专利名称：高效低排放蓄热式燃气锅炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及锅炉，具体来说是一种高效低排放蓄热式燃气锅炉，该锅炉可利用蓄热材料积蓄尾气余热用于预热下次燃烧所用空气。
背景技术：
目前在用的燃气(燃油)锅炉都是非蓄热式的，其结构都是带有一个燃烧室作辐射段，再从后面的管箱折返两个管程作对流段，然后烟气从烟窗排走。这类锅炉普遍存在下列问题1、起动慢，起动的能耗高，耗时长。
2、对流段管子多，蒸发器要做得大而厚，钢材耗用量大，造价高，设备庞大，占地面积大。
3、遇上燃烧机有点毛病，燃烧不完全的黑灰会附着在较冷的对流段管内壁上，造成污垢热阻迅速增大，锅炉热效率大大低于设计值。
4、没有吹灰功能，需要停炉人工通灰。
5、在对流段管子沉积了黑烟后，锅炉热效率大大降低，锅炉出力满足不了用户的需要，此时用户往往强行调大燃烧机功率，炉膛温度提高了，生成大量的NOx和有致癌作用的多环有机物，烟窗冒出黑烟，黑灰会附着在较冷的对流段管内壁上，恶化传热工况。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效低排放蓄热式燃气锅炉，该锅炉可利用蓄热材料积蓄尾气余热用于预热下次燃烧时所需空气。
本发明提供的高效低排放蓄热式燃气锅炉，由燃烧器、燃烧室、燃气进气管、空气进风管、燃气喷嘴等组成，所述的燃烧室为U型，双层套装式结构，外层为蒸发器，燃烧器里面充填有蓄热层，交替燃烧和蓄热的燃烧器有两个，分别安装在燃烧室两端。
所述的蓄热层包括蜂窝状陶瓷层和不锈钢多孔板层，其中蜂窝状陶瓷层充填在燃烧器的下部，不锈钢多孔板层充填在燃烧器的上部。
所述的空气进风管一端接鼓风机，另一端接四通换向阀，该四通换向阀的两出口分别接两燃烧器的进气口；燃气进气管经四通换向阀接燃烧器内的燃气喷嘴，此四通换向阀另有一接管与空气进风管连接。
传统的燃气(燃油)锅炉由辐射段和对流段组成整个传热面，而本发明用蓄热材料积蓄尾气余热用于预热本燃烧器下次燃烧所用空气，因而只有辐射段，没有对流段，没有传统的锅炉对流段那大量的金属管子。
传统的锅炉没有用到蓄热——放热——预热空气从而把燃烧室温度提高到所用燃料的理论燃烧温度以上这种工作原理，这是本发明与传统的燃气(燃油)锅炉的根本区别。正是这一区别，使本发明的蒸发器可以做得非常小，装水少，节省大量钢材。以1吨锅炉为例，传统的要用钢材3.5吨，装水2吨，本发明用钢材1.4吨(含辅机)，节省60％，装水0.25吨，只有传统产品的1/8，加上本发明利用燃烧器把燃烧室温度提高到所用燃料的理论燃烧温度以上，从而获得大功率起动的技术，使得本发明的起动时间不到传统产品的1/10。这在传统的锅炉上是不可思议的。
本发明可以节省每次起动能耗80％。
基于上述原因，本发明与传统的燃气(燃油)锅炉相比较，具有下列优点1、蒸发器采用U型双层套装式结构，容积小，装水少，起动快，能耗小。起动时间只有传统锅炉的10％，每次起动能耗节省80％。
2、热效率高，可达92％，比现有中小型燃气(燃油)锅炉提高15％左右，造价降低30～50％。
3、升压后可转为低功率参数运行，确保氮氧化物排放达标。
4、具有自动脉冲吹灰功能，免通灰之劳。
图1是本发明的结构图；图2是图1的左视图。
具体实施例方式
参照图1、图2，本发明提供的高效低排放蓄热式燃气锅炉，由燃烧器[1]、燃烧室[11]、燃气进气管[14]、空气进风管[4]、燃气喷嘴[12]等组成，所述的燃烧室[11]为U型，双层套装式结构，外层为蒸发器[10]，燃烧器[1]里面充填有蓄热层，交替燃烧和蓄热的燃烧器[1]有两个，分别安装在燃烧室[11]两端。所述的蓄热层包括蜂窝状陶瓷层[13]和不锈钢多孔板层[2]，其中蜂窝状陶瓷层[13]充填在燃烧器[1]的下部，不锈钢多孔板层[2]由若干块按一定的间隔平行布设，充填在燃烧器[1]的上部。
所述的空气进风管[4]一端接鼓风机[15]，为罗次鼓风机，另一端接四通换向阀[5]，该四通换向阀[5]的两出口分别接两燃烧器的进气口[3]；燃气进气管[14]经燃料自动减压阀[19]后，再与四通换向阀[16]连接，之后接燃烧器[1]内的燃气喷嘴[12]，此四通换向阀[16]另有一接管[17]与空气进风管[4]连接。
蒸发器[10]的供水由供水装置[18]提供。
在蒸发器[10]的两端各接有蒸汽排出管[7]，蒸汽排出管[7]的另一端接有汽液分离器[6]，汽液分离器[6]上有回液管[8]与蒸发器[10]连接，在蒸发器[10]的底部接有排残阀[9]。
本发明的两燃烧器[1]安装在燃烧室[11]两端，通过控制的四通换向阀[5]周期性地改变空气和废气的流向，接着控制四通换向阀[16]改变燃气的流向使两台燃烧器交替燃烧和蓄热，循环不息。
由于燃烧器[1]内充填有蓄热层具有蓄热作用，可以把燃烧室[11]温度提高到所用燃料的理论燃烧温度以上，焰心温度可达3000K，籍此获得大功率起动，达压后回归正常功率参数运行，确保氮氧化物排放达标。
在燃烧室[11]内，燃料释放的热能辐射于高温燃烧室内表面的合金钢壁面上，再传导到工质(一般是水)，此为辐射段。火焰经辐射段后流经燃烧器[1]内的蓄热层，由蓄热层回收积蓄其余热用于预热本燃烧器下次燃烧所用空气。
四通换向阀[5]短时断路来使鼓风机[15]憋压来获得自动脉冲吹灰功能，免通灰之劳。
本发明因蓄热而获得大功率起动所依据的原理由传热学的知识我们知道高温物体向低温物体传热的方式以辐射为主，两者之间温差越大，辐射在(传导、对流、辐射)三种传热方式中所占的份额越大，而且有这样的关系辐射传热的速率与它们的绝对温度除100的商的四次方的差成正比可用式子表达为
Q(1-2)∝(T1/100)4-(T2/100)4T1——高温物体的绝对温度T2——低温物体的绝对温度在这里，高温物体是燃烧室内的火焰，而火焰中心温度可达3000K，而受热面只有约773K，温度差高达2227K，传热方式以辐射为主，而正常功况下的焰心温度约1773K，受热面只有约673K，温度差约1100K，传热方式也以辐射为主，我们可以用上述关系式概算一下焰心温度分别为3000K和1773K时辐射传热的速率之比Q(1-2)3000/Q(1-2)1773＝[(3000÷100)4-(773÷100)4]/[(1773÷100)4-(673÷100)4]≈8.3倍这个数字的含义是当本发明的焰心温度调到3000K时，锅炉炉胆的传热速率是传统产品的8倍。但考虑到NOx的排放水平问题，风机也没那么大的风量。但两倍的功率是没有问题的。
还有，由于本发明省去了传统锅炉的对流段，本发明的蒸发器容积只有传统锅炉的1/8，从这两项来看，本发明的起动动速度可达传统锅炉的16倍。但考虑到材料的耐火水平，取10倍也就可以了。
本发明以油类为燃料要换上可伸缩喷嘴，以免蓄热时被烧焦。
权利要求
1.一种高效低排放蓄热式燃气锅炉，由燃烧器[1]、燃烧室[11]、燃气进气管[14]、空气进风管[4]、燃气喷嘴[12]等组成，其特征是所述的燃烧室[11]为U型，双层套装式结构，外层为蒸发器[10]，燃烧器[1]里面充填有蓄热层，交替燃烧和蓄热的燃烧器[1]有两个，分别安装在燃烧室[11]两端。
2.根据权利要求1所述的高效低排放蓄热式燃气锅炉，其特征是所述的蓄热层包括蜂窝状陶瓷层[13]和不锈钢多孔板层[2]，其中蜂窝状陶瓷层[13]充填在燃烧器[1]的下部，不锈钢多孔板层[2]充填在燃烧器[1]的上部。
3.根据权利要求1所述的高效低排放蓄热式燃气锅炉，其特征是所述的空气进风管[4]一端接鼓风机[15]，另一端接四通换向阀[5]，该四通换向阀[5]的两出口分别接两燃烧器[1]的进气口[3]；燃气进气管[14]经四通换向阀[16]接燃烧器[1]内的燃气喷嘴[12]，此四通换向阀[16]另有一接管[17]与空气进风管[4]连接。
4.根据权利要求3所述的高效低排放蓄热式燃气锅炉，其特征是所述的鼓风机[15]为罗次鼓风机。
5.根据权利要求3所述的高效低排放蓄热式燃气锅炉，其特征是燃气进气管[14]经燃料自动减压阀[19]后再与四通换向阀[16]连接。
全文摘要
一种高效低排放蓄热式燃气锅炉，由燃烧器[1]、燃烧室[11]、燃气进气管、空气进风管[4]、燃气喷嘴[12]等组成，所述的燃烧室[11]为U型，双层套装式结构，外层为蒸发器[10]，燃烧器[1]里面充填有蓄热层，交替燃烧和蓄热的燃烧器[1]有两个，分别安装在燃烧室[11]两端。所述的蓄热层包括蜂窝状陶瓷层[13]和不锈钢多孔板层[2]，其中蜂窝状陶瓷层[13]充填在燃烧器[1]的下部，不锈钢多孔板层[2]充填在燃烧器[1]的上部。本发明与传统的燃气锅炉相比较，具有容积小，装水少，起动快，能耗小，热效率高，造价低等优点，并具有自动脉冲吹灰功能，可免通灰之劳。
文档编号F23C7/00GK101021307SQ20071002714
公开日2007年8月22日 申请日期2007年3月14日 优先权日2007年3月14日
发明者梁兆志 申请人:梁兆志