CN2802286Y - 一种立式燃水锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种立式燃水锅炉，即用水作为主要燃料进行燃烧的立式燃水锅炉，它属于锅炉燃烧技术领域。一种立式燃水锅炉，在锅炉炉体内自下而上依次连接安置有温气工作室、炉排、反应待燃聚气室、燃烧工作室和燃烧换热器，在温气工作室的侧壁上外接有气水微共振器，燃烧工作室和燃烧换热器通过管路分别与外置的过滤净化还原器相连接。本实用新型极大地提高燃烧效率，完全实现无烟燃烧，本实用新型中的水气雾化工艺不受燃烧环境和状态的影响，水气雾化的质量和可控性大为提高；本实用新型中的微量高温余气经过吸热净化后返回到燃烧工作室使其形成自然循环达到充分燃烧无污染的效果。

Description

一种立式燃水锅炉

                        技术领域

本实用新型涉及一种立式燃水锅炉，即用水作为主要燃料进行燃烧的立式燃水锅炉，它属于锅炉燃烧技术领域。

                        背景技术

目前已有的燃烧锅炉主要是采用煤、油、气、电、核等传统燃料进行燃烧，尽管这类燃烧技术已经发展的相当先进，但是它们带来得环境污染问题、特别是传统燃料的资源短缺问题将严重影响人类生存对能源的需求。近百年以来全世界都在关注水作为新能源的研究，都在致力于水分子分解并燃烧的技术研究，希望从根本上解决人类的能源危机。

目前已有的燃水锅炉的燃烧工艺主要是采用首先将水电解成氢气和氧气然后再燃烧氢气的燃烧工艺。这种工艺方法已经成熟，但是这种工艺具有技术复杂、制作成本高、适用范围小等缺点，同时使用这种工艺的燃水锅炉结构繁琐庞大、操作麻烦、运行成本高。还有一种使用水雾高温裂解两段燃烧法工艺的燃水锅炉，该锅炉燃烧是以煤或其它燃料作为工作启动，首先通过风机的冷风管向位于炉排下方的贮水室的水中心垂直送风，使贮水室中的水雾气通过第一燃烧室的高温炉排迅速分解气化，并在高温炉排上堆积的高温燃料层参与不完全燃烧继而产生高温可燃气体并汇集于第一燃烧室的上方；再通过风机的热风管向第二燃烧室送风，导引汇集于第一燃烧室上方的高温可燃气体通过燃气输送弯管射入第二燃烧室形成湍流并迅速燃烧，微量高温余气通过排气弯管导入贮水室的水中吸收余热并净化。这种燃烧工艺其燃烧条件、反应机理、火焰特征等方面与传统的燃烧技术不同，具有许多优势，但是它也存在着一些缺点和不足，如通过风机的冷风管向贮水室的水中心垂直送风，使位于炉排下方的贮水室中的水气雾化，这种水气雾方法极易受燃烧环境和状态的影响，水气雾化的质量和可控性差；再如燃烧后的微量高温余气通过排气弯管导入贮水室的水中吸收余热并净化，这种余气处理方法浪费了余气中的可燃气体，不能做到无排放。

                        发明内容

本实用新型的目的就是为了克服和避免已有技术中的缺点和不足，而提供一种新的立式燃水锅炉。本实用新型采用外置式气水微共振器和过滤净化还原器，它应能够极大地提高燃烧效率，完全实现无烟燃烧，本实用新型中的水气雾化工艺不受燃烧环境和状态的影响，水气雾化的质量和可控性大为提高；本实用新型中的微量高温余气经过吸热净化后应能返回到给风管使其形成自然循环达到充分燃烧无污染的效果。

本实用新型是采用如下技术措施来实现其发明目的的。

一种立式燃水锅炉，在锅炉炉体内自下而上依次连接安置有温气工作室、炉排、反应待燃聚气室、燃烧工作室和燃烧换热器，在温气工作室的侧壁上外接有气水微共振器，燃烧工作室和燃烧换热器通过管路分别与外置的过滤净化还原器相连接。气水微共振器是由箱体、箱体内的水、风机连接构成，风机的安置在远离出风口的位置，出风口与温气室的侧壁连接。过滤净化还原器是由壳体、壳体内的过滤水、引送风机、过滤喷淋器及送风阀门连接构成，过滤净化还原器的进气口与燃烧换热器的出口连接，过滤净化还原器上的引送风机的出气口与燃烧工作室连接。反应待燃聚气室与燃烧工作室相连的接口处安置一个挡板。过滤净化还原器上的过滤喷淋器出口与过滤净化还原器的进气口连接。过滤净化还原器是采用一级或多级的水过滤净化装置。

本实用新型的燃水工作过程是这样的，它是以煤或其它燃料作为工作启动燃料，即首先点燃炉排上的启动燃料，再通过风机向炉排下方送入水雾气，水雾气上升通过反应待燃聚气室的高温炉排迅速分解气化，并使在高温炉排上堆积的高温燃料层参与不完全燃烧，继而产生高温可燃气体并汇集于反应待燃聚气室上方；再通过引送风机向燃烧工作室送风加压，导引汇集于反应待燃聚气室上方的高温可燃气体射入燃烧工作室形成湍流并迅速燃烧，并在燃烧换热器上与介质换热，当然，热交换在其他的部位也发生。微量高温余气通过管路导入过滤净化还原器中的吸热净化水吸收余热并净化，送入炉排下方的水雾气是由外置的气水微共振器产生并送入，经过吸热净化后的微量高温余气通过引送风机返回到给风管进入燃烧工作室燃烧。

送入炉排下方的水雾气是由气水微共振器上的风机向气水微共振器内的水面吹动产生，吹动方向是由远离水雾气出口位置向水雾气出口位置吹送。

过滤净化还原器是采用一级或多级的水过滤净化工艺。

导入过滤净化还原器的微量高温余气通过管路进入过滤净化还原器的进气口时，应经过过滤喷淋器的喷淋净化处理。

采用上述技术方案的本实用新型克服和避免了已有技术中的缺点和不足，本实用新型极大地提高燃烧效率，完全实现无烟燃烧，本实用新型中的水气雾化工艺不受燃烧环境和状态的影响，水气雾化的质量和可控性大为提高；本实用新型中的微量高温余气经过吸热净化后返回到燃烧工作室使其形成自然循环达到充分燃烧无污染的效果。

                       附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为沿图1中A-A方向的剖视图。

图3为沿图1中B-B方向的剖视图。

图4为沿图1中C-C方向的剖视图。

图中1为锅炉炉体、2为燃烧换热器、3为燃烧工作室、4为引送风机的出气口、5为送风阀门、6为过滤喷淋器、7为引送风机、8为过滤净化还原器、9为过滤净化还原器的壳体、10为过滤喷淋器出口、11为过滤净化还原器的进气口、12为过滤喷淋器的进水管、13为过滤水、14为风机、15为气水微共振器、16为气水微共振器的箱体、17为气水微共振器内的水、18为气水微共振器的出风口、19为炉渣排放口、20为地沟、21为温气工作室的水、22为温气工作室、23为炉排、24为启动燃料、25为反应待燃聚气室、26为挡板、27为空心管、28为观察窗、29为管路、30为燃烧换热器的换热管、31为装有循环换热介质的腔室。

                      具体实施方式

下面结合附图所示内容对本实用新型作进一步的描述。

一种立式燃水锅炉，在锅炉炉体1内自下而上依次连接安置有温气工作室22、炉排23、反应待燃聚气室25、燃烧工作室3和燃烧换热器2，在炉体1与上述结构之间的腔室31内充满着循环换热介质，在温气工作室22的侧壁上外接有气水微共振器15，燃烧工作室3和燃烧换热器2分别通过管路29与外置的过滤净化还原器8相连接。气水微共振器15是由箱体16、箱体16内的水17、风机14连接构成，风机14安置在远离出风口18的位置，出风口18与温气工作室22的侧壁连接。过滤净化还原器8是由壳体9、壳体9内的过滤水13、引送风机7、过滤喷淋器6及送风阀门5连接构成，过滤净化还原器8的进气口11与燃烧换热器2的出口管路25及过滤净化还原器8上的过滤喷淋器6的出10相连接，过滤净化还原器8上的引送风机7的出气口管路4与燃烧工作室3连接。反应待燃聚气室25与燃烧工作室3相连的接口处安置一个挡板26。过滤净化还原器8是采用一级或多级的水过滤净化装置，燃烧工作室3安置一个观察窗28。

挡板23是一个由四根空心管27连接一个空心圆盘26构成，安置在反应待燃聚气室25与燃烧工作室3相连的接口下方，空心圆盘26的内腔与腔室31相连，挡板26防止反应待燃聚气室25与燃烧工作室3的火焰相互串烧。

本实用新型所述的一种立式燃水锅炉是这样工作的：首先点燃炉排23上的启动燃料24，再通过风机14向炉排23下方送入水雾气，水雾气上升通过反应待燃聚气室25的高温炉排23迅速分解气化，并使在高温炉排23上堆积的高温燃料层24参与不完全燃烧，继而产生高温可燃气体并汇集于反应待燃聚气室25；再通过引送风机7向燃烧工作室3送风加压，导引汇集于反应待燃聚气室25上方的高温可燃气体绕过挡板射入燃烧工作室3形成湍流并迅速燃烧，微量高温余气通过管路29导入过滤净化还原器8中的吸热净化水13吸收余热并净化，送入炉排23下方的水雾气是由外置的气水微共振器15产生并送入，经过吸热净化后的微量高温余气通过引送风机14返回到燃烧工作室3燃烧。

送入炉排23下方的水雾气是由气水微共振器15上的风机14向气水微共振器15内的水面17吹动产生，吹动方向是由远离水雾气出18位置向水雾气出口18位置吹送。

过滤净化还原器8是采用一级或多级的水过滤净化工艺。

导入过滤净化还原器8的微量高温余气通过管路29进入过滤净化还原器8的进气口11时，应经过过滤喷淋器6的喷淋净化处理。过滤喷淋器6是将过滤净化还原器8中的过滤净化水13抽出并经处理喷淋于管路29和进气口11的结合处。

更为详细的实施例描述是这样的：首先以燃煤23的燃烧产生的热能作为工作启动的能源，通过气水微共振器15上的风机14工作产生风震动，使气水微共振器15中的水雾气通过反应待燃聚气室25迅速具备水分子分解气化条件，并使在反应待燃聚气室25内的炉排23上堆积的高温燃煤24参与不完全燃烧，继而产生高温可燃气体并汇集于反应待燃聚气室25上方的储气待燃区；再通过引送风机7加压使燃烧工作室3形成湍流并迅速燃烧，从而将可燃气体全部烧尽；微量高温湿气通过管路29导引入过滤净化还原器8的水13中吸收余热、过滤并净化还原，再返回燃烧工作室3使其形成自然循环达到无污染的效果。通过调整送风阀门5的大小可以控制整个燃烧的强弱。简单概括地说就是氢气(H2)自身湍流循环燃烧法以及部分水分子高温分解燃烧法的有机融合。

在这种燃水方法中，燃烧条件、反应机理、火焰特征等方面均表现得与传统的燃烧技术不同。送进反应待燃聚气室25的水雾风为气化风，送进反应待燃聚气室25上方的燃烧前储存区的预热风成为可燃气体燃烧风。燃烧风的温度达到500℃以上，燃料在含氧较低(可低至5％)的高温环境中燃烧。因为是在高温条件下，可燃范围扩大，在含氧大于5％时，就可保证稳定燃烧。燃烧过程就是一种扩散控制式反应，不再存在局部高温区，NO_x在这种环境下生成受到抑制。同时，在这种低氧环境下，燃烧火焰具有与传统燃烧截然不同的特征：火焰体积明显增大，可扩大到整个燃烧室空间；火焰形状不规则，无火焰界面；常见的白炽火焰消失，火焰呈现薄雾状；辐射强度增加，火焰的高度辐射减少。整个燃烧空间形如一个温度相对均匀的高温强辐射体，再加上反应速度快，炉膛传热效率大大提高，而NO_x排放量大大减少。

本实用新型制造的气水微共振器15使水气化，让水分子具备了分解的先决条件，进而由煤的燃烧为工作启动装置提供足够的工作压强和水分子分解的必备温度，使水分子产生分解，进入聚气区待燃，当燃烧工作室3内的温度达到500度-600度时，氢气(H2)开始燃烧工作，从而达到氢气(H2)燃烧、氧助燃的目的使燃烧器产生巨大的热量，燃烧工作室3内的温度迅速升至1800度左右，这样连续循环的工作过程使启动燃料在燃烧工作过程中仅为辅助能源，而水分解成的H2燃烧成为燃烧能量的主体。

本实用新型克服了工业锅炉污染环境，浪费能源的缺点，极大地提高了燃烧效率，实现了60％的水燃烧！

使用这种燃水方法升温快、温度高、造价低、燃料省，并且做到了完全无烟，无污染，从而使工业锅炉永远告别了传统的烟囱、除尘、等设备，节能高达60％以上。撤除环保设备后节能60％以上，若应用该技术建造新炉，由于该技术的换热能力大大增强，从而可使工业锅炉结构紧凑，体积大幅度缩小；还因为去除了需耐火材料内衬的较长烟道和烟囱，简化了设备，用地面积减小，从而使初投资较少。著用该技术改造旧炉，只需在旧炉子原有基础上，对炉体稍加改动即可。

应用本实用新型后，燃烧炉内温度分布均匀，温差达±5℃，加上炉内较低的含氧环境，对加热工件极为有利。既提高了加热速度和加热质量，又减少了工件氧化烧损率，大大提高了工件产量。此外，通过调节流量，可方便而精确地对炉温进行调节和控制，达到均衡的炉膛温度，以满足不同的加热要求。

应用本实用新型的炉子，可根据工艺要求和炉体形状灵活布置和确定反应待燃聚气室25和燃烧工作室3的高温可燃气体所通过的管道喷嘴的位置和数量。喷嘴的位置可设在侧面、顶面和轴向等。成对喷嘴可独立换向，也可多对喷嘴分段集中换向，控制比较灵活。控制阀和控制系统均处于低温端，因此，操作方便且安全、可靠性高。

应用本实用新型的炉子实现了不可燃气体余热的极限回收，不可燃气体由管路29导入过滤净化还原器8净化，余热过滤并净化还原完全回收，微量灰烬沉淀水底，定时清除。同时，在较高空气预热温度及混合均匀的低氧环境下，可燃气体与氧气分子一经接触，便能迅速实现完全燃烧。大大减少炉子进出流量，进一步提高了燃料节约率。实际应用情况表明，燃料节约率可达60％以上。

在工业锅炉应用中本发明对环境保护作用有：(1)该燃水装置的高能效以及燃水过程的充分性彻底避免了CO、CO2和其他温室气体对大气的排放；(2)高温H2、O燃烧环境以及烟气回流的掺混作用，大大抑制了HOX的生成，使排放量下降到几乎为零；(3)H2、O的高温燃烧彻底抑制了二恶英的生成，排放废气迅速冷却，有效阻止了二恶英的再合成，故二恶英的排放基本消除；(4)火焰在整个燃烧工作室内逐渐扩散燃烧，燃烧噪音低。例如在燃水袖珍锅炉作实验，其发热部分外型尺寸70cm×35cm×100cm，它的发热量每小时就在6万大卡而仅用七公斤左右的煤，仅仅这七公斤的煤燃料在一个小时之内把二百公斤的零度水沸腾起来。

本实用新型的特性使它的适用范围特别广泛，它可用于发中厂、热电厂、小型发电机组及发电机配套，能满足多种不同工艺要求的工业炉。目前可使用该技术的炉型有大中型推钢式及步进式轧钢加热炉、均热炉、罩式热处理炉、辐射管气体渗碳炉、钢包烘烤炉、玻璃熔化炉、熔铝炉、锻造炉、住宅小区配套的发电供暖一体多用炉等等。范围涉及冶金、金属加工、化工、陶瓷和纺织等行业。

本实用新型所具有的高效、无污染等特性，彻底打破了传统燃烧的模式，进入到新的高温燃烧领域及能源替换期。它的氢燃烧氧助燃的直接燃烧解决了先制氢后燃烧的烦索工艺过程，是一项既节能又利于环保且极大提效的技术。它可大幅度降低能耗和生产成本，提高经济性和市场竞争力。

Claims (6)

1、一种立式燃水锅炉，在锅炉炉体内自下而上依次连接安置有温气工作室、炉排、反应待燃聚气室、燃烧工作室和燃烧换热器，其特征在于在温气工作室的侧壁上外接有气水微共振器，燃烧工作室和燃烧换热器分别通过管路与外置的过滤净化还原器相连接。

2、根据权利要求1所述的一种立式燃水锅炉，其特征在于所述的气水微共振器是由箱体、箱体内的水、风机连接构成，风机的安置在远离出风口的位置，出风口与温气工作室的侧壁连接。

3、根据权利要求2所述的一种立式燃水锅炉，其特征在于所述的过滤净化还原器是由壳体、壳体内的过滤水、引送风机、过滤喷淋器及送风阀门连接构成，过滤净化还原器的进气口与燃烧换热器的出口连接，过滤净化还原器上的引送风机的出气口与燃烧工作室连接。

4、根据权利要求3所述的一种立式燃水锅炉，其特征在于所述的反应待燃聚气室与燃烧工作室相连的接口处安置一个挡板。

5、根据权利要求4所述的一种立式燃水锅炉，其特征在于所述的过滤净化还原器上的过滤喷淋器出口与过滤净化还原器的进气口连接。

6、根据权利要求5所述的一种立式燃水锅炉，其特征在于所述的过滤净化还原器是采用一级或多级的水过滤净化装置。

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