[发明专利]导流锥式纯无烟立式热水锅炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种导流锥式纯无烟立式热水锅炉，属于工业热工设备。

背景技术

目前，立式手烧热水锅炉是人们在日常生活中普遍使用的一种小型热水锅炉，国家标准有CLSG、LSG型等，热功率在0.07MW—1.4MW之间，形成若干不同功率的系列产品，其他传统型号的热水锅炉也都基本上采用这种结构模式，主要包括夹层外壳、锅炉管组、吸热炉管和燃烧装置，锅炉管组置于燃烧装置上方的热气体腔内，燃烧装置的燃烧炉膛下方为炉排，炉排的下方为灰室，与燃烧炉膛对应设有加煤炉门，与灰室对应设有出灰门，灰室配有一次助燃风口，燃烧部分采用的是一种叫做“上翻下烧式”的形式，也叫双层燃烧技术，也有一些是采用单层炉排燃烧式的。

这些锅炉功率虽小但市场容量却很大，用户很多，在实际运行中都是浓烟滚滚，即不节能，又严重污染环境，热效率也很低，根本不适合目前节能环保社会的需要。

图1所示的是立式手烧热水锅炉的结构示意图，燃烧时，首先是上煤层燃烧，然后是下煤层燃烧，运行中加煤的顺序也是这样“先上后下”，上煤层燃烧产生的大量“挥发份”烟气向下穿过吸热炉管，到达下炉膛的上部和下煤层产生的烟气混合，气流向上运行，设计意愿是：只从上边加煤，不给下边加煤，上面燃烧落下的余烬(焦碳碎沫)作为下炉膛的燃料，因为这些碎焦碳已经经过干馏没有了“挥发份”，所以下面的燃烧是光有火没有烟，用这股比较干净的火去烧从上面翻下来的“挥发份烟气”，实现烟气的二次燃烧，运行中的操作机制是：上炉门开，下炉门关，出灰门半开，认为这样就可以无烟燃烧了。

事实上，这种结构的锅炉在运行中，个个都大冒黑烟和原始的单层炉排锅炉的效果进行对比没有什么两样，那么问题的根源在哪里呢？

锅炉在运行中，上炉排漏下的“余烬”数量很少，是些碎焦碳沫，下炉排根本不能连续可靠的燃烧，又加上碎煤的透气性不好，光靠上炉膛那么点燃烧功率根本不能正常输出需要的热能，所以操作工人就上边加煤，下边也同时加煤，这样上下同时放大火，成为了真正的“双层燃烧”。可见设计效果和实践效果完全不能吻合，并且相差太远，并且操作起来要“勤加煤，少加煤”，出渣时还要“先钩上，后钩下”，炉门还要“上门开，中门微开，下炉门微开或者半开，有时还要全开”，运行中还要根据上面和下面的煤量不同，再进行各个炉门开启程度的调整等等，操作起来非常麻烦，极少数“智商高，干活勤快”的操作工，达到最佳操作状态时，也只能是烟囱的黑烟稍小点，但是也不能从根本上消除烟的存在，只能是有点效果而已。

为什么会这样呢？我们知道，燃料燃烧完全必须具备四大要素：①必须的温度；②足够的空气量；③良好的混合；④充分的燃烧时间。

而在该锅炉中：

①首先没有必须的温度：不管是上炉膛还是下炉膛，都是在水的冷却状态下进行燃烧，整个锅筒里和上层炉排里面都通有冷水，虽然传热效果好了，但是对燃烧条件却极为不利，顾此而失彼，固定碳本身和挥发份产生的浓浓烟气没有必须的温度(800—1000℃以上)，是绝对不会达到完全燃烧的，所以要冒黑烟，烟煤中宝贵的燃料“挥发份”占30—35％比数，都变成有毒气体和黑烟排到大气层中去了，既浪费了能源，又污染了环境。

②没有足够的空气量：

这种锅炉结构仍然是原始的手烧式固定炉排的层燃模式，间歇性加煤同时伴随的燃烧周期和加煤周期性的缺氧现象丝毫没有改变，所不同的只是加了一层变成两层固定炉排而已，所以缺氧导致冒黑烟。

③没有良好的混合：混合烟气直接进入到锅炉管里面去进行热交换，不但不会燃烧，反而高浓度的烟气会急聚冷却，其中的焦油蒸汽和一些细小的蒸发起来的碳粒以及一些其它成份，立刻析出“凝结成体积较大的碳链体”，粘在锅炉管上越积越厚，严重影响热交换效率，另一部分则经过烟道去堵塞锅炉尾部的附机和排到空中污染大气层。所以这种结构尽管设计时计算有足够的热交换面积，但是实际运行中的热效率却很低。

④没有充分的燃烧时间：燃烧中所产生的高浓度挥发物在锅炉里边一直是跑直道，并且边走边冷却，没有足够的时间，更没有温度，所以肯定要冒黑烟。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导流锥式纯无烟立式热水锅炉，结构合理，能够解决燃煤黑烟排放问题，实现燃烧气体的纯无烟排放，热效率高，节约煤资源，保护环境。