專利名稱：一種具螺旋火道的直燃式液體加熱爐(器)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬液體加熱器，適用于液體加熱、汽化和濃縮的場(chǎng)合。
在人類生活和生產(chǎn)各領(lǐng)域中，需將各種液體加熱或蒸發(fā)。例如各種鍋爐、熱水器、茶水爐、濃縮鍋、蒸發(fā)器、結(jié)晶器、導(dǎo)熱油爐、溴冷機(jī)組中的高壓發(fā)生器等等。盡管它們加熱的工質(zhì)、用途、作用和工況差別很大，但都有以下共同點(diǎn)1、都具有燃燒裝置和燃燒室。其作用是將各種燃料(固體、液體、氣體燃料)燃燒以獲得高溫燃燒煙氣(以下簡(jiǎn)稱煙氣)；2、煙氣經(jīng)過(guò)輻射、傳導(dǎo)和對(duì)流將熱傳給待加熱的液體；3、煙氣將熱傳給液體后降溫成廢氣由煙囪排于環(huán)境；4、為有效組織傳熱和煙氣流動(dòng)，爐內(nèi)設(shè)有煙氣流道(亦稱火道或煙道)；5、熱是通過(guò)間壁傳給待加熱液體；6、需有一個(gè)外殼包絡(luò)成一個(gè)與環(huán)境相封隔的系統(tǒng)；7、當(dāng)被加熱液體發(fā)生相變(汽化)時(shí)，加熱爐內(nèi)需有足夠的汽化空間，當(dāng)被加熱液體沒(méi)有相變時(shí)，可以不要汽化空間，只需在液體出口管路中加設(shè)一膨脹(水)箱即可。
由以上各部分組成的系統(tǒng)，我們統(tǒng)稱之為直燃式液體加熱爐(器)。
可以把直燃式液體加熱爐(器)分類如下1、按燃料種類分，可分為(1)煤爐，其中包括層狀燃燒爐、煤粉燃燒爐、流態(tài)化燃燒爐、水煤漿燃燒爐；(2)燃油爐；(3)燃?xì)鉅t；(4)復(fù)合燃料爐。
2、按被加熱液體工質(zhì)分，可分為(1)單質(zhì)爐如蒸汽爐，熱水爐；(2)多元工質(zhì)爐，如高溫載熱體爐、導(dǎo)熱油爐、混合溶液加熱爐，溴化鋰機(jī)組中的高壓發(fā)生器等。
3、按被加熱液體有無(wú)相變分，可分為(1)無(wú)相變爐，如供生活熱水用的熱水爐、取暖爐、導(dǎo)熱油爐和高溫載熱體爐；(2)有相變爐，如蒸汽鍋爐、濃縮鍋、蒸發(fā)器、蒸發(fā)結(jié)晶器、釜式蒸餾器、再沸器、溴化鋰機(jī)組中的高壓發(fā)生器等等。
迄今為止，商業(yè)化的各種液體加熱器中，煙氣對(duì)液體對(duì)流傳熱只有兩種結(jié)構(gòu)型式。即火管(煙氣走管內(nèi)，被加熱液體走管外)和水管(被加熱液體走管內(nèi)煙氣走管外)兩種?；鸸軤t的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、操作方便。但緊湊性很差、體積大、自重大、充液量多、啟動(dòng)性能很差。水管爐的優(yōu)缺點(diǎn)正好與之相反。
當(dāng)被加熱液體加熱后需要循環(huán)時(shí)，例如采暖用的熱水爐、導(dǎo)熱油爐和溴冷機(jī)組中的高壓發(fā)生器。要求啟動(dòng)性能好，更需要一種緊湊性好、充液量少的液體加熱爐(器)。遺憾的是由于加工上的困難，我國(guó)目前取暖爐、導(dǎo)熱油爐都是火管結(jié)構(gòu)。在溴冷機(jī)行業(yè)中除個(gè)別廠家從國(guó)外引進(jìn)水管式高發(fā)外，絕大多數(shù)廠家都采用火管式高發(fā)。與國(guó)外機(jī)組相比差距很大。因而研究開(kāi)發(fā)一種制造簡(jiǎn)單、緊湊性高、充液量少的高壓發(fā)生器是擺在我國(guó)溴冷機(jī)行業(yè)面前的一項(xiàng)緊迫而光榮的任務(wù)。
各種液體加熱爐(器)由于使用的燃料不同，燃燒方式不同，燃燒裝置各異。燃燒裝置在液體加熱爐(器)中布置、結(jié)構(gòu)也有很大的不同。這方面不屬于本發(fā)明涉及的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的一個(gè)總的發(fā)明構(gòu)思是使燃燒的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)一螺旋的流道(火道)經(jīng)過(guò)與液體隔離的間壁對(duì)液體進(jìn)行加熱。它與傳統(tǒng)的火管或水管結(jié)構(gòu)是完全不同的。
各種液體加熱爐(器)中，最為復(fù)雜的當(dāng)推溴冷機(jī)組中的高壓發(fā)生器。其中的液體是一個(gè)多元溶液、有相變、液體的溫度、濃度、蒸發(fā)(發(fā)生)壓力都有嚴(yán)格要求。而且溴化鋰對(duì)金屬具有較強(qiáng)的腐蝕性。據(jù)此，本發(fā)明將以高壓發(fā)生器為典型進(jìn)行論述。在此基礎(chǔ)上陸續(xù)向液體加熱爐(器)中其它領(lǐng)域(如各種鍋爐、導(dǎo)熱油爐、再沸器、蒸發(fā)器等)拓展。為使我國(guó)直燃式液體加熱爐(器)達(dá)到世界領(lǐng)先水平而努力。
本發(fā)明的目的，旨在提供一種具螺旋火道的直燃式液體加熱爐(器)。它是由燃燒裝置、燃燒室、輻射加熱段、對(duì)流加熱段、煙道、煙囪、清灰口、液體進(jìn)出口、出汽口、排污口、外殼和溫度、壓力、液面計(jì)量?jī)x表所組成。其特征在于燃燒的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)一螺旋狀的流道(火道)，經(jīng)過(guò)與液體隔離的間壁對(duì)液體進(jìn)行加熱、蒸發(fā)，液體可以呈螺旋狀流動(dòng)，也可以與螺旋道相垂直的方向流動(dòng)，液體可以是浸沒(méi)式的，亦可以是噴淋成膜狀的，液體可以有相變也可以沒(méi)有相變，當(dāng)有相變時(shí)，液體加熱爐(器)內(nèi)的液面上應(yīng)有蒸發(fā)(發(fā)生)空間，當(dāng)沒(méi)有相變時(shí)，液面上可以有空間也可以沒(méi)有空間，當(dāng)沒(méi)有空間時(shí)，在液體出口的管路上應(yīng)設(shè)膨脹(水)箱。
這種新型的液體加熱爐(器)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、熱效率高、操作方便、緊湊性好、體積小、重量輕、充液量小、啟動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1為溴冷機(jī)組的高壓發(fā)生器縱剖面示意圖。圖2為其的橫剖面示意圖。燃料由燃燒裝置1送往燃燒室2內(nèi)經(jīng)燃燒成高溫?zé)煔狻Ｈ紵冶焕鋮s套3包圍，其中充滿待加熱的溴化鋰溶液。其作用有二，一是防止燃燒室壁被燒損；二是吸收高溫?zé)煔獾臒崃?。這里以輻射傳熱為主，故也可稱之為輻射段。煙氣離開(kāi)輻射段進(jìn)入到對(duì)流段。對(duì)流段的火道4呈螺旋狀。煙氣沿螺旋道按逆時(shí)針?lè)较?參見(jiàn)圖2，當(dāng)然如螺旋道是右旋時(shí)則按順時(shí)針?lè)较?流動(dòng)。最后由煙囪5排于環(huán)境。稀的溴化鋰溶液由稀溶液入口12送入，經(jīng)冷卻套3進(jìn)入到高壓發(fā)生器內(nèi)。和螺旋火道4相鄰的水道7亦呈螺旋狀。待加熱的溴化鋰溶液受熱而沸騰產(chǎn)生的汽泡作垂直向上在蒸發(fā)室8汽化(發(fā)生)。為防止發(fā)生的冷劑蒸汽夾帶溶液微粒污染冷劑水。在蒸發(fā)室8的上部設(shè)有擋液板9。經(jīng)汽-液分離后的冷劑蒸汽由出口11送往低壓發(fā)生器。高壓發(fā)生器用外殼10使與環(huán)境封隔。濃縮后的濃溶液經(jīng)液囊13由濃溶液出口14排出，經(jīng)溶液換熱器冷卻后去吸收器成為稀溶液，由稀溶液入口12送入到高壓發(fā)生器內(nèi)完成了溶液循環(huán)。由于溶液是循環(huán)使用的，所以減少充液量不僅可以減少價(jià)格昂貴的溴化鋰的用量，而且大大提高了機(jī)組的啟動(dòng)性能。當(dāng)需要更換溴化鋰溶液時(shí)，可由排污口19排盡。20為清灰口。6為液體。
為了進(jìn)一步減少充液量，同時(shí)強(qiáng)化傳熱和發(fā)生過(guò)程?？梢园褕D1所示的浸沒(méi)式發(fā)生器改為如圖3所示的噴淋膜狀發(fā)生。它的基本結(jié)構(gòu)和浸沒(méi)式的相同，只是增加了一套噴淋布液系統(tǒng)。圖3為其縱剖面示意圖。液囊13位置較低，用泵16將溶液泵送到噴淋裝置15，使溶液均勻地成膜狀分布螺旋水道的壁表面。液體呈膜狀向下流動(dòng)并被加熱汽化。和浸沒(méi)式相比，其優(yōu)點(diǎn)是充液量更少，傳熱更好。缺點(diǎn)是增加了一臺(tái)泵。
當(dāng)待加熱液體加熱并不發(fā)生相變，加熱的目的是把液體作為載熱體在液體加熱爐(器)和用戶(負(fù)載)間進(jìn)行循環(huán)時(shí)，則在液體加熱爐(器)內(nèi)可不留汽化(蒸發(fā))空間。其內(nèi)充滿液體，例如高溫載熱體(導(dǎo)熱油、溶鹽)以及水暖爐中的水等。它們?cè)谝后w加熱爐(器)和用戶(負(fù)載)間進(jìn)行循環(huán)。
圖4為這種循環(huán)的系統(tǒng)示意圖。液體載熱體在液體加熱爐(器)18中被加熱。由于比容增大，在管網(wǎng)中需設(shè)置一膨脹(水)箱19。液體載熱體經(jīng)用戶(負(fù)載)降溫后再循環(huán)到液體加熱爐(器)18中。如上升送往用戶(負(fù)載)和由用戶(負(fù)載)下降回流的液體載熱體的重度差較大，足以克服系統(tǒng)的阻力時(shí)，液體載熱體可以進(jìn)行自然循環(huán)(如圖4所示)。當(dāng)重度差不足以克服系統(tǒng)阻力時(shí)，需要在管網(wǎng)中加設(shè)一臺(tái)泵，進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)。(圖4中未示)在某些場(chǎng)合，當(dāng)煙氣在爐內(nèi)的壓力降不允許過(guò)大，或者使用的燃料灰分較大，要經(jīng)常清除螺旋火道中的灰分可采用多頭螺旋火道，圖5為其縱剖面示意圖。
圖5為一種以煤為燃料進(jìn)行層狀燃燒的液體加熱爐(器)。煤從加煤口25加入燃煤層23上層，由爐柵24下部進(jìn)入的空氣進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生的煙氣上升到環(huán)形煙道22，分多頭進(jìn)入到螺旋火道中，然后集中到煙囪5排于環(huán)境。燃燼的灰渣定期從清渣口26清出。加熱汽化的液體蒸汽由出汽口11排出。集存在螺旋火道中的灰塵，可以由清灰口20用軟軸清灰工具清理。外殼10中底部的高溫部分內(nèi)襯耐火、保溫磚21，在螺旋水道的底部設(shè)有排污口19，以排盡爐內(nèi)的液體及定期排污。
基于本發(fā)明上述的總的發(fā)明構(gòu)思，只要改變被加熱液體的種類，就可以制成能滿足不同工藝要求的多種設(shè)備。例如以水為工質(zhì)時(shí)就是一臺(tái)蒸汽鍋爐、熱水茶爐或水暖鍋爐。以導(dǎo)熱油為工質(zhì)時(shí)，就是一臺(tái)導(dǎo)熱油爐。以水溶液為工質(zhì)時(shí)就是一臺(tái)濃縮鍋、蒸發(fā)器。以各種有機(jī)溶液或多元混合液為工質(zhì)時(shí)，就是一臺(tái)再沸器、蒸餾釜、閃蒸加熱器、加熱爐等等。盡管它們應(yīng)用的場(chǎng)合、加熱的目的千差萬(wàn)別，但它們的基本構(gòu)思是一樣的。故不再贅述。
權(quán)利要求
1.一種具螺旋火道的直燃式液體加熱爐(器)，它是由燃燒裝置、燃燒室、輻射加熱段，對(duì)流加熱段、煙道、清灰口、液體進(jìn)出口、出汽口、排污口，外殼和溫度、壓力、液面計(jì)量?jī)x表所組成。其特征在于燃燒的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)一螺旋狀的流道(火道)經(jīng)過(guò)與液體隔離的間壁對(duì)液體進(jìn)行加熱，螺旋狀流道(火道)可以是單頭螺旋，亦可以是多頭螺旋。
2.一種如權(quán)利要求1所述的具螺旋火道的直燃式液體加熱爐(器)，其特征在于液體加熱爐(器)內(nèi)被加熱的液體可以呈螺旋狀流動(dòng)，也可以呈與螺旋道相垂直的方向流動(dòng)，液體可以是浸沒(méi)式的，也可以是噴淋成膜狀的，液體可以有相變，亦可以沒(méi)有相變，當(dāng)有相變時(shí)，液面上應(yīng)有蒸發(fā)(發(fā)生)空間，當(dāng)沒(méi)有相變時(shí)，液面上可留有空間，亦可以不留空間，當(dāng)沒(méi)有空間時(shí)，在液體出口的管路上應(yīng)設(shè)置膨脹(水)箱。
全文摘要
一種具螺旋火道的直燃式液體加熱爐(器),屬于液體加熱器具。適用于一切液體需加熱、汽化或濃縮的場(chǎng)合。它是由燃燒裝置、燃燒室、輻射加熱段、對(duì)流加熱段、煙道、煙囪、清灰口、液體進(jìn)出口、出汽口、排污口、外殼和溫度、壓力、液面計(jì)量?jī)x表所組成。其特征在于燃燒的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)一螺旋狀的流道(火道)經(jīng)過(guò)與液體隔離的間壁對(duì)液體進(jìn)行加熱,它完全不同于傳統(tǒng)的火管或水管式液體加熱爐(器)。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、熱效率高、操作方便、緊湊性好、體積小、重量輕、充液量少、啟動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)。適用于蒸汽鍋爐、熱水爐、液體載熱體爐、蒸發(fā)器、濃縮鍋、再沸器、蒸餾釜和溴冷機(jī)組中的高壓發(fā)生器。
文檔編號(hào)F24H1/36GK1197186SQ9811117
公開(kāi)日1998年10月28日 申請(qǐng)日期1998年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月10日
發(fā)明者吳植仁 申請(qǐng)人:吳植仁