專利名稱：文丘里管效應式純無煙導熱油鍋爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種文丘里管效應式純無煙導熱油鍋爐，屬于工業(yè)熱工設備。
背景技術：
立式手燒型導熱油鍋爐是在工業(yè)領域內普遍使用的一種多品種系列鍋爐產(chǎn)品，目前國內各大鍋爐廠正在大量生產(chǎn)，并且市場容量非常大，結構包括外殼、外殼內的導熱油盤管和燃燒裝置，導熱油盤管與燃燒裝置之間構成熱氣體腔，燃燒裝置中，爐排的上方為燃燒爐膛，爐排的下方為灰室，與燃燒爐膛對應設有加煤爐門，與灰室對應設有出灰門，灰室配有一次助燃風口，燃燒爐膛頂部設有高溫煙氣出口，從燃燒爐膛沖上來的高溫煙氣從高溫煙氣出口進入熱氣體腔，通過導熱油盤管加熱導熱油，被加熱的導熱油介質將熱量傳出。這種鍋爐燃燒工藝原始、落后，燃燒很不充分，運行時冒出大量黑煙，煤碳中寶貴的可燃成份“揮發(fā)份”，約占30～35％左右，幾乎全部都以煙的形式，通過煙囪排到大氣中，造成嚴重的大氣污染，同時“揮發(fā)份”的大量揮發(fā)也會帶走大量熱能，為了彌補這熱損失，達到相應的熱效率，還要另外多燒一些煤，這種結構模式，即不環(huán)保，又不節(jié)能，無法達到節(jié)能、環(huán)保要求。
那么這種結構為什么排放黑煙呢？因為下面的爐膛在燃燒時有大量的可燃成份，包括揮發(fā)份(碳氫氣體、一氧化碳)蒸發(fā)起來的碳粒子、煤焦油蒸汽等，因為質量很輕，受高溫氣流的“空氣動力”的作用，快速向上蒸發(fā)運動，到達鍋爐上體，也就是圓桶形導熱油盤管部位。我們知道，完全燃燒的基本要素有4條①必須的燃燒溫度；②足夠的空氣量(氧氣)；③良好的混合；④充分足夠的燃燒時間。然而在這個盤管部位，因為盤管內的工質(導熱油)要大量吸熱，使得這個部位溫度很低，這個低溫環(huán)境溫度取決于導熱油的出口溫度，鍋爐用戶根據(jù)車間里的各種產(chǎn)品所需要的工藝溫度最低的為120℃，中溫170～200℃，最高也只有330℃，可是煙氣的燃燒溫度為700℃以上，所以這個溫度環(huán)境是不能使煙氣中的揮發(fā)份燃燒掉的，相反高溫煙氣中的可燃成份在這種低溫環(huán)境中會大量凝結析出，形成顆粒更大的煙塵，牢牢地粘在盤管上，越積越厚，嚴重影響傳熱效果，降低鍋爐的傳熱效率，另一部分則經(jīng)過煙道排向大氣層，污染環(huán)境，并不斷堵塞煙道和后面的附屬設備。
因此，該鍋爐正因為①沒有足夠的燃燒溫度；②在這個部位氧氣也很不充足；③煙氣直線上升沒有足夠的攪拌混合；④煙氣也沒有足夠的駐留時間。不能滿足完全燃燒的4大要素，所以排放黑煙也就成為定局了，并且徹頭徹尾地成了這種設備的“頑癥”，這是一個人所共知的世界性難題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種文丘里管效應式純無煙導熱油鍋爐，結構合理，能夠解決燃煤黑煙排放問題，實現(xiàn)燃燒氣體的純無煙排放，節(jié)約煤資源，保護環(huán)境。
本發(fā)明所述的文丘里管效應式純無煙導熱油鍋爐，包括外殼、外殼內的導熱油盤管和燃燒裝置，導熱油盤管與燃燒裝置之間構成熱氣體腔，燃燒裝置中，爐排的上方為燃燒爐膛，爐排的下方為灰室，與燃燒爐膛對應設有加煤爐門，與灰室對應設有出灰門，灰室配有一次助燃風口，燃燒爐膛的頂部設有高溫煙氣出口，其高溫煙氣出口的上方設有二次燃燒爐膛，二次燃燒爐膛的橫截面呈圓形，二次燃燒爐膛上設有二次助燃風口，二次燃燒爐膛的頂部設有高溫氣體出口，高溫氣體出口連通熱氣體腔。
本發(fā)明中二次燃燒爐膛的爐膛壁與高溫煙氣出口間呈斜面連接，整體形成散射圓錐狀，防止死角，文丘里管效應更加顯著。
在高溫煙氣出口處也設二次助燃風口，加強助燃和攪動作用，促進漩流燃燒。
為了獲得良好的燃燒氣體的旋轉效果，二次助燃風口最好對應圓形橫截面的二次燃燒爐膛的切線方向。
將高溫氣體出口設計為收縮口，可獲得更好的文丘里管效應。
根據(jù)規(guī)模大小情況不等，二次助燃風口在二次燃燒爐膛的圓形橫截面上可分布多個，2-10個適宜，連通二次助燃風口的風道連通在環(huán)形布風盒上；同理，二次助燃風口在二次燃燒爐膛的縱向上也可以分布多層，2-6層適宜。
環(huán)形布風盒，在燃燒裝置的“腰間”形成“環(huán)形風道”，所有的二次助燃風都由“環(huán)形風道”提供風源，風的壓力由配裝的風機提供，風機可連接三相交流電源，也可通過變頻器實現(xiàn)變頻調速，完成風量調節(jié)。
工作原理文丘里管也叫文氏管，在除塵器、氣體、液體的流量計量“射流控制系統(tǒng)”及各種儀器儀表中用于計量物理參數(shù)的取樣，是組成傳感器的重要組成部分，有空氣動力“背風面吸附效應”，我們正是利用文丘里管的“空氣動力學效應”(也稱“文丘里管效應”)設計了本發(fā)明文丘里管效應式純無煙導熱油鍋爐。
正是由于文丘里管效應的“背風面吸附效應”，使得從高溫煙氣出口沖上來的高濃度煙氣，緊貼在二次燃燒火膛的圓形內壁上，形成一個中間空心狀的氣流分布，然而這種氣流分布正好受到以切線方向高速射入這個圓形分布的二次助燃風的“擾動”，使這個氣流團迅速旋轉起來，產(chǎn)生猛烈地氧化燃燒，伴隨著劇烈地可燃性氣體和氧氣的強烈攪拌和燃燒，“揮發(fā)份”的化學內能被釋放出來變成熱能被利用，即消除了煙氣，又獲得了熱能，在這種燃燒體制中，二次燃燒火膛中的溫度會迅速升高到1000度以上，這就為更加徹底的燃燒創(chuàng)造了極好的條件。由于高溫氣流是螺旋形行走路線，又加上二次火膛里面高的溫度，又有耐火襯里的保溫作用，駐留時間和溫度都得到了保證。滿足了完全燃燒的4大要素①必須的溫度；②足夠的助燃氧氣；③良好的攪拌混合；④足夠的駐留時間。在這里體現(xiàn)得完善無缺，恰到好處，所有的可燃物全部燃盡，得到無色、無味、干凈、透明的潔凈氣體。最后以旋轉形式的氣流分布從高溫氣體出口噴射出去，進入熱氣體腔，加熱導熱油盤管。燃燒充分，熱效率高。由于高溫氣流具有慣性，旋轉將繼續(xù)下去，這股旋轉的高溫氣流同時也強化了和盤管的傳熱效果，更加提高了熱效率。
本發(fā)明文丘里管效應式純無煙導熱油鍋爐，結構簡單，造價低，使用壽命長，燃燒效果好，很好地解決了燃煤黑煙排放問題，實現(xiàn)了燃燒氣體的純無煙排放，熱效率高，節(jié)約煤資源，節(jié)煤率達30％以上，無黑煙排放，林格曼黑度為0，保護了環(huán)境。


圖1、現(xiàn)有導熱油鍋爐結構示意圖。
圖2、文丘里管的結構及空氣動力原理圖。
圖3、本發(fā)明實施例1結合燃燒裝置燃燒運行工況示意圖。
圖4、二次燃燒爐膛部分的橫截面結構及燃燒原理示意圖。
圖5、本發(fā)明實施例2二次燃燒爐膛部分的橫截面結構及燃燒原理示意圖。
圖6、本發(fā)明導熱油盤管被加熱工況示意圖。
圖中a、入口段b、c、收縮段d、圓柱狀喉口e、散射圓錐體f、低壓區(qū)g、氣流1、爐排2、燃煤3、加煤爐門4、耐火爐襯5、金屬外殼6、保溫材料7、環(huán)形布風盒8、高溫煙氣9、二次助燃風道10、二次燃燒爐膛11、高溫氣體出口12、高溫氣體13、導熱油盤管14、高溫煙氣出口15、燃燒爐膛16、出灰門17、風道F1、一次助燃風F2、二次助燃風B1、B2、風機P1、P2、P3、P4氣流盲區(qū)。
具體實施例方式
結合上述附圖對本發(fā)明作進一步說明。
圖2所示的是文丘里管的結構及空氣動力原理。
從文丘里管的入口處注入一定壓力和一定流速的氣流，氣流從入口段a，經(jīng)過收縮段b、c被逐漸壓縮，當?shù)竭_圓柱狀喉部d處時密度最大，流速也達到最大，然后氣流g不是以圓柱形經(jīng)過喉口向上噴射，而是以圓錐形式緊貼散射圓錐體e的內腔壁，以空心喇叭形向上擴散和噴射，這就是文丘里管的空氣動力“背風面吸附效應”。這種現(xiàn)象是怎么形成的呢？這是因為氣流經(jīng)過圓柱狀喉部d時被壓縮和加速，剛開始的那一瞬間是以圓柱形向上噴射，可是就是因為這股氣流的加速后噴射，在喇叭形的背風面上被抽成低壓區(qū)，氣流貼向背風面變成喇叭形，噴射的氣流中心形成了低壓區(qū)f，并且趨向于“真空”，這就是文丘里管的空氣動力學效應，簡稱“文丘里管效應”。
圖3、圖4所示的是本發(fā)明實施例1結構及燃燒原理。
本發(fā)明所述的文丘里管效應式純無煙導熱油鍋爐，包括金屬外殼5、金屬外殼5內的導熱油盤管13和燃燒裝置，導熱油盤管13與燃燒裝置之間構成熱氣體腔，燃燒裝置中，爐排1的上方為燃燒爐膛15，爐排1的下方為灰室，與燃燒爐膛15對應設有加煤爐門3，與灰室對應設有出灰門16，灰室配有一次助燃風口，由風道17提供助燃風，燃燒爐膛15的頂部設有高溫煙氣出口14，在高溫煙氣出口14的上方設有二次燃燒爐膛10，二次燃燒爐膛10的橫截面呈圓形，二次燃燒爐膛10上設有二次助燃風口，由二次助燃風道9提供助燃風，二次助燃風口對應圓形橫截面的二次燃燒爐膛的切線方向，二次燃燒爐膛10的爐膛壁與高溫煙氣出口14間呈斜面連接，二次燃燒爐膛10的頂部設有高溫氣體出口11，高溫氣體出口11為收縮口，高溫氣體出口11連通熱氣體腔，高溫煙氣出口14處也設有同樣結構的二次助燃風口，連通二次助燃風口的風道連通在環(huán)形布風盒7上。
圖示中，燃燒爐膛15的爐膛壁相當于文丘里管的氣流入口段a，燃燒爐膛15的頂部斜肩相當于文丘里管的收縮段b、c，高溫煙氣出口14相當于文丘里管的圓柱狀喉口d，二次燃燒爐膛10的爐膛壁與高溫煙氣出口14間的斜面連接形成的散射圓錐狀相當于散射圓錐體e，斜面即為文丘里管的背風面，二次燃燒爐膛10的爐膛壁相當于文丘里管的末尾散射圓錐體的延伸段”。本發(fā)明中的燃燒裝置就相當于一個變形的“文丘里管”，充分利用了文丘里管效應。
工作過程從燃燒爐膛15沖上來的高溫煙氣，在二次助燃風的助燃、擾動作用下，在二次燃燒爐膛10內形成旋轉，漩流燃燒，在高溫下對煙氣進行加氧攪拌混合，從而將煙氣中的可燃成份完全徹底地燒盡，能徹底達到“純無煙”的運行效果。
圖5所示的是本發(fā)明實施例2中二次燃燒爐膛部分的橫截面結構及燃燒原理，二次助燃風口垂直圓形橫截面的二次燃燒爐膛，此時會有P1、P2、P3、P4氣流盲區(qū)，燃燒效果較次一些。
圖6所示，導熱油盤管，可根據(jù)不同功率型號所確定的不同直徑的鍋爐管，采用盤管機用密排卷繞工藝，做成圓桶形盤管，多層套裝而成，一般是2層。被加熱運行過程中，高溫氣體沿圖中標注的虛線所示，呈上——下——上的三回程路線行走，傳熱效果好，熱效率高。
權利要求
1.一種文丘里管效應式純無煙導熱油鍋爐，包括外殼、外殼內的導熱油盤管和燃燒裝置，導熱油盤管與燃燒裝置之間構成熱氣體腔，燃燒裝置中，爐排的上方為燃燒爐膛，爐排的下方為灰室，與燃燒爐膛對應設有加煤爐門，與灰室對應設有出灰門，灰室配有一次助燃風口，燃燒爐膛的頂部設有高溫煙氣出口，其特征在于高溫煙氣出口的上方設有二次燃燒爐膛，二次燃燒爐膛的橫截面呈圓形，二次燃燒爐膛上設有二次助燃風口，二次燃燒爐膛的頂部設有高溫氣體出口，高溫氣體出口連通熱氣體腔。
2.根據(jù)權利要求1所述的文丘里管效應式純無煙導熱油鍋爐，其特征在于二次燃燒爐膛的爐膛壁與高溫煙氣出口間呈斜面連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的文丘里管效應式純無煙導熱油鍋爐，其特征在于高溫煙氣出口處設有二次助燃風口。
4.根據(jù)權利要求1所述的文丘里管效應式純無煙導熱油鍋爐，其特征在于二次助燃風口對應圓形橫截面的二次燃燒爐膛的切線方向。
5.根據(jù)權利要求1所述的文丘里管效應式純無煙導熱油鍋爐，其特征在于高溫氣體出口為收縮口。
6.根據(jù)權利要求1、2、3、4或5所述的文丘里管效應式純無煙導熱油鍋爐，其特征在于二次助燃風口在二次燃燒爐膛的圓形橫截面上分布有2-10個，連通二次助燃風口的風道連通在環(huán)形布風盒上。
7.根據(jù)權利要求6所述的文丘里管效應式純無煙導熱油鍋爐，其特征在于二次助燃風口在二次燃燒爐膛的縱向上分布有2-6層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種文丘里管效應式純無煙導熱油鍋爐，包括外殼、外殼內的導熱油盤管和燃燒裝置，導熱油盤管與燃燒裝置之間構成熱氣體腔，燃燒裝置中，爐排的上方為燃燒爐膛，爐排的下方為灰室，與燃燒爐膛對應設有加煤爐門，與灰室對應設有出灰門，灰室配有一次助燃風口，燃燒爐膛的頂部設有高溫煙氣出口，其高溫煙氣出口的上方設有二次燃燒爐膛，二次燃燒爐膛的橫截面呈圓形，二次燃燒爐膛上設有二次助燃風口，二次燃燒爐膛的頂部設有高溫氣體出口，高溫氣體出口連通熱氣體腔。結構簡單，造價低，使用壽命長，燃燒效果好，很好地解決了燃煤黑煙排放問題，實現(xiàn)了燃燒氣體的純無煙排放，熱效率高，節(jié)約煤資源，無黑煙排放，林格曼黑度為0，保護了環(huán)境。
文檔編號F24H7/00GK101050887SQ200710014729
公開日2007年10月10日 申請日期2007年4月28日 優(yōu)先權日2007年4月28日
發(fā)明者王樹洲 申請人:王樹洲