基于水基混合燃料的燃烧炉及燃烧炉系统的制作方法

1.本实用新型属于燃烧机技术领域，具体涉及基于水基混合燃料的燃烧炉及燃烧炉系统。


背景技术：

2.随着城市化进程加剧，北方的城市供暖燃煤污染已经严重影响到了人民的身心健康和城市的国际形象，严重阻碍了可持续发展的进程。为了改善这一情况，近些年来政府在大力推广电、天然气等供暖方式，但都面临一些问题，天然气供暖污染也比较严重，电采暖成本较高且推广阻力较大，能源与环境问题，已成为影响经济和社会发展的重要因素。近年来，城市禁止燃煤，液化气、柴油价格高涨，使发展新型燃料替代能源，解决能源短缺问题，减少烟尘排放，改善空气质量，成为一种有效途径。
3.水基混合燃料中的水来源广泛成本低，而其中添加剂精醇（如甲醇）广泛地存在于自然界中，是物美、价廉、资源丰富、转化成本低的清洁燃料，它可以从煤、天然气、石油伴生气、植物、可燃垃圾等提取，又是酒精厂、糖厂及其它化肥化工厂的副产品，燃烧后生成二氧化碳和水，不含有害物质和烟尘，热值高，火焰燃烧温度能达到1000℃以上。因此采用这种新型燃料不仅能够改善空气质量和生态环境，同时也大大减低了燃料的燃烧成本。
4.公开号为“cn208504439u”的实用新型专利公开了一种新型水基混合燃料分解装置，其工作时，燃烧器点火后产生火焰，水基混合燃料储存箱中的水基混合燃料经高压耐腐蚀泵加压后，以液体状态注入双头螺旋预热加热管中，经过初级预热后，进入到单头螺旋加热管中，然后经二级加热后形成气液混合物并注入到双层加热集气包中，气液混合物在循环通过双层加热集气包时，进行再次加热，使水基混合燃料气化更均匀，产生的气体进入单头螺旋过热加热管，气体在通过单头螺旋过热加热管时压力变大，速度变快，而且持续不断的受热，让水基混合燃料达到能分解出大量可燃和助燃气体的条件，最后通过环形喷头喷出大量可燃和助燃气体，燃烧器发出的火焰接触到大量的可燃和助燃气体后，在环形喷头周围燃烧形成放射式环形火焰，火焰既能给螺旋加热管加热，又能向外提供燃烧释放的热量，达到水基混合燃料的自加热和给外界加热的目的。
5.上述结构的水基混合燃料分解装置虽然能够通过燃烧水基混合燃料达到改善空气质量、生态环境，同时降低燃料燃烧成本的目的，但同时也存在所能达到的热值放大倍率较小、经济效益差的问题，上述问题主要由以下几个原因造成：1、该装置对水基混合燃料加热效果差，导致水基混合燃料中的部分水分会被冷凝析出，无法完全分解成可燃和助燃气体，从而不但造成燃料利用率低，而且还导致该装置的输出热值较低；2、水基混合燃料释放的热量有部分用于自加热，而没有完全作为输出热值。


技术实现要素：

6.本实用新型的其中一个目的是提供一种热值放大倍率大、经济效益好的基于水基混合燃料的燃烧炉。
7.为实现上述技术目的，本实用新型采用了以下技术方案：
8.一种基于水基混合燃料的燃烧炉，包括壳体、燃料雾化输入装置、燃料气化装置、燃料高压保压装置、燃料喷咀以及底火装置，壳体上设有一个贯穿壳体两端的燃烧通道，燃烧通道的两端分别形成进口端和出口端，底火装置的出火口与进口端连通，燃料气化装置和燃料高压保压装置均设置在燃烧通道内，燃料气化装置包括依次串接且管径逐级变大的一级螺旋盘管、二级螺旋盘管、三级螺旋盘管和四级螺旋盘管，一级螺旋盘管、二级螺旋盘管和三级螺旋盘管在燃烧通道内沿着从出口端到进口端方向依次设置，四级螺旋盘管和燃料高压保压装置均位于一级螺旋盘管、二级螺旋盘管和三级螺旋盘管的内侧，燃料雾化输入装置位于壳体外并通过管路与一级螺旋盘管的进口连通，用于将水基混合燃料加压并雾化后输入到燃料气化装置中，燃料高压保压装置的进口与四级螺旋盘管的出口连通，燃料喷咀设置在出口端处，且燃料喷咀的进口与燃料高压保压装置的出口连通。
9.采用上述结构后，本实用新型的基于水基混合燃料的燃烧炉具有以下优点：通过燃料雾化输入装置将水基混合燃料加压并雾化后输入到燃料气化装置中，有助于后续水基混合燃料在燃料气化装置中受热后的充分气化；燃料气化装置采用依次串接且管径逐级变大的一级螺旋盘管、二级螺旋盘管、三级螺旋盘管和四级螺旋盘管，且一级螺旋盘管、二级螺旋盘管和三级螺旋盘管在燃烧通道内沿着从出口端到进口端方向依次设置，四级螺旋盘管位于一级螺旋盘管、二级螺旋盘管和三级螺旋盘管的内侧，这样有效保证了水基混合燃料在燃料气化装置中能够被充分地加热并气化成高温湿蒸汽；当上述的高温湿蒸汽进入到燃料高压保压装置中后，能够被再次加热加压，进而被分解形成干燥的可燃气体和助燃气体，并通过高压保压以防止冷凝水的析出，从而不但保证了水基混合燃料能够被充分利用，燃料利用率高，而且有效提高了燃烧炉的输出热值；而将燃料喷咀设置在出口端处，使得经燃料喷咀喷出的可燃气体在燃烧后，能够将释放的热量全部作为对外输出，从而进一步提高了燃烧炉的输出热值。综上，相比于现有技术，本实用新型的基于水基混合燃料的燃烧炉能够大大提高热值放大倍率，经济效益好。
10.作为优选，在本实用新型的基于水基混合燃料的燃烧炉中，四级螺旋盘管有多个，多个四级螺旋盘管沿燃烧通道的周向均匀分布，燃料气化装置还包括设置在燃烧通道内的分气管，分气管的进口与三级螺旋盘管的出口连通，分气管具有多个出口，每个四级螺旋盘管的进口均与分气管的其中一个出口连通，燃料高压保压装置具有多个进口，每个四级螺旋盘管的出口均与燃料高压保压装置的其中一个进口连通。
11.上述结构能够进一步地保证水基混合燃料在燃料气化装置中被充分地加热并气化成高温湿蒸汽，从而有助于后续的燃料充分分解。
12.作为优选，在本实用新型的基于水基混合燃料的燃烧炉中，一级螺旋盘管、二级螺旋盘管和三级螺旋盘管均有两个，且两个一级螺旋盘管、两个二级螺旋盘管和两个三级螺旋盘管沿燃烧通道的轴向设置，燃料雾化输入装置有两个，且通过管路分别与其中一个一级螺旋盘管的进口连通，分气管的进口有两个，且分别与其中一个三级螺旋盘管的出口连通，每个二级螺旋盘管的进口均与其中一个一级螺旋盘管的出口连通，每个二级螺旋盘管的出口均与其中一个三级螺旋盘管的进口连通。
13.上述结构使基于水基混合燃料能够被分成两路输入到燃烧炉中，并通过两组一级螺旋盘管、二级螺旋盘管和三级螺旋盘管同时进行燃料的输送和气化，从而不但有效提高
了基于水基混合燃料的传输效率，保证了实时高压输入到燃料气化装置中的燃料量，而且还能使燃料气化装置中的水基混合燃料得到充分的加热并气化成高温湿蒸汽，从而有助于后续的燃料充分分解。
14.作为优选，在本实用新型的基于水基混合燃料的燃烧炉中，燃料高压保压装置包括若干高压气包，若干高压气包在燃烧通道内沿着从进口端到出口端方向依次串接，燃料高压保压装置的进口和出口分别设置在位于两端处的两个高压气包上。
15.上述结构能够有效保证被气化成高温湿蒸汽的燃料能够得到充分的加热加压，进而被分解形成干燥的可燃气体和助燃气体，并通过高压保压以防止冷凝水的析出，从而进一步地保证了水基混合燃料能够被充分利用，燃料利用率高，有效提高了燃烧炉的输出热值。
16.进一步地，高压气包有三个，沿着从进口端到出口端方向依次为第一气包、第二气包和第三气包，第一气包和第二气包之间通过多个第一连接管连通，第二气包和第三气包之间一根第二连接管连通，第二连接管的管径大于第一连接管的管径。
17.上述结构能够进一步地有效保证被气化成高温湿蒸汽的燃料能够得到充分的加热加压，进而被分解形成干燥的可燃气体和助燃气体，并通过高压保压以防止冷凝水的析出，从而进一步地保证了水基混合燃料能够被充分利用，燃料利用率高，有效提高了燃烧炉的输出热值。
18.进一步地，高压气包的内腔中设有多个隔板，多个隔板将高压气包的内腔分隔并形成供水基混合燃料通过的蛇形通道。
19.上述结构能够进一步地有效保证被气化成高温湿蒸汽的燃料能够得到充分的加热加压，进而被分解形成干燥的可燃气体和助燃气体，并通过高压保压以防止冷凝水的析出，从而进一步地保证了水基混合燃料能够被充分利用，燃料利用率高，有效提高了燃烧炉的输出热值。
20.作为优选，在本实用新型的基于水基混合燃料的燃烧炉中，分气管、多个四级螺旋盘管和燃料高压保压装置在燃烧通道内沿着从进口端到出口端方向依次设置。
21.上述结构能够使基于水基混合燃料被加热的更为充分，从而进一步地保证了水基混合燃料能够被充分利用，燃料利用率高，有效提高了燃烧炉的输出热值。
22.作为优选，在本实用新型的基于水基混合燃料的燃烧炉中，燃料雾化输入装置包括过滤器、高压泵和雾化油嘴，过滤器的进口用于输入水基混合燃料，过滤器的出口通过管路与高压泵的进口连通，高压泵的出口通过管路与雾化油嘴连通，雾化油嘴的出口通过管路与一级螺旋盘管的进口连通。
23.上述结构的燃料雾化输入装置结构简单，输出稳定可靠，并且便于后期的的保养和耗材（如滤芯）更换。
24.作为优选，在本实用新型的基于水基混合燃料的燃烧炉中，位于出口端处的壳体设有缩口，缩口沿着从进口端到出口端方向口径逐渐减小，一级螺旋盘管位于缩口内。
25.上述结构能够有效提高对一级螺旋盘管的加热效果，进而有助于水基混合燃料在一级螺旋盘管内的充分气化。
26.作为优选，在本实用新型的基于水基混合燃料的燃烧炉中，位于进口端处的壳体一端连接有锥形导筒，锥形导筒出口处的口径大于进口处的口径，锥形导筒的进口与底火
装置的出火口连通，锥形导筒的出口与进口端连通，锥形导筒外部套接有第一配风罩，第一配风罩上连接有第一配风机，锥形导筒的周壁上周向均布有多个进风通孔；位于出口端处的壳体另一端连接有环形导筒，环形导筒的进口与出口端连通，第环形导筒外部套接有第二配风罩，第二配风罩上连接有第二配风机，第二配风罩上设有出风孔，出风孔呈环形，并位于环形导筒的出口处的外周侧。
27.锥形导筒、第一配风罩和第一配风机的设置，使第一配风机能够将空气送入到壳体的开口端及底火装置的出火口处，从而达到助燃目的，使底火装置喷出的火焰温度更高；环形导筒、第二配风罩和第二配风机的设置，使第二配风机能够将空气送入到环形导筒的出口处，从而达到助燃目的，使燃料喷咀喷出的火焰温度更高。
28.本实用新型的另一个目的是提供一种热值放大倍率大、经济效益好的燃烧炉系统。
29.为实现上述技术目的，本实用新型采用了以下技术方案：
30.一种燃烧炉系统，包括一级加热炉和二级加热炉，一级加热炉和二级加热炉均包括上述的基于水基混合燃料的燃烧炉，二级加热炉中的基于水基混合燃料的燃烧炉的尺寸大于一级加热炉中的基于水基混合燃料的燃烧炉的尺寸，且一级加热炉作为二级加热炉中的底火装置。
31.采用上述结构后，本实用新型的燃烧炉系统具有以下优点：本实用新型的燃烧炉系统通过将一级加热炉作为二级加热炉中的底火装置，并使二级加热炉中的基于水基混合燃料的燃烧炉的尺寸大于一级加热炉中的基于水基混合燃料的燃烧炉的尺寸，从而使二级加热炉能够处理并燃烧更多的水基混合燃料，进而使二级加热炉的输出热值更大，最终达到进一步提高热值放大倍率的目的，经济效益得到进一步提升。
32.进一步地，本实用新型的燃烧炉系统还包括三级加热炉，三级加热炉包括上述的基于水基混合燃料的燃烧炉，三级加热炉中的基于水基混合燃料的燃烧炉的尺寸大于二级加热炉中的基于水基混合燃料的燃烧炉的尺寸，且二级加热炉作为三级加热炉中的底火装置。
33.采用上述结构后，本实用新型的燃烧炉系统通过将二级加热炉作为三级加热炉中的底火装置，并使三级加热炉中的基于水基混合燃料的燃烧炉的尺寸大于二级加热炉中的基于水基混合燃料的燃烧炉的尺寸，从而使三级加热炉能够处理并燃烧更多的水基混合燃料，进而使三级加热炉的输出热值更大，最终达到进一步提高热值放大倍率的目的，经济效益得到进一步提升。
附图说明
34.图1为实施例1中的基于水基混合燃料的燃烧炉的结构示意图；
35.图2为实施例2中的燃烧炉系统的结构示意图；
36.图3是实施例3中的燃烧炉系统的结构示意图。
37.附图标记说明：
38.1、壳体；2、燃料雾化输入装置；3、燃料气化装置；4、燃料高压保压装置；5、燃料喷咀；6、底火装置；7、燃烧通道；8、进口端；9、出口端；10、一级螺旋盘管；11、二级螺旋盘管；12、三级螺旋盘管；13、四级螺旋盘管；14、分气管；15、第一气包；16、第二气包；17、第三气
包；18、第一连接管；19、第二连接管；20、隔板；21、蛇形通道；22、过滤器；23、高压泵；24、雾化油嘴；25、缩口；26、锥形导筒；27、第一配风罩；28、第一配风机；29、进风通孔；30、环形导筒；31、第二配风罩；32、第二配风机；33、出风孔；34、保温层；35、一级加热炉；36、二级加热炉；37、三级加热炉；38、燃料储存箱。
具体实施方式
39.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
40.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
41.实施例1：
42.如图1所示，本实施例公开了一种基于水基混合燃料的燃烧炉，包括壳体1、燃料雾化输入装置2、燃料气化装置3、燃料高压保压装置4、燃料喷咀5以及底火装置6，壳体1上设有一个贯穿壳体1两端的燃烧通道7，燃烧通道7的两端分别形成进口端8和出口端9，底火装置6的出火口与进口端8连通，燃料气化装置3和燃料高压保压装置4均设置在燃烧通道7内，燃料气化装置3包括依次串接且管径逐级变大的一级螺旋盘管10、二级螺旋盘管11、三级螺旋盘管12和四级螺旋盘管13，一级螺旋盘管10、二级螺旋盘管11和三级螺旋盘管12在燃烧通道7内沿着从出口端9到进口端8方向依次设置，一级螺旋盘管10、二级螺旋盘管11和三级螺旋盘管12与燃烧通道7同轴设置；四级螺旋盘管13和燃料高压保压装置4均位于一级螺旋盘管10、二级螺旋盘管11和三级螺旋盘管12的内侧，燃料雾化输入装置2位于壳体1外并通过管路与一级螺旋盘管10的进口连通，用于将水基混合燃料加压并雾化后输入到燃料气化装置3中，燃料高压保压装置4的进口与四级螺旋盘管13的出口连通，燃料喷咀5设置在出口端9处，且燃料喷咀5的进口与燃料高压保压装置4的出口连通。
43.优选的，四级螺旋盘管13有多个，多个四级螺旋盘管13沿燃烧通道7的周向均匀分布，燃料气化装置3还包括设置在燃烧通道7内的分气管14，分气管14的进口与三级螺旋盘管12的出口连通，分气管14具有多个出口，每个四级螺旋盘管13的进口均与分气管14的其中一个出口连通，燃料高压保压装置4具有多个进口，每个四级螺旋盘管13的出口均与燃料高压保压装置4的其中一个进口连通；分气管14和由多个四级螺旋盘管13组成的环形结构与燃烧通道7同轴设置。
44.在本实施例中，每个四级螺旋盘管13的螺旋方向均沿燃烧通道7的周向设置，使所有的四级螺旋盘管13围成一个圆环形结构，四级螺旋盘管13中的单圈盘管呈矩形，矩形的长度方向沿燃烧通道7的轴向设置，矩形的宽度方向沿燃烧通道7的径向设置，圆环形结构的内侧形成沿燃烧通道7轴向设置的火焰通道，燃料高压保压装置4的一端正对该火焰通道的出口，从而能够使燃料高压保压装置4能够得到更充分的加热，使燃料高压保压装置4内被气化成高温湿蒸汽的燃料能够得到充分的加热加压，进而被分解形成干燥的可燃气体和助燃气体，并通过高压保压以防止冷凝水的析出，从而进一步地保证了水基混合燃料能够被充分利用，燃料利用率高，有效提高了燃烧炉的输出热值。
45.优选的，一级螺旋盘管10、二级螺旋盘管11和三级螺旋盘管12均有两个，且两个一级螺旋盘管10、两个二级螺旋盘管11和两个三级螺旋盘管12沿燃烧通道7的轴向设置，燃料雾化输入装置2有两个，且通过管路分别与其中一个一级螺旋盘管10的进口连通，分气管14的进口有两个，且分别与其中一个三级螺旋盘管12的出口连通，每个二级螺旋盘管11的进口均与其中一个一级螺旋盘管10的出口连通，每个二级螺旋盘管11的出口均与其中一个三级螺旋盘管12的进口连通。
46.在本实施例中，上述的六个螺旋盘管的排列顺序如下，在燃烧通道7内沿着从出口端9到进口端8方向，依次为一级螺旋盘管10、一级螺旋盘管10、二级螺旋盘管11、三级螺旋盘管12、二级螺旋盘管11和三级螺旋盘管12，其中，第一个一级螺旋盘管10的出口通过管路与第二个二级螺旋盘管11的进口连通，第二个二级螺旋盘管11的出口与第二个三级螺旋盘管12的进口连通；第二个一级螺旋盘管10的出口与第一个二级螺旋盘管11的进口连通，第一个二级螺旋盘管11的出口与第一个三级螺旋盘管12的进口连通。
47.燃料高压保压装置4包括若干高压气包，若干高压气包在燃烧通道7内沿着从进口端8到出口端9方向依次串接，燃料高压保压装置4的进口和出口分别设置在位于两端处的两个高压气包上，若干高压气包与燃烧通道7同轴设置。
48.本实施例中的高压气包有三个，沿着从进口端8到出口端9方向依次为第一气包15、第二气包16和第三气包17，第一气包15和第二气包16之间通过多个第一连接管18连通，多个第一连接管18以燃烧通道7的轴线（图1中点划线）为轴心呈周向均匀分布；第二气包16和第三气包17之间一根第二连接管19连通，第二连接管19与燃烧通道7同轴设置，且第二连接管19的管径大于第一连接管18的管径。
49.进一步地，高压气包的内腔中设有多个隔板20，多个隔板20将高压气包的内腔分隔并形成供水基混合燃料通过的蛇形通道21。
50.优选的，分气管14、多个四级螺旋盘管13和燃料高压保压装置4在燃烧通道7内沿着从进口端8到出口端9方向依次设置。
51.优选的，燃料雾化输入装置2包括过滤器22、高压泵23和雾化油嘴24，过滤器22的进口用于输入水基混合燃料，水基混合燃料可预先储存在燃料储存箱38中，过滤器22的出口通过管路与高压泵23的进口连通，高压泵23的出口通过管路与雾化油嘴24连通，雾化油嘴24的出口通过管路与一级螺旋盘管10的进口连通。
52.优选的，位于出口端9处的壳体1设有缩口25，缩口25沿着从进口端8到出口端9方向口径逐渐减小，一级螺旋盘管10位于缩口25内。
53.优选的，位于进口端8处的壳体1一端连接有锥形导筒26，锥形导筒26出口处的口径大于进口处的口径，锥形导筒26的进口与底火装置6的出火口连通，锥形导筒26的出口与进口端8连通，锥形导筒26外部套接有第一配风罩27，第一配风罩27上连接有第一配风机28，锥形导筒26的周壁上周向均布有多个进风通孔29；位于出口端9处的壳体1另一端连接有环形导筒30，环形导筒30的进口与出口端9连通，第环形导筒30外部套接有第二配风罩31，第二配风罩31上连接有第二配风机32，第二配风罩31上设有出风孔33，出风孔33呈环形，并位于环形导筒30的出口处的外周侧，锥形导筒26和环形导筒30均与燃烧通道7同轴设置。
54.优选的，燃料喷咀5有多个，并以燃烧通道7的轴线为轴心呈周向均匀分布，第二配
风罩31和环形导筒30之间的环形通风通道中可周向均匀地设置多个径向的导风板（图中未示出），以使从出风孔33喷出的助燃空气能够更稳定地从出风孔33处沿着燃烧通道7的轴向喷出，燃料喷咀5靠近环形导筒30的内壁设置，以使从出风孔33喷出的助燃空气能够起到更好的助燃效果，使燃料喷咀喷出的火焰温度更高。
55.为了防止壳体1散热过快，提高壳体1的保温效果，在壳体1的外周壁上包裹有一层保温层34。
56.为了提高加热效果，一级螺旋盘管10、二级螺旋盘管11和三级螺旋盘管12的外周侧与燃烧通道7的内周壁之间、一级螺旋盘管10、二级螺旋盘管11和三级螺旋盘管12的内周侧与四级螺旋盘管13之间以及相邻两个四级螺旋盘管13之间均具有间隙，一级螺旋盘管10、二级螺旋盘管11、三级螺旋盘管12和四级螺旋盘管13的螺距均大于各螺旋盘管自身的管径使每个螺旋盘管中相邻螺旋段之间也具有间隙。
57.为了便于燃烧炉的控制，在环形导筒30的出口处设置有温度传感器（图中未示出），在第三气包17的内腔中设有压力传感器（图中未示出），温度传感器、压力传感器、第一配风机28、第二配风机32和两个高压泵23均与外部的控制器电连接。
58.实施例2：
59.如图2所示，本实施例公开了一种燃烧炉系统，包括一级加热炉35和二级加热炉36，一级加热炉35和二级加热炉36均包括实施例1中的基于水基混合燃料的燃烧炉，二级加热炉36中的基于水基混合燃料的燃烧炉的尺寸大于一级加热炉35中的基于水基混合燃料的燃烧炉的尺寸，且一级加热炉35作为二级加热炉36中的底火装置6。
60.实施例3：
61.如图3所示，本实施例公开了一种燃烧炉系统，其在实施例2的基础上还增加了三级加热炉37，三级加热炉37包括实施例1中的基于水基混合燃料的燃烧炉，三级加热炉37中的基于水基混合燃料的燃烧炉的尺寸大于二级加热炉36中的基于水基混合燃料的燃烧炉的尺寸，且二级加热炉36作为三级加热炉37中的底火装置6。