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Title:
CLEAN BOILER WITH STEAM CONVERSION AND HYDROGEN/OXYGEN PRE-BLENDING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/184123
Kind Code:
A1
Abstract:
A clean boiler with steam conversion and hydrogen/oxygen pre-blending. The boiler is constituted of two identical boiler bodies integrated to form a single entity, has two slim cavities, four water-containing chambers and four burners, is heated at wide faces, and generates steams rapidly. The boiler has separate boiler bodies (1), the boiler bodies (1) each contain a separate boiler chamber (19), and is provided with a steam conversion and transformation system introducing a part of steam into boiler chamber (19), such that the high temperature of the boiler chamber (19) is used to promote decomposition of the steam into H2 and O2. Therefore, H2 and O2 from water are used as fuel to provide self-sustaining combustion and heating, thus reducing dependence on a primary energy source, reducing carbon emissions and protecting the environment.

Inventors:
ZHANG, Daji (402 D Dong, Hefeng Shangyecheng Jiaocheng Q, Ningde Fujian 0, 352100, CN)
Application Number:
CN2016/000240
Publication Date:
November 24, 2016
Filing Date:
May 05, 2016
Export Citation:
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Assignee:
ZHANG, Daji (402 D Dong, Hefeng Shangyecheng Jiaocheng Q, Ningde Fujian 0, 352100, CN)
International Classes:
F22B31/08
Foreign References:
CN204648193U2015-09-16
CN1465884A2004-01-07
CN103335312A2013-10-02
EP1408003A12004-04-14
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Claims:
权 利 要 求 书

1.一种蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉, 它采用一式两锅组合成体的一个薄型双 腔、 四胆容水、 四点燃烧、 宽面受热、 快速产汽、 能使水分子彻底分解的集成 体系, 有自行制造氢能、 自给使用功能的循环煮水、 产汽的使用系统, 它由一 个各自独立的锅体 (1 ), 锅体 (1 ) 包容各自独立的炉膛 (19), 在各自独立的 炉膛 (19) 内的中上部各自设置一个双层锅胆, 双层锅胆的下层锅胆 (3) 的 上部与双层锅胆的上层锅胆 (7) 之间的中间空间设置一个蒸汽催化反应改质 氢能红外线燃烧器 (5), 双层锅胆的下层 (3) 下部的炉膛 (19) 内独立设置 一个带有空气进入通道的先行燃烧启动加热的红外线氢能反应燃烧器 (28), 锅体 (1 ) 的单体上面设置一个拦截从锅内蒸发出锅的水蒸汽、 滤汽堡 (11 ), 锅体(1 )的双锅合拢上面中间设置一个火尾烟气、 集气堡(12), 集气堡(12) 的中间包容设置一个蒸汽、 分汽堡 (13), 锅体(1 ) 的单体各自的炉膛(19) 与双层锅胆(3、 7 )之间的空间各自设置盘旋一条蛇形小汽管(8), 小汽管(8) 上端通过炉膛 19) 上方的烟气排气口 (9) 内腔进入火尾烟气集气堡 (12) 内连接中间的分汽堡 (13), 小汽管 (8) 下端在炉膛 (19) 内的下部连接设置 一个分汽、 改质两用的分汽反应改质器 (2)。

2.根据权利要求 1 所述的蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉, 其特征在于炉膛 (19) 内的双层锅胆的结构是: 双层锅胆的下层 (3) 为环圈形的容水腔, 双层锅胆的 下层 (3) 和上层锅胆 (7) 与锅体 (1 ) 之间由通水管节 (18、 21、 26)连接悬 隔在炉膛 (19) 的中上部形成一个灯笼状的空间容水布局。

3.根据权利要求 1 所述的蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉, 其特征在于双层锅胆的 下层锅胆 (3) 上部与双层锅胆的下层锅胆 (7 ) 之间的中间空间设置的蒸汽催 化反应改质氢能红外线燃烧器 (5) 的构成是: 燃烧器 (5 ) 燃穴内中间设有蒸 汽催化改质应床( 27 ) ,催化改质反应床( 27 )的上面设置一块红外线辐射板( 6 ); 燃烧器 (5) 的安置是可移动的独立构造、 挂靠在上下层锅胆 (7、 3) 中间的通 水管节 (21 ) 的边缘, 可下卸更换易损件和过效的催化剂。

4.根据权利要求 1 所述的蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉, 其特征在于双层锅胆的 下层 (3) 下部的炉膛 (19) 内独立设置的先行燃烧启动加热的红外线氢能反应 燃烧器 (28) 的构成是: 燃烧器 (28)的燃穴内中间垂直设置一个喇叭管 (29), 喇叭管 (29) 的上端小口升出燃点中心利用炉膛 (19) 火气上升的吸力把外部 的大量空气吸入炉膛 (19) 内燃烧转换成空气能, 喇叭管 (29) 的管腔内设置 一个起火器 (25) 便于启动点火, 燃烧器 (28) 的下部一侧设有气体燃料、 蒸 汽、 空气的联合接入口 (24), 燃烧器 (28) 的内部与喇叭管 (29) 的外部之间 的燃穴中间设有催化反应床 (23), 反应床(23) 用于兼容一次能源、 蒸汽、 空 气的改质反应。

5.根据权利要求 1所述的蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉, 其特征在于锅体(1 ) 的 单体上面设置的拦截从锅内蒸发出锅的水蒸汽、 滤汽堡 (11 ) 的构成: 滤汽堡 ( 11 ) 底部中央的凸面喷汽口上方设置一个阻汽帽 (10) 用于拦截沉淀锅内附 汽上升的水泡, 滤汽堡 (11 ) 的底部圆周形成一圈沉水槽 (17) 沉水槽 (17) 的底部设有一条回水小管 (20), 回水小管 (20) 的下端直插锅内的容水中间, 克服输送沉水回锅时的锅内空间气压的干扰。

6.根据权利要求 1所述的蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉, 其特征在于锅体(1 ) 的 双锅合拢上面中间设置的集气堡 (12)包容一个分汽堡 (13) 的构成是:分汽堡

( 13)连接左右滤汽堡(11 )的两翼蒸汽聚集过滤再分配和再次接收集气堡(12) 聚集的火尾烟气加热保温, 分汽堡 (13) 的底部中央凸面从滤汽堡 (11 ) 进入 的喷汽口上方设置一个阻汽帽 (14)用于第二道拦截, 再次减少从滤汽堡(11 ) 的随汽附水, 分汽堡 (13) 的底部圆周构成一圈沉水槽 (15), 沉水槽 (15) 的 底部设有通水小管 (16), 通水小管 (16) 的下端直插锅内的容水中间, 克服沉 水回锅因锅内空间蒸气饱和的干扰。

7.根据权利要 求 1所述的蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉, 其特征在于炉膛 (19) 内的下部, 小汽管(8)下端连接设置的分汽, 改质两用的分汽, 反应改质器(2) 的结构: 改质器 (2) 的中间设有一层催化反应堆 (31 )用于拦截蒸汽的催化改 质, 改质器 (2) 的一侧设有分汽口连接蛇形小汽管 (4), 改质器 (2) 的下部 设有分汽连接管 (30); 蛇形小汽管 (8) 的蒸汽进入改质器(2) 的改质持续分 别由蛇形小汽管 (4), 连接管 (30) 进入 (28) 和 (5) 的两个燃烧器。

8.根据权利要求 7所述的蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉, 其特征在于改质器 (2) 一侧的分汽口连接蛇形小汽管 (4) 的构成是: 旋圈拉长程距在燃烧器(28) 的 上方火力当中燃烧、 加强高温膨胀分解, 提高蒸汽进入燃烧器(5)之前的气化 程度。

9.根据权利要求 1所述的蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉, 其特征在于锅体(1 ) 的 中壁设置一个猫眼 (22) 用于瞭望, 观察蒸汽进入燃膛、 燃烧器(5) 的蒸汽催 化反应改质情况和燃烧形势, 由目睹调节相应的汽流量, 保证燃烧效果。

Description:
蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉

所属技术领域

本发明涉及一种广泛应用的锅炉装备, 特别是一种由一次能源的气体燃料 燃烧启动自行开发制造红外线、 氢能、 空气能为主混合而成的能源新体系, 提 供自给燃烧加热、 供能的集成系统, 不向环境排放有害物质的二十一世纪新型 的蒸汽变换氢氧预混清洁锅炉。

背景技术

锅炉: 自伟大的发明家 "瓦特"发明了第一台蒸汽机, 由此至今衍生了无数 的锅炉为人类社会发展进步作出巨大的贡献! 但是也由于需要消费大量的一次 能源, 在造成环境负荷的同时又消耗减少有限的一次 能源资源, 逐渐对可持续 发展形了制约。 为了发展而发展人类自发努力、 试图在能源结构领域寻求制造 新的清洁的可再生的能源, 用来替代一次能源减轻环境负荷, 创造良好的人类 生存发展空间, 有取得一定的积极成果, 但仍存在其是否经济性的问题? 如现 有日本出版的 "新能源技术"氢能技术一书文献记载的世界几 发达国家, 自 上世纪 70年代以来实施的具有代表性的, 对制取应用氢能的通行成熟的方案实 例为依据, 都不具备社会及经济方面的合理性, 其问题出在氢能是二次能源, 而制取氢能的原材料多半是采纳一次能源的本 身改质而成, 那么就存在先行而 成加热用的一次能源的成本和一次能源先行燃 烧的污染, 以及作为制造氢能原 料的一次能源的成本, 再加上制造的基础设施, 还要与取得氢能的使用、 用途 相匹配的设备系统, 是一个很大的系列的系统工程, 制备成本很高, 因此很难 具备其社会及经济方面的合理性。 为了克服现有技术中存在的不足, 本发明对 现有的燃气锅炉使用燃烧的系统功能和生产蒸 汽的功能, 进行改进升级, 创造 具备自行分解 H 2 0中的 1¾和 0 2 的功能, 把锅内的蒸汽引入改质转换燃烧系统 直接燃烧使用, 实现了开创水蒸汽直接成为燃料的目的。

发明内容

为了达到上述的目的, 本发明的技术方案是, 采用一式双锅组合成体的一个 薄型双腔四胆容水、 四点燃烧、 宽面受热, 快速产汽, 能使水分子彻底分解的 集成体系, 有自行制造氢气、 自给使用功能的循环煮水、 产汽的使用系统, 它 由一个各自独立的锅体, 包容各自独立的炉膛, 在各自的炉膛内中上部各自设 置一个一式的灯笼状的双层锅胆, 双层锅胆各自的下层为环圈形的容水构造, 环圈形锅胆的上部与上层锅胆之间的中间空间 各自设置一个红外线蒸汽燃烧 器, 双层锅胆的下层下部的炉膛内独立设置一个釆 用一次能源气体燃料先行启 动燃烧加热的燃烧器, 锅体的单体上面各自设置一个水蒸汽滤汽堡, 锅体的双 锅合扰上面中间设置一个接收两锅从炉膛上升 的火尾烟气集气堡, 集气堡的中 间设置一个两锅蒸汽组合过滤分汽堡, 锅体的单体各自内部炉膛与锅胆之间的 空间各自设置盘旋一条蛇形小汽管, 蛇形小汽管的上端通过炉膛上方的烟气排 气口内进入火尾烟气集气堡连接中间的分汽堡 , 蛇形小汽管的下端设置一个分 汽、 改质两用的分汽改质反应缸; 锅内的蒸汽经过两道汽堡调节减少随汽飘浮 上升水珠, 提纯的干汽进入蛇形小汽管围绕着炉膛盘旋而 下、 在炉膛中接受火 焰的全程拉距加热高温分解改质, 到下端的分汽缸再次催化反应改质调节分别 进入两个燃烧器; 进入下部先行启动燃烧器的蒸汽, 用于接替其原来先行的自 行供水燃烧的自产蒸汽和改变蒸汽的质量以及 增加流量或分解量。

进入上部中间的红外线蒸汽燃烧器的蒸汽, 由分汽缸输出再次通过一条蛇形 小汽管旋圈拉长程距在下部燃烧器的上方火力 中央接受燃烧受热, 强化高温膨 胀分解、 提高蒸汽进入燃烧器之前的改质气化程度, 创造蒸汽进入燃烧器内接 触催化反应床的反应改质进程, 这样锅内蒸汽通过系统流程的变换改质, 大大 提高气化进度, 同时也就实现增加汽流量满足加热所需的消耗 和燃烧值。

锅体的中壁设置一个猫眼, 便于瞭望观察蒸汽进入炉膛, 燃烧器中的蒸汽催 化反应改质情况和燃烧形势, 可以由目睹调节相应的汽流量保证燃烧效果。

上述的双锅体组合结构的设计: 还可以采用四锅体或六锅体的组合, 多锅体 组合的有益, 在于实现容水的锅体自然形成薄型平衡夹水、 多点燃烧、 扩大受 热面、 增加产汽量和产汽速度, 在满足设计用热供给需要的同时, 还能保持上 方分汽堡中的集汽密度, 在不增加锅体压力负荷的情况下, 也能平衡对进入蛇 形小汽管的蒸汽在炉膛干烧受热的过程, 管内产生的高温高压膨胀形成的阻力 影响下行运转的因素, 提高生成自然能源的自给量, 减少依赖一次能源, 保护 环境, 减轻社会发展成本。

本发明与现有的技术相比较具有突出的特点是 : 将锅内的部份蒸汽引入炉 膛的变换改质系统, 利用炉膛高温促成蒸汽的分解 1¾和0 2 , 由 1¾和0 2 组成的 水成为燃料, 直接自给使用, 把原来的 "氢能"制取, 使用系列的, 系统复杂 工程, 转变成为简单易行的自然工程。

下面结合附图作进一步说明:

附图是本发明的一个实施例的结构示意图, 附图中引用的 "虚线"是保证 图中狭缝处的线条能更清楚地分辨出图中的各 个细节。

本发明的一个最佳的实施方案是: 参见附图, 本锅炉由一式两锅组合成体 的一个薄型的双腔、 四胆容水、 四点燃烧、 宽面受热、 快速产汽, 能使水分子 彻底分解的集成体系, 有自行制造氢能、 自给使用功能的煮水、 产汽的使用系 统, 它由各自独立的锅体 1, 锅体 1包容各自独立的炉膛 19, 在各自炉膛 19内 的上部各自设置一个一式的双层锅胆; 双层锅胆的下层锅胆 3 为环圈形的容水 构造, 双层锅胆的下层 3和上层锅胆 7、 与锅体 1的之间, 由通水管节 18、 21、 26(虚线)连接悬隔在炉膛 19的中上部, 形成一个灯笼状的空间容水布局。 双层 锅胆的下层锅胆 3的上部与双层锅胆的上层 7之间的、 中间空间设置一个蒸汽 催化反应改质氢能红外线燃烧器 5,燃烧器 5的燃穴内、 中间设有蒸汽催化改质 反应床 27, 催化改质反应床 27的上面设置一块红外线辐射板 6; 燃烧器 5的安 置, 为独立的可移动结构, 其定位是, 挂靠在上下层炉胆 7、 3中间的通水管节 21的边缘, 可下卸更换易损件和过效的催化剂。

双层锅胆的下层 3下部的炉膛 19内, 独立设置一个可预先自行带水加热产 汽分解改质, 也可接收锅内蒸汽改质, 拌和一次能源燃料气体反应改质的先行 启动燃烧加热的红外线氢能反应燃烧器 28,燃烧器 28的燃穴内中间垂直设置一 个上下直通的喇叭管 29, 喇叭管 29的上端小口升出燃点中心利用炉膛 19的火 气上升的吸力把外部的大量空气吸入炉膛 19 内燃烧转换成空气能, 喇叭管 29 的管腔内设置一个电子或脉冲起火器 25以便启动点火, 燃烧器 28的下部一侧 设有气体燃料、 蒸汽、 空气的联合接入口 24, 燃烧器 28的内部与喇叭管 29的 外部之间的燃穴中间设有催化反应床 23, 反应床 23起到兼容一次能源、 蒸汽、 空气的改质反应。

锅体 1的单体上面各自设置一个水蒸汽滤汽堡 11, 滤汽堡 11的底面中央的 凸面喷汽口上方设置一个阻汽帽 10, 用于拦截锅内附汽上升的水泡下沉, 滤汽 堡 11的底部圆周构成一圈沉水槽 17, 沉水槽 17的底部设有一条回水小管 (虚 线) 20, 回水小管 20的下端直插锅内的容水中间, 用于输送沉水顺利回锅。

锅体 1的双锅合拢上面中间设置一个火、 气、 集气堡 12、 用于接收从炉膛 上升的火尾烟气,集气堡 12的中间包容设置一个蒸汽分汽堡 13, 用于组合两锅 蒸汽聚集过滤和分配, 分汽堡 13的底面凸面的喷汽口上方设置一个阻汽帽 14, 用于拦截从滤汽堡 11的随汽附水, 分汽堡 13的底面圆周构成一圈沉水槽 15, 沉水槽 15的底部设有通水小管 (虚线) 16, 通水小管 16的下端直插锅内的容 水中间、 克服沉水回锅因锅内空间蒸汽对流的干扰。

锅体 1的单体各自的锅体内壁炉膛 19与双层锅胆 3、 7之间的空间各自设 置盘旋一条蛇形小汽管 8, 小汽管 8的上端通过炉膛 19的上方的烟气排气口 9 的内腔进入火尾烟气集气堡 12内连接中间的分汽堡 13,小汽管 8的下端连接在 炉膛 19内设置的一个分汽、 改质两用的分汽反应改质器 2, 改质器 2的中间设 置一个催化反应床 31、用于拦截蒸汽的催化改质, 改质器 2的一侧设有分汽口, 连接蛇形小汽管 4, 改质器 2的下部设有分汽连接管口 30, 蛇形小汽管 8的蒸 汽进入改质器 2的改质持续分别由蛇形小汽管 4、 连接管口 30输送进入 28和 5 的两个燃烧器; 进入燃烧器 5的蒸汽再次通过一条蛇形小汽管 4拉长程距旋圈 在燃烧器 28的上方火力当中燃烧, 加强高温膨胀分解, 提高蒸汽在进燃烧器 5 之前的气化程度。

锅体 1的中壁设置一个猫眼 22, 猫眼 22用于瞭望观察蒸汽进入炉膛、燃烧 器中的蒸汽催化反应改质情况和燃烧形势, 由目睹调节相应的汽流量保证燃烧 效果。