CN1491334A - 热交换型锅炉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热交换型锅炉，其包括装有一定量水的水箱10，及通过可燃气体供应管20用于向所述的水箱10内的水发射高温可燃气体的燃烧室33，从而在所述水箱10内的水的温度被升高以产生高压蒸汽，此锅炉的特征在于在可燃气体供应管20与水之间放置具有许多细通孔的排水薄膜32，从而水箱10内的水不会泄漏到燃烧室33内，同时借由可燃气体供应管20发射到水的可燃气体是以一种相当小的气泡形式散布的。因此，水加热速度能得到相当大的提高，锅炉的热效率能大大提高，锅炉的体积能减小，由于水箱没有被直接加热所以锅炉的寿命能半永久性地延长，同时锅炉内部的清洗也能以一种简单的方式完成。

Description

热交换型锅炉
技术领域
本发明涉及一种热交换型锅炉，尤其涉及一种产生气泡形可燃气体并使可燃气体与水箱中的水接触从而能够加热水箱中的水的热交换型锅炉。
背景技术
一般来讲，锅炉是一种为了提供热水或高温高压蒸汽，在一个密封的罐中从内部或外部加热水的设备。高温的水或蒸汽用于建筑物内的供暖，而高压的水或蒸汽用于启动火力发电站的蒸汽轮机，由此进行发电。
为了减少除了用于加热水消耗的热量之外的大量废热量，已经对锅炉进行了各种各样的研究。近来，提供了一种增压锅炉用于在燃烧室内提供压缩空气以提高燃烧室内的燃烧效率。
典型地，传统研制的锅炉具有一水箱，其由具有高导热性的金属材料制成，并且其中容纳一定量的水。从而为了产生蒸汽，对水箱从内部或外部进行加热，或者水管与燃烧室相连，进而流过水管的水被加热。
换句话说，在传统使用的锅炉中，高温可燃气体(通过燃烧固体、液体或者气体而产生)作为热源与具有高导热性的水箱或水管接触，从而热能首先从可燃气体传递到水箱或水管上，水箱或者水管与水接触，因此热能被再次传递到水。在这种情况下，传统的锅炉以间接方式加热水，即在把热能传递到水的路径上，可燃气体的热能必须通过作为热传递介质的水箱或者水管。
然而，在传统使用的锅炉中，热能通过水箱或水管被大大地消耗掉用于升高水箱或水管的温度，由于水箱或水管的高导热性，从而热能很容易散发到锅炉外，其使得锅炉的热效率大大降低了。此外，在水箱或水管中的水的对流仅被用于提高水的总温度，从而加热速度非常低并且难于将热效率提高到超过一个规定的水平。
此外，为了扩大水箱或水管的传热面积，水箱或水管设计成弯折许多次，这样导致很高的制造成本。而且由于复杂的结构，需要相当长的时间来清洗水箱或水管。
水箱或水管有很高的导热性，但是具有相对低的耐化学腐蚀性，从而其很容易暴露而腐蚀。同时，水中的杂质被化合产生锈附着到水箱的内墙壁上，其使得热传递效率大大降低。因此，在水箱壁表面上的热膨胀不均匀从而锅炉破裂。这导致锅炉的寿命周期缩减及对锅炉内部的频繁清洗。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种热交换型锅炉，其中在可燃气体中产生的热能没有经过热传递介质直接传递到水，散发可燃气体的气泡使得传热面积最大化，并且使得水与可燃气体的气泡在水中上升时产生的浮力均匀混合，由此水加热速度能得到相当大的提高而且锅炉的热效率能大大改善。
本发明的另一目的是提供一种热交换型锅炉，其中具有结构相对简单的水箱，由于热传递没有发生在水箱内，由此锅炉的体积能减小并且锅炉的材料成本也能减少。
本发明的另一目的是提供一种具有水箱的热交换型锅炉，水箱是由通常具有高耐化学腐蚀性的绝缘材料和耐热材料制成，从而其不容易暴露而腐蚀，可燃气体的气泡在水箱内形成湍流，所以由于有机与无机物质的化合在水中形成的杂质几乎不存在，附着到水箱的内壁上的杂质层譬如均匀的锈防止了水箱的热传递，结果是保持水箱中的热水，由此能提高锅炉的热效率，由于水箱没有被直接加热从而锅炉的寿命能半永久性地延长，并且锅炉内部的清洗可以以一种简单的方式完成。
为了实现本发明的这些和其他的目的，本发明的第一方面是，提供了一种热交换型锅炉，包括装有一定量水的水箱及燃烧室，燃烧室通过可燃气体供应管向水箱内的水发射高温可燃气体，从而水箱内的水的温度被升高以产生高压蒸汽，其特征在于在可燃气体供应管与水之间放置一具有许多细小通孔的排水薄膜，从而水箱内的水不会泄漏到燃烧室，并且同时借由可燃气体供应管发射到水的可燃气体是以相当小的气泡形式散布的。
本发明的第二方面是，提供一种热交换型锅炉，包括装有一定量水的水箱及燃烧室，燃烧室通过可燃气体供应管向水箱内的水发射高温可燃气体，从而水箱内的水的温度被升高以产生高压蒸汽，同时在可燃气体供应管与水之间放置一具有许多细小通孔的气泡分配板，从而借由可燃气体供应管发射到水的可燃气体是以相当小的气泡形式散布的，其特征在于为了使得从燃烧室发射的可燃气体的压力高于水箱内的水的压力，可燃气体被发射到水箱内的水上，从而所述气泡分配板阻止水箱内的水向下泄漏。
本发明的第三方面是，提供了一种热交换型锅炉，包括装有一定量水的水箱及燃烧室，燃烧室通过可燃气体供应管向水箱内的水发射高温可燃气体，从而水箱内的水的温度被升高以产生高压蒸汽，同时在可燃气体供应管与水之间放置一具有许多细小通孔的气泡分配板，从而借由可燃气体供应管发射到水的可燃气体是以相当小的气泡形式散布的，其特征在于在燃烧室的上部放置一喷雾器，用于将水喷到可燃气体，从而从燃烧室产生的可燃气体与其中包含的蒸汽被发射到水箱内的水中。
本发明的第四方面是，提供了一种热交换型锅炉，包括装有一定量水的水箱及燃烧室，燃烧室通过可燃气体供应管向水箱内的水发射高温可燃气体，从而水箱内的水的温度被升高以产生高压蒸汽，同时在可燃气体供应管与水之间放置一具有许多细小通孔的气泡分配板，从而借由可燃气体供应管发射到水的可燃气体是以相当小的气泡形式散布的，其特征在于在燃烧室内放置一燃烧器用于产生可燃气体。
更佳的是，燃烧器具有火焰孔，火焰通过火焰孔发射到上表面并且与火焰孔邻接的侧面放置水管以防止火焰孔熔化和氧化。
更佳的是，火焰孔通常在燃烧器的上表面中心处长度方向上长，而且供水管在火焰孔的两侧按照火焰孔的长度形成。
本发明的第五方面是，提供一种热交换型锅炉，包括装有一定量水的水箱及燃烧室，燃烧室通过可燃气体供应管向水箱内的水发射高温可燃气体，从而水箱内的水的温度被升高以产生高压蒸汽，同时在可燃气体供应管与水之间放置一具有许多细小通孔的气泡分配板，从而借由可燃气体供应管发射到水的可燃气体是以相当小的气泡形式散布的，其特征在于放置在下部的过滤膜与气泡分配板的底表面分开一定的距离，用于过滤包含在可燃气体内的杂质。
更佳的是，过滤膜具有一定量的水及上表面的间隙，从而通过过滤膜的可燃气体包含蒸汽在里面。
更佳的是，燃烧器具有火焰孔，通过火焰孔火焰被发射到上表面，及放置在内部中心处的隔板，其安装方式为可燃气体被供应到隔板的上部并且冷水被供应到下部，从而冷水的导热性防止了火焰孔的熔化和氧化。
附图说明
本发明的更进一步的目的和优点可以从下面的结合附图的详细描述中得到全面的领会。
图1是本发明的热交换型锅炉的第一个实施例的示意图；
图2是本发明的热交换型锅炉的第二个实施例的示意图；
图3是本发明的热交换型锅炉的第三个实施例的示意图；
图4是图3中的燃烧器的透视图；
图5与图6是图3中的另一燃烧器的透视图；及
图7是本发明的热交换型锅炉的第四个实施例的示意图。
最佳实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行描述。
首先参照图1，本发明的热交换型锅炉的第一个实施例包括装有一定量水的水箱10，及可燃气体供应管20用于在水箱10内提供高温可燃气体2的气泡，及排水薄膜32用于把从可燃气体供应管20中发射的可燃气体2的气泡以非常小的气泡3的形式散布，从而可燃气体2的气泡的接触面积能够扩大。
在这种情况下，水箱10是封闭的箱子形状，其具有排蒸汽管12，可燃气体和蒸汽在顶板通过排蒸汽管12被排出，供水管14用于在水箱10的一侧将水1供应到水箱10中，及排水管16用于在水箱10的另一侧将水1排出。
排蒸汽管12、供水管14及排水管16中每一个均有一阀门(在图中未示出)用于调整排出的蒸汽或排出的水的量。
在那时，流到水箱10内部的冷水1借助于非常小的气泡的浮力被迫上升并且变热，并且当热水1对流向上到水箱10时，冷水1通过供水管14向下流到水箱10并通过排水管16向上排出。
在这种情况下，与传统的水箱相比，水箱10由具有耐相对低温的材料制成，为了保持被可燃气体加热的水1能够热很长时间，水箱最好由表现优良耐热性和绝缘性的塑料材料制成。
因此，本发明的热交换型锅炉能够以相当小的气泡3实现立即并且迅速加热水1和通过循环泵(未示出)对热水1进行循环，从而其能用于在冬季室内供暖。
同样，本发明的热交换型锅炉是利用高温可燃气体把水加热到沸点以上时产生的蒸汽。因此，高温高压蒸汽与经过水的可燃气体一起通过位于水箱10顶板上的排蒸汽管12排出，并且被用于加热，烹饪或发电。此时，供水管14能来解决缺水。
同时，排水薄膜32最适合于防止水箱10内的水向下泄漏并且为水箱10内为水提供下部空气。
为了防止水箱10内的水向下泄漏，除了排水薄膜32外，还提供了一种气泡分配板(未示出)，通过气泡分配板可燃气体被分散成气泡，由此在水箱10内气体压力高于水压力因此气体被排出到水箱10，从而水箱10内的水能被加热。
在这种情况下，在水箱10内气体压力高于水压力因此气体被首先排出到没有水的水箱10，然后把水供应到水箱10。更佳的是，可以调节可燃气体的温度但不影响水箱10的内容。
另一方面，参照图2、图3和图7，在图1中的排水薄膜32被气泡分配板30或46代替。并且，可燃气体供应管20具有对流阻止阀22，其防止水箱10中的水泄漏到燃烧室33、34和38中。
现在参照图2对本发明的热交换型锅炉第二个实施例的进行说明。
在本发明的这个实施例中，喷射细小水滴的喷雾器36放置在与燃烧室34内的火焰间隔开的上部。喷雾器36用于向燃烧室34内产生的高温可燃气体喷射细小水滴，从而可燃气体含有蒸汽并且同时可燃气体的温度也变低了。当调整从喷雾器36喷射的大量水时，可燃气体的温度就能被控制。
如果含有蒸汽的相对低温的可燃气体被供应到水箱10中，那么在水箱10中的有机材料(如食物或染料)的特性能保持不变。
同时，喷雾器36理想的放置位置是在间隔远离燃烧室34产生的火焰，从而火焰可以完全燃烧。
现在参照图3和图4对本发明的热交换型锅炉的第三实施例进行说明。
燃烧室38具有燃烧器40用于产生可燃气体。燃烧器40一般为四方箱子形状并且具有火焰孔40a，通过火焰孔40a由点火器(图中省略)产生火焰，点火器在沿着长度方向的上表面中心垂直切割，同时燃烧器具有气体入口孔40b其与在旁边的或底面的气体软管42相连接。
燃烧器40的火焰孔40a具有与火焰孔40a相对应长度的水管44，水管44被分别放置在两侧，通过水冷却作用来防止火焰孔40a熔化和氧化。当水(冷水)持续地流过水管44时，火焰孔40a的温度降低了。由此，火焰孔40a对火焰具有高阻抗性，并且因此，燃烧器40能由具有低熔点的金属(如铝)制成。由于有低熔点的金属，火焰孔40a的尺寸可以非常小从而火焰的长度可以缩减。因此，燃烧室38的尺寸(上部和下部宽度)可以缩减。
另一方面，燃烧器40和水管44以模压或浇注形式一体成型。
如图5所示，根据燃烧器的另一个实施例，采用四方箱子形状的燃烧器50具有火焰孔50a，其在上表面的中心沿着长度方向形成，及一个放置在内部中心处的隔板52。从而，可燃气体通过气体流入通道54供应到隔板52的上部并且冷水通过冷水流入通道56供应到隔板52的下部，当从火焰孔50a发射火焰时，根据冷水的导热性，所以火焰孔50a的温度可以是低的。因此，当火焰孔50a在比较低的状态时，其具有对火焰的强阻抗性(即熔化和氧化)。因此，燃烧器50可以由具有低熔点的金属(比如铝)制成。具有低熔点的金属，火焰孔40a的尺寸可以相当小从而火焰的长度能缩减。因此，燃烧室上部和下部的宽度能缩减。
如图6所示，根据燃烧器的另一个实施例，采用四方箱子形状的燃烧器60具有许多火焰孔60a，火焰孔60a彼此互相分隔开并且在上表面中心沿着宽度方向切开，及放置在内部中心处的隔板62。从而，可燃气体通过气体流入通道64供应到隔板62的上部并且冷水通过冷水流入通道66供应到隔板62的下部，当通过火焰孔60a发射火焰时，根据冷水的导热性，火焰孔60a的温度可以是低的。因此，当火焰孔60a处于非常低的状态时，其具有对火焰的强阻抗性(即熔化和氧化)。因此，燃烧器60能够由具有低熔点的金属(如铝)制成。具有低熔点金属的燃烧器，火焰孔60a的尺寸能够非常小从而火焰的长度能够缩减。因此，燃烧室的上部和下部宽度能够缩减。
参照图7，下面对本发明的热交换型锅炉的第四个实施例进行说明。
在本发明的这个实施例中，水箱10的气泡分配板46放置在水箱10的中心部分并且包括一定量的水及在上部的间隙。同时，气泡分配板46具有位于下部的过滤薄膜48。
过滤薄膜48具有一定量的水和一间隙，可燃气体在这里通过过滤薄膜48进行再过滤并且在上部包含有蒸汽。
上面描述了具有这样一个水箱的结构，其能过滤未燃烧的燃料成分，在这种状态下液体燃料如燃油C，重油等等不能达到100％完全燃烧并且产生包含燃料成分的可燃气体。
在这种情况下，水箱具有水入口孔(图中省略)其被放置在相应的一边上用于给过滤薄膜48的上部提供水。
代替水箱10中的气泡分配板46和过滤薄膜48，可以放置固体过滤薄膜比如厚度比较厚的海绵。
工业实用性
如前所述，本发明的热交换型锅炉能把可燃气体中的热能传递到水，不需要通过热传递介质，散发可燃气体的气泡使得热传递面积最大化，并且引起水与可燃气体的气泡在水中上升时产生的浮力的均匀混合，由此，水的加热速度能得到相当大的提高，锅炉的热效率也大大提高了，锅炉的体积能够减小，由于水箱没有被直接加热锅炉的寿命能够半永久性地延长，同时锅炉内部的清洗能够以一种简单的方式完成。
参照几个具体实施例已经对本发明进行了描述，这些描述是用于对本发明进行说明的并不能作为对本发明的限制。对于本领域的技术人员来说在不脱离本发明的宗旨和权利要求限定的范畴内可以作出各种各样的修改。

Claims (9)

1、一种热交换型锅炉，包括其中装有一定量水的水箱，及通过可燃气体供应管用于向所述水箱内的水发射高温可燃气体的燃烧室，从而在所述水箱内的水的温度被升高以产生高压蒸汽，其特征在于：
在所述可燃气体供应管与水之间放置一具有许多细小通孔的排水薄膜，所以在所述水箱内的水不会泄漏到所述燃烧室中并且同时借由所述可燃气体供应管发射到水的可燃气体是以相当小的气泡形式散布的。
2、一种热交换型锅炉，包括装有一定量水的水箱，及通过可燃气体供应管用于向所述的水箱内的水发射高温可燃气体的燃烧室，从而在所述水箱内的水的温度被升高以产生高压蒸汽，及放置在所述可燃气体供应管与水之间的具有许多细小通孔的气泡分配板，从而借由所述可燃气体供应管发射到水的可燃气体是以相当小的气泡形式散布的，其特征在于：
为了使得从所述燃烧室发射的可燃气体的压力高于在所述水箱内水的压力，可燃气体被发射到所述水箱内的水上，从而所述气泡分配板阻止所述水箱内的水向下泄漏。
3、一种热交换型锅炉，包括装有一定量水的水箱，及通过可燃气体供应管用于向所述的水箱内的水发射高温可燃气体的燃烧室，从而在所述水箱内的水的温度被升高以产生高压蒸汽，及放置在所述可燃气体供应管与水之间的具有许多细小通孔的气泡分配板，从而借由所述可燃气体供应管发射到水的可燃气体是以一种相当小的气泡形式散布的，其特征在于：
在所述燃烧室的上部放置喷雾器，用于向可燃气体喷水，从而从所述燃烧室产生的可燃气体与其中包含的蒸汽一起被发射到所述水箱内的水上。
4、一种热交换型锅炉，包括装有一定量水的水箱，及通过可燃气体供应管用于向所述的水箱内的水发射高温可燃气体的燃烧室，从而在所述水箱内的水的温度被升高以产生高压蒸汽，及放置在所述可燃气体供应管与水之间的具有许多细小通孔的气泡分配板，从而借由所述可燃气体供应管发射到水的可燃气体是以一种相当小的气泡形式散布的，其特征在于：
在所述燃烧室内放置燃烧器，用于产生可燃气体。
5、如权利要求4所述的热交换型锅炉，其中所述燃烧器包括火焰孔，通过火焰孔火焰被发射到上表面，及放置在邻近所述火焰孔一侧内用于防止所述火焰孔熔化和氧化的水管。
6、如权利要求5所述的热交换型锅炉，其中所述火焰孔一般在燃烧器的上表面中心处在长度方向长，同时所述水管在所述火焰孔的两侧按照所述火焰孔的长度形成。
7、一种热交换型锅炉，包括装有一定量水的水箱，及通过可燃气体供应管用于向所述的水箱内的水发射高温可燃气体的燃烧室，从而在所述水箱内的水的温度被升高以产生高压蒸汽，及放置在所述可燃气体供应管与水之间的具有许多细小通孔的气泡分配板，从而借由所述可燃气体供应管发射到水的可燃气体是以一种相当小的气泡形式散布的，其特征在于：
放置在下部的用于过滤包含在可燃气体中的杂质的过滤薄膜是与所述气泡分配板的底表面分开一定的距离的。
8、如权利要求7所述的热交换型锅炉，其中所述过滤薄膜包括一定量的水和一在上表面的间隙，从而从所述过滤薄膜通过的可燃气体中包含蒸汽。
9、如权利要求4所述的热交换型锅炉，其中所述燃烧器包含火焰孔，火焰通过火焰孔发射到上表面，及放置在内部中心处的隔板，可燃气体被供应到所述隔板的上部并且冷水被供应到所述隔板的下部，从而冷水的导热性阻止了所述火焰孔的熔化和氧化。
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