本發(fā)明涉及暖爐技術領域,具體地說涉及一種雙燃料鍋爐。
背景技術:
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在我國的北方,冬天溫度較低,一般利用暖氣爐燃燒煤炭對暖氣片或者地暖管道內的水加熱,依靠熱水循環(huán)實現(xiàn)供暖。目前,市場上的暖氣爐大多采用燃料在爐膛內直接燃燒,燃燒后的煙塵進入煙管加熱煙管水箱中的水,為了使爐體內部的燃料的充分燃燒,需要增大爐底進風量進行助燃,但是,在使用過程中發(fā)現(xiàn)“直燃”鍋爐存在以下缺點:1、只有一個固體燃料室,具有不同氣化或燃燒條件的多種燃料在同一個固體燃料室氣化或燃燒,無法同時滿足不同燃料的燃燒條件,致使各種同燃料的氣化或燃燒不完全,造成原料的浪費;2、“直燒”鍋爐只進行一次燃燒,未將固體燃料和氣體燃料按照不同的燃燒條件進行分室燃燒,燃料燃燒不夠徹底,造成燃料的浪費;3、由于燃程短,燃料燃燒過程中產(chǎn)生的可燃氣體不能充分燃燒,這些可燃氣體隨著煙氣排到大氣中,不僅造成資源的浪費,還會污染環(huán)境;4、燃料燃燒形成的火焰體積大,僅通過爐底進風量來對燃料進行助燃,助燃效果較差,無法對火焰的內焰和中焰進行充分助燃,致使火焰燃燒不充分,且爐底進風量過大,燃料燃燒形成的灰燼隨著火焰大量排出,煙氣粉塵含量特別大,污染環(huán)境;5、爐體內燃燒溫度一般為1100攝氏度以上,這個溫度是氮氧化合物最易生成的臨界溫度,高溫燃燒致使產(chǎn)生大量的氮氧化合物,危機周邊人員的健康;6、煙管水箱換熱面積比低,不能夠有效換熱,熱量隨著煙氣大量排放,熱量利用率低;7、爐蓋多為單層爐蓋,爐體內的火焰與爐蓋直接接觸,部分熱量會通過爐蓋散失,造成能源的浪費。
技術實現(xiàn)要素:
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本發(fā)明的目的在于提供一種能夠使燃料充分燃燒、提高能源利用率的雙燃料鍋爐。
本發(fā)明由如下技術方案實施:雙燃料鍋爐,其包括底座、爐體、主燃燒室、副燃燒室、爐排、儲灰槽,在所述底座頂部設有所述爐體,在所述爐體外部套設有爐體水套,在所述爐體內部設有左右設置的所述主燃燒室和所述副燃燒室,所述主燃燒室和所述副燃燒室之間通過連通管連通,在所述主燃燒室頂部的爐口內部設有爐蓋,在所述主燃燒室和所述副燃燒室下部均設有上下設置的所述爐排和所述儲灰槽,在所述爐排上方的所述主燃燒室和所述副燃燒室側壁上分別設有主加料口和副加料口,在所述副加料口與所述爐排之間的所述副燃燒室側壁上設有清渣口,在所述主燃燒室側壁上設有排煙口;所述底座為中空殼體,所述底座內部的腔體為配風室,在所述配風室側壁上設有與所述配風室內部連通的配風口;在所述主加料口上方的所述主燃燒室上部水平固定設有換熱水箱,所述換熱水箱與所述爐體水套相互連通;在所述排煙口下方、所述換熱水箱頂部的所述主燃燒室內部水平固定設有隔板,所述隔板與所述換熱水箱頂部之間的所述主燃燒室為助燃室;在所述換熱水箱下方的所述主燃燒室內部及所述副燃燒室頂部分別水平固定設有一根環(huán)形布風管,在所述布風管的內側設有若干布風孔;在所述助燃室與所述配風室之間、每根所述布風管與所述配風室之間均連通設有送風管;在所述換熱水箱內部豎直密封穿置有一根以上的導流管,所述導流管底端密封穿過所述換熱水箱箱底,置于對應的所述布風管下方;所述導流管頂端依次密封穿過所述換熱水箱頂部、所述隔板,置于所述隔板上方;在所述助燃室內部的所述導流管管壁上設有若干配風孔。
進一步的,所述爐排為爐條間距可調的爐排。
進一步的,在所述爐排與所述儲灰槽之間的所述爐體側壁上設有調風門。
進一步的,在所述導流管頂部設有風帽。
進一步的,在所述爐體內部豎直設有分割水套,所述分割水套與所述爐體水套相互連通;所述分割水套一側的所述爐體內部為所述主燃燒室,所述分割水套另一側的所述爐體內部為所述副燃燒室;在所述分割水套中部密封穿置有一根所述連通管,所述連通管一端置于所述主加料口上方的所述主燃燒室內部,所述連通管另一端置于所述副加料口上方的所述副燃燒室內部。
進一步的,在所述副燃燒室內部豎直設有一塊與所述連通管相對設置的擋板,所述擋板的頂端置于對應的所述布風管的下方,所述擋板的底端通過橫連板與所述連通管下方的所述分割水套外壁固定連接,所述副燃燒室內的所述連通管兩側的所述分割水套外壁分別通過一塊豎連板與相鄰的所述擋板的側邊固定連接。
進一步的,在所述擋板和與所述擋板相對的所述分割水套外壁上分別水平固定設有若干間隔交錯設置的導流板
進一步的,在所述副燃燒室頂部的所述爐口內部設有所述爐蓋。
進一步的,所述爐蓋為雙層爐蓋,所述雙層爐蓋包括支撐管、下爐圈、下爐蓋、上爐圈、上爐蓋,所述支撐管下管口置于對應的所述爐口內部,在所述支撐管下管口頂部活動設有所述下爐圈,在所述下爐圈的中心孔頂部分體設有所述下爐蓋;在所述支撐管上管口頂部活動設有所述上爐圈,在所述上爐圈的中心孔頂部分體設有所述上爐蓋。
進一步的,在所述支撐管外圍的所述爐體頂部設有爐蓋水套,所述爐蓋水套分別與所述排煙水套、所述爐體水套連通。
本發(fā)明的優(yōu)點:本發(fā)明所述的雙燃料鍋爐實現(xiàn)了多燃料分室燃燒,使具有不同氣化、燃燒條件的燃料在兩個燃燒室內進行分室燃燒,燃燒充分,可有效的提高原料的燃燒效率,避免原料的浪費;通過爐排、送風管、爐蓋分別為爐體內的火焰燃燒提供助燃風,大幅減少爐底進風量,進風擾流效應顯著降低,固體燃料氣化燃燒形成的灰燼不易隨火焰排出,煙氣中粉塵含量大幅減少;尤其在主燃燒室中,實現(xiàn)了多段燃燒、多段返燒、多次助燃,使燃料及可燃氣體充分燃燒,煙氣中灰塵、一氧化碳等含量大幅降低,實現(xiàn)達標排放;導流管將大體積火焰分為若干股較小的火焰,內焰和中焰充分與助燃空氣飽和結合,充分燃燒,大幅降低煙氣中一氧化碳含量;通過換熱水箱充分吸收火焰外焰熱量,降低火焰燃燒溫度,抑制氮氧化合物的生成;爐體水套、爐蓋水套、分割水套與換熱水箱結合進行換熱,換熱面積比高,換熱效率高,大幅減少熱量散失,提高能源利用率。
附圖說明:
圖1為本發(fā)明整體結構示意圖。
圖2為雙層爐蓋結構示意圖。
圖3為爐條間距可調的爐排結構示意圖。
圖4為本發(fā)明使用示意圖。
底座1、爐體2、主燃燒室3、副燃燒室4、爐排5、框架51、爐條52、拉桿53、連接桿54、轉軸55、儲灰槽6、爐口7、爐蓋8、支撐管81、下爐圈82、下爐蓋83、上爐圈84、上爐蓋85、主加料口9、副加料口10、排煙口11、分割水套12、配風室13、配風口14、換熱水箱15、隔板16、助燃室17、布風管18、布風孔19、送風管20、導流管21、配風孔22、爐體水套23、排煙管25、排煙水套26、溫度傳感器27、控制器28、循環(huán)水泵29、集熱管30、調風門31、爐蓋水套32、連通管33、清渣口34、擋板35、橫連板36、豎連板37、二級燃燒室38、一級燃燒室39、暖氣管排40、導流板41。
具體實施方式:
如圖1所示,雙燃料鍋爐,其包括底座1、爐體2、主燃燒室3、副燃燒室4、爐排5、儲灰槽6,在底座1頂部設有爐體2,在爐體2外部套設有爐體水套23,在爐體2內部設有左右設置的主燃燒室3和副燃燒室4,在主燃燒室3和副燃燒室4頂部的爐口7內部均設有爐蓋8,
如圖2所示,爐蓋8為雙層爐蓋,所述雙層爐蓋包括支撐管81、下爐圈82、下爐蓋83、上爐圈84、上爐蓋85,支撐管81下管口置于對應的爐口7內部,在支撐管81下管口頂部活動設有下爐圈82,在下爐圈82的中心孔頂部分體設有下爐蓋83;在支撐管81上管口頂部活動設有上爐圈84,在上爐圈84的中心孔頂部分體設有上爐蓋85;由于爐體2內部為負壓環(huán)境,爐體2外部的冷空氣通過上爐蓋85與上爐圈84之間的縫隙被吸入到支撐管81內部,并吸收經(jīng)下爐蓋83傳導到支撐管81內部的熱量,避免熱量散失,提高能源利用率;吸熱后的冷空氣通過下爐蓋83與下爐圈82之間的縫隙進入爐體2內部,為爐體2內的火焰燃燒提供充足的氧氣;在支撐管81外圍的爐體2頂部設有爐蓋水套32,爐蓋水套32分別與排煙水套26、爐體水套23連通;爐蓋水套32內的水可充分吸收利用支撐管81內的熱量,防止支撐管81內的熱量散失,提高熱能利用率;
在主燃燒室3和副燃燒室4下部均設有上下設置的爐排5和儲灰槽6,為了調整爐排5的通風量,如圖1所示,在爐排5與儲灰槽6之間的爐體2側壁上設有調風門31,通過調節(jié)調風門31的開度調節(jié)爐排5底部的進風量,即調風門31開度越大,爐排5底部的進風量越多;調風門31開度越小,爐排5底部的進風量越少;或者爐排5為如圖3所示的爐條間距可調的爐排,詳細結構參見專利號為CN201520110418.8所公開的一種爐條間距可調的爐排,其包括框架51、爐條52、拉桿53、連接桿54;在框架51內部均勻平行排列設有五根爐條52,每根爐條52兩端分別通過一根轉軸55與相鄰的框架51側壁轉動連接;框架51側壁一側的轉軸55頂端穿過框架51側壁,置于框架51外側;在框架51外部的每根轉軸55的頂端固定設有與轉軸55軸向垂直的連接桿54,均勻平行排列的連接桿54的頂端分別與拉桿53活動鉸接;推拉拉桿53時,拉桿53帶動連接桿54轉動,連接桿54帶動爐條52圍繞轉軸55轉動,進而改變爐條52之間的間距,通過調節(jié)爐排5的爐條52間距,可以調整由爐排5進入爐體2的風量;由爐排5進入爐體2內部的空氣使爐排5上的燃料在較低的氧濃度下氧化燃燒生成一氧化碳等可燃氣體和火焰,大幅減少爐底進風量,進風擾流效應顯著降低,燃料氣化燃燒形成的灰燼不易隨火焰排出,煙氣中粉塵含量大幅減少;
在爐排5上方的主燃燒室3和副燃燒室4側壁上分別設有主加料口9和副加料口10,由主加料口9向主燃燒室3內的爐排5上方加入主燃料,主燃料為煤,由副加料口10向副燃燒室4內的爐排5上方加入副燃料,副燃料為薪柴、秸稈生物質燃料、型煤,蘭炭等,在副加料口10與爐排5之間的副燃燒室4側壁上設有清渣口34,方便清理爐排5上的灰渣;
在爐體2內部豎直設有分割水套12,分割水套12與爐體水套23相互連通;分割水套12一側的爐體2內部為主燃燒室3,分割水套12另一側的爐體2內部為副燃燒室4;在分割水套12中部密封穿置有一根連通管33,連通管33一端置于主加料口9上方的主燃燒室3內部,連通管33另一端置于副加料口10上方的副燃燒室4內部;
在副燃燒室4內部豎直設有一塊與連通管33相對設置的擋板35,擋板35的頂端置于對應的布風管18的下方,擋板35的底端通過橫連板36與連通管33下方的分割水套12外壁固定連接,副燃燒室4內的連通管33兩側的分割水套12外壁分別通過一塊豎連板37與相鄰的擋板35的側邊固定連接;在擋板35和與擋板35相對的分割水套12外壁上分別水平固定設有若干間隔交錯設置的導流板41;副燃燒室4內的火焰進入擋板35與分割水套12之間的空間內,并經(jīng)由上向下一次經(jīng)過各個導流板41進行多回程折流,使火焰充分燃燒,之后再經(jīng)連通管33進入到換熱水箱15下方的主燃燒室3內部,與主燃燒室3內的火焰混合后再次燃燒;
在主加料口9上方的主燃燒室3上部水平固定設有換熱水箱15,換熱水箱15將爐體2內部分為上下設置的二級燃燒室38及一級燃燒室39;換熱水箱15與爐體水套23相互連通,爐體水套23內的水與換熱水箱15內的水相互流通,換熱水箱15內的水可充分吸收爐體2內燃料燃燒產(chǎn)生的熱量,吸熱快、換熱效率高;底座1為中空殼體,底座1內部的腔體為配風室13,在配風室13側壁上設有與配風室13內部連通的配風口14;爐體2外部的冷空氣經(jīng)配風口14進入配風室13內部;
在排煙口11下方、換熱水箱15頂部的主燃燒室3內部水平固定設有隔板16,隔板16與換熱水箱15頂部之間的主燃燒室3為助燃室17;在換熱水箱15下方的主燃燒室3內部及副燃燒室4頂部分別水平固定設有一根布風管18,在助燃室17與配風室13之間、每根布風管18與配風室13之間均連通設有送風管20;配風室13內的冷空氣經(jīng)送風管20分別進入到布風管18和助燃室17內部,在此過程中冷空氣分別吸收主燃燒室3、副燃燒室4內部的熱量溫度逐漸升高成為高溫空氣,在到達布風管20和助燃室17時基本與爐體2內部的環(huán)境溫度度相同;在布風管18的內側設有若干布風孔19,布風管18內的高溫空氣經(jīng)布風孔19均勻的分布到對應的主燃燒室3、副燃燒室4內部,起到助燃返燒的作用;在換熱水箱15內部豎直密封穿置有三根導流管21,在導流管21頂部設有風帽24,導流管21底端密封穿過換熱水箱15箱底,置于對應的布風管18下方;導流管21頂端依次密封穿過換熱水箱15頂部、隔板16,置于隔板16上方;在助燃室17內部的導流管21管壁上設有若干配風孔22,一級燃燒室39內的大體積火焰經(jīng)導流管21分成若干股體積較小的火焰后進入到二級燃燒室38進行二次燃燒,在此過程中助燃室17內部的高溫空氣經(jīng)配風孔22進入導流管21內,與導流管21內體積較小的火焰的內焰和中焰充分混合,起到助燃的作用,使隔板16上方的火焰充分燃燒;在主燃燒室3側壁上設有排煙口11;
本發(fā)明應用于供暖時,需要在排煙口11上連接排煙管25,排煙管25可以為翅片式高效換熱煙管(其具體結構可參見申請?zhí)枮镃N201520110372.X的專利文獻),或如圖4所示在排煙管25外壁上套設有排煙水套26,通過排煙水套26對排煙管25內的煙氣余熱進行吸收利用;排煙水套26與爐體水套23連通,排煙水套26內的水與爐體水套23內的水相互流通;為了防止熱量散失,可在排煙水套26、爐體水套23、爐蓋水套32外壁上設置保溫層;排煙管25內部設有5根集熱管30,集熱管30兩端分別穿過排煙管25管壁,置于排煙水套26內部;集熱管30可提高排煙管25內煙氣的余熱利用率;在排煙水套26側壁上設有溫度傳感器27,在排煙水套26外壁上固定設有控制器28,溫度傳感器27與控制器28的輸入端連接,控制器28的輸出端與循環(huán)水泵29連接,循環(huán)水泵29的出水口通過管路與爐體水套23的進水口連通,循環(huán)水泵29的進水口與暖氣管排40的回水管連通,暖氣管排40的進水口通過管路與排煙水套26的出水口連通;通過溫度傳感器27可以實時檢測排煙水套26內的循環(huán)水的溫度,并將檢測到的溫度信息發(fā)送到控制器28,控制器28將接收到的溫度傳感器27發(fā)來的溫度信號與控制器28預設的溫度值進行對比,當溫度傳感器27檢測到排煙水套26內的循環(huán)水溫度到達設定的溫度值時,控制器28箱循環(huán)水泵29發(fā)送信號,循環(huán)水泵29開始工作,將暖氣管排40內的循環(huán)水泵如到爐體水套23內,而排煙水套26、爐蓋水套32、換熱水箱15及爐體水套23內的水順次經(jīng)排煙水套26出水口排出進入到暖氣管排40內部,直至溫度傳感器27檢測到排煙水套26內的循環(huán)水溫度低于控制器28設定的溫度值時,循環(huán)水泵29停止工作,控制器28根據(jù)溫度傳感器27檢測到的排煙水套26內的循環(huán)水溫度來控制循環(huán)水泵29的啟閉,進而控制循環(huán)水的自動循環(huán)。
工作原理:從主加料口9、副加料口10分別向主燃燒室3、副燃燒室4內部加入燃料,置于對應的爐排5上方,引燃燃料,調整由爐排5進入爐體2的風量,利用通過爐排5的一次助燃風使爐排5上的燃料泛氧氣化,進行一次燃燒,爐排5上的燃料一次燃燒后產(chǎn)生含有不完全燃燒的可燃氣體;
其中,副燃燒室4內的不完全燃燒的可燃氣體隨著火焰上升至副燃燒室4頂部后向下折流,并與由對應爐蓋8、布風管18排出的空氣混合返燒,返燒后的火焰進入擋板35、連板36與豎連板37之間的空間內,并經(jīng)導流板41多次折流,充分燃燒后經(jīng)連通管33進入換熱水箱15下方的主燃燒室3內;
而主燃燒室3隨著火焰上升至換熱水箱15下方一級燃燒室39內,在此過程中,配風室13內的冷空氣經(jīng)送風管20進入換熱水箱15下方的布風管18內,并經(jīng)布風孔19向外排入到換熱水箱15下方的爐體2內部,與含有不完全燃燒可燃氣體的火焰逆流混合,形成一次返燒,一次返燒后的火焰中扔攜帶有部分沒有完全燃燒的可燃氣體;一次返燒后的火焰及經(jīng)連通管33送來的副燃燒室4的返燒后的火焰經(jīng)導流管21進入隔板16上方的二級燃燒室38內部,在此過程中,配風室13內的冷空氣經(jīng)送風管20進入到助燃室17內,并經(jīng)配風孔22進入導流管21,與導流管21內火焰中的可燃氣體混合助燃,使由導流管21排出的火焰在二級燃燒室38內部進行二次燃燒;在此過程中,部分冷空氣依次通過上爐蓋85與上爐圈84之間的縫隙、下爐蓋83與下爐圈82之間的縫隙向下進入到二級燃燒室38內部,與二次燃燒后的火焰逆流混合進行二次返燒,使沒有完全燃燒的可燃氣體進一步燃燒,提高燃料及可燃氣體的燃燒率,提高能源利用率,減少有害氣體的排放;二次返燒后產(chǎn)生的煙氣經(jīng)排煙口11、排煙管25排出。
在上述燃燒過程中,通過爐排5、送風管20、爐蓋8分別為爐體2內的火焰燃燒提供助燃風進,大幅減少爐底進風量,進風擾流效應顯著降低,固體燃料氣化燃燒形成的灰燼不易隨火焰排出,煙氣中粉塵含量大幅減少;通過爐體水套23與爐體2換熱,降低爐體2內部環(huán)境溫度,通過爐蓋水套32吸收爐體2頂部熱量,防止熱量由爐蓋8散失,通過換熱水箱15充分吸收火焰外焰熱量,降低火焰燃燒溫度,抑制氮氧化合物的生成;爐體水套23、爐蓋水套32與換熱水箱15結合進行換熱,換熱面積比高,換熱效率高,熱量隨著煙氣排放大幅降低;
綜上所述,本發(fā)明所述的雙燃料鍋爐通過分割水套12將爐體2內部分為主燃燒室3和副燃燒室4兩個燃燒室,使具有不同氣化、燃燒條件的燃料在兩個燃燒室內進行分室燃燒,燃燒充分,可有效的提高原料的燃燒效率,避免原料的浪費;
通過調節(jié)爐排5底部的進風量可對燃料進行一次助燃,而換熱水箱15將爐體2內部分為上下設置的二級燃燒室38及一級燃燒室39,一級燃燒室39內的大體積火焰經(jīng)導流管21分成若干股體積較小的火焰,一級燃燒室39內火焰撞擊換熱水箱15箱底后發(fā)生折流與布風管18排出的二次助燃風混合焰進行一次返燒,而助燃室17內的風通過導流管21上的配風孔22進入導流管21后可充分與其內部的火焰混合,起到三次助燃的作用,空氣通過獨特的雙層爐蓋進入二級燃燒室38與其內部的火焰進行四次助燃形成二次返燒,本發(fā)明所述的雙燃料鍋爐實現(xiàn)了多燃料分爐燃燒,尤其在主燃燒室3中實現(xiàn)了多段燃燒、多段返燒、多次助燃,使燃料及可燃氣體充分燃燒,煙氣中灰塵、一氧化碳等含量大幅降低,實現(xiàn)達標排放。
如果在本發(fā)明所述的雙燃料鍋爐的基礎上做出如下修改:將分割水套12、爐體水套23、排煙水套26、爐蓋水套32去掉,將換熱水箱15改為隔板;修改后的鍋爐同樣具有可以使燃料燃燒充分、煙氣中灰塵少、能源利用率高的優(yōu)點,可直接用于取暖,同樣在本發(fā)明的保護范圍內。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。