專利名稱：文丘里管效應(yīng)式純無煙導(dǎo)熱油鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種文丘里管效應(yīng)式純無煙導(dǎo)熱油鍋爐，屬于工業(yè)熱工設(shè)備。
技術(shù)背景立式手燒型導(dǎo)熱油鍋爐是在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)普遍使用的一種多品種系列鍋爐產(chǎn)品，目前國內(nèi) 各大鍋爐廠正在大量生產(chǎn)，并且市場(chǎng)容量非常大，結(jié)構(gòu)包括外殼、外殼內(nèi)的導(dǎo)熱油盤管和燃 燒裝置，導(dǎo)熱油盤管與燃燒裝置之間構(gòu)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(duì)應(yīng)設(shè)有加煤爐門，與灰室對(duì)應(yīng)設(shè)有出灰門，灰室配有一次 助燃風(fēng)口，燃燒爐膛頂部設(shè)有高溫?zé)煔獬隹?，從燃燒爐膛沖上來的高溫?zé)煔鈴母邷責(zé)煔獬隹?進(jìn)入熱氣體腔，通過導(dǎo)熱油盤管加熱導(dǎo)熱油，被加熱的導(dǎo)熱油介質(zhì)將熱量傳出。這種鍋爐燃 燒工藝原始、落后，燃燒很不充分，運(yùn)行時(shí)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(yán)重的大氣污染，同時(shí)"揮發(fā)份"的大量揮發(fā)也會(huì)帶走大量熱能，為了彌補(bǔ)這熱損失，達(dá)到相應(yīng)的熱效率，還要 另外多燒一些煤，這種結(jié)構(gòu)模式，即不環(huán)保，又不節(jié)能，無法達(dá)到節(jié)能、環(huán)保要求。那么這種結(jié)構(gòu)為什么排放黑煙呢？因?yàn)橄旅娴臓t膛在燃燒時(shí)有大量的可燃成份，包括揮 發(fā)份(碳?xì)錃怏w、 一氧化碳)蒸發(fā)起來的碳粒子、煤焦油蒸汽等，因?yàn)橘|(zhì)量很輕，受高溫氣 流的"空氣動(dòng)力"的作用，快速向上蒸發(fā)運(yùn)動(dòng)，到達(dá)鍋爐上體，也就是圓桶形導(dǎo)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(shí)間。然而在這個(gè)盤管部位，因?yàn)楸P管內(nèi)的工質(zhì)(導(dǎo)熱油) 要大量吸熱，使得這個(gè)部位溫度很低，這個(gè)低溫環(huán)境溫度取決于導(dǎo)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'C，中溫170 200°C，最高也只有 330'C，可是煙氣的燃燒溫度為700'C以上，所以這個(gè)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?zé)煔庵械目扇汲煞菰谶@種低溫環(huán)境中會(huì)大量凝結(jié)析出，形成顆粒更大的煙塵， 牢牢地粘在盤管上，越積越厚，嚴(yán)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(shè)備。因此，該鍋爐正因?yàn)棰贈(zèng)]有足夠的燃燒溫度；②在這個(gè)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(shí)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(shè)備的"頑癥"，這是一個(gè)人所共知的世界性難題。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種文丘里管效應(yīng)式純無煙導(dǎo)熱油鍋爐，結(jié)構(gòu)合理，能夠解 決燃煤黑煙排放問題，實(shí)現(xiàn)燃燒氣體的純無煙排放，節(jié)約煤資源，保護(hù)環(huán)境。本實(shí)用新型所述的文丘里管效應(yīng)式純無煙導(dǎo)熱油鍋爐，包括外殼、外殼內(nèi)的導(dǎo)熱油盤管 和燃燒裝置，導(dǎo)熱油盤管與燃燒裝置之間構(gòu)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(duì)應(yīng)設(shè)有加煤爐門，與灰室對(duì)應(yīng)設(shè)有出灰門，灰室配有 一次助燃風(fēng)口，燃燒爐膛的頂部設(shè)有高溫?zé)煔獬隹冢涓邷責(zé)煔獬隹诘纳戏皆O(shè)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(shè)有二次助燃風(fēng)口， 二次燃燒爐膛的頂 部設(shè)有髙溫氣體出口，高溫氣體出口連通熱氣體腔。本實(shí)用新型中-二次燃燒爐膛的爐膛壁與高溫?zé)煔獬隹陂g呈斜面連接，整體形成散射圓錐狀，防止死角，文丘里管效應(yīng)更加顯著。在髙溫?zé)煔獬隹谔幰苍O(shè)二次助燃風(fēng)口，加強(qiáng)助燃和攪動(dòng)作用，促進(jìn)漩流燃燒。 為了獲得良好的燃燒氣體的旋轉(zhuǎn)效果，二次助燃風(fēng)口最好對(duì)應(yīng)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(shè)計(jì)為收縮口，可獲得更好的文丘里管效應(yīng)。根據(jù)規(guī)模大小情況不等，二次助燃風(fēng)口在二次燃燒爐膛的圓形橫截面上可分布多個(gè)，2—IO個(gè)適宜，連通二次助燃風(fēng)口的風(fēng)道連通在環(huán)形布風(fēng)盒上；同理，二次助燃風(fēng)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(fēng)盒，在燃燒裝置的"腰間"形成"環(huán)形風(fēng)道"，所有的二次助燃風(fēng)都由"環(huán)形 風(fēng)道"提供風(fēng)源，風(fēng)的壓力由配裝的風(fēng)機(jī)提供，風(fēng)機(jī)可連接三相交流電源，也可通過變頻器 實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，完成風(fēng)量調(diào)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(jì)量"射流控制系統(tǒng)"及各種儀器 儀表中用于計(jì)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(dòng)力"背風(fēng)面吸附 效應(yīng)"，我們正是利用文丘里管的"空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)"(也稱"文丘里管效應(yīng)")設(shè)計(jì)了本 實(shí)用新型文丘里管效應(yīng)式純無煙導(dǎo)熱油鍋爐。正是由于文丘雖管效應(yīng)的"背風(fēng)面吸附效應(yīng)"，使得從高溫?zé)煔獬隹跊_上來的高濃度煙氣，
緊貼在二次燃燒火膛的圓形內(nèi)壁上，形成一個(gè)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(gè)圓形分布的二次助燃風(fēng)的"擾動(dòng)"，使這個(gè)氣流團(tuán)迅速旋轉(zhuǎn) 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(qiáng)烈攪拌和燃燒，"揮發(fā)份" 的化學(xué)內(nèi)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(huì)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(shí)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(shí)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(zhuǎn)形式的氣流分布從 高溫氣體出口噴射出去，進(jìn)入熱氣體腔，加熱導(dǎo)熱油盤管。燃燒充分，熱效率高。由于高溫 氣流具有慣性，旋轉(zhuǎn)將繼續(xù)下去，這股旋轉(zhuǎn)的高溫氣流同時(shí)也強(qiáng)化了和盤管的傳熱效果，更 加提高了熱效率。本實(shí)用新型文丘里管效應(yīng)式純無煙導(dǎo)熱油鍋爐，結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)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(shí)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(dá)30%以上，無黑煙排放，林格曼黑度為0，保護(hù)了環(huán)境。

圖l、現(xiàn)有導(dǎo)熱油鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖。圖2、文丘里管的結(jié)構(gòu)及空氣動(dòng)力原理圖。圖3、本實(shí)用新型實(shí)施例l結(jié)合燃燒裝置燃燒運(yùn)行工況示意圖。圖4、 二次燃燒爐膛部分的橫截面結(jié)構(gòu)及燃燒原理示意圖。圖5、本實(shí)用新型實(shí)施例2 二次燃燒爐膛部分的橫截面結(jié)構(gòu)及燃燒原理示意圖。圖6、本實(shí)用新型導(dǎo)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 S、金屬外殼 6、保溫材料 7、 環(huán)形布風(fēng)盒 8、高溫?zé)煔?9、 二次助燃風(fēng)道 10、 二次燃燒爐膛 11、高溫氣體出口 12、高溫氣體 13、導(dǎo)熱油盤管 14、高溫?zé)煔獬隹?15、燃燒爐膛 16、出灰門 17、 風(fēng)道 Fl、一次助燃風(fēng) F2、 二次助燃風(fēng) Bl、 B2、風(fēng)機(jī) Pl、 P2、 P3、 P4氣流盲區(qū)。
具體實(shí)施方式
結(jié)合上述附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。圖2所示的是文丘里管的結(jié)構(gòu)及空氣動(dòng)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(dāng)?shù)竭_(dá)圓柱狀喉部d處時(shí)密度最大，流速也達(dá)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(nèi)腔壁，以空心喇叭形向上擴(kuò)散 和噴射，這就是文丘里管的空氣動(dòng)力"背風(fēng)面吸附效應(yīng)"。這種現(xiàn)象是怎么形成的呢？這是 因?yàn)闅饬鹘?jīng)過圓柱狀喉部d時(shí)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?yàn)檫@股氣流的加速后噴射，在喇叭形的背風(fēng)面上被抽成低壓區(qū)，氣流貼向背風(fēng)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(dòng) 力學(xué)效應(yīng)，簡稱"文丘里管效應(yīng)"。圖3、圖4所示的是本實(shí)用新型實(shí)施例1結(jié)構(gòu)及燃燒原理。本實(shí)用新型所述的文丘里管效應(yīng)式純無煙導(dǎo)熱油鍋爐，包括金屬外殼5、金屬外殼5內(nèi)的 導(dǎo)熱油盤管13和燃燒裝置，導(dǎo)熱油盤管13與燃燒裝置之間構(gòu)成熱氣體腔，燃燒裝置中，爐 排1的上方為燃燒爐膛15，爐排l的下方為灰室，與燃燒爐膛15對(duì)應(yīng)設(shè)有加煤爐門3，與灰 室對(duì)應(yīng)設(shè)有出灰門16,灰室配有一次助燃風(fēng)口，由風(fēng)道17提供助燃風(fēng)，燃燒爐膛15的頂部 設(shè)有高溫?zé)煔獬隹?14,在高溫?zé)煔獬隹?14的上方設(shè)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(shè)有二次助燃風(fēng)口，由二次助燃風(fēng)道9提供助燃風(fēng)，二次 助燃風(fēng)口對(duì)應(yīng)畫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?zé)煔?出口 14間呈斜面連接，二次燃燒爐膛10的頂部設(shè)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ll連通熱氣體腔，高溫?zé)煔獬隹?14處也設(shè)有同樣結(jié)構(gòu)的二次助燃風(fēng)口， 連通二次助燃風(fēng)口的風(fēng)道連通在環(huán)形布風(fēng)盒7上。圖示中，燃燒爐膛15的爐膛壁相當(dāng)于文丘里管的氣流入口段a，燃燒爐膛15的頂部斜肩 相當(dāng)于文丘里管的收縮段b、 c,高溫?zé)煔獬隹?4相當(dāng)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?zé)煔獬隹?14間的斜面連接形成的散射圓錐狀相當(dāng)于散射圓錐體e，斜 面即為文丘里管的背風(fēng)面，二次燃燒爐膛10的爐膛壁相當(dāng)于文丘里管的末尾散射圓錐體的延 伸段"。本實(shí)用新型中的燃燒裝置就相當(dāng)于一個(gè)變形的"文丘里管"，充分利用了文丘里 管效應(yīng)。工作過程從燃燒爐騰15沖上來的髙溫?zé)煔?，在二次助燃風(fēng)的助燃、擾動(dòng)作用下，在二次燃燒爐膛 10內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)，漩流燃燒，在高溫下對(duì)煙氣進(jìn)行加氧攪拌混合，從而將煙氣中的可燃成份完 全徹底地?zé)M，能徹底達(dá)到"純無煙"的運(yùn)行效果。圖5所示的是本實(shí)用新型實(shí)施例2中二次燃燒爐膛部分的橫截面結(jié)構(gòu)及燃燒原理，二次
助燃風(fēng)口垂直豳形橫截面的二次燃燒爐膛，此時(shí)會(huì)有Pl、 P2、 P3、 P4氣流盲區(qū)，燃燒效果 較次一些。圖6所示，導(dǎo)熱油盤管，可根據(jù)不同功率型號(hào)所確定的不同直徑的鍋爐管，采用盤管機(jī) 用密排巻繞工藝，做成圓桶形盤管，多層套裝而成， 一般是2層。被加熱運(yùn)行過程中，高溫 氣體沿圖中標(biāo)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(quán)利要求1、一種文丘里管效應(yīng)式純無煙導(dǎo)熱油鍋爐，包括外殼、外殼內(nèi)的導(dǎo)熱油盤管和燃燒裝置，導(dǎo)熱油盤管與燃燒裝置之間構(gòu)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(duì)應(yīng)設(shè)有加煤爐門，與灰室對(duì)應(yīng)設(shè)有出灰門，灰室配有一次助燃風(fēng)口，燃燒爐膛的頂部設(shè)有高溫?zé)煔獬隹?，其特征在于高溫?zé)煔獬隹诘纳戏皆O(shè)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(shè)有二次助燃風(fēng)口，二次燃燒爐膛的頂部設(shè)有高溫氣體出口，高溫氣體出口連通熱氣體腔。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的文丘里管效應(yīng)式純無煙導(dǎo)熱油鍋爐，其特征在于二次燃燒爐膛 的爐膛壁與高溫?zé)煔獬隹陂g呈斜面連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的文丘里管效應(yīng)式純無煙導(dǎo)熱油鍋爐，其特征在于高溫?zé)煔獬隹?處設(shè)有二次助燃風(fēng)口。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的文丘里管效應(yīng)式純無煙導(dǎo)熱油鍋爐，其特征在于二次助燃風(fēng)口 對(duì)應(yīng)圓形橫截面的二次燃燒爐膛的切線方向。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的文丘里管效應(yīng)式純無煙導(dǎo)熱油鍋爐，其特征在于高溫氣體出口 為收縮口。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、 4或5所述的文丘里管效應(yīng)式純無煙導(dǎo)熱油鍋爐，其特征在 于二次助燃風(fēng)口在二次燃燒爐膛的圓形橫截面上分布有2—10個(gè)，連通二次助燃風(fēng)口的風(fēng)道 連通在環(huán)形布風(fēng)盒上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的文丘里管效應(yīng)式純無煙導(dǎo)熱油鍋爐，其特征在于二次助燃風(fēng)口 在二次燃燒爐膛的縱向上分布有2~6層。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種文丘里管效應(yīng)式純無煙導(dǎo)熱油鍋爐，包括外殼、外殼內(nèi)的導(dǎo)熱油盤管和燃燒裝置，導(dǎo)熱油盤管與燃燒裝置之間構(gòu)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(duì)應(yīng)設(shè)有加煤爐門，與灰室對(duì)應(yīng)設(shè)有出灰門，灰室配有一次助燃風(fēng)口，燃燒爐膛的頂部設(shè)有高溫?zé)煔獬隹?，其高溫?zé)煔獬隹诘纳戏皆O(shè)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(shè)有二次助燃風(fēng)口，二次燃燒爐膛的頂部設(shè)有高溫氣體出口，高溫氣體出口連通熱氣體腔。結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)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(shí)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(hù)了環(huán)境。
文檔編號(hào)F23B10/02GK201041350SQ20072002155
公開日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2007年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月28日
發(fā)明者王樹洲 申請(qǐng)人:王樹洲