純無煙節煤型外置單旋流導熱油爐的製作方法
2023-09-23 19:52:35
專利名稱：純無煙節煤型外置單旋流導熱油爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種改進的純無煙節煤型外置單旋流導熱油爐。
背景技術：
導熱油爐也稱有機熱載體鍋爐，是最近幾年才發展興起的一種新型工業鍋爐。導熱油系列鍋爐設備，由於體積小，安裝和布置靈活，運行成本低，深受用戶歡迎，市場前景廣闊。
導熱油爐的熱能傳遞與循環的形式是以導熱油為介質，利用循環油泵強制導熱油進行液相循環，將熱能通過管道輸送給用熱設備，經過熱傳遞降溫後的導熱油再通過返回管道回到加熱爐重新加熱，形成閉路循環。
由於用油作為傳熱介質，能在較低壓力下獲得較高的工作溫度(300℃左右)，可以精確的控制溫度，無需水資源和水處理設備，對使用條件沒有苛刻的需求，可以精確控制溫度，並構造簡單，維修和運行非常方便，是一種安全係數比較高的供熱設備，被廣泛的應用於紡織、印染、食品加工、油漆塗敷、化工設備、塑料建材、人造革、人造板、造紙、木材生產等行業。
導熱油爐，絕大部分以煤為燃料，只有極少數在特殊條件下燃用天然氣、液化石油氣、輕質柴油，由於石油燃料價格高的問題，大部分用戶還是多選用燃煤作燃料。煙煤中的可燃有效成份——揮發份(佔30％-35％)，幾乎全部都以黑煙的形式排向大氣層，環境汙染和能源浪費極為嚴重。對於立式手燒導熱油爐來說，都是功率比較小的產品，但是市場容量卻很大，品種型號也很多，各企業生產的設備對比之間都有一些差別，燃燒功率一般在125KW-2800KW之間(也稱0.125-2.8MW)，前者耗煤量為1、5噸/24小時，後者的耗煤量為13-15噸/24小時(按工人上班三八制計算)。燃煤冒黑煙問題相當嚴重，煤資源浪費也是相當驚人。
本發明的目的在於提供一種改進的純無煙節煤型外置單旋流導熱油爐，能夠解決燃煤冒黑煙問題，節約煤資源，保護環境。
本發明所述的無煙節煤型外置單旋流導熱油爐，爐體的上部為加熱區，爐體的下部為熱氣體供應區，加熱區的爐體內配裝有導熱油管，加熱區的頂部設有引風機，其特徵在於熱氣體供應區的爐體上開設有熱氣體入口，爐體外設有單旋流燃燒裝置，單旋流燃燒裝置的高溫氣體出口與爐體的熱氣體入口對接；單旋流燃燒裝置包括燃燒爐膛、爐排、加煤口和高溫氣體出口，爐膛橫截面的頂部呈形成旋流燃燒的拱形，爐膛的側壁配裝有通向爐膛的助燃風口，助燃風口與爐膛頂部的拱形相切，爐膛的後部連通高溫氣體出口。
在從爐排進入的燃燒空氣的作用下，爐排上的煤層在高溫下進行燃燒，大量的焦油蒸汽、一氧化碳、由微小碳粒組成的黑煙和其他碳氫氣體、形成不完全燃燒的產物，一起湧入到頂部或稱上部的旋流燃燒區域，即上爐膛，可稱「旋流爐膛」，迫使高溫煙氣形成旋轉氣流，這股可燃性旋轉氣流在快速旋轉的過程中，又受到爐膛側壁上助燃風道(稱側吹風道)的助燃風的助推，進一步被加速，把空氣中的氧氣和卷吸在漩渦裡頭的可燃性氣體以及其他可燃物進行強烈地混合和攪拌，根據完全燃燒的四大要素①必需的溫度，②足夠的空氣量，③良好的混合，④充分的燃燒時間。這4個條件在這裡都非常具備，必然會引起猛烈的燃燒，產生大量熱能，使得旋流爐膛裡的溫度更加提高，燃燒更加徹底完善，傳統燃燒設備的滾滾黑煙，在這個「燃燒機制」裡全部被徹底燃盡、變成熱能釋放出來，沒有黑煙，只有熱氣體，節約了資源，保護了環境。
清潔乾淨的熾熱氣流在爐體的加熱區內和導熱油管進行熱交換，導熱油管的導熱油被加熱，由工作油泵提供動力將熱能源源不斷地送到用熱設備上，釋放熱量後的導熱油通過回油管道再回到導熱油爐，被重新加熱，形成閉路循環。
最好將爐膛分為上下相通的兩部分，橫截面呈R形，爐膛側壁沿R形的兩隻管腳設有通向上爐膛的助燃風道，燃燒更加充分，最好沿兩隻管腳均設有通向上爐膛的助燃風道。所謂R形，也可以是反R形，可分別形成順時針旋流燃燒和逆時針旋流燃燒。
沿R形的傾斜管腳增設通向下爐膛的助燃風道，進一步促進燃燒，最好沿兩隻管腳均設有通向下爐膛的助燃風道。
橫截面呈R形結構也只是近似的象形描述，可以有一定程度的變形演變，如R形的兩隻管腳可以是對稱傾斜的，沿兩隻傾斜管腳都可以增設通向下爐膛的助燃風道，旋流爐膛的橫截面可以呈圓形或橢圓形等，爐膛可以位於爐體的中間部位，也可以位於爐體的中間部位，尤其是對稱結構時，一般位於中間部位，此時，R形結構將演變成了近似的Ω形，等等。
在實際中，根據需要設置爐體的縱向長度和橫向寬度，當爐體的縱向長度較大時，助燃風道可以在縱向長度上分布設置幾個，保證充分燃燒。
在爐膛的後部設由阻隔牆分隔的高溫湍流區，爐膛和高溫湍流區在頂部相通，高溫氣體出口設在高溫湍流區的下部，進一步促進充分燃燒。
在旋流爐膛內，可燃性氣體邊高速旋轉邊猛烈燃燒，由於氣流具有從高壓區向低壓區擴散的特性，所以燃燒形成的高溫熾熱氣流快速奔向高溫湍流區，並且立即轉變方向，發生激烈地撕扭粉碎和碰撞，形成若干不規則的氣流，藉助旋轉氣流的慣性，這些不規則的氣流繼續旋轉碰撞，在高溫湍流區內形成充滿度很高並快速擾動的「湍流」，更加強化了燃燒。如果存在爐膛內或多或少地還有一些沒有燃盡成份的話，在這裡也會被徹底燃燒氧化，燃燒以後純潔、乾淨、無色、無味的高溫氣流從高溫氣體出口高速噴射出來。
將阻隔牆的頂部向爐膛一側探出，保證獲得更加良好的旋流燃燒效果。
因為燃燒裝置相對導熱油爐來說，屬於外置式配裝燃燒裝置，所以，可把兩者單獨在廠內做好，運到用戶現場對接組裝即可，這樣運輸和安裝都非常方便。
本發明純無煙節煤型外置單旋流導熱油爐，結構簡單，造價低廉，容易實施，可直接在現有導熱油爐上進行改進，徹底解決了燃煤冒黑煙問題，排出的廢氣無色透明、乾淨、無汙染，達到了純無煙的效果，林格曼黑度為0，根據煤質的不同可節約燃煤15％-33％，既節約了煤資源，又保護了環境，經濟效益和社會效益顯著。
圖1、本發明實施例1結構示意圖。
圖2、本發明中的單旋流燃燒裝置結合在應用狀態下的橫截面結構示意圖。
圖3、單旋流燃燒裝置結合在應用狀態下的縱截面結構示意圖。
圖4、本發明實施例2單旋流燃燒裝置結合在應用狀態下的橫截面結構示意圖。
圖5、本發明實施例3單旋流燃燒裝置結合在應用狀態下的橫截面結構示意圖。
圖中1、引風機連接管 2、爐體 3、加熱區 4、爐體金屬外殼 5、導熱油管6、熱氣體供應區 7、耐火內襯 8、人孔 9、熱氣體入口 10、高溫氣體出口 11、燃燒裝置支承牆 12、爐渣口 13、爐排 14、燃煤層 15、加煤口 16、下爐膛 17、助燃風口 18、旋流爐膛 19、耐火材料 20、阻隔牆 21、高溫湍流區 22、23、24、助燃風道 25、爐排 26、下爐膛 27、旋流爐膛 28、爐排 29、下爐膛 30、旋流爐膛 F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9、助燃風。
具體實施例方式
下面結合實施例附圖對本發明作進一步的說明。
如圖1、圖2和圖3所示，本發明所述的純無煙節煤型外置單旋流導熱油爐，爐體的上部為加熱區3，爐體的下部為熱氣體供應區6，加熱區3的爐體內配裝有導熱油管5，加熱區3的頂部通過引風機連接管口1連接引風機，其熱氣體供應區6的爐體上開設有熱氣體入口9，爐體外設有單旋流燃燒裝置，單旋流燃燒裝置的高溫氣體出口10與爐體的熱氣體入口9對接；單旋流燃燒裝置包括燃燒爐膛、爐排13、加煤口15和高溫氣體出口10，爐膛橫截面的頂部呈形成旋流燃燒的拱形，爐膛的側壁配裝有通向爐膛的助燃風口17，助燃風口17與爐膛頂部的拱形相切，爐膛分為上下相通的兩部分，橫截面呈R形，包括下爐膛16和上爐膛，上爐膛稱為旋流爐膛18，爐膛側壁沿R形的兩隻管腳分別設有通向上爐膛的助燃風道22、23，沿R形的傾斜管腳還設有通向下爐膛的助燃風道24，爐膛的後部連通高溫氣體出口10。
在爐膛的後部設有由阻隔牆20分隔的高溫湍流區21，阻隔牆20的頂部向爐膛一側探出，爐膛和高溫湍流區21在頂部相通，高溫氣體出口10設在高溫湍流區21的下部。
運行過程在從爐排13進入的助燃風F3的作用下，爐排13上的煤層14在高溫下進行燃燒，大量的焦油蒸汽、一氧化碳、由微小碳粒組成的黑煙和其他碳氫氣體、形成不完全燃燒的產物，一起湧入到頂部或稱上部的旋流燃燒區域，即旋流爐膛18，迫使高溫煙氣形成旋轉氣流，這股可燃性旋轉氣流在快速旋轉的過程中，又受到爐膛側壁的側吹風道來的助燃風F1、F2的助推，進一步被加速，把空氣中的氧氣和卷吸在漩渦裡頭的可燃性氣體以及其他可燃物進行強烈地混合和攪拌，具備了燃燒的四大要素①必需的溫度，②足夠的空氣量，③良好的混合，④充分的燃燒時間，燃煤猛烈的燃燒，產生大量熱能，使得旋流爐膛裡的溫度更加提高，燃燒更加徹底完善，隨後，燃燒形成的高溫熾熱氣流快速奔向高溫湍流區21，並且立即轉變方向，發生激烈地撕扭粉碎和碰撞，形成若干不規則的氣流，在高溫湍流區21內形成充滿度很高並快速擾動的「湍流」，更加強化了燃燒。如果存在爐膛內或多或少地還有一些沒有燃盡成份的話，在這裡也會被徹底燃燒氧化，燃燒以後純潔、乾淨、無色、無味的高溫氣流從高溫氣體出口10高速噴射出來，被爐體的熱氣體入口9引入到熱氣體供應區6。在引風機的作用下，清潔乾淨的熾熱氣流和導熱油管5進行熱交換，導熱油管5中的導熱油被加熱，由工作油泵提供動力將熱能源源不斷地送到用熱設備上，釋放熱量後的導熱油通過回油管道再回到導熱油爐，被重新加熱，形成閉路循環。
本發明中，可以根據需要預留人孔，方便檢修、維護和清灰。各助燃風道可以通過布風盒，根據需要實現布風分布，由同一動力源提供布風動力，簡化輔助設施。
供風系統可配裝自動化變頻控制系統，實現自動化操作。如供風量的調節可用變頻調速的方式來解決，亦即通過改變風機電源的頻率來改變風機的轉速的方法控制供風量。利用煙氣傳感器(工業電子門市部都有市售)，如二氧化鋯煙氣傳感器，它對一氧化碳呈現「氣敏效應」，只要有煙氣就是缺氧，只要缺氧就必然產生一氧化碳，所以，檢測一氧化碳氣體的含量多少，也就直接反映了燃燒設備內部的「配風係數」和燃燒工況。把一氧化碳氣體的含量變成電壓信號輸入到變頻器的電壓信號輸入端子上，即可利用電壓信號控制頻率變化，變頻輸出電源就是鼓風機的供電電源。
圖4、圖5所示的分別是橫截面呈R形結構的兩種變形演變結構，工況運行原理同上。
權利要求
1.一種純無煙節煤型外置單旋流導熱油爐，爐體的上部為加熱區，爐體的下部為熱氣體供應區，加熱區的爐體內配裝有導熱油管，加熱區的頂部設有引風機，其特徵在於熱氣體供應區的爐體上開設有熱氣體入口，爐體外設有單旋流燃燒裝置，單旋流燃燒裝置的高溫氣體出口與爐體的熱氣體入口對接；單旋流燃燒裝置包括燃燒爐膛、爐排、加煤口和高溫氣體出口，爐膛橫截面的頂部呈形成旋流燃燒的拱形，爐膛的側壁配裝有通向爐膛的助燃風口，助燃風口與爐膛頂部的拱形相切，爐膛的後部連通高溫氣體出口。
2.根據權利要求1所述的純無煙節煤型外置單旋流導熱油爐，其特徵在於爐膛分為上下相通的兩部分，橫截面呈R形，爐膛側壁沿R形的管腳設有通向上爐膛的助燃風道。
3.根據權利要求2所述的純無煙節煤型外置單旋流導熱油爐，其特徵在於爐膛側壁沿R形的兩隻管腳均設有通向上爐膛的助燃風道。
4.根據權利要求2所述的純無煙節煤型外置單旋流導熱油爐，其特徵在於爐膛側壁沿R形的傾斜管腳設有通向下爐膛的助燃風道。
5.根據權利要求4所述的純無煙節煤型外置單旋流導熱油爐，其特徵在於爐膛側壁沿R形的兩隻管腳均設有通向下爐膛的助燃風道。
6.根據權利要求1、2、3、4或5所述的純無煙節煤型外置單旋流導熱油爐，其特徵在於爐膛的後部設有由阻隔牆分隔的高溫湍流區，爐膛和高溫湍流區在頂部相通，高溫氣體出口設在高溫湍流區的下部。
7.根據權利要求6所述的純無煙節煤型外置單旋流導熱油爐，其特徵在於阻隔牆的頂部向爐膛一側探出。
全文摘要
本發明涉及一種純無煙節煤型外置單旋流導熱油爐，爐體的上部為加熱區，爐體的下部為熱氣體供應區，加熱區的爐體內配裝有導熱油管，加熱區的頂部設有引風機，其熱氣體供應區的爐體上開設有熱氣體入口，爐體外設有單旋流燃燒裝置，單旋流燃燒裝置的高溫氣體出口與爐體的熱氣體入口對接；單旋流燃燒裝置包括燃燒爐膛、爐排、加煤口和高溫氣體出口，爐膛橫截面的頂部呈形成旋流燃燒的拱形，爐膛的側壁配裝有通向爐膛的助燃風口，助燃風口與爐膛頂部的拱形相切，爐膛的後部連通高溫氣體出口。結構簡單，造價低廉，容易實施，徹底解決了燃煤冒黑煙問題，林格曼黑度為0，既節約了煤資源，又保護了環境，經濟效益和社會效益顯著。
文檔編號F23B80/02GK1873324SQ20061004519
公開日2006年12月6日 申請日期2006年6月29日 優先權日2006年6月29日
發明者王樹洲 申請人:王樹洲