一種安全高效的蒸汽鍋爐系統技術方案

本發明專利技術公開了一種安全高效的蒸汽鍋爐系統，包括面式燃燒器、鍋爐本體、連接煙道、節能器、下煙室、常壓冷凝器、煙囪，面式燃燒器與鍋爐本體連接，鍋爐本體通過連接煙道與節能器連接，節能器通過下煙室與常壓冷凝器連接，常壓冷凝器與煙囪連接。本發明專利技術具有以下優點和效果：通過控制系統及相關傳感器的設計，實現以蒸汽壓力、燃燒頭熱量為指標信號控制空氣進給量，達到預設的空氣與天然氣混合比例。另外，通過燃燒頭若干間隔相等的金屬片排列設計，在不對空氣做粉塵過濾處理下，也可避免由于粉塵燃燒不盡產生的積碳使燃燒頭氣流間隙堵塞，避免爆炸。通過三級換熱設計，將高達2000多攝氏度的溫度降為55℃左右的煙囪排出溫度，整個系統熱效率達到98％。熱效率達到98％。熱效率達到98％。

【技術實現步驟摘要】
一種安全高效的蒸汽鍋爐系統


[0001]本專利技術涉及一種鍋爐，特別涉及一種安全高效的蒸汽鍋爐系統。

技術介紹

[0002]生產蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐，常簡稱為蒸汽爐，燃氣蒸汽鍋爐就是指利用燃氣燃燒來加熱并且產生額定壓力的蒸汽鍋爐。鍋爐是利用燃料或其他能源的熱能把水加熱成為熱水或蒸汽的機械設備。鍋爐中產生的熱水或蒸汽可直接為工業生產和人民生活提供所需要的熱能，也可通過蒸汽動力裝置轉換為機械能，或再通過發電機將機械能轉換為電能。蒸汽鍋爐多用于火電站、船舶、機車和工礦企業，其用途也非常廣泛，電熱蒸汽鍋爐可用于紡織、印染、造紙、食品、橡膠、塑料、化工、醫藥、鋼鐵、冶金等工業產品加工工藝過程所需蒸汽，并可供企業、機關、賓館、學校、餐飲、服務性等行業的取暖、洗浴、空調及生活熱水。
[0003]現有燃氣鍋爐系統設計一般要注重以下幾個方面：
[0004](1)安全是所有工作中的重中之重，對于燃氣鍋爐燃燒器的安全也不能忽視。
[0005](2)節能。普通鍋爐熱效率基本在90％左右，效率較低。
[0006]對于目前的燃氣鍋爐，其燃燒頭的結構設計上存在缺陷，由于參與燃燒的空氣含有粉塵，經長時間燃燒會產生一些積碳，這些積碳會堵住現有燃燒頭的氣流通道，如果不及時清潔，會使燃燒器發生爆炸。除外，當前的燃氣鍋爐其熱效率不高，一般基本僅在90％左右。這兩方面的不足有待進一步改進。

技術實現思路

[0007]本專利技術的目的是提供一種安全高效的蒸汽鍋爐系統，這種蒸汽鍋爐系統使用的燃燒器解決了積碳淤堵引起爆炸的潛在安全問題，同時該蒸汽鍋爐系統提高了熱效率，減少燃料用量，降低氮氧化物和顆粒物排放。
[0008]本專利技術的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種安全高效的蒸汽鍋爐系統，包括面式燃燒器、鍋爐本體、連接煙道、節能器、下煙室、常壓冷凝器、煙囪，所述面式燃燒器與鍋爐本體連接，所述鍋爐本體通過連接煙道與節能器連接，所述節能器通過下煙室與常壓冷凝器連接，所述常壓冷凝器與煙囪連接；
[0009]所述面式燃燒器包括燃燒頭、混合器、手動調節閥、閥組、風壓開關、鼓風機、點火裝置以及控制系統，所述燃燒頭通過混氣管道A與混合器的一端連接，所述混合器下方通過天然氣管路B與閥組連接，所述混合器的另一端通過空氣管路C與鼓風機連接，所述手動調節閥設置在天然氣管路B上，所述風壓開關設置在空氣管路C上；所述點火裝置靠近燃燒頭且處于燃燒頭的平行平面上；所述控制系統用于控制混合器、閥組、風壓開關、鼓風機以及點火裝置；
[0010]所述燃燒頭由燃燒面罩、水冷管以及燃燒面組成，所述燃燒面罩通過混氣管路A與混合器相通，水冷管之間留有縫隙，水冷管并排穿過燃燒面罩，所述水冷管的兩端分別連接水管構成循環水路，所述燃燒面呈矩形，由若干間隔相等的金屬片排列而成，所述金屬片之
間留出的間隙作為混合氣游走的通道，所述點火裝置靠近燃燒面。；
[0011]本專利技術的進一步設置為：所述混合器內設渦旋輪和混合室，所述渦旋輪與混合室的空氣進入端相對旋轉配合，所述混合室呈圓筒錐狀，混合室的圓筒壁上開設有若干出氣孔，混合室還通過天然氣管路B依次與手動調節閥、閥組連接，所述閥組通過天然氣管路B與天然氣供端連接。
[0012]本專利技術的進一步設置為：所述渦旋輪上設有若干金屬扇葉，所述金屬扇葉沿渦旋輪一圈呈360度分布，所有金屬扇葉各自都不在同一平面上；
[0013]驅動渦旋輪使得天然氣和空氣被送入混合室，在渦旋輪形成的渦旋氣流下，天然氣和空氣進行充分混合后由出氣孔排出并通過混氣管路A直至燃燒頭。
[0014]本專利技術的進一步設置為：所述節能器近底部通過管路與進水閥連接，所述進水閥通過管路與循環水泵連接，循環水泵與保溫水箱連接，保溫水箱與節能器相連，構成水循環。
[0015]本專利技術的進一步設置為：所述鍋爐本體與節能器之間設有節能器流向鍋爐本體的水流管路W，所述水流管路W與鍋爐本體連接側的鍋爐本體上設有水位傳感器，鍋爐本體頂部設有壓力閥、安全閥、放風閥，所述節能器還與水泵相連，水泵與保溫水箱相連，保溫水箱、水泵、節能器、水流管路W、鍋爐本體形成水通道。
[0016]本專利技術的進一步設置為：所述常壓冷凝器設有同側進出的S型冷凝管道。
[0017]本專利技術的進一步設置為：還提供了所述蒸汽鍋爐系統的工作方法，包括如下步驟：
[0018]1)水循環開啟：打開進水閥，打開循環水泵，使保溫水箱、循環水泵、節能器三者進行水循環；
[0019]2)燃燒器蒸汽壓力采集階段：采集蒸汽壓力信號傳送到控制系統，控制系統發出指令控制鼓風機，實現空氣進給量的控制，空氣經過空氣管路C進入混合器；
[0020]3)鼓風機空氣進給和天然氣進給階段：打開鼓風機進給空氣，通過風壓開關調節空氣壓力，將風壓開關的動作信號和流量計采集的流量信號傳送至控制系統，打開手動調節閥由控制系統及設定好風燃比的閥組實現對天然氣進給量的控制，控制系統在對閥組進行開度調節控制流量的同時，還接收通過內置于閥組的壓力傳感器實時反饋的壓力信號，以達到預設空氣和天然氣的進量配比和適配壓力，天然氣通過天然氣管路B進入混合器；
[0021]4)混合器混合階段：從鼓風機來的空氣從空氣管道C進入混合器，而天然氣從混合器下方的管路B進入混合器，空氣和天然氣在混合器中混合，由于空氣和天然氣不斷的涌入，混合氣體通過混合器另一端排出后經混氣管道A流入燃燒頭；
[0022]5)點火裝置點火階段：當閥組被打開時，此時點火裝置由控制系統發出信號指令同步點火，使點火動作不晚于天然氣從燃燒頭流出的時間；
[0023]由天然氣和空氣組成一定比例的混合氣流入燃燒頭，該股混合氣被點燃，混合氣燃燒產生的熱量被采集反饋至控制系統；若熱量值超出需求，則通過控制系統減少鼓風機空氣進給量，從而減少天然氣的進給量；若熱量值達不到需求，則通過控制系統增加鼓風機空氣進給量，在預混風燃比可控的比例不變得情況下，天然氣進給量增加，混合氣燃燒熱量提高；
[0024]6)高溫煙氣進入鍋爐本體階段：步驟5)點火后燃氣燃燒達到2000
?
2200℃的高溫煙氣進入鍋爐本體，進行第一級換熱；
[0025]7)煙氣進入節能器階段：經步驟6)后降為255
?
265℃的煙氣通過連接煙道進入節能器，由保溫水箱、循環水泵、進水閥、節能器構成的水循環與煙氣進行換熱形成第二級換熱，進一步降低煙氣溫度到75
?
85℃；
[0026]8)煙氣進入常壓冷凝器階段：經步驟7)后的煙氣通過下煙室進入到常壓冷凝器，常壓冷凝器對75
?
85℃的煙氣進行繼續降溫，形成第三級換熱，最終煙氣溫度降為50
?
60℃，低于排煙設計溫度，并從煙囪流出到下一設備。
[0027]本專利技術的進一步設置為：所述煙氣的顆粒物排放濃度＜5mg/Nm3,二氧化硫濃度＜10mg/Nm3，氮氧化物濃度＜25mg/Nm3，林格曼黑度≤1。
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種安全高效的蒸汽鍋爐系統，包括面式燃燒器(1)、鍋爐本體(2)、連接煙道(3)、節能器(4)、下煙室(5)、常壓冷凝器(6)、煙囪(7)，所述面式燃燒器(1)與鍋爐本體(2)連接，所述鍋爐本體(2)通過連接煙道(3)與節能器(4)連接，所述節能器(4)通過下煙室(5)與常壓冷凝器(6)連接，所述常壓冷凝器(6)與煙囪(7)連接；所述面式燃燒器(1)包括燃燒頭(11)、混合器(12)、手動調節閥(13)、閥組(14)、風壓開關(15)、鼓風機(16)、點火裝置以及控制系統，所述燃燒頭(11)通過混氣管道A與混合器(12)的一端連接，所述混合器(12)下方通過天然氣管路B與閥組(14)連接，所述混合器(12)的另一端通過空氣管路C與鼓風機(16)連接，所述手動調節閥(13)設置在天然氣管路B上，所述風壓開關(15)設置在空氣管路C上；所述點火裝置靠近燃燒頭(11)且處于燃燒頭(11)的平行平面上；所述控制系統用于控制混合器(12)、閥組(14)、風壓開關(15)、鼓風機(16)以及點火裝置；所述燃燒頭(11)由燃燒面罩(111)、水冷管(112)以及燃燒面(113)組成，所述燃燒面罩(111)通過混氣管路A與混合器(12)相通，水冷管(112)之間留有縫隙，水冷管(112)并排穿過燃燒面罩(111)，所述水冷管(112)的兩端分別連接水管構成循環水路，所述燃燒面(113)呈矩形，由若干間隔相等的金屬片(1131)排列而成，所述金屬片(1131)之間留出的間隙(1132)作為混合氣游走的通道，所述點火裝置靠近燃燒面(113)。；2.根據權利要求1所述的一種安全高效的蒸汽鍋爐系統，其特征在于：所述混合器(12)內設渦旋輪(121)和混合室(122)，所述渦旋輪(121)與混合室(122)的空氣進入端相對旋轉配合，所述混合室(122)呈圓筒錐狀，混合室(122)的圓筒壁上開設有若干出氣孔(1221)，混合室(122)還通過天然氣管路B依次與手動調節閥(13)、閥組(14)連接，所述閥組(14)通過天然氣管路B與天然氣供端連接。3.根據權利要求2所述的一種安全高效的蒸汽鍋爐系統，其特征在于：所述渦旋輪(121)上設有若干金屬扇葉(1211)，所述金屬扇葉(1211)沿渦旋輪(121)一圈呈360度分布，所有金屬扇葉(1211)各自都不在同一平面上；驅動渦旋輪(121)使得天然氣和空氣被送入混合室(122)，在渦旋輪(121)形成的渦旋氣流下，天然氣和空氣進行充分混合后由出氣孔(1221)排出并通過混氣管路A直至燃燒頭(11)。4.根據權利要求1所述的一種安全高效的蒸汽鍋爐系統，其特征在于：所述節能器(4)近底部通過管路與進水閥(8)連接，所述進水閥(8)通過管路與循環水泵連接，循環水泵與保溫水箱連接，保溫水箱與節能器(4)相連，構成水循環。5.根據權利要求1所述的一種安全高效的蒸汽鍋爐系統，其特征在于：所述鍋爐本體(2)與節能器(4)之間設有節能器(4)流向鍋爐本體(2)的水流管路W，所述水流管路W與鍋爐本體(2)連接側的鍋爐本體(2)上設有水位傳感器(9)，鍋爐本體(2)頂部設有壓力閥、安全閥、放風閥，所述節能器(4)還...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李文健，周成華，王標兵，陳子偉，金曉峰，李凱，胡愛國，童天昊，王珂，黃建福，鄭俊杰，王進卿，
申請(專利權)人：浙江金鍋鍋爐有限公司，
類型：發明
國別省市：