[发明专利]一种双重加热的天然气锅炉及其工作方法

权利要求书

1.一种双重加热的天然气锅炉，其特征在于：包括横向姿态的柱形炉体(6)，所述柱形炉体(6)从左至右依次同轴心包括有左端壁(12)、第一盘形壁体(17)、第二盘形壁体(63)、第三盘形壁体(62)、第四盘形壁体(58)和右端壁体(81)；所述左端壁(12)与所述第一盘形壁体(17)之间形成助燃空气进气环腔(15)，所述第一盘形壁体(17)与第二盘形壁体(63)之间形成柱形炉腔(18)，所述第二盘形壁体(63)与第三盘形壁体(62)之间形成过渡水腔(57)，所述第三盘形壁体(62)与第四盘形壁体(58)之间形成烟气换热腔，所述第四盘形壁体(58)与所述右端壁体(81)之间形成进水腔(52)；

所述柱形炉腔(18)的排烟端通过排烟通道(23.1)同轴心连接所述烟气换热腔的左端；所述烟气换热腔内同轴心设置有导流柱壳体(54)，所述导流柱壳体(54)的右端一体化同轴心连接所述第四盘形壁体(58)；所述导流柱壳体(54)靠近所述第三盘形壁体(62)的一端呈锥形体(56)，所述锥形体(56)的尖端同轴心朝向所述排烟通道(23.1)的出烟口(23.2)；所述导流柱壳体(54)与所述烟气换热腔内壁之间形成环柱形的烟气换热通道(59)；烟气换热通道(59)内呈圆周阵列分布有若干根换热直水管(61)，且各所述换热直水管(61)的两端分别连通所述过渡水腔(57)和所述进水腔(52)；还包括冷水导入管(11)，所述冷水导入管(11)的出水端连通所述进水腔(52)；所述导流柱壳体(54)的内腔为出烟腔(55)；所述导流柱壳体(54)靠近第四盘形壁体(58)一端的侧壁上呈圆周阵列均布镂空设置有若干导烟孔(53)，若干所述导烟孔(53)将所述出烟腔(55)与烟气换热通道(59)的右端相连通；还包括尾气导出管(51)，所述尾气导出管(51)的进气端伸入所述出烟腔(55)中；

所述换热通道(59)内呈螺旋状同轴心盘旋设置有烟气螺旋导流带(60)，所述烟气螺旋导流带(60)将环柱形的所述换热通道(59)分割成螺旋换热通道；从排烟通道(23.1)的出烟口(23.2)排出的热烟进入螺旋换热通道的左端；

所述柱形炉腔(18)的内壁同轴心盘旋设置有螺旋换热管(19)；所述柱形炉腔(18)内还同轴心设置有柱筒状的炉芯(21)；所述炉芯(21)上还呈圆周阵列均布有若干燃气喷出孔(22)，炉芯(21)内的气体燃气通过若干燃气喷出孔(22)呈发散状喷出柱形炉腔(18)；所述螺旋换热管(19)的进水端通过过渡管(64)连通所述过渡水腔(57)，所述螺旋换热管(19)的出水端连通热水导出管(10)；

所述第一盘形壁体(17)上呈圆周阵列镂空设置有若干助燃空气进气孔(16)，各所述助燃空气进气孔(16)将所述助燃空气进气环腔(15)和柱形炉腔(18)之间相互连通；所述柱形炉体(6)上方还包括助燃空气增压风机(5)，所述增压风机(5)的出风管(13)伸入所述助燃空气进气环腔(15)内；

所述炉芯(21)内部同轴心设置有燃气通道和所述排烟通道(23.1)，所述燃气通道和排烟通道(23.1)通过盘形隔板(29)阻断；各所述燃气喷出孔(22)连通所述燃气通道；所述炉芯(21)远离所述助燃空气进气环腔(15)的一端侧壁上还镂空设置有若干排烟孔(23)，所述若干排烟孔(23)连通所述排烟通道(23.1)，所述排烟通道(23.1)的右端延伸至连通所述换热通道(59)左端；

所述燃气通道内设置有活塞(25)，所述活塞(25)将所述燃气通道阻隔成乙醇蒸汽通道(27)和天然气通道(28)，其中活塞(25)靠近盘形隔板(29)的一侧为天然气通道(28)，活塞(25)远离盘形隔板(29)的一侧为乙醇蒸汽通道(27)；

还包括与所述乙醇蒸汽通道(27)同轴心的硬质注气直管(4)，所述硬质注气直管(4)转动穿过所述第一盘形壁体(17)中心部位的穿过孔(24)，且所述硬质注气直管(4)伸入所述乙醇蒸汽通道(27)内的一端一体化连接所述活塞(25)，硬质注气直管(4)内同轴心设置有天然气供气通道(26)，所述天然气供气通道(26)靠近所述活塞(25)的一端连通所述天然气通道(28)；所述硬质注气直管(4)的另一端固定连接有气体转接头(3)；还包括直线推杆电机(1)，所述直线推杆电机(1)的直线推杆(2)末端同步连接所述气体转接头(3)；还包括柔性的天然气供给管(9)，所述天然气供给管(9)的出气端连接所述气体转接头(3)；所述天然气供给管(9)通过气体转接头(3)连通所述天然气供气通道(26)；

所述炉芯(21)与所述螺旋换热管(19)之间还呈螺旋状盘旋设置有乙醇气化管(20)；所述乙醇气化管(20)的管外径细于所述螺旋换热管(19)的管外径，且所述乙醇气化管(20)的螺旋距大于所述螺旋换热管(19)的螺旋距；所述乙醇气化管(20)的一端通过转接管(31)连通所述乙醇蒸汽通道(27)，所述乙醇气化管(20)的另一端连通外部的乙醇液体供给管(7)，所述乙醇液体供给管(7)上还设置有防止气体反流的单向阀；所述乙醇蒸汽通道(27)和天然气通道(28)内均设置有气压感应器；所述柱形炉腔(18)内设置有电子打火装置。

2.根据权利要求1所述的一种双重加热的天然气锅炉的使用方法，其特征在于：

锅炉内的水流动路径：冷水通过冷水导入管(11)导入至进水腔(52)内，然后进水腔(52)内的水通过若干根换热直水管(61)导入到过渡水腔(57)内，进而过渡水腔(57)内的水通过过渡水管(64)导入到螺旋换热管(19)中，最后螺旋换热管(19)中的水通过热水导出管(10)导出；

第一重加热过程：柱形炉腔(18)内燃烧产生的高温烟气通过排烟通道(23.1)的出烟口(23.2)排出的热烟进入换热通道(59)的左端，由于烟气螺旋导流带(60)将环柱形的所述换热通道(59)分割成了螺旋换热通道；进而高温烟气在螺旋导流带(60)的引流作用下通过该螺旋换热通道，高温烟气流过螺旋换热通道后通过若干导烟孔(53)导入至出烟腔(55)中，并最终通过尾气导出管(51)导出；在高温烟气流过螺旋换热通道的过程中，其烟气内的热量通过螺旋导流带(60)和换热直水管(61)传导给换热直水管(61)内的水，进而对换热直水管(61)内的水进行初步预热；

第二重加热过程：启动助燃空气增压风机(5)，进而使助燃空气进气环腔(15)内形成之助燃空气风压，进而助燃空气进气环腔(15)内的助燃空气源源不断的通过若干助燃空气进气孔(16)均匀连续导入乙醇蒸汽通道(27)内；与此同时启动直线推杆电机(1)，使直线推杆(2)做收缩运动，进而带动活塞(25)做逐渐远离盘形隔板(29)的运动，直至炉芯(21)上的所有燃气喷出孔(22)均连通天然气通道(28)，此时天然气供给管(9)连续向天然气供气通道(26)供给天然气，进而使天然气通道(28)内形成天然气气压，进而天然气通道(28)内的蓄压天然气通过若干燃气喷出孔(22)呈发散状喷出柱形炉腔(18)，与此同时启动柱形炉腔(18)内的电子打火装置，进而使若干燃气喷出孔(22)呈发散状向柱形炉腔(18)喷出天然气燃烧火焰，进而火焰末端均匀喷向螺旋换热管(19)上，进而使螺旋换热管(19)充分加热，进而对其螺旋换热管(19)内流过的水进行第二重持续加热；与此同时乙醇气化管(20)完全浸没于柱形炉腔(18)内的火焰中，进而使乙醇气化管(20)处于持续高温状态；此时启动直线推杆电机(1)，使直线推杆(2)做伸长运动，进而带动活塞(25)做逐渐靠近盘形隔板(29)的运动，直至天然气通道(28)与乙醇蒸汽通道(27)的轴线长度相同；与此同时乙醇液体供给管(7)持续向乙醇气化管(20)供给液体乙醇，流进该乙醇气化管(20)内的液体乙醇被迅速气化，并且气化后的气体乙醇蒸汽通过转接管(31)迅速导入到乙醇蒸汽通道(27)内，进而使乙醇蒸汽通道(27)内形成蓄压的乙醇蒸汽，此时与乙醇蒸汽通道(27)相连通的若干燃气喷出孔(22)呈发散状向柱形炉腔(18)喷出乙醇蒸汽，与此同时与天然气通道(28)相连通的若干燃气喷出孔(22)呈发散状向柱形炉腔(18)喷出天然气，进而与乙醇蒸汽通道(27)相连通的若干燃气喷出孔(22)呈发散状向柱形炉腔(18)喷出乙醇蒸汽燃烧火焰，与天然气通道(28)相连通的若干燃气喷出孔(22)呈发散状向柱形炉腔(18)喷出天然气燃烧火焰；进而柱形炉腔(18)内的天然气火焰和乙醇蒸汽火焰共同对其螺旋换热管(19)内流过的水进行持续加热；与此同时乙醇蒸汽通道(27)和天然气通道(28)内的气压感应器实时监控其气压，若乙醇蒸汽通道(27)内的气压大于天然气通道(28)内的气压，进而驱动活塞(25)做逐渐远离盘形隔板(29)的运动，进而减少连通乙醇蒸汽通道(27)的燃气喷出孔(22)的数量，降低乙醇蒸汽通道(27)的单位时间喷出量，进而起到节流效果，使乙醇蒸汽通道(27)内的气压降低，直至乙醇蒸汽通道(27)内的气压与天然气通道(28)内的气压相同，进而保证整体火焰的喷射均匀性；同理，若乙醇蒸汽通道(27)内的气压小于天然气通道(28)内的气压，进而驱动活塞(25)做逐渐靠近盘形隔板(29)的运动。