天然气锅炉及锅炉的工作方法与流程

本发明属于天然气锅炉技术领域，尤其涉及一种天然气锅炉及锅炉的工作方法。

背景技术：

现有的天然气热水锅炉具有以下不足：

一、燃烧火焰只能够加热加热水管的下半部分，而且不能使燃烧火焰充分包围加热水管，导致加热水管受热面积受到限制，大大降低了天然气热水锅炉的加热效率；

二、加热水管内没有设置搅拌装置，加之加热水管受热不均，会导致加热水管内温度不均的水混合不够均匀，严重影响水加热的均匀性，降低效率。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供的天然气锅炉及锅炉的工作方法，能够大大提高天然气热水锅炉的加热效率以及水加热的均匀性。

技术方案：为实现上述目的，本发明的天然气锅炉，包括天然气锅炉炉体以及设置在天然气锅炉炉体内部的天然气燃烧盘单元、环形加热水管单元和环形回火挡罩单元；

所述天然气燃烧盘单元位于环形加热水管单元正下方，所述环形回火挡罩单元罩设环形加热水管单元的上半部分设置，所述天然气燃烧盘单元的火焰对环形加热水管单元的下半部分进行燃烧加热，且超出环形加热水管单元的下半部分的火焰进入环形回火挡罩单元内并通过环形回火挡罩单元改向对环形加热水管单元的上半部分进行燃烧加热；

所述环形加热水管单元连通设置有冷水进管和热水出管，所述环形加热水管单元内部设置有水搅拌机构，所述环形加热水管单元可对从冷水进管通入其内的水进行多次分流，且水搅拌机构通过环形加热水管单元内流动的水提供驱动力对水进行旋转搅拌。

进一步地，所述天然气燃烧盘单元包括同轴设置且均为空腔壳体结构的天然气盘和空气盘，所述天然气盘连通其内部天然气盘腔设置有天然气管道，所述空气盘连通其内部空气盘腔设置有空气管道，所述天然气管道的进气端连接天然气源，所述空气管道的进气端安装有进气风机；

所述天然气盘的上盘面设置有若干与其内部天然气盘腔导通的天然气燃烧腔头，所述空气盘上具有与天然气燃烧腔头相匹配的安装孔，所述天然气盘通过天然气燃烧腔头插入通孔内与空气盘可拆卸安装，且天然气燃烧腔头的天然气出口高于空气盘的上盘面；

所述空气盘的上盘面开设有与天然气燃烧腔头一一对应的空气出口组，每个所述空气出口组均由多个靠近天然气燃烧腔头并在其周围呈圆周阵列分布的空气出口构成。

进一步地，所述环形加热水管单元包括多个同心设置且从内到外直径逐渐增大的环形加热水管，所述天然气燃烧腔头若干个为一组呈圆周阵列布置构成保持同心且从内到外直径逐渐增大的环形天然气燃烧腔头组，所述环形天然气燃烧腔头组对应设置于环形加热水管的正下方，且每个所述环形天然气燃烧腔头组至少具有一个点火电极；

所述冷水进管与位于最外圈的所述环形加热水管连通，所述热水出管与位于最内圈的所述环形加热水管连通，相邻两个所述环形加热水管之间通过连接管连通，且相邻两个连接管保持最远距离设置，所述冷水进管与环形加热水管的连通处，所述热水出管与环形加热水管的连通处，所述连接管与环形加热水管的连通处，三处连通处在俯视方向上的投影均位于环形加热水管单元的一条直径延长线上，使得进入各个环形加热水管内的水均被分流各自对应构成两个半圆形水流通轨迹。

进一步地，所述环形回火挡罩单元包括多个同心设置且从内到外直径逐渐增大的环形回火挡罩，所述环形回火挡罩与环形加热水管一一对应并罩设环形加热水管的上半部分设置；所述环形回火挡罩包括外环形挡罩、内环形挡罩、中间环形隔板、外环形挡板和内环形挡板；所述外环形挡罩和内环形挡罩的横截面均为开口朝下的圆弧状，所述中间环形隔板、外环形挡板和内环形挡板的横截面均为竖直状，所述外环形挡罩和所述内环形挡罩相互靠近的罩端共用中间环形隔板并通过中间环形隔板与环形加热水管的顶部固定连接，所述外环形挡板连接至外环形挡罩远离中间环形隔板的罩端，所述内环形挡板连接至内环形挡罩远离中间环形隔板的罩端。

进一步地，所述外环形挡板的底端以及内环形挡板的底端均与环形加热水管单元上、下半部分的水平分界面保持平齐，或所述外环形挡板的底端以及内环形挡板的底端均低于环形加热水管单元上、下半部分的水平分界面。

进一步地，每个所述环形加热水管的内部均延其环形轮廓呈圆周阵列布置有若干水搅拌机构，所述水搅拌机构包括固设在环形加热水管内壁的轴杆和可旋转设置在轴杆上的搅拌叶轮，所述环形加热水管内流动的水可驱动搅拌叶轮旋转对水进行搅拌。

进一步地，所述天然气锅炉炉体的内部设置有排烟风机，所述天然气锅炉炉体的顶部设置有排烟管道，所述排烟风机的出风口与排烟管道的进烟口对接。

天然气锅炉的工作方法，具体步骤如下：

步骤一：开启进气风机，通过空气管道向空气盘内注入空气，空气盘内的空气从空气出口排出，空气中含有氧气，从而实现为天然气盘的各个天然气燃烧腔头提供燃烧所需的氧气；

步骤二：天然气源通过天然气管道向天然气盘内注入天然气，天然气盘内的天然气从天然气燃烧腔头喷出，随后，通过点火电极对天然气燃烧腔头点火，天然气燃烧腔头的火焰对环形加热水管单元进行燃烧加热，与此同时，通过冷水进管向环形加热水管单元内注入冷水；

天然气燃烧腔头的火焰对环形加热水管的下半部分进行燃烧加热，超出环形加热水管的下半部分的外侧火焰在外环形挡板阻挡下进入外环形挡罩内，进而被中间环形隔板阻挡，实现外侧火焰方向的改变，使外侧火焰对环形加热水管的外侧上半部分进行燃烧加热；超出环形加热水管的下半部分的内侧火焰在内环形挡板的阻挡下进入内环形挡罩内，进而被中间环形隔板阻挡，实现内侧火焰方向的改变，使内侧火焰对环形加热水管的内侧上半部分进行燃烧加热；

超出环形加热水管的下半部分的外侧火焰对环形加热水管的外侧上半部分进行燃烧加热，以及超出环形加热水管的下半部分的内侧火焰对环形加热水管的内侧上半部分进行燃烧加热，从而实现超出环形加热水管的下半部分的火焰对环形加热水管的上半部分进行燃烧加热；

天然气燃烧腔头的火焰对环形加热水管的下半部分进行燃烧加热，以及超出环形加热水管的下半部分的火焰对环形加热水管的上半部分进行燃烧加热，从而实现火焰包围整个环形加热水管进行燃烧加热；

水进入每个环形加热水管都会被分流，各自对应构成两个半圆形水流通轨迹，从而增大水的流通行程，环形加热水管内流动的水为水搅拌机构提供驱动力，水驱动搅拌叶轮旋转对水进行搅拌，使环形加热水管内温度不均的水混合均匀；

最终，热水从热水出管排出；

步骤三：开启排烟风机，将天然气锅炉炉体内的烟气通过排烟管道排出。

有益效果：本发明的天然气锅炉及锅炉的工作方法，有益效果如下：

1)本发明能够大大提高天然气热水锅炉的加热效率，从而节约成本，提高生产效率，获得更大收益；

2)本发明在进行水加热时，能够将温度不均的水通过搅拌进行混合均匀，大大提高了利用本发明的天然气锅炉进行水加热的均匀性；

3)本发明在对水进行搅拌时利用的是环形加热水管单元内流动的水提供驱动力，从而实现水的搅拌，而且不需要另外增设驱动机构，大大节约投入成本。

附图说明

附图1为本发明的整体结构示意图；

附图2为天然气燃烧盘单元、环形加热水管单元和环形回火挡罩单元的结构示意图；

附图3为天然气燃烧盘单元的结构示意图；

附图4为天然气燃烧盘单元的结构分解示意图；

附图5为环形加热水管单元的结构示意图；

附图6为环形加热水管单元的主视图；

附图7为附图6中沿剖面线a-a的剖视图；

附图8为环形回火挡罩单元的结构示意图；

附图9为环形回火挡罩单元的俯视图；

附图10为附图9中沿剖面线b-b的剖视图；

附图11为附图2的俯视图；

附图12为附图11中沿剖面线c-c的剖视图；

附图13为水搅拌机构的结构示意图。

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至附图13所示，天然气锅炉及锅炉的工作方法，包括天然气锅炉炉体1以及设置在天然气锅炉炉体1内部的天然气燃烧盘单元2、环形加热水管单元3和环形回火挡罩单元4；

所述天然气燃烧盘单元2位于环形加热水管单元3正下方，所述环形回火挡罩单元4罩设环形加热水管单元3的上半部分设置，所述天然气燃烧盘单元2的火焰对环形加热水管单元3的下半部分进行燃烧加热，且超出环形加热水管单元3的下半部分的火焰进入环形回火挡罩单元4内并通过环形回火挡罩单元4改向对环形加热水管单元3的上半部分进行燃烧加热；能够较为全面的对环形加热水管单元3进行包围加热，使环形加热水管单元3的受热面积大增，从而提高天然气热水锅炉的加热效率，节约成本，提高生产效率，获得更大收益。

所述环形加热水管单元3连通设置有冷水进管7和热水出管8，所述环形加热水管单元3内部设置有水搅拌机构33，所述环形加热水管单元3可对从冷水进管7通入其内的水进行多次分流，对水进行多次分流，能够增大水的流通行程，使水能够被彻底加热，且水搅拌机构33通过环形加热水管单元3内流动的水提供驱动力对水进行旋转搅拌，能够将温度不均的水通过搅拌进行混合均匀，大大提高了利用本发明的天然气锅炉进行水加热的均匀性，另外，本发明在对水进行搅拌时利用的是环形加热水管单元3内流动的水提供驱动力，从而实现水的搅拌，不需要另外增设驱动机构，大大节约投入成本。

所述天然气燃烧盘单元2包括同轴设置且均为空腔壳体结构的天然气盘21和空气盘22，所述天然气盘21连通其内部天然气盘腔设置有天然气管道5，所述空气盘22连通其内部空气盘腔设置有空气管道6，所述天然气管道5的进气端连接天然气源，用以供应天然气，所述空气管道6的进气端安装有进气风机10，用以供应空气。

所述天然气盘21的上盘面设置有若干与其内部天然气盘腔导通的天然气燃烧腔头2111，所述空气盘22上具有与天然气燃烧腔头2111相匹配的安装孔221，所述天然气盘21通过天然气燃烧腔头2111插入通孔221内与空气盘22可拆卸安装，且天然气燃烧腔头2111的天然气出口高于空气盘22的上盘面，天然气盘21与空气盘22可拆卸，易于装配，且便于维护。

所述空气盘22的上盘面开设有与天然气燃烧腔头2111一一对应的空气出口组，每个所述空气出口组均由多个靠近天然气燃烧腔头2111并在其周围呈圆周阵列分布的空气出口222构成，空气盘22内的空气从空气出口222排出，空气中含有氧气，从而为天然气燃烧腔头2111供养。

所述环形加热水管单元3包括多个同心设置且从内到外直径逐渐增大的环形加热水管31，所述天然气燃烧腔头2111若干个为一组呈圆周阵列布置构成保持同心且从内到外直径逐渐增大的环形天然气燃烧腔头组211，所述环形天然气燃烧腔头组211对应设置于环形加热水管31的正下方，且每个所述环形天然气燃烧腔头组211至少具有一个点火电极212；环形加热水管单元3的自身结构以及天然气燃烧盘单元2的自身结构都比较独特，两者相互适应匹配，天然气燃烧盘单元2对环形加热水管单元3进行燃烧加热，环形加热水管单元3的自身结构又能使得这种燃烧对水的加热较为彻底、充分。

所述冷水进管7与位于最外圈的所述环形加热水管31连通，所述热水出管8与位于最内圈的所述环形加热水管31连通，相邻两个所述环形加热水管31之间通过连接管32连通，且相邻两个连接管32保持最远距离设置，所述冷水进管7与环形加热水管31的连通处，所述热水出管8与环形加热水管31的连通处，所述连接管32与环形加热水管31的连通处，三处连通处在俯视方向上的投影均位于环形加热水管单元3的一条直径延长线上，使得进入各个环形加热水管31内的水均被分流各自对应构成两个半圆形水流通轨迹，对水进行多次分流，能够增大水的流通行程，使水能够被彻底加热。

所述环形回火挡罩单元4包括多个同心设置且从内到外直径逐渐增大的环形回火挡罩41，所述环形回火挡罩41与环形加热水管31一一对应并罩设环形加热水管31的上半部分设置；所述环形回火挡罩41包括外环形挡罩411、内环形挡罩412、中间环形隔板413、外环形挡板414和内环形挡板415；所述外环形挡罩411和内环形挡罩412的横截面均为开口朝下的圆弧状，所述中间环形隔板413、外环形挡板414和内环形挡板415的横截面均为竖直状，所述外环形挡罩411和所述内环形挡罩412相互靠近的罩端共用中间环形隔板413并通过中间环形隔板413与环形加热水管31的顶部固定连接，所述外环形挡板414连接至外环形挡罩411远离中间环形隔板413的罩端，所述内环形挡板415连接至内环形挡罩412远离中间环形隔板413的罩端；环形回火挡罩单元4的自身结构以及环形加热水管单元3的自身结构都比较独特，两者相互适应匹配，在环形回火挡罩单元4对超出环形加热水管单元3下半部分的火焰进行改向作用下，使超出部分的火焰对环形加热水管31的上半部分进行燃烧加热，从而实现对整个环形加热水管31的火焰包围加热，加热效率高、效果好。

所述外环形挡板414的底端以及内环形挡板415的底端均与环形加热水管单元3上、下半部分的水平分界面保持平齐，或所述外环形挡板414的底端以及内环形挡板415的底端均低于环形加热水管单元3上、下半部分的水平分界面，防止超出环形加热水管单元3下半部分的火焰漏出环形回火挡罩单元4以外，保证环形回火挡罩单元4对火焰阻挡实现回火改向的高效性。

每个所述环形加热水管31的内部均延其环形轮廓呈圆周阵列布置有若干水搅拌机构33，所述水搅拌机构33包括固设在环形加热水管31内壁的轴杆33和可旋转设置在轴杆331上的搅拌叶轮332，所述环形加热水管31内流动的水可驱动搅拌叶轮332旋转对水进行搅拌，结构简单，节约成本。

所述天然气锅炉炉体1的内部设置有排烟风机11，所述天然气锅炉炉体1的顶部设置有排烟管道9，所述排烟风机11的出风口与排烟管道9的进烟口对接。

天然气锅炉的工作方法，具体步骤如下：

步骤一：开启进气风机10，通过空气管道6向空气盘22内注入空气，空气盘22内的空气从空气出口222排出，空气中含有氧气，从而实现为天然气盘21的各个天然气燃烧腔头2111提供燃烧所需的氧气；

步骤二：天然气源通过天然气管道5向天然气盘21内注入天然气，天然气盘21内的天然气从天然气燃烧腔头2111喷出，随后，通过点火电极212对天然气燃烧腔头2111点火，天然气燃烧腔头2111的火焰对环形加热水管单元3进行燃烧加热，与此同时，通过冷水进管7向环形加热水管单元3内注入冷水；

天然气燃烧腔头2111的火焰对环形加热水管31的下半部分进行燃烧加热，超出环形加热水管31的下半部分的外侧火焰在外环形挡板414阻挡下进入外环形挡罩411内，进而被中间环形隔板413阻挡，实现外侧火焰方向的改变，使外侧火焰对环形加热水管31的外侧上半部分进行燃烧加热；超出环形加热水管31的下半部分的内侧火焰在内环形挡板415的阻挡下进入内环形挡罩412内，进而被中间环形隔板413阻挡，实现内侧火焰方向的改变，使内侧火焰对环形加热水管31的内侧上半部分进行燃烧加热；

超出环形加热水管31的下半部分的外侧火焰对环形加热水管31的外侧上半部分进行燃烧加热，以及超出环形加热水管31的下半部分的内侧火焰对环形加热水管31的内侧上半部分进行燃烧加热，从而实现超出环形加热水管31的下半部分的火焰对环形加热水管31的上半部分进行燃烧加热；

天然气燃烧腔头2111的火焰对环形加热水管31的下半部分进行燃烧加热，以及超出环形加热水管31的下半部分的火焰对环形加热水管31的上半部分进行燃烧加热，从而实现火焰包围整个环形加热水管31进行燃烧加热；

水进入每个环形加热水管31都会被分流，各自对应构成两个半圆形水流通轨迹，从而增大水的流通行程，环形加热水管31内流动的水为水搅拌机构33提供驱动力，水驱动搅拌叶轮332旋转对水进行搅拌，使环形加热水管31内温度不均的水混合均匀；

最终，热水从热水出管8排出；

步骤三：开启排烟风机11，将天然气锅炉炉体1内的烟气通过排烟管道9排出。

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。