專利名稱：導(dǎo)流錐式純無煙立式蒸汽鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種導(dǎo)流錐式純無煙立式蒸汽鍋爐，屬于工業(yè)熱工設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，立式手燒蒸汽鍋爐在市場上的占有份額較大，比較典型的是LSG系列的立式彎水管 鍋爐，結(jié)構(gòu)包括外殼、彎水管和燃燒裝置，外彎水管置于煙箱中，內(nèi)彎水管之間構(gòu)成熱氣體 腔，熱氣體腔的下方為燃燒裝置的燃燒爐膛，燃燒爐膛的下方為爐排，爐排的下方為灰室， 與燃燒爐膛對應(yīng)設(shè)有加煤爐門，與灰室對應(yīng)設(shè)有出灰門，灰室配有一次助燃風(fēng)口，從燃燒爐 膛沖上來的高溫?zé)煔鈴母邷責(zé)煔獬隹谶M(jìn)入熱氣體腔，對彎水管進(jìn)行加熱，從而加熱彎水管中 的水，獲得水蒸汽。該鍋爐是在原來舊式鍋爐的基礎(chǔ)上幾經(jīng)改進(jìn)演變發(fā)展起來的 種比較先 進(jìn)的產(chǎn)品，有較大的輻射受熱面和對流受熱面，排煙溫度較低，鍋爐的"設(shè)計熱效率較高"， 根據(jù)這種結(jié)構(gòu)原理，同時又衍生出具有多種型號的系列化產(chǎn)品，容量在0.2t/h-2t/h之間型 號較多，也有一些容量再大些的也是采用這種結(jié)構(gòu)，各鍋爐生產(chǎn)廠家都有國家勞動部頒發(fā)的 定型制作圖紙和制造檢驗執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。
這種鍋爐中，煙氣橫向沖刷全部外彎水管和內(nèi)彎水管，并且流程很長，這種設(shè)計對提高 傳熱效率有利，但系統(tǒng)很容易積灰，盡管設(shè)計了清灰孔，但是為了正常傳熱使鍋爐穩(wěn)定的運(yùn) 行，用戶經(jīng)常不斷的"停爐清灰"，對于運(yùn)轉(zhuǎn)中企業(yè)車間來說是一個較大的難題，所以雖然 在鍋爐設(shè)計時考慮盡最大可能地提高傳熱效率，但是在實際使用中，因為積灰嚴(yán)重，真正的 熱效率并不高。
這種鍋爐，在"鍋"的設(shè)計上是先進(jìn)的，整個傳熱系統(tǒng)對煙氣有足夠的傳熱面積；可是 在"爐"的設(shè)計上用的卻是原始落后的燃燒技術(shù)，為了達(dá)到設(shè)計的額定輸出功率，這種型號 的鍋爐都是燃用大煙大火的煙煤，所以運(yùn)行時都是黑煙滾滾，不但浪費(fèi)能源，也污染環(huán)境， 濃濃煙氣在傳熱良好的水冷管系統(tǒng)里被急聚冷卻，大量蒸發(fā)狀態(tài)的煤焦油和碳鏈體迅速凝結(jié) 析出，粘在鍋爐管和其他所有的熱交換面上，越積越厚，很難清除，嚴(yán)重的影響傳熱效果， 使鍋爐的實際熱效率遠(yuǎn)低于理論設(shè)計熱效率。
顯然，如果沒有相匹配的"爐"，沒有"先進(jìn)的燃燒技術(shù)"，即使再先進(jìn)的"鍋"也 制造不出"先進(jìn)的鍋爐"來。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種導(dǎo)流錐式純無煙立式蒸汽鍋爐，結(jié)構(gòu)合理，能夠解決燃 煤黑煙排放問題，實現(xiàn)燃燒氣體的純無煙排放，熱效率高，節(jié)約煤資源，保護(hù)環(huán)境。
本實用新型所述的導(dǎo)流錐式純無煙立式蒸汽鍋爐，包括外殼、彎水管和燃燒裝置，外彎 水管置于煙箱中，內(nèi)彎水管之間構(gòu)成熱氣體腔，熱氣體腔的下方為燃燒裝置的燃燒爐膛，燃 燒爐膛的下方為爐排，爐排的下方為灰室，與燃燒爐膛對應(yīng)設(shè)有加煤爐門，與灰室對應(yīng)設(shè)有 出灰門，灰室配有一次助燃風(fēng)口，其燃燒爐膛頂部設(shè)有縮小的高溫?zé)煔獬隹?，高溫?zé)煔獬隹?的上方設(shè)有二次燃燒爐膛，二次燃燒爐膛的橫截面呈圓形，二次燃燒爐膛中對應(yīng)高溫?zé)煔獬?br> 口設(shè)置導(dǎo)流錐，導(dǎo)流錐由縱向、圓周分布并徑向傾斜設(shè)置的高溫?zé)煔鈱?dǎo)流板和導(dǎo)流板^i部的
頂蓋構(gòu)成，二次燃燒爐膛上設(shè)有二次助燃風(fēng)口， 二次助燃風(fēng)口對應(yīng)圓形橫截面的二次燃燒爐 膛的切線方向，并與高溫?zé)煔鈱?dǎo)流板的氣流導(dǎo)向一致，二次燃燒爐膛的頂部設(shè)有高溫氣體出 口，高溫氣體出口連通熱氣體腔。 本實用新型中-
在高溫?zé)煔獬隹谔幵O(shè)二次助燃風(fēng)口，加強(qiáng)助燃和擾動作用，促進(jìn)漩流燃燒。
將導(dǎo)流錐的頂蓋頂面可設(shè)計呈平的，最好設(shè)計為上突狀，包括上突弧形狀、上突錐形狀 等，降低氣流阻力，防止氣流死角，利于漩流燃燒。導(dǎo)流錐可由耐火材料和耐熱金屬材料(如 耐熱鑄鐵、耐熱不銹鋼等)制作。
高溫?zé)煔鈱?dǎo)流板可設(shè)計成多種形狀，直板形、弧板形、曲線板形等。導(dǎo)流板的數(shù)量可根 據(jù)實際情況靈活調(diào)整，小功率的設(shè)備可少一些，大功率的設(shè)備可多一些。
根據(jù)規(guī)模大小情況不等，二次助燃風(fēng)口在二次燃燒爐膛的圓形橫截面上可分布多個，2--IO個適宜，連通二次助燃風(fēng)口的風(fēng)道連通在環(huán)形布風(fēng)盒上；同理，二次助燃風(fēng)口在二次燃燒 爐膛的縱向上也可以分布多層，2—6層適宜。
還可以在燃燒爐膛的爐膛壁上增設(shè)周圍分布的一次助燃風(fēng)輔助風(fēng)口，促進(jìn)燃燒，可以分 布2—10個一次助燃風(fēng)輔助風(fēng)口，可以分布在同一個橫截面上，也可以分散在不同的橫截面
環(huán)形布風(fēng)盒，在燃燒裝置的"腰間"形成"環(huán)形風(fēng)道"，所有的二次助燃風(fēng)都由"環(huán)形 風(fēng)道"提供風(fēng)源，風(fēng)的壓力由配裝的風(fēng)機(jī)提供，風(fēng)機(jī)可連接三相交流電源，也可通過變頻器 實現(xiàn)變頻調(diào)速，完成風(fēng)量調(diào)節(jié)。
本實用新型導(dǎo)流錐式純無煙燃燒裝置，結(jié)構(gòu)合理，能夠解決燃煤冒黑煙問題，實現(xiàn)燃燒 氣體的純無煙排放，林格曼黑度為零，節(jié)約了煤資源，提高了熱效率，節(jié)能可達(dá)30%以上，
又保護(hù)了環(huán)境，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。 工作原理
一次助燃風(fēng)穿過爐排和從爐排上方進(jìn)入燃燒爐膛，促進(jìn)煤層燃燒，燃燒過程中產(chǎn)生高濃 度的可燃性煙氣進(jìn)入導(dǎo)流錐，在導(dǎo)流錐頂蓋的阻擋作用下，經(jīng)過導(dǎo)流錐導(dǎo)流板使方向發(fā)生改 變，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，并且和進(jìn)入二次燃燒爐膛的二次助然風(fēng)，方向一致，二者合一，形成一 股強(qiáng)烈地旋轉(zhuǎn)攪拌氣流，因為這股氣流中含大量氧氣，高溫?zé)煔庵杏钟写罅吭谙旅娴娜紵隣t 膛中沒有燃盡的可燃性揮發(fā)產(chǎn)物，如一氧化碳、焦油蒸汽以及可燃性碳的大顆粒和微細(xì)顆粒， 等等所有可燃性物質(zhì)，都將在二次燃燒爐膛中實施強(qiáng)烈地攪拌混合，在有合理而足夠的氧氣 和高溫下，全部徹底地燃盡。同時由于耐火爐襯和內(nèi)彎水管之間的隔熱作用，使得這個空間 的溫度很高，同時可燃性氣體在這種條件下，進(jìn)行猛烈地氧化燃燒，使溫度更加提高，達(dá)到
IOOO'C以上，這就更加強(qiáng)化了燃燒的效果，由于是螺旋式行走路線，這就使可燃性氣體有了 足夠的駐留時間，完全燃燒必需的四大要素①必須的溫度；②足夠的助燃氧氣；③良好的 攪拌和混合；④足夠的駐留時間。在這種燃燒機(jī)制中，體現(xiàn)得恰到好處，完美無缺，所有的 可燃物全部燃盡，無煤焦油和碳鏈體的凝結(jié)，得到干凈、無色、無味、透明的潔凈氣體，最 后靠高速氣流的慣性以旋轉(zhuǎn)形式的氣流分布從高溫氣體出口噴射出去，進(jìn)入熱氣體腔，加熱 彎水管。燃燒充分，熱效率高。這股旋轉(zhuǎn)的高溫氣流同時也強(qiáng)化了和彎水管的傳熱效果，更 加提高了熱效率。
在二次燃燒火膛的耐火爐襯中加入不銹鋼耐熱纖維，既加強(qiáng)爐襯的高溫強(qiáng)度，又TT調(diào)整 內(nèi)襯材料的導(dǎo)熱系數(shù)，既可保持這個區(qū)域的可靠燃燒溫度，又保證傳熱效率，二者兼得。如 此，本實用新型的"潔凈"的燃燒，使得"鍋"的部分徹底消除了積灰。
本實用新型導(dǎo)流錐式純無煙立式蒸汽鍋爐，很好地解決了燃煤黑煙排放問題，實現(xiàn)了燃 燒氣體的純無煙排放，熱效率高，節(jié)約煤資源，節(jié)煤率達(dá)30%，林格曼黑度為0，用肉眼根本 觀察不到，沒有任何煙塵排出，達(dá)到純無煙的運(yùn)行效果，并且完全不用任何除塵裝置，無黑 煙排放，保護(hù)了環(huán)境。

、圖l、現(xiàn)有立式蒸汽鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2、圖1的俯視圖。
圖3、本實用新型實施例l結(jié)合燃燒裝置燃燒運(yùn)行工況示意圖。 圖4、本實用新型實施例l的兩體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5、導(dǎo)流錐的頂蓋俯視圖。
圖6、 二次燃燒爐膛部分的橫截面結(jié)構(gòu)及燃燒原理示意圖。
圖7、本實用新型實施例2 二次燃燒爐膛部分的橫截面結(jié)構(gòu)及燃燒原理示意圖。 圖8、本實用新型實施例3 二次燃燒爐膛部分的橫截面結(jié)構(gòu)及燃燒原理示意圖。 圖9、本實用新型實施例4 二次燃燒爐膛部分的橫截面結(jié)構(gòu)及燃燒原理示意圖。 圖中a、加煤爐門 b、彎水管c、熱氣體腔d、外殼e、煙箱f、喉U g、 煙囪 h、人孔 1、爐排2、燃煤3、加煤爐門 4、耐火爐襯5、金屬外殼 6、 保溫材料7、環(huán)形布風(fēng)盒8、高溫?zé)煔?、 二次助燃風(fēng)道 10、 二次燃燒爐膛 11、 高溫氣體出口 12、高溫氣體13、煙箱14、熱氣體腔15、彎水管16、頂蓋 17、 高溫?zé)煔鈱?dǎo)流板 18、高溫?zé)煔獬隹?19、燃燒爐膛 20、 一次助燃風(fēng)輔助風(fēng)LI 21、 出灰門 22、風(fēng)道23、直形導(dǎo)流板 Fl、 一次助燃風(fēng)F2、 二次助燃風(fēng) Bl、 B2、 風(fēng)機(jī)。
具體實施方式
結(jié)合上述實施例附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。
圖3所示的是本實用新型所述的導(dǎo)流錐式純無煙立式蒸汽鍋爐的實施例1，包括金屬外殼 5、彎水管和燃燒裝置，外彎水管置于煙箱13中，內(nèi)彎水管之間構(gòu)成熱氣體腔14，熱氣體腔 14的下方為燃燒裝置的燃燒爐膛19，燃燒爐膛19的下方為爐排1，爐排l的下方為灰室，與 燃燒爐膛19對應(yīng)設(shè)有加煤爐門，與灰室對應(yīng)設(shè)有出灰門21，灰室配有一次助燃風(fēng)口，燃燒爐 膛19的爐膛壁上周圍也分布有一次助燃風(fēng)輔助風(fēng)口 20，由風(fēng)道22提供助燃風(fēng)，將燃燒爐脾 19頂部設(shè)計為縮小的高溫?zé)煔獬隹?18，高溫?zé)煔獬隹?18的上方設(shè)有二次燃燒爐膛10， 二次 燃烤爐膛10的橫截面呈圓形，二次燃燒爐膛10中對應(yīng)高溫?zé)煔獬隹?18設(shè)置導(dǎo)流錐，導(dǎo)流錐 由縱向、圓周分布并徑向傾斜設(shè)置的高溫?zé)煔鈱?dǎo)流板17和導(dǎo)流板頂部的頂蓋16構(gòu)成，高溫 煙氣導(dǎo)流板17呈弧板形(也可呈直板形或曲面板形)，導(dǎo)流錐的頂蓋16的頂面呈弧形，二次 燃燒爐膛10上設(shè)有二次助燃風(fēng)口， 二次助燃風(fēng)口對應(yīng)圓形橫截面的二次燃燒爐膛10的切線 方向，并與高溫?zé)煔鈱?dǎo)流板17的氣流導(dǎo)向一致，二次燃燒爐膛10的頂部設(shè)有高溫氣體出[l ll，'高溫氣體出口 11連通熱氣體腔14，在高溫?zé)煔獬隹?18處也設(shè)二次助燃風(fēng)口，連通二次 助燃風(fēng)口的二次助燃風(fēng)道9連通在環(huán)形布風(fēng)盒7上。
如圖4所示，本實用新型可以是兩體結(jié)構(gòu)，上爐體和下爐體可分成兩個單元單獨(dú)制作， 制作安裝方便，方便更換維修，上爐體包括導(dǎo)流錐以上的部分，上爐體下面的部分為下爐體， 在上下爐體上分別設(shè)置連接法蘭，通過法蘭連接組裝而成。組裝時在上下兩爐體之間的平面 上，放置"硅酸鋁針刺毯"作為墊子，進(jìn)行密封，然后用螺栓將上下法蘭擰緊固定即可。
實踐中，可直接使用上文敘述的國家勞動部頒布的LSG系列產(chǎn)品的定型圖紙、制造工藝 和檢驗標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)整一下爐排、灰室和爐門，制作成上下爐體兩部分，方便實施。二次燃燒爐 膛的爐襯用高溫耐火澆注料，添加適量不銹鋼耐熱纖維，增加強(qiáng)度。上爐體施工時用簿鐵板 根據(jù)實際形狀和尺寸做成澆注用內(nèi)置模具，二次助燃旋流風(fēng)道用耐熱鋼焊接而成，t.爐體和 下爐體的助燃風(fēng)道要嚴(yán)格對齊，以保證下爐體的助燃風(fēng)順暢地通到上面去。放入攪拌好的澆 注料用插入式振動棒振實，并注意保溫和養(yǎng)護(hù)。
工作過程如圖3、 6所示， 一次助燃風(fēng)進(jìn)入燃燒爐膛，促進(jìn)燃煤燃燒，從燃燒爐膛19 沖上來的高溫?zé)煔?，受到導(dǎo)流錐頂蓋16的限制，在導(dǎo)流錐內(nèi)迅速"積累"，由于氣體具有 從高壓端向低壓端擴(kuò)散的物理特性，所以高溫?zé)煔?通過導(dǎo)流錐板快速向二次燃燒爐膛10屮 流動擴(kuò)散，并且在高溫?zé)煔鈱?dǎo)流板17的導(dǎo)向下，形成傾斜噴射(順時針方向)，此時次助 燃風(fēng)又以一定的壓力和流速以順應(yīng)方向射入，兩力合一，在二次燃燒爐膛10中形成了高速旋 轉(zhuǎn)的高溫漩流。因為這股氣流中含大量氧氣，高溫?zé)煔庵杏钟写罅吭谙旅娴娜紵隣t膛屮沒有 燃盡的可燃性揮發(fā)產(chǎn)物等所有可燃性物質(zhì)，都將在二次燃燒爐膛中實施強(qiáng)烈地攪拌混合，在 有合理而足夠的氧氣和高溫下，全部徹底地燃盡，然后形成不含任何可燃成份的"純凈無色 透明"高溫氣體12，以旋轉(zhuǎn)形式的氣流分布從高溫氣體出口 11向上噴射，進(jìn)入熱氣體腔14， 加熱彎水管15，使彎水管15中的水被加熱，獲得蒸汽。
圖7所示的是本實用新型所述的導(dǎo)流錐式純無煙立式蒸汽鍋爐中的燃燒裝置的實施例2， 導(dǎo)流板23成直板形。
.圖8所示的是本實用新型所述的導(dǎo)流錐式純無煙立式蒸汽鍋爐燃燒裝置的實施例3，高溫 煙氣導(dǎo)流板反向設(shè)置，使高溫?zé)煔庠诟邷責(zé)煔鈱?dǎo)流板的導(dǎo)向下，形成逆時針方向的傾斜噴射。
圖9所示的是本實用新型所述的導(dǎo)流錐式純無煙立式蒸汽鍋爐燃燒裝置的實施例4，次 助燃風(fēng)道個數(shù)多的結(jié)構(gòu)狀況。
各助燃風(fēng)道可以通過布風(fēng)盒，根據(jù)需要實現(xiàn)布風(fēng)分布，由同一動力源提供布風(fēng)動力，簡 化輔助設(shè)施。供風(fēng)系統(tǒng)可配裝自動化變頻控制系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化操作。如供風(fēng)量的調(diào)節(jié)可用 變頻調(diào)速的方式來解決，亦即通過改變風(fēng)機(jī)電源的頻率來改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的方法控制供風(fēng)量。 利用煙氣傳感器(工業(yè)電子門市部都有市售)，如二氧化鋯煙氣傳感器，它對一氧化碳呈現(xiàn)"氣 敏效應(yīng)"，只要有煙氣就是缺氧，只要缺氧就必然產(chǎn)生一氧化碳，所以，檢測一氧化碳?xì)怏w的 含量多少，也就直接反映了燃燒設(shè)備內(nèi)部的"配風(fēng)系數(shù)"和燃燒工況。把一氧化碳?xì)怏w的含 量變成電壓信號輸入到變頻器的電壓信號輸入端子上，即可利用電壓信號控制頻率變化，變 頻輸出電源就是鼓風(fēng)機(jī)的供電電源。
權(quán)利要求1、一種導(dǎo)流錐式純無煙立式蒸汽鍋爐，包括外殼、彎水管和燃燒裝置，外彎水管置于煙箱中，內(nèi)彎水管之間構(gòu)成熱氣體腔，熱氣體腔的下方為燃燒裝置的燃燒爐膛，燃燒爐膛的下方為爐排，爐排的下方為灰室，與燃燒爐膛對應(yīng)設(shè)有加煤爐門，與灰室對應(yīng)設(shè)有出灰門，灰室配有一次助燃風(fēng)口，其特征在于燃燒爐膛頂部設(shè)有縮小的高溫?zé)煔獬隹?，高溫?zé)煔獬隹诘纳戏皆O(shè)有二次燃燒爐膛，二次燃燒爐膛的橫截面呈圓形，二次燃燒爐膛中對應(yīng)高溫?zé)煔獬隹谠O(shè)置導(dǎo)流錐，導(dǎo)流錐由縱向、圓周分布并徑向傾斜設(shè)置的高溫?zé)煔鈱?dǎo)流板和導(dǎo)流板頂部的頂蓋構(gòu)成，二次燃燒爐膛上設(shè)有二次助燃風(fēng)口，二次助燃風(fēng)口對應(yīng)圓形橫截面的二次燃燒爐膛的切線方向，并與高溫?zé)煔鈱?dǎo)流板的氣流導(dǎo)向一致，二次燃燒爐膛的頂部設(shè)有高溫氣體出口，高溫氣體出口連通熱氣體腔。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的導(dǎo)流錐式純無煙立式蒸汽鍋爐，其特征在于高溫?zé)煔獬?」處設(shè) 有二次助燃風(fēng)口。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的導(dǎo)流錐式純無煙立式蒸汽鍋爐，其特征在于導(dǎo)流錐的頂蓋頂面 呈上突狀。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的導(dǎo)流錐式純無煙立式蒸汽鍋爐，其特征在于高溫?zé)煔鈱?dǎo)流板呈 弧形。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的導(dǎo)流錐式純無煙立式蒸汽鍋爐，其特征在于二次助 燃風(fēng)口在二次燃燒爐膛的圓形橫截面上分布有2—10個，連通二次助燃風(fēng)口的風(fēng)道連通在環(huán) 形布風(fēng)盒上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)流錐式純無煙立式蒸汽鍋爐，其特征在于二次助燃風(fēng)U在二 次燃燒爐膛的縱向上分布有2—6層。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的導(dǎo)流錐式純無煙立式蒸汽鍋爐，其特征在于燃燒爐膛的爐膛壁 上周圍分布有一次助燃風(fēng)輔助風(fēng)口。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的導(dǎo)流錐式純無煙立式蒸汽鍋爐，其特征在于燃燒爐膛的爐膛樂 周圍分布有2—10個一次助燃風(fēng)輔助風(fēng)口 。
專利摘要本實用新型涉及一種導(dǎo)流錐式純無煙立式蒸汽鍋爐，屬于熱工設(shè)備，包括外殼、彎水管和燃燒裝置，其燃燒爐膛頂部設(shè)有縮小的高溫?zé)煔獬隹?，高溫?zé)煔獬隹诘纳戏皆O(shè)有二次燃燒爐膛，二次燃燒爐膛的橫截面呈圓形，二次燃燒爐膛中對應(yīng)高溫?zé)煔獬隹谠O(shè)置導(dǎo)流錐，導(dǎo)流錐由縱向、圓周分布并徑向傾斜設(shè)置的高溫?zé)煔鈱?dǎo)流板和導(dǎo)流板頂部的頂蓋構(gòu)成，二次燃燒爐膛上設(shè)有二次助燃風(fēng)口，二次助燃風(fēng)口對應(yīng)圓形橫截面的二次燃燒爐膛的切線方向，并與高溫?zé)煔鈱?dǎo)流板的氣流導(dǎo)向一致，二次燃燒爐膛的頂部設(shè)有高溫氣體出口，高溫氣體出口連通熱氣體腔。結(jié)構(gòu)合理，能夠解決燃煤黑煙排放問題，實現(xiàn)燃燒氣體的純無煙排放，熱效率高，節(jié)約煤資源，保護(hù)環(huán)境。
文檔編號F23B10/02GK201059539SQ200720023919
公開日2008年5月14日 申請日期2007年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月16日
發(fā)明者王樹洲 申請人:王樹洲