CN217928713U - 文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉，包括：蒸汽锅炉本体、上集箱、下集箱、汽水分离装置、变频风机管道以及文丘里装置；其中，所述蒸汽锅炉本体内部阵列有若干中空炉体，所述中空炉体的一端与上集箱的底部相连通，另一端与下集箱的顶部相连通，所述上集箱、下集箱以及中空炉体内封装有热媒水；所述变频风机管道与所述蒸汽锅炉本体相连通，所述文丘里装置设置在所述变频风机管道内。根据本实用新型实施例能够实现火焰温度均匀，有效改善燃气的燃烧效率，达到超低NOx排放的目的，并且提高热利用效率。

Description

文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉

技术领域

本公开涉及锅炉设备技术领域，具体涉及一种文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉。

背景技术

燃气锅炉是指利用燃气为燃料的锅炉，通过燃气的燃烧将锅炉内部的液体例如水加热成热水或蒸汽的机械设备，使用时方便且经济性较好。

然而，现有的传统的商用燃气锅炉等热能动力设备，由于燃烧不够充分，存在氮氧化物排放超标、容易造成空气污染，气液分离效果不佳，以及热利用效率低等问题。目前，解决锅炉低氮排放的措施主要采用各种燃烧优化控制技术，降低燃烧温度，从而降低NOx的排放，提高热利用效率等。例如采用全预混燃烧器，这种形式的燃烧器具有燃烧热强度高、温度均匀的优点，但是该技术当在空气清洁度低的环境下时易出现金属纤维网堵塞、发生爆燃、燃烧不稳定、维修维护成本高等问题；另外，市场上还出现低氮扩散式燃烧器结合烟气再循环技术，该方式虽然稳定，但仍存在燃烧不完全、NOx偏高不稳定，回流烟气在炉膛内易产生冷凝水，腐蚀炉体，影响锅炉寿命等缺陷。

实用新型内容

为了解决相关技术中的问题，本公开实施例提供一种文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉，以达到燃烧稳定、实现超低氮排放、提高热利用效率等。

具体地，在一些说明性实施例中，一种文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉，包括：

蒸汽锅炉本体，所述蒸汽锅炉本体内部阵列有若干中空炉体，所述中空炉体内封装有热媒水；

上集箱，所述上集箱设置于所述蒸汽锅炉本体的顶部，并与所述蒸汽锅炉本体内的所述中空炉体的第一端相导通，所述上集箱内封装有热媒水；

下集箱，所述下集箱布置于所述蒸汽锅炉本体的底部，并与所述蒸汽锅炉本体内的所述中空炉体的第二端相导通，所述下集箱内封装有热媒水；

汽水分离装置，位于所述蒸汽锅炉本体的外侧，所述汽水分离装置被配置为导通所述上集箱和下集箱；

变频风机管道，与所述蒸汽锅炉本体相连通，所述变频风机管道被配置为向所述蒸汽锅炉本体内部输送空气；

文丘里装置，设置于所述变频风机管道内部，所述文丘里装置被配置为将燃气与空气引射至所述蒸汽锅炉本体内部进行充分混合。

在一些可选地实施例中，还包括燃气输送装置，所述燃气输送装置具有燃气输送管道，其中，所述燃气输送管道与所述变频风机管道相连通，并且所述文丘里装置位于所述变频风机管道连通所述燃气输送管道的入口位置。

在一些可选地实施例中，还包括混合室和与所述混合室相连通的等压仓，所述等压仓与所述蒸汽锅炉本体贯通连接，所述混合室连通所述变频风机管道。

在一些可选地实施例中，所述文丘里装置被配置为将燃气和空气引射到所述混合室内旋转混合形成可燃气体。

在一些可选地实施例中，所述汽水分离装置包括第一进气通道、第一排气管、第二排气管以及第一出液管，其中，所述第一进气通道与所述上集箱的第一出气口相导通，所述第一出液管与所述下集箱的进液孔相导通。

在一些可选地实施例中，还包括主蒸汽阀和安全阀，其中，所述主蒸汽阀与所述第一排气管相连接，所述安全阀与所述第二排气管相连接。

在一些可选地实施例中，所述汽水分离装置内壁部自上而下依次设置螺旋叶片和玻璃管。

在一些可选地实施例中，所述燃气输送装置还包括燃气伺服电机，所述燃气伺服电机设置在所述混合室连通所述燃气输送管道的入口位置处。

在一些可选地实施例中，所述蒸汽锅炉本体一侧还设置有与所述混合室入口位置相对的排烟口，并且所述排烟口一端连接有冷凝器。

在一些可选地实施例中，至少部分所述中空炉体为管端冷缩颈的中空光管；和/或，至少部分中空炉体的管壁外侧设置有翅片或鳍片结构。

根据本实用新型实施例提供的技术方案至少具有以下有益效果：

(1)本实用新型实施例提供的文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉，具有燃烧稳定、火焰均匀等特点，并能够有效提高燃气燃烧效率，降低NOx等污染气体的生成，实现超低氮排放；

(2)本实用新型实施例提供的文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉，通过设置汽水分离装置多层逐步分离蒸汽和水，能够极大改善汽水分离效果，提高蒸汽的干度；

(3)本实用新型实施例提供的文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉，中空换热管采用冷缩颈结合翅片管或鳍片管结构，使得加热箱本体结构合理、紧凑，不仅能够大大缩小装置的占地空间，而且高温烟气在进入烟室后冲刷翅片管或鳍片管的翅片或鳍片，可以得到更高的换热效率；

(4)本实用新型实施例提供的文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉，利用文丘里装置实现燃气和空气均匀混合后进入混合室，达到快速、精准、可靠地实现燃气和空气的预混目的，提高燃气的燃烧效率；

(5)本实用新型实施例提供的文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉，排烟口出口侧连接冷凝器，最大化利用热效率的同时进一步降低排烟温度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：

图1示出根据本实用新型一实施例的文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉的结构示意图一；

图2示出根据本实用新型一实施例的文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉的结构示意图二；

图3示出根据本实用新型的一实施例的蒸汽锅炉本体的中空炉体阵列的俯视图；

图4示出根据本实用新型的一实施例的中空炉体阵列的结构示意图。

具体实施方式

下文中，将参考附图详细描述本实用新型的示例性实施例，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施例无关的部分。

在本实用新型中，应理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不欲排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在或被添加的可能性。

在本实用新型中，还需要理解的是，属于“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内部”、“外部”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”、“若干”的含义是指两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以为固定连接，也可以是可拆卸连接，或者一体式连接，可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述属于在本实用新型中的具体含义。

另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

前文提及，现有的商用燃气锅炉等热能动力设备存在燃料燃烧不充分、氮氧化物排放超标、易污染空气，气液分离效果不佳以及并且热效率低下等问题。

为解决上述缺陷，本实用新型实施例提供了一种文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉，包括：蒸汽锅炉本体，所述蒸汽锅炉本体内部阵列有若干中空炉体，所述中空炉体内封装有热媒水；上集箱，所述上集箱设置于所述蒸汽锅炉本体的顶部，并与所述蒸汽锅炉本体内的所述中空炉体的第一端相导通，所述上集箱内封装有热媒水；下集箱，所述下集箱布置于所述蒸汽锅炉本体的底部，并与所述蒸汽锅炉本体内的所述中空炉体的第二端相导通，所述下集箱内封装有热媒水；汽水分离装置，位于所述蒸汽锅炉本体的外侧，所述汽水分离装置被配置为导通所述上集箱和下集箱；变频风机管道，与所述蒸汽锅炉本体相连通，所述变频风机管道被配置为向所述蒸汽锅炉本体内部输送空气；文丘里装置，设置于所述变频风机管道内部，所述文丘里装置被配置为将燃气与空气引射至所述蒸汽锅炉本体内部进行充分混合。本实用新型实施例能够使得燃料燃烧充分、更加稳定，火焰均匀，提高燃气燃烧效率，降低NOx等污染气体的生成与排放，以及改善气液分离效果。

图1示出根据本实用新型的实施例的文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉的结构示意图一。图2示出根据本实用新型的实施例的文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉的结构示意图二。图3示出根据本实用新型的实施例的蒸汽锅炉本体的中空炉体阵列的俯视图。图4示出根据本实用新型的实施例的中空炉体阵列的结构示意图。

参照图1至4，本实用新型的文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉，包括：

蒸汽锅炉本体10，所述蒸汽锅炉本体10内部阵列有若干中空炉体101，所述中空炉体101内封装有热媒水；

上集箱11，所述上集箱11设置于所述蒸汽锅炉本体10的顶部，并与所述蒸汽锅炉本体10内的所述中空炉体101的第一端相导通，所述上集箱11内封装有热媒水；

下集箱12，所述下集箱12布置于所述蒸汽锅炉本体10的底部，并与所述蒸汽锅炉本体10内的所述中空炉体101的第二端相导通，所述下集箱12内封装有热媒水；

汽水分离装置13，位于所述蒸汽锅炉本体10的外侧，所述汽水分离装置13被配置为导通所述上集箱11和下集箱12；

变频风机管道14，与所述蒸汽锅炉本体10相连通，所述变频风机管道14被配置为向所述蒸汽锅炉本体10的内部输送空气；

文丘里装置15，设置于所述变频风机管道14内部，所述文丘里装置15被配置为将燃气与空气引射至所述蒸汽锅炉本体10内部进行充分混合。

根据本实用新型的实施例，文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉还包括燃气输送装置16，所述燃气输送装置16具有燃气输送管道161，其中，所述燃气输送管道161与所述变频风机管道14相连通，并且所述文丘里装置15位于所述变频风机管道14连通所述燃气输送管道161的入口位置。

在该实施例中，燃气和空气以90°切角进入文丘里装置15中，利用文丘里装置15将二者进行预混合，之后经该文丘里装置15的出口被送入到蒸汽锅炉本体10内部的燃烧器中，经PLC或单片机等控制***程序自动检测启动，在燃烧室内被自动点火点燃，在此过程中由PLC控制程序智能调节燃气流量、空气流量以及二者的比例，以实现自动化控制。

优选地，本实施的蒸汽锅炉还包括混合室17和与所述混合室17相连通的等压仓18，所述等压仓18与所述蒸汽锅炉本体10贯通连接，所述混合室17连通所述变频风机管道14。

空气借助变频风机19经由变频风机管道14被输送进入到混合室17内，而燃气依次经过过滤器、减压阀、压力表、电磁阀、燃气输送管道161进入到混合室17中；位于变频风机管道14连通燃气输送管道161的入口位置处的文丘里装置15被配置为将预设比例的空气和燃气引射至混合室17后经旋转混合形成可燃气体，之后可燃气体被送入等压仓18内部并进入到蒸汽锅炉本体10内部被点燃燃烧。

在此过程中，蒸汽锅炉还可以包括控制器(图中未示出)，燃气和空气的混合比例可以借助控制器进行自动调节，该混合比例可以使可燃气体在适宜范围内稳定、充分地燃烧，以适配不同的供热场景所需。

根据本实用新型的实施例，其中，汽水分离装置13包括第一进气通道131、第一排气管132、第二排气管133以及第一出液管134，其中，所述第一进气通道131与所述上集箱11的第一出气口111相导通，所述第一出液管134与所述下集箱12的进液孔相导通。

在该实施例中，还包括主蒸汽阀24和安全阀25，其中，所述主蒸汽阀24与所述第一排气管132相连接，所述安全阀25与所述第二排气管133相连接。由于上集箱11内部的热媒水，在蒸汽锅炉本体10被加热到例如0.4MPa时，热媒水就被气化到144℃左右，形成饱和蒸汽并经由所述汽水分离装置13汽水分离后，蒸汽进入主蒸汽阀24，冷凝水回落到下集箱12内，从而在一定程度上保证了下集箱12、中空炉体101以及上集箱11的热媒水的总量，防止中空炉体101在缺少热媒水的情况下被火焰束加热，避免发生空烧事故造成危险；此外，如果压力超过设定值时，控制***将自动开启安全阀25进行排气泄压。需要说明的是，本实施例提供的蒸汽锅炉还配置有预警***，以确保热媒水在低于预警水位时发出报警信号，以提示或自动增加热媒水。

此外，为了改善汽水分离装置13的气液分离效果，本实施例中的汽水分离装置13的内壁部还自上而下依次设置有螺旋叶片和玻璃管，进入汽水分离装置13的蒸汽依次经螺旋叶片和玻璃管进行逐层冷凝，并将冷凝水返回下集箱12内。

优选地，本实用新型的另一实施方式，上集箱11的顶部还设置有第二出气口112，第二出气口112借助一冷凝管113与下集箱12的进液孔相导通，如图2所示。

根据本实用新型的一可选实施例，所述燃气输送装置16还包括燃气伺服电机162，所述燃气伺服电机162设置在所述混合室17连通所述燃气输送管道162的入口位置处，其中，所述燃气伺服电机162与所述控制器电连接，用于控制或调节燃气输送流量。

本实用新型再一实施例中，所述蒸汽锅炉本体10一侧还设置有与所述混合室17的入口位置相对的排烟口26，并且所述排烟口26一端连接有冷凝器27。本实施例中的烟气经排烟口26排出并进入到冷凝器27中，以大幅度提高热效率，并使得排烟温度降低到65℃左右，实现超低NOx排放。

优选地，本实施例中的冷凝器27为由若干水冷管阵列而成。需要说明的是，本公开的冷凝器并不限于上述示例性说明，可以根据实际应用场合需求进行设计。

根据本实用新型的一实施例中，至少部分所述中空炉体101为翅片管或鳍片管。具体地，至少部分中空炉体101的管端为冷缩颈结构的中空光管。进一步地，中空光管的外侧管壁形成有翅片或鳍片结构。其中，中空光管采用直径为30～50mm光管，管间距为5～20mm，由于燃烧室内进行燃料燃烧，烟温高于1000℃，热交换迅速，热媒水蒸发强烈，因此可采用直径较大的大直径管避免蒸汽蒸发过快堵塞造成蒸汽流动停滞，而且光滑的光管换热表面，不仅具有较高的热效率，而且减少烟气侧积垢，实现自动清洁，大大延长了换热管的使用寿命，保养也更加简便；并且本实用新型实施例采用翅片管与光管相结合的辐射换热管结构，与单一圆形截面的光管相比，翅片管增加了与高温烟气间的对流换热面积，强化了换热，能够提高热利用效率的同时有效降低烟气排出温度。

本实用新型实施例的燃气供给组件还包括过滤器、压力表、电磁阀、燃气低压保护装置、检漏装置、手动燃气调节装置、燃气管道以及燃气高压保护装置，所述燃气高压保护装置与所述文丘里装置连接。

以上描述仅为本实用新型的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本实用新型中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本实用新型中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案，均属于本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉，其特征在于，包括：

蒸汽锅炉本体，所述蒸汽锅炉本体内部阵列有若干中空炉体，所述中空炉体内封装有热媒水；

上集箱，所述上集箱设置于所述蒸汽锅炉本体的顶部，并与所述蒸汽锅炉本体内的所述中空炉体的第一端相导通，所述上集箱内封装有热媒水；

下集箱，所述下集箱布置于所述蒸汽锅炉本体的底部，并与所述蒸汽锅炉本体内的所述中空炉体的第二端相导通，所述下集箱内封装有热媒水；

汽水分离装置，位于所述蒸汽锅炉本体的外侧，所述汽水分离装置被配置为导通所述上集箱和下集箱；

变频风机管道，与所述蒸汽锅炉本体相连通，所述变频风机管道被配置为向所述蒸汽锅炉本体内部输送空气；

文丘里装置，设置于所述变频风机管道内部，所述文丘里装置被配置为将燃气与空气引射至所述蒸汽锅炉本体内部进行混合。

2.根据权利要求1所述的文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉，其特征在于，还包括燃气输送装置，所述燃气输送装置具有燃气输送管道，其中，所述燃气输送管道与所述变频风机管道相连通，并且所述文丘里装置位于所述变频风机管道连通所述燃气输送管道的入口位置。

3.根据权利要求2所述的文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉，其特征在于，还包括混合室和与所述混合室相连通的等压仓，所述等压仓与所述蒸汽锅炉本体贯通连接，所述混合室连通所述变频风机管道。

4.根据权利要求3所述的文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉，其特征在于，所述文丘里装置被配置为将燃气和空气引射到所述混合室内旋转混合形成可燃气体。

5.根据权利要求1所述的文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉，其特征在于，所述汽水分离装置包括第一进气通道、第一排气管、第二排气管以及第一出液管，其中，所述第一进气通道与所述上集箱的第一出气口相导通，所述第一出液管与所述下集箱的进液孔相导通。

6.根据权利要求5所述的文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉，其特征在于，还包括主蒸汽阀和安全阀，其中，所述主蒸汽阀与所述第一排气管相连接，所述安全阀与所述第二排气管相连接。

7.根据权利要求5或6所述的文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉，其特征在于，所述汽水分离装置内壁部自上而下依次设置螺旋叶片和玻璃管。

8.根据权利要求3所述的文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉，其特征在于，所述燃气输送装置还包括燃气伺服电机，所述燃气伺服电机设置在所述混合室连通所述燃气输送管道的入口位置处。

9.根据权利要求3所述的文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉，其特征在于，所述蒸汽锅炉本体一侧还设置有与所述混合室入口位置相对的排烟口，并且所述排烟口一端连接有冷凝器。

10.根据权利要求1所述的文丘里式超低氮水冷蒸汽锅炉，其特征在于，至少部分所述中空炉体为管端冷缩颈的中空光管；和/或，至少部分中空炉体的管壁外侧设置有翅片或鳍片结构。

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