一種水管式高溫熱水鍋爐的製作方法

2023-12-04 09:38:56 2

一種水管式高溫熱水鍋爐的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種水管式高溫熱水鍋爐，包括燃燒器（1）、爐膛（2）和管束部件區（3），燃燒器（1）設置在爐膛（2）的左端，管束部件區（3）設置在爐膛（2）的前方，爐膛（2）和管束部件區（3）通過煙氣出口窗連通，管束部件區（3）包括高溫管束區（301）和低溫管束區（302），其特徵在於：每個管束區均包括多排蛇形管，蛇形管的兩端分別與相對應的管束區進口集箱和管束區出口集箱固定連接；低溫管束區進口集箱（303）外端接回水，低溫管束區出口集箱（304）外端連接爐膛（2）左端，高溫管束區進口集箱（305）外端連接到爐膛（2）的左段，高溫管束區出口集箱（306）外端連接到爐膛（2）的右端，爐膛（2）右段還設置有出水口（14）。
【專利說明】一種水管式高溫熱水鍋爐

【技術領域】
[0001]本發明屬於高溫熱水鍋爐【技術領域】，尤其是指進出口水的溫差大於30°C的熱水鍋爐【技術領域】，具體涉及一種水管式高溫熱水鍋爐。

【背景技術】
[0002]隨著我國經濟的不斷高速發展，國民環保意識的提高，大型燃油燃氣熱水鍋爐的需求也越來越大，且出水溫度也越來越高。該類鍋爐的主要應用場合羅列如下:
1、北方寒冷地區的採暖，一般單臺鍋爐的熱功率在20麗以上，鍋爐進水溫度為70°C，出水溫度一般要求不低於130°C。
[0003]2、燃機電廠為了保證燃機的出力，必須提高燃機入口處燃氣的溫度，一般要求燃氣溫度在200°C以上。因此需要對燃氣進行加熱，單臺鍋爐的熱功率在1MW以上，鍋爐進水溫度為70°C,出水溫度一般要求不低於150°C。
[0004]對於上述使用場合的熱水鍋爐，目前國內主要採用SZS型雙鍋筒結構型式，該型式鍋爐的水循環主要以自然循環為主，局部結合直流鍋爐型式進行水流分配。但存在以下幾方面的問題:
1、由於各溫度下熱水的密度差別較小，自然水循環的流速較低，對於熱負荷較大區域受熱面容易產生過冷沸騰，從而造成受熱面過熱損壞。
[0005]2、對流管束區域的吸熱主要是針對蒸汽的蒸發吸熱，而對於熱水鍋爐來說吸熱效果不明顯，因此鍋爐排煙溫度偏高，一般在180°C左右，熱損失大。
[0006]3、為了提高鍋爐熱效率，必須在鍋爐尾部增設省煤器，佔地面積大，投資增加。
[0007]4、鍋爐水容積大，升溫速度慢。


【發明內容】

[0008]為了克服上述存在的技術缺陷，本發明設計了一種水管式高溫熱水鍋爐，其解決了上述所存在的問題。
[0009]為了解決上述存在的技術問題，本發明採用了以下方案:
一種水管式高溫熱水鍋爐，包括燃燒器(I)、爐膛(2)和管束部件區(3)，燃燒器(I)設置在爐膛(2)的左端，管束部件區(3)設置在爐膛(2)的前方，爐膛(2)和管束部件區(3)通過煙氣出口窗連通，管束部件區(3)包括高溫管束區(301)和低溫管束區(302)，其特徵在於:高溫管束區(301)和低溫管束區(302)依次水平布置，每個管束區均分布有多排蛇形管，蛇形管的兩端分別與相對應的管束區進口集箱和管束區出口集箱固定連接；回水通過低溫管束區進口集箱(303)進入低溫管束區(302)的蛇形管互低溫管束區(302)的煙氣進行熱交換後，再進入爐膛(2)左部的水管與爐膛內高溫煙氣進行熱交換，然後再進入高溫管束區(301)的蛇形管與高溫管束區(301)的煙氣進行熱交換，然後進入爐膛(2)右部的水管與爐膛內高溫煙氣進行熱交換，最後經出水口( 14)排出。
[0010]進一步，每個管束區內，多排蛇形管水平層疊布置。
[0011]進一步，蛇形管由管子成180。連續彎制而成。
[0012]進一步，前膜式水冷壁(201)、後膜式水冷壁(202)、左膜式水冷壁(203)和右膜式水冷壁(204)通過爐膛上集箱(4)和爐膛下集箱(5)連接在一起形成爐膛(2)，燃燒器(I)水平安裝在爐膛(2)的左膜式水冷壁(203)上；爐膛(2)內各膜式水冷壁上分布有多個迴路的流程——上升水管(206 )和下降水管(207 );上升水管(206 )和下降水管(207 )的上下兩端分別和爐膛上集箱(4)和爐膛下集箱(5)連通，爐膛上集箱(4)和爐膛下集箱(5)的左端、中間左段、中間右端、右端之間依次分別設置有隔斷。
[0013]進一步，爐膛(2)內的尾部還設置有多排尾部管束(205)。
[0014]進一步，低溫管束區進口集箱(303)外端與回水管(6)連接，低溫管束區出口集箱(304)外端通過低溫管束出口管(7)、第一連接管(10)連接到爐膛(2)的爐膛上集箱(4)的左端；高溫管束區進口集箱(305)外端通過高溫管束入口管(8)、第二連接管(11)連接到爐膛(2)的爐膛上集箱(4)的中間左段，高溫管束區出口集箱(306)外端通過高溫管束出口管
(9)、第三連接管(13)連接到爐膛上集箱(4)的右端，出水口(14)設置在爐膛上集箱(4)的中間右段。
[0015]進一步，在鍋爐的右端還設置有防爆門(13 )。
[0016]進一步，本鍋爐採用強制水循環方式，對各區域的水流速度進行控制；爐膛(2)內熱負荷大的區域下降水管(207)的水流速度控制在1.lm/s以上，上升水管(206)的水流速度控制在0.7m/s以上；爐膛(2)內其它區域的下降水管(207)水流速度控制在lm/s以上，上升水管(206)的水流速度控制在0.5m/s以上。
[0017]該水管式高溫熱水鍋爐具有以下有益效果:
(I)本發明採用合理的水流分配和流程，確保了各受熱面能得到充分冷卻，從而確保鍋爐安全可靠運行。
[0018](2)本發明採用新的結構型式，在沒有省煤器的情況下，鍋爐排煙溫度更低，鍋爐熱效率更高。
[0019](3)本發明鍋爐結構緊湊，體積小巧，佔地面積小。
[0020](4)本發明水容積小，升溫速度快，減少備用熱損失。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1:本發明水管式高溫熱水鍋爐的主視圖；
圖2:本發明水管式高溫熱水鍋爐的俯視圖；
圖3:本發明水管式高溫熱水鍋爐的左視圖(去掉燃燒器)；
圖4:本發明水管式高溫熱水鍋爐的爐膛內結構示意圖(左視圖)；
圖5:本發明水管式高溫熱水鍋爐的爐膛尾部管束示意圖；
圖6:本發明水管式高溫熱水鍋爐的管束部件結構示意圖；
圖7:本發明水管式高溫熱水鍋爐的鍋爐熱水強制循環示意圖；
圖8:本發明管束部件的蛇形管結構示意圖。
[0022]附圖標記說明:
I一燃燒器；2—爐膛；201—前膜式水冷壁；202—後膜式水冷壁；203—左膜式水冷壁；204—右膜式水冷壁；205—尾部管束；206—上升水管；207—下降水管；3—管束部件；301—高溫管束區；302—低溫管束區；303—低溫管束區進口集箱；304—低溫管束區出口集箱；305—高溫管束區進口集箱；306—高溫管束區出口集箱；4一爐膛上集箱；5—爐膛下集箱；6 —回水管；7—低溫管束出口管；8—高溫管束入口管；9一高溫管束出口管；10—第一連接管；11 一第二連接管；12—第三連接管；13—防爆門；14一出水口 ；15—疏水排汙閥；16—排氣閥。

【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖，對本發明做進一步說明:
圖1至圖8示出了一種水管式高溫熱水鍋爐，本鍋爐採用水平布置方式的水管結構型式，包括燃燒器1、爐膛2和管束部件區3。燃燒器I設置在爐膛2的左端，管束部件區3設置在爐膛2的前方，爐膛2和管束部件區3通過煙氣出口窗連通，在鍋爐的右端還設置有防爆門13。爐膛2主要由前膜式水冷壁201、後膜式水冷壁202、左膜式水冷壁203和右膜式水冷壁204通過爐膛上集箱4和爐膛下集箱5連接而成，爐膛2內各膜式水冷壁上分布有多個迴路的流程一上升水管206和下降水管207，如圖4和圖7所示，上升水管206和下降水管207的上下兩端分別與爐膛上集箱4和爐膛下集箱5連通，爐膛上集箱4左端、中間左段、中間右端、右端之間依次設置有隔斷，爐膛下集箱5的左端、中間左段、中間右端、右端之間也依次設置有隔斷，爐膛2內尾部(右端)還設置有多排尾部管束205，如圖5所示，多排尾部管束205可以確保爐膛2出口煙溫控制在1000°C以下。燃燒器I水平安裝在鍋爐爐膛2的左膜式水冷壁203上，燃料在爐膛2內與空氣充分混合燃燒，通過輻射傳熱給四周的膜式水冷壁，加熱水冷壁內，即上升水管206和下降水管207內的爐水。
[0024]管束部件區3分成低溫管束區302和高溫管束區301兩部分，高溫管束區301和低溫管束區302依次水平布置，如圖6所示。每個管束區內設置有水平層疊的多排蛇形管，蛇形管結構如圖8所示，蛇形管由管子成180。連續彎制而成，並與相對應的管束區進出口集箱焊接連接。低溫管束區進口集箱303外端與回水管6連接以便於回水進入低溫管束區302，低溫管束區出口集箱304外端與低溫管束出口管7 —端連接，低溫管束出口管7的另一端通過第一連接管10連接到爐膛2的爐膛上集箱4的左端。高溫管束區進口集箱305外端與高溫管束入口管8 —端連接，高溫管束入口管8的另一端通過第二連接管11連接到爐膛2的爐膛上集箱4的中間左段，高溫管束區出口集箱306外端連接高溫管束出口管9的一端，高溫管束出口管9的另一端通過第三連接管13連接到爐膛上集箱4的右端，在爐膛上集箱4的中間右段還設置有出水口 14。爐膛出口的高溫煙氣先經過高溫管束區301吸熱冷卻，然後經低溫管束區302進一步冷卻，可以確保最終排煙溫度在140°C以下，甚至更低(可以達到100°C以下)。
[0025]工作時，燃料在爐膛2內與空氣充分混合燃燒，通過輻射傳熱給四周的膜式水冷壁，加熱水冷壁內的爐水。同時，高溫煙氣橫向衝刷設置在爐膛2尾部的多排尾部管束205，煙溫進一步降低至950°C左右，並經煙氣出口窗輸出進入管束部件區3。高溫煙氣橫向衝刷高溫管束區301的多排蛇形管束，煙溫降低至300°C左右，然後橫向衝刷低溫管束區302的多排蛇形管束，煙溫降至140°C以下，甚至更低(可以達到100°C以下)。煙氣最終經煙道由煙囪排入大氣。
[0026]而熱水系統的工作流程是:回水先經過回水管6進入低溫管束區302的低溫管束區進口集箱303，經低溫管束區302的蛇形管束加熱後由低溫管束區出口集箱304排出進入低溫管束出口管7，然後通過第一連接管10進入到爐膛2的爐膛上集箱4的左端，如圖7所示，水流進入爐膛2左端的下降水管207，由爐膛下集箱5匯流後進入爐膛2中間左段的上升水管206，並經爐膛上集箱4匯流在爐膛上集箱4中間左段後排出，接著，通過第二連接管
11、高溫管束入口管8進入到高溫管束區301的高溫管束區進口集箱305，經高溫管束區蛇形管束加熱後由高溫管束區出口集箱306排出，接著，通過高溫管束出口管9、第三連接管13進入到爐膛上集箱4的右端，水流進入爐膛2右端的下降水管207，由爐膛下集箱5匯流後進入爐膛2中間右段的上升水管206，最後經爐膛上集箱4匯流在爐膛上集箱4中間右段後從出水口 14輸出滿足參數要求的熱水。
[0027]本發明提供了一種新的水管結構形式，取消了常規鍋爐的對流管束，而採用一種新的蛇形管結構形式作為高溫管束和低溫管束，如圖8所示。管束由多排管子成180。連續彎制而成，並與進出口集箱焊接連接而成。這種新的管路結構形式使得本鍋爐可採用強制水循環方式，對各區域的水流速度進行嚴格控制以確保鍋爐安全，熱負荷較大區域下降水管的水流速度控制在1.lm/s以上，上升水管的水流速度控制在0.7m/s以上；其它區域的下降水管水流速度控制在lm/s以上，上升水管的水流速度控制在0.5m/s以上。合理的流速安排可以確保鍋爐各受熱面不至於產生過冷沸騰，可以保證受熱面的安全。對於額定熱功率確定的鍋爐，其水流量也是恆定的，因此當管束口徑和數量確定後，其管束內的水流速度也是恆定的，因此能確保鍋爐良好的水循環，以及良好的傳熱效果。即使鍋爐負荷發生變化，水流量相應變化，水的流速也可以計算得出，只要水流度高於最低流速，鍋爐還是可以可靠運行的。而對於現有技術中自然循環的熱水鍋爐來說，7jC流動的動力是依靠水溫產生的密度差，況且對流管束的數量也較多，水流速度也比較緩慢，因此當鍋爐負荷變化時循環水量會發生變化，上升水管、下降水管的數量也會發生變化，鍋爐水循環的可靠性不能得到很好的保證。
[0028]本發明高溫管束和低溫管束設計確定後，其煙氣側的流通截面也是固定的，煙氣的額定流速也是固定的。爐膛出口煙氣橫向衝刷蛇形管束，煙氣衝刷更充分，換熱效果更好。水流和煙氣成逆流布置方式。鍋爐各位置的水流速度、煙氣流速可以得到很好的控制，確保鍋爐的安全可靠運行。而自然循環的熱水鍋爐，管束間距是變化的，煙氣衝刷也不能確保完全；同時由於管內水流緩慢，換熱相對較差，會出現局部過熱引起的過冷沸騰等問題。
[0029]因此本發明結構簡單，設計合理，不但為用戶提供了高溫熱水，而且也改善了鍋爐水循環，使產品更合理安全；鍋爐效率更高，同時鍋爐佔地小也降低了用戶的投資成本。
[0030]上面結合附圖對本發明進行了示例性的描述，顯然本發明的實現並不受上述方式的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種水管式高溫熱水鍋爐，包括燃燒器(I)、爐膛(2)和管束部件區(3)，燃燒器(I)設置在爐膛(2)的左端，管束部件區(3)設置在爐膛(2)的前方，爐膛(2)和管束部件區(3)通過煙氣出口窗連通，管束部件區(3)包括高溫管束區(301)和低溫管束區(302)，其特徵在於:高溫管束區(301)和低溫管束區(302)依次水平布置，每個管束區均分布有多排蛇形管，蛇形管的兩端分別與相對應的管束區進口集箱和管束區出口集箱固定連接；回水通過低溫管束區進口集箱(303)進入低溫管束區(302)的蛇形管與低溫管束區(302)的煙氣進行熱交換後，再進入爐膛(2)左部的水管與爐膛內高溫煙氣進行熱交換，然後再進入高溫管束區(301)的蛇形管與高溫管束區(301)的煙氣進行熱交換，然後進入爐膛(2)右部的水管與爐膛內高溫煙氣進行熱交換，最後經出水口( 14)排出。
2.根據權利要求1所述的水管式高溫熱水鍋爐，其特徵在於:每個管束區內，多排蛇形管水平層疊布置。
3.根據權利要求1或2所述的水管式高溫熱水鍋爐，其特徵在於:前膜式水冷壁(201)、後膜式水冷壁(202)、左膜式水冷壁(203)和右膜式水冷壁(204)通過爐膛上集箱(4)和爐膛下集箱(5)連接在一起形成爐膛(2)，燃燒器(I)水平安裝在爐膛(2)的左膜式水冷壁(203)上；爐膛(2)內各膜式水冷壁上分布有多個迴路的流程一上升水管(206)和下降水管(207);上升水管(206)和下降水管(207)的上下兩端分別和爐膛上集箱(4)和爐膛下集箱(5)連通，爐膛上集箱(4)和爐膛下集箱(5)的左端、中間左段、中間右端、右端之間依次分別設置有隔斷。
4.根據權利要求3所述的水管式高溫熱水鍋爐，其特徵在於:爐膛(2)內的尾部還設置有多排尾部管束(205)。
5.根據權利要求3所述的水管式高溫熱水鍋爐，其特徵在於:低溫管束區進口集箱(303 )外端與回水管(6 )連接，低溫管束區出口集箱(304 )外端通過低溫管束出口管(7 )、第一連接管(10)連接到爐膛(2)的爐膛上集箱(4)的左端；高溫管束區進口集箱(305)外端通過高溫管束入口管(8)、第二連接管(11)連接到爐膛(2)的爐膛上集箱(4)的中間左段，高溫管束區出口集箱(306)外端通過高溫管束出口管(9)、第三連接管(13)連接到爐膛上集箱(4)的右端，出水口(14)設置在爐膛上集箱(4)的中間右段。
6.根據權利要求4所述的水管式高溫熱水鍋爐，其特徵在於:低溫管束區進口集箱(303 )外端與回水管(6 )連接，低溫管束區出口集箱(304 )外端通過低溫管束出口管(7 )、第一連接管(10)連接到爐膛(2)的爐膛上集箱(4)的左端；高溫管束區進口集箱(305)外端通過高溫管束入口管(8)、第二連接管(11)連接到爐膛(2)的爐膛上集箱(4)的中間左段，高溫管束區出口集箱(306)外端通過高溫管束出口管(9)、第三連接管(13)連接到爐膛上集箱(4)的右端，出水口(14)設置在爐膛上集箱(4)的中間右段。
7.根據權利要求1、2、4、5或6所述的水管式高溫熱水鍋爐，其特徵在於:在鍋爐的右端還設置有防爆門(13)。
8.根據權利要求1至7任一所述的水管式高溫熱水鍋爐，其特徵在於:本鍋爐採用強制水循環方式，對各區域的水流速度進行控制；爐膛(2)內熱負荷大的區域下降水管(207)的水流速度控制在1.lm/s以上，上升水管(206)的水流速度控制在0.7m/s以上；爐膛(2)內其它區域的下降水管(207)水流速度控制在lm/s以上，上升水管(206)的水流速度控制在0.5m/s以上。
【文檔編號】F24H1/41GK104165455SQ201410392906
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月12日 優先權日:2014年8月12日
【發明者】王中紅, 李東濤, 龍巧雲 申請人:杭州華源前線能源設備有限公司