專利名稱：天然氣(油、氣等)熱機機組、機車及灶具伴行爐余熱利用技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天然氣(油、氣等)熱機機組、機車及灶具伴行爐余熱利用技術(shù)，尤其是設(shè)有熱機尾氣引煙系、攏熱膽箱、管束、中繼膽箱、攏煙膽箱或爆氣換熱、曝孔而無管束氣水直接換熱的立、臥圓(方)造型的生產(chǎn)低壓蒸汽或常壓熱(茶)水的熱機、灶具伴行爐。
目前，我國乃至全球還沒有熱機或灶具上的伴行爐，造成了極大地能源利用上的浪費一臺頂級水平的汽油或柴油、天然氣發(fā)動機也只不過是35％以下的熱效率，相應(yīng)地由于所排煙氣的低能量密度而無法利用，要有60～70％以上的熱給白白地跑掉，散耗在大氣里；一臺液化氣灶或油灶、煤灶，灶內(nèi)火焰熾熱，灶口上卻只有一個平、弧面的鍋底受熱，其效率也不過25～30％左右，也有60～70％左右的熱量無法利用；我國最近幾年大力發(fā)展了天然氣西氣東輸工程，寧波海底氣田，南海海底氣田(海上澳大利亞船泊進(jìn)口液化天然氣將每年保持在280萬噸等)，普及天然氣灶、天然氣熱機發(fā)電也將是一個時代的新面貌?？墒?，天然氣能源用在熱機和灶具上的利用率也只能是按35％粗計，要有大半熱能被白白耗散到大氣里去，另外尤其值得注意的是天然氣的成分主要是CH4(由氫125.6MJ/kg，碳33.7MJ/kg發(fā)熱特性組比)雖然氫與碳重量比大約1∶3，但整個天然氣的發(fā)熱貢獻(xiàn)的氫、碳物質(zhì)比為3.7∶1，即氫遠(yuǎn)大于碳，我們可以說是氫氣主熱了我們的灶具和熱機，而氫的燃燒產(chǎn)物只是水蒸氣，大約每kg天然氣燃燒后按有2.1～2.2kg的蒸汽，汽只能被棄之無用(約等于1100Kcal的熱量被潛熱蒸發(fā)帶去了)若按天然氣低位發(fā)熱值8400Kcal/Nm3左右估計，大約14％左右被潛熱廢氣帶走了……我們一方面在灶具和熱機發(fā)電上棄掉60％～70％的能源利用中的低能量密度部分的熱，可另一方面又在生活上大量加耗能量取用生活能源，如果世界上有幾個油田、氣田、煤田供應(yīng)灶具和熱機燃用的話，那么就相當(dāng)于必然要浪費掉本來就是可以利用的正在同時燃燒的兩至三個油、氣(煤)田……本發(fā)明的目的是通過本發(fā)明的多方面實施使中國乃至全球的灶具都有一臺相配套的伴行爐，每一臺熱機(不論固定或移動裝置)也都有一臺相應(yīng)配套的伴行爐，特別是天然氣供應(yīng)地區(qū)，均采用先行熱機發(fā)電(大、小造型以適應(yīng)家庭和單位)而后由本發(fā)明的伴行爐把低能量密度的部分以氣、水余熱介質(zhì)之下充分利用下來以使這些個地區(qū)的天然氣熱利用率提高1～2倍以上，相當(dāng)于把對應(yīng)氣田的開發(fā)年齡延長一倍或世上的這些個油氣田倍增而實現(xiàn)人類化石能源的合理節(jié)約與利用的根本目的。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的在圓(方)柱形鍋殼之上(側(cè)或下邊、頂)開引煙來熱管(管外延法蘭接引煙系)，管過水壁側(cè)或端向通入攏熱膽箱，箱遞次下(或上、左、右)通煙設(shè)對流管束，管束或螺旋置或直通，或管體螺紋加工并通入下(或上、左、右位向的)攏煙膽箱，箱遞下(或上、左、右向)爐外設(shè)順逆向正、負(fù)壓引煙煙頸，頸出鍋殼入引風(fēng)煙囪或者是每爐置開放管束端口的兩箱與鍋殼串并封各自法蘭而爐爐串接各爐鍋殼并端合，各箱首尾接力相通的煙(或熱源廢棄水體)從左端首爐攏熱膽箱入經(jīng)“管束—攏煙膽箱”接次爐“箱—管—箱”連爐串并接至尾箱通向引風(fēng)機(或泵壓去水)，而尾端鍋殼則于尾殼側(cè)外通入泵來水且各爐尾首殼側(cè)設(shè)聯(lián)通管直至首爐之端的鍋殼側(cè)外引來冷卻吸熱水體的來水管。常規(guī)的現(xiàn)行鍋爐設(shè)有來熱管側(cè)外引引煙系通入對流換熱爐膛內(nèi)的橫(豎)管束之下(前)的改制方案；在家用灶具或小微型熱機上配套常壓熱水爐或者直捷簡化為僅以引煙爐的爆氣換氣熱管，管過爐殼底部經(jīng)群布的爆氣孔探入鍋殼水空間與上角頂設(shè)的煙頸相通的熱水箱伴行爐結(jié)構(gòu)；煙頸引煙系及兩箱系最低處設(shè)排溢水系管、槽，而常、低壓伴行爐統(tǒng)設(shè)常規(guī)鍋爐規(guī)范的出力、供水、安全系統(tǒng)的管、閥、網(wǎng)等。這樣，當(dāng)熱機或灶具排出正常殘熱氣流(或殘熱水流)熱源系工作正常，則引煙系經(jīng)減振攏火對接的來熱管只能通來余熱煙氣(或余熱水流)，氣過攏熱膽箱，箱分通若干管束，再過攏煙(中繼)膽箱，箱通煙頸而去(煙氣因冷卻系吸熱低干露點所凝之水只能經(jīng)排、溢水系管排出)實現(xiàn)了鍋殼內(nèi)吸熱水體的熱功運行，或汽、或水、或茶、或浴而將熱機和灶具的燃燒后的熱能利用提高了1～2倍。如此以來，當(dāng)熱效率為35％的汽油發(fā)動機得到適型伴行爐的配套，則可以從熱能利用絕對值角度提高了1.5倍以上。當(dāng)熱效率為20％的小型天然氣發(fā)電機組得伴行爐配套(按爆氣體行爐估計)不僅可以將燃燒熱能利用率提高到極限，還能夠?qū)γ咳?kg天然氣要產(chǎn)生2.1～2.2kg的潛熱蒸汽給全部熱量凝水全回收。我國西氣東輸工程海上液化天然氣進(jìn)口都給所供地區(qū)的千家萬戶的生活能源的全天候天然氣化供應(yīng)提供可能。一個居民家庭如果每天燃用0.5～0.6立方米的天然氣三餐用熱外，經(jīng)伴行爐攏熱后可以額外獲得50kg左右40℃～50℃的生活熱水或者開水20kg；一臺內(nèi)燃機車(火車頭)的伴行爐可以滿足全列車全部旅客的茶、浴、暖用熱(水)；一臺僅100KW的天然氣發(fā)電機組得到伴行爐配套后，不僅可以供50戶居民電熱三餐，還能夠在一個小時內(nèi)由伴行爐生產(chǎn)(按0.35kg天然氣產(chǎn)一度電計)300000大卡左右的生活熱水或者20萬大卡的飽和蒸汽以及相當(dāng)于59000大卡的廢氣潛熱能。照此計算，我國居民燃?xì)庠钍碌奶烊粴饫寐侍岣?.5倍至3.0倍；在冬季采暖季節(jié)里各地可采用天然氣中、小型發(fā)電機組“熱電聯(lián)產(chǎn)”，若可普及，那么，發(fā)電后伴行爐用熱與直接燃?xì)庥脽岬默F(xiàn)行生活爐采熱的生活質(zhì)量沒有什么大的差別，換句話說燃?xì)忮仩t用熱出力的715萬大卡，卻遠(yuǎn)不及發(fā)電1000KWh之后經(jīng)伴行爐配套后攏熱熱出力的615萬大卡(要知道每0.35kg天然氣降低了0.2～0.5元的經(jīng)濟性價值)來得經(jīng)濟。
由于采用了上述方案，本發(fā)明實現(xiàn)了全球熱機和灶具所耗能源，特別是天然氣的熱效率提高1～2倍的目的。
下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1，是發(fā)明第一個實施例微型圓柱鍋殼伴行爐中剖圖示；圖2，是圖1的上視圖。
圖3，是本發(fā)明第二個實施例的固定熱機大型臥式伴行爐(或串并單爐)的中剖(示意)圖。
圖4，是本發(fā)明第三個實施例的爆氣管水火換熱無管束負(fù)壓熱水箱伴行爐中剖(示意)圖。
圖5，是本發(fā)明第四個實施例的常規(guī)常、低壓鍋爐改性伴行爐局剖結(jié)構(gòu)(示意)圖。
圖6，是本發(fā)明第五個實施例的多爐串體的固定、轉(zhuǎn)移熱機(如列車)或大型工業(yè)設(shè)備余熱利用的直、彎、盤串并列組合連接的水氣或水水、氣氣換熱組合伴行爐中剖示意圖。
圖7，是本發(fā)明第六個實施例的小型天然氣發(fā)電機組(如開普數(shù)碼發(fā)電機組)組合家用生活伴行爐的剖視結(jié)構(gòu)圖示。
圖中1、引煙(水)對接管或法蘭管頭栓接來熱(煙、水)管(簡來熱管)；2、橢、圓、方各形攏熱(煙)膽(整、半盒式或端接法蘭組合)箱(簡攏熱膽箱)；3、直、彎螺旋對流火(水)行粗、細(xì)管管束(簡管束)；4、攏煙(熱、水)膽(整、半盒式或端接法蘭組合)箱(簡攏煙膽箱)；5、正、負(fù)壓順逆行煙(熱、水)煙頸管(筒煙頸)；6、罐、筒式單、復(fù)(圓、方、方缺)爐鍋殼(簡鍋殼)；7、汽、水出力、安全、供水管座口(簡汽、水管口)；8、供水管口；9、上、下、左、右全保溫通引煙來熱(水)、聚煙(水)系(簡引煙系)；10、清灰口門；11、水位計；12、排渣閥；13、人孔；14、引(真空泵)風(fēng)機(煙囪)；15、底座；16、排、溢水系；17、引煙爆氣水火無管束直接換熱群孔管(簡爆氣換熱管)；18、爆氣孔；19、取(供)水(浴)咀閥；20、鍋爐煙頸；21、汽水出力管口；22、鍋爐鍋殼；23、鍋爐膽壁；24、鍋爐橫水管；25、鍋爐添加橫水管；26、串爐單爐端口法蘭(簡端法蘭)；27、氣、水聯(lián)通管；28、水源泵；29、串接式單爐鍋殼(簡串爐鍋殼)；30、串接鍋殼直、彎串并聯(lián)通布置來(去)水管(簡來水管)；31、絕熱封閉各單爐(內(nèi))保溫層(簡保溫層)；32、返向行煙管束；33、法蘭管板(或稱凹面封頭管板)；34、通煙(水)彎頭鍋殼(簡彎頭鍋殼)；35、對流換熱爐膛；36、燃?xì)獍l(fā)電機組；37、排氣管(防振)法蘭；38、中繼膽箱。
在圖1中，是豎向立置橢圓段對稱封頭鍋殼6內(nèi)的攏熱膽箱2與攏煙膽箱4由管束3連通，箱2下過殼6通外設(shè)煙頸5和左右清灰口門10，箱4左過殼6通外設(shè)來熱管1，頸5且通引煙系9的主體結(jié)構(gòu)。
在圖2中，是圖1的上視圖形圖，上設(shè)汽、水管口7，左側(cè)引來熱管1，管1接引煙系9。
在圖3中，是臥置式端對稱橢圓封頭的鍋殼6內(nèi)偏下位設(shè)由左攏熱膽箱2左起向經(jīng)管束3螺旋延并通右攏煙膽箱4，箱2左側(cè)過殼6外下通來熱管1，管1延至右端接通引煙系9，箱4右過殼6外下通煙頸5，頸5延接引煙系9，系9裝引風(fēng)機14的主件結(jié)構(gòu)。
在圖4中，是長方形水箱式鍋殼6內(nèi)，左下角外向通入引煙系9連法蘭接通殼6之底置入的爆氣換熱管17，管17的下半部密布爆氣孔18，殼6右上角設(shè)通向上的煙頸5，頸5延接引風(fēng)機14而殼6內(nèi)充水經(jīng)供水閥19的自來水管而附設(shè)水管口7供浴、暖的管網(wǎng)系統(tǒng)。
在圖5中，是常規(guī)鍋爐一側(cè)的鍋殼22，外通入來熱管1到加添了鍋爐添加橫水管25的鍋爐膽壁23之內(nèi)的對流換熱爐膛35的伴行合并爐。
在圖6中，是每爐置開放管束3端口的攏熱來熱管1并法蘭直接法蘭管板33與爐鍋殼連體，板33通管束3橫向右接凹面封頭管板33遞至下爐爐殼29，繼過對應(yīng)爐管束3而一個個單爐接通下去(或向下、上由彎鍋殼34并聯(lián)各單爐)，而由法蘭管板33與凹面封頭管板33合并(或彎頭鍋殼34)連通整爐左端來熱管1到各單爐管束3至最末(右)端外的引煙系9，由最末個爐之殼29端側(cè)設(shè)水源泵28入通經(jīng)由各單爐連接段殼29內(nèi)“箱—管—箱”之外的氣、水聯(lián)通管27直至最右端單爐之首側(cè)外的來水管30，且系統(tǒng)內(nèi)外(包裝之內(nèi))全保溫。
在圖7中，方形爐殼6右下側(cè)缺掖下置有燃?xì)獍l(fā)電機組36，組36左后設(shè)定排氣管法蘭37，法蘭37接殼6體缺掖下右側(cè)來熱管1，通攏熱膽箱2，彎置首束管束2，中繼膽箱38，在經(jīng)箱38返向行煙管束32，束32彎下通入攏煙膽箱4，箱4側(cè)向左外側(cè)通去煙頸5。
權(quán)利要求
1.一種天然(油、氣等)熱機機組、機車及灶具伴行爐余熱利用技術(shù)，設(shè)有常規(guī)常、抵壓鍋爐的出力、供水、安全系統(tǒng)的汽、水管口(7)、引煙系(9)和引風(fēng)機(14)，其特征是采用引煙系(9)相通常規(guī)熱機、灶具的煙囪出口之熱源，在圓(方)鍋殼(6)內(nèi)立、臥設(shè)有經(jīng)來熱管(1)外通的橢、圓、方攏熱膽箱(2)、中繼膽箱(38)與攏煙膽箱(4)通由管束(3)或無管束的水空間接煙頸(5)，頸(5)通來熱管(1)延至常壓熱水箱伴行爐底部爆氣換熱管(17)的腹下群布的曝氣孔(18)的接自外部引煙系(9)的煙氣流，或者在常規(guī)常、低壓鍋爐鍋殼(22)到膽壁(23)設(shè)置來熱管(1)通引煙系(9)至對流換熱爐膛(32)，或者每置開放管束(3)端口的法蘭管板(33)之?dāng)n熱膽箱(2)和端管束(3)的法蘭封頭(33)之口攏煙膽箱(4)的單爐兩端串爐法蘭(26)串接鍋殼(29)各箱(2、4)合箱接力管束(3)首尾相通推去引煙系(9)而箱(2、4)與管束(2)通道外的每單爐串鍋爐殼(29)內(nèi)則另外閉合相對首尾每經(jīng)水氣連通管(27)連接各單爐串并接通至尾爐殼(29)側(cè)入供水水泵(28)反向遞至首爐殼(29)端側(cè)外的來水管(30)的各種熱機及灶具的余熱回收氣水、水水、氣氣對流換熱的伴行爐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伴行爐余熱利用技術(shù)，其特征是在方、圓、立、臥式常、低壓爐鍋殼(6)內(nèi)僅設(shè)有間通管束(3)的攏熱膽箱(2)，攏煙膽箱(4)，箱(2、4)全對稱、不對稱或箱(2)與管束(3)筒化為曝氣換熱管(17)與置有水位限度的水空間聯(lián)通來熱管(1)向煙頸(5)的無燃燒爐膛的對流換熱伴行爐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伴行爐余熱利用技術(shù)，其特點是管束(3)的螺旋設(shè)排成束的防止積炭積灰的螺旋行煙伴行爐。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伴行爐余熱利用技術(shù)，其特征是采用筒式結(jié)構(gòu)的僅由管束(3)聯(lián)通攏熱膽箱(2)、攏煙膽箱(4)的兩箱(2、4)的上級爐的管板法蘭(33)與本級爐的凹面封頭法蘭管板(33)合并的端口法蘭(26)接向上(下)接力爐而來繼向下(上)接力爐而去之氣(水)并構(gòu)成“箱-管-箱”系外鍋殼(6)內(nèi)相對水(氣)流動(經(jīng)氣、水聯(lián)通管27和彎頭鍋殼34對應(yīng)接連)的多級爐遞接、直曲盤豎串并統(tǒng)設(shè)準(zhǔn)絕熱封閉各單爐內(nèi)外全保溫的多爐串并體氣氣、氣水、水水準(zhǔn)靜態(tài)層遞熱交換余熱利用的超效大、中型伴行爐工作原理與結(jié)構(gòu)特征。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的伴行爐余熱利用技術(shù)，其特征是各單爐一端僅設(shè)管板法蘭(33)而對應(yīng)端設(shè)凹面封頭法蘭管板(33)而彼此單爐栓合端口法蘭(26)后接力或由彎頭鍋殼(34)串并聯(lián)疊通管(27)連成氣氣、氣水、水水準(zhǔn)靜態(tài)層遞熱交換余熱利用而單爐之間準(zhǔn)絕熱封閉保溫成總箱包裝的伴行爐結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伴行爐余熱利用技術(shù)，其特征是方型鍋殼(6)內(nèi)底部設(shè)于水空間之中曝氣換熱管(17)，氣空間上頂設(shè)通煙頸(5)，頸(5)接引煙系(9)的無管束氣水直接混合換熱的天然氣灶具伴行爐的工作原理與結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伴行爐余熱利用技術(shù)，其特征是在鍋殼(22)與膽壁(23)設(shè)通來熱管(1)的常、低壓鍋爐改造的熱機、灶具等伴行爐功能的余熱利用原理和設(shè)備改造技術(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伴行爐余熱利用技術(shù)，其特征是與熱機隨型、隨形、隨機配套的“攏熱膽箱(2)-管束(3)-中繼膽箱(38)-攏煙膽箱(4)”的生活用熱常壓伴行爐掖下置入天然氣發(fā)電機組的組合結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種天然氣(油、氣等)熱機機組、機車及灶具伴行爐余熱利用技術(shù)，是將熱機或設(shè)備的余熱氣、水經(jīng)過引煙系聚攏入爐，爐內(nèi)設(shè)來熱管、攏熱膽箱(中繼膽箱)、攏煙膽箱，由管束(或無管束)受熱(或水體)的單、復(fù)爐的“箱—管—箱”系外的鍋殼內(nèi)自由流動或泵壓相對流動的準(zhǔn)靜態(tài)層遞交換得到熱能再利用而生產(chǎn)蒸汽或熱水的技術(shù)，是我國常規(guī)能源縱深利用和成倍節(jié)約的無燃燒爐膛的特種設(shè)備式的熱機伴行爐設(shè)備，必將產(chǎn)生全國城鄉(xiāng)生活用熱乃至生產(chǎn)用熱的大量節(jié)能的深遠(yuǎn)影響。
文檔編號F01K27/00GK1601198SQ20041008632
公開日2005年3月30日 申請日期2004年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月25日
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