專利名稱：旋轉(zhuǎn)燃燒火焰離心分離惰性質(zhì)切線邊緣向下排煙道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
旋轉(zhuǎn)燃燒火焰離心分離惰性質(zhì)切線邊緣向下排煙道涉及一種方法和結(jié)構(gòu)組合的鍋爐無煙燃燒技術(shù)方案，本發(fā)明擴寬了制造或改造現(xiàn)有各種燃料鍋爐在火焰燃燒室建立旋轉(zhuǎn)燃燒火焰的方法并在各種與水平有傾斜夾角的旋轉(zhuǎn)燃燒火焰切線邊緣配用向下排煙道結(jié)構(gòu)，達(dá)到制造無煙鍋爐或?qū)F(xiàn)有鍋爐進(jìn)行改造使之無煙運行。
背景技術(shù)：
本發(fā)明是根據(jù)2002年9月1日在首屆中國科學(xué)家論壇公開發(fā)表的《從燃燒直排到排煙回流》論文和2003年4月1日申請?zhí)枮?3121528.9揮發(fā)分在封頂火焰燃燒室旋轉(zhuǎn)供風(fēng)燃燒的排煙回流鍋爐發(fā)展得來的；在公知技術(shù)中的水平旋轉(zhuǎn)供風(fēng)在爐膛建立旋轉(zhuǎn)燃燒火焰和所述排煙回流向下排煙道僅適用于固體燃料層燃立式鍋爐，對于應(yīng)用臥式鍋爐或傾斜異型與水平有傾斜夾角的旋轉(zhuǎn)火焰燃燒室中應(yīng)用必然產(chǎn)生復(fù)雜結(jié)構(gòu)，并且旋轉(zhuǎn)燃燒火焰產(chǎn)生的方法單一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是使旋轉(zhuǎn)火焰離心分離惰性質(zhì)切線邊緣向下排煙道技術(shù)方案適用制造各種燃料無煙鍋爐，并能改造現(xiàn)有各類異型鍋爐火燃燒室，克服其熱煙向上直排，或穿膛而過使輕質(zhì)可燃物易于短路直排的弊??；用多種方法建立爐膛旋轉(zhuǎn)燃燒火焰并在與水平有傾斜夾角的旋轉(zhuǎn)燃燒火焰的切線邊緣的爐膛爐壁開向下排煙道，使可燃物在旋轉(zhuǎn)火焰離心旋渦中心區(qū)充分混合旋轉(zhuǎn)燃燒；同時離心分離出較重的惰性質(zhì)從旋轉(zhuǎn)燃燒切線邊緣的向下排煙道源源不斷排出，實現(xiàn)在火焰燃燒過程中消除未完全燃燒的有害物生成而不排出燃燒室。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用在封頂和四周封閉，僅在四周或一側(cè)邊緣有向下排煙道的鍋爐火焰燃燒室的爐膛弧面爐壁或爐門上佈置向爐膛內(nèi)壁(11)呈水平內(nèi)切方向供風(fēng)，從而在火焰燃燒室內(nèi)爐壁折射成水平旋轉(zhuǎn)風(fēng)，使固體燃料析出的揮發(fā)分在高溫爐膛中與旋轉(zhuǎn)風(fēng)混合形成旋轉(zhuǎn)燃燒火焰，其新增加的技術(shù)方法和結(jié)構(gòu)是，在適應(yīng)與水平傾斜任何角度的鍋爐火燃燒室的爐膛內(nèi)壁(11)或爐門(2)上，裝噴出口為爐膛內(nèi)壁(11)呈內(nèi)切方向佈置燃?xì)馊紵鲊娮旎蛉加腿紵鲊娮旎蛎悍廴紵鲊娮旎蚍撬较蚧鹧嫒紵已貭t膛內(nèi)壁(11)內(nèi)切方向供風(fēng)噴嘴(7)；上述燃?xì)馊紵鲊娮旎蛉加腿紵鲊娮旎蛎悍廴紵鲊娮旎蚍撬较蚧鹧嫒紵夜╋L(fēng)噴嘴(7)在火焰燃燒室爐膛內(nèi)壁(11)呈內(nèi)切方向為單獨佈置(見圖3)或兩種以上噴嘴混合佈置(見圖5)，在上述各類噴嘴噴出物或燃燒器噴嘴(3)噴射火焰動力作用下，沿火焰燃燒室爐膛內(nèi)壁折射形成爐膛旋轉(zhuǎn)燃燒火焰(1)；在旋轉(zhuǎn)燃燒火焰(1)的切線邊緣的爐壁上，一側(cè)或雙側(cè)開向下排煙道(6)，使鍋爐燃燒中較輕的可燃物上浮在封頂燃燒室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)燃燒火焰(1)離心旋渦中心區(qū)(12)被集中充分混合旋轉(zhuǎn)燃燒；同時旋轉(zhuǎn)離心分離出較重的惰性質(zhì)從旋轉(zhuǎn)燃燒火焰切線邊緣的向下排煙道(6)源源不斷向下排出。
為減小旋轉(zhuǎn)燃燒火焰的旋轉(zhuǎn)阻力，在設(shè)計火焰燃燒室時首選應(yīng)為圓型或按所設(shè)噴嘴噴射噴出物主氣流旋轉(zhuǎn)軌跡折射試驗定形，簡單有效方法是冷態(tài)模擬可調(diào)位置和方向噴嘴向可調(diào)模擬鍋爐火焰燃燒室爐膛內(nèi)壁(11)形狀的爐膛吹風(fēng)，力求沿爐膛內(nèi)壁(11)內(nèi)切方向噴射風(fēng)流，不斷改變噴嘴位置和噴射方向，并改變模擬爐膛內(nèi)壁的弧面形狀，當(dāng)停風(fēng)時，使?fàn)t膛內(nèi)壁(11)內(nèi)切的旋轉(zhuǎn)風(fēng)延續(xù)時間最長時用以確定爐膛形狀和各種噴嘴在火焰燃燒室爐膛壁面(11)的分佈位置和噴射方向。
在改造現(xiàn)有鍋爐異型火焰燃燒室，在其內(nèi)建立旋轉(zhuǎn)燃燒火焰應(yīng)按形成旋轉(zhuǎn)火焰找出爐膛內(nèi)壁(11)折射面具體試驗確定前述各類噴射嘴的位置和噴射方向，當(dāng)改造現(xiàn)有帶死角異型火焰燃燒室的鍋爐爐膛建立旋轉(zhuǎn)風(fēng)時，應(yīng)在爐膛死角部位(9)增加弧面導(dǎo)流水冷壁(10)，或在需提高旋轉(zhuǎn)燃燒火焰溫度時應(yīng)增加旋轉(zhuǎn)燃燒火焰折射弧面導(dǎo)流蓄熱爐拱遮擋死角，以導(dǎo)流折射爐膛旋轉(zhuǎn)焰燒火焰的形成。
本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)燃燒火焰使可燃物和供氧在爐膛旋轉(zhuǎn)燃燒火焰離心旋渦中心區(qū)(12)充分無限旋轉(zhuǎn)混合燃燒的條件是在封頂和四周封閉的火焰燃燒室內(nèi)進(jìn)行，關(guān)鍵是在傾斜旋轉(zhuǎn)燃燒火焰切線邊緣配置向下排煙道(6)；在火焰燃燒室旋轉(zhuǎn)燃燒火焰切線邊緣的爐壁上開通往向下排煙道(6)的排流口(5)設(shè)擋板結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步增加旋轉(zhuǎn)分離效率。在旋轉(zhuǎn)燃燒火焰切線邊緣的爐壁上開通往向下排煙道(6)的排流口(5)裝為防止未充分旋轉(zhuǎn)混合燃燒離心分離的燃燒產(chǎn)物提前排入向下排煙道(6)，在此旋轉(zhuǎn)燃燒火焰切線邊緣的爐膛爐壁所開通往向下排煙道(6)的爐壁切線邊緣的排流口(5)裝折射導(dǎo)流可轉(zhuǎn)角度的可調(diào)導(dǎo)向煙道口擋板(4)，用單個或多個可調(diào)導(dǎo)向煙道口擋板(4)阻擋折射導(dǎo)流爐膛旋轉(zhuǎn)燃燒火焰，使之順利排出旋轉(zhuǎn)火焰充分分離的惰性質(zhì)而導(dǎo)流不排出未充分燃燒含可燃物的燃燒產(chǎn)物，是通過鍋爐運行中反復(fù)調(diào)整可調(diào)導(dǎo)向煙道口擋板(4)轉(zhuǎn)向的同時觀察或測試爐膛內(nèi)旋轉(zhuǎn)燃燒火焰的旋轉(zhuǎn)速度使?fàn)t膛內(nèi)呈快速完整的旋轉(zhuǎn)燃燒火焰的形成而無明顯的成束火焰鉆入可調(diào)導(dǎo)向煙道口擋板(4)的縫隙，并調(diào)整可調(diào)導(dǎo)向煙道口擋板(4)轉(zhuǎn)向達(dá)到煙筒無可見排煙(在無排飽合蒸氣的條件下)，此時測煙道排煙碳?xì)渲祽?yīng)達(dá)到最小或接近于零時，用以確定可調(diào)導(dǎo)向煙道口擋板(4)為最佳折射導(dǎo)流擋板，并將其鎖定，或按此鎖定的可調(diào)導(dǎo)向煙道口擋板(4)的幾何尺寸形狀用耐火材料復(fù)制相同旋轉(zhuǎn)燃燒切線邊緣的爐壁所開通往向下排煙道的耐火孔口的切線邊緣排流口，此做成按此鎖定的可調(diào)導(dǎo)向煙道口檔板(4)的耐火檔板結(jié)構(gòu)的固定擋板應(yīng)用在較高爐溫的爐膛中不致將檔板結(jié)構(gòu)燒蝕，上述旋轉(zhuǎn)燃燒火焰切線邊緣的向下排煙道(6)的下口應(yīng)低于旋轉(zhuǎn)燃燒火焰燃燒室的下底，以確保封頂燃燒室內(nèi)的可燃?xì)怏w在自燃對流平衡循環(huán)燃燒狀態(tài)不致以π型聯(lián)通管高端管口的向下排煙道(6)下口不與爐膛下底在同一水平面造成高端溢出。
本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)燃燒火焰離心分離惰性質(zhì)，在燃燒火焰中實現(xiàn)將可燃物質(zhì)充分旋轉(zhuǎn)混合燃燒，使排煙中全部呈無色透明的惰性質(zhì)，無粘結(jié)可燃有機化合物；旋轉(zhuǎn)燃燒火焰離心分離的惰性質(zhì)過程是在反復(fù)旋轉(zhuǎn)離心沖刷爐壁受熱面，使?fàn)t膛旋轉(zhuǎn)燃燒火焰沿切線邊緣由旋轉(zhuǎn)沖刷受熱面在爐膛內(nèi)旋轉(zhuǎn)火焰外層快速旋轉(zhuǎn)換熱形成沿爐膛內(nèi)壁的相對低溫圈，大幅度提高了鍋爐的換熱效益并降低了從火焰燃燒室排出惰性質(zhì)的溫度。本發(fā)明在縮小鍋爐體積簡化結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上消除了鍋爐可見排煙，開創(chuàng)了制造無煙鍋爐簡單可靠的實用結(jié)構(gòu)。


圖1為現(xiàn)有臥式內(nèi)燃鍋爐改造成旋轉(zhuǎn)燃燒切線邊緣向下排煙道示意圖。
圖中13為鼓風(fēng)機，14燃燒器，6向下排煙道，15鍋爐主燃室，16主燃室與排煙受熱鍋爐尾部之間隔墻，17鍋爐排煙受熱尾部。
圖2為圖1的A-A剖面。
圖中1為旋轉(zhuǎn)燃燒火焰，2爐門，3燃燒器噴嘴，4可調(diào)導(dǎo)向煙道口擋板，5排流口，6向下排煙道，7供風(fēng)噴嘴，8爐壁，9爐膛死角部位，10弧面導(dǎo)流水冷壁，11爐膛內(nèi)壁，12離心旋渦中心區(qū)。
圖3為旋轉(zhuǎn)火焰單側(cè)切線邊緣向下排煙道圖。
圖中14燃燒器，2爐門，3燃燒器噴嘴，11爐膛內(nèi)壁，1旋轉(zhuǎn)燃燒火焰，11爐膛內(nèi)壁，12離心旋渦中心區(qū)，4可調(diào)導(dǎo)向煙道口擋板，6向下排煙道。
圖4為傾斜旋轉(zhuǎn)火焰傾斜向下排煙道圖。
圖中14燃燒器，18傾斜旋轉(zhuǎn)火焰，19傾斜向下排煙道。
圖5為傾斜旋轉(zhuǎn)火焰雙側(cè)切線邊緣向下排煙道圖。
圖中13鼓風(fēng)機，14燃燒器，18傾斜旋轉(zhuǎn)火焰，6排煙道。
具體實施例方式1、將現(xiàn)有臥式鍋爐燃燒室尾部排煙建立成旋轉(zhuǎn)燃燒離心分離惰性質(zhì)即成為無煙鍋爐。
圖1為現(xiàn)有臥式內(nèi)燃鍋爐改造成旋轉(zhuǎn)燃燒切線邊緣向下排煙道示意圖；是在鍋爐燃燒室中分成前部主燃室(15)和鍋爐排煙受熱尾部之間的燃燒室尾部前增加主燃室與排煙受熱尾部之間建立隔墻(16)，即用該隔墻(16)將鍋爐隔成兩斷，并在靠近隔墻(16)的主燃室(15)側(cè)的燃燒室爐壁(8)或觀察爐門(2)上裝與爐膛內(nèi)壁(11)呈內(nèi)切方向的燃燒器噴嘴和鼓風(fēng)機噴嘴(3)，向爐膛噴射火焰和射風(fēng)。沿爐膛內(nèi)壁(11)折射形成爐膛旋轉(zhuǎn)燃燒火焰(1)，在旋轉(zhuǎn)燃燒火焰(1)的切線邊緣的爐壁(8)開向下排煙道(6)，并使向下排煙道的下端在爐外繞過隔墻(16)與鍋爐被隔墻(16)分割的排煙受熱尾部的爐壁開口相通，圖2是圖1的A-A剖面圖，顯然由于隔墻(16)阻擋，原燃燒室風(fēng)煙通過向下排煙道增加了爐膛排煙阻力，但噴射火焰和射風(fēng)旋轉(zhuǎn)動力的增加和適量加大原鍋爐的送風(fēng)和引風(fēng)，使鍋爐順利排出風(fēng)煙和使燃料即能平衡燃燒又能旋轉(zhuǎn)分離排出惰性質(zhì)而不使送引風(fēng)過大穿膛而過，完全能使現(xiàn)有鍋爐消除可見排煙，將現(xiàn)有鍋爐改造成無煙鍋爐。
2、同樣在現(xiàn)有垃圾焚燒爐建立旋轉(zhuǎn)燃燒火焰和旋轉(zhuǎn)火焰切線邊緣向下排煙道，試驗表明，旋轉(zhuǎn)燃燒火焰分離惰性質(zhì)切線邊緣排煙道是鍋爐排煙的克星，完全能將垃圾焚燒無煙化。
3、按圖3和圖4圖5方案設(shè)計旋轉(zhuǎn)燃燒火焰配旋轉(zhuǎn)切線邊緣向下排煙道，根據(jù)燃燒器燃料種類不同，可做成小體積大功率輸出的燃?xì)忮仩t，燃油鍋爐，煤粉鍋爐，并在簡化現(xiàn)有各類鍋爐結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上使鍋爐進(jìn)一步無煙化。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)燃燒火焰離心分離惰性質(zhì)切線邊緣向下排煙道的燃燒技術(shù)，適用制造各種燃料無煙鍋爐；在鍋爐火焰燃燒室用旋轉(zhuǎn)燃燒火焰離心力使較輕可燃物被集中在相對低速低壓旋轉(zhuǎn)旋渦中心區(qū)無限旋轉(zhuǎn)混合燃燒；旋轉(zhuǎn)離心分離出較重惰性質(zhì)從旋轉(zhuǎn)燃燒火焰切線邊緣的向下排煙道不斷重質(zhì)下排；公知結(jié)構(gòu)是在封頂和四周封閉的火焰燃燒室有環(huán)形向下排煙道或平行火焰燃燒室一側(cè)有向下排煙道的鍋爐火焰燃燒室的爐膛弧面爐壁或爐門上佈置吹風(fēng)嘴向火焰燃燒室內(nèi)壁弧面呈水平內(nèi)切方向供風(fēng)，在火焰燃燒室爐膛內(nèi)壁(11)折射成水平旋轉(zhuǎn)風(fēng)與固體燃料火焰中的揮發(fā)分混合形成旋轉(zhuǎn)燃燒火焰；其特征在于在適應(yīng)用于與水平傾斜任何角度的鍋爐火焰燃燒室的爐膛內(nèi)壁(11)或爐門(2)上用噴出口為火焰燃燒室爐膛內(nèi)壁(11)呈內(nèi)切方向佈置燃?xì)馊紵鲊娮旎蛉加腿紵鲊娮旎蛎悍廴紵鲊娮旎蚍撬较蚧鹧嫒紵已貭t膛內(nèi)壁(11)呈內(nèi)切方向供風(fēng)噴嘴(7)；此燃?xì)馊紵鲊娮旎蛉加腿紵鲊娮旎蛎悍廴紵鲊娮旎蚍撬较蚧鹧嫒紵已貭t膛內(nèi)壁(11)呈內(nèi)切方向供風(fēng)噴嘴(7)在火焰燃燒室爐膛內(nèi)壁(11)呈內(nèi)切方向為單獨佈置或兩種以上噴嘴混合佈置，從而在各類燃燒器噴嘴(3)噴出火焰或噴射噴出物動力作用下在鍋爐火焰燃燒室爐膛內(nèi)壁(11)折射成爐膛旋轉(zhuǎn)燃燒火焰(1)，在旋轉(zhuǎn)燃燒火焰(1)切線邊緣火焰燃燒室的爐壁上一側(cè)或雙側(cè)開裝折射導(dǎo)流可轉(zhuǎn)角度的可調(diào)導(dǎo)向煙道口擋板(4)的排流口為上口的向下排煙道(6)。
2.按權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)燃燒火焰離心分離惰性質(zhì)切線邊緣向下排煙道(6)，其特征在于用冷態(tài)模擬可調(diào)位置和方向的噴嘴向可調(diào)模擬鍋爐爐膛內(nèi)壁(11)形狀的爐膛吹風(fēng)，力求沿爐膛內(nèi)壁(11)內(nèi)切方向噴射風(fēng)流，不斷改變噴嘴的位置和其噴射方向，并改變模擬爐膛內(nèi)壁(11)的弧面形狀，當(dāng)停風(fēng)時沿爐膛內(nèi)切方向的旋轉(zhuǎn)風(fēng)延續(xù)時間最長時，用以確定火焰燃燒室的爐膛形狀和所佈噴嘴在爐膛壁面的分佈位置和噴射方向。
3.按權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)燃燒火焰離心分離惰性質(zhì)切線邊緣向下排煙道(6)，其特征在于在用于改造已有鍋爐帶死角的火焰燃燒室時為實現(xiàn)形成完整的爐膛旋轉(zhuǎn)火焰，在爐膛死角部位增加弧面導(dǎo)流水冷壁(10)或增加導(dǎo)流旋轉(zhuǎn)燃燒火焰的弧面導(dǎo)流蓄熱爐拱。
4.按權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)燃燒火焰離心分離惰性質(zhì)切線邊緣向下排煙道(6)，其特征在于在旋轉(zhuǎn)燃燒火焰(1)切線邊緣火焰燃燒室的爐壁上一側(cè)或雙側(cè)開裝折射導(dǎo)流可轉(zhuǎn)角度的可調(diào)導(dǎo)向煙道口擋板(4)排流孔口應(yīng)用在高溫火焰燃燒室中，調(diào)整成最佳折射導(dǎo)流擋板鎖定后用耐火材料復(fù)制成固定擋板。
全文摘要
本發(fā)明旋轉(zhuǎn)燃燒火焰離心分離惰性質(zhì)切線邊緣向下排煙道燃燒技術(shù)適用與水平傾斜任何角度的鍋爐設(shè)封頂火焰燃燒室的爐壁或爐門上裝噴出口與爐膛內(nèi)壁呈內(nèi)切方向各種燃料燃燒器噴嘴或非水平供風(fēng)噴嘴的噴射火焰或氣流沿爐膛內(nèi)壁折射成旋轉(zhuǎn)燃燒火焰；在旋轉(zhuǎn)火焰切線邊緣燃燒室爐壁開裝可調(diào)導(dǎo)向煙道口擋板的排流口為上口的向下排煙道；旋轉(zhuǎn)火焰使較輕的可燃物被集中在低速低壓旋轉(zhuǎn)旋渦中心區(qū)無限旋轉(zhuǎn)混合燃燒；離心分離較重惰性質(zhì)從旋轉(zhuǎn)切線邊緣的向下排煙道不斷下排。旋轉(zhuǎn)火焰離心分離惰性質(zhì)無限旋轉(zhuǎn)沖刷切線邊緣受熱面降低排出惰性質(zhì)的溫度提高鍋爐換熱效率。本發(fā)明在縮小體積簡化結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上消除了鍋爐可見排煙，開創(chuàng)了制造無煙鍋爐簡單可靠的實用結(jié)構(gòu)。
文檔編號F24H9/18GK1570508SQ0314614
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月24日
發(fā)明者李樹藩, 李冬雪 申請人:李冬雪