[发明专利]一种立式天然气锅炉及其工作方法

权利要求书

1.一种立式天然气锅炉，其特征在于：包括立式锅体(76)，所述立式锅体(76)的内部设置有柱形状的内胆壁体(115)，所述内胆壁体(115)与所述立式锅体(76)内壁之间形成环柱状的烟气换热层(117)，所述烟气换热层(117)上端连通连接有总排烟管(119)，所述烟气换热层(117)内呈螺旋状盘旋设置有导流换热带(110)，所述导流换热带(110)的螺旋内缘一体化连接所述内胆壁体(115)，导流换热带(110)所吸收的烟气的热量能传递给内胆壁体(115)；

所述内胆壁体(115)的内部为圆柱形的储液腔(73)，所述储液腔(73)内同轴心设置有立式炉体(75)；所述立式炉体(75)的下方同轴心设置有圆盘状的烟气分流壳体(111)，所述烟气分流壳体(111)的内部为烟气分流腔(112)，所述烟气分流腔(112)的进烟端通过排烟通道(23.1)连通连接所述立式炉体(75)的排烟端；所述烟气分流壳体(111)的周向壁体上呈圆周阵列均匀分布有若干分流导烟管(114)，各所述分流导烟管(114)将所述烟气换热层(117)下端与烟气分流腔(112)相互连通；所述烟气分流壳体(111)的底部通过支撑柱(113)同轴心固定支撑设置在所述储液腔(73)底部；

所述立式炉体(75)为竖立姿态的柱形导热壳体结构，所述立式炉体(75)的壳体内部同轴心设置有立式柱状的燃烧腔(18)；所述燃烧腔(18)内还分布有若干竖向的换热直管(116)，各所述换热直管(116)的上端延伸至所述立式炉体(75)的上端面(120)并连通所述储液腔(73)内的液面所在位置，各所述换热直管(116)的下端纵向穿过所述烟气分流壳体(111)并连通所述储液腔(73)底部；且各所述换热直管(116)沿所述燃烧腔(18)轴线呈圆周阵列分布；所述燃烧腔(18)内还同轴心设置有柱筒状的喷火筒(21)，所述喷火筒(21)位于若干换热直管(116)所围合的范围内；所述喷火筒(21)上还呈圆周阵列均布有若干燃气喷出孔(22)，喷火筒(21)内的气体燃气通过若干燃气喷出孔(22)呈发散状喷出燃烧腔(18)并喷向各换热直管(116)；

所述立式炉体(75)的上端一体化同轴心连接有环状的空气进气壳体(12)，所述空气进气壳体(12)内设置有环形腔(15)，所述环形腔(15)与所述燃烧腔(18)之间通过盘形壁体(17)分隔；所述盘形壁体(17)上呈圆周阵列镂空设置有若干助燃空气进气孔(16)，各所述助燃空气进气孔(16)将所述环形腔(15)和燃烧腔(18)之间相互连通；所述储液腔(73)外部设置有助燃空气增压风机(5)，所述增压风机(5)的出风管(13)伸入所述环形腔(15)内；所述喷火筒(21)内部同轴心设置有盘形隔板(29)，所述盘形隔板(29)的上侧为燃气通道，所述盘形隔板(29)下侧为所述排烟通道(23.1)；各所述燃气喷出孔(22)连通所述燃气通道；所述喷火筒(21)下端侧壁上还镂空设置有若干导烟孔(23)，若干导烟孔(23)连通所述排烟通道(23.1)，所述排烟通道(23.1)下端连通所述烟气分流腔(112)；所述燃气通道内设置有活塞(25)，所述活塞(25)将所述燃气通道阻隔成乙醇蒸汽通道(27)和天然气通道(28)，其中活塞(25)下侧为天然气通道(28)，活塞(25)上侧为乙醇蒸汽通道(27)；还包括与所述乙醇蒸汽通道(27)同轴心的硬质注气直管(4)，所述硬质注气直管(4)密封滑动穿过所述盘形壁体(17)中心部位的穿过孔(24)，且所述硬质注气直管(4)伸入所述乙醇蒸汽通道(27)内的一端一体化连接所述活塞(25)，硬质注气直管(4)内同轴心设置有天然气供气通道(26)，所述天然气供气通道(26)的下端连通所述天然气通道(28)；所述硬质注气直管(4)的上端固定连接有气体转接头(3)；还包括柔性的天然气供给管(9)，所述天然气供给管(9)的出气端连接所述气体转接头(3)；所述天然气供给管(9)通过气体转接头(3)连通所述天然气供气通道(26)；

所述立式锅体(76)上侧还设置有承载平台(72)，所述承载平台(72)上设置有支撑部件(71)，所述支撑部件(71)上安装有直线推杆电机(1)，所述直线推杆电机(1)的直线推杆(2)下端同步连接所述气体转接头(3)；

所述喷火筒(21)与燃烧腔(18)内壁之间还呈螺旋状盘旋设置有乙醇气化管(20)；所述乙醇气化管(20)的一端通过转接管(31)连通所述乙醇蒸汽通道(27)，所述乙醇气化管(20)的另一端连通外部的乙醇液体供给管(7)，所述乙醇液体供给管(7)上还设置有防止气体反流的单向阀；所述乙醇蒸汽通道(27)和天然气通道(28)内均设置有气压感应器；所述燃烧腔(18)内设置有电子打火装置；所述乙醇液体供给管(7)的另一端设置有液体乙醇供给装置(118)。

2.根据权利要求1所述的一种立式天然气锅炉的使用方法，其特征在于：

准备阶段：设备启动之前先向储液腔(73)内注入待加热的冷水，并且使储液腔(73)内的液面完全浸没立式炉体(75)；

烟气余热利用方法：立式炉体(75)的燃烧腔(18)内燃烧产生的高温烟气通过排烟通道(23.1)持续排向烟气分流腔(112)内，由于烟气分流壳体(111)完全浸没在储液腔(73)内，因而烟气分流壳体(111)所吸收的烟气热量会传递给储液腔(73)内的水中，进而促进加热，与此同时烟气分流腔(112)内的烟气通过各个分流导烟管(114)均匀导入到烟气换热层(117)中的下端，进而进入烟气换热层(117)中的下端的高温烟气沿导流换热带(110)的盘旋方向呈螺旋状逐渐攀升，高温烟气沿导流换热带(110)的盘旋方向呈螺旋状逐渐攀升的过程中导流换热带(110)所吸收的烟气的热量能传递给内胆壁体(115)，进而内胆壁体(115)持续通过热传导向储液腔(73)内放出热量，进而实现烟气的余热利用；最终烟气通过烟气换热层(117)上端的总排烟管(119)排出；

燃烧腔(18)内的燃烧加热方法：启动助燃空气增压风机(5)，进而使环形腔(15)内形成之助燃空气风压，进而环形腔(15)内的助燃空气源源不断的通过若干助燃空气进气孔(16)均匀连续导入乙醇蒸汽通道(27)内；与此同时启动直线推杆电机(1)，使直线推杆(2)做收缩运动，进而带动活塞(25)做向上的运动，直至喷火筒(21)上的所有燃气喷出孔(22)均连通天然气通道(28)，此时天然气供给管(9)连续向天然气供气通道(26)供给天然气，进而使天然气通道(28)内形成天然气气压，进而天然气通道(28)内的蓄压天然气通过若干燃气喷出孔(22)呈发散状喷出柱形燃烧腔(18)，与此同时启动燃烧腔(18)内的电子打火装置，进而使若干燃气喷出孔(22)呈发散状向柱形燃烧腔(18)喷出天然气燃烧火焰，进而火焰末端均匀喷向立式炉体(75)内壁和各换热直管(116)上，进而使立式炉体(75)壁体和各换热直管(116)充分加热，进而在热传导的作用下，立式炉体(75)壁体对储液腔(73)内的水进行持续加热，与此同时各换热直管(116)内的水受热后体积膨胀，进而受热的水在各换热直管(116)内做上浮的运动，进而使各换热直管(116)内的水持续做向上的流动，而储液腔(73)底部的水即时补充至各换热直管(116)内，进而使各换热直管(116)实现循环加热；与此同时乙醇气化管(20)完全浸没于柱形燃烧腔(18)内的火焰中，进而使乙醇气化管(20)处于持续高温状态；此时启动直线推杆电机(1)，使直线推杆(2)做伸长运动，进而带动活塞(25)做向下的运动，直至天然气通道(28)与乙醇蒸汽通道(27)的轴线长度相同；与此同时乙醇液体供给管(7)持续向乙醇气化管(20)供给液体乙醇，流进该乙醇气化管(20)内的液体乙醇被迅速气化，并且气化后的气体乙醇蒸汽通过转接管(31)迅速导入到乙醇蒸汽通道(27)内，进而使乙醇蒸汽通道(27)内形成蓄压的乙醇蒸汽，此时与乙醇蒸汽通道(27)相连通的若干燃气喷出孔(22)呈发散状向柱形燃烧腔(18)喷出乙醇蒸汽，与此同时与天然气通道(28)相连通的若干燃气喷出孔(22)呈发散状向柱形燃烧腔(18)喷出天然气，进而与乙醇蒸汽通道(27)相连通的若干燃气喷出孔(22)呈发散状向柱形燃烧腔(18)喷出乙醇蒸汽燃烧火焰，与天然气通道(28)相连通的若干燃气喷出孔(22)呈发散状向柱形燃烧腔(18)喷出天然气燃烧火焰；进而柱形燃烧腔(18)内的天然气火焰和乙醇蒸汽火焰共同对其立式炉体(75)内壁和各换热直管(116)进行持续加热，进而在热传导的作用下，立式炉体(75)壁体对储液腔(73)内的水进行持续加热，与此同时各换热直管(116)内的水受热后体积膨胀，进而受热的水在各换热直管(116)内做上浮的运动，进而使各换热直管(116)内的水持续做向上的流动，而储液腔(73)底部的水即时补充至各换热直管(116)内，进而使各换热直管(116)实现循环加热，使储液腔(73)内的水持续升温，与此同时乙醇蒸汽通道(27)和天然气通道(28)内的气压感应器实时监控其气压，若乙醇蒸汽通道(27)内的气压大于天然气通道(28)内的气压，进而驱动活塞(25)做向上的运动，进而减少连通乙醇蒸汽通道(27)的燃气喷出孔(22)的数量，降低乙醇蒸汽通道(27)的单位时间喷出量，进而起到节流效果，使乙醇蒸汽通道(27)内的气压降低，直至乙醇蒸汽通道(27)内的气压与天然气通道(28)内的气压相同，进而保证整体火焰的喷射均匀性；同理，若乙醇蒸汽通道(27)内的气压小于天然气通道(28)内的气压，进而驱动活塞(25)做向下的运动。