具体实施方式

下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1-9：

一种高效节能锅炉，包括炉体1、燃烧室、燃烧器，燃烧室位于炉体1内，炉体1上还设有介质输入通道2和介质输出通道，燃烧器安装于炉体1外部并与燃烧室相连通，燃烧室上还连通有烟气输出管4，其特征在于：还包括：

热交换装置，热交换装置包括用于通入已经在炉体1内被加热介质的介质通道7和用于通入水的热换通道8，水与介质之间通过热换管实现热交换；

余热回收装置5，余热回收装置5用于对烟气输出管4内输出的高温烟气进行余热回收；

空气预热装置6，用于对送入燃烧器的空气进行提前预热；

其中，空气预热装置6位于余热回收装置5的后方且相连通，高温烟气经过烟气输出管4输出后，进入余热回收装置5进行一次余热回收，空气预热装置6用于将经过余热回收装置5后的烟气余热进行二次余热回收；

燃烧室包括燃烧腔11、后烟腔12、前烟腔13、一次回程管14和二次回程管15，燃烧腔11偏心设置于燃烧室内部的下方，燃烧腔11的后端与后烟腔12连通，后烟腔12与前烟腔13之间通过一次回程管14连通，且一次回程管14呈环向阵列排布于燃烧腔11的周侧，前烟腔13与烟气输出管4之间通过二次回程管15连通，且二次回程管15位于燃烧室内部的顶侧。

燃烧器安装于燃烧腔11的前端，其中燃料可以为燃气或燃油，燃烧腔11与炉体1之间形成介质腔，介质输入通道2和介质输出通道均与介质腔连通，燃烧腔11产生的高温将介质腔内的介质进行加热，介质可以为导热油；然后导热油经过热交换装置与水进行热交换，通过先加热导热油，再通过导热油加热水，可以提高热量利用率和效果；由于燃烧时，高温会处于燃烧腔11的顶部，因此燃烧腔11为向下偏心设置，而炉体1顶部的水量较大，可以进行充分加热；且燃烧产生的高温烟气可以通过一次回程管14和二次回程管15在炉体1内多次折返流动，通过热交换作用，进一步对炉体1内部进行加热；一次回程管14程环向阵列排布，可以对燃烧腔11周侧的水域进行加热，其主要能够对燃烧腔11底部进行加热；二次回程管15主要用于对燃烧腔11的顶部进行加热；通过上述合理布局，使其整体加热均匀。

空气预热装置6包括用于通入空气的螺旋管和用于通入烟气的烟气腔，螺旋管的两端分别于空气供气风机的出气端，对进入燃烧器的空气进行预热，提高燃烧效率。

燃料以燃气为例，所述燃烧器包括燃料储罐、空气供气风机、混合喷嘴和控制单元，混合喷嘴包括空气进管21、燃料进管22、混合腔和混合气出口，空气进管21、燃料进管22和混合气出口均于混合腔连通；

燃料储罐与燃料进管22之间依次设有减压阀、手动阀、比例阀、第一流量计和单向安全阀，空气供气风机与空气进管21之间设有第二流量计，控制单元的输入端分别与第一流量计和第二流量计的信号输出端电性连接，控制单元的输出端分别与比例阀和空气供气风机电性连接；

控制单元可以选用现有的单片机，控制过程中，第一流量计检测燃料供气量并将信号反馈至控制单元，通过第二流量计检测空气供气风机的供气量并将信号反馈至控制单元；使用前计算燃料和空气的最佳燃烧比值，将最佳比值设入于控制单元中，控制单元通过自主调节比例阀的开度及空气供气风机的供气量，使其达到最佳燃烧比；同时可通过设置温度传感器检测介质输出通道内的温度，当温度过低时，控制单元可以增大空气供气风机的供气量和比例阀的开度，当温度过高时，控制单元可以减小空气供气风机的供气量和比例阀的开度，实现自主调节控制；其中减压阀用于降低燃料储罐的出气压力，手动阀用于手动控制燃料进管22的止通，提高安全性，单向安全阀使得燃料只能单向流向燃料进管22，进一步提高安全性。

混合腔包括进气通道23、锥形气腔24和出气通道25，锥形气腔24的小端与进气通道23连通，锥形气腔24的大端上设有挡板26，挡板26上设有与出气通道25连通的过气口，锥形气腔24的中心设有螺旋形导气板27；燃料进管22设置于进气通道23内且与进气通道23同轴设置，空气进管21与进气通道23切向设置且相互连通，且空气进管21沿进气通道23轴向倾斜设置，混合气出口设置于出气通道25上，混合气出口上设有点火针。

空气倾斜切向进入进气通道23后会产生旋流，燃料轴向进入进气通道23后，与旋流的空气进行预混合，当气流进入锥形气腔24后，由于腔室体积增大，气体扩散，且在锥形气腔24内也能产生旋流，使得燃料和空气混合更加均匀，从而提高燃烧效果；通过挡板26的设置，使得部分气流可以折返，进行再次混合，且部分气流由出气通道25上的混合气出口排出，由于出气通道25的内径小于锥形气腔24大端的内径，所以气流会被加速排出，可以提高燃烧效果；其中螺旋形导气板27通过支架固定于锥形气腔24内侧，通过螺旋形导气板27的设置，可以对气流起到旋流导向作用，且可以避免进气通道23内的气流直接流向出气通道25，提高混合效果。

所述余热回收装置5包括第一回收区和第二回收区，第一回收区包括第一加热箱30和置于第一加热箱30顶端的进气腔31，第二回收区包括第二加热箱32和置于第二加热箱32顶端的出气腔33，第一加热箱30和第二加热箱32的底部相连通，且第一加热箱30的底部和第二加热箱32的底部共同设置有导气腔34，第一加热箱30和第二加热箱32内均设有导热管35，导热管35分别用于进气腔31和导气腔34之间的连通及导气腔34与出气腔33之间的连通，且烟气输出管4与进气腔31连通；第一加热箱30和第二加热箱32内均填充有水，且第一加热箱30的顶部设有出水口，第二加热箱32的顶部设有进水口，余热回收装置5上还设有用于对导热管35内壁进行除尘清理的清灰装置。

高温烟气通过导热管35时，与第一加热箱30和第二加热箱32内的循环水实现热交换，进行余热回收；进水口用于通入冷水，出水口用于流出已经被加热的水，并将已经预热的水送入热交换装置内进行再加热，可以节约能源；且水是由第二加热箱32的顶部流入，由第一加热箱30的顶部流出，与烟气进气方向相反，热交换效果好，冷水密度大易下沉，热水易上浮，且第一加热箱30的顶部为进气端，温度最高，可以保证出水温度达到最高，余热回收效果最好；由于部分锅炉会长时间不停机使用，燃烧产生的烟尘会附着堆积在燃烧室内，造成燃烧室的热交换效果逐渐下降，且由于燃烧室内温度较高，难以在燃烧过程中对燃烧室进行清灰除尘处理，进入导热管35的烟气温度也会逐渐增加，且烟气直接经过导热管35时，粉尘杂质也易附着在导热管35的内壁上，降低热交换效果，因此设置清灰装置对导热管35进行定期清灰除尘，通过在余热回收阶段提高燃烧热量的利用率；其中导热管35呈纵向设置，也能便于烟尘的自由下落，减少烟尘附着在导热管35内壁上的可能。

所述清灰装置包括若干贯穿进气腔31及出气腔33且与导热管35正对设置的导杆40，导杆40的顶部设有驱动板49，清灰装置还包括用于驱动驱动板49升降的升降驱动组件，导杆40的底部设有清灰机构，清灰机构包括刮刀41和用于控制刮刀41径向伸缩的调节驱动组件。

导杆40的外径小于导热管35的内径，使其清灰过程中，不会对导热管35造成堵塞；其清灰原理为，可以定时设置，到达设定时间后，调节驱动组件可以调节刮刀41径向扩张，使得刮刀41与导热管35内壁抵触，升降驱动组件用于驱动刮刀41升降，起到除尘作用。

所述刮刀41的下端设有刃口，刮刀41的内侧设有连杆42，导杆40呈中空结构，调节驱动组件包括支座43、导向块44、转轴45、主动轮46、若干从动轮47，转轴45贯穿支座43中心设置，支座43固定于导杆40内，主动轮46安装于转轴45上，从动轮47以主动轮46为中心呈环向等距设置于支座43上，且从动轮47与主动轮46相互啮合，刮刀41的数量与从动轮47的数量相同，且刮刀41的位置与从动轮47对应设置，相邻刮刀41之间的位置上下错位设置，连杆42径向贯穿导杆40设置，且连杆42的一侧上还设有与从动轮47啮合的齿牙，导向块44与从动轮47对应设置，导向块44上设有与连杆42适配的滑槽，调节驱动组件还包括设置于导杆40顶部且用于驱动转轴45旋转的旋转电机48。

调节驱动组件的原理为：旋转电机48驱动转轴45旋转，转轴45带动主动轮46旋转，主动轮46再带动从动轮47旋转，从动轮47再带动连杆42在滑槽内进行径向滑动，使其达到外伸或内缩的作用，外伸时，刮刀41上的刃口与导热管35内壁抵触，使得刮刀41在上升或下降时起到能够与导热管35内壁抵触起到刮尘的作用；其中，刮刀41的结构需要与导热管35内壁相适配，且刮刀41为上下错位设置，可以增加刮刀41的长度，即刮刀41在轴向刮尘时，可以存在重叠区域，刮尘效果更好。

所述旋转电机48的输出端与转轴45之间还设有过载保护组件，过载保护组件包括连接杆50、芯杆51和活动导套52，旋转电机48的输出端、连接杆50和芯杆51依次连接，活动导套52的两端分别套设在芯杆51和转轴45上，芯杆51上位于活动导套52内的一端设有限位块，芯杆51上还套设有与活动导套52固定连接的卡套53，芯杆51上还套设有弹簧56，且弹簧的两端分别与限位块和卡套53抵触，转轴45上还设有若干导向槽，活动导套52的内壁上设有若干与导向槽适配的导块，活动导套52上朝向连接杆50的一端上还设有凹凸起伏的第一啮合面55，连接杆50设有啮合套54，啮合套54上设有与第一啮合面55适配的第二啮合面。

过载保护组件的原理为：当刮刀41与导热管35内壁抵触时，刮刀41无法再径向扩张，此时转轴45旋转受阻，第一啮合面55和第二啮合面产生滑动，弹簧被压缩，活动导套52与转轴45之间也形成轴向滑动，从而对旋转电机48起到保护作用；且由于过载保护组件的设置，刮刀41受径向挤压时，也具有一定弹性趋势，即刮刀41受径向挤压时，会迫使转轴45反转，使得刮刀41与导热管35内壁径向之间具有一定的弹性力。

所述驱动组件包括主电机61、主传动轴62、传动螺杆63、主齿轮64和副齿轮65，传动螺杆63的一端与驱动板49的中心螺纹连接，传动螺杆63的另一端与主齿轮64固定结构，主传动轴62与主电机61的输出轴固定连接，主齿轮64套设于主传动轴62上，且主传动轴62上还套设有上驱动轮66、下垫轮67、复位弹簧69的和锁紧螺母68，锁紧螺母68、复位弹簧69、上驱动轮66、主齿轮64和下垫轮67由上至下依次设置，且锁紧螺母68与主传动轴62螺纹连接，上驱动轮66和下垫轮67均与主传动轴62通过键连接，且上驱动轮66上设有与主齿轮64抵触的球型凸面，主齿轮64上设有与球型凸面抵触的球型槽。

余热回收装置5上需要设置外置固定架，对驱动组件起到固定安装的作用，并设置若干导向柱，使得驱动板49可以沿导向柱升降运动；主电机61用于驱动主传动轴62旋转，主传动轴62与传动螺杆63之间通过主齿轮64和副齿轮65形成的齿轮组进行传动；传动螺杆63安装于固定架上，传动螺杆63旋转时，驱动板49实现升降运动；

通过复位弹簧69的轴向压紧里，使得上驱动轮66对主齿轮64产生下压力，上驱动轮66与主齿轮64轴向抵触且球型凸面与球型槽适配卡合，使上驱动轮66可以带动主齿轮64旋转，驱动板49能够正常升降；但当驱动板49升降受阻时，即传动螺杆63旋转受阻，导致主齿轮64无法旋转，此时主齿轮64与上驱动轮66之间产生打滑，迫使复位弹簧69压缩，但能对主电机61起到保护作用，避免主电机61过载。

所述进气腔31的顶部设有用于收纳刮刀41的收纳腔70，收纳腔70的底部设有隔板组件71，隔板组件71包括由上至下依次叠合的活动隔板、隔热垫和固定隔板，活动隔板、隔热垫和固定隔板上均设有供导杆40穿过的通孔，固定隔板和隔热垫固定安装于收纳腔70内，收纳腔70的外侧还设有用于驱动活动隔板相对固定隔板水平滑移的电动缸。

当清灰装置上升至最高处时，清灰机构上升至收纳腔70内，且电动缸驱动活动隔板移动，使得活动隔板上的通孔与固定隔板上的通孔错位，起到封闭作用，隔热垫可以采用玻璃纤维等材质，起到进一步的隔热密封作用；即清灰机构在不使用时，可以进行收纳，避免烟尘过多附着在清灰机构上影响使用；实际使用还可在收纳腔70的上开设可启闭的窗口，收纳后，可以通过窗口对清灰机构进行吹尘处理。

所述锅炉运行过程中，清灰装置定时对余热回收装置5的导热管35内壁进行清灰，清灰装置也通过控制单元进行控制，且清灰装置还包括用于检测传动螺杆63转速的第一转速传感器、用于检测主传动轴62转速的第二转速传感器、用于检测芯杆51转速的第三转速传感器和用于检测驱动板49升降位置的行程传感器，第一转速传感器、第二转速传感器、第三转速传感器和行程传感器的输出端均与控制单元相连接，控制单元还包括报警模块和修复计数模块；

清灰控制过程包括以下步骤：

L1、电动缸驱动活动隔板平移，使得活动隔板上的通孔与固定隔板上的通孔正对设置，便于导杆40穿过；主电机61启动正转，用于驱动驱动板49下移，同时判断传动螺杆63的转速T1和主传动轴62的转速T2的大小，若转速T1不小于转速T2，即传动螺杆63与主传动轴62之间可以同步转动，则进入步骤L2，若转速T1小于转速T2，即传动螺杆63的旋转存在卡转现象，则进入步骤L7；

其中，由于主传动轴62和传动螺杆63之间具有传动比，传动螺杆63实际转速是小于主传动轴62的转速，因此在对比转速前，控制单元需要先行根据传动比进行换算，再进行对比；

L2、通过行程传感器判断导杆40是否下降至散热管内，若是则进入步骤L3，否则返回步骤L1；

其中行程传感器可以为光电行程开关等，可以设置在固定架上，用于检测驱动板49的位置；

L3、主电机61暂停，旋转电机48正转，刮刀41径向伸张，同时通过第二转速传感器检测芯杆51的旋转状态，若芯杆51的转速为O，表明刮刀41已经与导热管35内壁抵触，则进入步骤L4；

L4、旋转电机48暂停，主电机61恢复正转，重新判断传动螺杆63的转速T1，若转速T1不小于转速T2，表明正常，则进入步骤L9，若转速T1小于转速T2，表明导杆40下降受阻，则进入步骤L5；

L5、主电机61反转，驱动导杆40上升，重新判断传动螺杆63的瞬时转速T1，若转速T1不小于转速T2，表明导杆40上升正常，则第一计数模块加1，并进入步骤L7，若转速T1小于转速T2，表明导杆40上升也存在卡滞现象，则进入步骤L6；

L6、主电机61暂停，旋转电机48反转然后再次正转，通过调整刮刀41的伸缩解决卡滞问题，同时第二计数模块加1，旋转电机48正转时，且当芯杆51的转速T3为O时，则进入步骤L8；

L7、判断第一计数模块计数是否满N次，若是，则进入步骤L11，若否，则返回步骤L4；

第一计数模块用于计算在单次清灰过程中，为解决堵转问题，主电机61反转的次数，其中N可以设定为2-3次，当单次清灰过程结束时，第一计数模块自动清零；

L8、判断第二计数模块计数是否满M次，若是，则进入步骤L11，若否，则返回步骤L4；

第二计数模块用于计算在单次清灰过程中，为解决堵转问题，旋转电机48反转再正转的次数，其中M可以设定为2-3次，当单次清灰过程结束时，第一计数模块自动清零；

L9、通过行程传感器判断导杆40是否下降至最低位，若是，表明单次，则进入步骤L10，若否，则返回步骤L4；

L10、旋转电机48反转，当芯杆51的转速T3为O时，旋转电机48停机，主电机61反转，待驱动板49上升至最高位时，主电机61停机，电动缸驱动活动隔板滑移，使得活动隔板上的通孔与固定隔板上的通孔错位设置，起到封闭效果；

L11、报警模块报警。

通过上述自动控制方法，可以实现定时自主清灰控制，提高换热效果，且清灰时，能够自主判断卡滞状态，且自行进行解决卡滞问题，自动化程度高，清灰效果好。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。