一种立式天然气锅炉及其工作方法与流程

本发明属于锅炉领域，尤其涉及一种立式天然气锅炉及其工作方法。

背景技术：

天然气作为气体燃料，在锅炉中很容易燃烧充分；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，本发明提供一种燃烧均匀，加热充分的一种立式天然气锅炉及其工作方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种立式天然气锅炉，包括立式锅体，所述立式锅体的内部设置有柱形状的内胆壁体，所述内胆壁体与所述立式锅体内壁之间形成环柱状的烟气换热层，所述烟气换热层上端连通连接有总排烟管，所述烟气换热层内呈螺旋状盘旋设置有导流换热带，所述导流换热带的螺旋内缘一体化连接所述内胆壁体，导流换热带所吸收的烟气的热量能传递给内胆壁体；

所述内胆壁体的内部为圆柱形的储液腔，所述储液腔内同轴心设置有立式炉体；所述立式炉体的下方同轴心设置有圆盘状的烟气分流壳体，所述烟气分流壳体的内部为烟气分流腔，所述烟气分流腔的进烟端通过排烟通道连通连接所述立式炉体的排烟端；所述烟气分流壳体的周向壁体上呈圆周阵列均匀分布有若干分流导烟管，各所述分流导烟管将所述烟气换热层下端与烟气分流腔相互连通；所述烟气分流壳体的底部通过支撑柱同轴心固定支撑设置在所述储液腔底部。

进一步的，所述立式炉体为竖立姿态的柱形导热壳体结构，所述立式炉体的壳体内部同轴心设置有立式柱状的燃烧腔；所述燃烧腔内还分布有若干竖向的换热直管，各所述换热直管的上端延伸至所述立式炉体的上端面并连通所述储液腔内的液面所在位置，各所述换热直管的下端纵向穿过所述烟气分流壳体并连通所述储液腔底部；且各所述换热直管沿所述燃烧腔轴线呈圆周阵列分布；所述燃烧腔内还同轴心设置有柱筒状的喷火筒，所述喷火筒位于若干换热直管所围合的范围内；所述喷火筒上还呈圆周阵列均布有若干燃气喷出孔，喷火筒内的气体燃气通过若干燃气喷出孔呈发散状喷出燃烧腔并喷向各换热直管。

进一步的，所述立式炉体的上端一体化同轴心连接有环状的空气进气壳体，所述空气进气壳体内设置有环形腔，所述环形腔与所述燃烧腔之间通过所述盘形壁体分隔；所述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环形腔和燃烧腔之间相互连通；所述液体容腔外部设置有助燃空气增压风机，所述增压风机的出风管伸入所述环形腔内；所述喷火筒内部同轴心设置有盘形隔板，所述盘形隔板的上侧为燃气通道，所述盘形隔板下侧为所述排烟通道；各所述燃气喷出孔连通所述燃气通道；所述喷火筒下端侧壁上还镂空设置有若干导烟孔，若干导烟孔连通所述排烟通道，所述排烟通道下端连通所述烟气分流腔；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，其中活塞下侧为天然气通道，活塞上侧为乙醇蒸汽通道；还包括与所述乙醇蒸汽通道同轴心的硬质注气直管，所述硬质注气直管密封滑动穿过所述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的下端连通所述天然气通道；所述硬质注气直管的上端固定连接有气体转接头；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；

所述立式锅体上侧还设置有承载平台，所述承载平台上设置有支撑部件，所述支撑部件上安装有直线推杆电机，所述直线推杆电机的直线推杆下端同步连接所述气体转接头。

进一步的，所述喷火筒与燃烧腔内壁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；所述燃烧腔内设置有电子打火装置；所述乙醇液体供给管的另一端设置有液体乙醇供给装置。

进一步的，一种立式天然气锅炉的使用方法：

准备阶段：设备启动之前先向储液腔内注入待加热的冷水，并且使储液腔内的液面完全浸没立式炉体；

烟气余热利用方法：立式炉体的燃烧腔内燃烧产生的高温烟气通过排烟通道持续排向烟气分流腔内，由于烟气分流壳体完全浸没在储液腔内，因而烟气分流壳体所吸收的烟气热量会传递给储液腔内的水中，进而促进加热，与此同时烟气分流腔内的烟气通过各个分流导烟管均匀导入到烟气换热层中的下端，进而进入烟气换热层中的下端的高温烟气沿导流换热带的盘旋方向呈螺旋状逐渐攀升，高温烟气沿导流换热带的盘旋方向呈螺旋状逐渐攀升的过程中导流换热带所吸收的烟气的热量能传递给内胆壁体，进而内胆壁体持续通过热传导向储液腔内放出热量，进而实现烟气的余热利用；最终烟气通过烟气换热层上端的总排烟管排出；

燃烧腔内的燃烧加热方法：启动助燃空气增压风机，进而使环形腔内形成之助燃空气风压，进而环形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，进而带动活塞做向上的运动，直至喷火筒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燃烧腔，与此同时启动燃烧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燃烧腔喷出天然气燃烧火焰，进而火焰末端均匀喷向立式炉体内壁和各换热直管上，进而使立式炉体壁体和各换热直管充分加热，进而在热传导的作用下，立式炉体壁体对储液腔内的水进行持续加热，与此同时各换热直管内的水受热后体积膨胀，进而受热的水在各换热直管内做上浮的运动，进而使各换热直管内的水持续做向上的流动，而储液腔底部的水即时补充至各换热直管内，进而使各换热直管实现循环加热；与此同时乙醇气化管完全浸没于柱形燃烧腔内的火焰中，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，进而带动活塞做向下的运动，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燃烧腔喷出乙醇蒸汽，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燃烧腔喷出天然气，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燃烧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燃烧腔喷出天然气燃烧火焰；进而柱形燃烧腔内的天然气火焰和乙醇蒸汽火焰共同对其立式炉体内壁和各换热直管进行持续加热，进而在热传导的作用下，立式炉体壁体对储液腔内的水进行持续加热，与此同时各换热直管内的水受热后体积膨胀，进而受热的水在各换热直管内做上浮的运动，进而使各换热直管内的水持续做向上的流动，而储液腔底部的水即时补充至各换热直管内，进而使各换热直管实现循环加热，使储液腔内的水持续升温，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，进而驱动活塞做向上的运动，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，进而驱动活塞做向下的运动。

有益效果：本发明的结构简单，混合燃料加热均匀，由于烟气分流壳体完全浸没在储液腔内，因而烟气分流壳体所吸收的烟气热量会传递给储液腔内的水中，进而促进加热，与此同时烟气分流腔内的烟气通过各个分流导烟管均匀导入到烟气换热层中的下端，进入烟气换热层中的下端的高温烟气沿导流换热带的盘旋方向呈螺旋状逐渐攀升，高温烟气沿导流换热带的盘旋方向呈螺旋状逐渐攀升的过程中导流换热带所吸收的烟气的热量能传递给内胆壁体，进而内胆壁体持续通过热传导向储液腔内放出热量，进而实现烟气的余热利用。

附图说明

附图1为本发明整体结构示意图；

附图2为本设备的立体剖视图；

附图3为本设备的正剖示意图；

附图4为附图3的c向剖视图；

附图5为喷火筒的局部剖视图。

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5所示的一种立式天然气锅炉，包括立式锅体76，所述立式锅体76的内部设置有柱形状的内胆壁体115，所述内胆壁体115与所述立式锅体76内壁之间形成环柱状的烟气换热层117，所述烟气换热层117上端连通连接有总排烟管119，所述烟气换热层117内呈螺旋状盘旋设置有导流换热带110，所述导流换热带110的螺旋内缘一体化连接所述内胆壁体115，导流换热带110所吸收的烟气的热量能传递给内胆壁体115；

所述内胆壁体115的内部为圆柱形的储液腔73，所述储液腔73内同轴心设置有立式炉体75；所述立式炉体75的下方同轴心设置有圆盘状的烟气分流壳体111，所述烟气分流壳体111的内部为烟气分流腔112，所述烟气分流腔112的进烟端通过排烟通道23.1连通连接所述立式炉体75的排烟端；所述烟气分流壳体111的周向壁体上呈圆周阵列均匀分布有若干分流导烟管114，各所述分流导烟管114将所述烟气换热层117下端与烟气分流腔112相互连通；所述烟气分流壳体111的底部通过支撑柱113同轴心固定支撑设置在所述储液腔73底部。

所述立式炉体75为竖立姿态的柱形导热壳体结构，所述立式炉体75的壳体内部同轴心设置有立式柱状的燃烧腔18；所述燃烧腔18内还分布有若干竖向的换热直管116，各所述换热直管116的上端延伸至所述立式炉体75的上端面120并连通所述储液腔73内的液面所在位置，各所述换热直管116的下端纵向穿过所述烟气分流壳体111并连通所述储液腔73底部；且各所述换热直管116沿所述燃烧腔18轴线呈圆周阵列分布；所述燃烧腔18内还同轴心设置有柱筒状的喷火筒21，所述喷火筒21位于若干换热直管116所围合的范围内；所述喷火筒21上还呈圆周阵列均布有若干燃气喷出孔22，喷火筒21内的气体燃气通过若干燃气喷出孔22呈发散状喷出燃烧腔18并喷向各换热直管116。

所述立式炉体75的上端一体化同轴心连接有环状的空气进气壳体12，所述空气进气壳体12内设置有环形腔15，所述环形腔15与所述燃烧腔18之间通过所述盘形壁体17分隔；所述盘形壁体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将所述环形腔15和燃烧腔18之间相互连通；所述液体容腔73外部设置有助燃空气增压风机5，所述增压风机5的出风管13伸入所述环形腔15内；所述喷火筒21内部同轴心设置有盘形隔板29，所述盘形隔板29的上侧为燃气通道，所述盘形隔板29下侧为所述排烟通道23.1；各所述燃气喷出孔22连通所述燃气通道；所述喷火筒21下端侧壁上还镂空设置有若干导烟孔23，若干导烟孔23连通所述排烟通道23.1，所述排烟通道23.1下端连通所述烟气分流腔112；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下侧为天然气通道28，活塞25上侧为乙醇蒸汽通道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密封滑动穿过所述盘形壁体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的下端连通所述天然气通道28；所述硬质注气直管4的上端固定连接有气体转接头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；

所述立式锅体76上侧还设置有承载平台72，所述承载平台72上设置有支撑部件71，所述支撑部件71上安装有直线推杆电机1，所述直线推杆电机1的直线推杆2下端同步连接所述气体转接头3。

所述喷火筒21与燃烧腔18内壁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；所述燃烧腔18内设置有电子打火装置；所述乙醇液体供给管7的另一端设置有液体乙醇供给装置118。

本方案的方法，过程以及技术进步整理如下：

准备阶段：设备启动之前先向储液腔73内注入待加热的冷水，并且使储液腔73内的液面完全浸没立式炉体75；

烟气余热利用方法：立式炉体75的燃烧腔18内燃烧产生的高温烟气通过排烟通道23.1持续排向烟气分流腔112内，由于烟气分流壳体111完全浸没在储液腔73内，因而烟气分流壳体111所吸收的烟气热量会传递给储液腔73内的水中，进而促进加热，与此同时烟气分流腔112内的烟气通过各个分流导烟管114均匀导入到烟气换热层117中的下端，进而进入烟气换热层117中的下端的高温烟气沿导流换热带110的盘旋方向呈螺旋状逐渐攀升，高温烟气沿导流换热带110的盘旋方向呈螺旋状逐渐攀升的过程中导流换热带110所吸收的烟气的热量能传递给内胆壁体115，进而内胆壁体115持续通过热传导向储液腔73内放出热量，进而实现烟气的余热利用；最终烟气通过烟气换热层117上端的总排烟管119排出；

燃烧腔18内的燃烧加热方法：启动助燃空气增压风机5，进而使环形腔15内形成之助燃空气风压，进而环形腔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做向上的运动，直至喷火筒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呈发散状喷出柱形燃烧腔18，与此同时启动燃烧腔18内的电子打火装置，进而使若干燃气喷出孔22呈发散状向柱形燃烧腔18喷出天然气燃烧火焰，进而火焰末端均匀喷向立式炉体75内壁和各换热直管116上，进而使立式炉体75壁体和各换热直管116充分加热，进而在热传导的作用下，立式炉体75壁体对储液腔73内的水进行持续加热，与此同时各换热直管116内的水受热后体积膨胀，进而受热的水在各换热直管116内做上浮的运动，进而使各换热直管116内的水持续做向上的流动，而储液腔73底部的水即时补充至各换热直管116内，进而使各换热直管116实现循环加热；与此同时乙醇气化管20完全浸没于柱形燃烧腔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做向下的运动，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呈发散状向柱形燃烧腔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呈发散状向柱形燃烧腔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呈发散状向柱形燃烧腔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呈发散状向柱形燃烧腔18喷出天然气燃烧火焰；进而柱形燃烧腔18内的天然气火焰和乙醇蒸汽火焰共同对其立式炉体75内壁和各换热直管116进行持续加热，进而在热传导的作用下，立式炉体75壁体对储液腔73内的水进行持续加热，与此同时各换热直管116内的水受热后体积膨胀，进而受热的水在各换热直管116内做上浮的运动，进而使各换热直管116内的水持续做向上的流动，而储液腔73底部的水即时补充至各换热直管116内，进而使各换热直管116实现循环加热，使储液腔73内的水持续升温，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做向上的运动，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做向下的运动。

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。