專利名稱：多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍋爐技術(shù)領(lǐng)域；特別涉及一種多鍋多回程、環(huán)保、速熱、高效一體化鍋 爐及鍋爐附屬裝置。
背景技術(shù)：
鍋爐經(jīng)數(shù)百年應(yīng)用與發(fā)展，其技術(shù)日益完善；目前采用主要技術(shù)有熱水管技術(shù)，水 冷壁技術(shù)，煙管、熱管及省煤器技術(shù)，低NOx燃燒、除塵減排技術(shù)，煙氣多回程循環(huán)技術(shù)，以 及先進(jìn)的控制技術(shù)；這些技術(shù)的應(yīng)用，使鍋爐效率達(dá)到一個(gè)較高水平。這些技術(shù)各有所長(zhǎng)， 也各有其短；通用的熱水管技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是熱交換面積大，升溫快，鍋水熱動(dòng)力自然流動(dòng)快， 缺點(diǎn)是鋼水比低，有熱幅射漏泄；水冷壁鋼水比較高，熱幅射漏泄少，其缺點(diǎn)是傳熱面積小， 鍋水熱動(dòng)力循環(huán)無(wú)力，冷水壁和熱水管都會(huì)使燃燒室溫度過低，造成燃料不完全燃燒；煙管 的優(yōu)勢(shì)在于鋼水比較高，傳熱面積大，劣勢(shì)在于，熱慣性較大，維護(hù)費(fèi)用高，煙管易堵塞，煙 氣含塵量大和用于臥式鍋爐時(shí)更易發(fā)生堵塞；熱管技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是擴(kuò)大了傳熱面積和增強(qiáng)了熱 傳導(dǎo)強(qiáng)度，缺點(diǎn)是使用壽命短，失效熱管更換困難，造價(jià)高，其中重力式熱管造價(jià)較低，但必 須垂直安裝使用；省煤器技術(shù)提高鍋爐熱效率較為有效，但很有限，通用的省煤器多為分體 式設(shè)計(jì)，鍋爐造價(jià)高，性價(jià)比大幅度下降。煙氣多回程循環(huán)技術(shù)近年來(lái)得到一定發(fā)展，但均為在一個(gè)鍋胴內(nèi)往復(fù)循環(huán)，當(dāng)同 時(shí)采用省煤器技術(shù)時(shí)，不過是在兩級(jí)鍋胴內(nèi)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)的效率提高極為有限；煙氣循環(huán)阻力 增大則靠加大強(qiáng)制通風(fēng)來(lái)解決。鍋爐的內(nèi)融物熱交換介質(zhì)水、水蒸汽和煙氣共性是流體，流體力學(xué)也有數(shù)百年歷 史，但流體力學(xué)在鍋爐技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用則極為有限；目前應(yīng)用的鍋爐普遍存在高污染低效 率、升溫慢、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)費(fèi)用高，綜合經(jīng)濟(jì)效益低的問題，一些鍋爐還存在安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐是一種立式鍋爐；所述多鍋，為多級(jí) 鍋胴相對(duì)獨(dú)立，所述多回程，為煙氣依次在所述鍋胴的行程；一級(jí)鍋胴(10)置于燃燒室 (55)上面，二級(jí)鍋胴(12)環(huán)繞或半環(huán)繞一級(jí)鍋胴和燃燒室外面，三級(jí)鍋胴(13)環(huán)繞或半環(huán) 繞二級(jí)鍋胴外面，依此類推，η級(jí)鍋胴環(huán)繞或半環(huán)繞(η-1)級(jí)鍋胴外面(η為整數(shù)，且； 鍋胴級(jí)數(shù)通常為奇數(shù)個(gè)；下一級(jí)鍋爐環(huán)繞上一級(jí)時(shí)，較適合流體燃料懸燃式鍋爐(所述流 體燃料是指氣、固、液兩相或三相流體燃料)，半環(huán)繞時(shí)較適合手工焚火鍋爐；所述一體化， 是指相對(duì)獨(dú)立各級(jí)鍋胴空間上聯(lián)立一體，相鄰鍋胴間由安裝在上、下管板間的鍋胴隔板(9) 空間上隔離；所述多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐，揚(yáng)長(zhǎng)避短，取長(zhǎng)補(bǔ)短綜合應(yīng)用了 熱水管技術(shù)，水冷壁技術(shù)，煙管、熱管及省煤器技術(shù)，低NOx燃燒、除塵減排技術(shù)、煙氣多回 程循環(huán)技術(shù)和先進(jìn)的控制技術(shù)，將渦旋流技術(shù)應(yīng)用于鍋水循環(huán)，排煙除塵，充分利用鍋水熱 動(dòng)力鍋水內(nèi)能和煙氣內(nèi)能，增強(qiáng)熱傳導(dǎo)，提高熱效率，速熱環(huán)保；所述多鍋多回程環(huán)保速熱 高效一體化鍋爐，整體采用圓柱或類圓柱形設(shè)計(jì)，使鍋爐外表面積最小化；各級(jí)鍋胴相對(duì)獨(dú)
6立，各級(jí)鍋胴溫度各不相同，等效串聯(lián)η個(gè)省煤器；最外層是溫度較低的末級(jí)鍋胴，其鍋水 和煙氣溫度都較低，有效降低鍋爐外表面的散熱損失。所述多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐按用途分為多鍋多回程環(huán)保速熱高效 一體化熱水鍋爐和多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化蒸汽鍋爐兩種基本類型，按焚火操作流 程可分為流體燃料懸燃和人工焚火多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐兩種基本類型，兩 種類型鍋爐結(jié)構(gòu)上略有差異，根據(jù)各自用途和焚火作業(yè)流程增加和省缺了部分設(shè)施；多鍋 多回程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐由燃燒室(55)，活動(dòng)爐箅(20)，熱水管環(huán)形集水器 (52)，螺旋多頭熱水管(18)，匯流熱水管(79)，燃料噴管(19)，窺視孔(21)，熱水管渦旋集 水器(53)，爐拱(17)，出水管(16)，一級(jí)鍋胴(10)，二級(jí)鍋胴(12)，三級(jí)鍋胴(13)，……η~2 級(jí)鍋胴，η-1級(jí)鍋胴，η級(jí)鍋胴(未級(jí)鍋胴)，一級(jí)鍋胴下管板(15)，鍋胴下管板(54)，煙管 (11)、重力式熱管(14)，鍋胴上管板(7)，上導(dǎo)煙罩(6)；末級(jí)鍋胴進(jìn)水管(24)，未級(jí)鍋胴上 部到上導(dǎo)煙罩下部過水管(70)，上導(dǎo)煙罩上部到次末級(jí)鍋胴下部過水管(25)，下級(jí)鍋胴上 部到上級(jí)鍋胴下部過水管，一級(jí)鍋胴上部到熱水管環(huán)形集水器過水管(27)，出水管(16)， 下導(dǎo)煙罩(8)，渦旋除塵器(23)，起旋葉片(5)，引風(fēng)機(jī)(4)，引風(fēng)噴管(3)，煙塵分離器(2)， 沖天管(1)，，外煙筒(未示出)，XJ型或BJ型渦旋回水集水器、渦旋分水器，溫控循環(huán)水泵 (34)，電控止閥(60)，溫度繼電器(未示出)，排污管排污閥(未示出)，排空管排空閥(未 示出)，安全閥(未示出)，鍋水凈化、軟化處理設(shè)備(未示出)，補(bǔ)水設(shè)備、流體燃料制備和 燃料供給設(shè)備(未示出)，活動(dòng)爐箅伺服機(jī)構(gòu)(未示出)，溫度、壓力、流速和水位傳感器(未 示出)、控制臺(tái)(未示出)和鍋爐其它附屬設(shè)備構(gòu)成。燃燒室內(nèi)設(shè)有活動(dòng)爐箅(20)，活動(dòng)爐箅由伺服機(jī)構(gòu)(未示出)驅(qū)動(dòng)，爐箅子可以 是任意形狀，本發(fā)明優(yōu)選采用方形，方形爐箅對(duì)角線與水平線平行時(shí)爐箅子間隙最小，與水 平線成45度角時(shí)爐箅間隙最大，可自動(dòng)或手動(dòng)定量調(diào)節(jié)爐箅的通風(fēng)面積，方形爐箅轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 不易卡?。粺崴墉h(huán)形集水器(52、圖17)切向與一級(jí)鍋胴上部到熱水管環(huán)形集水器過水 管(27)和螺旋多頭熱水管(18)聯(lián)通，一級(jí)鍋胴上部溫度較高的鍋水，經(jīng)所述過水管切向進(jìn) 入熱水管環(huán)形集水器，然后切向進(jìn)入螺旋多頭熱水管；熱水管單位容積鍋水吸熱面積較大， 螺旋多頭熱水管環(huán)繞燃燒室高溫區(qū)，管內(nèi)鍋水溫度迅速升高，鍋水在匯流熱水管(79)中延 漸開線在爐拱中間熱水管渦旋集水器(圖18)匯聚，在熱水管渦旋集水器中形成渦旋流， 在渦旋流場(chǎng)作用下，使鍋水加速循環(huán)，高溫鍋水經(jīng)熱水管渦旋集水器出水管(16)進(jìn)入渦旋 分水器；渦旋分水器在渦旋流的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)和能量場(chǎng)效應(yīng)和勢(shì)流疊加效應(yīng)作用 下，使鍋水進(jìn)一步加速循環(huán)。作為流體燃料懸燃多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐，燃 燒室內(nèi)設(shè)有燃料噴管噴口和窺視口 ；燃料噴管設(shè)置一個(gè)以上時(shí)，優(yōu)選均勻分布，燃料噴管軸 線與燃燒室內(nèi)一個(gè)定圓相切(圖8H)，燃料隨二次空氣由燃料噴管噴口進(jìn)入燃燒室，使燃燒 室內(nèi)燃?xì)獍l(fā)生旋轉(zhuǎn)，形成渦旋流，加速了燃?xì)饣旌?，促進(jìn)燃料充分燃燒；流體燃料制備設(shè)備 和燃料供給設(shè)備均采用通用技術(shù)；作為人工焚火多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐，省 缺燃料噴管和窺視孔，增設(shè)爐門(28)，爐門同時(shí)是二次風(fēng)入口，為雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，外爐門上 設(shè)有風(fēng)門調(diào)整輪(56)，爐門手柄(68)，爐門關(guān)閉時(shí)，空氣由爐門可調(diào)風(fēng)門(57)進(jìn)入集風(fēng)腔 (67)，經(jīng)二次風(fēng)口(58)優(yōu)選逆時(shí)針也可順時(shí)針切向進(jìn)入燃燒室，使燃燒室燃?xì)獍l(fā)生旋轉(zhuǎn)， 加速燃?xì)饣旌?，促進(jìn)燃料充分燃燒，這種設(shè)計(jì)，即可有效冷卻爐門，又可將熱量由二次風(fēng)帶 回燃燒室；爐門、窺視孔和燃料噴管噴口對(duì)應(yīng)燃燒室內(nèi)，根據(jù)爐門、窺視孔和燃料噴管噴口
7形狀設(shè)環(huán)形熱水管(59)，環(huán)形熱水管與對(duì)應(yīng)的螺旋多頭熱水管焊接相通；作為流體燃料懸 燃多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐，所述燃燒室以二級(jí)鍋胴為水冷壁，二級(jí)鍋胴外環(huán) 繞著二級(jí)以下各級(jí)鍋胴，燃燒室側(cè)面和上部各波段熱輻射很少漏泄；作為人工焚火多鍋多 回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐，各級(jí)鍋胴非全對(duì)稱設(shè)計(jì)，(圖3、圖8中C、D、E、F、G型)，爐 門側(cè)切面水冷壁(78)與末級(jí)鍋胴相通，爐門側(cè)切面可以是任意線形，二級(jí)鍋胴半環(huán)繞燃燒 室和一級(jí)鍋胴外面，其余鍋胴半環(huán)繞上一級(jí)鍋胴外面；或各級(jí)鍋胴橫剖面仍為全對(duì)稱設(shè)計(jì)， 燃燒室水冷壁與二級(jí)鍋胴相通，二級(jí)以下鍋胴爐門側(cè)向上提升至爐門以上(附圖2)；或者 鍋爐外形仍為圓柱形或橢圓柱形，二級(jí)及二級(jí)以下鍋胴分別與上一級(jí)鍋胴在爐門側(cè)相切， 半環(huán)繞在上一級(jí)鍋胴外面，末級(jí)鍋胴則偏心環(huán)繞在次末級(jí)鍋胴(上一級(jí)鍋胴)外面，爐門側(cè) 與燃燒室距離空間，構(gòu)成燃燒室爐門側(cè)水冷壁，所述水冷壁與溫度較低的末級(jí)的鍋胴鍋鍋 水相通(圖3)。爐拱(17)為球缺拱形，這種形狀結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較大；所述爐拱裝置于匯流熱水 管(79)上面，且具有一定厚度，爐拱上垂直密集設(shè)置孔徑較小的過煙孔，每個(gè)過煙孔相當(dāng) 于一個(gè)高溫燃燒室，確保燃料充分燃燒，同時(shí)縮短燃?xì)庠诟邷貐^(qū)停留時(shí)間，有效控制NOx的 產(chǎn)生，彌補(bǔ)了采用冷水壁和熱水管，燃燒室溫度低燃料不能充分燃燒的弊病；燃燒室具有一 定旋度的燃?xì)?，進(jìn)入爐拱過煙孔時(shí)煙氣流發(fā)生切變，由于慣性動(dòng)量作用，燃?xì)庵写蟛糠止腆w 顆?；芈渲寥紵?；一級(jí)鍋胴下管板(15)上安裝有一級(jí)鍋胴?zé)煿?11)、重力式熱管(14)； 重力式熱管造價(jià)低，工作可靠，效率高，使用壽命較長(zhǎng)，缺點(diǎn)是只能垂直安裝和使用；重力式 熱管在管板上的安裝，采用絲扣連接，燃燒室側(cè)用紫銅墊，鍋水側(cè)用耐熱橡膠墊或紫銅墊密 封，這種設(shè)計(jì)便于更換失效熱管，有效防止泄漏；本發(fā)明為立式鍋爐，便于采用這種即可靠 又經(jīng)濟(jì)的熱管；為方便更換失效熱管和爐拱，所述鍋爐爐箅子可以整體向下翻轉(zhuǎn)，下導(dǎo)煙罩 和渦旋除塵器采用方便拆卸結(jié)構(gòu)，安裝座下設(shè)有一定深度灰坑。煙管是一項(xiàng)增加傳熱面積 的成熟技術(shù)；其缺點(diǎn)是煙管易堵塞，特別是燃?xì)獠煌耆紵瑝m量較大和用于臥式鍋爐時(shí) 更易發(fā)生堵塞，用于立式鍋爐長(zhǎng)度受限，本發(fā)明采用多鍋多回程、多級(jí)除塵設(shè)計(jì)，有效延長(zhǎng) 了煙管長(zhǎng)度、增加傳熱面積，避免煙管發(fā)生堵塞；為防止安裝煙管的管板龜裂，所述鍋爐各 級(jí)鍋胴近可能采用平直的上、下管板，平直的管板易發(fā)生彈性變形而不易龜裂；各級(jí)鍋胴?zé)?管、隔板、固裝在各級(jí)鍋胴上、下管板上，未級(jí)鍋胴外鍋板(74)安裝在未級(jí)鍋胴上、下管板 上；相鄰煙管間各級(jí)鍋胴下管板上安裝著各級(jí)鍋胴重力式熱管；一級(jí)鍋胴?zé)煿艹鰜?lái)煙氣經(jīng) 上導(dǎo)煙罩(6)，進(jìn)入二級(jí)鍋胴(12)煙管；在偶數(shù)級(jí)鍋胴中，煙氣下行，鍋水上行，是較理想的 換熱流程；上導(dǎo)煙罩(6)是一個(gè)獨(dú)立的腔體結(jié)構(gòu)，下端由末級(jí)鍋胴上部到上導(dǎo)煙罩下部過 水管(70)聯(lián)通末級(jí)鍋胴，上端由上導(dǎo)煙罩上部到次末級(jí)鍋胴下部過水管(25)聯(lián)通次末級(jí) 鍋胴；煙氣由二級(jí)鍋(12)胴出來(lái)，經(jīng)下導(dǎo)煙罩(8)進(jìn)入三級(jí)鍋胴(13)；在下導(dǎo)煙罩外側(cè)安 裝有渦旋除塵器(23)，渦旋除塵器是一個(gè)環(huán)形等速渦殼，所述等速渦殼，是一個(gè)半徑隨旋轉(zhuǎn) 角度呈線性變化，旋轉(zhuǎn)一周半徑的變化量為流體入口的寬度，其基本形線是漸開線；所述渦 旋除塵器進(jìn)氣口內(nèi)邊與渦殼切向外接，外邊是渦殼漸開線的延長(zhǎng)過渡線；渦殼相切環(huán)面上 設(shè)一定數(shù)量葉片形煙塵收集器集塵管(69)，渦旋除塵器渦環(huán)中心較為潔凈的煙氣由同為葉 片形渦旋除塵器煙氣回流管(22)流回下導(dǎo)煙罩內(nèi)；煙氣依次經(jīng)過二級(jí)鍋胴以下各級(jí)鍋胴， 由末級(jí)鍋胴出來(lái)煙氣進(jìn)入本發(fā)明的渦旋排煙裝置，先進(jìn)入起旋葉片(5)，在起旋葉片上部， 環(huán)形向圓形過渡空間內(nèi)，形成渦旋流場(chǎng)，入射煙氣流給渦旋流動(dòng)量，渦旋流給入射煙氣負(fù)壓 誘導(dǎo)，相互促進(jìn)，煙氣部分內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊煔獾膭?dòng)能，彌補(bǔ)了煙氣溫度較低和煙氣多回程循環(huán)排煙阻力增大，排煙動(dòng)力不足的問題；為了在鍋爐啟動(dòng)和急需升溫時(shí)，及清理流通通道積塵 時(shí)，加快煙氣循環(huán)速度，所述鍋爐設(shè)引風(fēng)機(jī)(4)和引風(fēng)噴管(3)；引風(fēng)機(jī)安裝在所述鍋爐上 部，引風(fēng)機(jī)電機(jī)采用變頻電機(jī)，功率因數(shù)可調(diào)；引風(fēng)機(jī)出來(lái)空氣經(jīng)中空的起旋葉片，進(jìn)入上 導(dǎo)煙罩(6)上部，經(jīng)引風(fēng)噴管噴入排煙道；煙氣在排煙道中旋轉(zhuǎn)上升，煙氣中殘存的較重的 固體懸浮物，由于離心力作用匯集煙道壁附近，在煙道適當(dāng)位置，設(shè)有煙塵分離器(2)，煙塵 分離器就是在煙道壁上設(shè)一定數(shù)量和長(zhǎng)度的切向立縫，兩個(gè)方向切向立縫相間配置，或者 逆煙氣流立縫在下，順煙氣流立縫在上設(shè)置，與立縫對(duì)應(yīng)煙道上設(shè)有環(huán)形的煙塵分離器收 集器(80)，逆煙氣流立縫將煙塵混合物引入收集器，順煙氣流立縫將較為潔凈煙氣回流煙 氣流，煙塵分離器收集器設(shè)有排塵管(未示出)，排塵管下接集塵葙(未示出)。鍋水由末級(jí)鍋胴依次升高，到一級(jí)鍋胴上部達(dá)到較高水平，再經(jīng)螺旋多頭熱水管 (18)在燃燒室中加熱，出水管(16)水溫接近水的沸騰溫度；煙氣由燃燒室出來(lái)進(jìn)入一級(jí) 鍋胴，依次進(jìn)入二級(jí)鍋胴，三級(jí)鍋胴，煙氣溫度一路下降，到末級(jí)鍋胴?zé)煔鉁囟冉抵凛^低水 平；較高溫度煙氣對(duì)應(yīng)較高溫度的鍋水，較低溫度煙氣對(duì)應(yīng)較低溫鍋水，有效利用煙氣和鍋 水有限溫差，實(shí)現(xiàn)能量的差級(jí)利用；各級(jí)鍋胴、螺旋多頭熱水管和上導(dǎo)煙罩(6)水套均為下 進(jìn)水上出水，與熱水上行走向一致(較高溫度水的比重低而上浮)，下一級(jí)鍋胴上部到上一 級(jí)鍋胴下部過水管、由所述下一級(jí)鍋胴內(nèi)經(jīng)過，一級(jí)鍋胴上部到熱水管環(huán)形集水器過水管 (27)由二級(jí)鍋胴內(nèi)經(jīng)過，上導(dǎo)煙罩到次末級(jí)鍋胴下部過水管(25)由末級(jí)鍋胴中經(jīng)過，所述 過水管內(nèi)鍋水溫度都高于管外鍋水溫度，管內(nèi)鍋水溫度略有下降，使過水管內(nèi)鍋水加速下 行(較低溫度水的比重大而下沉)，最大限度地利用鍋水熱動(dòng)力，促進(jìn)鍋水熱循環(huán)提高鍋爐 熱效率，所述過水管在各級(jí)鍋胴下部入口、末級(jí)鍋胴進(jìn)水管(24)入口和上導(dǎo)煙罩水套入口 均為切向進(jìn)入，優(yōu)選使鍋水逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，熱水管環(huán)形集水器、熱水管渦旋集水器、渦旋 排煙裝置，燃燒室渦旋流均采用逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，南半球國(guó)家和地區(qū)用戶則應(yīng)采用順時(shí)針 旋轉(zhuǎn)，高效利用渦旋流場(chǎng)效，同時(shí)利用地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的科氏力，加快鍋水和煙氣循環(huán)。當(dāng)熱水管渦旋集水器出水管(16)溫度接近水的沸點(diǎn)時(shí)，在溫控繼電器作用下，溫 控循環(huán)水泵(34)啟動(dòng)，同時(shí)電控止閥(60)關(guān)閉自然循環(huán)進(jìn)水回路(61)，出水口水溫下降 3至5度，溫控繼電器作用，溫控循環(huán)水泵(34)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，電控止閥(60)開放自然循環(huán)進(jìn) 水回路(61)，所述鍋爐進(jìn)入自然循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)模式，自然回流鍋水經(jīng)渦旋回水集水器加速，再 由自然循環(huán)進(jìn)水回路(61)和溫控循環(huán)水泵動(dòng)靜葉片間間隙進(jìn)入所述鍋爐末級(jí)鍋胴進(jìn)水管 (24)，由末級(jí)鍋胴進(jìn)水管切向進(jìn)入末級(jí)鍋胴下部；也可由控制臺(tái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用控制程序，根據(jù) 溫度傳感器反饋的工質(zhì)參數(shù)，實(shí)時(shí)控制循環(huán)水泵和自然循環(huán)進(jìn)水回路狀態(tài)。所述多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐，各級(jí)鍋胴和熱水管環(huán)形集水器 (52)最低處法蘭對(duì)接排污管(未示出)，排污管上安裝排污閥(未示出)；各級(jí)鍋胴最高 處引出排空管(未示出)，排空管上安裝排空閥(未示出)；各級(jí)鍋胴、熱水管渦旋集水器 出口、上導(dǎo)煙罩、末級(jí)鍋胴進(jìn)水管、燃燒室、沖天管、渦旋回水集水器和渦旋分水器均設(shè)有壓 力、溫度和流速傳感器，各級(jí)鍋胴和上導(dǎo)煙罩水套設(shè)有水位傳感器，相關(guān)參數(shù)顯示在控制臺(tái) 的顯示屏上(未示出)；各級(jí)鍋胴、上導(dǎo)煙罩和渦旋分水器均設(shè)有安全閥；配備鍋水凈化、軟 化處理設(shè)備(未示出)，補(bǔ)水設(shè)備(未示出)；補(bǔ)水設(shè)備、溫控循環(huán)水泵、自然循環(huán)進(jìn)水回路 電控止閥、引風(fēng)機(jī)、燃料供給設(shè)備、活動(dòng)爐箅伺服機(jī)構(gòu)均由控制臺(tái)按程序自動(dòng)或手動(dòng)控制。鍋爐傳熱面上鍋水因溫度升高密度下降而產(chǎn)生向上動(dòng)力，所謂熱動(dòng)力，其作用力極為有限，遠(yuǎn)不能滿足熱傳導(dǎo)對(duì)鍋水循環(huán)的要求；通用大中型熱水鍋爐均采用強(qiáng)制循環(huán)作 為運(yùn)行主模式；多鍋多回程煙氣循環(huán)增加了煙氣排放阻力同時(shí)降低排煙溫度，使煙氣循環(huán) 排放動(dòng)力明顯不足；本發(fā)明的渦旋回水集水器、渦旋分水器、熱水管渦旋集水器、渦旋除塵 器和渦旋排煙裝置，應(yīng)用了渦旋流的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)和能量場(chǎng)效應(yīng)，應(yīng)用了流體的 勢(shì)流疊加效應(yīng)，充分利用鍋水的動(dòng)能和內(nèi)能，加速鍋水循環(huán)；用煙氣的內(nèi)能實(shí)現(xiàn)煙塵的分離 和排放；有效提高了本發(fā)明的綜合經(jīng)濟(jì)性。很早以前人們就發(fā)現(xiàn)流體的一些特性，流體力學(xué)就是從宏觀上研究流體特性 的一門科學(xué)；宏觀運(yùn)動(dòng)流體不同于靜止流體的地方在于靜止流體內(nèi)任一點(diǎn)處流體的壓 力(滯止壓)，在各各方向上都相等，宏觀運(yùn)動(dòng)流體不僅具有標(biāo)量場(chǎng)特性，同時(shí)具有矢量 場(chǎng)特性；宏觀運(yùn)動(dòng)流體作用于觀測(cè)點(diǎn)的壓力，等于該方向與矢量方向夾角的余弦與動(dòng)壓
頭的乘積，加上靜壓頭值；即” =P1 +fcosa ；觀測(cè)點(diǎn)迎著來(lái)流方向，a = 0，cosa =
1. P = A+f，感應(yīng)的壓力是流體的總壓頭，(等于靜壓頭與動(dòng)壓頭之和)；垂直于流體矢
量線觀測(cè)點(diǎn)，a = 90°，cos = 0，ρ = P1，感應(yīng)的壓力是流體的靜壓頭值P1 ；背向流體來(lái)流 方向觀測(cè)點(diǎn)，a = 180° cosa = _1，感應(yīng)的壓力等于流體靜壓頭值加上動(dòng)壓頭值的相反數(shù)，
即，= A-j^; (P為流體的比重，w為流體的速度)。渦旋流又有其獨(dú)特的特性；理想、正壓外勢(shì)有力，渦旋流的基本特性是保持性，“沿 任一封閉物質(zhì)線的速度環(huán)量，和通過任一物質(zhì)面的通量，在運(yùn)動(dòng)中恒不變”(凱爾文定理， 1982年8月北京大學(xué)出版社出版，吳望一編著《流體力學(xué)》上冊(cè)211頁(yè))；“渦旋不生不
滅”(拉格郎日定理，同上213頁(yè))；半無(wú)限伸展渦旋誘導(dǎo)的速度場(chǎng)按式w = ^^分布(Γ為
渦旋強(qiáng)度，h為渦旋內(nèi)任一點(diǎn)m到渦心的垂直距離)；無(wú)限伸展渦旋所誘導(dǎo)的速度場(chǎng)按式
W = ^r分布；渦旋壓力場(chǎng)按式蘆=怠，P。= P P W2分布(P 介質(zhì)壓，角C為渦心 2m2
參數(shù))；就是說，渦旋內(nèi)壓力降，與線速度的二次方成正比，渦旋中心壓力比邊界層上壓力
低兩倍的動(dòng)壓頭值；無(wú)限伸展渦旋所誘導(dǎo)的速度場(chǎng)兩倍于半無(wú)限渦旋所誘導(dǎo)的速度場(chǎng)；又
根據(jù)勢(shì)流疊加定理，“疊加兩個(gè)或更多流動(dòng)組成一個(gè)新的復(fù)合流動(dòng)，要想得到該復(fù)合流動(dòng)的
流函數(shù)或勢(shì)函數(shù)，只要把各原始流動(dòng)的流函數(shù)或勢(shì)函數(shù)簡(jiǎn)單地代數(shù)相加起來(lái)就可以了”(機(jī)
械工業(yè)出版社，鄭洽馀、魯鐘琪主編《流體力學(xué)》，233頁(yè))；實(shí)際流體由于存在沾滯性，“隨時(shí)
間的的推移，速度環(huán)量將發(fā)生變化，也就是說產(chǎn)生或消滅渦旋，當(dāng)時(shí)，Γ增加，渦通量
dt
是增加的；當(dāng)f <0時(shí)，Γ減少，渦通量減少”(1982年8月北京大學(xué)出版社出版，吳望一著 dt
《流體力學(xué)》上冊(cè)，第219頁(yè))；渦旋流還有個(gè)特性，就是延渦管長(zhǎng)度每一個(gè)截面，渦旋強(qiáng)度都 相等；就是說渦管截面單位面積渦旋強(qiáng)度會(huì)隨渦管直徑的縮小而增強(qiáng)，較高的渦旋強(qiáng)度對(duì) 應(yīng)較高的流體速度，流體速度的增加能量來(lái)源于流體的內(nèi)能；在渦旋流中，由于渦旋的速度 場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)和能量場(chǎng)存在，隨著流體質(zhì)點(diǎn)m延漸開線(漸近線)向渦旋中心接近，根據(jù)動(dòng)量守恒定理，流體速度將增加，如式示，部分流體內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，流體溫度
2m
將下降^ =γττ(—>0 (k為絕熱指數(shù))，當(dāng)進(jìn)入似固體旋轉(zhuǎn)區(qū)時(shí)，流體的速度下降，在渦心
Λ + 1 W0
處W = 0，流體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為流體的位能(勢(shì)能)，流體的滯止壓升高；而渦旋的邊界層上作 用于入射流體的背壓，則為低于靜壓力一個(gè)動(dòng)壓力頭值；颶風(fēng)、龍卷風(fēng)威力巨大，奧秘就在 于這種效應(yīng)，且稱之為渦旋效應(yīng)，即渦旋流的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)和能量場(chǎng)效應(yīng)。本發(fā)明推出渦旋回水集水器、渦旋分水器、渦旋除塵器均是自行封閉等速渦環(huán)；潤(rùn) 環(huán)渦管首尾相接，屬無(wú)限伸展渦旋，是較為理想渦旋；由于渦旋流場(chǎng)存在，流體延漸開線進(jìn) 入所述等速渦環(huán)，入射流體與渦旋流矢量相同，渦旋流給入射流低于靜壓頭一個(gè)動(dòng)壓頭值 背壓負(fù)壓誘導(dǎo)，入射流給渦旋流動(dòng)量，勢(shì)流疊加使渦旋流加速，流體的部分內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w 的動(dòng)能；隨著流體質(zhì)點(diǎn)延漸開線向渦旋中心接近，在渦旋流似固體旋轉(zhuǎn)區(qū)流速下降，在渦旋 中心流速降為零，流體的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w的位能(勢(shì)能)；作用于氣體產(chǎn)生動(dòng)態(tài)壓縮效應(yīng)， 使其滯止壓升高，作用于液體，由于其在不是太高壓力下近似為不可壓縮流體，而保持較高 的動(dòng)能。渦旋回水集水器和渦旋分水器與渦旋除塵器不同的是，省缺了回流管；渦旋回水 集水器和渦旋分水器又分為XJ型渦旋回水集水器(圖11)和XJ型渦旋分水器(圖13)， BJ型渦旋回水集水器(圖9)和BJ型渦旋分水器(圖15)；其區(qū)別僅在于，XJ型渦旋回水 集水器和渦旋分水器流體入射通道與排出通道有個(gè)立體相交段，相交段葉形排管內(nèi)為流體 排出通道，管外是流體入射通道；BJ型渦旋回水集水器和渦旋分水器流體入射通道與排出 通道不相交；渦旋回水集水器不同于渦旋分水器的地方在于渦旋分水器進(jìn)水通道由一路 變環(huán)形，出水通道則由環(huán)形變多路，渦旋回水集水器進(jìn)水通道由多路變環(huán)形，出水通道則由 環(huán)形變一路；其作用原理是相同的；渦旋回水集水器和渦旋分水器利用鍋水的內(nèi)能，加速 鍋水的循環(huán)，強(qiáng)化傳導(dǎo)換熱，使各鍋胴溫度場(chǎng)較為均勻，有效防止鍋胴局部過熱和爆管事故 發(fā)生，降低鍋爐的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。所述渦旋回水集水器與溫控循環(huán)水泵(34) —體設(shè)計(jì)，渦旋回 水集水器環(huán)形出水通道與軸流式溫控循環(huán)水泵環(huán)形入口通道相接，循環(huán)水泵外圍是自然循 環(huán)進(jìn)水回路(61)；當(dāng)采用離心式溫控循環(huán)水泵時(shí)，可在渦旋回水集水器出水管到末級(jí)鍋胴 進(jìn)水管(24)間管道的任一處所安裝，并設(shè)置支管作為自然循環(huán)進(jìn)水回路，支管上安裝電控 止閥。本發(fā)明的熱水管渦旋集水器和渦旋排煙裝置，屬于半無(wú)限伸展渦旋；雖然其工質(zhì) 一個(gè)是液體，另一個(gè)是是氣體，其共同屬性都是流體，作用原理是一樣的；所述裝置入口流 體均為延漸開線切向進(jìn)入，流線卷積勢(shì)流疊加，形成渦管式渦旋流場(chǎng)，渦旋流管一端搭在固 體壁上，另一端向無(wú)限遠(yuǎn)處伸展；渦旋流延渦管長(zhǎng)度每一個(gè)截面，渦旋強(qiáng)度都相等；渦旋流 中任何擾動(dòng)會(huì)迅速延渦管傳播；螺旋多頭熱水管(18)環(huán)繞燃燒室(55)高溫區(qū)，熱水管內(nèi) 鍋水溫度迅速提升，受熱鍋水比重降低，產(chǎn)生向上動(dòng)力，在匯流熱水管(79)中延漸開線切 向進(jìn)入熱水管渦旋集水器(53、圖17)，勢(shì)流疊加，流線卷積，形成具有一定強(qiáng)度水龍卷，流 體的部分內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，加快了自然循環(huán)模式下鍋水流動(dòng)；在渦旋排煙裝置中，煙氣在起 旋葉片(5)引導(dǎo)下，延漸開線(漸開線也是漸近線)切向進(jìn)入煙道環(huán)形向圓形過渡空間，根 據(jù)動(dòng)量守恒原理，煙氣流速會(huì)加快，煙氣部分內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，煙氣在過渡空間形成渦旋流
11管，渦旋流管一端搭在固體壁上，另一端向無(wú)限遠(yuǎn)處伸展；煙氣流給渦旋流動(dòng)量，渦旋流給 煙氣流負(fù)壓誘導(dǎo)，相互促進(jìn)，使煙塵較為高效分離，煙氣靠自身能量較為快捷排放，彌補(bǔ)了 煙氣多回程循環(huán)，流阻增大和排煙溫度低排煙動(dòng)力不足的問題。多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化蒸汽鍋爐不同于多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體 化熱水鍋爐的地方在于1、一級(jí)鍋胴高出二級(jí)以下各級(jí)鍋胴一定高度，作為蒸發(fā)和儲(chǔ)存蒸 汽空間，一級(jí)鍋胴上部設(shè)置有飽和蒸汽管(82) ；2、設(shè)有上導(dǎo)煙罩進(jìn)、出水管，省缺了未級(jí)鍋 胴上部到上導(dǎo)煙罩下部過水管(70)和上導(dǎo)煙罩上部到次末級(jí)鍋胴下部過水管(25)；上導(dǎo) 煙罩(6)水套作為一個(gè)獨(dú)立單元用于給水預(yù)熱，給水泵由控制臺(tái)根據(jù)水位傳感器參數(shù)控 制，將經(jīng)上導(dǎo)煙罩預(yù)熱的軟化水經(jīng)進(jìn)水管(24)注入未級(jí)鍋胴下部，使一級(jí)鍋胴保持一定水 位，二級(jí)以下各鍋胴充滿鍋水。3、熱水管渦旋集水器(53)由出水管與一級(jí)鍋胴聯(lián)通，或者 螺旋多頭熱水管(18) —部分經(jīng)匯流熱水管(79)進(jìn)入熱水管渦旋集水器，熱水管渦旋集水 器出水管與一級(jí)鍋胴聯(lián)通，螺旋熱水管另一部分延燃燒室水冷壁盤旋進(jìn)入爐拱上部，在一 級(jí)鍋胴下管板(15)四周切向進(jìn)入一級(jí)鍋胴，可以避免一級(jí)鍋胴內(nèi)形成水龍卷，過分?jǐn)_動(dòng)造 成汽水共騰；4、燃燒室水冷壁與一級(jí)鍋胴相通，省缺了熱水管環(huán)形集水器(52)和一級(jí)鍋胴 上部到熱水管環(huán)形集水器過水管(27)，螺旋多頭熱水管下端切向與水冷壁相通；5、省缺了 渦旋回水集水器、渦旋分水器、溫控繼電器和溫控循環(huán)水泵(34)，增設(shè)了過熱管(未示出) 和蒸汽止閥(未示出)，過熱管盤旋設(shè)置在上導(dǎo)煙罩內(nèi)，或者設(shè)置在一級(jí)鍋胴?zé)煿軆?nèi)，前者 適合蒸汽過熱溫度要求不高用戶，后者適合蒸汽過熱溫度要求較高用戶，對(duì)過熱蒸汽溫度 要求特別高的用戶，可將過熱管安裝在爐拱與一級(jí)鍋胴下管板間。本發(fā)明的有益效果是1、揚(yáng)長(zhǎng)避短，取長(zhǎng)補(bǔ)短綜合應(yīng)用現(xiàn)代鍋爐技術(shù)，推出一爐多鍋技術(shù)，各級(jí)鍋胴相對(duì) 獨(dú)立聯(lián)立集約一體化，各級(jí)鍋胴溫度各不相同，等效串聯(lián)多級(jí)省煤器；同時(shí)應(yīng)用煙氣多回程 循環(huán)技術(shù)，使較高溫度煙氣對(duì)應(yīng)較高溫度的鍋水，較低溫度的煙氣對(duì)應(yīng)低溫的鍋水，有效利 用有限溫差，能量差級(jí)利用；，使鍋爐效率達(dá)到一個(gè)較高水平。2、發(fā)揮熱水管升溫快，鍋水自然循環(huán)有力的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)采用較厚爐拱，爐拱上垂直 密集設(shè)置較小孔徑的過煙孔，每個(gè)過煙孔都相當(dāng)于一個(gè)高溫燃燒室，使燃料充分燃燒，彌補(bǔ) 了采用水冷壁和熱水管使燃燒室溫度降低，燃燒不充分的缺點(diǎn)；同時(shí)縮短煙氣在高溫區(qū)停 留時(shí)間，有效控制NOx的產(chǎn)生，燃燒室內(nèi)旋轉(zhuǎn)的煙氣進(jìn)入所述過煙孔時(shí)，勢(shì)流發(fā)生切變，燃 氣中懸浮的固體顆?；芈淙紵?。3、發(fā)揮立式鍋爐的優(yōu)勢(shì)，采用較為廉價(jià)高效，作用可靠的重力式熱管；熱管在下管 板上的安裝，采用絲扣連接雙墊防漏，便于失效熱管更換。4、將渦旋流技術(shù)應(yīng)用于鍋水循環(huán)，推出渦旋回水集水器、渦旋分水器、熱水管渦旋 集水器，一系列鍋爐和鍋爐附屬裝置；各級(jí)鍋胴、上導(dǎo)煙罩水套和熱水管環(huán)形集水器進(jìn)水口 切向進(jìn)入，充分利用鍋水熱動(dòng)力和內(nèi)能，加速鍋水循環(huán)，增強(qiáng)熱傳導(dǎo)，提高熱效率，降低運(yùn)營(yíng) 成本。5、應(yīng)用渦旋流的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)和能量場(chǎng)效應(yīng)，推出渦旋排煙裝置和渦旋 除塵器，用煙氣內(nèi)能加速煙氣的流動(dòng)，彌補(bǔ)煙氣多回程循環(huán)煙氣流動(dòng)阻力增大和排煙溫度 低，煙氣排放動(dòng)力不足問題；渦旋流除塵，多級(jí)除塵，避免煙管堵塞，對(duì)環(huán)境較少污染。


圖1為流體燃料懸燃三鍋三回程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐圖2為人工焚火A型三鍋三回程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐圖3為人工焚火B(yǎng)型三鍋三回程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐圖4為流體燃料懸燃五鍋五回程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐圖5為流體燃料懸燃七鍋七回程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐圖6為附圖IA-A剖面7為附圖3B-B剖面圖 圖8為C、D、E、F、G、H型多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐剖面9為BJ型渦旋回水集水器和溫控循環(huán)泵圖10為附圖9C-C剖面11為XJ型渦旋回水集水器和溫控循環(huán)泵圖12為附圖IlD-D剖面13為XJ型渦旋分水器圖14為附圖13E-E剖面15為BJ型渦旋分水器圖16為附圖15F-F剖面17熱水管環(huán)形集水器圖18為熱水管渦旋集水器和爐拱圖19為爐門和環(huán)形熱水管圖20為流體燃料懸燃五鍋五回程環(huán)保速熱高效一體化蒸汽鍋爐圖中1.沖天管，2.煙塵分離器，3.引風(fēng)噴管，4.引風(fēng)機(jī)，5.起旋葉片，6.上導(dǎo) 煙罩，7.鍋胴上管板，8.下導(dǎo)煙罩，9.鍋胴隔板，10. —級(jí)鍋胴，11.煙管，12. 二級(jí)鍋胴， 13.三級(jí)鍋胴，14.重力式熱管，15. —級(jí)鍋胴下管板，16.出水管，17.爐拱，18.螺旋多頭熱 水管，19.燃料噴管，20.活動(dòng)爐箅，21.窺視孔，22.渦旋除塵器煙氣回流管，23.渦旋除塵 器，24.末級(jí)鍋胴進(jìn)水管，25.上導(dǎo)煙罩上部到次末級(jí)鍋胴下部過水管，26. 二、一級(jí)鍋胴過 水管，27. —級(jí)鍋胴上部到熱水管環(huán)形集水器過水管，28.爐門，29. BJ型渦旋回水集水器來(lái) 水管，30. BJ型渦旋回水集水器入水口，31. BJ型渦旋回水集水器，32. BJ型渦旋回水集水器 出水管，33.溫控循環(huán)水泵電機(jī)，34.溫控循環(huán)水泵，35.溫控循環(huán)水泵出水管，36. XJ型渦旋 回水集水器，37. XJ型渦旋回水集水器入水口，38. XJ型渦旋回水集水器出水管，39. XJ型渦 旋回水集水器來(lái)水管，40. XJ型渦旋分水器，41. XJ型渦旋分水器進(jìn)水口，42. XJ型渦旋分水 器出水管，43. XJ型渦旋分水器分水管止閥，44. XJ型渦旋分水器分水管，45. XJ型渦旋分水 器進(jìn)水管，46. BJ型渦旋分水器，47. BJ型渦旋分水器出水口，48. BJ型渦旋分水器出水管， 49. BJ型渦旋分水器分水管止閥，50. BJ型渦旋分水器進(jìn)水管，51. BJ型渦旋分水器進(jìn)水口， 52.熱水管環(huán)形集水器，53.熱水管渦旋集水器，54.鍋胴下管板，55.燃燒室，56.風(fēng)門調(diào)整 輪，57.可調(diào)風(fēng)門，58. 二次風(fēng)口，59.環(huán)形熱水管，60.電控止閥，61.自然循環(huán)進(jìn)水回路， 62.四、三級(jí)鍋胴過水管，63.四級(jí)鍋胴，64.五級(jí)鍋胴，65.六級(jí)鍋胴，66.七級(jí)鍋胴，67.集 風(fēng)腔，68.手柄，69.煙塵收集器集塵管，70.未級(jí)鍋胴上部到上導(dǎo)煙罩下部過水管，71.三、 二級(jí)鍋胴過水管，72.過水管連接法蘭盤，74.外鍋板，75.四、三級(jí)鍋胴過水管，76.五、四級(jí)鍋胴過水管，77.六、五級(jí)鍋胴過水管，78.切面水冷壁，79.匯流熱水管，80.煙塵分離器收 集器，82.飽和蒸汽管，83.上導(dǎo)煙罩出水管，84.上導(dǎo)煙罩進(jìn)水管。
具體實(shí)施例方式優(yōu)選實(shí)施方案一，流體燃料懸燃多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐，圖1 為流體燃料懸燃三鍋三回程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐，圖4為流體燃料懸燃五鍋五回 程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐，圖5為流體燃料懸燃七鍋七回程環(huán)保速熱高效一體化熱 水鍋爐，均為流體燃料懸燃多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐的特例，各附圖都作 了有限簡(jiǎn)化；所述流體燃料懸燃多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐各鍋胴為同心圓 柱形，也可以是同心橢圓柱形或其它形體；現(xiàn)以圖4為例作如下說明所述流體燃料懸燃五 鍋五回程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐(圖4)由燃燒室(55)，活動(dòng)爐箅(20)，熱水管環(huán) 形集水器(52)，螺旋多頭熱水管(18)，匯流熱水管(79)，燃料噴管(19)，窺視孔(21)，熱 水管渦旋集水器(53)，爐拱(17)，出水管(16)，一級(jí)鍋胴(10)，二級(jí)鍋胴(12)，三級(jí)鍋胴 (13)，四級(jí)鍋胴(63)，五級(jí)鍋胴(64)，一級(jí)鍋胴下管板(15)，煙管(11)、重力式熱管(14)，鍋 胴上管板(7)，上導(dǎo)煙罩(6)；—級(jí)鍋胴上部到熱水管環(huán)形集水器過水管(27)，二、一級(jí)鍋胴 過水管(26)，三、二級(jí)鍋胴過水管(71)，四、三級(jí)鍋胴過水管(62)，上導(dǎo)煙罩上部到次末級(jí) 鍋胴下部過水管(25)，鍋胴下管板(54)，下導(dǎo)煙罩(8)，渦旋除塵器(23)，末級(jí)鍋胴進(jìn)水管 (24)，起旋葉片(5)，引風(fēng)機(jī)(4)，引風(fēng)噴管(3)，煙塵分離器(2)，沖天管(1)，外煙筒(未示 出)，XJ型或BJ型渦旋回水集水器、渦旋分水器，溫控循環(huán)水泵(34)，電控止閥(60)，溫度 繼電器(未示出)，排污管排污閥(未示出)，排空管排空閥(未示出)，安全閥(未示出)， 鍋水凈化、軟化處理設(shè)備(未示出)，補(bǔ)水設(shè)備、流體燃料制備和燃料供給設(shè)備(未示出)， 活動(dòng)爐箅伺服機(jī)構(gòu)(未示出)，溫度、壓力、流速和水位傳感器(未示出)，控制臺(tái)(未示出) 和其它鍋鍋爐附屬設(shè)備構(gòu)成。燃燒室置于一級(jí)鍋胴下面，活動(dòng)爐箅(20)由伺服機(jī)構(gòu)(未示出)驅(qū)動(dòng)，還可以手 動(dòng)調(diào)節(jié)爐箅狀態(tài)，調(diào)解通風(fēng)當(dāng)量截面；爐箅子可以是任意形狀，本發(fā)明優(yōu)選采用方形，方形 爐箅轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不易卡住，對(duì)角線與水平線平行時(shí)爐箅子間隙最小，成45度角時(shí)間隙最大；熱 水管環(huán)形集水器(52、圖17)與一級(jí)鍋胴上部到熱水管環(huán)形集水器過水管(27)和螺旋多頭 熱水管聯(lián)通，一級(jí)鍋胴上部溫度較高的熱水，經(jīng)所述過水管切向進(jìn)入熱水管環(huán)形集水器，然 后切向進(jìn)入螺旋多頭熱水管，螺旋多頭熱水管在燃燒室高溫區(qū)經(jīng)過，管內(nèi)水溫迅速升高，經(jīng) 匯流熱水管(79)在爐拱中間熱水管渦旋集水器(53)匯聚，形成渦旋流，然后經(jīng)出水管進(jìn) 入渦旋分水器；所述燃燒室(55)以二級(jí)鍋胴為冷水壁，二級(jí)鍋胴外面依次環(huán)繞著三級(jí)、四 級(jí)和五級(jí)鍋胴，燃燒室側(cè)向各波段熱輻射極少漏泄；燃燒室內(nèi)設(shè)有燃料噴管噴口及窺視孔， 燃料噴管軸線與燃燒室內(nèi)一個(gè)定圓相切，入射燃料和氣流以一定旋度繞燃燒室中心旋轉(zhuǎn)， 使燃?xì)獬浞只旌?，迅速燃燒，有效提高燃燒效率；流體燃料制備設(shè)備和燃料供給設(shè)備均采用 通用技術(shù)；爐拱為圓弧拱形且有一定厚度，爐拱上垂直密集設(shè)置孔徑較小的過煙孔，每個(gè)過 煙孔相當(dāng)于一個(gè)高溫燃燒室，確保燃料充分燃燒，縮短了燃?xì)庠诟邷貐^(qū)停留時(shí)間，有效控制 NOx的產(chǎn)生；燃燒室內(nèi)旋轉(zhuǎn)的燃?xì)饬鬟M(jìn)入爐拱垂直過煙孔時(shí)，勢(shì)流產(chǎn)生切變，燃?xì)鈯A雜的固 體懸浮物被分離出來(lái)，回落至燃燒室；爐拱(17)支撐于匯流熱水管(79)之上，有利熱水管 快速升溫；一級(jí)鍋胴下管板(15)上安裝一級(jí)鍋胴?zé)煿?11)、重力式熱管(14)；重力式熱管造價(jià)低，工作可靠，熱效高，使用壽命長(zhǎng)，缺點(diǎn)是只能垂直安裝使用；本優(yōu)選實(shí)施例為立式鍋 爐，便于采用這種即可靠又經(jīng)濟(jì)的熱管；重力式熱管在管板上的安裝，采用絲扣連接，燃燒 室側(cè)用紫銅墊，鍋水側(cè)用耐熱橡膠墊或紫銅墊密封，這種設(shè)計(jì)便于更換失效熱管，有效防止 泄漏；為方便更換失效熱管和爐拱，所述鍋爐爐箅子可以整體向下翻轉(zhuǎn)，下導(dǎo)煙罩和渦旋除 塵器采用方便拆卸結(jié)構(gòu)，鍋爐安裝座下設(shè)有一定深度灰坑；煙管是一項(xiàng)增加傳熱面積的成 熟技術(shù)；但不完全燃燒煙氣含塵量較高和應(yīng)用于臥式鍋爐時(shí)煙管極易發(fā)生堵塞，本優(yōu)選實(shí) 施例采用五鍋五回程四級(jí)除塵設(shè)計(jì)，有效延長(zhǎng)了煙管長(zhǎng)度、增加傳熱面積，避免煙管發(fā)生堵 塞；一級(jí)鍋胴?zé)煿艹鰜?lái)煙氣經(jīng)上導(dǎo)煙罩(6)，進(jìn)入二級(jí)鍋胴(12)煙管；在偶數(shù)級(jí)鍋胴中，煙 氣下行，鍋水上行，是較理想的換熱流程；各級(jí)鍋胴?zé)煿?、隔板、固裝在各級(jí)鍋胴上、下管板 上，外鍋板(74)安裝在五級(jí)鍋胴上、下管板上；相鄰煙管間各級(jí)鍋胴下管板上安裝著各級(jí) 鍋胴重力式熱管；煙氣由二級(jí)鍋胴出來(lái)，經(jīng)下導(dǎo)煙罩(8)進(jìn)入三級(jí)鍋胴(13)；在下導(dǎo)煙罩 外側(cè)安裝有渦旋除塵器(23)，渦旋除塵器是一個(gè)環(huán)形等速渦殼，渦殼相切環(huán)面上設(shè)有一定 數(shù)量的煙塵收集器集塵管(69)，渦旋除塵器渦環(huán)中央較為潔凈的煙氣由渦旋除塵器煙氣回 流管(22)回流到下導(dǎo)煙罩內(nèi)；一至五級(jí)鍋胴和螺旋多頭熱水管及上導(dǎo)煙罩，均為下進(jìn)水上 出水，與熱水上升走向一致，各級(jí)鍋胴間過水管和一級(jí)鍋胴上部到熱水管環(huán)形集水器過水 管，上導(dǎo)煙罩上部到四級(jí)鍋胴下部過水管，與較冷鍋水下降走向一致；所述過水管在各級(jí)鍋 胴下部入水口和末級(jí)鍋胴進(jìn)水管(24)上導(dǎo)煙罩水套入水口均為切向進(jìn)入，又由于渦旋回 水集水器，熱水管渦旋集水器和渦旋分水器渦旋流速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)和能量場(chǎng)作用， 雖然鍋水循環(huán)回路較長(zhǎng)，但由于充分利用了鍋水熱動(dòng)力和鍋水內(nèi)能，鍋水循環(huán)的速度明顯 加快，確保所述鍋爐在自然循環(huán)為主模式下正常運(yùn)轉(zhuǎn)；渦旋回水集水器和渦旋分水器可采 用XJ型也可采用BJ型；三級(jí)鍋胴出來(lái)煙氣經(jīng)上導(dǎo)煙罩進(jìn)入四級(jí)鍋胴，四級(jí)鍋胴出來(lái)煙氣 經(jīng)下導(dǎo)煙罩進(jìn)入五級(jí)鍋胴；各級(jí)鍋胴空間上為一體，鍋水相通(下級(jí)鍋胴上部由過水管聯(lián) 通上一級(jí)鍋胴下部，所述過水管由下級(jí)鍋胴內(nèi)經(jīng)過)，鍋水溫度各不相同，隨煙氣溫度降低， 從五級(jí)到一級(jí)鍋胴至熱水管渦旋集水器驟級(jí)升溫，有效利用有限傳導(dǎo)溫差，能量差級(jí)利用， 使末級(jí)(該實(shí)施例為五級(jí))鍋胴出來(lái)煙氣達(dá)到較低水平；五級(jí)鍋胴出來(lái)煙氣，進(jìn)入渦旋排 煙裝置，先進(jìn)入起旋葉片(5)，在起旋葉片上部，環(huán)形向圓形過渡空間，形成渦旋流場(chǎng)，入射 煙氣流給渦旋流動(dòng)量，渦旋流給入射煙氣低于靜壓頭一個(gè)動(dòng)壓頭值負(fù)壓誘導(dǎo)，煙氣流速增 加，煙氣部分內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊煔獾膭?dòng)能，彌補(bǔ)了煙氣溫度較低，煙氣多回程循環(huán)排煙動(dòng)力不足 的問題；為了在鍋爐啟動(dòng)和急需升溫，及在清除煙氣通道積塵時(shí)加快煙氣循環(huán)速度，所述鍋 爐設(shè)引風(fēng)機(jī)⑷和引風(fēng)噴管(3)；引風(fēng)機(jī)安裝在所述鍋爐上部，引風(fēng)機(jī)電機(jī)采用變頻電機(jī)， 功率因數(shù)可調(diào)；引風(fēng)機(jī)出來(lái)空氣經(jīng)中空的起旋葉片，進(jìn)入上導(dǎo)煙罩(6)上部，經(jīng)引風(fēng)噴管噴 入排煙道；煙氣在排煙道中旋轉(zhuǎn)上升，煙氣中殘余的固體懸浮物，由于離心力作用匯集煙道 壁附近，在煙道適當(dāng)位置，設(shè)有煙塵分離器(2)，煙塵分離器就是在煙道壁上設(shè)一定數(shù)量和 長(zhǎng)度的切向立縫，兩個(gè)方向切向立縫優(yōu)選上下配置，即逆煙氣流立縫在下，順煙氣流立縫在 上，與立縫對(duì)應(yīng)煙道上設(shè)有環(huán)形的煙塵分離器收集器(80)，逆煙氣流立縫將煙塵混合物引 入收集器，順煙氣流立縫將較為潔凈煙氣回流到煙氣流，煙塵分離器收集器下部引出排塵 管(未示出)。在渦旋回水集水器出口通道上，設(shè)有溫控循環(huán)水泵，當(dāng)所述鍋爐出水管(16) 水溫接近水的沸點(diǎn)時(shí)，在溫控繼電器(未示出)作用下，循環(huán)水泵自動(dòng)啟動(dòng)，同時(shí)電控止閥 (60)作用，關(guān)閉自然循環(huán)進(jìn)水回路(61)；當(dāng)出水管水溫下降3至5度，溫控繼電器作用，溫控循環(huán)水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)開放自然循環(huán)進(jìn)水回路，所述熱水鍋爐進(jìn)入自然循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)模式， 也可由控制臺(tái)計(jì)算機(jī)根據(jù)出水口溫度傳感器反饋的溫度參數(shù)實(shí)時(shí)控制循環(huán)水泵和自然循 環(huán)進(jìn)水回路狀態(tài)；所述五鍋五回程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐，各級(jí)鍋胴和熱水管環(huán)形 集水器(52)最低處法蘭對(duì)接排污管(未示出)，排污管上裝設(shè)排污閥(未示出)；上導(dǎo)煙罩 水套和各級(jí)鍋胴最高處引出排空管(未示出)，排空管上安裝排空閥(未示出)；各級(jí)鍋胴、 熱水管渦旋集水器出口、上導(dǎo)煙罩、末級(jí)鍋胴進(jìn)水管、燃燒室、沖天管、渦旋回水集水器和渦 旋分水器均設(shè)有壓力、溫度和流速傳感器，各級(jí)鍋胴和上導(dǎo)煙罩水套設(shè)有水位傳感器，相關(guān) 參數(shù)顯示在控制臺(tái)的顯示屏上(未示出)；各級(jí)鍋胴、上導(dǎo)煙罩和渦旋分水器均設(shè)有安全閥 (未示出)；配備鍋水凈化、軟化處理設(shè)備(未示出)，補(bǔ)水設(shè)備(未示出)。補(bǔ)水設(shè)備、溫控 循環(huán)水泵、自然循環(huán)進(jìn)水回路電控止閥、引風(fēng)機(jī)、燃料供給設(shè)備、活動(dòng)爐箅伺服機(jī)構(gòu)均由控 制臺(tái)按程序自動(dòng)或手動(dòng)控制。優(yōu)選實(shí)施方案二，為人工焚火A型多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐；附 圖2為人工焚火A型三鍋三回程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐，是人工焚火A型多鍋多回 程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐的特例和有限簡(jiǎn)化；優(yōu)選實(shí)施方案二不同于優(yōu)選實(shí)施方案 一的地方僅在于，為方便人工焚火，優(yōu)選方案二爐門側(cè)二級(jí)以下鍋胴和下導(dǎo)煙罩(8)，及渦 旋除塵器(23)移至爐門以上位置，燃燒室水冷壁優(yōu)選與二級(jí)鍋胴相通，二級(jí)以下各鍋胴下 管板鈄切圓柱體鍋胴；省缺粉煤噴管和窺視孔，增設(shè)了爐門(28、圖19)，爐門也是二次風(fēng) 口，爐門關(guān)閉時(shí)二次風(fēng)由外層爐門可調(diào)風(fēng)門(57)進(jìn)入內(nèi)外爐門間集風(fēng)腔(67)，經(jīng)爐門右側(cè) 二次風(fēng)口(58)切向進(jìn)入燃燒室，使所述燃燒室內(nèi)氣流產(chǎn)生逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)；其它裝置結(jié)構(gòu) 和作用機(jī)理與優(yōu)選實(shí)施方案一相同。優(yōu)選實(shí)施方案三，為人工焚火B(yǎng)型多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐；附 圖3為人工焚火B(yǎng)型三鍋三回程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐，是人工焚火B(yǎng)型多鍋多回 程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐的特例和有限簡(jiǎn)化；優(yōu)選實(shí)施方案三不同于優(yōu)選實(shí)施方案 一的地方在于，各級(jí)鍋胴不在是同心圓或同心橢圓，但其外形仍為圓柱形或橢圓柱形，二級(jí) 和二級(jí)以下鍋胴分別與上一級(jí)鍋胴在爐門側(cè)相切，半環(huán)繞在上一級(jí)鍋胴外面，末級(jí)鍋胴則 偏心環(huán)繞在次末級(jí)鍋胴(上一級(jí)鍋胴)外面，爐門側(cè)與燃燒室距離空間，構(gòu)成燃燒室爐門側(cè) 水冷壁；其間是溫度較低的末級(jí)鍋胴鍋水，可減少外鍋板散熱；省缺了燃料噴管、窺視孔和 爐門側(cè)下導(dǎo)煙罩，增設(shè)了爐門(28、圖19)，爐門也是二次風(fēng)口，爐門關(guān)閉時(shí)二次風(fēng)由外層爐 門可調(diào)風(fēng)門(57)進(jìn)入內(nèi)外爐門之間集風(fēng)腔(67)，經(jīng)爐門右側(cè)二次風(fēng)口(58)進(jìn)入燃燒室，使 所述燃燒室內(nèi)氣流產(chǎn)生逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)；排煙道為不對(duì)稱設(shè)計(jì)；其它裝置結(jié)構(gòu)和作用機(jī)理 與優(yōu)選實(shí)施方案一相同。圖8示出了 C、D、E、F、G、五種類型較適合人工焚火的多鍋多回程環(huán)保速熱高效一 體化鍋爐剖面圖，其構(gòu)型是同心圓柱和橢圓柱體爐門側(cè)多種線型柱切；切面水冷壁(78)與 末級(jí)鍋胴相通；這種設(shè)計(jì)即方便人工焚火，又有效減少外鍋板散熱損失；爐門側(cè)下導(dǎo)煙罩 省缺，其余與優(yōu)選實(shí)施方案三相似或相同，所述較適合人工焚火的多鍋多回程環(huán)保速熱高 效一體化鍋爐，也可用于流體燃料懸燃多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐；(圖8)中各 鍋胴?zé)煿?、熱管、過水管、進(jìn)水管、出水管均未示出。優(yōu)選實(shí)施方案四，為多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化蒸汽鍋爐，圖20為流體燃料 懸燃五鍋五回程環(huán)保速熱高效一體化蒸汽鍋爐，是多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化蒸汽鍋
16爐的特例，附圖作了有限簡(jiǎn)化；下面僅就多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化蒸汽鍋爐不同于 多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐之處做如下說明優(yōu)選實(shí)施方案四不同于優(yōu)選實(shí)施方案一、方案二、方案三、的地方在于，1、設(shè)置有 飽和蒸汽管(82)，一級(jí)鍋胴高出二級(jí)以下各級(jí)鍋胴一定高度，作為蒸發(fā)和儲(chǔ)存蒸汽空間； 2、設(shè)有上導(dǎo)煙罩進(jìn)、出水管，省缺了未級(jí)鍋胴上部到上導(dǎo)煙罩下部過水管(70)和上導(dǎo)煙罩 上部到次末級(jí)鍋胴下部過水管(25)；上導(dǎo)煙罩(6)水套作為一個(gè)獨(dú)立單元用于給水預(yù)熱， 給水泵由控制臺(tái)根據(jù)水位傳感器參數(shù)控制，將經(jīng)上導(dǎo)煙罩預(yù)熱的軟化水經(jīng)進(jìn)水管(24)注 入未級(jí)鍋胴下部，使一級(jí)鍋胴保持一定水位，二級(jí)以下各鍋胴充滿鍋水。3、螺旋多頭熱水 管(18) —部分經(jīng)匯流熱水管(79)進(jìn)入熱水管渦旋集水器，熱水管渦旋集水器出水管與一 級(jí)鍋胴聯(lián)通，螺旋熱水管另一部分延燃燒室水冷壁盤旋進(jìn)入爐拱上部，在一級(jí)鍋胴下管板 (15)四周切向進(jìn)入一級(jí)鍋胴；4、燃燒室水冷壁與一級(jí)鍋胴相通，省缺了熱水管環(huán)形集水器
(52)和一級(jí)鍋胴上部到熱水管環(huán)形集水器過水管(27)，螺旋多頭熱水管下端切向與水冷 壁相通；5、省缺了渦旋回水集水器、渦旋分水器、溫控繼電器和溫控循環(huán)水泵(34)，增設(shè)了 過熱管(未示出)和蒸汽止閥(未示出)，過熱管盤旋設(shè)置在上導(dǎo)煙罩內(nèi)，或者設(shè)置在一級(jí) 鍋胴?zé)煿軆?nèi)，前者適合蒸汽過熱溫度要求不高用戶，后者適合蒸汽過熱溫度要求較高用戶， 對(duì)過熱蒸汽溫度要求特別高的用戶，過熱管安裝在爐拱與一級(jí)鍋胴下管板間。其余與優(yōu)選 實(shí)施方案一、二、三和圖8所例各類型多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐相同。 根據(jù)本發(fā)明和用戶需求，可開發(fā)多個(gè)系列產(chǎn)品。所例舉的優(yōu)選實(shí)施例，附圖所涉及 的鍋爐類型，是本發(fā)明具體實(shí)施的特例。
權(quán)利要求
一種多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐，包括燃燒室(55)，活動(dòng)爐箅(20)，熱水管環(huán)形集水器(52)，螺旋多頭熱水管(18)，匯流熱水管(79)，燃料噴管(19)，窺視孔(21)，爐門(28、圖19)，熱水管渦旋集水器(53、圖18)，爐拱(17)，出水管(16)，一級(jí)鍋胴(10)，二級(jí)鍋胴(12)，三級(jí)至末級(jí)鍋胴，鍋胴隔板(9)，外鍋板(74)，一級(jí)鍋胴下管板(15)，煙管(11)、重力式熱管(14)，鍋胴上管板(7)，上導(dǎo)煙罩(6)；未級(jí)鍋胴上部到上導(dǎo)煙罩下部過水管(70)，上導(dǎo)煙罩上部到次末級(jí)鍋胴下部過水管(25)，下級(jí)鍋胴上部到上一級(jí)鍋胴下部過水管，一級(jí)鍋胴上部到熱水管環(huán)形集水器過水管(27)，鍋胴下管板(54)，下導(dǎo)煙罩(8)，渦旋除塵器(23)，末級(jí)鍋胴進(jìn)水管(24)，起旋葉片(5)，引風(fēng)機(jī)(4)，引風(fēng)噴管(3)，煙塵分離器(2)，沖天管(1)，渦旋回水集水器，渦旋分水器，溫控循環(huán)水泵(34)，自然循環(huán)進(jìn)水回路(61)，電控止閥(60)，溫度繼電器，排污管、排污閥，排空管、排空閥，安全閥，鍋水凈化、軟化處理設(shè)備，流體燃料制備和燃料供給設(shè)備，活動(dòng)爐箅伺服機(jī)構(gòu)，溫度、壓力、流速、水位傳感器，飽和蒸汽管(82)，過熱管，上導(dǎo)煙罩進(jìn)、出水管，控制臺(tái)和鍋爐其它附屬裝置；所述多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐是一種立式鍋爐；所述多鍋，為多級(jí)鍋胴相對(duì)獨(dú)立，所述多回程，為煙氣依次在所述鍋胴的行程；一級(jí)鍋胴(10)置于燃燒室(55)上面，二級(jí)鍋胴(12)環(huán)繞或半環(huán)繞一級(jí)鍋胴和燃燒室外面，三級(jí)鍋胴(13)環(huán)繞或半環(huán)繞二級(jí)鍋胴外面，依此類推，n級(jí)鍋胴環(huán)繞或半環(huán)繞(n 1)級(jí)鍋胴外面(n為整數(shù)，且n≥2)；下一級(jí)鍋爐環(huán)繞上一級(jí)時(shí)，較適合流體燃料懸燃式多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐，半環(huán)繞時(shí)較適合手工焚火多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐；各級(jí)鍋胴上下管板間安裝各級(jí)鍋胴?zé)煿埽侂馗舭?9)，外鍋板(74)安裝在未級(jí)鍋胴上、下管板上；相鄰煙管間各級(jí)鍋胴下管板上絲扣安裝重力式熱管(14)，各級(jí)鍋胴相對(duì)獨(dú)立，溫度各不相同，下一級(jí)鍋胴上部溫度較高的鍋水，經(jīng)所述過水管導(dǎo)入上一級(jí)鍋胴的下部，各級(jí)鍋胴下部、上導(dǎo)煙罩水套下部和熱水管環(huán)形集水器進(jìn)水管均為切向進(jìn)入；活動(dòng)爐箅(20)優(yōu)選為方形結(jié)構(gòu)，由伺服機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)；爐拱(17)為具有一定厚度圓弧拱形構(gòu)件，垂直密集設(shè)置有孔徑較小的過煙孔；燃料噴管軸線與燃燒室內(nèi)一個(gè)定圓相切，燃料隨二次空氣由燃料噴管噴口定圓的切向進(jìn)入燃燒室(55)，使燃燒室內(nèi)燃?xì)獍l(fā)生旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的燃?xì)膺M(jìn)入垂直設(shè)置的爐拱過煙孔時(shí)，燃?xì)饬靼l(fā)生切變，絕大部分固體懸浮物回落燃燒室；爐門(28)、窺視孔(21)和燃料噴管(19)噴口對(duì)應(yīng)燃燒室內(nèi)，根據(jù)爐門、窺視孔和燃料噴管噴口形狀設(shè)環(huán)形熱水管(59)，環(huán)形熱水管與對(duì)應(yīng)的多頭螺旋熱水管(18)焊接相通；一級(jí)鍋胴上部溫度較高鍋水經(jīng)一級(jí)鍋胴上部到熱水管環(huán)形集水器過水管(27)切向進(jìn)入熱水管環(huán)形集水器(52)，熱水管環(huán)形集水器與螺旋多頭熱水管(18)切向相接，螺旋多頭熱水管環(huán)繞燃燒室(55)高溫區(qū)，螺旋多頭熱水管內(nèi)水溫迅速升高，推動(dòng)管內(nèi)鍋水經(jīng)匯流熱水管(79)延漸開線切向進(jìn)入熱水管渦旋集水器(53)，經(jīng)出水管(16)進(jìn)入渦旋分水器；當(dāng)熱水管渦旋集水器出水管(16)溫度接近水的沸點(diǎn)時(shí)，在溫控繼電器作用下，溫控循環(huán)水泵(34)啟動(dòng)，同時(shí)電控止閥(60)關(guān)閉自然循環(huán)進(jìn)水回路(61)，出水口水溫下降3至5度，溫控繼電器作用，溫控循環(huán)水泵(34)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，電控止閥(60)開放自然循環(huán)進(jìn)水回路(61)，回流鍋水經(jīng)渦旋回水集水器、自然循環(huán)進(jìn)水回路和溫控循環(huán)水泵動(dòng)靜葉片間間隙經(jīng)由末級(jí)鍋胴進(jìn)水管(24)進(jìn)入未級(jí)鍋胴下部，所述鍋爐進(jìn)入自然循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)模式；煙氣由一級(jí)鍋胴出來(lái)，經(jīng)上、下導(dǎo)煙罩依次進(jìn)入二級(jí)以下各級(jí)鍋胴；各級(jí)鍋胴下導(dǎo)煙罩(8)外側(cè)設(shè)有渦旋除塵器(23)；煙氣由未級(jí)鍋胴出來(lái)，進(jìn)入起旋葉片(5)，經(jīng)煙塵分離器(2)沖天管排入大氣；為在鍋爐啟動(dòng)和急需升溫時(shí)，以及清除煙氣通道積塵時(shí)加快煙氣流速，所述鍋爐設(shè)引風(fēng)機(jī)(4)和引風(fēng)噴管(3)；引風(fēng)機(jī)安裝在所述鍋爐上部，引風(fēng)機(jī)電機(jī)優(yōu)選采用變頻電機(jī)，功率因數(shù)可調(diào)；引風(fēng)機(jī)出來(lái)空氣經(jīng)中空的起旋葉片(5)，進(jìn)入上導(dǎo)煙罩(6)上部，經(jīng)引風(fēng)噴管(3)噴入排煙道；各級(jí)鍋胴、上導(dǎo)煙罩水套、螺旋多頭熱水管均為下進(jìn)水上出水，與較熱鍋水上升走向一致，各級(jí)鍋胴間過水管、一級(jí)鍋胴上部到熱水管環(huán)形集水器過水管(27)，上導(dǎo)煙罩上部到次末級(jí)鍋胴下部過水管(25)均在所述下級(jí)鍋胴經(jīng)過，與較冷鍋水下行走向一致；所述多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐，其特征是a、借鑒省煤器技術(shù)，推出一爐多鍋多回程技術(shù)；各級(jí)鍋胴相對(duì)獨(dú)立聯(lián)立集約一體化，各級(jí)鍋胴溫度各不相同，等效串聯(lián)多級(jí)省煤器；煙氣多回程循環(huán)，使較高溫度煙氣對(duì)應(yīng)較高溫度的鍋水，較低溫度的煙氣對(duì)應(yīng)低溫的鍋水，有效利用有限溫差，能量差級(jí)利用，使鍋爐效率達(dá)到一個(gè)較高水平；b、吸取發(fā)揮熱水管升溫快，鍋水自然循環(huán)有力的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)采用較厚爐拱，爐拱上垂直設(shè)置較小孔徑密集的過煙孔，每個(gè)過煙孔都相當(dāng)于一個(gè)高溫燃燒室，彌補(bǔ)了采用熱水管和冷水壁燃燒室溫度低，燃料燃燒不充分的缺點(diǎn)；同時(shí)縮短煙氣在高溫區(qū)停留時(shí)間，有效控制NOx的產(chǎn)生；c、發(fā)揮立式鍋爐的優(yōu)勢(shì)，采用較為高效廉價(jià)，作用可靠的重力式熱管，熱管在下管板上的安裝，采用絲扣連接雙墊防漏，便于失效熱管更換；d、將渦旋流技術(shù)應(yīng)用于鍋水循環(huán)和煙氣循環(huán)，在所述鍋爐的渦旋回水集水器、渦旋分水器、熱水管渦旋集水器、渦旋除塵器和渦旋排煙裝置中，應(yīng)用渦旋流的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)和能量場(chǎng)效應(yīng)和勢(shì)流疊加效應(yīng)，用鍋水內(nèi)能加速鍋水循環(huán)，同時(shí)充分充分利用鍋水熱動(dòng)力，地球自轉(zhuǎn)科氏力，實(shí)現(xiàn)中、大型熱水鍋爐以自然循環(huán)為主的運(yùn)行模式；用煙氣內(nèi)能加速煙氣的流動(dòng)，彌補(bǔ)煙氣多回程循環(huán)煙氣流動(dòng)阻力增大和排煙溫度低，煙氣排放動(dòng)力不足問題；旋流除塵，多級(jí)除塵，避免煙管堵塞，對(duì)環(huán)境較少污染。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，所述多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐，其特征是裝設(shè)有渦 旋回水集水器，所述渦旋回水集水器是一個(gè)環(huán)形等速渦殼，所述等速渦殼，是一個(gè)半徑隨旋 轉(zhuǎn)角度呈線性變化，旋轉(zhuǎn)一周半徑的變化量為流體入口的寬度，其基本形線是漸開線；所述 渦旋回水集水器進(jìn)水口內(nèi)邊與渦殼切向外接，外邊是渦殼漸開線的延長(zhǎng)過渡線；排水口優(yōu) 選采用葉片形排管，均布在所述渦旋回水集水器渦殼環(huán)形面上；渦旋回水集水器分為XJ型 和BJ型兩種基本類型，XJ型渦旋回水集水器(圖11)進(jìn)排水通道有一個(gè)立體相交段，相交 段葉片形排管內(nèi)是排水通道，相交段葉形排管外是進(jìn)水通道；BJ型渦旋回水集水器(圖9) 進(jìn)排水通道不相交；其作用機(jī)制同為渦旋流的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)和能量場(chǎng)效應(yīng)、勢(shì)流 疊加效應(yīng)；由于渦旋流場(chǎng)存在，由于宏觀運(yùn)動(dòng)流體不僅具有標(biāo)量場(chǎng)特性，同時(shí)具有矢量場(chǎng)特 性，表征標(biāo)量場(chǎng)特性的滯止壓將升高，表征矢量場(chǎng)作用于入射水流的背壓將下降，使流體加 速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2，所述多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐，其特征是裝設(shè)有渦 旋分水器，所述渦旋分水器與渦旋回水集水器基本結(jié)構(gòu)是一樣的，也分為XJ型和BJ型兩 種基本類型，區(qū)別僅在于所述渦旋分水器進(jìn)水通道由一路變環(huán)形，出水通道則由環(huán)形變多 路，渦旋回水集水器進(jìn)水通道由多路變環(huán)形，出水通道則由環(huán)形變一路；其作用機(jī)制同為渦 旋效應(yīng)和勢(shì)流疊加效應(yīng)；渦旋分水器和渦旋回水集水器一樣是自行封閉等速渦環(huán)，屬于無(wú)限伸展渦旋；流體延漸開線渦殼進(jìn)入所述渦環(huán)，由于動(dòng)量守恒，流體的速度增加，一部分流 體的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w的動(dòng)能，在渦環(huán)中，入射流體給渦旋流動(dòng)量，渦旋流給入射流低于靜壓 頭一個(gè)動(dòng)壓頭值的背壓，相互促進(jìn)，使流體的速度進(jìn)一步提高。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，所述多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐，其特征是裝設(shè)有渦旋 除塵器(23)，所述渦旋除塵器是一個(gè)環(huán)形等速渦殼，所述等速渦殼，是一個(gè)半徑隨旋轉(zhuǎn)角度 呈線性變化，旋轉(zhuǎn)一周半徑的變化量為進(jìn)氣口的寬度，其基本形線是漸開線；所述渦旋除塵 器進(jìn)氣口內(nèi)邊與渦殼切向外接，外邊是渦殼漸開線的延長(zhǎng)過渡線；煙氣回流管(22)為葉片 形排管，其功用是將渦旋除塵器中心較為潔凈的煙氣回流至煙氣通道；與所述渦旋除塵器 環(huán)形渦殼相切設(shè)有同為葉片形煙塵收集器集塵管(69)排管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，所述多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐，其特征是裝設(shè)有熱水 管渦旋集水器(53、圖18)，所述熱水管渦旋集水器是一個(gè)圓臺(tái)旋轉(zhuǎn)體，上端與出水管(16) 連接相通，下端圓臺(tái)切向聯(lián)通匯流熱水管(79)，所述匯流熱水管與螺旋多頭熱水管(18)相 通，螺旋多頭熱水管環(huán)繞燃燒室(55)高溫區(qū)，管內(nèi)鍋水溫度迅速提高，受熱鍋水比重降低， 產(chǎn)生向上動(dòng)力，鍋水經(jīng)匯流熱水管延漸開線切向進(jìn)入熱水管渦旋集水器(53圖18)，在熱水 管渦旋集水器內(nèi)形成渦管式渦旋流場(chǎng)，其一端搭在固體壁上，另一端向無(wú)限遠(yuǎn)伸展；渦旋流 的一個(gè)特征是，延渦管長(zhǎng)度每一個(gè)截面，渦旋強(qiáng)度都相等；就是說渦管截面單位面積渦旋強(qiáng) 度會(huì)隨渦管直徑的縮小而增強(qiáng)，較高的渦旋強(qiáng)度對(duì)應(yīng)較高的流體速度，流體速度的增加能 量來(lái)源于流體的內(nèi)能；鍋水在熱水管渦旋集水器流線卷積，勢(shì)流疊加，流體的部分內(nèi)能轉(zhuǎn)變 為動(dòng)能，使鍋水加速流動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1，所述多鍋多回程高效環(huán)保速熱一體化鍋爐，其特征是裝設(shè)有渦旋 排煙裝置，所述渦旋排煙裝置包括環(huán)形向圓形過渡煙道和起旋葉片(5)，起旋葉片優(yōu)選采用 葉片形，煙氣在起旋葉片(5)引導(dǎo)下，延漸開線(漸開線也是漸近線)切向進(jìn)入煙道環(huán)形向 圓形過渡空間，根據(jù)動(dòng)量守恒原理，煙氣流速會(huì)加快，煙氣部分內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，煙氣在過 渡空間形成渦旋流管，渦旋流管一端搭在固體壁上，另一端向無(wú)限遠(yuǎn)處伸展；煙氣給渦旋流 動(dòng)量，渦旋流給煙氣流負(fù)壓誘導(dǎo)，相互促進(jìn)，使煙塵較為高效分離，煙氣靠自身能量較為快 捷排放。
7.根據(jù)權(quán)利要求1，所述多鍋多回程高效環(huán)保速熱一體化鍋爐，其特征是所述多鍋多 回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐為人工焚火鍋爐，結(jié)構(gòu)作如下調(diào)整，1、省缺用于流體燃料懸 燃時(shí)設(shè)置的燃料噴管和窺視孔，增設(shè)爐門(28、圖19)；爐門為雙層結(jié)構(gòu)，外爐門設(shè)有可調(diào)風(fēng) 門(57)，風(fēng)門調(diào)整輪(56)，手柄(68)，可手動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)整二次風(fēng)量，內(nèi)外爐門間設(shè)集風(fēng)腔(67) 和二次風(fēng)口(58)，切向進(jìn)入的二次空氣使燃燒室燃?xì)獍l(fā)生旋轉(zhuǎn)；2、爐門側(cè)2級(jí)至未級(jí)鍋胴 及下導(dǎo)煙罩(8)和渦旋除塵器(23)均上移至爐門以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1，所述多鍋多回程高效環(huán)保速熱一體化鍋爐，其特征是所述多鍋多 回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐為人工焚火鍋爐，結(jié)構(gòu)作如下調(diào)整，1、省缺用于流體燃料懸 燃時(shí)設(shè)置的燃料噴管和窺視孔，增設(shè)爐門(28、圖19)；爐門為雙層結(jié)構(gòu)，外爐門設(shè)有可調(diào)風(fēng) 門(57)，風(fēng)門調(diào)整輪(56)，手柄(68)，可手動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)整二次風(fēng)量，內(nèi)外爐門間設(shè)集風(fēng)腔(67) 和二次風(fēng)口(58)，切向進(jìn)入的二次空氣使燃燒室燃?xì)獍l(fā)生旋轉(zhuǎn)；2、末級(jí)鍋胴偏心環(huán)繞在次 末級(jí)鍋胴和爐門側(cè)一級(jí)鍋胴、燃燒室外面，其余各級(jí)鍋胴都在爐門側(cè)與一級(jí)鍋胴和燃燒室 相切，爐門側(cè)水冷壁與末級(jí)鍋胴相通，對(duì)應(yīng)爐門側(cè)下導(dǎo)煙罩省缺。
9.根據(jù)權(quán)利要求1，所述多鍋多回程高效環(huán)保速熱一體化鍋爐(圖8C、D、E、F、G)，其 特征是所述多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐為人工焚火鍋爐，結(jié)構(gòu)作如下調(diào)整，1、省 缺用于流體燃料懸燃時(shí)設(shè)置的燃料噴管和窺視孔，增設(shè)爐門(28、圖19)；爐門為雙層結(jié)構(gòu)， 外爐門設(shè)有可調(diào)風(fēng)門(57)，風(fēng)門調(diào)整輪(56)，手柄(68)，可手動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)整二次風(fēng)量，內(nèi)外爐 門間設(shè)集風(fēng)腔(67)和二次風(fēng)口(58)，切向進(jìn)入的二次空氣使燃燒室燃?xì)獍l(fā)生旋轉(zhuǎn)；2、所述 多鍋多回程高效環(huán)保速熱一體化鍋爐整體為圓柱缺(圖8F、G)或橢圓柱缺(圖8C、D、E)， 柱切面在爐門側(cè)；切面水冷壁(78)與末級(jí)鍋爐相通；二級(jí)以下鍋胴半環(huán)繞在上一級(jí)鍋胴外 面，對(duì)應(yīng)燃燒室切面水冷壁一定位置設(shè)爐門(28、圖19)，切面對(duì)應(yīng)下導(dǎo)煙罩和渦旋除塵器 省缺。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、4、5、6、7、8、9所述多鍋多回程高效環(huán)保速熱一體化鍋爐，其特征 是所述多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐為蒸汽鍋爐，所述多鍋多回程環(huán)保速熱高效 一體化蒸汽鍋爐不同于多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化熱水鍋爐的地方在于1、設(shè)置有 飽和蒸汽管(82)，一級(jí)鍋胴高出二級(jí)以下各級(jí)鍋胴一定高度，作為蒸發(fā)和儲(chǔ)存蒸汽空間； 2、設(shè)有上導(dǎo)煙罩進(jìn)、出水管，省缺了未級(jí)鍋胴上部到上導(dǎo)煙罩下部過水管(70)和上導(dǎo)煙罩 上部到次末級(jí)鍋胴下部過水管(25)；上導(dǎo)煙罩(6)水套作為一個(gè)獨(dú)立單元用于給水預(yù)熱， 給水泵由控制臺(tái)根據(jù)水位傳感器參數(shù)控制，將經(jīng)上導(dǎo)煙罩預(yù)熱的軟化水經(jīng)進(jìn)水管(24)注 入未級(jí)鍋胴下部，使一級(jí)鍋胴保持一定水位，二級(jí)以下各鍋胴充滿鍋水；3、螺旋多頭熱水 管(18) —部分經(jīng)匯流熱水管(79)進(jìn)入熱水管渦旋集水器，熱水管渦旋集水器出水管與一 級(jí)鍋胴聯(lián)通，螺旋熱水管另一部分延燃燒室水冷壁盤旋進(jìn)入爐拱上部，在一級(jí)鍋胴下管板 (15)四周切向進(jìn)入一級(jí)鍋胴；4、燃燒室水冷壁與一級(jí)鍋胴相通，省缺了熱水管環(huán)形集水器 (52)和一級(jí)鍋胴上部到熱水管環(huán)形集水器過水管(27)，螺旋多頭熱水管下端切向與水冷 壁相通；5、省缺了渦旋回水集水器、渦旋分水器、溫控繼電器和溫控循環(huán)水泵(34)，增設(shè)了 過熱管和蒸汽止閥，過熱管盤旋設(shè)置在上導(dǎo)煙罩內(nèi)，或者設(shè)置在一級(jí)鍋胴?zé)煿軆?nèi)，前者適合 蒸汽過熱溫度要求不高用戶，后者適合蒸汽過熱溫度要求較高用戶，對(duì)過熱蒸汽溫度要求 特別高的用戶，過熱管安裝在爐拱與一級(jí)鍋胴下管板間。
全文摘要
本發(fā)明多鍋多回程環(huán)保速熱高效一體化鍋爐是一種立式鍋爐，所述多鍋，為多級(jí)鍋胴相對(duì)獨(dú)立集約一體化；所述多回程，為煙氣依次在各級(jí)鍋胴的行程；各級(jí)鍋胴溫度各不相同，使較高溫度煙氣對(duì)應(yīng)較高溫度鍋水，較低溫度煙氣對(duì)應(yīng)低溫的鍋水，有效利用有限溫差，能量差級(jí)利用，等效串聯(lián)多級(jí)高效省煤器；所述鍋爐揚(yáng)長(zhǎng)避短，取長(zhǎng)補(bǔ)短綜合應(yīng)用現(xiàn)代鍋爐技術(shù)，推出了渦旋回水集水器、渦旋分水器、熱水管渦旋集水器、渦旋除塵器和渦旋排煙裝置，所述裝置應(yīng)用渦旋流的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)和能量場(chǎng)效應(yīng)，流體勢(shì)流疊加效應(yīng)，用鍋水的動(dòng)能和內(nèi)能，加速鍋水循環(huán)；用煙氣的內(nèi)能實(shí)現(xiàn)煙塵的分離和煙氣排放；使鍋爐效率達(dá)到較高水平，對(duì)環(huán)境較少污染。
文檔編號(hào)F24H9/00GK101907351SQ20091007219
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者杜臣 申請(qǐng)人:杜臣