燃油锅炉和煤制油、重油掺混燃油锅炉系统
技术领域
本发明涉及锅炉设备技术领域，具体地涉及一种燃油锅炉和煤制油、重油掺混燃油锅炉系统。
背景技术
我国是一个能源消费大国，随着这些年来工业领域的迅猛发展，国内对于石油资源的需求也日益剧增。
燃油锅炉作为一种以柴油、废油等为燃料的锅炉，其系统运行较为简便，且主要结构与传统燃煤锅炉基本相似，在我国工业锅炉应用领域中具有重要地位。燃油锅炉通过炉膛进口的燃烧器加热，经过燃烧器喷嘴雾化的燃油形成众多极小的燃油油滴喷入炉膛，并与空气混合迅猛燃烧，燃烧更加充分，且基本不含灰分，颗粒污染物排放少，在炉膛内部不宜形成结渣，便于维护，能够满足各类中小型热水锅炉、采暖锅炉等的需求。
例如申请号为201820362408.7的专利公开的一种燃油锅炉，其通过包覆在锅炉炉膛外侧的外烟道、内烟道及第一、第二循环通道形成该系统的烟气循环加热通道，将炉膛尾部烟气热量充分吸收来加热锅炉炉水，提高了该燃油锅炉系统整体的加热效率，有效解决了维持锅炉运行效率的同时充分利用烟气热量的问题。然而，上述燃油锅炉尽管能够对锅炉烟气热量进行一定利用，但由于燃油锅炉排烟温度较高，尤其是燃油蒸汽锅炉，使用时，经过锅炉炉水换热后的烟气仍然具有较高温度并会聚集在尾部烟箱，未经任何处理便通过烟囱排放至大气，这将造成不容忽视的热量损失；另外，燃油未经预热处理便直接泵入锅炉内进行燃烧，燃油较高的粘度对喷雾效果产生影响，燃烧效果受到影响，会增加燃油用量，造成能源浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃油锅炉和煤制油、重油掺混燃油锅炉系统，所属燃油锅炉具有能量利用率高、燃油燃烧效率高的优点。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种燃油锅炉，包括锅炉本体，还包括尾部烟箱、预热水箱、燃油进料管路、冷却水换热单元，所述燃油进料管路位于所述锅炉本体上游、所述燃油进料管路的排出端连接于所述锅炉本体的入料端，所述尾部烟箱位于所述锅炉本体下游、所述尾部烟箱的进气口与所述锅炉本体的排气口连通，所述冷却水换热单元包括冷却水输入管、换热部和热水输出管，所述换热部用于从所述尾部烟箱吸收热量，所述换热部的冷却水入口和热水出口分别与所述冷却水输入管的出口和所述热水输出管的入口相连，并且所述热水输出管的出口连接至所述预热水箱，所述燃油进料管路穿过所述预热水箱内部。
优选地，所述换热部包括螺旋盘绕在所述尾部烟箱外周的换热管，所述换热管盘绕经过所述尾部烟箱的大致整个长度，所述锅炉本体的排气口连接至所述尾部烟箱沿长度方向的一侧，所述尾部烟箱沿长度方向的另一侧设置有烟囱。
优选地，所述燃油进料管路上设置有燃烧器和进料温度传感器，该燃烧器和进料温度传感器位于所述预热水箱的下游，所述进料温度传感器靠近所述燃烧器的入口设置；所述冷却水输入管上设置有流量控制部，并且所述尾部烟箱上还设置有副烟囱，所述副烟囱具有开闭控制部；所述燃油锅炉包括控制系统，所述进料温度传感器的信号输出端电连接于所述控制系统的信号输入端，所述控制系统的信号输出端电连接于所述流量控制部和所述开闭控制部。
优选地，所述锅炉本体包括炉膛部、锅炉水箱和前烟箱，所述炉膛部包括位于头部的头部段，所述头部段容纳于所述前烟箱中，所述炉膛部除所述头部段外的其余部分容纳于所述锅炉水箱中，所述锅炉水箱中设置有第一烟气管和所述第二烟气管，所述第一烟气管的一端连接于所述前烟箱、另一端连接至所述炉膛部的烟气出口，所述第二烟气管的一端连接至所述前烟箱、另一端连接至所述尾部烟箱的进气口。
优选地，所述炉膛部的烟气出口位于所述炉膛部的尾部；所述前烟箱包括尾部打开的壳体，并且所述前烟箱的壳体尾端连接于所述锅炉水箱的前壁。
优选地，所述炉膛部包括炉膛和挡风墙，所述挡风墙靠近所述炉膛部尾部、设置于所述炉膛内，所述挡风墙从所述炉膛的内周面朝向炉膛内延伸出，并且所述挡风墙上形成通道。
优选地，所述炉膛部包括炉膛，所述炉膛部的头部段设置有隔热墙，所述燃油进料管路穿过所述隔热墙连接至所述炉膛。
优选地，所述锅炉水箱中包括至少沿所述炉膛部周向的一部分间隔分布的多根所述第一烟气管和所述第二烟气管。
优选地，所述前烟箱底部设置有前烟箱开口；所述锅炉水箱底部设置有锅炉排水口、顶部设置有汽水分离器，所述锅炉排水口靠近所述锅炉水箱的尾部设置。
本发明的另一方面提供一种煤制油、重油掺混燃油锅炉系统，包括根据本发明所述的燃油锅炉。
优选地，所述煤制油、重油掺混燃油锅炉系统还包括煤制油、重油掺混单元，该煤制油、重油掺混单元包括煤制油输送管路、重油输送管路、燃油掺混器和储油罐，所述煤制油输送管路和所述重油输送管路的输出端分别连接至所述燃油掺混器的入口，所述燃油掺混器的出口连接至所述储油罐的入口，所述储油罐的出口连通于所述燃油进料管路的输入端。
优选地，所述煤制油输送管路和所述重油输送管路上均沿输送方向依次设置有第一止回阀、齿轮泵、流量计、第二止回阀和压力表。
本发明的燃油锅炉中，通过将预热水箱、尾部烟箱和冷却水换热单元结合在一起，有效利用尾部烟箱中烟气余热对冷却水加热，加热后的冷却水流入预热水箱中后再排出，例如加热后冷却水的热量对经过预热水箱中的燃油进料管路进行预热处理，燃油经过预热后可以提高雾化效果，从而有利于燃油充分燃烧，提高锅炉的燃烧效率，减少燃油消耗量，从锅炉本体排出的烟气中的热量可得到二次利用，就按少了热量损失，整体提高能源利用率。
附图说明
图1是根据本发明的燃油锅炉的一种实施方式的结构示意图；
图2是图1中燃油锅炉的锅炉本体部分垂直于轴向剖切的结构示意图；
图3是根据本发明的一种实施方式的煤制油、重油掺混燃油锅炉系统的煤制油、重油掺混单元的示意图。
附图标记说明
1炉膛部；2挡风墙；3炉内温度传感器；4第一烟气管；5第二烟气管；6尾部烟箱；7烟囱；8隔热墙；9燃烧器；10冷却水输入管；11热水输出管；12预热水箱；13前烟箱；14炉内压力表；15锅炉水箱；16换热部；17副烟囱；18前烟箱开口；19燃油进料管路；20变频水泵；21进料温度传感器；22汽水分离器；23预热水箱排水管；24锅炉排水口；25第一止回阀；26齿轮泵；27流量计；28第二止回阀；29压力表；30燃油掺混器；31储油罐；32重油管路；33煤制油管路
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
在本发明中，需要理解的是，术语“背离”、“朝向”等指示的方位或位置关系与实际使用的方位或位置关系相对应；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。这些都仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指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。
在本发明中，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，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。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中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
本发明提供了一种燃油锅炉，包括锅炉本体，还包括尾部烟箱6、预热水箱12、燃油进料管路19、冷却水换热单元，所述燃油进料管路19位于所述锅炉本体上游、所述燃油进料管路19的排出端连接于所述锅炉本体的入料端，所述尾部烟箱6位于所述锅炉本体下游、所述尾部烟箱6的进气口与所述锅炉本体的排气口连通，所述冷却水换热单元包括冷却水输入管10、换热部16和热水输出管11，所述换热部16用于从所述尾部烟箱6吸收热量，所述换热部16的冷却水入口和热水出口分别与所述冷却水输入管10的出口和所述热水输出管11的入口相连，并且所述热水输出管11的出口连接至所述预热水箱12，所述燃油进料管路19穿过所述预热水箱12内部。
本发明的燃油锅炉中，通过将预热水箱12、尾部烟箱6和冷却水换热单元结合在一起，有效利用尾部烟箱6中烟气余热对冷却水加热，加热后的冷却水流入预热水箱12中后预热水箱排水管23排出，例如加热后冷却水的热量对经过预热水箱12中的燃油进料管路19进行预热处理，燃油经过预热后可以提高雾化效果，从而有利于燃油充分燃烧，提高锅炉的燃烧效率，减少燃油消耗量，从锅炉本体排出的烟气中的热量可得到二次利用，就按少了热量损失，整体提高能源利用率。
其中，参见图1，在一些实施方式中，所述换热部16可以包括螺旋盘绕在所述尾部烟箱6外周的换热管，所述锅炉本体的排气口连接至所述尾部烟箱6沿长度方向的一侧，所述尾部烟箱6沿长度方向的另一侧设置有烟囱7，并且所述换热管盘绕经过所述尾部烟箱6的大致整个长度，以尽可能的提高换热部16对尾部烟箱6内热量的吸收和利用。
进一步具体地，换热管紧密缠绕在尾部烟箱6的外周，尾部烟箱6的长度方向沿竖直方向延伸，烟囱7位于尾部烟箱6底部，锅炉本体的排气口连接至尾部延伸6的上半部，冷却水换热单元的所述冷却水输入管10的出口和所述热水输出管11的入口均从尾部烟箱6的下方与换热管连接。
优选地，所述燃油进料管路19上设置有燃烧器9和进料温度传感器21，该燃烧器9和进料温度传感器21位于所述预热水箱12的下游，所述进料温度传感器21靠近所述燃烧器9的入口设置，以能够对进入燃烧器9的燃油温度进行测量；所述冷却水输入管10上设置有流量控制部，并且所述尾部烟箱6上还设置有副烟囱17，所述副烟囱17具有开闭控制部；所述燃油锅炉包括控制系统，所述进料温度传感器21的信号输出端电连接于所述控制系统的信号输入端，所述控制系统的信号输出端电连接于所述流量控制部和所述开闭控制部。
为保证燃油锅炉的运行稳定，设置进料温度传感器21，以监测进入燃烧器9中燃油的温度，并将温度数据反馈到控制系统，再由控制系统根据反馈的温度数据做出判断，并发送指令到相关的所述流量控制部和所述开闭控制部，通过控制流量部来控制换热部16中冷却水的流量，通过开闭控制部来控制副烟囱17的打开和关闭，以使得从换热部16输送到预热水箱12中的热水温度得到调整，从而尽可能使得温度传感器21获得较稳定的温度数据，也就是尽可能使进入燃烧器9中的燃油的温度相对温度地保持在一定范围内，优化燃油雾化效果和燃烧效率，以及整个燃油锅炉的稳定运行。
其中，所述流量控制部16可以是流量控制阀，或者如图1中设置，在冷却水输入管10上设置变频水泵20，通过变频水泵20调整泵送到换热部16中的冷却水流量。
参见图1，本实施方式中，所述锅炉本体包括炉膛部1、锅炉水箱1和前烟箱13，所述炉膛部1包括位于头部的头部段，所述头部段容纳于所述前烟箱13中，所述炉膛部1除所述头部段外的其余部分容纳于所述锅炉水箱15中，所述锅炉水箱15中设置有第一烟气管4和所述第二烟气管5，所述第一烟气管4的一端连接于所述前烟箱13、另一端连接至所述炉膛部1的烟气出口，所述第二烟气管5的一端连接至所述前烟箱13、另一端连接至所述尾部烟箱6的进气口。
这种实施方式中，炉膛内产生的烟气先经过第一烟气管4，进入前烟箱13，然后再进入第二烟气管5中，流经第一烟气管4和第二烟气管5时，对锅炉水箱15内的水进行加热，并且烟气在前烟箱13中再次混合而具有均匀温度，再流经第二烟气管5时也使得锅炉水箱15内水受热更均匀。
优选地，所述炉膛部1的烟气出口位于所述炉膛部1的尾部，一般情况下炉膛内烟气都积聚在炉膛的尾部，并且也可以使得第一烟气管4在锅炉水箱15中经过更长的距离；优选地，所述前烟箱13包括尾部打开的壳体，并且所述前烟箱13的壳体尾端连接于所述锅炉水箱15的前壁，由此，前烟箱13内的烟气可以直接对锅炉水箱15前端进行加热，从而为锅炉水箱15内的水提供热量。
并且，为了使得锅炉水箱15内的水获得更好的加热效果，尽可能提高对烟气热量的利用率，作为一种优选方式，所述锅炉水箱15中包括至少沿所述炉膛部1周向的一部分间隔分布的多根所述第一烟气管4和所述第二烟气管5，例如，参见图1和图2，本实施方式中，沿炉膛部1的整个周向间隔地布置有多根第一烟气管4，沿炉膛部1的上半部间隔地布置有多根第二烟气管5，以提高烟气热量的利用率，当然，图示方式中，第一烟气管4和第二烟气管5是炉膛部1的轴向延伸的，可选择地，第一烟气管4和第二烟气管5也可以在锅炉水箱15中盘绕、弯曲、折回等，以进一步增长烟气管在锅炉水箱15中的输送长度，提供烟气热量的利用率。
并且，可选择地，所述炉膛部1包括炉膛和挡风墙2，所述挡风墙2靠近所述炉膛部1尾部、设置于所述炉膛内，所述挡风墙2从所述炉膛的内周面朝向炉膛内延伸出，并且所述挡风墙2上形成通道，以供炉膛内的烟气能够通过，所述挡风墙2可以对炉膛内燃油燃烧气流进行回流调整，使其燃烧更充分、稳定，提高燃烧效率。进一步具体地，挡风墙2的朝向炉膛部1头部的端面形成为沿炉膛部1径向向内方向逐渐向炉膛部1尾部倾斜。
另外，所述炉膛部1包括炉膛，所述炉膛部1的头部段可以设置有隔热墙8，所述燃油进料管路19穿过所述隔热墙8连接至所述炉膛，隔热墙8可以减少炉膛内的热量从头部段直接流失到外部或者进入所述前烟箱13中，减少烟气热量的损失，使得烟气热量尽可能多的用于对锅炉水箱15中的水进行加热。
并且，在一些实施方式中，所述前烟箱5底部设置有前烟箱开口18，烟气进入前烟箱5中沉积一部分灰分，前烟箱开口18可以用于清灰及抽样检查烟气特性用于评价燃烧效果；所述锅炉水箱15底部设置有锅炉排水口24、顶部设置有汽水分离器22，所述锅炉排水口24靠近所述锅炉水箱15的尾部设置。
另外，在炉膛内可以设置有炉内温度传感器3和炉内压力表14，以监测炉内情况，用于控制燃油锅炉的稳定运行并进行安全保障。
本发明另一方面提供了一种煤制油、重油掺混燃油锅炉系统，包括根据本发明的燃油锅炉。
现有燃油锅炉中，用于燃油锅炉的常用燃料为重油，尽管成本相对低廉且热值高，但其较高的粘度不利于雾化，产生的燃油喷雾燃烧效果并不理想，燃烧不充分会导致产生结焦，污染炉膛内壁及烟道；并且，重油中所含的硫芳烃将在燃烧过程中形成污染物SO2、SO3、PM等，污染大气的同时还会造成锅炉低温腐蚀。
煤制油是以煤炭为原料，在高温高压条件下直接液化合成液体烃燃料且经过脱硫脱氮处理，其具有粘度低、芳香烃含量较少的特定，因此其喷雾、燃烧效果也相对较好，对环境的污染小。另外，煤制油与重油的密度相当，可将其与重油掺混以获得更均匀优质的燃油喷雾进行燃烧。
将煤制油、重油掺混用于燃油锅炉作为燃烧原料的燃烧效果好，产生热量大，其烟气温度也相对较高。
进一步地，所述煤制油、重油掺混燃油锅炉系统还包括煤制油、重油掺混单元，该煤制油、重油掺混单元包括煤制油输送管路33、重油输送管路32、燃油掺混器30和储油罐31，所述煤制油输送管路33和所述重油输送管路32的输出端分别连接至所述燃油掺混器30的入口，所述燃油掺混器30的出口连接至所述储油罐31的入口，所述储油罐30的出口连通于所述燃油进料管路19的输入端。
煤制油和重油分别从煤制油输送管路33和重油输送管路32输送到燃油掺混器30中进行混合后储存在储油管31中，以在需要时通过燃油进料管路19输送至燃油锅炉中进行燃烧。
作为一种选择，所述煤制油输送管路33和所述重油输送管路32上均沿输送方向依次设置有第一止回阀25、齿轮泵26、流量计27、第二止回阀28和压力表19。
在本说明书的描述中，参考术语“一种实施方式“”、“一些实施方式”、“例如”或“示例”等的描述意指结合该实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
