專利名稱:特別用于燃煤的鍋爐的制作方法
本發(fā)明涉及鍋爐，特別涉及燃煤鍋爐，該鍋爐包括一燃燒室，一通過其向燃燒室饋燃料的燃料入口，一與燃燒室連通的煙道，一安置在燃燒室中的爐柵和一安置在爐柵下面的爐灰坑，以及裝置在煙道中的一熱交換器單元。根據(jù)本發(fā)明的鍋爐主要適用于燃煤鍋爐，但鑒于其內(nèi)部配置，它也適用有效燃燒木材，碎木柴(wood choppings，和制成團(tuán)的衣業(yè)廢料。推薦的結(jié)構(gòu)可用于所有普通的容量范圍，特別可用于50至60kw的范圍。
通常用于家庭供熱的相對(duì)低額定容量的鍋爐或是要求帶有一些復(fù)雜的監(jiān)督系統(tǒng)的連續(xù)操作的燃?xì)饣蛉加湾仩t，或也適用于實(shí)際上斷續(xù)操作的燃煤鍋爐。當(dāng)燃煤鍋爐被加熱后燃料的所需要量以給定的間隔被鏟進(jìn)燃煤鍋爐。燃料(煤，木材等等)實(shí)際上被放入燃燒室，直接地被放在爐柵的表面上，這就減低了燃燒效率。因此，這種鍋爐的質(zhì)量是不能令人滿意的，他們的效率很差，其燃燒效率幾乎不超過25%至30%。
本發(fā)明的目的在于消除上述的低效率。
本發(fā)明是建立在對(duì)以下認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上的，即燃燒煤或混合燃料的鍋爐的不能令人滿意的效率是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)本身的相對(duì)固定，以致其不能適應(yīng)饋入鍋爐的不同燃料的燃燒的變化的性質(zhì)和條件的結(jié)果。
本發(fā)明試圖創(chuàng)造一適用于主要用于燃煤，如有需要，可燃含卡路里低的木材，碎木柴和制成團(tuán)狀的農(nóng)業(yè)廢料且仍能確保高效率燃燒的鍋爐裝置，而且該裝置有相對(duì)簡(jiǎn)單的和易于操作的結(jié)構(gòu)，其維護(hù)和操作無需特殊的技術(shù)。
為達(dá)此目的，提出了一主要適用于燃煤，但也可用于燃燒混合料的鍋爐裝置包括一燃燒室，一將燃料饋入該燃燒室的入口，一與該燃燒室連通的煙道，一安置在該燃燒室中的爐柵和一安置在該燃燒室下方的爐灰坑，以及一安置在煙道中的熱交換器單元，根據(jù)本發(fā)明在入口下方提供有一饋料斗，在其底部帶有一傾斜的饋料板，在那里該饋料板終止在部份地位于煙道下面的爐柵的上表面上，此外，爐柵被安置成從饋料板起可在一傾斜的導(dǎo)向槽中移動(dòng)，在其下面安置了一空氣流調(diào)節(jié)單元，最好包括前后相置在空氣流途徑上的，都是在水平調(diào)節(jié)軸上可旋轉(zhuǎn)地導(dǎo)向的一前蝶形閥，和一稍短于前者的后蝶形閥。
通過在鍋爐爐柵的后部安裝一最好是爐柵并能向下傾斜到爐灰坑內(nèi)的一再燃燒板，可由一步改善燃燒效率。
最好饋料板和鍋爐爐柵都裝在可調(diào)節(jié)傾斜角度的部件上。
特別地當(dāng)燃燒低熱卡值的燃料時(shí)，在燃燒室中有一其表面為雙曲面部份并面向爐柵以把熱量導(dǎo)向鍋爐爐柵和饋料板的公共區(qū)域的點(diǎn)火拱。
通過在煙道和在煙氣路徑中使用一組合總成，以取代構(gòu)成單獨(dú)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)部件的熱交換器單元，使達(dá)到本發(fā)明的目的和由鍋爐提供的加熱系統(tǒng)的有效運(yùn)行加強(qiáng)，但利用的事實(shí)是根據(jù)本發(fā)明要求相對(duì)強(qiáng)的通風(fēng)，在裝置中通常裝有一風(fēng)扇，該總成用阻擋板完成，這最好是內(nèi)部煙氣蝶形閥，該閥可將離開燃燒室的煙氣轉(zhuǎn)移進(jìn)熱交換器單元的一部份中。
最好熱交換器單元由一由內(nèi)加熱管制成并安置靠近于燃燒室的內(nèi)區(qū)，和一包括直徑小于內(nèi)管直徑并安置在靠近煙氣排氣口的外加熱管的外區(qū)組成，那里該阻擋板使內(nèi)加熱管的入口與外加熱管的出口分開，因此內(nèi)加熱管的出口通過下煙氣室與外加熱管的入口連通。
在根據(jù)本發(fā)明的鍋爐進(jìn)行最佳調(diào)節(jié)后，除低等級(jí)煤之外，木材，碎木柴，和制用團(tuán)狀的農(nóng)業(yè)廢料的熱含量可以以80%至90%的效率被使用。
同樣地使用高質(zhì)量的煤可以得到高效率。
在下面的描述中，將通過作為一例子的實(shí)施例并參照附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。圖中圖1是除去外包層的根據(jù)本發(fā)明的鍋爐的縱向截面圖，圖2是展示直線B至A-A剖面圖，圖3是從線B起的A-A剖面的延續(xù)部分圖，圖4是根據(jù)本發(fā)明鍋爐的C-C剖面圖，圖5是根據(jù)本發(fā)明鍋爐的正視圖。
根據(jù)本發(fā)明的鍋爐(圖1)包括一由耐火材料制成的熱絕緣層25圍燒在四周的燃燒室2，一實(shí)際上由該入口的自身重量和由隔熱材料不透氣密封的入口42，該入口用來把燃燒通過一饋料斗1送入燃燒室2中，一與燃燒室2連通的煙道3，一成傾斜位置安置于燃燒室2中的鍋爐爐柵7，一位于鍋爐爐柵(7)下面的爐灰坑4，還有一熱交換器單元安置在管道煙氣管道3中并與最好連接到風(fēng)扇的煙氣排氣漏斗連通。鍋爐爐柵的最高點(diǎn)被安置在饋料斗1上?？梢园l(fā)現(xiàn)一饋料板6延伸進(jìn)燃燒室2，在饋料斗1的底部，并也處于傾斜位置，其上端靠在饋料斗的壁上，因此它的下端位于鍋爐爐柵7的表面之上，最好與后者接觸。在饋料斗6的下方，提供有可繞軸旋轉(zhuǎn)的支撐12，以便通過裝到軸上的其桿狀部件支撐饋料板6?？衫@軸旋轉(zhuǎn)的支撐12的軸與曲柄45(圖5)交連，這樣可以按需要調(diào)節(jié)饋料板6的傾斜角。
爐柵7最好與支撐結(jié)構(gòu)連接(圖中未畫出)，從而可根據(jù)所用的燃料，按需要調(diào)節(jié)其傾斜角。然而，本發(fā)明一基本特點(diǎn)是使鍋爐爐柵7在導(dǎo)向槽10內(nèi)的直線位移成為可能，從而避免了在燃燒時(shí)某些種類的燃料結(jié)塊。在導(dǎo)向槽10中鍋爐爐柵7與推動(dòng)機(jī)構(gòu)14連接，其調(diào)節(jié)通過杠桿46(圖5)進(jìn)行。在從上面由饋料板6和鍋爐爐柵7所限定的爐灰坑4中，提供有前蝶形閥16和后蝶形閥17，通過其可以調(diào)節(jié)經(jīng)鍋爐的前面板進(jìn)入的空氣流的方向。在爐灰坑4中前蝶形閥16被固定來調(diào)節(jié)軸18，后蝶形閥17則被用來交連來調(diào)節(jié)另一軸20，軸18和20的位置可通過一調(diào)節(jié)環(huán)(coller)(圖2)鎖住。前蝶形閥16被制成有一到達(dá)爐灰坑4底部的長(zhǎng)度，因此后蝶形閥17被制成短于前蝶形閥17。前蝶形閥16被安置成面對(duì)一安裝在鍋爐前面并用于除灰的前鋼板門34，更準(zhǔn)確地說，在一通風(fēng)門33前面部份地覆蓋著前者的表面并可單獨(dú)地開啟。前鋼板門34在上鉸鏈可繞軸旋轉(zhuǎn)，因此通風(fēng)門33由一下鉸鏈13支撐，鉸鏈11，13通常以水平位置安排，這樣可以向上開門。
原則上，如果鍋爐總是燃燒同種類的燃料即燃燒同熱卡值的燃料，則保證調(diào)節(jié)鍋爐爐柵7的傾斜角可繞軸旋轉(zhuǎn)的支撐12的支撐機(jī)構(gòu)可以省略。
鍋爐爐柵7的傾斜角必須進(jìn)行調(diào)節(jié)以保證從饋料板上所得到的燃料將慢慢地從上面滑下來。到達(dá)鍋爐爐柵7的末端的燃料必須已經(jīng)是在完全燒盡狀態(tài)。通過前蝶形閥16和后蝶形閥17的適當(dāng)調(diào)節(jié)，通過打開通風(fēng)門33以供給鍋爐所要求的新鮮空氣量因而調(diào)節(jié)風(fēng)量，來對(duì)此進(jìn)行保證。然而在燒盡的燃料中，仍然存在一些燒得更慢的部份，其燃燒會(huì)進(jìn)一步改善燃燒效率。然而，任何達(dá)到此目的所需要的進(jìn)一步燃燒將妨礙發(fā)生在鍋爐爐柵7上的過程，因此鍋爐爐柵7的末端最好被安置在一再燃燒板9之上的一個(gè)位置，再燃燒板9將得到仍然燃燒的爐灰和爐渣的混合物，在該處進(jìn)行再燃燒。再燃燒板9也被設(shè)計(jì)成一爐柵的形式，從后蝶形閥17的后面得到其空氣供應(yīng)。再燃燒板9可通過繞軸22在角度上移位向爐灰坑2傾斜，因而可以從上面蓋住爐灰坑。軸22被安置在燃燒室2的壁上。再燃燒板9以爐柵狀最佳，因?yàn)?，用這種方法，通過鍋爐爐柵7的后連接表面8從下方穿過通風(fēng)門33和爐灰坑4允許流過的空氣量將足夠地保證剩余燃燒物的燃燒，其燃燒時(shí)間周期要比更快地燃燒燃料部份所需要的時(shí)間來的長(zhǎng)些。
燃燒室2由覆蓋整個(gè)鍋爐的外表面的隔熱材料25所包圍。耐火粘土，礦物纖維等等可被用作隔熱材料。鍋爐由一外包層27覆蓋。
在燃燒室2中最好提供有點(diǎn)火拱5，該拱在其內(nèi)部帶有一拋物面或雙曲面形狀的部份，并被安排成把入射熱幅射反射進(jìn)饋料板6和鍋爐爐柵7的接合部。因此呈現(xiàn)在饋料斗1的底部的燃料的預(yù)熱可以被改善，促進(jìn)其點(diǎn)火，進(jìn)一步改善燃燒過程的條件。
燃燒室2最好從其側(cè)面通過提供觀察窗44(圖2)的邊門32進(jìn)入，而在其前面?zhèn)溆杏^察窗43(圖5)可通過該觀察窗43檢查的饋料斗1中的燃料量。
在煙道3中流動(dòng)的煙氣流中的熱交換器單元被分成兩部份(圖3)其一入口和出口由分隔板分開，最好用通過一杠桿41(圖5)調(diào)節(jié)的內(nèi)部煙氣轉(zhuǎn)動(dòng)式風(fēng)門23分開，而其他入口和其他出口則用下煙氣室36聯(lián)接(圖1)。在煙道3的出口處提供了一煙氣風(fēng)門，通過該風(fēng)門可調(diào)節(jié)通風(fēng)而得到到達(dá)煙囪的煙氣溫度約為160℃。
熱交換器單元位于入水口26與出水口40之間(圖1中未畫出)，該單元為一裝有水39的密封容器，在該容器中，在其內(nèi)區(qū)28中，靠近燃燒室2的內(nèi)部裝有內(nèi)加熱管37，在其外區(qū)中，在靠近安置在包層壁之間并與水空間分隔的煙氣排氣口5處裝有外加熱管38。內(nèi)區(qū)28的煙氣前進(jìn)入口是在面向燃燒室2的一側(cè)，內(nèi)加熱管37通過下煙氣室36與外加熱管38連通。內(nèi)區(qū)28的入口用內(nèi)煙氣風(fēng)門23與外區(qū)29的出口分開。
本發(fā)明的另一基本特點(diǎn)在于采用了外區(qū)29中的外加熱管38的直徑小于內(nèi)區(qū)28的內(nèi)加熱管的直徑。兩直徑之比也視鍋爐額定容量而定，例如，在290kw熱容量的鍋爐的情況中，已發(fā)現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)內(nèi)加熱管37和外加熱管38的目的最好在處區(qū)29中采用直徑為44.5/39.5mm的40鋼管，在內(nèi)區(qū)28中采用直徑為57/55mm的48鋼管。作為通常的準(zhǔn)則可以認(rèn)為內(nèi)加熱管37占據(jù)36%至52%的內(nèi)區(qū)28的體積，外加熱管38占據(jù)了19%至30%的外區(qū)29的體積。通過這種安排，由于將其熱容量轉(zhuǎn)移到出現(xiàn)在熱交換器中的水39故可以保證當(dāng)其冷卻下來時(shí)只從煙氣中沉積出最少量的積炭，因此足以避免每星期或更長(zhǎng)一段時(shí)間間隔去清除爐中的積炭。
最好在關(guān)閉下煙氣室36(圖3)的一側(cè)，提供下門31并在熱交換器頂上提供門30。通過這些門可以進(jìn)入內(nèi)加熱管37和外加熱管38，沉淀在其上和鍋爐中的積炭可被清除。
根據(jù)本發(fā)明的鍋爐的不同的部件位置可很容易地由在圖2和圖3的A-A剖面在圖4的C-C剖面和圖5的正視圖上發(fā)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的鍋爐的操作和功能如下饋料斗應(yīng)裝以一種已知特征數(shù)字的燃料，例如，一種有給定熱卡值和由經(jīng)驗(yàn)所確定水分含量的煤。在這些因素的基礎(chǔ)上必須調(diào)節(jié)饋料板6的傾斜角和鍋爐爐柵7的傾斜角，必須使鍋爐爐柵7靠近前鋼板門34。前蝶形閥16是在其較低位置上并與充填耐火隔熱材料25的部份相接觸。通過邊門32將點(diǎn)火材料送入，在點(diǎn)火后下一步驟是裝填饋料斗1。在通風(fēng)不夠的情況下，可以開啟風(fēng)扇增加通風(fēng)。在做此前，通風(fēng)門33還必需被安置到所需位置上。在火展開后，冉需厚度的燃料層將在其自身重量的作用下滑在鍋爐爐柵7上，隨著其燃燒后，它將繼續(xù)沿著鍋爐爐柵7在燃燒期間滑向再燃燒板9。一旦通過用通風(fēng)門33，前蝶形閥16和后蝶形閥17來調(diào)節(jié)通風(fēng)，燃料開始了令人滿意的燃燒調(diào)節(jié)穩(wěn)定燃燒的條件，這樣，除了保證流經(jīng)熱交換器的水的所需要溫度外，通過煙氣排氣器出口5進(jìn)入煙囪的煙氣的溫度約為160至170℃，在該溫度上只有少量的對(duì)煙囪有危險(xiǎn)的污染物會(huì)沉積，從其溫度來說對(duì)釋放出熱量的燃燒的利用可以被認(rèn)為位于最佳狀態(tài)的附近。
在點(diǎn)火時(shí)，最好把內(nèi)煙氣風(fēng)門23完全打開以防止煙氣經(jīng)過熱交換器，由于在溫度低時(shí)其積炭量相對(duì)較高，而積炭能很容易地沉積在加熱管的表面。
后再燃燒盤9應(yīng)周期地向下傾斜以使?fàn)t灰落進(jìn)爐灰坑4。
通常，饋料斗1應(yīng)在2到4小時(shí)的周期內(nèi)裝滿燃料。燃料燃燒期間，最好不時(shí)地把爐柵向前移動(dòng)，然后經(jīng)一段時(shí)間后把其拉回，因?yàn)楦鶕?jù)驗(yàn)得知燃盡的燃料的結(jié)焦可以這種方法阻止。
根據(jù)本發(fā)明的鍋爐的饋料斗1的充填，在燃燒室3中被安置在可旋轉(zhuǎn)和可移動(dòng)的導(dǎo)槽上的部件的調(diào)節(jié)以及控制與煙道3交連的可移動(dòng)部件的位置也可用適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)完成，其中通過裝在鍋爐中被選擇的點(diǎn)上的傳感器進(jìn)行自動(dòng)起動(dòng)并把輸出信號(hào)饋給適當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu)。然而，在任何情況下建議安裝探測(cè)器確定在熱交換器中39填充物的溫度和通過煙氣排氣口5離開的煙氣的溫度，并應(yīng)用這些數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)空氣流在最佳燃燒的條件下獲得所需的加熱效果。
點(diǎn)火拱15所起的作用在燃燒在燃燒室2中的低級(jí)燃料時(shí)變得很重要，從而燃燒過程的觀點(diǎn)來看它又很不重要，但到達(dá)拱面的熱量輻射被反射到鍋爐爐柵7和饋料板6的附近區(qū)域。燃料由這種被反射的輻射預(yù)熱，因而提高了熱能的干燥和預(yù)熱效果。該熱能是無論怎樣在上述區(qū)域得到的，如從燃燒室2進(jìn)入該區(qū)域并進(jìn)入饋料斗。
當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的鍋爐時(shí)，裝進(jìn)饋料斗1的燃料在被燃燒前在與燃燒室2連通的區(qū)域中保持一相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，因此保證了預(yù)熱和干燥。通過調(diào)節(jié)饋料板6的傾斜角，在鍋爐爐柵7上得到的燃料層的厚度也可按照燃燒所需的最佳條件進(jìn)行調(diào)節(jié)。再燃燒板9改善了對(duì)燃燒中所含能量的利用。在一方面，通過采用推薦的熱交換器的安排，煙氣的溫度可降到所需的低等級(jí)因而最大地利用其含熱量，另一方面，可減低積炭的沉淀率，這對(duì)于維護(hù)工作是極重要的。
使用根據(jù)本發(fā)明的鍋爐后，在給定的情況下通過調(diào)節(jié)空氣流及裝上可運(yùn)動(dòng)的部件可保證高效率值超過80%。在操作中所要求的技術(shù)可以很容易地獲得，還可以簡(jiǎn)單規(guī)則的形式擬定出來，在給定的情況中，鍋爐操作可以是自動(dòng)的，盡管當(dāng)在點(diǎn)火前及然后在操作過程中作調(diào)節(jié)時(shí)需要了解燃料參數(shù)和考慮該燃料參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種鍋爐，特別是燃煤用鍋爐，包括一燃燒室，燃料入口，一與燃燒室連通的燃料管道，一安置在燃燒室中的鍋爐爐柵和一安置在鍋爐爐柵下面的爐灰坑，以及一處于煙道下面的熱交換器，其特征在于包括在燃料入口(42)下面的一饋料斗(1)，在其底部提供有一傾斜的饋料板(6)，該饋料板(6)終止在部份地安置在該煙道3的下方的該爐柵的上表面上，此外，提供該饋料板(6)的下方由一傾斜導(dǎo)向槽(10)以可移動(dòng)方式所支持的爐柵(7)和一用于調(diào)節(jié)爐柵下方流動(dòng)的空氣流的單元。
2.如權(quán)利要求
1所述的鍋爐，其特征在于最好也是柵狀結(jié)構(gòu)的再燃燒板(9)與鍋爐爐柵(7)的后部(8)相接觸并被安排成它能傾斜到爐灰坑(4)內(nèi)。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的鍋爐，其特征在于一控制空氣流的單元包括在鍋爐爐柵(7)的下方前后安置的一前蝶形閥(16)和一后蝶形閥(17)，在空氣流的途徑上一個(gè)放在另一個(gè)后面兩個(gè)閥由水平放置的調(diào)節(jié)軸(18，20)旋轉(zhuǎn)地導(dǎo)向。
4.如權(quán)利要求
1至3中任一權(quán)利要求
所述的鍋爐，其特征在于帶有一交連到用于調(diào)節(jié)鍋爐爐柵(7)的傾斜角的機(jī)構(gòu)上的導(dǎo)向槽(10)。
5.如權(quán)利要求
1至4中任一權(quán)利要求
所述的鍋爐，其特征在于具有一在燃燒室(2)中并面向鍋爐爐柵(7)的點(diǎn)火拱(15)該點(diǎn)火拱包括一把熱輻射引進(jìn)鍋爐爐柵(7)和饋料板(6)的公共區(qū)域的拋物面或雙曲面形的部份。
6.如權(quán)利要求
1至5中任一權(quán)利要求
所述的鍋爐，其特征在于一饋料板(6)裝到用于改變?cè)摪宓慕嵌任恢每衫@軸旋轉(zhuǎn)的支撐(12)。
7.如權(quán)利要求
1至6中任一權(quán)利要求
所述的鍋爐，其特征在于其煙道(3)通過煙氣排氣口(5)與一風(fēng)扇連接。
8.如權(quán)利要求
1至6中任一權(quán)利要求
所述的鍋爐，其特征在于在煙道(3)中帶有一將離開燃燒室(2)的煙氣引導(dǎo)到熱交換器單元內(nèi)的分隔板。
9.如權(quán)利要求
8所述的鍋爐，其特征在于將分隔板設(shè)計(jì)成一雙位置內(nèi)部煙氣瓣閥(flap valve)(23)。
10.如權(quán)利要求
8或9所述的鍋爐，其特征在于熱交換器單元由裝配在有內(nèi)加熱管(37)并安置得靠近燃燒室(2)的內(nèi)區(qū)(28)及裝配有直徑小于內(nèi)加熱管(37)的直徑的外加熱管并安置得靠近煙氣體排氣口的外區(qū)(28)所組成，在那里用分隔板將內(nèi)加熱管(37)的入口與外加熱管(38)的出口分開，因此內(nèi)加熱管(37)的出口經(jīng)下煙氣空間(36)與外加熱管(38)的入口相連通。
11.如權(quán)利要求
10所述的鍋爐，其特征在于內(nèi)加熱管(37)的直徑與外加熱管(38)的直徑之比為1.2至1.4，該加熱管數(shù)之間的比值為1.1至1.4。
12.如權(quán)利要求
10或11所述的鍋爐，其特征在于內(nèi)加熱管(37)的體積為內(nèi)區(qū)(28)的體積的38%至50%，外加熱管的體積為的外區(qū)(28)的體積的19%至30%。
專利摘要
一種鍋爐，特別是燃煤用的鍋爐，包括燃燒室(2)，燃料入口(42)，與燃燒室(2)連通的煙道(3)，安置在燃燒室(2)中的鍋爐爐柵(7)和安置在鍋爐爐柵(7)下方的爐灰坑(4)，以及安置在煙道中的熱交換器單元。其主要特點(diǎn)在于在燃料入口下方有饋料斗(1)，在其底部安置傾斜的饋料板(6)，該饋料板終止在部分地位于煙道下方的鍋爐爐柵的上表面上，鍋爐爐柵可在傾斜的導(dǎo)向槽中移動(dòng)，在其下方安裝空氣流調(diào)節(jié)單元。
文檔編號(hào)F24H1/32GK86102148SQ86102148
公開日1987年1月28日 申請(qǐng)日期1986年3月27日
發(fā)明者佛倫茨·摩爾瓦伊 申請(qǐng)人:佛倫茨·摩爾瓦伊導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan