甲醇燃料直流式热水锅炉.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010793179.6 (22)申请日 2020.08.10 (71)申请人 榆林碳氢研究院股份有限公司 地址 719000 陕西省榆林市沙河路榆林财 富中心11楼 申请人 福建大为能源有限公司 (72)发明人 冯延兴李峰华马军冯敏昌 屈世存吴占虎贺彦峰 (51)Int.Cl. F24H 1/24(2006.01) F24H 9/00(2006.01) F24H 9/12(2006.01) F24H 9/18(2006.01) F24H 9/20(2006.01) F28D。

2、 7/02(2006.01) F28F 9/24(2006.01) (54)发明名称 一种甲醇燃料直流式热水锅炉 (57)摘要 本发明专利提出一种使用甲醇燃料的直流 式热水锅炉， 是为利用甲醇燃料的特性而发明的 新技术， 是一种快速高效、 排放洁净的热水锅炉。 在直流锅炉机壳上， 设置有甲醇燃烧机， 由中间 层螺旋换热管、 内层螺旋换热管圈和外层螺旋换 热管圈形成的换热组件及控制柜组成。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 111854152 A 2020.10.30 CN 111854152 A 1.本发明提出一种使用甲醇燃料的直热式热水锅炉技术方案， 在直流锅炉机壳上， 设 置有甲。

3、醇燃烧机， 由中间层螺旋换热管、 内层螺旋换热管圈和外层螺旋换热管圈形成的换 热组件及控制柜组成。 2.按照权利要求书1所述， 其中， 每一层螺旋换热管圈的设计可根据加热水量的多少计 算， 可以是单根管子单层绕制， 也可以多根管子并联单层绕制， 原则是管子直径不要过大， 管壁要薄， 达到强度高热阻小， 热惯性小。 3.在权利要求书2的基础上， 螺旋换热管圈的材质可以是不锈钢、 铜、 碳钢， 可以是光 管、 波纹管， 可以是圆管、 矩形管或异形管。 4.在权利要求书3的基础上， 直流锅炉的受热面是由单根逆流式布置的螺旋换热管圈 组成(烟气流向逆向布置)， 螺旋换热管圈可以是二回程层至多回程层， 。

4、根据结构而定， 螺旋 管圈需要紧密绕制， 确保高温烟气沿着规定的流道流动。 5.在热水出口接管处设置有温度传感器和水流传感器， 为输出热水温度和运行安全控 制提供依据。 6.在外层螺旋换热管圈的外侧设置有保温材料， 保温材料底部留有烟气冷凝水排出的 通道， 使冷凝水能够流入冷凝水盘， 再通过冷凝水出口接管排出。 7.甲醇直流热水锅炉的运行参数设定、 燃烧控制、 安全保护由锅炉控制系统完成， 控制 系统的主要装置在控制柜中， 设有操作面板和参数显示、 运行状态显示， 可设远程控制端 口。 8.在上述权利要求书的基础上， 配置远程控制和联机控制， 可实现中、 小型直流锅炉分 布式供热的先进应用模式。

5、。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111854152 A 2 一种甲醇燃料直流式热水锅炉 技术领域 0001 本发明涉及一种使用甲醇燃料的直流式热水锅炉， 特别指出是一种使用甲醇燃料 的直流式热水或蒸汽锅炉， 实现分布式能源的最佳途径。 背景技术 0002 直流锅炉与自然循环锅炉比较， 直流锅炉节省钢材， 受热面管径小， 强度高， 承压 部件总质量轻， 制造、 安装简单。 锅炉启、 停炉速度快， 受热面布置灵活。 直流锅炉可采用小 直径的受热面管子。 以往的直流锅炉都是应用在电站的大型锅炉上， 没用中、 小型的直流锅 炉。 几年来， 国外有中、 小型的燃气直流锅炉应用， 但燃气的烟气不够清。

6、洁、 换热元件维护困 难， 所以发展缓慢。 0003 小型直流锅炉的主要优点是水容量小， 启动升温速度很快， 结构紧凑， 占地面积 小， 安装极为方便。 受热面设计独特、 有效， 排烟温度低， 热效率高。 盘管受热面能自由膨胀， 能大幅度减少锅炉启动、 停炉等引起的热应力， 安全性好。 特别适用于中、 小型企业、 设施农 业、 农产品加工、 商业、 机关团体、 学校等单位使用。 然而小型直流锅炉受到燃料性质的制 约， 所以实际应用极少。 0004 由于甲醇燃料是液体燃料， 使用方面比气态燃料更安全， 更清洁环保， 储存、 运输、 使用更方便， 所以特别适应于分布式热能技术， 分布式热能技术能够。

7、精准匹配用热设备， 达 到最佳节能效果， 应用甲醇燃料热力燃烧技术制造的中小型直流热水锅炉、 直流蒸汽锅炉 就是分布式能源的最佳实现途径。 小型甲醇燃料直流热水锅炉技术和产品模块化有重大战 略意义。 0005 虽然直流锅炉具有诸多优势， 但现在采用围绕管圈式、 回带管圈式和垂直管屏式 水冷壁布置形式只适用超大容量锅炉， 且直流锅炉大都应用在大型电站锅炉上， 没有中、 小 型的直流锅炉。 最近， 国外有中、 小型的燃气直流锅炉应用， 由于燃料燃烧烟气不洁净， 换热 盘管外壁极易结烟垢， 影响换热效率， 且很难清除， 造成换热元件维护困难， 所以中小型直 流锅炉发展缓慢， 但是甲醇燃料能够达到完全。

8、燃烧， 其排放产物仅为H2O和CO2， 不会在换热 盘管上产生任何油垢、 烟垢， 因此只有采用清洁燃料甲醇， 才能促进中、 小型直流锅炉快速 发展。 发明内容 0006 本技术方案提出一种使用甲醇燃料的直流式热水锅炉就是为利用甲醇燃料的特 性而发明的新技术， 是一种快速高效、 排放洁净的热水锅炉。 0007 本方案提出的一种使用甲醇燃料的直热式热水锅炉技术方案， 在直流锅炉机壳21 上， 设置有甲醇燃烧机2， 由中间层螺旋换热管9、 内层螺旋换热管圈11和外层螺旋换热管圈 18形成的换热组件及控制柜23组成。 0008 工作过程： 甲醇燃料进入甲醇燃烧机2， 甲醇燃料在燃烧机2中设置的甲醇气化。

9、器5 进行完全气化， 气化后的甲醇气体从喷嘴中高速喷出， 与一次风入口处4吸入的空气进行预 说明书 1/3 页 3 CN 111854152 A 3 混， 进入燃烧室22进行燃烧， 助燃风机为燃烧提供二次风。 火焰在内层螺旋换热管圈11内侧 形成的炉膛中完全燃烧， 经内层螺旋盘管圈11吸收部份热量的高温烟气从左隔热折流封帽 15折返， 流经内层螺旋换热管圈11与中层螺旋换热管圈9之间形成的环状流道， 热量传递给 内层螺旋换热管圈11与中层螺旋换热管圈9， 然后烟气在右隔热折流封头1处折返， 再流经 外层螺旋换热管圈18与中层螺旋换热管圈9之间形成的环状流道， 烟气中的剩余热量传递 给外层螺旋换。

10、热管圈18与中层螺旋换热管圈9之后， 从排烟口19排出。 与此同时， 需要加热 的低温水从进水口14进入， 经热水泵16加压后， 通过进水连接管13进入外层螺旋换热管圈 18左端， 在换热管圈中吸收热量后， 从外层螺旋换热管圈18右端通过换热器连接管24进入 中间层螺旋换热管圈9右端， 吸收热量后， 从中间层螺旋换热管圈9左端通过换热器连接管 圈17进入内层螺旋换热管11圈左端， 进一步加热后的热水从热水出口接管7输出。 0009 本发明的优点是： 启动升温速度极快， 结构紧凑， 占地面积小， 安装极为方便。 受热 面设计独特、 换热元件整体受热， 多回程设计， 排烟温度低至冷凝温度， 热效率。

11、高， 热效率达 到105%以上。 螺旋管圈受热能自由膨胀， 能大幅度减少锅炉启动、 停炉等引起的热应力， 安 全性好， 使用寿命长。 换热螺旋管中流体高速流动， 对管道内壁的冲刷作用强， 几乎不结垢， 可长期保持高效换热。 0010 本发明的实质性特征是： 1、 甲醇直流锅炉螺旋管圈式换热器换热管直径小， 管壁薄， 钢材耗量少， 多回程逆流换 热， 结构紧凑， 热惯性小， 换热效率高， 所以甲醇直流热水锅炉具有启动升温快， 停炉也快的 特点。 0011 2、 甲醇燃烧机采用完全气化引射燃烧技术或双相自雾化燃烧技术， 燃烧烟气十分 洁净， 所以可设计为极低排烟温度的冷凝式直流锅炉， 甲醇燃烧烟气。

12、中的显热和潜热完全 得以利用， 所以， 直流锅炉的热效率可超过100%。 附图说明 0012 图1是甲醇燃料直流式热水锅炉结构示意图。 0013 1右隔热折流封头 2甲醇燃烧机 3助燃风机 4一次风入口 5甲醇气化器 6 温度传感器 7热水出口接管 8水流传感器 9中间层螺旋换热管 10冷凝水盘 11内层 螺旋换热管 12冷凝水出口接管 13进水连接管 14进水口连接法兰 15左隔热折流封 帽 16热水泵 17换热器连接管 18外层螺旋换热管 19排烟口 20隔热保温套 21机 壳 22燃烧室 23控制柜 24连接管。 具体实施方式 0014 实施方案1 每一层螺旋换热管圈的设计可根据加热水量。

13、的多少计算， 可以是单根管子单层绕制， 也可以多根管子并联单层绕制， 原则是管子直径不要过大， 管壁要薄， 达到强度高热阻小， 热惯性小。 0015 实施方案2 在实施方案1的基础上， 螺旋换热管圈的材质可以是不锈钢、 铜、 碳钢， 可以是光管、 波 纹管， 可以是圆管、 矩形管或异形管。 说明书 2/3 页 4 CN 111854152 A 4 0016 实施方案3 在实施方案2的基础上， 直流锅炉的受热面是由单根逆流式布置的螺旋换热管圈组成 (烟气流向逆向布置)， 螺旋换热管圈可以是二回程层至多回程层， 根据结构而定。 螺旋管圈 需要紧密绕制， 确保高温烟气沿着规定的流道流动。 0017 。

14、实施方案4 内层换热螺旋管圈的直径与长度应与甲醇燃烧机燃烧的火焰现状相匹配， 达到完全燃 烧， 清洁排放。 甲醇燃烧机采用高功率密度火焰设计， 燃烧强度高， 燃烧完全， 有利于提高直 流锅炉的热效率。 甲醇燃烧机采用完全气化引射燃烧技术和双相自雾化燃烧技术。 0018 实施方案5 在热水出口接管7处设置有温度传感器6和水流传感器8， 为输出热水温度和运行安全 控制提供依据。 0019 实施方案6 在外层螺旋换热管圈18的外侧设置有保温材料， 保温材料底部留有烟气冷凝水排出的 通道， 使冷凝水能够流入冷凝水盘， 再通过冷凝水出口接管12排出。 0020 实施方案7 甲醇直流热水锅炉的运行参数设定、 燃烧控制、 安全保护由锅炉控制系统完成， 控制系 统的主要装置在控制柜23中， 设有操作面板和参数显示、 运行状态显示， 可设远程控制端 口。 0021 实施方案8 在上述实施方案基础上， 配置远程控制和联机控制， 可实现中、 小型直流锅炉的分布式 供热的先进应用模式。 说明书 3/3 页 5 CN 111854152 A 5 图1 说明书附图 1/1 页 6 CN 111854152 A 6 。