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CN109556111A - 锅炉 - Google Patents

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CN109556111A
CN109556111A CN201811099624.8A CN201811099624A CN109556111A CN 109556111 A CN109556111 A CN 109556111A CN 201811099624 A CN201811099624 A CN 201811099624A CN 109556111 A CN109556111 A CN 109556111A
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乔瓦尼·皮萨尼
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Italian Yiqi Oil And Gas Boiler Manufacturing Co
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Abstract

一种锅炉，包括壳体，壳体形成容纳待加热的水的加热室并容纳火箱，火箱形成具有燃烧器的燃烧室，燃烧器与燃烧室相关联，燃烧器包括布置在燃烧室中并连接到供应管道的燃烧头，并且燃烧器设置有燃烧空气和可燃气体的预混合器，预混合器沿着供应管道而插入，燃烧室连接到用于将燃烧气体排放到外部环境中的排气管。还设置用于产生空气和气体的混合物朝向燃烧头的流的部件。本发明的锅炉包括用于输送燃烧气体的至少一个管道，其将排气管连接到供应管道。此外根据本发明，流产生部件包括适于将燃烧室设置成相对于大气压力成部分真空的部件。

Description

锅炉
技术领域
本发明涉及一种锅炉。
背景技术
已知锅炉用于生产热水或蒸汽，锅炉由外部壳体构成，该外部壳体形成水加热室并且在内部容纳火箱(firebox)，火箱与容纳在加热室中的待加热的水为热交换关系。
燃烧室形成在火箱中并容纳能够在火箱中产生火焰的燃烧器的燃烧头。相应地，燃烧室连接到多个热交换管，由火焰产生的热燃烧气体在热交换管中流动并经过加热室，使得热燃烧气体可加热容纳在加热室中的水。
热交换管在燃烧气体收集室中合并，热交换管从燃烧气体收集室通过排气管被向外排放。
如上所述在锅炉中使用的燃烧器可以为强制通风型，也被称为喷射燃烧器或通风燃烧器，其中布置在锅炉的外部和燃烧器的上游的风扇推动从外部环境抽吸的氧化空气(oxidizing air)而朝向燃烧器。
在上述锅炉中已知并且目前使用的另一类型的燃烧器由预混合气体燃烧器构成，预混合气体燃烧器通常称为预混合燃烧器，其中可燃气体和氧化空气在预混合燃烧器的在燃烧头中发生的燃烧反应之前，借助于风扇通过连接到燃烧头的预混合器而被完全混合，而无需任何二次空气来完成空气和气体的混合物的燃烧。
已知燃烧器的一个问题是提供由氧化空气和可燃气体形成的混合物的最佳燃烧，以减少随后被输送到锅炉的排气管的NOx的形成。
在排气管处可检测到的总NOx主要由热NOx构成，热NOx的产生随着存在氮和氧的分子的火焰的温度而增加，氮和氧的分子在燃烧中没有直接参与并且可源自还来自所谓的推动NOx的较小程度，氮和氧的分子取决于燃烧过程的化学计量并来自所谓的燃料NOx，燃料NOx由于在燃料中存在的氮而形成。
在强制通风型的燃烧器的情况下，为了降低NOx产生的可能性而应用的一种解决方案是在燃烧器自身中提供将废气再循环到排气管，从而降低火焰的绝热温度，这是由于在燃烧反应中产生的热量以较大的量分布。
在强制通风型的燃烧器中，必须利用具有自动调节的阀来调节燃烧气体再循环，该具有自动调节的阀允许其开度基于燃烧的参数和火焰的功率而可变，因此燃烧气体温度探头是必需的，通常需要氧探头，并且在任何情况下，均需要存在调整阀的开度的电子装置，这因此伴随构造方面的复杂性。
目前通过将过量的氧化空气供应在燃烧混合物中来代替实现利用预混合燃烧器抑制热NOx，然而这不可避免地引起锅炉的燃烧效率的显着降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够在上述方面中的一个或多个而改善背景技术的锅炉。
在该目的内，本发明的目标在于提供一种能够在无需特定结构的和构造的复杂性的情况下并且在无需降低效率的情况下确保减少NOx的排放的锅炉。
本发明的另一目标在于提供一种借助于其特定构造性特征而能够在其操作中赋予可靠性和安全性的最大保证。
本发明的再一目标在于提供一种容易管理且无需特定电子燃烧控制系统的锅炉。
本发明的另一目标在于提供一种无需使用自动调节阀以控制NOx排放的锅炉。
本发明的再一目标在于以针对任意现有方案可替代的方式克服背景技术的缺点。
本发明的另一目标在于提供一种相对容易设置并且可以以有竞争力的成本获得的锅炉。
通过根据本发明的锅炉实现在下文中将变得更加明显的该目的以及这些和其他目标。
根据本发明的锅炉，包括壳体，壳体形成加热室，加热室容纳待加热的水，并且壳体容纳火箱，火箱形成具有燃烧器的燃烧室，燃烧器与燃烧室相关联，燃烧器包括布置在燃烧室中并连接到供应管道的燃烧头，并且燃烧器设置有燃烧空气和可燃气体的预混合器，预混合器沿着供应管道而插入，燃烧室连接到用于将燃烧气体排放到外部环境中的排气管和被设置成用于产生空气和气体的混合物朝向燃烧头的流的流产生部件，其中，锅炉包括用于输送燃烧气体的至少一个管道，至少一个管道将排气管连接到供应管道，流产生部件包括适于将燃烧室设置为相对于大气压力成部分真空的部件。
附图说明
从根据本发明的锅炉的借助于附图中的非限制示例所示的优选但非排他性实施方式的描述，本发明的其他特征和优点将变得更加明显，其中：
图1是根据本发明的锅炉的透视图；
图2是根据本发明的锅炉的侧视图；
图3是根据本发明的锅炉的前视图；
图4是沿着图3的IV-IV线截取的截面图；
图5是沿着图3的V-V线截取的截面图；
图6是图5的细节的放大图；
图7是沿着图2的VII-VII线截取的截面图；
图8是沿着图2的VIII-VIII线截取的截面图。
具体实施方式
参照附图，总体上以附图标记1表示的根据本发明的锅炉包括壳体2，壳体2形成容纳待加热的水的加热室3。
有利地，壳体2和锅炉的其他组件容纳在外部盒状保护和隔热结构1a中。
壳体2容纳形成燃烧室5的火箱4，燃烧器6与该燃烧室5相关联。
特别地，燃烧器6包括燃烧头7，燃烧头布置在燃烧室5中并连接到供应管道8，并且燃烧器6设置有氧化空气和可燃气体的预混合器9，该预混合器9沿着供应管道8插入，使得预混合器9可执行供给到燃烧头7的空气(air)和气体(gas)的预混合。
有利地，燃烧室5连接到用于输送燃烧气体的多个管10，该多个管10布置成与加热室3为热交换关系，使得燃烧气体可将热量传递到容纳在加热室3中的水。
有利地，输送管10通向燃烧气体收集室11，燃烧气体收集室11连接到用于将燃烧气体排放到外部环境中的排气管12。
还设置了用于产生由氧化空气和可燃气体形成的混合物朝向燃烧头7的流的部件，使得燃烧头7可在燃烧室5的内部产生并保持火焰。
根据本发明的锅炉包括用于输送燃烧气体的至少一个管道13，该至少一个管道13将排气管12连接到燃烧器6的供应管道8，并且其中，所述流产生部件包括适于将燃烧室5设置为相对于大气压力成部分真空的部件。
优选地，通过风扇14提供适于将燃烧室5设置为部分真空的所述部件，所述风扇14布置在燃烧气体收集室11中并且可通过马达14a而被旋转地致动。
有利地，燃烧气体输送管道13可沿着经过供应管道8的流的方向在预混合器9的下游的任意点处连接到供应管道8。
详细地，供应管道8有利地以输入的方式连接到外部环境，从而被供应氧化空气，而预混合器9借助于管状元件15而设置，该管状元件与供应管道8同轴地布置，从而形成供应管道自身的减小的截面。
特别地，管状元件15在其与从供应管道8到达的流相反的指向的端部处有利地设置有部分15a，该部分15a大致形成为拱形(ogive)并且在内部连接到气体供应管道16。
在管状元件15的侧壁中存在开口17，开口17允许通过文丘里效应而使从供应管道16到达的气体离开，使得离开的气体可与在供应管道8内流动的空气混合。
根据本发明的锅炉的操作如下。
风扇14被致动，从而在燃烧室5中相对于外部环境产生部分真空，并因此产生通过燃烧器6的供应管道8而从外部环境抽吸的空气流。
供应管道8中的空气流通过穿过管状元件15所位于的区域而通过文丘里效应抽吸通过管状元件15的开口17到达的气体，从而在供应管道8中产生空气和可燃气体的混合物，其允许燃烧头7在燃烧室5中产生火焰。
源自通过燃烧头而在燃烧室5中产生的火焰的燃烧气体被引导到输送管10中，与容纳在加热室3中的水热交换并直到被废弃而聚集在燃烧气体收集室11中，在燃烧气体收集室11中风扇14将燃烧气体推入到排气管12中。
在排气管12内流动的燃烧气体的至少部分沿着输送管道13被引导，以便到达供应管道8，在供应管道8处，燃烧气体的至少部分与供给到燃烧头7的空气和气体混合，从而在锅炉的内部产生被传输到燃烧器6的燃烧气体的再循环。
在燃烧器6的第一次点火时，利用随后永久锁定的手动挡板(shutter)来可选择性地调节通过输送管道13而被再循环的再循环燃烧气体的量，以便保持所实现的主燃烧参数的优化，主燃烧参数由氧气的百分比、以ppm为单位的一氧化碳(CO)的量以及以ppm为单位的燃烧气体中的NOx的量构成。
风扇14的速度的变化产生在输送管道13中再循环的燃烧空气、可燃气体和燃烧气体的同时变化，而无需任何干预来改变之前在手动挡板上执行的调节。这通过以下事实证明：即使锅炉的温度变化，燃烧参数也不会在燃烧器6的整个调整范围经受实质变化。
应注意的是，在存在由风扇14产生的燃烧室5中的部分真空的情况下，通过输送管道13被传输到燃烧器6的燃烧气体的再循环不会导致锅炉的效率的任何损失，而仅仅会大幅减少热NOx。
燃烧室5处于部分真空的事实确保不存在来自输送管道的被废弃的燃烧气体的不期望泄漏。
在实践中，已经发现本发明实现了预期的目的和目标，提供一种能够在没有使锅炉的效率劣化的情况下确保NOx的低排放的锅炉。
如此构思的本发明可以进行许多修改和变化。所有修改和变化均在所附权利要求的范围内；所有细节可被进一步用其他技术上等同的元素替换。
在实践中，只要使用的材料与特定用途以及可能的形状和尺寸兼容，则使用的材料可根据现有技术的要求和状态而可以是任意材料。

Claims (5)

1.一种锅炉，包括壳体(2)，所述壳体形成加热室(3)，所述加热室容纳待加热的水，并且所述壳体容纳火箱(4)，所述火箱形成具有燃烧器(6)的燃烧室(5)，所述燃烧器与所述燃烧室相关联，所述燃烧器包括布置在所述燃烧室(5)中并连接到供应管道(8)的燃烧头(7)，并且所述燃烧器(6)设置有燃烧空气和可燃气体的预混合器(9)，所述预混合器沿着所述供应管道(8)而插入，所述燃烧室(5)连接到用于将燃烧气体排放到外部环境中的排气管(12)和被设置成用于产生空气和气体的混合物朝向所述燃烧头(7)的流的流产生部件，其特征在于，所述锅炉包括用于输送所述燃烧气体的至少一个管道(13)，所述至少一个管道将所述排气管(12)连接到所述供应管道(8)，所述流产生部件包括适于将所述燃烧室(5)设置为相对于大气压力成部分真空的部件。
2.根据权利要求1所述的锅炉，其特征在于，所述燃烧室(5)连接到用于输送所述燃烧气体的多个管(10)，所述多个管布置成与所述加热室(3)成热交换关系并且布置成通入燃烧气体收集室(11)，所述燃烧气体收集室连接到所述排气管(12)，适于将所述燃烧室(5)设置为部分真空的所述部件包括布置在所述燃烧气体收集室(11)中的风扇(14)。
3.根据前述权利要求中的一项或多项所述的锅炉，其特征在于，燃烧气体输送管道(13)在所述预混合器(9)的下游处连接到所述供应管道(8)。
4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的锅炉，其特征在于，所述供应管道(8)以输入的方式连接到外部环境，所述预混合器(9)包括管状元件(15)，所述管状元件与所述供应管道(8)同轴地布置，从而在所述供应管道(8)中形成截面减小部，所述管状元件(15)在内部连接到气体供应管道(16)并且设置有用于使气体流出到所述供应管道(8)中的多个开口(17)。
5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的锅炉，其特征在于，通过速度可变的电机来控制所述风扇(14)。
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