一種燃油燃氣熱水鍋爐及其水冷系統的製作方法

2023-07-31 03:27:01

一種燃油燃氣熱水鍋爐及其水冷系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種燃油燃氣熱水鍋爐及其水冷系統，包括爐膛水冷系統和對流水冷系統，其中爐膛水冷系統包括分別位於爐膛兩側的側面水冷壁，對流水冷系統包括對流管束、上鍋筒和下鍋筒，側面水冷壁中的水管上端均與上鍋筒連通，爐膛水冷系統還包括：沿爐膛深度方向布置的下集箱，且側面水冷壁中的水管下端均與下集箱連通；一端與上鍋筒前端連通，另一端與下集箱前端連通，且位於爐膛外部的前下降管；一端與上鍋筒後端連通，另一端與下集箱後端連通，且位於爐膛外部的後下降管。該水冷系統能夠有效改善爐膛水冷壁的水循環狀況，保證了爐膛水冷壁中的水流速度，避免了爆管事故的發生。本實用新型還公開了一種具有上述水冷系統的燃油燃氣熱水鍋爐。
【專利說明】一種燃油燃氣熱水鍋爐及其水冷系統

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及熱水鍋爐製備【技術領域】，特別涉及一種燃油燃氣熱水鍋爐及其水冷系統。

【背景技術】
[0002]目前，區域性供熱發展迅猛，熱水鍋爐的容量也隨之逐漸增大，對於容量較大的承壓熱水鍋爐而言，爆管是多發性事故，爆管通常會造成較為嚴重的影響，尤其是爐膛水冷壁的爆管更是如此，由於水冷壁是設置在爐膛周圍的，因而水冷壁的爆管有可能導致鍋爐減水甚至滅火，若在鍋爐減水時鍋爐的自動保護措施不夠，或者操作不當將有可能導致鍋爐爆炸事故的發生。
[0003]導致鍋爐爆管的原因較多，其中水循環不良是目前承壓熱水鍋爐出現爆管事故較為常見的原因，鍋爐水循環不良主要表現為水流流速較低。目前市場上通行的燃油燃氣熱水鍋爐的爐膛水冷壁通常與下鍋筒連通，爐膛水冷壁中的水流循環過程為:鍋爐給水由上鍋筒經過對流管束進入下鍋筒，再由下鍋筒進入到爐膛水冷壁與爐膛換熱，受熱後的水流將沿著爐膛水冷壁管路上升回到上鍋筒中，然後從上鍋筒通過對流管束再進入到下鍋筒內進行下一循環。
[0004]由此可見，對流管束實際上充當了爐膛水冷壁的下降管，而對流管束中的水在下降過程中不可避免的要被煙氣加熱，這就導致了自然循環的重度差形成的壓頭較低，水流的自然循環速率下降；同時，由於對流管束兼作對流換熱時水流的上升通道和爐膛水冷壁的下降管，因而兩套水系統共用對流管束，在實際運行的過程中，對流管束區和爐膛水冷壁非常容易發生「搶水」現象，這會降低爐膛水冷壁內的水流量，從而導致爐膛水冷壁中的水流速降低，低速的水流不僅無法及時帶走爐膛傳遞給管壁的大量的輻射熱，同時還會造成水中的懸浮物附著在管壁上結垢，導致傳熱惡化，且水循環摩擦阻力增大，水流速度進一步降低，最終導致爆管事故的發生。
[0005]因此，如何能夠改善燃油燃氣熱水鍋爐中爐膛水冷壁的水循環狀況，以便保證爐膛水冷壁中的最低安全水速，避免爆管事故的發生是目前本領域技術人員亟需解決的技術問題。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的之一是提供一種燃油燃氣熱水鍋爐的水冷系統，以便能夠改善燃油燃氣熱水鍋爐中爐膛水冷壁的水循環狀況，從而保證爐膛水冷壁的水流速度，避免爆管事故的發生。
[0007]本實用新型的另一目的在於提供一種具有上述水冷系統的燃油燃氣熱水鍋爐。
[0008]為達到上述目的，本實用新型所提供的燃油燃氣熱水鍋爐的水冷系統包括爐膛水冷系統和對流水冷系統，其中所述爐膛水冷系統包括分別位於爐膛兩側的側面水冷壁，所述對流水冷系統包括對流管束、上鍋筒和下鍋筒，並且所述側面水冷壁中的水管上端均與所述上鍋筒連通，所述爐膛水冷系統還包括:
[0009]沿爐膛深度方向布置在爐底的下集箱，且所述側面水冷壁中的水管下端均與所述下集箱連通；
[0010]一端與所述上鍋筒前端底部連通，另一端與所述下集箱前端頂部連通，且位於爐膛外的前下降管；
[0011]一端與所述上鍋筒後端底部連通，另一端與所述下集箱後端頂部連通，且位於爐膛外的後下降管。
[0012]優選的，所述側面水冷壁為膜式水冷壁。
[0013]優選的，每一組所述側面水冷壁沿爐膛的深度方向上均由多段水冷壁單元構成，且相鄰兩段所述水冷壁單元通過膨脹節連接。
[0014]優選的，所述前下降管與所述後下降管的直徑相同，且對稱設置在爐膛外的前後兩端。
[0015]優選的，所述上鍋筒和所述下集箱分別位於爐膛的兩側，且其中一組所述側面水冷壁與所述上鍋筒所在的爐膛側面以及爐膛的底面貼合，另外一組所述側面水冷壁與所述下集箱所在的爐膛側面以及爐膛的頂部貼合。
[0016]優選的，還包一端與所述下集箱連通，且折向所述爐膛內部的後部水冷管，所述後部水冷管的另一端與所述上鍋筒相連且所述後部水冷管封閉爐膛後牆構成後水冷壁。
[0017]優選的，所述後水冷壁中的後部水冷管彎折形成折線漸變狀煙氣導流部。
[0018]本實用新型中還公開了一種燃油燃氣熱水鍋爐，包括水冷系統，並且所述水冷系統為上述任意一項所公開的燃油燃氣熱水鍋爐的水冷系統。
[0019]由以上技術方案可以看出本實用新型所提供的燃油燃氣熱水鍋爐的水冷系統，包括爐膛水冷系統和對流水冷系統，其中對流水冷系統包括上鍋筒、下鍋筒和連通兩者的對流管束，而爐膛水冷系統包括位於爐膛兩側的側面水冷壁、沿爐膛深度方向布置在爐底的下集箱、前下降管和後下降管，其中位於爐膛兩側的兩組側面水冷壁上端均與上鍋筒連通，下端均與下集箱連通，前下降管的上端與上鍋筒的前端底部連通，下端與下集箱的前端頂部連通，後下降管的上端與上鍋筒的後端底部連通，下端與下集箱的後端頂部連通，並且前、後下降管均位於爐膛的外部。
[0020]可見，本實用新型中所公開的水冷系統既相互聯繫，又相互獨立，具有顯著的特佔-
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[0021]首先，上鍋筒、下鍋筒和對流管束構成對流水冷系統，上鍋筒、下集箱、側面水冷壁、前下降管以及後下降管構成爐膛水冷系統，這兩種水冷系統的熱水經爐內水循環統一匯集到上鍋筒中輸出，同時這兩個系統中的冷水來源也均為上鍋筒，上鍋筒中的冷水將首先通過前後下降管進入爐膛水冷系統，經循環加熱後回到上鍋筒，然後通過對流管束進入到對流水冷系統中循環，兩個系統相對獨立，循環迴路單一，這就有效避免了鍋爐運行過程中兩個水冷系統「搶水」現象的出現，從而保證了爐膛水冷系統內有充足的水流量；
[0022]其次，由於冷水首先分配給前後下降管，因而爐膛水冷系統在循環過程中的有效壓頭顯著增大，其原因在於，爐膛水冷系統的前下降管和後下降管均設置在爐膛的外部，冷水在下降的過程中不受熱，而側面水冷壁中的水在爐膛處被充分加熱，工質密度差顯著拉大，從而使由工質密度差所產生的有效壓頭顯著增大，工質在爐膛水冷系統中的流速顯著增加。
[0023]綜上，本實用新型中所提供的燃油燃氣熱水鍋爐的水冷系統既可以保證爐膛水冷壁中具有充足的水流量，又能夠保證爐膛水冷壁中的水流具有較大流速，因而有效改善了爐膛水冷壁的水循環狀況，避免了爆管事故的發生。
[0024]本實用新型中所公開的燃油燃氣熱水鍋爐由於包含上述水冷系統，因而該燃油燃氣熱水鍋爐兼具上述水冷系統的相應優點，本文對此不再進行贅述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型實施例所提供的水冷系統的側面結構示意圖；
[0026]圖2為本實用新型實施例所提供的水冷系統的正面結構示意圖；
[0027]圖3為本實用新型實施例中所公開的煙氣導流部的結構示意圖。
[0028]其中，I為對流管束，2為上鍋筒，3為下鍋筒，4為側面水冷壁，5為下集箱，6為前下降管，7為後下降管，8為煙氣導流部。

【具體實施方式】
[0029]本實用新型的核心之一是提供一種燃油燃氣熱水鍋爐的水冷系統，以便能夠改善燃油燃氣熱水鍋爐中爐膛水冷壁的水循環狀況，從而保證爐膛水冷壁的水流速度，避免爆管事故的發生。
[0030]本實用新型的另一核心是提供一種具有上述水冷系統的燃油燃氣熱水鍋爐。
[0031]為了使本【技術領域】的人員更好地理解本實用新型方案，下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0032]請同時參考圖1和圖2，圖1為本實用新型實施例所提供的水冷系統的側面結構示意圖，圖2為本實用新型實施例所提供的水冷系統的正面結構示意圖。
[0033]本實用新型實施例所提供的燃油燃氣熱水鍋爐的水冷系統中，具體包括爐膛水冷系統和對流水冷系統，對流水冷系統主要用於對煙管部位進行冷卻，其中爐膛水冷系統包括位於爐膛兩側的兩組側面水冷壁4，通常也可稱為左側水冷壁和右側水冷壁，對流水冷系統中包括上鍋筒2、下鍋筒3和設置在上鍋筒2與下鍋筒3之間的對流管束1，如圖1中所示，並且兩組側面水冷壁4中的水管上端均與上鍋筒2連通，該爐膛水冷系統中還包括:下集箱5、前下降管6和後下降管7，其中下集箱5沿爐膛的深度方向布置在爐底，並且兩組側面水冷壁4中的水管下端均與下集箱5連通，如圖1和圖2中所示，其中前下降管6的上端與上鍋筒2的前端底部連通，下端與下集箱5的前端頂部連通，並且前下降管6位於爐膛的外部，以避免前下降管6與爐膛進行換熱，後下降管7的上端與上鍋筒2的後端底部連通，下端與下集箱5的後端頂部連通，並且後下降管7也位於爐膛的外部，後下降管7設置在爐膛外部同樣是為了避免與爐膛換熱。
[0034]需要進行說明的是，本實用新型實施例中所提到的前、後、左、右等方位詞均是針對鍋爐本身而言的，鍋爐的燃燒機安裝端為前端，與前端相對的另一端為後端，當人面對鍋爐燃燒機的安裝端時，左手邊為鍋爐的左側，右手邊為鍋爐的右側。
[0035]相較於目前的燃油燃氣熱水鍋爐而言，本實用新型實施例所公開的熱水鍋爐的水冷系統具有非常明顯的優勢，具體的:該水冷系統中包括兩個既相互聯繫又相互獨立的水冷系統，其中上鍋筒2、下鍋筒3和對流管束I構成對流水冷系統，上鍋筒2、下集箱5、側面水冷壁4、前下降管6以及後下降管7構成爐膛水冷系統，這兩種水冷系統的熱水統一匯集到上鍋筒2中輸出，同時這兩個系統中的冷水來源也均為上鍋筒2，上鍋筒2中的冷水將首先通過前後下降管進入爐膛水冷系統，經循環加熱後回到上鍋筒2，然後通過對流管束I進入到對流水冷系統中循環，這兩個系統相對獨立，循環迴路單一，這就有效避免了鍋爐運行過程中兩個水冷系統「搶水」現象的出現，從而保證了爐膛水冷系統內有充足的水流量；
[0036]另外，由於冷水首先分配給前後下降管，因而該水冷系統的爐膛水冷系統在循環過程中的有效壓頭顯著增大，其原因在於，爐膛水冷系統的前下降管6和後下降管7設置在爐膛的外部，冷水在下降的過程中不受熱，而側面水冷壁4中的水在爐膛處被充分加熱，工質密度差顯著拉大，從而使由工質密度差所產生的壓頭顯著增大，工質在爐膛水冷系統中的流速顯著增加。
[0037]由此可見，本實用新型實施例中所公開的燃油燃氣熱水鍋爐的水冷系統既可以保證爐膛水冷壁中具有充足的水流量，又能夠保證爐膛水冷壁中的水流具有較大流速，因而有效改善了爐膛水冷壁的水循環狀況，避免了爆管事故的發生。
[0038]本領域技術人員熟知的是，爐膛兩側的側面水冷壁可以為光管式的水冷壁也可為膜式水冷壁，本實用新型中優選的採用膜式水冷壁，膜式水冷壁具有優良的氣密性，並且水冷壁的外側僅需敷以較薄的保溫材料(例如矽酸鋁)即可，採用該種水冷壁後爐膛的高溫煙氣與爐牆耐火材料不直接接觸，有利於防止結渣以及爐牆輕型化。
[0039]更進一步的，為了方便製作和安裝，同時也為了有效提高水冷壁的使用壽命，本實施例中的位於爐膛兩側的兩組側面水冷壁4沿爐膛的深度方向上均由多段水冷壁單元構成，並且相鄰的兩段水冷壁單元通過膨脹節連接。
[0040]將側面水冷壁4設置為分段式結構，將有降低鍋爐的製造難度，對於爐膛深度較大的鍋爐而言，效果尤為明顯，這使得側面水冷壁4在製作過程中可以分段製作出多個水冷壁單元，然後在現場進行組裝即可構成整個側面水冷壁4 ;水冷壁單元之間通過膨脹節連接還可以為側面水冷壁4在使用過程中的膨脹變形預留伸縮間隙，避免側面水冷壁4上的應力集中。
[0041]本實用新型所公開的燃油燃氣鍋爐的水冷系統中，還著重關注了下集箱5中前後配水的均勻性，具體的，為了保證下集箱5的前端和後端所進入的冷水量一致，本實施例中的前下降管6和後下降管7的直徑相同、數量一致，並且前下降管6和後下降管7對稱地設置在爐膛外的前後兩端，所謂爐膛外的兩端具體是指前下降管6和後下降管7分別設置在爐膛的前後兩端，並且均位於爐膛的外部，如圖2中所示。
[0042]當下集箱5前後兩端的配水量一致時，側面水冷壁4中的水量分布將會受到「集箱效應」的影響，即與下集箱5兩端連通的水管中的水流量小於與下集箱5中部連通的水管中的水流量，並大致呈正態分布，而這恰恰與爐膛中的溫度場分布相匹配，爐膛中心為高負荷區，該處的側面水冷壁4中的水流量較大，流速較快，而爐膛前後兩端相對而言為低負荷區，相應的，爐膛兩端的側面水冷壁4中的水流量較小，流速較低。
[0043]爐膛左右兩側的側面水冷壁4的水流均勻分配，也是本實用新型中著重關注的一點，請參考圖1，在本實施例中，上鍋筒2和下集箱5分別位於爐膛的兩側，即上鍋筒2與下集箱5位於兩個不同的側面上，並且其中一組側面水冷壁4(本實施例中具體為左側水冷壁)與上鍋筒2所在的爐膛側面以及爐膛的底面貼合，另外一組側面水冷壁4 (本實施例中具體為右側水冷壁)與下集箱5所在的爐膛側面以及爐膛的頂部貼合。整個爐膛水冷系統構成「菱形」結構，爐膛水冷系統的該種布置方式可以使兩組側面水冷壁的彎管數量、沿程長度基本保持一致，從而使兩組側面水冷壁的沿程阻力特性趨於一致，這就可以保證水流由上鍋筒2通過前後下降管和下集箱均勻的分配到兩組側面水冷壁4內，保證爐膛兩側水冷壁的水量和水速一致。
[0044]更進一步的，為了對爐膛的後部進行冷卻，避免幹燒，本實施例中的水冷系統中還包括一端與下集箱5連通，且逐漸折向爐膛內部的後部水冷管，並且後部水冷管的另一端與上鍋筒2相連，後部水冷管封閉爐膛後牆構成後水冷壁，從而充分保證爐膛的水冷度，增加鍋爐運行的安全性和可靠性，優選的，後部水冷壁中的後部水冷管還彎折形成折線漸變狀的煙氣導流部8，從而有效減小煙氣流動的阻力。
[0045]所謂折線漸變狀的煙氣導流部8具體是指整個煙氣導流部是由多段折線首尾相接而形成的漸變狀煙氣導流部，如圖3中所示，圖3實際是爐膛周圍水冷壁管的剖面示意圖，能夠清楚的顯示折線漸變狀煙氣導流部的形狀，圖中的箭頭為煙氣的流向。
[0046]本實用新型實施例中還公開了一種燃油燃氣熱水鍋爐，該鍋爐中包括水冷系統，並且該水冷系統為上述任意一實施例中所公開的燃油燃氣熱水鍋爐的水冷系統。
[0047]由於包含上述水冷系統，因而該燃油燃氣熱水鍋爐兼具上述水冷系統的相應優點，本申請文件中對此不再進行贅述。
[0048]以上對本實用新型所提供的燃油燃氣熱水鍋爐及其水冷系統進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種燃油燃氣熱水鍋爐的水冷系統，包括爐膛水冷系統和對流水冷系統，其中所述爐膛水冷系統包括分別位於爐膛兩側的側面水冷壁(4)，所述對流水冷系統包括對流管束(I)、上鍋筒(2)和下鍋筒(3)，其特徵在於，所述側面水冷壁(4)中的水管上端均與所述上鍋筒(2)連通，所述爐膛水冷系統還包括: 沿爐膛深度方向布置在爐底的下集箱(5)，且所述側面水冷壁(4)中的水管下端均與所述下集箱(5)連通； 一端與所述上鍋筒(2)前端底部連通，另一端與所述下集箱(5)前端頂部連通，且位於爐膛外的前下降管(6)； 一端與所述上鍋筒(2)後端底部連通，另一端與所述下集箱(5)後端頂部連通，且位於爐膛外的後下降管(7)。
2.根據權利要求1所述的燃油燃氣熱水鍋爐的水冷系統，其特徵在於，所述側面水冷壁(4)為膜式水冷壁。
3.根據權利要求2所述的燃油燃氣熱水鍋爐的水冷系統，其特徵在於，每一組所述側面水冷壁(4)沿爐膛的深度方向上均由多段水冷壁單元構成，且相鄰兩段所述水冷壁單元通過膨脹節連接。
4.根據權利要求1所述的燃油燃氣熱水鍋爐的水冷系統，其特徵在於，所述前下降管(6)與所述後下降管(7)的直徑相同，且對稱設置在爐膛外的前後兩端。
5.根據權利要求1所述的燃油燃氣熱水鍋爐的水冷系統，其特徵在於，所述上鍋筒(2)和所述下集箱(5)分別位於爐膛的兩側，且其中一組所述側面水冷壁(4)與所述上鍋筒(2)所在的爐膛側面以及爐膛的底面貼合，另外一組所述側面水冷壁(4)與所述下集箱(5)所在的爐膛側面以及爐膛的頂部貼合。
6.根據權利要求5所述的燃油燃氣熱水鍋爐的水冷系統，其特徵在於，還包一端與所述下集箱(5)連通，且逐漸折向所述爐膛內部的後部水冷管，所述後部水冷管的另一端與所述上鍋筒(2)相連且所述後部水冷管封閉爐膛後牆構成後水冷壁。
7.根據權利要求6所述的燃油燃氣熱水鍋爐的水冷系統，其特徵在於，所述後水冷壁中的後部水冷管彎折形成折線漸變狀煙氣導流部(8)。
8.一種燃油燃氣熱水鍋爐，包括水冷系統，其特徵在於，所述水冷系統為如權利要求1-7任意一項所述的燃油燃氣熱水鍋爐的水冷系統。
【文檔編號】F24H9/00GK203949377SQ201420415052
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】張文勝, 龔希波 申請人:張文勝, 龔希波