倒置層燃鍋爐的製作方法

2023-07-18 04:56:31 1

專利名稱：倒置層燃鍋爐的製作方法
倒置層燃鍋爐技術領域：
本發明屬於固體燃料鍋爐技術領域，具體涉及一種常壓熱水鍋爐。二、背景技術
目前，工業生產和社會供暖所使用的固體燃料層燃常壓熱水鍋爐，按照其不同的燃燒方式可分為固定爐排和機械化移動爐排兩種。固定爐排指的是將固體燃料置於固定不動的爐排上的燃燒方式。這是一種最古老、結構簡單的層燃燃燒方式。採用固定爐排的層燃燃燒方法最大的問題在於燃料的添加及灰渣的清除。由於每次添加的燃料量有限，導致添加十分頻繁，每次添加的冷燃料直接覆蓋在燃燒層上面，預熱不充分，造成燃燒效率的降低。而對灰渣而言，一方面如果不及時清除，灰渣覆蓋在燃料上，會導致燃燒難以持續；而另一方面，頻繁的除渣不可避免的會破壞燃燒層，導致大量的熱損失。
為解決添料和除渣的問題，在固定爐排的基礎上開發了機械化移動爐排，主要為鏈條爐排，其工作方式可概括為燃料落到爐排上，隨爐排的移動進入燃燒室燃燒，形成的灰渣又隨著爐排的移動帶出燃燒室。儘管鏈條爐在一定程度上解決了添料和除渣的問題， 但仍存在一些難以克服的問題，可歸為以下幾個方面(1)由於燃料在行進中燃燒，而在行進過程中，燃料的狀態一直發生變化，由初始狀態到逐漸預熱，到部分分解，到部分燃燒直至完全燃燒。其燃燒過程的複雜性和不均勻性都會導致燃料難以燃燒徹底，造成熱量的損失。( 換熱水管是利用熱輻射的方式接收熱量。由於燃料是在行進中燃燒，不同的燃燒階段釋放出的熱量各不相同。複雜的輻射方式導致換熱水管難以將各不同階段所釋放出的熱量全部最大化的吸收，熱量的進一步損失造成鍋爐的熱效率進一步降低。C3)除了熱效率較低的問題外，鏈條爐對燃料還很挑剔。鏈條爐不僅對燃料的品質有嚴格的要求，對燃料的尺寸同樣有嚴格的要求。燃料的熱值偏高，會造成燃料的浪費，燃料的熱值偏低，會造成鍋爐不能持續燃燒。燃料的尺寸有著類似的影響。(4)同固定爐排有著同樣的問題，一次性添加的燃料有限，需頻繁添加。三、發明內容
本發明的目的在於提供一種倒置層燃鍋爐，它具有高效的導熱方式，並且能夠一次性添充足夠長時間的燃料，充分燃燒。
本發明採用的技術方案是倒置層燃鍋爐包括給料系統、燃燒系統、換熱系統、除渣系統和排煙系統，它具有筒狀的爐體，燃燒室在爐體下部，進料口在爐體的頂部，進料口下面有料倉，料倉有與燃燒室之間隔離的密封門；爐體上面和四周均有密封保溫層，只在燃燒室下部爐排處有進風口 ；排煙通道位於燃燒室下部側面。
工作時，將燃料投入進料口，經料倉、密封門進入燃燒室，一直落至爐排上，燃料將換熱管埋在其中。燃料添完後，將上蓋關閉，使爐體上部保持封閉狀態，然後由爐排下面點火。
本發明的燃燒方式完全不同於傳統的固定爐排或機械化移動爐排的燃燒方式。其優勢在於穩定的燃燒層，高效的導熱方式，換熱水管始終處於穩定的燃燒層之中。另外在降低選擇燃料標準的同時，降低了單位時間內燃料的添加次數。從理論上說，只要鍋爐結構製作方面允許，就可以無限制的增加一次性添料的總量。
本發明與現有技術相比，具有以下優點
(1)新型層燃燃燒方法傳統的層燃燃燒方法均為將固體燃料置於爐排上，燃燒過程為自上而下燃燒，換熱水管置於燃燒層上方，與燃料有一定的間距。本發明實現了一種新型的層燃燃燒方法。即將一定厚度的固體燃料，置於只有底端開口而其餘面封閉的容器中，因燃燒必備條件氧氣作用，使燃料只能在露出容器底端與氧氣相接觸時才能燃燒。燃燒層始終處於燃料底部，實現了燃料倒置底部層燃的一種新型燃燒方法。燃燒過程是自下而上燃燒。換熱水管置於燃料內部。始終處於燃燒層之中。
(2)熱效率高傳統的層燃燃燒的熱交換方式為熱輻射。固體燃料燃燒後，熱量在爐膛內反射後集中至換熱水管處。本發明所採用的熱交換方式為熱傳導，換熱水管直接置於燃燒層內，燃燒生成的熱量直接由熱傳導的方式由固體燃料交換至換熱水管。熱交換的效率大大提高。
(3)穩定均勻的燃燒層在使用鏈條爐排層燃燃燒方式時，由於燃料在不停的移動，不同階段的燃料溫度及狀態有著較大的差異，使得燃料難以充分燃燒。與之相比，本發明的倒置層燃燃燒方式燃燒層固定不動，穩定而均勻，使燃燒更加充分。
(4)有效地控制了燃燒狀態。鍋爐內燃料燃燒時釋放熱量的多少是由料倉底端燃料燃燒層的厚薄，即置於燃燒層內的燃料數量所決定。本發明可以根據換熱水管所需要的換熱熱量，來調控鍋爐料倉底端燃料燃燒層的厚薄。即根據單位時間內換熱水管所需一定量的換熱量，來投入一定量的燃料。同時也可以根據換熱水管的換熱要求，來調控燃料燃燒層燃燒的速度。使單位體積的燃料能夠最大限度的延長燃燒時間。從而保證了爐內燃料得以充分燃燒，實現等量燃料的燃燒熱值最大限度的有效利用，避免了熱損失，極大的節省了燃料。
(5)提高一次性添加燃料的總量一次性添加燃料的總量由料倉容積決定，可以通過大幅提高料倉的容積使得一次性添加的燃料總量大大提高，從而在單位時間內，同傳統鍋爐相比，極大的降低了燃料添加的頻率。實現一次添加燃料就能滿足鍋爐二十四小時或更長時間的正常運行。降低了勞動強度，特別是為家庭冬季使用小鍋爐取暖提供了極為便利的條件。
(6)廣泛的燃料選擇不僅對燃料的尺寸大小沒有嚴格的限制，而且對燃料的種類、品質等都沒有任何要求。不同種類的燃料如煤、木材、秸稈等均可作為燃料使用。本發明尤其適合北方農村地區，以農作物的秸稈，根莖，穀殼，和野地裡生長的雜草，樹葉為燃料， 做冬季取暖使用。四

附圖為本發明的結構示意圖。五具體實施方式
倒置層燃鍋爐為豎立的筒狀結構，燃燒室23位於爐體下部。在燃燒室上面有料倉5，料倉5上部為進料口 2，進料口 2上面有上蓋1。在料倉5上、下分別有上層密封門3 和下層密封門6，密封門3、6為向下翻轉的對開門，在爐體外有與密封門3、6門軸連接的控制手柄4、7 ；在密封門上有配重塊，當密封門上部無燃料時，配重塊使密封門歸位為關閉狀態。通過調整料倉的高度，可以調整本發明的料倉的容積，進而影響到添加燃料的最大時間間隔。但當料倉增加到一定高度時，須在料倉內增加密封門，使得燃料頂部始終保持一個有限的密封空間，以保證空氣不會流通。
換熱系統由環繞燃燒室一周的水套14和置於燃燒室23內的換熱水管22構成，換熱水管22兩端與水套14相通；換熱水管22下面靠近爐排。所述的換熱水管22為兩層，在換熱水管22上有吸熱翅片。水套14上有連接到爐體外的安全閥8、出水口 9、進水口 11和用於排汙的洩水管13。
所述的爐排由上層的進風管17和下層的爐排條16組合構成，進風管17與爐排條 16相間平行布置；進風管17外端與爐體側面的進風口 12相通，在進風口 12處有調節風門， 在進風管17下面有多個出風孔；通過調節進風口 12處的調節風門，控制進風管內進入的氧氣量，來實現對燃料燃燒的控制。在爐排條16上面有均勻排布的撥灰杆15，各爐排條16經一個連杆連接至爐體外的扳動手柄10。調整不同的爐排間隙，一方面保證燃料不會從爐排上滑落，使燃料得以完全燃燒；另一方面保證灰渣能夠從爐排上掉落，以能夠持續燃燒。這樣，本發明幾乎可應用於所有固體燃料的燃燒。如適當增加爐排間隙，本發明可實現以煤作為燃料的燃燒；可以適當減小爐排間隙，本發明可實現以生物質作為燃料的燃燒。
通過改變爐排的尺寸面積，可以調整本發明的額定功率。使用秸稈等輕質燃燒時， 燃剩的草木灰很少，爐排基本不用動，當使用煤等礦物質燃料，有較厚的灰燼層或產生焦結時，可扳動手柄10，讓爐排條16轉動，使撥灰杆15左右擺動，破壞焦結並將灰燼抖落。爐體底部的灰室可以手動除灰，也可以採用自動運輸機定時除灰。
在水套14和燃燒室23外壁之間為煙道21，在水套14的外壁上裝有煙道隔板20 ； 煙道21與煙因24連接處有煙道門18，煙因出口處有排煙機25。通過排煙機與煙道門相結合的調節方式，可以控制鍋爐的排煙量，以進一步達到控制燃料燃燒的目的。
本發明的工作原理關閉上層密封爐門後，由於爐門的密封作用，使得固體燃料置於頂部及四周密閉的環境中，料倉及燃燒室上部的氣體不能通過爐體頂部或四周向外流通，同時因為固體燃料緊密堆積，料倉及燃燒室內部的氣體也無法形成對流。另外燃燒層燃燒時所釋放的二氧化碳和水蒸氣也充斥了燃燒室的上部和料倉的空間，因此由進風管流進的空氣只能在燃燒室中下部流通，而燃燒室上部空間則為燃料的預熱空間。通過點火裝置點燃固體燃料後，燃燒室下部的燃料由於能夠接觸到氧氣而燃燒起來；但在料倉及燃燒室上部，即使燃料的預熱溫度已經達到燃點，但由於內部氣體不流通，燃料不能接觸到氧氣， 因而無法燃燒。
在燃燒過程中，燃燒室下部的燃料燃盡成灰渣，在重力的作用下，從爐排上脫落； 隨即上部預熱空間內的燃料則向下落入燃燒空間，接觸到氧氣發生燃燒。與此同時料倉底部的燃料則落入預熱空間內預熱。這樣在爐體內自下而上形成均勻、穩定而持續的燃燒層和預熱層。同傳統的層燃燃燒方法相比，本發明實現了燃料倒置底面層燃這樣一種新型燃燒方式ο
這種燃燒方式一方面解決了添料及除渣的問題，燃料在重力的作用下，由預熱空間落入燃燒空間，實現了燃料添加的自動化，並保證了燃燒的持續性。灰渣在重力的作用下，從爐排上掉落，實現了除渣的自動化。另一方面燃料的燃燒層及預熱層始終保持不動， 並且燃燒層均勻的分布在爐排上，保證了燃燒過程的穩定性。 本發明亦實現了一種新型的換熱方式，由於換熱水套包裹在燃燒層外，並且在燃燒層內有換熱水管，燃燒產生的熱量將主要通過熱傳導的方式傳遞給水。這將大大提高鍋爐的熱效率。並且，一方面灰渣在落下後還可進一步釋放出餘熱；另一方面煙也將在煙道內進行充分的熱交換。這樣鍋爐的熱效率將得到進一步的提升。
權利要求
1.一種倒置層燃鍋爐，包括給料系統、燃燒系統、換熱系統、除渣系統和排煙系統，其特徵是它具有筒狀的爐體，燃燒室03)在爐體下部，進料口(2)在爐體的頂部，進料口(2) 下面有料倉(5)，料倉(5)與燃燒室03)之間有隔離的密封門(3、6)；爐體上面和四周均有密封保溫層，只在燃燒室下部爐排處有進風口(1 ；煙道位於燃燒室側面。
2.根據權利要求1所述的倒置層燃鍋爐，其特徵是換熱系統由環繞燃燒室03)—周的水套(14)和置於燃燒室03)內的換熱水管02)構成，換熱水管02)兩端與水套(14) 相通；換熱水管0 下面靠近爐排。
3.根據權利要求2所述的倒置層燃鍋爐，其特徵是所述的換熱水管0 為兩層，在換熱水管02)上有吸熱翅片。
4.根據權利要求1或2所述的倒置層燃鍋爐，其特徵是所述的爐排由上層的進風管 (17)和下層的爐排條(16)組合構成，進風管(17)與爐排條(16)相間平行布置；進風管 (17)外端與爐體側面的進風口(1 相通，在進風口(1 處有調節風門，在進風管(17)下面有多個出風孔；在爐排條(16)上面有均勻排布的撥灰杆(15)，各爐排條(16)經一個連杆連接至爐體外的扳動手柄(10)。
5.根據權利要求1所述的倒置層燃鍋爐，其特徵是所述的密封門(3、6)為向下翻轉的對開門，在爐體外有與密封門(3、6)門軸連接的控制手柄G、7)；在密封門上有配重塊。
6.根據權利要求2所述的倒置層燃鍋爐，其特徵是在水套(14)和燃燒室外壁之間為煙道(21)，在水套(14)的外壁上裝有煙道隔板00)；煙道與煙囟04)連接處有煙道門(18)，煙囟出口處有排煙機05)。
全文摘要
本發明公開了一種倒置層燃燃燒鍋爐，包括給料系統、燃燒系統、換熱系統、除渣系統和排煙系統，它具有筒狀的爐體，燃燒室在爐體下部，進料口在爐體的頂部，進料口下面有料倉，料倉與燃燒室之間有隔離的密封門；爐體上面和四周均有密封保溫層，只在燃燒室下部爐排處有進風口；排煙通道位於燃燒室下部側面。本發明的燃燒方式完全不同於傳統的固定爐排或機械化移動爐排的燃燒方式。其優勢在於具有穩定的燃燒層，高效的導熱方式，換熱水管始終處於穩定的燃燒層之中。另外在降低選擇燃料標準的同時，降低了單位時間內燃料的添加次數。從理論上說，只要鍋爐結構製作方面允許，就可以無限制的增加一次性添料的總量。
文檔編號F24H1/40GK102563853SQ20121003813
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月20日 優先權日2012年2月20日
發明者於耀中, 於耀華, 於耀國, 李玉梅 申請人:於耀中