一种高效节能全自动燃气蒸气发生炉的制作方法

本发明涉及一种发生炉，具体是一种高效节能全自动燃气蒸气发生炉。

背景技术：

目前市场上销售的一种是燃煤/燃气锅炉和卧式燃煤/燃气锅炉，这些形式各异的热转换设备，都是简单的通过燃烧金属板部件和几根较大管材部件进行热能的转换。由于它们的然烧室以及整个设备的内外结构因素，有效发热面积的关系热效率低。卧式锅炉有的虽然使用水平火管增加了发热面积，但是它的燃烧室是空圹的高温气流从燃烧室经过火管内部直接通过，高温热流停留时间很短热能转换效率低，部分热能被直接排放掉，在加上没有做好隔热保温而被扩散掉，排烟管出口还有火焰冐出，高耗能高污染；传统锅炉本身体积庞大而且存在高压，有一定的安全隐患；另一种是产气量少的蒸气发生器（这种蒸气发生器产生的蒸汽量少不能满足大气量如酿酒、蒸汽烘干, 蒸汽养护等的需要）；再有一种是生物质颗粒燃料锅炉，这种锅炉虽然污染没有燃煤锅炉那么严重，但是所谓的节能环保，实际上目前市面上销售的生物颗粒燃料70％是木材生产的，并且生产生物质颗粒燃料要消耗大量的电能（而电是由燃烧煤炭污染环境换来的），是在破坏森林和环境，而且有一些厂家为了降低成本直接燃烧酒糟粉加煤炭粉，大烟囱天天都在排放烟尘粉尘，这种锅炉本身以是结构和保温因素不节能，只是使用生物燃料成本比天然气低而已；基本上是以这几种形式的热转换设备在使用。在中国大部分的工厂，大型酒厂和其它使用锅炉的个体户都在使用燃煤锅炉在污染在浪费（极少数人获利大多数人受害人民群众在为他们买单），只有少部分单位在烧天然气，一些厂安装了天然气，但是都在烧煤，尽管他们已知道烧煤污染严重但还是要烧煤，原因就是传统锅炉烧天然气太耗能费用太高，0.3吨的燃气蒸汽锅炉平均每小时都要烧燃气23.5立方米。1吨的燃气蒸汽锅炉平均每小时要烧燃气39立方米。因为没有更好的节能设备，没有办法利益驱动。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高效节能全自动燃气蒸气发生炉，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高效节能全自动燃气蒸气发生炉，包括废气排出管、蒸汽排气管、第一级预热水箱、第三回转热气流通道、第二回转蜂窝状管群高温热气流通道、第二回转垂直蜂窝状集束换热管群、氧气辅助燃烧喷射管、保温材料层、静态惰性气体隔热层、盛水蒸汽共有层、蒸汽过热器、夹层预热水箱、微电脑自动控制器、饱和蒸汽室、高温热气流上升通道、主燃烧室、燃烧机安装管、燃烧机和主燃烧室垂直蜂窝状排列集束换热管群，所述主燃烧室内设置主燃烧室垂直蜂窝状排列集束换热管群，所述主燃烧室的上端设置第二回转蜂窝状管群高温热气流通道，所述第二回转蜂窝状管群高温热气流通道内设置第二回转垂直蜂窝状集束换热管群，所述主燃烧室与第二回转蜂窝状管群高温热气流通道连通，所述第二回转蜂窝状管群高温热气流通道与第三回转热气流通道之间设有高温气流上升通道，所述第三回转热气流通道连接废气排出管，所述废气排出管的外周套设第一级预热水箱，所述主燃烧室通过燃烧机安装管与燃烧机连接，所述盛水蒸汽共有层与主燃烧室、第二回转垂直蜂窝状管群高温热气流通道、高温气流上升通道的外壳体之间分别间隔一定距离连接，所述排污管连接到补水泵，补水泵通过夹层预热水箱与水泵连接管连接到夹层预热水箱，所述夹层预热水箱与水泵连接管上设有水位补水泵进水电磁阀，所述水位补水泵进水电磁阀与微电脑自动控制器电连接，所述夹层预热水箱设置在第三回转热气流通道外周，所述夹层预热水箱通过第一级预热水箱与夹层预热水箱连接管连接到第一级预热水箱，所述盛水蒸汽共有层外周设有静态惰性气体隔热层，所述静态惰性气体隔热层连接有惰性气体加注射管，所述静态惰性气体隔热层、夹层预热水箱连接管、夹层预热水箱的外层均设有保温材料层，所述盛水蒸汽共有层的上方设置饱和蒸汽室，所述蒸汽过热器设置在主燃烧室和第二回转蜂窝状管群高温热气流通道之间，所述蒸汽过热器连接有蒸汽排气管和饱和蒸汽入口管，所述蒸汽排气管穿过第二回转蜂窝状管群高温热气流通道、盛水蒸汽共有层、静态惰性气体隔热层和保温材料层与外部设备连接，所述饱和蒸汽入口管与饱和蒸汽室连通。

作为本发明进一步的方案：所述第一级预热水箱的上端连接自来水进水管，第一级预热水箱的底端设有排污口和第一级预热水箱出水口。

作为本发明再进一步的方案：所述燃烧机安装管的外周设有冷空气预热箱，冷空气预热箱的上端设有冷空气预热箱进风口，冷空气预热箱的下端设有预热空气出口管。

作为本发明再进一步的方案：所述主燃烧室的下端连接有氧气注射管。

作为本发明再进一步的方案：所述盛水蒸汽共有层底端设有排污管，排污管与补水泵之间设有止回阀。

作为本发明再进一步的方案：所述静态惰性气体隔热层一侧设有惰性气体检查口。

作为本发明再进一步的方案：所述盛水蒸汽共有层底端设有水垢清除管，水垢清除管上设有水垢清除管密封螺栓组。

作为本发明再进一步的方案：所述盛水蒸汽共有层外接三极水位传感器箱，所述三极水位传感器箱与微电脑自动控制器电连接。

作为本发明再进一步的方案：所述饱和蒸汽室外接有安全阀、气压表和压力传感器，所述安全阀、气压表和压力传感器均与微电脑自动控制器电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：提高换热面积，降低火焰和高温气流流动速度，增加火焰和高温气流停流时间，增加供氧改善燃烧条件提高燃料使用率，电脑自动控制设备和传感器的应用、无毒无味惰性气体隔热以及保温材料层，防止热量扩散；提高热效率减少燃气使用量；改变燃烧室结构，将主燃烧室的水热换热管垂直排列成蜂窝状集束管群，大大增加了有效发热面积，沸腾的水向上喷发散落到炽热的金属板上换热。水位控制；水位控制在燃烧室顶部以下一定位置，盛水蒸汽共有层形成半干半湿状态，取得良好的换热效果，大大提高了产气量，缩小了设备的体积，安全又可靠。

附图说明

图1为高效节能全自动燃气蒸气发生炉的结构示意图。

图2为高效节能全自动燃气蒸气发生炉的侧视图。

图3为高效节能全自动燃气蒸气发生炉中主燃烧室的内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-3，一种高效节能全自动燃气蒸气发生炉，包括废气排出管1、蒸汽排气管2、第一级预热水箱3、第三回转热气流通道4、夹层预热水箱与水泵连接管5、第二回转蜂窝状管群高温热气流通道6、第二回转垂直蜂窝状集束换热管群7、保温材料层8、静态惰性气体隔热层9、盛水蒸汽共有层10、蒸汽过热器11、水位补水泵进水电磁阀12、自来水进水管13、补水泵14、止回阀15、排污管16、水垢清除管密封螺栓组17、安全阀18、气压表19、压力传感器20、饱和蒸汽入口管21、第一级预热水箱与夹层预热水箱连接管22、夹层预热水箱23、三极水位传感器箱24、微电脑自动控制器25、饱和蒸汽室26、惰性气体检查口27、高温热气流上升通道28、主燃烧室29、冷空气预热箱进风口30、燃烧机安装管31、燃烧机32、预热空气出口管33、氧气注射管34、主燃烧室垂直蜂窝状排列集束换热管群35和惰性气体加注射管36，所述主燃烧室29内设置主燃烧室垂直蜂窝状排列集束换热管群35，所述主燃烧室29的上端设置第二回转蜂窝状管群高温热气流通道6，所述第二回转蜂窝状管群高温热气流通道6内设置第二回转垂直蜂窝状集束换热管群7，所述主燃烧室29与第二回转蜂窝状管群高温热气流通道6连通，所述第二回转蜂窝状管群高温热气流通道6与第三回转热气流通道4之间设有高温气流上升通道28，所述第三回转热气流通道4连接废气排出管1，所述废气排出管1的外周套设第一级预热水箱3，所述第一级预热水箱3的上端连接自来水进水管13，第一级预热水箱3的底端设有排污口和第一级预热水箱出水口，所述主燃烧室29通过燃烧机安装管31与燃烧机32连接，所述燃烧机安装管31的外周设有冷空气预热箱，冷空气预热箱的上端设有冷空气预热箱进风口30，冷空气预热箱的下端设有预热空气出口管33，所述主燃烧室29的下端连接有氧气注射管34，所述盛水蒸汽共有层10与主燃烧室29、第二回转垂直蜂窝状管群高温热气流通道6、高温气流上升通道4的外壳体之间分别间隔一定距离连接，所述盛水蒸汽共有层10底端设有排污管16，排污管16和补水泵14之间设有止回阀15，所述排污管16连接到补水泵14，补水泵14通过夹层预热水箱与水泵连接管5连接到夹层预热水箱23，所述夹层预热水箱与水泵连接管5上设有水位补水泵进水电磁阀12，所述夹层预热水箱23设置在第三回转热气流通道4外周，所述夹层预热水箱23通过第一级预热水箱与夹层预热水箱连接管22连接到第一级预热水箱3，所述盛水蒸汽共有层10外周设有静态惰性气体隔热层9，所述静态惰性气体隔热层9连接有惰性气体加注射管36，所述静态惰性气体隔热层9一侧设有惰性气体检查口27，所述静态惰性气体隔热层9、夹层预热水箱连接管22、夹层预热水箱23的外层均设有保温材料层8，所述盛水蒸汽共有层10底端设有水垢清除管，水垢清除管上设有水垢清除管密封螺栓组17，所述盛水蒸汽共有层10的上方设置饱和蒸汽室26，所述蒸汽过热器11设置在主燃烧室29和第二回转蜂窝状管群高温热气流通道6之间，所述蒸汽过热器11连接有蒸汽排气管2和饱和蒸汽入口管21，所述蒸汽排气管2穿过第二回转蜂窝状管群高温热气流通道6、盛水蒸汽共有层10、静态惰性气体隔热层9和保温材料层8与外部设备连接，所述饱和蒸汽入口管21与饱和蒸汽室26连通，所述饱和蒸汽室26外接有安全阀18、气压表19和压力传感器20，所述盛水蒸汽共有层10外接三极水位传感器箱24，所述水位补水泵进水电磁阀12、安全阀18、气压表19和压力传感器20、三极水位传感器24均与微电脑自动控制器25电连接。

本发明的制作方法，包括以下安装步骤：

（1）完成主燃烧室29→第二回转垂直蜂窝状管群高温热气流通道6→高温气流上升通道4→蒸汽过热器11→第三回转热气流通道4→废气排出管1→燃烧机安装管31和氧气注射管34的连接；

首先是将主燃烧室29和主燃烧室垂直蜂窝状排列集束换热管群35前后左右零部件板材根据要求切割好，上下两块对称的换热金属孔板通过激光切割成蜂窝状排列的孔；然后把水热换热管垂直插入蜂窝状排列的上下孔板中焊接，上下换热金属孔板与主燃烧室29前后板、主燃烧室29左右侧板焊接；再将第二回转蜂窝状管群高温热气流通道6的底板和顶板、前面板和后面板焊接到主燃烧室29的左右侧板的中段，把短水热换热管垂直插入到第二回转蜂窝状排列的上下孔板中焊接，在第二回转垂直蜂窝状管群高温热气流通道6的顶板上分别开设一个饱和蒸汽进孔和一个高品质蒸汽出孔，用于安装蒸汽过热器11；再把蒸汽过热器11安装焊接在第二回转垂直蜂窝状管群高温热气流通道6的顶板上，将高温气流上升通道28的板连接到第二回转垂直蜂窝状管群高温热气流通道6的尾端气口焊接，再将第三回转热气流通道4连接到高温气流上升通道28口上，在主燃烧室29的前面板开设一个燃烧机安装孔和两个氧气管安装过孔，并将燃烧机安装管31和氧气注射管34安装焊接上去；在第三回转热气流通道4的后面板上分别开一个长方形废气排出管安装过孔并将废气排出管1焊接上去；

（2）完成盛水蒸汽共有层10壳体的连接；盛水蒸汽共有层10壳体与主燃烧室29、第二回转垂直蜂窝状管群高温热气流通道6、高温气流上升通道4的外壳体之间分别间隔一定距离连接，盛水蒸汽共有层10底板上开设一组和主燃烧室29底板一样的蜂窝状管群孔用于焊接水垢清除管，在盛水蒸汽共有层10底板上再开一个排污补水公用孔，并将排污管16连接到盛水蒸汽共有层10壳体的底板上去；盛水蒸汽共有层10顶板分别开设一个高品质蒸汽排出孔和压力传感器等检测孔并将压力传感器20等检测管焊接上去；在盛水蒸汽共有层10前面板上开一个和主燃烧室29前面板一样的燃烧机安装孔组件过孔和两个氧气安装管过孔并焊接；在左侧板上开设两个上下间隔一定间距的水位传感器箱连接管孔并将连接丝头管焊接上去；

（3）完成静态惰性气体隔热层9的连接；静态惰性气体隔热层9（无毒无味赖高温惰性气体，惰性气体有一定的隔热性能）；静态惰性气体隔热层9壳体与盛水蒸汽共有层10壳体之间间隔一定距离连接，静态惰性气体隔热层9壳体顶板和盛水蒸汽共有层10壳体同样分别开设一个高温蒸汽排出孔和一个压力传感器等检测出过孔，在左侧板上开设两个上下间隔一定间距水位传感器箱连接管过孔，用于安装三极水位传感器箱24，在静态惰性气体隔热层9前面板上分别开一个燃烧机安装孔组件过孔和一个惰性气体加注射管孔以及两个氧气注射管34的过孔，在右侧面板上开一个惰性气体检查管孔并分别连接上去；

（4）完成夹层预热水箱23的连接；将夹层预热水箱23的六块板件与第三回转热气流通道4之间间隔一定距离焊接，在夹层预热水箱23的后面板上开一个长方形废气排出管安装孔和预热水排出孔；在夹层预热水箱23的顶板上开一个第一级预热水进水管孔并用管道连接到第一级预热水箱23的出水口上去；在夹层预热水箱23的底板上开一个高温气流上升通道长方形过孔并焊接好，在夹层预热水箱23的后面板上开设一个预热水出水管孔并焊接好出水管，预留好与补水泵14的接口；

（5）完成废气排出管1外的第一级预热水箱3；将五块板件间隔一定距离焊接在废气排出管1外面，在顶板上开设一个长方形排烟管过孔，在侧面板上开设一个预热水出水孔，在另一侧的侧面板上开一个自来水进水管孔和一个排污口；

（6）完成保温材料层8的连接；在保温材料层8的顶板上分别开一个长方形第一级水箱过孔和一个高品质蒸汽排出管过孔，一个压力传感器等检测管过孔；在保温材料层8的底板上开一个排污进水公用管孔和四个重力脚管孔并焊接上去；在保温材料层8的前面板上开一个冷空气预热箱过孔并将冷空气预热箱安装上去；在保温材料层的后面板上开一个第一级水箱排污管过孔；在保温材料层8的左侧面板上开两个上下间隔一定间距的水位传感器箱连接管过孔；再将保温材料层8左右侧面板、顶板底板、前后面板给静态惰性气体隔热层9的壳体以及夹层预热水箱23的顶板之间间隔一定距离连接。

本发明的节能基理为：燃烧机32喷射出的火焰在通过垂直蜂窝状排列集束换热管群35时只能穿插，缠绕，折射、碰撞使火焰在主燃烧室29内较长时间停留，提高和保持了炉温，使管内的水剧烈沸腾向上喷射气泡水到上部的第二回转垂直蜂窝状集束换热管群7的内表面以及第二回转垂直蜂窝状通道6的外表面再次换热，产生大量蒸汽取得最佳的热交换效能，设置集束换热管群有助于增加有效发热面积，减小高温气流流动速度，由于燃烧机32加热后水会膨胀，水位会上升，设置的水位低于主燃烧室29上表面一定距离，盛水蒸汽共有层10形成半干半湿状态，水少升温快温度高换热快，给传统的锅炉相比提高了能源使用效率；增加供氧改善燃烧条件，将没有燃烧完全的燃料继续燃烧提高炉温和能源利用率，使排放更加干净清洁；勤补水，补少水不会一下降低炉内温度和汽压，平稳供气，与此同时向上喷发的气泡水一部分碰撞穿过第二回转垂直蜂窝状集束换热管群7到达上表面，一部分到达第二回转垂直蜂窝状集束换热管群7的外表面再次换热，气泡水喷发，飞浅，碰撞形成水粒子触及到炽热的换热金属表面后反复换热；为了进一步改善热效率，自来水通过来自第一级预热水箱3和第三回转热气流通道4的热量将夹层预热水箱23的自来水预热到95度左右再送入盛水蒸汽共有层内换热，减少燃气消耗；将进入燃烧机32的冷空气通过冷空气预热箱预热到40度左右后经燃烧机32送入主燃烧室29保持炉温，（特别是冬天效果更好）减少燃料消耗；水位控制，通过水位传感器探测到的水位信号传给电脑自动控制器后向盛水层自动补水或者停止补水，当自来水缺水无水补充时水位处于最低水位电脑自动控制器报警并自动关闭燃烧机32和补水泵14，用勤补水补少水的方法不会一下降低炉内温度和气压保持平稳供气，控制水位高度的目的是快速换热和沸腾向上喷发气泡水快速换热提高产气量；压力和安全控制，通过压力传感器20探测到的设定值气压信号传给电脑自动控制器后（最低0.02mpa到最高0.04mp）自动开启或关闭燃烧机32，当压力达到安全阀设定值0.05mpa时安全阀18自动排气电脑自动控制器报警，当自来水缺水时设置在第一级预热水箱3里面的传感器报警并自动停止工作，当燃烧机32检测到有燃气泄漏时燃烧机自动关闭气阀，多重保护保证了本发明的运行安全；保温措施，向惰性气体隔热层9内填充无毒无味赖高温惰性气体隔热，在外保温材料层内填充60mm保温材料双重措施防止热量扩散，让热能充分利用以减少燃料消耗，为减少蒸汽在管道输送中的能量损失增加安装蒸汽过热器11，蒸汽过热器11还可以将饱和蒸汽里的水再次加热产生蒸汽；维修方便，除了可以使用除垢剂清除水垢外还可以打开水垢清除管密封螺栓组17进行人工清除水垢，主燃烧室29及热汽流通道没有残留物生成无需维护。

本发明从燃烧室和整个蒸气发生炉的内外结构，换热理念，提高换热面积入手；增加供氧改善燃烧条件，电脑自动控制设备和传感器的应用以及无毒无味惰性气体隔热，60mm外保温材料层，防止热量扩散；燃烧机由冷风进气改为空气预热进气，利燃烧机安装口的热量，在它的外面加装夹层空气预热箱，将冷风预热后送入到燃烧机的进风口由燃烧机送入燃烧室，保持燃烧室温度；利用废气排出口通道的第一级预热水箱将冷水预热到60℃左右送入第三回转热气流通道的外表面夹层水箱，将预热水加热到95℃左右由补水泵送入盛水层进行热交换，提高热效率减少燃气使用量；改变燃烧室结构，将主燃烧室的水热换热管垂直排列成蜂窝状集束管群，大大增加了有效发热面积，使燃烧机喷射出的火焰在蜂窝状集束管群之间穿插，缠绕，碰撞，火焰在燃烧室内较长时间停留取得良好的换热效果，（水热换热管垂直排列的目的主要是将主燃烧室外以及蜂窝状集束管群中的水沸腾之后和蒸汽一起向上喷发，穿过第二回转垂直蜂窝状集束换热管群中和第二回转高温气流通道的外表面，飞浅、碰撞、散落反复热交换产生饱和蒸汽），由于盛水层的水位控制在主燃烧室上表面30mm以下，整个盛水蒸汽层空间形成半干半湿状态，下半部的气泡水向上喷发就好象向烧热的锅内洒水，蒸汽爆发一般产生，大大提高了产气量，而且产气速度非常快缩短了等待时间，以缩小了设备的体积，而传统锅炉体积大盛水蒸汽层空间90％是水需要大量的燃料来发热才能“驱动”产汽。传统锅炉如果体积小了就不能满足产汽量的要求；增加供氧改善燃烧条件，由于燃料燃烧需要消耗大量氧气，而空气中氧气的含量是有限的，燃料在燃烧室前半段燃烧就已经把氧气消耗完，没有燃烧完全的燃料随热气流带出去，特别是醇基燃料雾化后燃烧不完全，因此用两根氧气输送管（氧气输送管后面段向燃烧室内侧方向打喷射孔）把氧气直接送到烧室的后半段将没有燃烧完全的燃料继续燃烧释放热量提高炉温和能源利用率，使排放更加干净清洁，（氧气由一台微小型制氧机提供，制氧机随燃烧机同步工作）；增加外部控制设备，电脑自动控制器接收到水位传感器传来的水位信号开启或关闭补水泵。电脑自动控制器接收到压力传感器传来的预设压力范围值（0.02mpa-0.04mpa之间）信号后开启或关闭燃烧机；安装了安全阀，预设压力0.05mpa缷压，缺水，超压，漏气电脑自动控制器报警自动全部停止，安全又可靠。

本发明经过验证性样品（相当于0.3吨燃气锅炉）实际运行测试，使用给0.3吨传统锅炉相同的酿酒设备相同的工艺燃烧天然气酿酒测试，每小时燃烧天然气8.5-9立方米。燃烧99.99％的甲醇测试，每小时燃烧12.5-13公斤，产气快从冷水到沸腾产汽只要6-8分钟。升压快从0.02mpa到0.04mpa只要2-3分钟。产汽量大从整个酿酒过程看比传统燃气锅炉产汽量略大，蒸气温度高，节约工作时间，比传统燃气/燃煤锅炉节约1-1.2小时（传统锅炉从点火启动到水的沸腾产汽需要1-1.2小时等待时间），测试证明节能效果很明显，可以使用天燃气和清洁燃料甲醇两种燃料，真正做到了节能环保。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。