CN107084394A - 一种环保节能锅炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保节能锅炉，包括环保节能炉、送气***；所述环保节能炉包括搅拌装置和炉体；搅拌装置的自由端设置有气体分析仪，该气体分析仪位于匀料平板下方；炉体的顶端设置有过滤网，该过滤网邻近废气排放口，废气排放口位于炉体顶部位置；炉体的上部位置和下部位置分别设置有温度探头；炉体的中部设置有进料口，进料口上设置有第一电磁阀；送气***包括与炉体底部相连的抽风机、与抽风机的出口处相连的贮气室、与贮气室通过输气管路相连的供气装置、与供气装置通过输气管路相连的锅炉；贮气室和供气装置之间依次设置有输气泵和第二电磁阀；温度探头、气体分析仪、第一电磁阀和第二电磁阀分别连接至控制***。

Description

一种环保节能锅炉
技术领域
本发明涉及锅炉技术领域，尤其涉及一种环保节能锅炉。
背景技术
在我国农村的大部分地区，生活中产生的包括牲畜粪便等各种废品废渣的处理方式一般为直接燃烧。然而直接燃烧会产生大气污染，尤其在国家现在大力提倡环境保护，治理空气污染的情况下，直接燃烧成为空气污染的首要源头之一，因此，如何控制燃烧产生的CO、CH4等温室气体的排放的同时，对于燃烧过程中的热量的使用显得至关重要。
锅炉作为一种常见的燃烧设备成为农村地区处理废弃物燃烧的重要装置。对控制农村地区大气污染具有很好的推广应用价值。然而，相关技术中采用的节能锅炉存在结构过于复杂，造价昂贵，还没有解决利用燃烧牲畜粪便提供热量的技术问题。
发明内容
本发明旨在提供一种环保节能锅炉，以解决上述技术问题。
本发明的上述目的通过以下技术方案得以实现：
一种环保节能锅炉，包括环保节能炉，还包括送气***；所述环保节能炉包括搅拌装置和炉体；所述搅拌装置从炉体的底端一直延伸至炉体外部，搅拌装置包括驱动机、搅拌叶片和匀料平板，驱动机设置于位于炉体外部的搅拌装置的顶端，搅拌叶片和匀料平板位于搅拌装置的底端并且位于炉体底端；搅拌装置的自由端还设置有气体分析仪，该气体分析仪位于匀料平板下方；炉体的顶端设置有过滤网，该过滤网邻近废气排放口，废气排放口位于炉体顶部位置；炉体的上部位置和下部位置分别设置有温度探头；炉体的中部设置有进料口，进料口上设置有第一电磁阀；所述送气***包括与炉体底部相连的抽风机、与抽风机的出口处相连的贮气室、与贮气室通过输气管路相连的供气装置、与供气装置通过输气管路相连的锅炉；所述贮气室和供气装置之间依次设置有输气泵和第二电磁阀；所述温度探头、气体分析仪、第一电磁阀和第二电磁阀分别连接至控制***。
相对于现有技术，本发明的有益效果：
一、本发明的结构简单，造价成本低，节约了生产企业生产成本和使用者的使用成本，可以在农村地区大力推广应用。
二、本发明将燃烧装置和锅炉结合使用，保证了环保节能。
三、本发明在燃烧过程中，通过设置在废气排放口的过滤网对燃烧产生的颗粒物进行了拦截过滤，达到了除尘性能，燃料的燃烧率提升，实现了节能环保。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明的结构示意图。
图2是构成图1中的炉体的铝合金板的结构示意图。
图3是图2中所示的铝合金单板的结构示意图。
图4是铝合金板的抗菌实验空白对照结果图。
图5是铝合金板的抗菌实验图。
其中：100-环保节能炉，1-搅拌叶片，2-匀料平板，3-第一电磁阀，4-进料口，5-驱动机，6-电源，7-废气排放口，8-过滤网，9-控制***，10-温度探头，11-气体分析仪，12-抽风机，13-贮气室，14-锅炉，15-输气泵，16-第二电磁阀，17-供气装置。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，一种环保节能锅炉，包括环保节能炉100，还包括送气***。所述环保节能炉100包括搅拌装置和炉体，所述搅拌装置从炉体的底端一直延伸至炉体外部。
搅拌装置包括驱动机5、搅拌叶片1和匀料平板2，驱动机5设置于位于炉体外部的搅拌装置的顶端，搅拌叶片1和匀料平板2位于搅拌装置的底端并且位于炉体底端；所述匀料平板2的匀料半径大于搅拌叶片1的搅拌半径。在本实施例中，驱动机5通过与之相连的电源6供电，该电源6为太阳能蓄电池。
搅拌装置的自由端还设置有气体分析仪11，该气体分析仪11位于匀料平板2下方。
炉体的顶端设置有过滤网8，该过滤网8邻近废气排放口7，废气排放口7位于炉体顶部位置；炉体的上部位置和下部位置分别设置有温度探头10；炉体的中部设置有进料口4，进料口4上设置有第一电磁阀3。
所述送气***包括与炉体底部相连的抽风机12、与抽风机12的出口处相连的贮气室13、与贮气室13通过输气管路相连的供气装置17、与供气装置17通过输气管路相连的锅炉14。所述贮气室13和供气装置17之间依次设置有输气泵15和第二电磁阀16。所述温度探头10、气体分析仪11、第一电磁阀3和第二电磁阀16分别连接至控制***9。
进一步地，所述环保节能锅炉的炉体由如图3所示的铝合金板30制成；用于制备环保节能锅炉内表面的铝合金板30的一面从内向外依次设置有第一防腐层303和漆层304；用于制备环保节能锅炉外表面的铝合金板30的一面布设有第二防腐层301和抗菌层302；第一防腐层303和第二防腐层301的制备方法相同，包括以下步骤：
S1、铝合金板试样规格为100mm×100mm，依次采用200目、600目、1000目、1800目和2000目的砂纸打磨，丙酮脱脂，80℃条件下，依次分别于KOH(摩尔浓度为1.0M)溶液、HNO3(摩尔浓度为1.0M)溶液中浸泡15min，超纯水清洗，氮气吹干备用；
S2、29℃条件下对铝合金板表面进行阳极氧化处理，形成氧化铝膜，其中，电解液为1.0M的HAc中电解0.5h，取出后置于1.5M的HPO3溶液中电解1h，施加的电流密度为0.010A/cm2，施加电流为0.25A，重复上述阳极氧化过程5遍；取出在75％(V/V)HCl溶液中浸泡24h，生成的氧化铝薄膜厚度在70～120nm，干燥备用；
S3、纳米二氧化硅@8羟基喹啉核壳颗粒：
A.纳米二氧化硅分散液：100ml二甲基酰胺中超声分散5g纳米二氧化硅粉末；
B.纳米二氧化硅-8羟基喹啉混合液：75℃水浴，将5ml(3-氨基丙基)三甲氧基二氧化硅烷、二氢-2,5-呋喃二酮、50ml乙醇、20ml超纯水依次放入200ml烧杯中，边搅拌边加入步骤A中制备的纳米二氧化硅分散液，继续反应4h，加入适量预先配制好质量浓度为20％的8-羟基喹啉溶液，继续反应2.5h，反应结束将混合溶液离心，依次使用乙醇、氯化钠溶液洗涤3次，离心，弃去上清液；
C.纳米二氧化硅@8羟基喹啉核壳颗粒：将沉淀物干燥，置于马弗炉中煅烧5.5h，即得；
S4、将聚乙烯亚胺和聚苯乙烯磺酸溶液混合，加入步骤S3中制得的纳米二氧化硅@8羟基喹啉核壳颗粒，制成自愈合修复溶胶；将铝合金试样浸入自愈合修复溶胶中，置于真空干燥箱中抽真空浸渍，大气压维持在75KPa，0.5h，之后调节大气压至90KPa，再浸渍55min，再调节大气压至正常大气压浸渍1h，取出150℃真空干燥成膜；
S5、将步骤S4中处理的铝合金试样采用匀胶机将上述自愈合修复溶胶逐层旋涂于其表面，涂覆5层，每层的涂覆厚度为60～65nm，每次旋涂后用50％的乙醇溶液冲洗，氮气流干燥，然后置于烧结炉中进行烧结使得膜层迅速定型。铝合金基材的表面由于受酸碱的腐蚀，容易发生点腐蚀，进而转化形成面腐蚀和洞腐蚀，传统的防腐蚀的方法是在铝合金基材的表面进行阳极氧化形成氧化铝薄膜，在该薄膜层上涂刷防腐材料；然而，一旦铝合金基材在遭受机械应力破坏时，其表面的防腐层已经受到破坏，铝合金基材的表面直接与酸碱接触进而发生腐蚀，该过程具有不可逆性。然而，本申请中由于在铝合金板的外表面经过阳极氧化处理，在其表面形成了一层致密的Al2O3薄膜层，使得Al2O3薄膜上有许多微孔，不同于现有技术中直接在其表面涂覆防腐涂料的方法，本发明将纳米二氧化硅-8羟基喹啉微粒填充至Al2O3薄膜上的微孔内，该微粒为羧基化的纳米二氧化硅包覆8羟基喹啉，一旦罐体表面遭受机械应力，微孔中的纳米二氧化硅即可释放其内部的8羟基喹啉进行表面修复，是一种不同于以往以防为主的抗腐蚀方式，该申请的抗腐蚀方式为智能防护和出击修复的抗腐蚀。
此外，需要说明的是，在本实施方式中，炉体由如图3所示的两层铝合金板30-1、30-2组装而成，铝合金板30-1、30-2之间放置有波纹状的铝芯，铝芯的波峰31和波谷32处通过粘结剂和铝合金板30-1、30-2相连。
另外，在别的一些实施方式中，铝合金板的外表面还布设有超疏水层，制备方法如下：
首先，在装有搅拌器、温度计和氮气导入管的干燥四口瓶中，加入一定量的脱水异佛尔酮二异氰酸酯，加热到55℃，滴加脱水聚醚多元醇和催化剂二丁基二月桂酸锡，待混合均匀后，缓慢升温至75℃，反应2～3h后，降温至50℃，向反应瓶中滴加一定量的甲基丙烯酸羟乙酯和阻聚剂对羟基苯甲醚，保持50℃继续反应到游离异氰酸根的质量分数小于0.05wt％，停止反应，冷却至室温，即得紫外光固化脂环族聚氨酯丙烯酸酯低聚物，备用；
其次，将涂覆有自愈合修复层的外壳体和内壳体放入100wt％熔融的肉豆蔻酸中于70℃条件下浸泡10min，取出，80℃烘干；然后再置于3-巯基丙酸中50℃条件下浸泡20min，依次用无水乙醇、去离子冲洗，氮气流吹干；
第三，取一定质量的紫外光固化脂环族聚氨酯丙烯酸酯低聚物，加入总质量3.0wt％的自由基光引发剂，搅拌均匀，然后将经过步骤2处理的外壳体和内壳体的外表面涂覆上述紫外光固化脂环族聚氨酯丙烯酸酯低聚物，在1KW的紫外灯下照射1h，使其固化成膜即得超疏水层。目前采用的超疏水层存在易老化失效的技术难题，一般技术领域人员所采用的的解决方式为增加超疏水层的厚度，然而增加超疏水层厚度的方式不能完全解决老化失效的问题，本申请中通过在炉体的外表面涂覆上述紫外光固化脂环族聚氨酯丙烯酸酯低聚物，在1KW的紫外灯下照射1h，使其固化成膜即得超疏水层，解决了炉体外表面的超疏水层易老化失效的问题的同时，提升了炉体的弹性和紧密度，还进一步提高了炉体的机械性能和韧性，并赋予其耐候性和光学性能。
铝合金板的外表面还设置有二氧化钛荧光膜层，该膜层的制备包括以下过程：将10ml乙酰乙酸乙酯加入到90ml无水乙醇中，再将30ml钛酸四丁酯加入到混合溶液中，在室温下充分搅拌1h；加入30ml质量浓度为90％的乙醇溶液，然后将0.5g摩尔浓度为0.004～0.006M的聚(N-乙烯基咔唑)、2.0mL摩尔浓度为0.001～0.0025M的二乙烯基苯依次加入上述混合溶液中，65℃搅拌反应2h，搅拌速度为1500rpm，25±5℃条件下陈化24h得到二氧化钛荧光溶胶，即得；通过掺杂光电敏感材料聚(N-乙烯基咔唑)到二氧化钛溶胶制备过程中，提高其光催化作用；将浸渍有超疏水层的外壳体和内壳体完全浸渍在装有二氧化钛荧光溶胶溶液的容器中，将上述容器放入真空干燥箱中抽真空，大气压维持在25～50KPa，20min，之后调节大气压至50～80KPa，再浸渍10min，再调节大气压至80～90KPa，维持10min，之后调节大气压至正常大气压，取出后在湿度为65～75％的空气中干燥，使其水解生成氧化钛，100℃烘干30min；再以相同的处理工艺重复3～4遍，每遍涂层的厚度为20～65nm；之后置于烧结炉中以100～125℃/h的速率升温至550℃，保温50min即得。在相关技术中为了使得炉体的表面具有良好的光泽，一般采用打磨和抛光的形式，但是经过打磨和抛光之后的炉体不具备防腐性能，与本申请中为了防止装置的炉体发生腐蚀的目的完全相反。目前还未见有将光电敏感材料聚(N-乙烯基咔唑)到二氧化钛溶胶中进而制得二氧化钛荧光膜的报道。
在实际使用过程中发现，本发明中提及的方法制备的二氧化钛荧光膜除了具备良好的抗菌和祛除异味的性能外，还具有良好的反射光的作用和非常良好的美学欣赏性能，克服了传统装置由于生锈产生的美学缺陷；同时，与自愈合修复层的联合使用，还具有腐蚀点指示的效果，目前还未见有相关记载。
为了便于对该装置的性能的提升，进行了以下实验：
一、腐蚀实验
将未处理的原始铝试样作为空白对照S1、本发明的炉体试样作为S2。S1的开路电位值OCP为-0.81，S2的开路电位值OCP为-0.23。从S1和S2的开路电位值的变化可以看出，S2具有很好的抑制腐蚀能力。将S1和S2分别浸入Cl-浓度为1.0M的NaCl溶液中浸泡48h，记录其腐蚀电位Ecorr、阴极反应塔菲尔斜率bc、阳极反应塔菲尔斜率ba、极化阻抗Rp和腐蚀电流密度icorr，其中，腐蚀电流密度Icoor值的计算公式如下：Icorr＝[Ba×Bc/2.303(Ba+Bc)]×1/Rp。测试数据结果如下表1所示。
表1极化曲线数据值
试样 S1 S2
Ecorr(V vs.SCE) -0.812 -0.198
Ba(mV dec-1) 89.3 95.5
Bc(mV dec-1) 852 365
Icorr(μAcm-2) 10.0 0.177
Rp(kΩ) 3.51 185.6
从上表1中的数据结果值可以看出，经过处理的炉体的极化阻抗Rp由3.51kΩ增至185.6kΩ，腐蚀电流密度由10.0μAcm-2下降为0.177μAcm-2。表面本申请采用的炉体的腐蚀速率非常缓慢，大大延长了装置的使用寿命。传统的炉体的表面由于水体的长期浸润，非常容易生锈发生点腐蚀进而产生面腐蚀，或者当发生机械破坏时会发生严重的腐蚀现象，严重的危害到装置的正常使用，缩短装置的正常使用寿命。然而，本发明的环保节能锅炉由于采用自愈性复合修复膜覆盖，在实验时间内，相对原始的铝材质，装置的炉体没有发生点腐蚀。即使在发生机械破坏的情况下，表层的各膜层被破坏，但设浸入到罐体表层自愈性修复溶液可以被逐渐释放进而修复发生机械破坏的区域，进而避免腐蚀的发生。
二、、抗菌抑菌实验
将原始铝试样作为空白对照，进行以下抗菌实验。将空白对照和本发明的炉体试样分别放入金黄色葡萄球菌培养液中，浸泡48h。取出后，在其表面接种金黄色葡萄球菌菌液。然后放入到培养箱中观察空白对照和本发明的炉体试样的表面的菌落的生长情况。结果如图4和图5所示。由图4和图5可以看出，在相同的实验条件下，空白对照的原始铝试样的表面附着的细菌数量比本发明的炉体的表面的细菌数量多很多。而本发明的炉体的表面的细菌数量附着非常少，只有数个。说明本发明可以抑制金黄色葡萄球菌的生长。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种环保节能锅炉，包括环保节能炉，其特征在于，还包括送气***；所述环保节能炉包括搅拌装置和炉体；所述搅拌装置从炉体的底端一直延伸至炉体外部，搅拌装置包括驱动机、搅拌叶片和匀料平板，驱动机设置于位于炉体外部的搅拌装置的顶端，搅拌叶片和匀料平板位于搅拌装置的底端并且位于炉体底端；搅拌装置的自由端还设置有气体分析仪，该气体分析仪位于匀料平板下方；炉体的顶端设置有过滤网，该过滤网邻近废气排放口，废气排放口位于炉体顶部位置；炉体的上部位置和下部位置分别设置有温度探头；炉体的中部设置有进料口，进料口上设置有第一电磁阀；所述送气***包括与炉体底部相连的抽风机、与抽风机的出口处相连的贮气室、与贮气室通过输气管路相连的供气装置、与供气装置通过输气管路相连的锅炉；所述贮气室和供气装置之间依次设置有输气泵和第二电磁阀；所述温度探头、气体分析仪、第一电磁阀和第二电磁阀分别连接至控制***。
2.根据权利要求1所述的一种环保节能锅炉，其特征在于，所述驱动机通过与之相连的电源供电，该电源为太阳能蓄电池。
3.根据权利要求1所述的一种环保节能锅炉，其特征在于，所述匀料平板的匀料半径大于搅拌叶片的搅拌半径。
4.根据权利要求3所述的一种环保节能锅炉，其特征在于，所述环保节能锅炉的炉体由铝合金板制成；用于制备环保节能锅炉内表面的铝合金板的一面从内向外依次设置有防腐层和漆层；用于制备环保节能锅炉外表面的铝合金板的一面布设有防腐层和抗菌层。
5.根据权利要求4所述的一种环保节能锅炉，其特征在于，所述防腐层的制备包括以下步骤：
S1、铝合金板试样规格为100mm×100mm，依次采用200目、600目、1000目、1800目和2000目的砂纸打磨，丙酮脱脂，80℃条件下，依次分别于KOH(摩尔浓度为1.0M)溶液、HNO3(摩尔浓度为1.0M)溶液中浸泡15min，超纯水清洗，氮气吹干备用；
S2、29℃条件下对铝合金板表面进行阳极氧化处理，形成氧化铝膜，其中，电解液为1.0M的HAc中电解0.5h，取出后置于1.5M的HPO3溶液中电解1h，施加的电流密度为0.010A/cm2，施加电流为0.25A，重复上述阳极氧化过程5遍；取出在75％(V/V)HCl溶液中浸泡24h，生成的氧化铝薄膜厚度在70～120nm，干燥备用；
S3、纳米二氧化硅@8羟基喹啉核壳颗粒：
A.纳米二氧化硅分散液：100ml二甲基酰胺中超声分散5g纳米二氧化硅粉末；
B.纳米二氧化硅-8羟基喹啉混合液：75℃水浴，将5ml(3-氨基丙基)三甲氧基二氧化硅烷、二氢-2,5-呋喃二酮、50ml乙醇、20ml超纯水依次放入200ml烧杯中，边搅拌边加入步骤A中制备的纳米二氧化硅分散液，继续反应4h，加入适量预先配制好质量浓度为20％的8-羟基喹啉溶液，继续反应2.5h，反应结束将混合溶液离心，依次使用乙醇、氯化钠溶液洗涤3次，离心，弃去上清液；
C.纳米二氧化硅@8羟基喹啉核壳颗粒：将沉淀物干燥，置于马弗炉中煅烧5.5h，即得；
S4、将聚乙烯亚胺和聚苯乙烯磺酸溶液混合，加入步骤S3中制得的纳米二氧化硅@8羟基喹啉核壳颗粒，制成自愈合修复溶胶；将铝合金试样浸入自愈合修复溶胶中，置于真空干燥箱中抽真空浸渍，大气压维持在75KPa，0.5h，之后调节大气压至90KPa，再浸渍55min，再调节大气压至正常大气压浸渍1h，取出150℃真空干燥成膜；
S5、将步骤S4中处理的铝合金试样采用匀胶机将上述自愈合修复溶胶逐层旋涂于其表面，涂覆5层，每层的涂覆厚度为60～65nm，每次旋涂后用50％的乙醇溶液冲洗，氮气流干燥，然后置于烧结炉中进行烧结使得膜层迅速定型。
6.根据权利要求4所述的一种环保节能锅炉，其特征在于，所述炉体由两层铝合金板组装而成，铝合金板之间放置有波纹状的铝芯，铝芯的波峰和波谷处通过粘结剂和铝合金板相连。
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