一种节能天然气锅炉系统及工作方法

技术领域

本发明属于天然气锅炉技术领域，尤其涉及一种节能天然气锅炉系统及工作方法。

背景技术

锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能，锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。目前的加热炉、燃气炉等利用天然气作为燃烧能源的设备，其中最重要的部分就是火嘴与空气混合部分的结构。现有的天然气锅炉，燃气与空气混合不充分，导致燃烧效率低，并且导热效率低，天然气锅炉内的水加热效率低。现有的天然气锅炉大多不能自动补充水位，手动补充水增加了工作量，燃气燃烧所产生的废气、废气基本没有回收利用，而是直接排放在大气中，导致热效率低，且对能量造成了一定的浪费。同时废气、废气直接排出到大气中对大气造成较大的污染，不利于环境保护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能天然气锅炉系统及工作方法，旨在解决现有技术中的燃气与空气混合不充分，导致燃烧效率低，热效率低，不能自动补充水位，对大气造成较大的污染的技术问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供的一种节能天然气锅炉系统，包括炉体、锅炉、燃气输送机构、进气机构、燃烧机构、搅拌机构、自动补水机构、热回收机构和废气处理机构，所述锅炉设置于所述炉体内，所述锅炉内设有工作腔和燃烧室，所述燃烧室设置于所述工作腔内，所述燃气输送机构设置于所述炉体上，所述进气机构设置于所述炉体内，并与所述燃气输送机构连接，所述燃烧机构一端与所述燃气输送机构连接，另一端伸入于所述燃烧室内，所述搅拌机构设置于所述炉体上，并设置于所述锅炉内，所述自动补水机构设置于所述炉体上，并与所述锅炉连接，所述热回收机构分别设置于所述进气机构、自动补水机构内，所述废气处理机构设置于所述炉体内，并与所述热回收机构连接。

作为本发明可选的方案，所述燃气输送机构包括燃气输送管、混合腔、混气叶轮、叶轮轴和叶轮电机，所述燃气输送管一端与所述混合腔连接，另一端伸出于所述炉体，所述混气叶轮设置于所述混合腔内，并与所述混合腔内壁形成间隙，所述叶轮轴一端伸入于所述混合腔内与所述混气叶轮连接，另一端伸出于所述炉体，并与所述叶轮电机连接，所述叶轮电机安装于所述炉体上。

作为本发明可选的方案，所述进气机构包括鼓风机、空气管和空气预热腔，所述鼓风机设置于所述炉体内，所述空气管一端与所述鼓风机连接，另一端穿过所述空气预热腔并与所述混合腔连接，设于所述空气预热腔内的所述空气管折弯设置，并呈S型。

作为本发明可选的方案，所述燃烧机构包括燃气进气管和燃烧器，所述燃气进气管一端与所述混合腔连接，另一端伸入于所述燃烧室，并与所述燃烧器连接，所述燃烧室外侧连接有集热管。

作为本发明可选的方案，所述搅拌机构设置有两个，两个所述搅拌机构对称设置于所述炉体上，所述搅拌机构包括搅拌电机、搅拌轴、搅拌架、搅拌杆和螺旋叶片，所述搅拌电机设置于所述炉体上，所述搅拌轴与所述搅拌电机连接，并伸入于所述锅炉内，所述搅拌架设置于所述搅拌轴外侧，并与所述搅拌杆连接，所述搅拌杆设置有多个，并均匀分布于所述搅拌架上，所述螺旋叶片设置于所述搅拌架下方，并与所述搅拌轴连接。

作为本发明可选的方案，所述自动补水机构包括供水箱、进水管、预热水箱、第一自动供水泵、第一水箱液位传感器、第二水箱液位传感器、第二自动供水泵、第一锅炉液位传感器和第二锅炉液位传感器，所述供水箱设置于所述炉体一侧，所述供水箱、预热水箱、锅炉依次设置，所述进水管依次与所述供水箱、预热水箱、锅炉连接，所述第一自动供水泵设置于所述进水管上，并设置于所述供水箱与所述预热水箱之间，所述预热水箱设置于所述炉体内，并与所述进水管连接，所述第一水箱液位传感器和第二水箱液位传感器均设置于所述预热水箱侧壁，且所述第二水箱液位传感器设置于所述第一水箱液位传感器上方；所述第二自动供水泵设置于所述预热水箱与所述锅炉之间，并与所述进水管连接，所述第一锅炉液位传感器和第二锅炉液位传感器均设置于所述锅炉侧壁，且所述第二锅炉液位传感器设置于所述第一锅炉液位传感器上方。

作为本发明可选的方案，所述热回收机构包括废气管，所述废气管与所述燃烧室连接，所述废气管一端伸入于所述预热水箱，并在所述预热水箱内形成多个第一折弯部，所述废气管另一端伸入于所述空气预热腔，并在所述空气预热腔内形成多个第二折弯部，所述第一折弯部和第二折弯部均呈U型设置，所述废气管延伸出所述空气预热腔，并与所述废气处理机构连接；所述空气管呈螺旋状缠绕于在空气预热腔内的废气管外侧。

作为本发明可选的方案，所述废气处理机构包括过滤腔、过滤网、吸附块和排气管，所述过滤网、吸附块依次设置于所述过滤腔内，所述废气管与所述过滤腔底部连接，所述排气管一端与所述过滤腔顶部连接，另一端与所述炉体连接，并伸出于所述炉体。

作为本发明可选的方案，所述锅炉上连接有蒸汽管和阀门，所述蒸汽管一端与所述锅炉连接，另一端与所述炉体连接，并伸出于所述炉体，所述阀门连接于所述蒸汽管上。

基于相同的发明构思，本申请还提供一种节能天然气锅炉工作方法，所述节能天然气锅炉工作方法包括以下步骤：

天然气从燃气输送管输送至混合腔，鼓风机通过空气管将空气输送至混合腔，叶轮电机带动叶轮轴和混气叶轮旋转，混气叶轮将混合腔内的天然气和空气混合均匀后通过燃气进气管输送至燃烧室，然后燃烧器启动将燃烧室内的天然气点燃，天然气在燃烧室内燃烧产生热能并将锅炉内的水进行加热；

加热过程中启动所述搅拌机构，对锅炉内的水进行搅拌，水受热更加均匀，加快锅炉内的水沸腾形成高温水蒸气，水蒸气经过锅炉上的蒸汽管排出；

燃烧室内天然气燃烧产生的带有高温废气经过废气管，在预热水箱内的废气管对预热水箱内的水进行热交换后将预热水箱内的水进行预热，在空气预热腔内的废气管对空气预热腔内的空气进行热交换后将空气预热腔内的空气进行预热，最终废气管内的废气经过过滤腔内的过滤网和吸附块过滤以及吸附杂质后经过排气管排出；

锅炉内的水受热形成水蒸气排出后，水不断地减少，锅炉内的水位到达第一锅炉液位传感器时，第一锅炉液位传感器控制第二自动供水泵启动，第二自动供水泵将预热水箱内的水抽取至锅炉内，当锅炉内的水位到达第二锅炉液位传感器时，第二锅炉液位传感器控制第二自动供水泵停止工作；当预热水箱内的水位到达第一水箱液位传感器时，第一水箱液位传感器控制第一自动供水泵启动，第一自动供水泵将供水箱内的水抽取至预热水箱内，当预热水箱内的水位到达第二水箱液位传感器时，第二水箱液位传感器控制第一自动供水泵停止工作。

本发明实施例提供的一种节能天然气锅炉系统中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：

本申请提供一种节能天然气锅炉系统，搅拌机构对锅炉内的水搅拌均匀，水受热更加均匀，提高了水的蒸发效率，天然气燃烧后产生的废气有废气管排出，废气管将带有余热的废气将预热水箱内的水进行预热，并对空气预热腔内的空气进行预热，提高了热效率，降低成本，通过第一自动供水泵和第二自动供水泵实现自动补水，废气通过过滤腔内的过滤网和吸附块过滤以及吸附杂质后经过排气管排出，减少对空气的污染，有利于环境保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种节能天然气锅炉系统的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种节能天然气锅炉系统的燃气输送机构和燃烧机构的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的一种节能天然气锅炉系统的自动补水机构的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1、炉体；2、锅炉；3、燃气输送机构；4、进气机构；5、燃烧机构；6、搅拌机构；7、自动补水机构；8、热回收机构；9、废气处理机构；

21、工作腔；22、燃烧室；23、集热管；24、蒸汽管；25、阀门；

31、燃气输送管；32、混合腔；33、混气叶轮；34、叶轮轴；35、叶轮电机；

41、鼓风机；42、空气管；43、空气预热腔；

51、燃气进气管；52、燃烧器；

61、搅拌电机；62、搅拌轴；63、搅拌架；64、搅拌杆；65、螺旋叶片；

70、供水箱；71、进水管；72、预热水箱；73、第一自动供水泵；74、第一水箱液位传感器；75、第二水箱液位传感器；76、第二自动供水泵；77、第一锅炉液位传感器；78、第二锅炉液位传感器；

81、废气管；82、第一折弯部；83、第二折弯部；

91、过滤腔；92、过滤网；93、吸附块；94、排气管。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明的一个实施例中，如图1～3所示，提供一种节能天然气锅炉系统，包括炉体1、锅炉2、燃气输送机构3、进气机构4、燃烧机构5、搅拌机构6、自动补水机构7、热回收机构8和废气处理机构9，锅炉2设置于炉体1内，锅炉2内设有工作腔21和燃烧室22，燃烧室22设置于工作腔21内，燃气输送机构3设置于炉体1上，进气机构4设置于炉体1内，并与燃气输送机构3连接，燃烧机构5一端与燃气输送机构3连接，另一端伸入于燃烧室22内，搅拌机构6设置于炉体1上，并设置于锅炉2内，自动补水机构7设置于炉体1上，并与锅炉2连接，热回收机构8分别设置于进气机构4、自动补水机构7内，废气处理机构9设置于炉体1内，并与热回收机构8连接。进一步地，该节能天然气锅炉系统的锅炉2上固定连接有蒸汽管24和阀门25，蒸汽管24一端与锅炉2固定连接，另一端与炉体1固定连接，并伸出于炉体1，阀门25固定连接于蒸汽管24上，并用于控制蒸发管的开闭。本申请提供一种节能天然气锅炉系统，搅拌机构6对锅炉2内的水搅拌均匀，水受热更加均匀，提高了水的蒸发效率，天然气燃烧后产生的废气有废气管81排出，废气管81将带有余热的废气将预热水箱72内的水进行预热，并对空气预热腔43内的空气进行预热，提高了热效率，降低成本，通过第一自动供水泵73和第二自动供水泵76实现自动补水，废气通过过滤腔91内的过滤网92和吸附块93过滤以及吸附杂质后经过排气管94排出，减少对空气的污染，有利于环境保护。

在本发明的另一个实施例中，该节能天然气锅炉系统的燃气输送机构3包括燃气输送管31、混合腔32、混气叶轮33、叶轮轴34和叶轮电机35，燃气输送管31一端与混合腔32连接，另一端伸出于炉体1，混气叶轮33设置于混合腔32内，并与混合腔32内壁形成间隙，间隙的大小为10-50cm，优选地为30cm，以达到最佳混合效果，提高燃烧效率，叶轮轴34一端伸入于混合腔32内与混气叶轮33固定连接，另一端伸出于炉体1，并与叶轮电机35输送端固定连接，叶轮电机35固定安装于炉体1上。进一步地，该节能天然气锅炉系统的进气机构4包括鼓风机41、空气管42和空气预热腔43，鼓风机41设置于炉体1内，空气管42一端与鼓风机41输出口固定连接，另一端穿过空气预热腔43并与混合腔32连接，设于空气预热腔43内的空气管42折弯设置，并呈S型。天然气从燃气输送管31进入到混合腔32内，空气由鼓风机41通过空气管42输送至混合腔32内，叶轮电机35驱动叶轮轴34转动，叶轮轴34带动混气叶轮33转动，混气叶轮33转动下，将混合腔32内的天然气和空气搅拌均匀。进一步地，该节能天然气锅炉系统的燃烧机构5包括燃气进气管51和燃烧器52，燃气进气管51一端与混合腔32连接，另一端伸入于燃烧室22，并与燃烧器52固定连接，燃烧室22外侧固定连接有集热管23，集热管23用于收集燃烧室22内天然气燃烧后的热能，并释放热能将锅炉2内的水加热。搅拌均匀后的天然气和空气经过燃气进气管51进入到燃烧室22内，燃烧更加均匀，燃烧效率更高，燃烧器52将天然气点燃后，天然气在锅炉2内燃烧。

在本发明的另一个实施例中，该节能天然气锅炉系统的搅拌机构6设置有两个，两个搅拌机构6对称设置于炉体1上，搅拌机构6包括搅拌电机61、搅拌轴62、搅拌架63、搅拌杆64和螺旋叶片65，搅拌电机61设置于炉体1上，搅拌轴62与搅拌电机61输出端固定连接，并伸入于锅炉2内，搅拌架63固定连接于搅拌轴62外侧，并与搅拌杆64固定连接，搅拌杆64设置有多个，并均匀分布于搅拌架63上，螺旋叶片65设置于搅拌架63下方，并与搅拌轴62固定连接。搅拌点击驱动搅拌轴62转动，搅拌轴62带动搅拌架63、搅拌杆64和螺旋叶片65同步转动，搅拌杆64和螺旋叶片65将锅炉2内的水搅拌均匀，有利于水受热均匀，有利于加快水蒸发形成水蒸气。

在本发明的另一个实施例中，该节能天然气锅炉系统的自动补水机构7包括供水箱70、进水管71、预热水箱72、第一自动供水泵73、第一水箱液位传感器74、第二水箱液位传感器75、第二自动供水泵76、第一锅炉液位传感器77和第二锅炉液位传感器78，供水箱70设置于炉体1一侧，供水箱70、预热水箱72、锅炉2依次设置，进水管71依次与供水箱70、预热水箱72、锅炉2连接，第一自动供水泵73连接于进水管71上，并设置于供水箱70与预热水箱72之间，预热水箱72设置于炉体1内，并与进水管71连接，第一水箱液位传感器74和第二水箱液位传感器75均固定连接于预热水箱72侧壁，且第二水箱液位传感器75设置于第一水箱液位传感器74上方；第二自动供水泵76设置于预热水箱72与锅炉2之间，并与进水管71连接，第一锅炉液位传感器77和第二锅炉液位传感器78均固定连接于锅炉2侧壁，且第二锅炉液位传感器78设置于第一锅炉液位传感器77上方。本发明提供的节能天然气锅炉系统的自动补水过程如下，锅炉2内的水受热形成水蒸气排出后，水不断地减少，锅炉2内的水位到达第一锅炉液位传感器77时，第一锅炉液位传感器77控制第二自动供水泵76启动，第二自动供水泵76将预热水箱72内的水抽取至锅炉2内，当锅炉2内的水位到达第二锅炉液位传感器78时，第二锅炉液位传感器78控制第二自动供水泵76停止工作；当预热水箱72内的水位到达第一水箱液位传感器74时，第一水箱液位传感器74控制第一自动供水泵73启动，第一自动供水泵73将供水箱70内的水抽取至预热水箱72内，当预热水箱72内的水位到达第二水箱液位传感器75时，第二水箱液位传感器75控制第一自动供水泵73停止工作，从而实现自动补水。

在本发明的另一个实施例中，该节能天然气锅炉系统的热回收机构8包括废气管81，废气管81与燃烧室22连接，废气管81一端伸入于预热水箱72，并在预热水箱72内形成多个第一折弯部82，用于对预热水箱72内的水进行预热。废气管81另一端伸入于空气预热腔43，并在空气预热腔43内形成多个第二折弯部83，用于对空气预热腔43内的空气进行预热。第一折弯部82和第二折弯部83均呈U型设置，以加大散热面积，废气管81延伸出空气预热腔43，并与废气处理机构9连接；空气管42呈螺旋状缠绕于在空气预热腔43内的废气管81外侧，以加大受热面积。进一步地，该节能天然气锅炉系统的废气处理机构9包括过滤腔91、过滤网92、吸附块93和排气管94，过滤网92、吸附块93依次设置于过滤腔91内，废气管81与过滤腔91底部连接，排气管94一端与过滤腔91顶部连接，另一端与炉体1固定连接，并伸出于炉体1。废气管81内的废气通过过滤腔91内的过滤网92和吸附块93过滤以及吸附杂质后经过排气管94排出，减少对空气的污染，有利于环境保护。

基于相同的发明构思，本申请还提供一种节能天然气锅炉工作方法，节能天然气锅炉工作方法包括以下步骤：

天然气从燃气输送管31输送至混合腔32，鼓风机41通过空气管42将空气输送至混合腔32，叶轮电机35带动叶轮轴34和混气叶轮33旋转，混气叶轮33将混合腔32内的天然气和空气混合均匀后通过燃气进气管51输送至燃烧室22，燃烧更加均匀，以提高燃烧效率，然后燃烧器52启动将燃烧室22内的天然气点燃，天然气在燃烧室22内燃烧产生热能并将锅炉2内的水进行加热；

加热过程中启动搅拌机构6，对锅炉2内的水进行搅拌，水受热更加均匀，加快锅炉2内的水沸腾形成高温水蒸气，水蒸气经过锅炉2上的蒸汽管24排出；

燃烧室22内天然气燃烧产生的带有高温废气经过废气管81，在预热水箱72内的废气管81对预热水箱72内的水进行热交换后将预热水箱72内的水进行预热，在空气预热腔43内的废气管81对空气预热腔43内的空气进行热交换后将空气预热腔43内的空气进行预热，最终废气管81内的废气经过过滤腔91内的过滤网92和吸附块93过滤以及吸附杂质后经过排气管94排出；

锅炉2内的水受热形成水蒸气排出后，水不断地减少，锅炉2内的水位到达第一锅炉液位传感器77时，第一锅炉液位传感器77控制第二自动供水泵76启动，第二自动供水泵76将预热水箱72内的水抽取至锅炉2内，当锅炉2内的水位到达第二锅炉液位传感器78时，第二锅炉液位传感器78控制第二自动供水泵76停止工作；当预热水箱72内的水位到达第一水箱液位传感器74时，第一水箱液位传感器74控制第一自动供水泵73启动，第一自动供水泵73将供水箱70内的水抽取至预热水箱72内，当预热水箱72内的水位到达第二水箱液位传感器75时，第二水箱液位传感器75控制第一自动供水泵73停止工作。

本申请提供一种节能天然气锅炉系统，搅拌机构6对锅炉2内的水搅拌均匀，水受热更加均匀，提高了水的蒸发效率，天然气燃烧后产生的废气有废气管81排出，废气管81将带有余热的废气将预热水箱72内的水进行预热，并对空气预热腔43内的空气进行预热，提高了热效率，降低成本，通过第一自动供水泵73和第二自动供水泵76实现自动补水，废气通过过滤腔91内的过滤网92和吸附块93过滤以及吸附杂质后经过排气管94排出，减少对空气的污染，有利于环境保护。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。