一种烟气再循环式涡轮增压燃气锅炉

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摘 要：本文提出了一种结构简单、节省燃气、减少烟气排放的烟气再循环式涡轮增压燃气锅炉。利用排放的尾气推动涡轮增压器旋转，抽取燃烧未完全的烟气，利用其预热空气和燃气的混合物，并实现燃烧未完全的烟气二次燃烧，实现了节能减排的目的。

关键词：烟气再循环;燃气锅炉;涡轮增压

1 引言

我国现阶段的大部分燃气锅炉平均热效率并不高，造成了大量的能源浪费。为了顺应全球节能的社会大趋势，提高燃气锅炉的平均热效率研究势在必行。现阶段，对燃气锅炉具的节能研究主要集中于开发设计新型结构的燃气锅炉和燃气锅炉附属装置研究。燃气锅炉普遍存在热效率不高，烟气中有害气体含量较高等缺点。在此背景下，本文提出了一种烟气再循环式涡轮增压燃气锅炉，希望能够将未燃尽排放的尾气进行二次燃烧，提高燃气利用率。

2 一种烟气再循环式涡轮增压燃气锅炉结构

如图1所示，一种烟气再循环式涡轮增压燃气锅炉，包括烟气出口，涡轮增压器，第二回程烟管，第三回程烟管，第四回程烟管，燃气锅炉本体，燃烧器。烟气再循环式涡轮增压燃气锅炉利用燃烧器排出的气体提供动力，利用未燃尽排放的烟气推动涡轮增压器抽取第二回程烟管的烟气，利用抽取到的高温烟气预热空气和燃气的混合物，同时对抽取第二回程烟管的烟气进行增压，返回锅炉燃烧器中，进行二次燃烧。

如图2所示，涡轮增压器基本结构分为：进气端、排气端和中间的连接部分。其中进气端包括压气机壳体，包括压气机进风口、压气机出风口、压气机叶轮。而排气端包括涡轮壳体，其中包括涡轮进风口、涡轮出风口、涡轮叶轮。在两个壳体间负责连接两者的，还有一个轴承室，安装有负责连接并承托起压气机叶轮、涡轮叶轮等。 

锅炉本体为波壁管结构，燃气在锅炉内燃烧时，波壁管一方面可以增强燃气与空气扰动，增强燃气在炉内的停留时间，使燃气与空气剧烈掺混，进行充分混合燃烧，另一方面可以增大吸热面积，提高吸热效率。

第二回程烟管的未燃尽烟气回流通过涡轮增压器抽取加压送至燃烧器，烟气中携带的热量，可以预热空气和燃气的混合物。另一方面，也可以使未燃尽烟气再次参与燃烧。

3 工作原理

第四回程烟管与涡轮增压器的涡轮叶片相连，利用烟气流动惯性带动涡轮叶片转动之后排出。第二回程烟管和与涡轮增压器的压缩轮叶片相连。涡轮增压器利用第四回程烟管排出的烟气提供动力，带动压缩轮叶片转动抽取烟气。第二回程烟管烟气被涡轮增压器的压缩轮叶片抽取，未燃尽烟气进入燃烧器再次参与燃烧。

4 总结

烟气再循环式涡轮增压燃气锅炉利用排放的尾气带动涡轮增压器提供动力，抽取第二回程烟管中的烟气，利用第二回程烟管中的高温烟气预热空气和燃气的混合物，为进入燃烧器的燃气提供压力，回收较高浓度的烟气实现再燃烧，从而实现了节能减排的目的。

参考文献：

[1]王春生，吴士宾，王跃康，张鼎喆，尚东星，张歆悦.一种油烟再循环式节能燃气灶[P].河北：CN109084299A，2018-12-25.

作者简介：王跃康（1994-），男，河北石家莊人，研究生在读，主要研究方向：垃圾、生物质热解、大气污染防治。

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