多的一根或多根管状冲天烟管所组成，在冲天烟管内设有迫使烟气呈螺旋形上升的旋流片，在冲天烟管的顶端部有一可关闭的排烟挡板；电热元件可在锅筒的侧部或顶部插入锅筒内。

本发明的优点是，与已有技术的锅炉相比，本发明的气电两用蓄热式锅炉的最大特点是可使用低谷电能，从而使锅炉加热的费用成倍下降，同时又减缓了供电部门的用电高峰和低谷的矛盾。这样可利用低谷电能晚间蓄热，  白天使用，或者白天用对环境无污染的燃气作为燃料对晚间蓄热的热水进一步加热，使两种能源互补优势，既保护了环境，又降低了使用成本。

下面结合附图、用一作为举例说明的实施例来详细说明本发明。

图1是本发明一实施例的纵向剖视图。

如图1所示，本发明的气电两用蓄热式锅炉主要包括一蓄水的筒状锅筒7和一加热装置。在锅筒7顶部壁上有一出水口11，在锅筒7近下部的侧壁上有一进水口2。加热装置包括燃气加热装置和电加热装置。

燃气加热装置包括在锅筒7下面的进气部分、使燃气燃烧的燃烧器、在锅筒7内腔下部的燃烧室部分和在燃烧室部分上面的并与燃烧室部分相连通的排烟部分。进气部分包括燃气装置室1、打开燃气装置室1的移门13、由燃气入口阀门16、过滤、减压和调压燃气的控制装置(图中未示出)、送入燃气的供气管道17组成的进气装置，燃烧器包括混合空气和燃气的喉腔14以及喷嘴15。燃烧室部分由筒状的燃烧室5组成，燃烧室5的顶部有一排烟孔18，在燃烧室5的近下部壁上有一看火孔装置4，在燃烧室5的外壁上绕有多个倾斜的辐射导流管3。在本实施例中，辐射导流管3通过焊接固定在燃烧室5的外壁上。排烟部分由通过排烟孔18与燃烧室5相连通的直径比燃烧室5小得多的一根或多根管状冲天烟管8(图中只示出一根)所组成，在冲天烟管8内设有迫使其中的烟气呈螺旋形上升的旋流片9，在冲天烟管8的顶端部有一可关闭的排烟挡板12。

锅筒7呈倒置的U形，在本实施例中，锅筒7的壁与燃烧室5和冲天烟管8壁之间是蓄水腔，即其中的水要被加热或加热成蒸汽。

下面描述用燃气作燃料的锅炉加热过程。

冷水通过进水口2进入锅筒7，如为热水锅炉，则水充满整个锅筒7的蓄水腔，如为蒸汽锅炉，则水位线应控制在锅炉水位计(未示出)的中线上，留出上面空间，作为蒸发成蒸汽的贮存及输出空间，最后通过出水口11送出热水或蒸汽。进水工序结束后，投入点火准备阶段，通气点火前，打开冲天烟管8的排烟挡板12及底部燃烧室1的移门13，使燃气燃烧通道即冲天烟管8、燃烧室5和燃气装置室1上下形成数秒钟的自然通风，目的是把前次加热残留的废气排除掉，然后启动自动控制器(未示出)。打开燃气入口阀门16，燃气经过过滤、减压、调压等控制机构(未示出)经供气管道17进入喉腔14，空气经移门13在喉腔14与燃气混合，继而进入喷嘴15，自动控制器立即控制通电点火，通过看火孔4观察点火后的火焰颜色，调整燃气进气量或风门，直至正常状态。燃气通过喷嘴15在燃烧室5中燃烧，所产生的高温热量烟气立即向辐射导流管3和燃烧室5周围的受热面辐射传热。水加热后产生的小气泡不断上升混合，最后汇聚至锅筒7的顶部出水口11。而斜横在炉膛中间的若干根辐射导流管3具有一定的斜度，能促进水循环。烟气由于烟囱产生拔风的吸引而不断上升进入冲天烟管8中。在冲天烟管8内，由于旋流片9的阻挡，烟气被迫呈螺旋形上升，由于旋流片9的作用，冲天烟管8边缘的螺旋形距离长度设计成比直通距离增加3.29倍，使高温烟气充分与冲天烟管8的壁接触而传热给炉水加温，延长了放热过程，增加了吸热效果。烟气最后从可以调节的排烟挡板12排至室外。由于燃气燃烧完后不会产生有害气体，所以不会对环境造成污染。

上述描述的冲天烟管8设置在锅炉的锅筒7内，利用烟气排出冲天烟管8之前的余热对锅炉水进行加热，当然，本实施例中的冲天烟管8不一定设置在锅筒7内，它也可以与燃烧室5相连通设置在锅炉外，利用烟气的余热对锅炉外的水进行预加热或加热。

下面描述用电能作为能源的电加热装置。如图1所示，在燃烧室5的外壁上环绕有上述多个倾斜的环状辐射导流管3，其低的一侧正对锅筒7的进水口2，其高的一侧远离进水口2。在锅筒7的蓄水腔内，高度在燃烧室5上面的靠近燃烧室5的平面中，在辐射导流管3的较高一侧即进水口2对面的上方从锅筒侧面插入一至n组电热元件6至锅筒内和/或锅筒内的水中，电热元件6的数量具体视锅炉的容量而定。

电热元件6也可从锅筒7的顶部垂直或倾斜插入锅炉内，具体视锅炉类型而定。

下面描述本实施例的电加热装置的放热和吸热过程。当需要使用夜间低谷电进行加热时，由于它不需要空气混合及点火工序，也不需要烟囱排烟，只要合上电闸刀后，立即会通过自动控制装置(未示出)按自动控制顺序使电热元件6发出热量，向锅炉水传递热量加热。由于将n组电热元件6设置在锅筒内进水口2对面的上方，冷水自进水口2进入锅筒7后，一部分沿着锅筒壁直接上升，另一部分沿着锅筒壁四周或斜向的辐射导流管3上升，而电热元件6周围的温度最高，加热速度最快，大量产生的热水气泡与周围冷水相互传热，由于电热元件6的下部设置了燃烧室5，使该处水容积减少，而上部水容积较大，有利于传热交换，形成上下循环，因为热气泡带水上升后，下面冷水立即自下而上进行填空，加热后的热水沿着最短的路径，从出水口11向外供给。

应该说明的是，在单独使用电热元件6加热锅炉时，由于它的特性与燃气不同，对原来燃烧燃气所需的装置必须重新切换位置，如关闭移门13，切断空气入内；关闭排烟挡板12，不让烟囱产生拔风。两头堵住之后，设置在中间的燃烧室5、冲天烟管8均处于封闭保温状态，不会产生散热损失，还有利水循环作用，使电加热锅炉正常运行。否则就会造成锅炉电加热炉腔内通风散热的不希望有的现象，这种现象也是造成目前尚无气电两用同台燃烧的锅炉原因之一。至于这一进一出的移门13和排烟挡板12的关闭，用手工还是自动操作，可视锅炉容量大小来选择。一般微小型两用锅炉全部用手工操作较好，中小型两用锅炉可采用进风移门13手动操作，排烟挡板12自动操作，这样，可减少操作人员的劳动强度和误操作。

经多次试验，上述实施例的辐射导流管3的斜度在5°以上最好在15°左右，其数量在11组左右，电热元件6为两组或多组，电热元件6的数量基本上随锅炉具体结构和容量而改变。这样，如此设置的辐射导流管3与上述的进水口2、出水口11、电热元件6、燃烧室5和锅筒7形成最佳的水循环。

需要说明的是，气电两用蓄热式锅炉的使用并无白天使用燃气和晚间使用电能的严格之分，只要需要，任何时候都可单独使用，或者气与电同时使用，以提高供热量。

上述实施例仅仅是为了举例说明，在不脱离本发明的基本精神和范围的情况下，还可以对所述的实施例进行种种修改和对某些零件进行替换，这些均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1．一种气电两用蓄热式锅炉，它主要包括一蓄水的筒状锅筒(7)和一加热装置，在锅筒(7)顶部壁上有一出水口(11)，在锅筒(7)近下部侧壁上有一进水口(2)，其特征在于，加热装置包括燃气加热装置和电加热装置，

燃气加热装置包括在锅筒(7)下面的进气部分、使燃气燃烧的燃烧器、在锅筒(7)内腔下部的燃烧室部分和在燃烧室部分上面的并与燃烧室部分相连通的排烟部分，

电加热装置包括设置在锅筒(7)内的电热元件(6)。

2．如权利要求1所述的气电两用蓄热式锅炉，其特征在于，

进气部分包括燃气装置室(1)、打开燃气装置室(1)的移门(13)、燃气进气装置；

燃烧室部分由筒状的燃烧室(5)组成，燃烧室(5)的顶部有一排烟孔(18)，在燃烧室(5)的近下部壁上有一看火孔装置(4)，在燃烧室(5)的外壁上绕有多个倾斜的辐射导流管(3)，其低的一侧正对锅筒(7)的进水口(2)；

排烟部分由通过所述排烟孔(18)与燃烧室(5)相连通的直径比燃烧室小得多的一根或多根管状冲天烟管(8)所组成，在冲天烟管(8)内设有迫使烟气呈螺旋形上升的旋流片(9)，在冲天烟管(8)的顶端部有一可关闭的排烟挡板(12)；

电热元件(6)的数量为一组或多组。

3．如权利要求2所述的气电两用蓄热式锅炉，其特征在于，多个倾斜的辐射导流管(3)焊接在燃烧室(5)的外壁上。

4．如权利要求3所述的气电两用蓄热式锅炉，其特征在于，倾斜的辐射导流管(3)的倾斜角度大于5°，数量为11根左右。

5．如权利要求4所述的气电两用蓄热式锅炉，其特征在于，所述的冲天烟管在锅筒内。

6．如权利要求4所述的气电两用蓄热式锅炉，其特征在于，所述的冲天烟管在锅筒外面。

7．如权利要求2所述的气电两蓄热式锅炉，其特征在于，电热元件(6)从锅筒(7)的侧部插入锅筒内的水中。

8．如权利要求2所述的气电两用蓄热式锅炉，其特征在于，电热元件(6)从锅筒(7)的顶部插入锅筒内。