专利名称：导流锥式纯无烟导热油锅炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种导流锥式纯无烟导热油锅炉，属于工业热工设备。
背景技术：
立式手烧型导热油锅炉是在工业领域内普遍使用的一种多品种系列产品，目前国内各大锅炉厂正在大量生产、并且市场容量非常大，结构包括外壳、外壳内的导热油盘管和燃烧装置，导热油盘管与燃烧装置之间构成热气体腔，燃烧装置中，炉排的上方为燃烧炉膛，炉排的下方为灰室，与燃烧炉膛对应设有加煤炉门，与灰室对应设有出灰门，灰室配有一次助燃风口，燃烧炉膛顶部设有高温烟气出口，从燃烧炉膛冲上来的高温烟气从高温烟气出口进入热气体腔，通过导热油盘管加热导热油，被加热的导热油介质将热量传出。这种锅炉燃烧工艺原始、落后，燃烧很不充分，运行时冒出大量黑烟，煤碳中宝贵的可燃成份“挥发份”，约占30～35％左右，几乎全部都以烟的形式，通过烟囱排到大气中，造成严重的大气污染，同时“挥发份”的大量挥发也会带走大量热能，为了弥补这热损失，达到相应的热效率，还要另外多烧一些煤，这种结构模式，”不环保，又不节能，无法达到节能、环保要求。
那么这种结构为什么排放黑烟呢？因为下面的炉膛在燃烧时有大量的可燃成份，包括挥发份(碳氢气体、一氧化碳)蒸发起来的碳粒子、煤焦油蒸汽等，因为质量很轻，受高温气流的“空气动力”的作用，快速向上蒸发运动，到达锅炉上体，也就是圆桶形导热油盘管部位。我们知道，完全燃烧的基本要素有4条①必须的燃烧温度；②足够的空气量(氧气)；③良好的混合；④充分足够的燃烧时间。然而在这个盘管部位，因为盘管内的工质(导热油)要大量吸热，使得这个部位温度很低，这个低温环境温度取决于导热油的出口温度，锅炉用户根据车间里的各种产品所需要的工艺温度最低的为120℃，中温170～200℃，最高也只有330℃，可是烟气的燃烧温度为700℃以上，所以这个温度环境是不能使烟气中的挥发份燃烧掉的，相反高温烟气中的可燃成份在这种低温环境中会大量凝结析出，形成颗粒更大的烟尘，牢牢地粘在盘管上，越积越厚，严重影响传热效果，降低锅炉的传热效率，另一部分则经过烟道排向大气层，污染环境，并不断堵塞烟道和后面的附属设备。
因此，该锅炉正因为①没有足够的燃烧温度；②在这个部位氧气也很不充足；③烟气直线上升没有足够的搅拌混合；④烟气也没有足够的驻留时间。不能满足完全燃烧的4大要素，所以排放黑烟也就成为定局了，并且彻头彻尾地成了这种设备的“顽症”，这是一个人所共知的世界性难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种导流锥式纯无烟导热油锅炉，结构合理，能够解决燃煤黑烟排放问题，实现燃烧气体的纯无烟排放，节约煤资源，保护环境。
本发明所述的导流锥式纯无烟导热油锅炉，包括外壳、外壳内的导热油盘管和燃烧装置，导热油盘管与燃烧装置之间构成热气体腔，燃烧装置中，炉排的上方为燃烧炉膛，炉排的下方为灰室，与燃烧炉膛对应设有加煤炉门，与灰室对应设有出灰门，灰室配有一次助燃风口，燃烧炉膛顶部设有高温烟气出口，其高温烟气出口的上方设有二次燃烧炉膛，二次燃烧炉膛的横截面呈圆形，二次燃烧炉膛中对应高温烟气出口设置导流锥，导流锥由纵向、圆周分布并径向倾斜设置的高温烟气导流板和导流板顶部的顶盖构成，二次燃烧炉膛上设有二次助燃风口，二次助燃风口对应圆形横截面的二次燃烧炉膛的切线方向，并与高温烟气导流板的导向一致，二次燃烧炉膛的顶部设有高温气体出口，高温气体出口连通热气体腔。
本发明中在高温烟气出口处设二次助燃风口，加强助燃和扰动作用，促进漩流燃烧。
将导流锥的顶盖顶面可设计呈平的，最好设计为上突状，包括上突弧形状、上突锥形状等，降低气流阻力，防止气流死角，利于漩流燃烧。导流锥可由耐火材料和耐热金属材料(如耐热铸铁、耐热不锈钢等)制作。
高温烟气导流板可设计成多种形状，直板形、弧板形、曲线板形等。导流板的数量可根据实际情况灵活调整，小功率的设备可少一些，大功率的设备可多一些。
根据规模大小情况不等，二次助燃风口在二次燃烧炉膛的圆形横截面上可分布多个，2-10个适宜，连通二次助燃风口的风道连通在环形布风盒上；同理，二次助燃风口在二次燃烧炉膛的纵向上也可以分布多层，2-6层适宜。
环形布风盒，在燃烧装置的“腰间”形成“环形风道”，所有的二次助燃风都由“环形风道”提供风源，风的压力由配装的风机提供，风机可连接三相交流电源，也可通过变频器实现变频调速，完成风量调节。
本发明导流锥式纯无烟燃烧装置，结构合理，能够解决燃煤冒黑烟问题，实现燃烧气体的纯无烟排放，林格曼黑度为零，节约了煤资源，提高了热效率，节能可达30％以上，又保护了环境，经济效益和社会效益显著。
工作原理
从燃烧炉膛冲上来的高温烟气，受到导流锥顶盖的阻挡，在导流锥内迅速“积累”，由于气体具有从高压端向低压端扩散的物理特性，所以高温烟气通过径向倾斜设置的导流板快速向二次燃烧炉膛中流动扩散，并且在导流板的导向下，形成倾斜喷射，此时二次助燃风又以一定的压力和流速以顺应圆切线方向射入，两力合一，在二次燃烧炉膛中形成了高速旋转的高温漩流。因为这股气流中含大量氧气，高温烟气中又有大量在下面的燃烧炉膛中没有燃尽的可燃性挥发产物，如一氧化碳、焦油蒸汽以及可燃性碳的大颗粒和微细颗粒，等等所有可燃性物质，都将在二次燃烧炉膛中实施强烈地搅拌混合，在有合理而足够的氧气和高温下，全部彻底地燃尽。同时由于耐火炉衬和盘管之间的隔热作用，使得这个空间的温度很高，同时可燃性气体在这种条件下，进行猛烈地氧化燃烧，使温度更加提高，达到800～1000℃以上，这就更加强化了燃烧的效果，由于是螺旋式行走路线，这就使可燃性气体有了足够的驻留时间，完全燃烧的4大要素①必须的温度；②足够的助燃氧气；③良好的搅拌和混合；④足够的驻留时间。在这种燃烧机制中，体现得恰到好处，完美无缺，所有的可燃物全部燃尽，得到干净、无色、无味、透明的洁净气体，最后以旋转形式的气流分布从高温气体出口喷射出去，进入热气体腔，加热导热油盘管。燃烧充分，热效率高。由于高速气流具有惯性，旋转将继续下去，这股旋转的高温气流同时也强化了和盘管的传热效果，更加提高了热效率。
本发明导流锥式纯无烟导热油锅炉，很好地解决了燃煤黑烟排放问题，实现了燃烧气体的纯无烟排放，热效率高，节约煤资源，节煤率达30％以上，无黑烟排放，林格曼黑度为0，保护了环境。
图1、现有导热油锅炉结构示意图。
图2、本发明实施例1结合燃烧装置燃烧运行工况示意图。
图3、导流锥的顶盖俯视图。
图4、二次燃烧炉膛部分的横截面结构及燃烧原理示意图。
图5、本发明导热油盘管被加热工况示意图。
图6、本发明实施例2二次燃烧炉膛部分的横截面结构及燃烧原理示意图。
图7、本发明实施例3二次燃烧炉膛部分的横截面结构及燃烧原理示意图。
图8、本发明实施例4二次燃烧炉膛部分的横截面结构及燃烧原理示意图。
图9、本发明实施例5结构示意图。
图中1、炉排2、燃煤3、加煤炉门4、耐火炉衬5、金属外壳6、保温材料7、环形布风盒8、高温烟气9、二次助燃风道10、二次燃烧炉膛11、高温气体出口12、高温气体13、导热油盘管14、顶盖15、高温烟气导流板16、高温烟气出口17、燃烧炉膛18、出灰门19、风道20、直形导流板F1、一次助燃风F2、二次助燃风B1、B2、风机。
具体实施例方式
结合上述实施例附图对本发明作进一步说明。
图2所示的是本发明所述的导流锥式纯无烟导热油锅炉的实施例1，包括金属外壳5、金属外壳5内的导热油盘管13和燃烧装置，导热油盘管13与燃烧装置之间构成热气体腔，燃烧装置中，炉排1的上方为燃烧炉膛17，炉排1的下方为灰室，与燃烧炉膛17对应设有加煤炉门3，与灰室对应设有出灰门18，灰室配有一次助燃风口，由风道19提供助燃风，燃烧炉膛17顶部设有高温烟气出口16，在高温烟气出口16的上方设有二次燃烧炉膛10，二次燃烧炉膛10的横截面呈圆形，二次燃烧炉膛10中对应高温烟气出口16设置导流锥，导流锥由纵向、圆周分布并径向倾斜设置的高温烟气导流板15和导流板顶部的顶盖14构成，高温烟气导流板15呈弧板形(也可呈直板形或曲面板形)，导流锥的顶盖14的顶面呈弧形，二次燃烧炉膛10上设有二次助燃风口，二次助燃风口对应圆形横截面的二次燃烧炉膛的切线方向，并与高温烟气导流板15的导向一致，二次燃烧炉膛10的顶部设有高温气体出口11，高温气体出口11连通热气体腔，在高温烟气出口处设二次助燃风口，连通二次助燃风口的二次助燃风道9连通在环形布风盒7上。
工作过程如图2、4所示，从燃烧炉膛17冲上来的高温烟气8，受到导流锥顶盖14的限制，在导流锥内迅速“积累”，由于气体具有从高压端向低压端扩散的物理特性，所以高温烟气8通过导流锥板快速向二次燃烧炉膛10中流动扩散，并且在高温烟气导流板15的导向下，形成倾斜喷射(顺时针方向)，此时二次助燃风又以一定的压力和流速以顺应方向射入，两力合一，在二次燃烧炉膛10中形成了高速旋转的高温漩流。因为这股气流中含大量氧气，高温烟气中又有大量在下面的燃烧炉膛中没有燃尽的可燃性挥发产物等所有可燃性物质，都将在二次燃烧炉膛中实施强烈地搅拌混合，在有合理而足够的氧气和高温下，全部彻底地燃尽，然后形成不含任何可燃成份的“纯净无色透明”高温气体12，以旋转形式的气流分布从高温气体出口11向上喷射，进入热气体腔，加热导热油盘管13。
图5所示，导热油盘管，可根据不同功率型号所确定的不同直径的锅炉管，采用盘管机用密排卷绕工艺，做成圆桶形盘管，多层套装而成，一般是2层。被加热运行过程中，高温气体沿图中标注的虚线所示，呈上——下——上的三回程路线行走，传热效果好，热效率高。
图6所示的是本发明所述的导流锥式纯无烟导热油锅炉中的燃烧装置的实施例2，导流板20成直板形。
图7所示的是本发明所述的导流锥式纯无烟导热油锅炉燃烧装置的实施例3，高温烟气导流板反向设置，使高温烟气在高温烟气导流板的导向下，形成逆时针方向的倾斜喷射。
图8所示的是本发明所述的导流锥式纯无烟导热油锅炉燃烧装置的实施例4，二次助燃风道个数多的结构状况。
图9所示的是本发明所述的导流锥式纯无烟导热油锅炉燃烧装置的实施例5，高温气体出口较宽大。
权利要求
1.一种导流锥式纯无烟导热油锅炉，包括外壳、外壳内的导热油盘管和燃烧装置，导热油盘管与燃烧装置之间构成热气体腔，燃烧装置中，炉排的上方为燃烧炉膛，炉排的下方为灰室，与燃烧炉膛对应设有加煤炉门，与灰室对应设有出灰门，灰室配有一次助燃风口，燃烧炉膛顶部设有高温烟气出口，其特征在于高温烟气出口的上方设有二次燃烧炉膛，二次燃烧炉膛的横截面呈圆形，二次燃烧炉膛中对应高温烟气出口设置导流锥，导流锥由纵向、圆周分布并径向倾斜设置的高温烟气导流板和导流板顶部的顶盖构成，二次燃烧炉膛上设有二次助燃风口，二次助燃风口对应圆形横截面的二次燃烧炉膛的切线方向，并与高温烟气导流板的导向一致，二次燃烧炉膛的顶部设有高温气体出口，高温气体出口连通热气体腔。
2.根据权利要求1所述的导流锥式纯无烟导热油锅炉，其特征在于高温烟气出口处设有二次助燃风口。
3.根据权利要求1所述的导流锥式纯无烟导热油锅炉，其特征在于导流锥的顶盖顶面呈上突状。
4.根据权利要求1所述的导流锥式纯无烟导热油锅炉，其特征在于高温烟气导流板呈弧形。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的导流锥式纯无烟导热油锅炉，其特征在于二次助燃风口在二次燃烧炉膛的圆形横截面上分布有2-10个，连通二次助燃风口的风道连通在环形布风盒上。
6.根据权利要求5所述的导流锥式纯无烟导热油锅炉，其特征在于二次助燃风口在二次燃烧炉膛的纵向上分布有2-6层。
全文摘要
本发明涉及一种导流锥式纯无烟导热油锅炉，导热油盘管与燃烧装置之间构成热气体腔，燃烧装置炉排的上方为燃烧炉膛，下方为灰室，灰室配有一次助燃风口，燃烧炉膛顶部设有高温烟气出口，其高温烟气出口的上方设有二次燃烧炉膛，二次燃烧炉膛的横截面呈圆形，二次燃烧炉膛中对应高温烟气出口设置导流锥，导流锥由纵向、圆周分布并径向倾斜设置的高温烟气导流板和导流板顶部的顶盖构成，二次燃烧炉膛上设有二次助燃风口，二次助燃风口对应圆形横截面的二次燃烧炉膛的切线方向，并与高温烟气导流板的导向一致，二次燃烧炉膛的顶部设有高温气体出口，高温气体出口连通热气体腔。很好地解决了燃煤黑烟排放问题，热效率高，节约煤资源，保护了环境。
文档编号F24H7/02GK101050886SQ200710014728
公开日2007年10月10日 申请日期2007年4月28日 优先权日2007年4月28日
发明者王树洲 申请人:王树洲