CN201662040U

CN201662040U - 一种燃烧氢气的锅炉

Info

Publication number: CN201662040U
Application number: CN2010201042583U
Authority: CN
Inventors: 李传凯; 王尚文; 郑军如; 朱国庆
Original assignee: 711th Research Institute of CSIC
Current assignee: 711th Research Institute of CSIC
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2020-01-29

Abstract

本实用新型公开了一种用于工矿企业的燃烧氢气的锅炉，其特点是，包括：氢气燃烧器、炉膛、蒸发段、烟囱、下降管；其中：氢气燃烧器为扩散式燃烧器；炉膛设置在氢气燃烧器的上方；该炉膛包括设置在底部的环形集箱和设置在环形集箱上部的与环形集箱贯通连接的中空的水冷壁；水冷壁上设有看火孔和防爆门；蒸发段设置在炉膛上方；该蒸发段包括筒体、设置在筒体底部的炉胆封头和设置在筒体顶部的蒸汽段封头、以及设置在筒体内部的多个烟管；烟囱设置在蒸发段的顶部；下降管连接在蒸发段下部和炉膛的环形集箱之间，与蒸发段和环形集箱贯通。具有结构紧凑，安全可靠，使用寿命长的优点。

Description

一种燃烧氢气的锅炉

技术领域

本实用新型涉及用于工矿企业(如氯碱、烧碱、电石等行业)中的一种燃烧氢气的锅炉。

背景技术

一些工矿企业(如氯碱、烧碱、电石等行业)在生产过程中会产生大量副产品——氢气，氢气当中还夹杂少量的其它气体，由于一直没有好的回收利用方法，氢气只能放空，大量清洁的能源白白浪费掉。随着国家节能减排要求的日益严格，将氢气的能量充分回收是一个急需解决的问题。将氢气作为燃料在锅炉中燃烧用于产生蒸汽是一种有效的能量回收方式，但现有的一般的锅炉对于氢气的燃烧存在以下难题：一是氢气的爆炸极限范围很大，20℃时，在4％～76％的范围内都会爆炸；二是氢气燃烧速度快，容易回火；三是氢气密度小，氢气进入炉膛燃烧时，在射流的携带下，快速流向炉膛出口，因此氢气燃烧的火焰很长，有可能烧损炉膛顶部受热面。

发明内容

本实用新型是为了克服现有的一般的锅炉采用氢气燃烧时存在的上述难题而提供的专门用于燃烧氢气并产生蒸汽的一种燃烧氢气的锅炉，该锅炉结构紧凑、性能可靠、燃烧器不会发生回火、锅炉炉膛不会发生爆炸，同时能控制燃烧火焰长度，确保不烧损炉膛顶部受热面，使用寿命长。

本实用新型采取的技术方案是：一种燃烧氢气的锅炉，其特点，包括：氢气燃烧器、炉膛、蒸发段、烟囱、下降管；其中：所述的氢气燃烧器为扩散式燃烧器，包括氢气进入通道和空气进入通道；所述的炉膛设置在所述的氢气燃烧器的上方；该炉膛包括设置在底部的环形集箱和设置在所述环形集箱上部的与所述环形集箱贯通连接的中空的水冷壁；所述水冷壁上设有至少一个看火孔和防爆门；所述的蒸发段设置在所述炉膛的上方；该蒸发段包括筒体、设置在筒体底部的炉胆封头和设置在筒体顶部的蒸汽段封头、以及设置在筒体内部的多个烟管；所述的炉胆封头上设有一圈进水槽和多个进烟孔；所述蒸汽段封头上设有多个出烟孔；所述的炉胆封头上的进水槽与所述炉膛的水冷壁的顶部贯通连接；所述的各烟管分别连接在各自所述的炉胆封头的进烟孔和蒸汽段封头的出烟孔之间；所述的烟囱设置在所述蒸发段的顶部；所述的下降管连接在所述蒸发段下部和所述炉膛的环形集箱之间，与所述蒸发段和环形集箱贯通。

上述一种燃烧氢气的锅炉，其中，所述的氢气燃烧器的空气通道的出口布置旋流叶片；氢气从燃烧器头部的喷头喷出后，在燃烧器喉口和空气进行强制混合并着火燃烧。

上述一种燃烧氢气的锅炉，其中，所述的炉膛为气密性炉膛。

上述一种燃烧氢气的锅炉，其中，所述的炉膛的水冷壁上设有为方便维修人员在停炉时检修的人孔。

上述一种燃烧氢气的锅炉，其中，所述的蒸发段的烟管包括光管或扩展受热面式管道。

上述一种燃烧氢气的锅炉，其中，所述的蒸发段的筒体壁上部设有用于监测蒸发段水位的水位计。

上述一种燃烧氢气的锅炉，其中，所述的蒸发段的筒体壁上设有为方便维修人员在停炉时检修的人孔。

上述一种燃烧氢气的锅炉，其中，还包括一省煤器，设置在所述蒸发段顶部与烟囱之间。

上述一种燃烧氢气的锅炉，其中，所述的省煤器为水管换热器，换热器内部的换热元件可以是光管，也可以是扩展受热面式管道。

上述一种燃烧氢气的锅炉，其中，还包括一内部设置水滴分离装置的干汽包，通过中间蒸汽管道连接在所述蒸发段顶部，与所述蒸发段贯通；所述的干汽包的顶部设有干蒸汽出口，其底部设有排凝口。

由于本实用新型采用了以上的技术方案，其产生的技术效果是明显的：

1、通过设置专门的氢气燃烧器，避免了燃烧器的回火和爆炸，并缩短了火焰的长度，使氢气燃烧的火焰长度低于炉膛高度，避免烧损炉膛顶部受热面。

2、通过采用直立式的锅炉结构，设置了防爆门、看火孔，避免了氢气在锅炉炉膛内滞留引起爆燃或爆炸，安全性高。

3、具有结构紧凑、安全可靠、使用寿命长的优点。

附图说明

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。

图1是本实用新型一种燃烧氢气的锅炉的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，这是本实用新型一种燃烧氢气的锅炉的一个实施例的结构示意图。本实用新型一种燃烧氢气的锅炉，包括氢气燃烧器1，炉膛2，蒸发段3，下降管4，省煤器5，烟囱6，干汽包7，在蒸发段3和干汽包7之间连接中间蒸汽管道8。

所述的氢气燃烧器1为扩散式燃烧器，包括氢气进入通道11和空气进入通道12。氢气和空气通过各自的通道入口进入氢气燃烧器，在氢气燃烧器内部不混合，这样就避免了燃烧器回火、爆炸的可能。氢气从氢气燃烧器头部的喷头喷出后，在氢气燃烧器喉口111和空气进行强制混合并着火燃烧。本实施例在氢气燃烧器的空气通道的出口布置旋流叶片121，使空气气流产生旋转，空气和氢气的混合加强，以缩短燃烧火焰的长度，避免烧损炉膛顶部受热面。

所述的炉膛2设置在所述的氢气燃烧器1的上方；该炉膛包括设置在底部的环形集箱21和设置在所述环形集箱上部的与所述环形集箱贯通连接的中空的水冷壁22；本实施例所述的炉膛为气密性炉膛，可保证锅炉在微正压燃烧时烟气不会外逸。在炉膛的水冷壁上设有多个看火孔23，通过该多个看火孔23，可以及时观察氢气的燃烧状况和火焰长度，使火焰的长度保证低于炉膛的高度，以避免炉膛顶部受热面烧损。本实用新型还在炉膛的水冷壁上设置防爆门24，可防止万一炉膛内的氢气发生爆炸时，爆炸产生的高压会将防爆门打开释放压力，避免炉膛的损坏。为方便维修人员在停炉时检修，本实施例在所述炉膛的水冷壁上还设有人孔25。

所述的蒸发段3包括筒体33、设置在筒体33底部的呈球形的炉胆封头31、设置在筒体33顶部的蒸汽段封头32、以及设置在筒体33内的多个烟管34。采用球形炉胆封头的优点，一是具有更高的强度，二是可以吸收热膨胀引起的变形量。所述的烟管可以是光管，也可以是扩展受热面式的管道如螺纹管等，以强化换热效果。所述的炉胆封头上设有一圈进水槽和多个进烟孔；所述蒸汽段封头上设有多个出烟孔；所述的炉胆封头上的进水槽与所述炉膛的水冷壁的顶部贯通连接，使炉膛的水冷壁内与蒸汽段筒体内贯通。所述的各烟管34分别连接在各自所述的炉胆封头的进烟孔和蒸汽段封头的出烟孔之间。工作时，炉膛的水冷壁受到炉膛内火焰的加热，环形集箱内的饱和水通过水冷壁变成汽水混合物进入蒸发段。从炉膛来的高温烟气通过所述的蒸发段3的烟管将烟管外部的饱和水加热，产生蒸汽。本实施例在所述筒体33上还设有水位计35和人孔36，所述水位计35设置在筒体33的上部，用于监测蒸发段的水位。

在所述的蒸发段下部和炉膛的环形集箱之间布置多根下降管4，与所述蒸发段和环形集箱贯通。下降管布置在炉膛外部，不会收到炉膛内烟气的加热。蒸发段内的饱和水通过下降管进入环形集箱并和水冷壁一起组成水动力循环回路。

所述的烟囱6设置在所述蒸发段3的顶部，使最后残留的烟气都通过烟囱排往大气。为回收更多的热量，本实用新型在蒸发段3和烟囱6之间设置省煤器5。所述的省煤器5为水管换热器，即烟气走管内，空气走管外，换热器内部的换热元件可以是光管，也可以是扩展受热面式管道，如螺旋翅片管，以强化换热效果。省煤器的作用是将烟气的温度进一步降低，回收更多的热量。

本实用新型还包括设有一干汽包7，通过中间蒸汽管道8连接在所述蒸发段顶部，与所述蒸发段贯通。所述的干汽包的顶部设有干蒸汽出口72，其底部设有排凝口73。蒸发段产生的饱和蒸汽通过中间蒸汽管道8进入干汽包7，干汽包内部设置了分离装置71，用于将蒸发段来的饱和蒸汽中夹带的水滴分离出来，并通过排凝口73排出，干饱和蒸汽则通过干汽包的蒸汽出口72输送到外部蒸汽管网中。

本实用新型具有结构紧凑，安全可靠，使用寿命长的优点。

Claims

1.一种燃烧氢气的锅炉，其特征在于，包括：氢气燃烧器、炉膛、蒸发段、烟囱、下降管；其中：

所述的氢气燃烧器为扩散式燃烧器，包括氢气进入通道和空气进入通道；

所述的炉膛设置在所述的氢气燃烧器的上方；该炉膛包括设置在底部的环形集箱和设置在所述环形集箱上部的与所述环形集箱贯通连接的中空的水冷壁；所述水冷壁上设有至少一个看火孔和防爆门；

所述的蒸发段设置在所述炉膛的上方；该蒸发段包括筒体、设置在筒体底部的炉胆封头和设置在筒体顶部的蒸汽段封头、以及设置在筒体内部的多个烟管；所述的炉胆封头上设有一圈进水槽和多个进烟孔；所述蒸汽段封头上设有多个出烟孔；所述的炉胆封头上的进水槽与所述炉膛的水冷壁的顶部贯通连接；所述的各烟管分别连接在各自所述的炉胆封头的进烟孔和蒸汽段封头的出烟孔之间；

所述的烟囱设置在所述蒸发段的顶部；

所述的下降管连接在所述蒸发段下部和所述炉膛的环形集箱之间，与所述蒸发段和环形集箱贯通。

2.根据权利要求1所述的一种燃烧氢气的锅炉，其特征在于，所述的氢气燃烧器的空气通道的出口布置旋流叶片；氢气从燃烧器头部的喷头喷出后，在燃烧器喉口和空气进行强制混合并着火燃烧。

3.根据权利要求1所述的一种燃烧氢气的锅炉，其特征在于，所述的炉膛为气密性炉膛。

4.根据权利要求1或3所述的一种燃烧氢气的锅炉，其特征在于，所述的炉膛的水冷壁上设有为方便维修人员在停炉时检修的人孔。

5.根据权利要求1所述的一种燃烧氢气的锅炉，其特征在于，所述的蒸发段的烟管包括光管或扩展受热面式管道。

6.根据权利要求1所述的一种燃烧氢气的锅炉，其特征在于，所述的蒸发段的筒体壁上部设有用于监测蒸发段水位的水位计。

7.根据权利要求1所述的一种燃烧氢气的锅炉，其特征在于，所述的蒸发段的筒体壁上设有为方便维修人员在停炉时检修的人孔。

8.根据权利要求1所述的一种燃烧氢气的锅炉，其特征在于，还包括一省煤器，设置在所述蒸发段顶部与烟囱之间。

9.根据权利要求8所述的一种燃烧氢气的锅炉，其特征在于，所述的省煤器为水管换热器，换热器内部的换热元件可以是光管，也可以是扩展受热面式管道。

10.根据权利要求1所述的一种燃烧氢气的锅炉，其特征在于，还包括一内部设置水滴分离装置的干汽包，通过中间蒸汽管道连接在所述蒸发段顶部，与所述蒸发段贯通；所述的干汽包的顶部设有干蒸汽出口，其底部设有排凝口。