专利名称：干热涡流腔余热馈汽水裂解低NOxCO的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水裂解氢氧成火超高节能超低NOx、CO2无需正常设计给风或断绝空气的燃油、燃煤新技术，尤其可以采用外供汽或自馈汽、余热锅炉自馈汽水裂解而无须常规给风或没有空气而实现助燃并极大地降低NOxCO2污染排放，节能30～70％的水裂解复合燃油(煤)新技术。
目前，公知的水裂解问题在全世界被称为非能源，诸多结论非常认真，唯独忽视了在水裂解吸热与产热的绝对值相等代数和等于0之外，还有水裂解直接氢氧成火热出力中的“借”热随燃继之“本利并付”益增能量生热成源的客观存在，正是由于这种现象不能及时发现或者不能暂时搁置“争议”而更深一步利用水助燃研究，使得超低NOxSOxCO2污染，超高节能和余热馈汽再节能的油(煤)燃烧技术迟迟不能推出，限制和造成了工业革命以来人类所能开采的化石能源因欠缺水裂解过程燃烧的能源浪费率高达10～70％。根据本发明的初步估算，单就人类所开采化石能源欠水燃烧的能源浪费也许会更高的估值，仅在锅、窑炉排烟温度上，有科研证明窑炉、锅炉排烟温度每升高10摄氏度，因过量给风系数的a＝1.1与a＝2其浪费能量便分别是0.42％和0.73％(更何况a＝1.1是很难满足的)，如果能把排烟温度降低100～700摄氏度，其相应的节能率则分别是4.2～29.4％和7.3～51.1％——这就是本发明研究a＝0以及余热锅炉馈汽代为助燃的双重节能的经济目的。当然，环保意义更为重要，目前燃煤技术将比照本发明NOx污染负荷过量10～20倍，CO2气体(0.0185Kar)过量2～3倍。烟尘则更不必说，其污染十分严重。
本发明的目的是通过水裂解技术参与燃油、燃煤并达到对炉膛输入蒸汽或水取代传统空气助燃，在杜绝了空气中78.9％的氮气.减少无用废气排放的能量耗散(5～8％)和20倍左右地降低NOx生成量；通过水裂解在炉膛内流动性参与燃烧之复杂物理化学过程使水裂解氢大量产生，使火焰传播速度数倍地加快，加之涡流(或逆旋)炉膛使CO2还原反应的高温环境(1200摄氏度左右.必要时可以更高)得以维持并且获得了滞留受热的时间延长，既大量碳氧裂解成火能量增益又使CO2的温室气体排放减少2～3倍；通过余热锅炉吸收本已无法再加常规利用回收的热能产水汽输入炉膛寄热并水裂解双重受益使系统再度节能——实现综合节能30～70％更超效环保，为人类洁净燃煤燃油事业作出重大贡献。
本发明的目的是这样实现的在外水冷系圆(方)柱立塔(卧)体腔(腔顶开益火出口)内设有以仰盅体砥柱环涡腔层叠组体的耐火干热供汽内芯为中心(芯体正中竖通蒸汽管上道孔，孔串由各砥柱耐火异形的伞状体，体伞下每一环扩涡流腔，腔伞竖向叠串，各伞冠又对应环布竖开逆火孔而彼此通连各涡流腔，腔组外环砌一周若干内弧肋条竖火孔(孔由各层共串自下向上外侧通火)异型耐火砖，砖体顶倒扣隔竖火孔群于环外上通益火膛(膛连益火膛出口，顺以向上热出力)的不锈钢或陶瓷干热锅，而锅和下内则是准密封干热燃油元火膛，膛绕干热涡流芯体周旋通逆旋道膛(以内开耐火肋条与涡流腔外环口局合而成)向下，道膛与逆火孔(孔自干热膛下通仰盅体、涡流腔直火向下)唯经涡流底腔折通竖火孔群向上，上至干热锅壁外的益火膛、益火膛出口入益火尾膛，最后负压行至不定形匹配的热交换器(或窑炉、锅炉等的炉膛)排尾气受引风机引出，而交器待由泵输入水源之水受益火流之热产生蒸汽，汽部分地馈给或炉内自馈蒸汽管道。这样，当燃油燃烧器燃烧正常，则只能在系统负压作用下引干热膛内的火推流向下，旋入逆旋道膛、逆火孔(其间火流逆旋必有低值密度的可燃热流夹行且滞溜涡缓于环涡缓火的涡流腔内，被动逆下的部分火流密度值更低，又更会在下层环涡涡流腔内缓滞，如此层层吸热，层层进一步吸热以致H2O裂解或CO2还原总会适层氢氧成火)并涡流于各环涡流膛逆下折经涡流底腔再向上入侧外竖火孔群行纯火(同时授热导向逆旋道膛)至干热锅(锅更授热导向干热膛)外的益火膛而尾气去热出力，恰在其间馈汽蒸汽管道渐增(或减)蒸汽入干热膛内吸热并随流于逆旋道膛内(膛内周逆唯推各涡流腔之火顺由各螺旋肋条沟势涡又势下)因密度值骤小(远小于N2、CO、空气O2、CO2、SO2等)必“浮”势缓滞状态而逆下速度远低滞所在的母火流，比及在未逆行到涡流底膛之前便因极限过热而充分氢氧裂解即燃成火，尤其氢焰传播速度大增顺流逆去而外还将焰势上延(因氢气密度值奇小)，以此加剧了裂解之水汽的母火流升温或保持设计高温和干热芯受热相对均匀。这时，加大馈汽流量于干热锅下的干热锅下的膛内，视情限定干热总组体工作温度并相应缩小燃油燃烧器的给风量，逐步的纯水汽供给代替部分或全部给风的助燃；由于干热锅内水裂解吸热而锅外的益火膛部分火流又不断压热导入干热膛，形成了既抑制干热锅工作温度又强化系统水裂解的锅内借热，锅外又还热的裂解用热循环利用的热工机制。也正是由于水分子的裂解和持续不新才使得油(煤)燃烧过程中首先处于唯逆旋向下且涡流缓滞延时状态，亦使得相对密度值较大的CO2分子涡流延时之外更受水汽分子激发活性而强化高温条件下的还原反应(——出现了不只是水裂解而又包括CO2、SO2的还原反应等在当量碳理论发热值外产生能量增益的事实)；另外，在本发明的窑炉实施例中，采用余热炉大量利用尾气排高温烟气中的余热产生自馈蒸汽，蒸汽既返热于炉膛又同时完成纯汽供给代替常规燃烧的空气助燃(——假若窑炉出口尾气烟温平均为600摄氏度，经余热炉吸热后降至300摄氏度的话，则相当或等于再节能18～30％)……仅此三方面无须再探讨水裂解氢氧成火是否有能量增益的贡献，便是可以实现以水蒸汽代替空气助燃、低NOx(已测定燃煤样机40Mg/Nm测得CO2烟气百分比7.7％)均已达到国内外任何以空气助燃的燃烧固、液体燃料技术的绝对领先水平，同时综合节能率(对锅炉实施例来讲30～50％，对窑炉而言则达到50～70％)更是惊人。考虑到现行常规锅炉和窑炉的燃油、燃煤更新换代的过渡性改造，本发明的方案简化为各类炉膛上(侧、后)方改、加单、双、复倒扣腔式涡流腔，呈置炉膛顶的不锈钢或陶瓷(或炉墙式递助于窑炉涡流窑室)的干热涡流悬扣腔状，几个涡流腔的腔与腔贯通横火孔，临益火膛之腔则横、斜穿腔壁置干热管束，管束每大部探伸匀入旋流益火膛，如此而施，当锅炉或窑炉的常规炉排(固定式，往复式或链条式)之上正常燃煤之时，由于燃烟分乘过热势能夹火腾飞必定部分或大部涡于涡流腔内，腔内由腔壁返导益火膛之热使大致满足腔内蒸汽管口持续供汽水裂解所需的热量在其氢氧成火之后，再部分(或大部分)存在系统内循环利用，与此同时，其各干热管束管内正可以接受各级涡流腔中接力而来的尚未裂解之水汽分子短路(强化系统内这种热量循环利用的)隔不锈钢或陶瓷壁直入益火膛而横贯伸过膛截面中心以远(在入膛之前，干热管伸入益火膛部分吸烈火之热于“借”来加强水汽等极限过热，使之入膛即燃)而至少可以尽可能地调整常规给风系数0＜a＜1的设计工作点而水汽裂解则相应地承担因给风不足的燃料助燃。当然，由于是简易方案，炉排煤层上的烟火流只能凭借炉膛“粗糙度或螺旋度”来使大部分未入涡流腔的可燃部分，包括尚未达到还原值的CO2，乘有序“载波”似地旋流夹带大量水汽分子于旋流益火膛基本完成节能环保的物理化学过程。
由于采用了上述方案，本发明实现了以输入式系统自馈(包括余热炉自馈)蒸汽在燃油(煤)干热炉膛的干热芯总成内水裂解氢氧成火并代替常规煤碳燃烧中的空气助燃，达到了杜绝大量空气助燃中的废气耗能和大气污染，在综合节能(油、煤、气等)30～70％的同时，还将NOx排放减降20倍左右(实测浓度40mg/NM)CO2气体减降2～3倍(实侧7.7％)，尤其烟无一丝于燃煤设备现行同类中已无法类比，简直是可以暂不考虑水裂解氢氧成火的能量增益而仅只水汽助燃技术便产生了一场燃油燃煤节能环保技术的革命。
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
图1.是本发明第一个实施例的正剖主视(示意)图；图2.是图1的横剖上视图；图3.是本明第二个实施例的侧向局剖性炉膛结构(示意)图；图4.是本发明针对现行窑炉简易改造实施例的原理(示意)图；图5.是本发明伞盖砥柱竖孔耐火功能砖上视图；图6.是本发明内外弧肋条竖孔耐火砖扇(方)型上视图；图中1.水源系统(简水源)；2.自馈蒸汽电磁阀(简蒸汽阀)；3.干热锅倒扣腔燃油元火供汽膛(简干热膛)；4.干热膛仰盅膛底竖逆(横顺)短火孔道(简逆火孔)；5.耐火肋条下干热芯伞形体腔局逆旋水裂解成火道膛(简逆旋道膛)；6.砥柱环侧“伞”下涡流旋推逆下水裂解成火(CO2还原)腔道膛(简涡流腔)；7.底位逆下顺上中转引火口(简底火口)；8.纯火微汽上行竖火孔道(简竖火孔)；9.局制干热内膛夹汽火流向下导去外益火膛纯火热循环不锈钢或陶瓷(或m形简易炉膛顶)干热锅(简干热锅)；10.益火膛；11.供油调节(电磁)阀；12.油燃烧器(总成)；13.益火尾膛；14.不定形出力热交换器负载系统(简热交换器)；15.益火火道；16.油源；17.接力负载系统；18.尾膛保温壁；19.表体水冷“保温”系安全阀，表座口；20.益火膛出口；21.表体水冷自馈汽供给管道(简表体馈汽管)；22.引风机或负压系统；23.耐火仰盅腔竖孔圆、方耐火异型砖(简仰盅孔砖)；24.伞盖砥柱竖孔水裂解涡流功能耐火异型砖((简伞砥孔砖)；25.内弧肋条竖孔热循环水裂解功能扇(方)形耐火异型砖(简弧肋孔砖)；26.弧(直)肋(接续)旋火条(简肋条)；27局道膛涡流腔下(上)中砥柱(简砥柱)；28.异型砖砌层；29.局道膛伞砥孔砖伞盖缘体(简伞缘体)；30.电磁闸门旁火道(简旁火道)；31.外体水冷壁；32.“溢”火口；33.外、自馈供汽管道(简供汽管)；34.涡流底腔；35.底座系；36.供汽管的中孔竖通道(简通汽道)；37.燃油燃烧器外置示意；38.简涡线；39.火流线；40.常规链条炉排；41.外火墙；42.不锈钢或陶瓷干热管管束(简干热管)；43.侧对称、底潜烟道(简侧、底烟道)；44.烟道余热锅炉；45.烟囱；46.烟道；47.伞砥孔砖伞盖平面(简伞面)；48.错口凹；49.错口凸；50.干热锅倒扣线；51.窑室；52.常规式排烟道。
在图1中，以仰盅孔砖(23)递下叠砌若干伞砥孔砖(24)为中心，心内中竖穿各砖有通汽道(36)、继环穿逆火孔(4)，孔(4)又每串各砖(24)的伞面(47)过每层砥柱(27)周环制成的涡流腔(6)直下涡流底腔(34)组成系统的干热供汽内芯，芯外环砌弧肋孔砖(25)的相对肋条(26)与伞缘体(29)、涡流腔(6)构成条(26)肋下的逆旋道膛(5)并整体扣置于干热锅(9)、干热膛(3)之下而唯通气向下经底涡流腔(34)折入弧肋孔砖(25)砌体的各竖火孔(8)向上(横位短路通入“溢”火口)径入干热锅(9)外的益火膛(10)，膛(10)过外设系统保温表体之外体水冷壁(31)顶开的益火膛出口(20)。终入益火尾膛(13)继之于热交换器(14)而去；系统相对应于干热膛(3)设燃油燃烧器(12)，相对应于底部轴心向上通入馈汽管(21)供汽管(33)，供水源(1)过接力负载系统(17)而来的水蒸汽流。
在图2中，以通汽道(36)为正圆体截面圆心，道(36)竖开于砥柱(27)；柱(27)外是环扩一周的由伞砥孔砖(24)叠制的涡流腔(6)，腔(6)外环砌一周弧肋孔砖(25)，砖(25)内弧肋条(26)与伞砥孔砖(24)共局肋条涡流腔复合逆旋道膛(5)，砖(25)外侧孔群砌通成竖火孔(8)，构成干热芯逆旋道膛竖升火系统。系统之外是外体水冷壁(31)。壁(31)外前上部对应设燃油燃烧器(37)主体。
在图3中，常规炉膛顶设有“m”形干热锅(9)。呈两“口”倒扣式变形炉顶.锅(9)“口内”通入供汽管(33)并中位横通横顺火孔(4)侧向内共通至益火膛(10)、膛(10)切锅(9)壁外侧、顶输出火流，系统之下是常规链条炉排(40)。
在图4中，是以通入供汽管(33)的窑炉火池简涡线(38)火流递涡于侧下或底面逆下常规式排烟道(52)设串余热锅炉(44)后保留或改并成侧，底烟道(43)排烟通向烟囱(45)的由水源(1)泵水供余热炉(44)，炉(44)。供汽合入简涡线(38)火流继递涡于窑室(51)的常规窑炉水助燃改制流程图。
在图5中。是伞砥孔砖(24)的伞缘体(29)在上，砥柱(27)在下的通汽道(36)为圆心的九孔、道均布的上视圆形图结构。
在图6中，于45摄氏度的辅助扇面内，自内向外同心“O”设有半扇斜下肋条(26)。弧肋孔砖(25)主体，体上竖有竖火孔(8)群均布于同一辅助圆线上，体两扇体端的竖火孔(8)为半孔，体外侧的两半孔(8)外对应有砌制错口凹(48)和错口凸(49)。
权利要求
1.一种干热涡流腔余热馈汽水裂解低NOxCO2无(欠)给风燃油(煤)技术。其采用外体水冷壁(31)和常规热交换器(14)、油燃烧器(12)等与新发明燃烧技术相配套。具体特征是以圆(方)单(复)式由仰盅孔砖(23)和若干伞砥孔砖(24)叠制(伞、砥相接或伞伞、砥砥相接)成轴心竖通汽道(36)相对各砖(23、24)设逆火孔(4)群的干热供汽逆火芯体系统，系统外环砌弧肋孔砖(25)，砖(25)砌连旋制肋条(26)的掖下沟与各层伞砥孔砖(24)伞间涡流腔(6)局成若干条平行逆下的逆旋道膛(5)，膛(5)引由干热锅(9)顶扣下唯推油燃烧器(12)夹带水汽的火流逆行至涡流底腔(34)返经砖(25)的环砌竖通竖火孔(8)上火推向干热锅(9)外又授热导向锅(9)内干热膛(3)水裂解耗热循环的益火膛(10)，膛(10)过外体水冷壁(31)顶的益火膛出口(20)而输出蒸汽助燃热力的余热炉馈汽或可采用常规炉膛“m”型涡流技术对各类燃煤锅炉、窑炉进行全面水助燃或丰水助燃技术改造的新发明燃油燃煤超效节能和超效环保技术。
2.根据权利要术1所述的水裂解低NOxCO2无(欠)给风燃油(煤)技术，其具体特征是干热膛(3)内油燃烧器(12)喷油于助燃空气预热燃烧之后供蒸汽经逆旋道膛(5)及涡流腔(6)助燃，燃后过涡流底腔(34)入竖火孔(8)在干热锅(9)、弧肋孔砖(25)导热循环中水裂解部分或完全地代替空气助燃的工作原理。
3.根据权利要求1所述的水裂解低NOxCO2无(欠)给风燃油(煤)技术，其具体特征是干热锅(9)和干热的弧肋孔砖(25)的壁、体循环水裂解热能于锅(9)系统内供汽水裂解，更入逆旋道膛(5)逆下水裂解，却在竖火孔(8)内助燃于油，油火之热部分过砖(25)并过益火膛(10)的干热锅(9)壁返回系统之中再行水裂解的蒸汽助燃的热工发明原理。
4.根据权利要求1所述的水裂解低NOxCO2无(欠)给风燃油(煤)技术，其具体特征是改造现行锅、窑炉膛的膛顶“m”型简易涡流的干热锅(9)变形结构以火池简涡线(38)加上临益火膛(10)之锅(9)横斜置干热管(42)管束实现水裂解和燃油燃煤的给风系数0＜a＜1的超效节能环保改造的蒸汽助燃基本原理。
5.根据权利要求1所述的水裂低NOxCO2无(欠)给风燃油(煤)技术，其具体特征是常规窑炉炉膛蒸汽助燃并由余热(蒸汽)锅炉(44)吸收尾气余热产汽额大幅度提高热效率和节能效率、复合水裂解超额节能热效率的附带热工发明原理。
6.根据权利要求1所述的水裂解低NOxCO2无(欠)给风燃油(煤)技术，其具体特征是伞砥孔砖(24)“伞伞、砥砥”或“伞砥”叠置不同涡流腔(6)层并与各层伞缘体(29)相对环砌周体的弧肋孔砖(25)之递旋肋条(26)局制成涡流腔(6)复合的递旋道膛(5)的水裂解干热芯系统和逆旋涡流砌筑结构。
7.根据权利要求1所述的水裂解低NOxCO2无(欠)给风燃油(煤)技术。其具体特征是伞砥孔砖(24)的伞缘体(29)圆(方)盖扩面而砥柱(27)圆(方)柱脚相对若干倍同轴心体缩面呈伞下涡流腔(6)竖向开逆火孔(4)群的耐火异型水裂解功能砖结构。
8.根据权利要求1所述的水裂解NOxCO2无(欠)给风燃油(煤)技术，其具体特征是弧肋孔砖(25)的弧形圆扇或直形方板式侧内(外)设有肋条(26)，另侧弧(方)板体上下设通竖火孔(8)列口整砖设端砌联错口凹、凸(49、48)的耐火异型水裂解功能砖结构。
全文摘要
一种干热涡流腔余热馈汽水裂解低NOxCO
文档编号F23L7/00GK1344889SQ01136598
公开日2002年4月17日 申请日期2001年10月22日 优先权日2001年10月22日
发明者管理 申请人:管理