專利名稱：高效節(jié)能環(huán)保鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是鍋爐的鼓風(fēng)、補(bǔ)水、排煙、熱交換等四個(gè)方面的技術(shù)領(lǐng)域。二. 背景技術(shù)在能源危機(jī)日益嚴(yán)重的今天，人們?cè)谂﹂_發(fā)新能源的同時(shí)，更應(yīng)節(jié)約現(xiàn)有的能源所以節(jié)約每一點(diǎn)可以節(jié)約的能源將是人類可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重 要課題。當(dāng)前使用的鍋爐，給鍋爐補(bǔ)水時(shí)必須有髙壓泵，排煙時(shí)必須有引風(fēng)機(jī)， 燃燒時(shí)必須要用鼓風(fēng)機(jī)，這都要大量的使用電，如果停電鍋爐便無法正常運(yùn) 行。而不管是水管鍋爐也好火管鍋爐也好，其換熱器的構(gòu)造都相當(dāng)?shù)膹?fù)雜， 金屬消耗量也大。那么有沒有一種具有十分高效而簡(jiǎn)單換熱器做成的鍋爐無 需用電也能正常運(yùn)行呢？三. 發(fā)明內(nèi)容本著簡(jiǎn)單、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的原則，本發(fā)明在解決上述問題時(shí)，用外掛式水 箱代替高壓泵、用蒸汽做動(dòng)力代替引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、用螺旋式煙道換熱器代 替普通的換熱器,做出了這樣一種十分簡(jiǎn)單高效而實(shí)用的新型鍋爐。下面就各部分加以祥細(xì)說明(-)外掛式水箱外掛式水箱容積的大小以鍋爐本休最低水位線到最高 水位線所能容納的水容量為標(biāo)準(zhǔn)，它的底部須置于鍋爐最高水位線以上的地 方，外掛式水箱(10)下方經(jīng)由閥門(11)、止回閥(12)后用管道(13) 連到鍋筒(4)上最低水位線以下的某處；上方經(jīng)閥門(6)后由管道(5)連到鍋筒(4)上最高水位線以上的某處。外掛式水箱(10)上方還裝有排 氣閥(7)、進(jìn)水閥(8)通管道(9)連接到水源。其工作展理是這樣的關(guān)閉閥門(11)和閥門(6),打開排氣閥(7)和進(jìn)水閥(8),給外掛式水箱 (10)注水，等外掛式水箱(10)儲(chǔ)滿水后關(guān)閉閥門(8)和閥門(7)。當(dāng) 鍋爐水位到達(dá)最低水位線需要補(bǔ)水時(shí)依次打開閥門(6)與閥門(11)，這時(shí) 外掛式水箱(10)里的水因水位差的關(guān)系會(huì)全部流進(jìn)鍋筒(4)中。重復(fù)以 上的動(dòng)作，即使在沒有高壓泵的情況下也能隨時(shí)給鍋爐補(bǔ)水。止回閥(12) 的作用是防止誤操作[如先打開閥門(11)再開閥門(6)]時(shí)鍋筒(4)中的 水倒流回外掛式水箱(10),造成鍋爐無水的嚴(yán)重后果而設(shè)置的。其優(yōu)點(diǎn)是 無需用電就能給隨時(shí)給鍋爐補(bǔ)水；其缺點(diǎn)是多一個(gè)壓力容器，增加金屬用量。
用蒸汽做動(dòng)力進(jìn)行排煙將按一定方位排列組合在一起的蒸汽噴嘴 陣(21)置于煙囪(1)的底部，經(jīng)由閥門(22)和管道(2)后連接到主蒸 汽輸出管(3)上。打開閥門(22),高溫高壓蒸汽從蒸汽噴嘴陣(21)里的 細(xì)小噴嘴中高速噴出，這些高速流動(dòng)的蒸汽會(huì)把煙道里的煙氣一同帶出煙囪 外，從而達(dá)到引風(fēng)排煙的目的。由流體力學(xué)理論我們得知 一種快速流動(dòng)的 流休會(huì)帶動(dòng)它周圍的流休一起向前流動(dòng)；煙囪里高速流動(dòng)的蒸汽當(dāng)然也會(huì)帶 動(dòng)它周圍的煙氣向煙囪外流動(dòng)，因而其可行性是無可置疑的，現(xiàn)在分析其經(jīng) 濟(jì)性。讓我們先來看看引風(fēng)機(jī)排煙的情況吧眾所周知的，我們所用的電其 大部分是來源于火力發(fā)電廠，其發(fā)電的原理是用蒸汽沖擊發(fā)電機(jī)葉輪來發(fā)電 (注意這里正是利用蒸汽所具有的動(dòng)能)，其蒸汽所具有的能量只有小部 分轉(zhuǎn)化成了電能，而電在輸送過程中又有一部分要損失掉，進(jìn)入引風(fēng)機(jī)后又 有一部分的電能未能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，因而由"蒸汽動(dòng)能—機(jī)械能一電能一多 極變電站……一高壓電一漫長(zhǎng)的電網(wǎng)輸送一多極變電站……一低壓電一電 機(jī)一機(jī)械能一煙氣動(dòng)能"這一曲折的轉(zhuǎn)化過程中，每一次的變換，能量都要 損失一部分，特別是蒸汽動(dòng)能變成電能時(shí)能量損失最多，大約有70%左右。因而到最后蒸汽本身所具有的能量充其量也只有20% ^30%被利用了。而我 們直接用蒸汽做動(dòng)力排煙，其蒸汽所具有的能量將全部被利用。當(dāng)然它也有 副作用，那就是增加煙氣量和減少鍋爐出力。不過任何事情都沒有十全十美， 只要比用電排煙更好、更節(jié)能、更省錢就行了。這只要我們對(duì)噴嘴數(shù)量、噴 嘴孔的大小、噴嘴的排列方式、蒸汽壓力大小這幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行合理的使用就能做到，但有一條原則必須堅(jiān)持那就是用最少的蒸汽量達(dá)到最佳的排煙效果。〇用蒸汽做動(dòng)力鼓風(fēng)助燃從管道(2)輸送來的蒸汽經(jīng)閥門(20)后 由噴嘴(19)向爐膛里適當(dāng)?shù)牡胤礁咚賴姵?，此時(shí)，人們普遍認(rèn)為會(huì)發(fā)生如 下的反應(yīng)首先歸+ C C0 + 112 -能量……①;接著2C0 + 02 2C02 +能量……②;H2 + 02 = , +能量……③。其時(shí)，反應(yīng)式①與后面的兩個(gè)反應(yīng)式②、③根本就不可能同時(shí)發(fā)生，反應(yīng)式①只有在嚴(yán)重缺氧的時(shí)候才會(huì)發(fā)生，如果有氧則根本不可能發(fā)生。原因是我們仔細(xì)觀察這三個(gè)反應(yīng)式后發(fā)現(xiàn)，它們的終端產(chǎn)物是H20和C02，所以當(dāng)出0、 C、 02三者在--起的時(shí) 候，他O是不會(huì)參與反應(yīng)的。這點(diǎn)，我們看下面兩個(gè)反應(yīng)式中的能量變化也可明白H20 + C = CO + H2 ......吸收能量......④C + 02 = C02……放出大量能量……⑤ 反應(yīng)式④是吸收能量的反應(yīng)，用通俗的話來說就是它的反應(yīng)是被動(dòng)的， 反應(yīng)式⑤是放出能量的反應(yīng)，用通俗的話來說就是它的反應(yīng)是主動(dòng)的。所以， 當(dāng)H20、 C、 02三者在一起的時(shí)候，只有反應(yīng)式⑤發(fā)生了。換句話說，就是當(dāng)我們將水蒸汽噴入爐膛的時(shí)候，如果反應(yīng)式①發(fā)生了， 那么說明這時(shí)爐膛嚴(yán)重缺氧，又那來的02與H2、 C0反應(yīng)呢。所以說水蒸汽助燃一說是和"水代汽油"、"水代柴油"、"永動(dòng)機(jī)"等屬于同一類的學(xué)說， 完全是無稽之談。既然如此，我們將水蒸汽噴入爐膛的目的何在呢。本發(fā)明將水蒸汽噴入爐膛真正目的是其一，利用蒸汽做動(dòng)力將大量的 空氣帶進(jìn)爐膛，具休做法是，蒸汽管及其噴嘴(19)的外面適當(dāng)距離的地方套有一根套管(18)，噴嘴(19)與套管(18)的前端(仲進(jìn)爐膛端)要有 適當(dāng)?shù)木嚯x，當(dāng)噴嘴(19)高速噴出蒸汽時(shí)，會(huì)帶動(dòng)套管(18)里的大量空 氣以混合氣體的形式向爐膛內(nèi)的某處高速噴出；其二，混合氣體以極高的速 度向爐膛中燃料的表面吹去，它攪動(dòng)爐膛中的空氣，并吹開燃料表面的灰燼， 讓氧氣直達(dá)核心與炭發(fā)生反應(yīng)。用蒸汽做動(dòng)力鼓風(fēng)與用電鼓風(fēng)相比其優(yōu)點(diǎn)是，①不用電，停電的情況 下也能照常生產(chǎn)，②其風(fēng)帶狹窄，比鼓風(fēng)機(jī)更有針對(duì)性、其風(fēng)速之快，鼓風(fēng) 機(jī)更無法相比，因而比鼓風(fēng)機(jī)更易吹開燃料表面的灰燼，氧氣更易與炭接觸， 燃料燃燒得更充分，爐膛里煤煙幾乎無法形成。其缺點(diǎn)是，蒸汽噴入爐膛會(huì) 增加煙囪的煙氣量，減少鍋爐出力。但只要對(duì)噴管的使用數(shù)量、位置、噴嘴 孔的大小、蒸汽的壓力等幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行合理的使用，就能使其利大于弊。(蹄螺旋式煙道螺旋式換熱器經(jīng)常在冷凝器中被應(yīng)用，但在鍋爐中， 特別是火管鍋爐中卻沒人使用。本發(fā)明所說的螺旋式煙道其側(cè)面近似圓柱 形、頂部錐狀凸出、底部錐狀凹進(jìn)、煙道截面是長(zhǎng)方形。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、占用A間少、受熱面積大、金屬用量少、最適用于快速出汽鍋爐。其缺 點(diǎn)是煙道太彎曲，不易清掃。不過本發(fā)明的底部是錐狀，因而有一定的坡 度，清掃時(shí)，用鋼珠以一定的初速度從煙道進(jìn)U拋入，由于重力的作用，鋼 珠會(huì)把灰塵一起從煙道出口帶出。如果再配以聲波除灰器，效果應(yīng)該十分理 想。四.


圖l是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明中嫘旋式煙道結(jié)構(gòu)示意圖 圖3是本發(fā)明中螺旋式煙道軸截面圖 其中l(wèi).煙囪2.管道3.主蒸汽輸出管4.鍋筒5.管道6.閥門7.排氣 閥8.進(jìn)水閥9.管道IO.外掛式水箱11.閥門12.止回閥13.管道 14.換熱器15.螺旋式煙道i6.爐膛17.爐門18.套管19.噴嘴20. 閥門21.蒸汽噴嘴陣22.閥門23.煙道進(jìn)LJ 24.煙道出U五. 具體實(shí)施辦法外掛式水箱(10)容積的大小以鍋爐本體最低水位線到最高水位線所能 容納的水容量為標(biāo)準(zhǔn)，它作為壓力容器，與鍋筒(4)承受同樣的壓力，因 而應(yīng)用同樣的材料制造,它的底部應(yīng)置于鍋爐最高水位線以上的地方。外掛 式水箱(10)卜一方經(jīng)由閥門(11)、止問閥(12)后用管道(13)連到鍋筒 (4)上最低水位線以下的某處，上方經(jīng)閥門(6)后由管道(5)連到鍋筒 (4〉上最高水位線以上的某處。外掛式水箱(10)上方還裝有排氣閥(7)、 進(jìn)水閥(8)通管道(9)連接到水源。其工作過程是這樣的關(guān)閉閥門(11) 和閥門(6)，打開排氣閥(7)和進(jìn)水閥(8)，給外掛式水箱(10)注水， 等外掛式水箱(10)儲(chǔ)滿水后關(guān)閉閥門(8)和閥門(7)。當(dāng)鍋爐水位到達(dá) 最低水位線需要補(bǔ)水時(shí)依次打開閥門(6)與閥門(11)，這時(shí)外掛式水箱(IO) 里的水因水位差的關(guān)系會(huì)全部流進(jìn)鍋筒(4)中。重復(fù)以上的動(dòng)作，即使在 沒有電，沒有高壓泵的情況下也能隨時(shí)給鍋爐補(bǔ)水。止問閥(12)的作用是 防止誤操作[如先打開閥門(11)再開閥門(6)]時(shí)鍋筒(4)中的水倒流回外掛式水箱(10)，造成鍋爐無水的嚴(yán)重后果而設(shè)置的。噴嘴陣(21)布置在煙肉(1)的底部或者煙道(15)的末端，由于蒸 汽從噴嘴噴出后以扇狀形式向四處散開，因而噴嘴的布置應(yīng)均勻分布；噴嘴 的多少應(yīng)適當(dāng)，應(yīng)盡量少用而又能達(dá)到理想排煙效果為宜，過多會(huì)加大煙囪 的負(fù)荷，減少鍋爐出力，無端浪費(fèi)能源。噴嘴陣(21)經(jīng)閥門(22)由管道(2)連到主蒸汽輸出管(3)上。吹進(jìn)爐膛(16)的蒸汽應(yīng)越少越好，而被其帶進(jìn)爐膛(16)的空氣應(yīng)越 多越好，也就是說必須以最少的蒸汽量帶進(jìn)最大的空氣量為佳。岡而蒸汽管 與套管(18)之間的距離應(yīng)大一些，噴嘴(19)到套管(18)前端(進(jìn)爐膛 端)要有適當(dāng)?shù)木嚯x，即從噴嘴(19)噴出的以扇狀向四周擴(kuò)散的蒸汽，在 它出套管(18)前必須能充滿套管(18)的整個(gè)橫截面。視爐膛的大小可考 慮采用一根或多根這樣的噴管。套管(8)后端暴露在爐外的空氣中，以便 空氣E障礙的通過。其蒸汽的來源可由主蒸汽輸出管(3)通過管道(2)經(jīng) 閥門(20)輸送過來，也可由別處提供。如圖2、 3所示螺旋式煙道(15)，其外側(cè)似圓柱，頂部似凸起的圓錐， 底部似凹進(jìn)的圓錐，煙道截面是長(zhǎng)方形。整體似一巻中間被吊起的蚊香，中 間最高，外圏最低，其走勢(shì)是有一定坡度的螺旋式下降。除塵時(shí)可用特制的 槍從煙道進(jìn)口將鋼珠射入煙道內(nèi)，鋼珠向卜'滾動(dòng)時(shí)會(huì)把灰塵一同從煙道出口 帶出。聲波除塵器可能是這種鍋爐最好的除塵設(shè)備。換熱器(14)做成外殼圓柱形、頂部凸起的圓錐形、底部凹進(jìn)的圓錐 形。這種換熱器的特點(diǎn)是在同樣的容積空間里能用最少的鋼材做出最大的換熱面枳；而換熱器里的水容量也可做到最少，因而這種換熱器是快速出汽鍋爐最佳選擇。
權(quán)利要求
1.高效節(jié)能環(huán)保鍋爐，它由外掛式水箱(10)、蒸汽噴嘴陣(21)、噴嘴(19)、套管(18)、螺旋式煙道(15)等組成。其主要特征是外掛式水箱(10)在不用高壓泵的情況下能隨時(shí)給鍋爐加水、煙囪(1)內(nèi)的蒸汽噴嘴陣(21)代替引風(fēng)機(jī)用蒸汽做動(dòng)力進(jìn)行排煙、吹進(jìn)爐膛的二次風(fēng)不是鼓風(fēng)機(jī)吹進(jìn)來的而是從噴嘴(19)里噴出的少量蒸汽帶動(dòng)大量套管(18)里的空氣噴進(jìn)來的、螺旋式煙道(15)的煙道壁是鍋爐的主要換熱面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效節(jié)能環(huán)保鍋爐，其特征在于外掛式水箱(10)用 與鍋筒(4)相同的材料制造、上部用管道(5)通到鍋筒(4)的最高水位線 以上的某處，管道(5)上裝有閥門(6)、下部用管道(13)通到鍋筒(4) 的最低水位線以下的某處，管道(13)上裝有閥門(11)和止回閥(12);外 掛式水箱(10)上還裝有排氣閥(7)與進(jìn)水閥(8)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效節(jié)能環(huán)保鍋爐，其特征在于蒸汽噴嘴陣(21)是 由一個(gè)或多個(gè)噴嘴組成的噴嘴陣，它們被均勻布置在煙囪(1)的底部，并經(jīng) 過閥門(22)用管道(2)連到主蒸汽輸出管G)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的髙效節(jié)能環(huán)保鍋爐，其特征在于管道(2)經(jīng)過閥門(20) 到達(dá)噴嘴(19),噴管和噴嘴(19)外適當(dāng)距離的地方有一根套管(18)，它 們作為一件組合一同伸迸爐膛(16)進(jìn)行二次風(fēng)的鼓風(fēng)助燃視爐膛(16) 的大小，這樣的組合可以是一件也可以是多件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效節(jié)能環(huán)保鍋爐，其特征在于螺旋式煙道(15)象 一巻中間被吊起的蚊香，其側(cè)面象圓柱形、頂部象凸起的圓錐形、底部象凹 進(jìn)的圓錐形、煙道截面是長(zhǎng)方形。煙氣在里面是以螺旋式下降的方向流動(dòng)。 其煙道壁是鍋爐換熱器的主要換熱面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新式的鍋爐，它從一個(gè)全新的視角來看現(xiàn)有鍋爐的缺陷，并加以改進(jìn)之。主要體現(xiàn)在以下的四個(gè)方面1.外掛式水箱在不用高壓泵或沒有電的情況下可隨時(shí)給鍋爐補(bǔ)水。2.在煙囪底部按裝蒸汽噴嘴陣，用高壓蒸汽做動(dòng)力代替引風(fēng)機(jī)排煙。能節(jié)省大量的能源，而且效果比引風(fēng)機(jī)要好得多。3.雖然蒸汽助燃一說完全是無稽之談，但高速流動(dòng)的蒸汽可以做為動(dòng)力帶動(dòng)大量的空氣進(jìn)入爐膛進(jìn)行有氧助燃。蒸汽以鼓風(fēng)機(jī)無法達(dá)到的風(fēng)速?zèng)_刷燃料表面的灰燼，讓氧氣直達(dá)核心部位與炭結(jié)合，而達(dá)到鼓風(fēng)助燃的目的，這有利于控制進(jìn)入爐膛的過?？諝饬?，從而做到鼓風(fēng)機(jī)無法達(dá)到的效果。4.用螺旋式煙道做為鍋爐的主要換熱面，它能在同樣的容積空間下用最少的材料做出最大的換熱面積。而且這種換熱器，在同樣多的換熱面積下能做到儲(chǔ)水量最少，因而是快速出汽鍋爐換熱器的最佳選擇。
文檔編號(hào)F24H1/22GK101324369SQ20071012610
公開日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2007年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月11日
發(fā)明者楊秀海 申請(qǐng)人:楊秀海