一种旋风热交换的方法

摘要

本发明是一种旋风热交换的方法，其步骤是：建立一座旋风燃烧炉，使该旋风燃烧护具有内腔筒和外腔筒结构，其内腔筒位于炉堂连通成为中心焰道，外腔筒罩着内腔筒；使内腔筒与外腔筒间的环隙闭合成旋风通道；使旋风通道与烟囱或大气连通；使将内腔筒与外腔筒间连通；外腔筒与自来水管连通，给外腔筒和内腔筒装入清水，在外腔筒上部安装汽水开关；将燃料引入炉堂燃烧，让火焰和烟尘混合流先经过中心焰道再折转进入旋风通道流过，实现火焰和烟尘混合流与内腔筒的二次热交换，烟尘排出炉外。本发明让炉堂燃烧燃料所形成的火焰烟尘混合流先进入中心焰道，再折转进入旋风通道，螺旋式下降，与内腔筒进行第二次热交换，延长了火焰烟尘混合流在炉内的流经时间，热量得到充分的吸收，既提高热效又节约了燃料和电耗，环保增效。

权利要求

1.一种旋风热交换的方法，其特征在于它有如下步骤：（1）建立一座旋风燃烧炉，使该旋风燃烧炉具有内腔筒和外腔筒结构，其内腔筒位于炉堂连通成为中心焰道，外腔筒罩着内腔筒；

（2）使内腔筒与外腔筒间的环隙闭合成旋风通道，在旋风通道内设置螺旋板；

（3）使旋风通道与烟囱或大气连通，

（4）使将内腔筒与外腔筒间连通；

（5）外腔筒与自来水管连通，给外腔筒和内腔筒装入清水，在外腔筒上部安装汽水开关；

（6）将燃料引入炉堂燃烧，让火焰和烟尘混合流先经过中心焰道再折转进入旋风通道流过，实现火焰和烟尘混合流与内腔筒的二次热交换，烟尘排出炉外，中心焰道顶部有切线排焰口，让火焰、烟尘混合流经切线方向进入旋风通道，中心焰道顶部的排焰口是周边排焰口。

2.根据权利要求1所述旋风热交换的方法，其特征在于螺旋板边缘与外腔筒间无间隙，旋风道为闭合通道。

3.根据权利要求1所述旋风热交换的方法，其特征在于炉堂下方和炉堂内分别设供风管，鼓风机与供风管相通。

4.根据权利要求1所述旋风热交换的方法，其特征在于炉堂建在中心焰道之侧并用管道与之连通。

5.根据权利要求1所述旋风热交换的方法，其特征在于烟囱管道内连接鼓风机或者抽风机。

6.根据权利要求1所述旋风热交换的方法，其特征在于在烟囱管道上设置布袋收尘器，以便收集烟尘，减少污染排放物。

7.根据权利要求1所述旋风热交换的方法，其特征在于炉堂与内腔筒间用钢板焊接固定。

说明书

一种旋风热交换的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种锅炉类设备提高热效率的技术，具体是一种旋风热交换的方法。

背景技术

[0002] 现有烧煤的竖式锅炉都是在炉堂里把煤燃烧形成的火焰，包括烟尘一起上升，经过锅炉内部的受热水管间的空隙时，将热量传递给管内的水，水受热后变成热水或水蒸汽。火焰、烟气、烟尘混合流自下而上，路径没有曲折，一直向上直到流出烟囱。烟囱本身有很强的抽吸力，使得混合流很快冲出锅炉，有大量的热量没有来得及传递给受热管，而是白白浪费掉，热效率很低。另一方面，煤粒在炉堂里得不到充分燃烧，而是以较小颗粒的形式随混合流一起上升，很快就排出烟囱之外，排入大气，既浪费燃煤又污染环境。即使是卧式锅炉，火焰、烟气和尘粒的混合流路径有所曲折，但基本上也是不重复的，也就是说混合流内同一流点的热流对同一个受热管等受器件的热交换只有一次唯一的机会，热效率也不是很高。
有必要研究一种新的方法和相应设备来加以改进，以提高它们的热效率。

发明内容

[0003] 本发明的目的就是要提出一种使火焰、烟气和尘粒的混合流能对锅炉同一受热器件多次受热，燃料得到充分燃烧，热效率更高的旋风热交换的方法，以克服现有技术的不足。

[0004] 本发明所提出的这种旋风热交换的方法，其特征在于它有如下步骤：

[0005] （1）建立一座旋风燃烧炉，使该旋风燃烧护具有内腔筒和外腔筒结构，其内腔筒位于炉堂连通成为中心焰道，外腔筒罩着内腔筒；

[0006] （2）使内腔筒与外腔筒间的环隙闭合成旋风通道；

[0007] （3）使旋风通道与烟囱或大气连通；

[0008] （4）使将内腔筒与外腔筒间连通；

[0009] （5）外腔筒与自来水管连通，给外腔筒和内腔筒装入清水，在外腔筒上部安装汽水开关；

[0010] （6）将燃料引入炉堂燃烧，让火焰和烟尘混合流先经过中心焰道再折转进入旋风通道流过，实现火焰和烟尘混合流与内腔筒的二次热交换，烟尘排出炉外。

[0011] 中心焰道顶部有切线排焰口，让火焰、烟尘混合流经切线方向进入旋风通道。

[0012] 中心焰道顶部的排焰口可以是周边排焰口，并在旋风通道内设置螺旋板。

[0013] 炉堂下方和炉堂内分别设供风管，鼓风机与供风管相通，给炉堂内提供足够的氧气让燃料充分燃烧。

[0014] 炉堂可建在中心焰道之侧并用管道与之连通。

[0015] 烟囱管道内连接鼓风机或者抽风机，以便开炉前期形成抽吸力，促使内腔筒与外腔筒间形成火焰烟尘混合旋风流，以进行充分的热交换。

[0016] 在烟囱管道上设置布袋收尘器，以便收集烟尘，减少污染排放物。

[0017] 螺旋板边缘与外腔筒间可以有一定间隙。

[0018] 螺旋板边缘与外腔筒间也可以没有间隙，使旋风道成为闭合通道，让火焰烟尘混合流完全以旋风的形式通过。

[0019] 外腔筒与内腔筒间的灌通管自下而上分多层布置，每一层有灌通管2-4个，以便让外腔筒和内腔筒间的水进行及时的热循环。

[0020] 炉堂与内腔筒间用钢板焊接固定。

[0021] 本发明的这种方法，让炉堂燃烧煤炭等燃料所形成的火焰烟尘混合流先进入中心焰道，也就是内腔筒的内管，使之与内腔筒这个受热部件及其中的水进行第一次热交换而升温，火焰烟尘混合流到达中心焰道上端口时，在负压作用下，折转进入内腔筒、外腔筒所围成的旋风通道，螺旋式下降，与内腔筒进行第二次热交换，让火焰烟尘混合流的热进一步传递给内腔筒中的水，使其温度进一步升高，同时也将外腔筒中的水加热，火焰烟尘混合流出旋风通道后才进入烟囱排走，这样就极大地延长了火焰烟尘混合流在炉内的流经时间，热量得到充分的吸收，锅炉烧水或者水蒸汽的效率自然更高。

[0022] 中心焰道内的旋风流可以是内设螺旋板形成，更可以通过中心焰道顶部的切线方向的旋风口，让混合流以切线方向进入旋风通道而形成。

[0023] 由于往炉堂中鼓入了足够空气，未来得及燃烧或者燃烧不充分的细小煤粒在旋风通道中有足够机会进一步燃烧，使得燃烧的热量得到更充分的释放。

[0024] 因此，本发明这种旋风热交换的方法，使火焰、烟气和尘粒的混合流能对锅炉同一受热器件多次受热，燃料得到充分燃烧，热效率更高，锅炉烧蒸汽的时间更短，更省煤，排放更干净。

[0025] 在烟囱管道上设置收尘布袋又有效地捕收了固体有害尘粒，降低了对大气环境的污染。

附图说明

[0026] 图1是本发明周边排焰式旋风燃烧炉的结构示意图（正剖视）。

[0027] 图2是A-A剖面图。

[0028] 图3是本发明切线排焰式旋风燃烧炉的结构图（正剖视）。

[0029] 图4是B-B剖面图图。

[0030] 图1-4中，各零部件的标号如下：

[0031] 1-风沟；2-炉条；3-收尘布袋；4-旋风通道；5-烟囱；6-汽水开关；7-外腔筒；8-中心焰道；9-内腔筒；10-螺旋板；11-灌通管；12-进水管；13-炉座；14-炉堂；15-螺旋口。

具体实施方式

[0032] 如图1-2所示是本发明周边排焰式旋风燃烧炉，可以理解为一种锅炉，可以用来烧热水或者蒸汽。其中炉座13、炉堂14、风沟14和烟囱5等部件与普通锅炉的基本相同，可以用耐火砖、钢板等常规材料制作。外腔筒7就是一个有夹层的炉壁，内空可能容纳水，它安装在炉座上，下部有进水管12与自来水连接，外腔筒顶部也为夹层结构，其上有汽水开关6，烧出来的热水或者蒸汽可以经此放出供生产生活之用。内腔筒9是一个夹层圆筒，置于外腔筒的中心并通过灌通管11与外腔筒连通，水可以进出，与外腔筒中的水进行水循环。内腔筒的内壁所围成的圆柱形空间就是中心焰道8。内腔筒与外腔筒顶部之间有间隙，以便火焰烟尘混合流可以进入旋风通道。

[0033] 内腔筒与外腔筒间的间隙为环隙，环隙宽度与内腔筒与外腔筒顶部间的间隙厚度大致相当。螺旋板10用钢板制作而成焊接盘旋在内腔筒上形成旋风通道。

[0034] 如上所述，螺旋板外边缘与外腔筒间可以有一定间隙，也可以没有间隙。没有间隙时，螺旋板与内腔筒和外腔筒间所形成的旋风通道就是完全闭合不漏风的通道。显然，经过这样的通道的火焰烟尘混合流是完全的旋风，热交换的效果自然更好。但制造上有一定难度，有故障时维修也会更困难些。实施本发明时可根据具体条件进行选择。螺旋板与外腔筒间有一定间隙时，只要烟囱有足够抽吸力，旋风流也能形成，可能会产生少量的散乱流，也有基本的效果。

[0035] 收尘布袋3为一般工业收尘布袋，此布袋不一定设置，可以根据当地的环保政策和燃料质量等情况决定是否加设这一部件。

[0036] 其余未提及的零部件及标号如上所述。

[0037] 本发明的方法及相关锅炉经发明人反复试用，效果十分令人满意。用于当地某食品企业的蒸汽生产，比普通蒸汽锅炉节约煤炭20-40%。

[0038] 图3-4所示是本发明切线排焰式旋风炉，其炉堂、烟囱、炉座等部分与周边排焰式的相同，所不同的是中心焰道顶部的排焰口是以切线方向的通道进入旋风通道内，该通道就是螺旋口15。这种结构不用在旋风通道中设螺旋板也能形成有效的旋风流，而且内腔筒和外腔筒间在上部就直接连通，不用再设灌通管。

[0039] 这种结构的旋风炉的炉堂可以设在主炉之侧，用钢板焊接管道使炉堂与中心焰道连通，炉堂的炉条上下设供风管，炉堂内的供风管环堂壁而设，管上有许多风眼，空气能均匀地进入，燃烧效果很好。燃烧时关闭炉门和风沟，让火焰朝着中心焰道方向行进，煤炭燃烧既充分，还不用设烟囱，火焰烟尘流经旋风通道后从主炉的底部排出，基本看不到黑色的烟尘，十分干净。当然为保险起见，还是设烟囱排放的好。

[0040] 这种结构的旋风炉经申请人在地的某学校食堂试用一年，效果十分令校方满意，据校方的初步测算，使用本例这种旋风炉后，煤和电的消耗较之原来降低了50%以上。