一种双重加热的天然气锅炉及其工作方法与流程

本发明属于锅炉领域，尤其涉及一种双重加热的天然气锅炉及其工作方法。

背景技术：

在天然气锅炉中，刚燃烧后产生的烟气温度很高，蕴含大量的余热，可以作为热源重新利用，天然气作为锅炉燃料具有燃烧效率高，燃烧充分等特点；而乙醇在常温下是液体，乙醇燃料供给在炉膛中时不能像天然气那样以气体的形式进入，因而在锅炉中很容易产生燃烧不均匀的现象，因而将乙醇作为燃料的锅炉设备不多。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种双重加热的天然气锅炉。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种双重加热的天然气锅炉包括横向姿态的柱形炉体，所述柱形炉体从左至右依次同轴心包括有左端壁、第一盘形壁体、第二盘形壁体、第三盘形壁体、第四盘形壁体和右端壁体；所述左端壁与所述第一盘形壁体之间形成助燃空气进气环腔，所述第一盘形壁体与第二盘形壁体之间形成炉腔，所述第二盘形壁体与第三盘形壁体之间形成过渡水腔，所述第三盘形壁体与第四盘形壁体之间形成烟气换热腔，所述第四盘形壁体与所述右端壁体之间形成进水腔。

进一步的，所述柱形炉腔的排烟端通过排烟通道同轴心连接所述烟气换热腔的左端；所述烟气换热腔内同轴心设置有导流柱壳体，所述导流柱壳体的右端一体化同轴心连接所述第四盘形壁体；所述导流柱壳体靠近所述第三盘形壁体的一端呈锥形体，所述锥形体的尖端同轴心朝向所述排烟通道的出烟口；所述导流柱壳体与所述烟气换热腔内壁之间形成环柱形的烟气换热通道；烟气换热通道内呈圆周阵列分布有若干根换热直水管，且各所述换热直水管的两端分别连通所述过渡水腔和所述进水腔；还包括冷水导入管，所述冷水导入管的出水端连通所述进水腔；所述导流柱壳体的内腔为出烟腔；所述导流柱壳体靠近第四盘形壁体一端的侧壁上呈圆周阵列均布镂空设置有若干导烟孔，若干所述导烟孔将所述出烟腔与烟气换热通道的右端相连通；还包括尾气导出管，所述尾气导出管的进气端伸入所述出烟腔中。

进一步的，所述换热通道内呈螺旋状同轴心盘旋设置有烟气螺旋导流带，所述烟气螺旋导流带将环柱形的所述换热通道分割成螺旋换热通道；从排烟通道的出烟口排出的热烟进入螺旋换热通道的左端。

进一步的，所述炉腔的内壁同轴心盘旋设置有螺旋换热管；所述炉腔内还同轴心设置有柱筒状的炉芯；所述炉芯上还呈圆周阵列均布有若干燃气喷出孔，炉芯内的气体燃气通过若干燃气喷出孔呈发散状喷出柱形炉腔；所述螺旋换热管的进水端通过过渡管连通所述过渡水腔，所述螺旋换热管的出水端连通热水导出管。

所述第一盘形壁体上呈圆周阵列镂空设置有若干助燃空气进气孔，各所述助燃空气进气孔将所述助燃空气进气环腔和炉腔之间相互连通；所述柱形炉体上方还包括助燃空气增压风机，所述增压风机的出风管伸入所述助燃空气进气环腔内；

所述炉芯内部同轴心设置有燃气通道和所述排烟通道，所述燃气通道和排烟通道通过盘形隔板阻断；各所述燃气喷出孔连通所述燃气通道；所述炉芯远离所述空气进气环腔的一端侧壁上还镂空设置有若干排烟孔，所述若干排烟孔连通所述排烟通道，所述排烟通道的右端延伸至连通所述换热通道左端。

进一步的，所述燃气通道内设置有活塞，所述活塞将所述燃气通道阻隔成乙醇蒸汽通道和天然气通道，其中活塞靠近盘形隔板的一侧为天然气通道，活塞远离盘形隔板的一侧为乙醇蒸汽通道；

还包括与所述乙醇蒸汽通道同轴心的硬质注气直管，所述硬质注气直管转动穿过所述第一盘形壁体中心部位的穿过孔，且所述硬质注气直管伸入所述乙醇蒸汽通道内的一端一体化连接所述活塞，硬质注气直管内同轴心设置有天然气供气通道，所述天然气供气通道靠近所述活塞的一端连通所述天然气通道；所述硬质注气直管的另一端固定连接有气体转接头；还包括直线推杆电机，所述直线推杆电机的直线推杆末端同步连接所述气体转接头；还包括柔性的天然气供给管，所述天然气供给管的出气端连接所述气体转接头；所述天然气供给管通过气体转接头连通所述天然气供气通道；

所述炉芯与所述螺旋换热管之间还呈螺旋状盘旋设置有乙醇气化管；所述乙醇气化管的管外径细于所述螺旋换热管的管外径，且所述乙醇气化管的螺旋距大于所述螺旋换热管的螺旋距；所述乙醇气化管的一端通过转接管连通所述乙醇蒸汽通道，所述乙醇气化管的另一端连通外部的乙醇液体供给管，所述乙醇液体供给管上还设置有防止气体反流的单向阀；所述乙醇蒸汽通道和天然气通道内均设置有气压感应器；所述炉腔内设置有电子打火装置。

进一步的，一种双重加热的天然气锅炉的使用方法：

锅炉内的水流动路径：冷水通过冷水导入管导入至进水腔内，然后水腔内的水通过若干根换热直水管导入到过渡水腔内，进而过渡水腔内的水通过过渡水管导入到螺旋换热管中，最后螺旋换热管中的水通过热水导出管导出；

第一重加热过程：炉腔内燃烧产生的高温烟气通过排烟通道的出烟口排出的热烟进入换热通道的左端，由于烟气螺旋导流带将环柱形的所述换热通道分割成了螺旋换热通道；进而高温烟气在螺旋导流带的引流作用下通过该螺旋换热通道，高温烟气流过螺旋换热通道后通过若干导烟孔导入至出烟腔中，并最终通过尾气导出管导出；在高温烟气流过螺旋换热通道的过程中，其烟气内的热量通过螺旋导流带和换热直水管传导给换热直水管内的水，进而对换热直水管内的水进行初步预热；

第一重加热过程：启动助燃空气增压风机，进而使空气进气环腔内形成之助燃空气风压，进而空气进气环腔内的助燃空气源源不断的通过若干助燃空气进气孔均匀连续导入乙醇蒸汽通道内；与此同时启动直线推杆电机，使直线推杆做收缩运动，进而带动活塞做逐渐远离盘形隔板的运动，直至炉芯上的所有燃气喷出孔均连通天然气通道，此时天然气供给管连续向天然气供气通道供给天然气，进而使天然气通道内形成天然气气压，进而天然气通道内的蓄压天然气通过若干燃气喷出孔呈发散状喷出柱形炉腔，与此同时启动炉腔内的电子打火装置，进而使若干燃气喷出孔呈发散状向柱形炉腔喷出天然气燃烧火焰，进而火焰末端均匀喷向螺旋换热管上，进而使螺旋换热管充分加热，进而对其螺旋换热管内流过的水进行第二重持续加热；与此同时乙醇气化管完全浸没于柱形炉腔内的火焰中，进而使乙醇气化管处于持续高温状态；此时启动直线推杆电机，使直线推杆做伸长运动，进而带动活塞做逐渐靠近盘形隔板的运动，直至天然气通道与乙醇蒸汽通道的轴线长度相同；与此同时乙醇液体供给管持续向乙醇气化管供给液体乙醇，流进该乙醇气化管内的液体乙醇被迅速气化，并且气化后的气体乙醇蒸汽通过转接管迅速导入到乙醇蒸汽通道内，进而使乙醇蒸汽通道内形成蓄压的乙醇蒸汽，此时与乙醇蒸汽通道相连通的若干燃气喷出孔呈发散状向柱形炉腔喷出乙醇蒸汽，与此同时与天然气通道相连通的若干燃气喷出孔呈发散状向柱形炉腔喷出天然气，进而与乙醇蒸汽通道相连通的若干燃气喷出孔呈发散状向柱形炉腔喷出乙醇蒸汽燃烧火焰，与天然气通道相连通的若干燃气喷出孔呈发散状向柱形炉腔喷出天然气燃烧火焰；进而柱形炉腔内的天然气火焰和乙醇蒸汽火焰共同对其螺旋换热管内流过的水进行持续加热；与此同时乙醇蒸汽通道和天然气通道内的气压感应器实时监控其气压，若乙醇蒸汽通道内的气压大于天然气通道内的气压，进而驱动活塞做逐渐远离盘形隔板的运动，进而减少连通乙醇蒸汽通道的燃气喷出孔的数量，降低乙醇蒸汽通道的单位时间喷出量，进而起到节流效果，使乙醇蒸汽通道内的气压升高，直至乙醇蒸汽通道内的气压与天然气通道内的气压相同，进而保证整体火焰的喷射均匀性；同理，若乙醇蒸汽通道内的气压小于天然气通道内的气压，进而驱动活塞做逐渐靠近盘形隔板的运动。

有益效果：本发明的结构简单，还能充分利用烟气的余热，烟气螺旋导流带将环柱形的所述换热通道分割成了螺旋换热通道；进而高温烟气在螺旋导流带的引流作用下通过该螺旋换热通道，高温烟气流过螺旋换热通道后通过若干导烟孔导入至出烟腔中，并最终通过尾气导出管导出；在高温烟气流过螺旋换热通道的过程中，其烟气内的热量通过螺旋导流带和换热直水管传导给换热直水管内的水，进而对换热直水管内的水进行初步预热。

附图说明

附图1为本设备整体结构示意图；

附图2为本设备整体结构正剖示意图；

附图3为本设备右半段立体第一剖视图；

附图4为本设备右半段立体第二剖视图；

附图5为本设备左半段立体第一剖视图；

附图6为本设备左半段立体第二剖视图；

附图7为本设备左半段第三剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1至7所示的一种双重加热的天然气锅炉，包括横向姿态的柱形炉体6，所述柱形炉体6从左至右依次同轴心包括有左端壁12、第一盘形壁体17、第二盘形壁体63、第三盘形壁体62、第四盘形壁体58和右端壁体81；所述左端壁12与所述第一盘形壁体17之间形成助燃空气进气环腔15，所述第一盘形壁体17与第二盘形壁体63之间形成炉腔18，所述第二盘形壁体63与第三盘形壁体62之间形成过渡水腔57，所述第三盘形壁体62与第四盘形壁体58之间形成烟气换热腔，所述第四盘形壁体58与所述右端壁体81之间形成进水腔52。

所述柱形炉腔18的排烟端通过排烟通道23.1同轴心连接所述烟气换热腔的左端；所述烟气换热腔内同轴心设置有导流柱壳体54，所述导流柱壳体54的右端一体化同轴心连接所述第四盘形壁体58；所述导流柱壳体54靠近所述第三盘形壁体62的一端呈锥形体56，所述锥形体56的尖端同轴心朝向所述排烟通道23.1的出烟口23.2；所述导流柱壳体54与所述烟气换热腔内壁之间形成环柱形的烟气换热通道59；烟气换热通道59内呈圆周阵列分布有若干根换热直水管61，且各所述换热直水管61的两端分别连通所述过渡水腔57和所述进水腔52；还包括冷水导入管11，所述冷水导入管11的出水端连通所述进水腔52；所述导流柱壳体54的内腔为出烟腔55；所述导流柱壳体54靠近第四盘形壁体58一端的侧壁上呈圆周阵列均布镂空设置有若干导烟孔53，若干所述导烟孔53将所述出烟腔55与烟气换热通道59的右端相连通；还包括尾气导出管51，所述尾气导出管51的进气端伸入所述出烟腔55中。

所述换热通道59内呈螺旋状同轴心盘旋设置有烟气螺旋导流带60，所述烟气螺旋导流带60将环柱形的所述换热通道59分割成螺旋换热通道；从排烟通道23.1的出烟口23.2排出的热烟进入螺旋换热通道的左端。

所述炉腔18的内壁同轴心盘旋设置有螺旋换热管19；所述炉腔18内还同轴心设置有柱筒状的炉芯21；所述炉芯21上还呈圆周阵列均布有若干燃气喷出孔22，炉芯21内的气体燃气通过若干燃气喷出孔22呈发散状喷出柱形炉腔18；所述螺旋换热管19的进水端通过过渡管64连通所述过渡水腔57，所述螺旋换热管19的出水端连通热水导出管10。

所述第一盘形壁体17上呈圆周阵列镂空设置有若干助燃空气进气孔16，各所述助燃空气进气孔16将所述助燃空气进气环腔15和炉腔18之间相互连通；所述柱形炉体6上方还包括助燃空气增压风机5，所述增压风机5的出风管13伸入所述助燃空气进气环腔15内；

所述炉芯21内部同轴心设置有燃气通道和所述排烟通道23.1，所述燃气通道和排烟通道23.1通过盘形隔板29阻断；各所述燃气喷出孔22连通所述燃气通道；所述炉芯21远离所述空气进气环腔15的一端侧壁上还镂空设置有若干排烟孔23，所述若干排烟孔23连通所述排烟通道23.1，所述排烟通道23.1的右端延伸至连通所述换热通道59左端。

所述燃气通道内设置有活塞25，所述活塞25将所述燃气通道阻隔成乙醇蒸汽通道27和天然气通道28，其中活塞25靠近盘形隔板29的一侧为天然气通道28，活塞25远离盘形隔板29的一侧为乙醇蒸汽通道27；

还包括与所述乙醇蒸汽通道27同轴心的硬质注气直管4，所述硬质注气直管4转动穿过所述第一盘形壁体17中心部位的穿过孔24，且所述硬质注气直管4伸入所述乙醇蒸汽通道27内的一端一体化连接所述活塞25，硬质注气直管4内同轴心设置有天然气供气通道26，所述天然气供气通道26靠近所述活塞25的一端连通所述天然气通道28；所述硬质注气直管4的另一端固定连接有气体转接头3；还包括直线推杆电机1，所述直线推杆电机1的直线推杆2末端同步连接所述气体转接头3；还包括柔性的天然气供给管9，所述天然气供给管9的出气端连接所述气体转接头3；所述天然气供给管9通过气体转接头3连通所述天然气供气通道26；

所述炉芯21与所述螺旋换热管19之间还呈螺旋状盘旋设置有乙醇气化管20；所述乙醇气化管20的管外径细于所述螺旋换热管19的管外径，且所述乙醇气化管20的螺旋距大于所述螺旋换热管19的螺旋距；所述乙醇气化管20的一端通过转接管31连通所述乙醇蒸汽通道27，所述乙醇气化管20的另一端连通外部的乙醇液体供给管7，所述乙醇液体供给管7上还设置有防止气体反流的单向阀；所述乙醇蒸汽通道27和天然气通道28内均设置有气压感应器；所述炉腔18内设置有电子打火装置。

本方案的方法过程，以及技术进步整理如下：

锅炉内的水流动路径：冷水通过冷水导入管11导入至进水腔52内，然后水腔52内的水通过若干根换热直水管61导入到过渡水腔57内，进而过渡水腔57内的水通过过渡水管64导入到螺旋换热管19中，最后螺旋换热管19中的水通过热水导出管10导出；

第一重加热过程：炉腔18内燃烧产生的高温烟气通过排烟通道23.1的出烟口23.2排出的热烟进入换热通道59的左端，由于烟气螺旋导流带60将环柱形的所述换热通道59分割成了螺旋换热通道；进而高温烟气在螺旋导流带60的引流作用下通过该螺旋换热通道，高温烟气流过螺旋换热通道后通过若干导烟孔53导入至出烟腔55中，并最终通过尾气导出管51导出；在高温烟气流过螺旋换热通道的过程中，其烟气内的热量通过螺旋导流带60和换热直水管61传导给换热直水管61内的水，进而对换热直水管61内的水进行初步预热；

第一重加热过程：启动助燃空气增压风机5，进而使空气进气环腔15内形成之助燃空气风压，进而空气进气环腔15内的助燃空气源源不断的通过若干助燃空气进气孔16均匀连续导入乙醇蒸汽通道27内；与此同时启动直线推杆电机1，使直线推杆2做收缩运动，进而带动活塞25做逐渐远离盘形隔板29的运动，直至炉芯21上的所有燃气喷出孔22均连通天然气通道28，此时天然气供给管9连续向天然气供气通道26供给天然气，进而使天然气通道28内形成天然气气压，进而天然气通道28内的蓄压天然气通过若干燃气喷出孔22呈发散状喷出柱形炉腔18，与此同时启动炉腔18内的电子打火装置，进而使若干燃气喷出孔22呈发散状向柱形炉腔18喷出天然气燃烧火焰，进而火焰末端均匀喷向螺旋换热管19上，进而使螺旋换热管19充分加热，进而对其螺旋换热管19内流过的水进行第二重持续加热；与此同时乙醇气化管20完全浸没于柱形炉腔18内的火焰中，进而使乙醇气化管20处于持续高温状态；此时启动直线推杆电机1，使直线推杆2做伸长运动，进而带动活塞25做逐渐靠近盘形隔板29的运动，直至天然气通道28与乙醇蒸汽通道27的轴线长度相同；与此同时乙醇液体供给管7持续向乙醇气化管20供给液体乙醇，流进该乙醇气化管20内的液体乙醇被迅速气化，并且气化后的气体乙醇蒸汽通过转接管31迅速导入到乙醇蒸汽通道27内，进而使乙醇蒸汽通道27内形成蓄压的乙醇蒸汽，此时与乙醇蒸汽通道27相连通的若干燃气喷出孔22呈发散状向柱形炉腔18喷出乙醇蒸汽，与此同时与天然气通道28相连通的若干燃气喷出孔22呈发散状向柱形炉腔18喷出天然气，进而与乙醇蒸汽通道27相连通的若干燃气喷出孔22呈发散状向柱形炉腔18喷出乙醇蒸汽燃烧火焰，与天然气通道28相连通的若干燃气喷出孔22呈发散状向柱形炉腔18喷出天然气燃烧火焰；进而柱形炉腔18内的天然气火焰和乙醇蒸汽火焰共同对其螺旋换热管19内流过的水进行持续加热；与此同时乙醇蒸汽通道27和天然气通道28内的气压感应器实时监控其气压，若乙醇蒸汽通道27内的气压大于天然气通道28内的气压，进而驱动活塞25做逐渐远离盘形隔板29的运动，进而减少连通乙醇蒸汽通道27的燃气喷出孔22的数量，降低乙醇蒸汽通道27的单位时间喷出量，进而起到节流效果，使乙醇蒸汽通道27内的气压升高，直至乙醇蒸汽通道27内的气压与天然气通道28内的气压相同，进而保证整体火焰的喷射均匀性；同理，若乙醇蒸汽通道27内的气压小于天然气通道28内的气压，进而驱动活塞25做逐渐靠近盘形隔板29的运动。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。