加熱鍋爐的製作方法

2023-04-30 13:37:11

專利名稱：加熱鍋爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及燃燒液體或固體燃料的加熱鍋爐，它包括至少一個可通過載熱介質的，設置在兩個可通過的端段之間的中間段，所有各段均由鑄鐵製成，且密封接合成一個構成爐體的組件，其上設有順流和回流接頭並具有燃燒室，加熱燃氣的煙道，以及設有排放噴嘴的廢氣收集室。
這種加熱鍋爐在本專業中是公知的，稱為分段式鍋爐。這種加熱鍋爐的各段一般由灰鑄鐵鑄成，模鑄時要使用相應的型芯，除了中心型砂排出問題外，製造時還會消耗大量人力。另外，各段還要一個接一個地接合成一個構成鍋爐殼體的組件。為了保護各段，使其加熱燃氣側能抵抗可能形成的酸性冷凝液，在灰鑄鐵各段的燃氣側還要設置適當的防護塗層，但是因為只有能夠形成與灰鑄鐵耐久牢固連接的固有的緊密塗層時才能實現這種技術方案，因此塗層往往會引起問題。
除了灰鑄鐵的這種加熱鍋爐和熱交換器的製造之外，專利文件DE-A-3622260還公開了通過壓鑄法用鋁合金生產這種加熱鍋爐，這種方法造價較低，另外也會帶來熱傳遞性能更好的優點。但是這並不能改變灰鑄鐵製成的加熱鍋爐的那種普通的分段式結構原理，即要求壓鑄的杯形段在圓周上焊接起來，兩個杯形段形成一個中空體，中空體接合起來形成加熱鍋爐。
另外，輕金屬或輕金屬合金與灰鑄鐵相比較，其優點是能抵抗脫硫天然氣形成的冷凝液，但是卻不能抵抗構成載熱介質的熱水，熱水一般會變成鹼性，遲早會侵蝕輕金屬製成的這種鍋爐的有水一側。另外，由於最後的鑄件和輕金屬的各段都必須是無孔的，因而對輕金屬鑄造有很高的要求，也就是說，為了滿足這種很高的要求，輕金屬必須是優質的，例如，不能使用輕金屬如鋁的廢料。
因此，本發明的目的是提供上述那種類型的鍋爐，在其燃氣側和水側都是耐腐蝕的，這與輕金屬鑄體是否有孔，或有孔的程度如何都沒有關係，其附加的優點在於，鑄造可以是無型芯的，而且加熱鍋爐雖然是分段式的，但並不要求將各段用螺紋接合起來。
按照本發明的加熱鍋爐克服了上述問題，其中，在每個板形段中，載熱介質可流過的空腔是由鑄入輕金屬框架的管或管系構成的，其順流和回流接頭從每個輕金屬框架突出，並連接於爐體之外的順流或回流集流器，至少一個設有構成燃燒室的開口的中間段和朝向中間段連接側的兩個端段設有周向布置的周邊連接件，其兩端為氣密封表面形式。
鑄入的管以曲折方式伸過輕金屬框架，或最好採用管系(下文將詳述)，這些管或管系是通常在加熱鍋爐結構中採用的鋼管，保證了良好的導熱性能，水密性，並足以抵抗在水側的腐蝕，從而提供了使用質量較差的輕金屬的前提，而輕金屬在燃氣側可抵抗冷凝液。為了滿足各段的無型芯模鑄的需要，順流和回流接頭並不呈現構成各段的輕金屬在其中模鑄的槽形;管或管系的兩端只是簡單地從各段側向伸出並連接於順流或回流的集流器。
為了形成燃燒室，中間段分別設有相應的凹槽和開口，當各段接合起來時，即構成燃燒室。端段設有相應的開口，一方面供燃燒管通過，另一方面供燃氣排放接頭。在鑄造時上述凹槽或開口並不要求使用型芯。
為了在無型芯鑄造中，使管或管系能夠在周向上由輕金屬包合，管或管系設有需要數目的隔套以便使管或管系插入模具，上述隔套也是由輕金屬製成的。大家知道鋁和輕金屬合金比鐵具有較高的熱膨脹係數。因此，要使鑄入的管或管系的膨脹與鋁相同以避免管系承受過大的拉伸應力，從而防止管系上的焊縫開裂，這一點是很重要的。為此，管上最好以預定間隔設置溝槽，這些溝槽(例如相應於管材的強度)不應過深，但應較寬。當圍繞管鑄造時，液態鋁也會填入這些溝槽，因而由於輕金屬框架與溝槽的接合，在膨脹中不會滑出管系。鑑於在管上設有大量溝槽，溝槽的長度只需要可以忽略地加以改變。
周向布置的周邊連接杆當然只伸至需要外部密封的那些點。周向布置的周邊連接杆的高度應保證擴大的傳遞面終止在連接杆上緣所在平面之下。
雖然本發明的加熱鍋爐最好用作以大氣燃燒器工作的加熱鍋爐，但是也可用吹管燃燒器工作。
現對照以下附圖詳述本發明的推薦實施例。


圖1是加熱鍋爐中間段的側視圖;
圖2是沿圖1中Ⅱ-Ⅱ線的中間段的剖視圖;
圖3是加熱鍋爐中間段的側視圖，其管系具有稍許不同的形式;
圖3A和3B是構成管系的管的特殊形式的剖面圖;
圖4是沿圖3中Ⅳ-Ⅳ線的中間段的剖視圖;
圖5是由圖1和3所示中間段接合起來所構成的加熱鍋爐的側視圖;
圖6是包括曲折形狀的管的加熱鍋爐的中間段的側視圖;
圖7是加熱鍋爐另一實施例的側視圖;
圖8是加熱鍋爐具體實施例的立體圖;
圖8A，8B，8C和8D的圖8所示實施例各段的剖視圖;
圖9表示設有旁路通道的中間段，以及圖10A和10B表示圖下所示實施例的中間段。
現參閱附圖，加熱鍋爐包括至少一個中間段3，設置在兩個可通過的端段1，2之間且也可由載熱介質通過，所有各段均由金屬鑄成，並密封地接合成構成爐體的組件B，其上設有順流和回流的接頭4，5，並具有燃燒室10和燃氣排放口9。對於這種由許多段1-3構成的加熱鍋爐來說，非常重要的是，各段1-3是由無芯輕金屬構成而且在每段1-3中，可通過的空腔是由鑄入輕金屬框架的管6或管系6′構成的，順流和回流接頭4，5從每個輕金屬框架上突出並連接於順流和回流集流管4′，5′。
在至少一個中間段3的兩側和在朝向連接中間段的側面S的兩個端段1，2的大側面F，至少在燃氣排放部分AS的區域設有加大的熱傳遞面7以及周向設置的周邊連接杆8。
圖1是中間段3和管系6′的側視圖，管系的各條管雖是用虛線示出的，但為清晰起見，局部地加上了網格線。圖3，4中間段與圖1的中間段的不同之處在於，同樣局部加有網格線的管系6′，其各管有著不同的布置形式。
在圖6所示實施例中，以曲折方式延伸的管6被鑄入中間段3。
圖1，3和6所示各實施例均為具有大氣燃燒器(未示)的加熱鍋爐，所示中間段3設有相應於燃燒室10所需橫載面的開口10′。當加熱燃氣向上流過燃氣排放部分AS時，周向布置的周邊連接杆8(見圖3)向上是以一個排氣收集室12終止的，室12有一橫跨整個組件的排氣口9(見圖5)。
圖1，3所示構成管系6′的管可以如圖3A，3B所示呈橢圓形截面，其廣闊側BS對著輕金屬框架的段1-3的側面F以便「攔擋(BAR)」由大的熱傳遞面施加熱的方向。
另外，管系的管6″設有相互間隔開來的溝槽11，向著水側的溝槽的深度，當液態輕金屬鑄造過程中引起熱膨脹時足以可靠地固定住不同材料的零件，輕金屬是以外部填入溝槽11的。由於上述固定作用，當受熱時，輕金屬框架和鑄入其中的管系基本一致地熱膨脹。這種熱膨脹的不同只是在百分之一毫米的範圍之內，而所述的固定作用將使管系的焊縫免受拉伸應力，否則管系上的焊縫可能會出現開裂。
加大的熱傳遞面7(圖中示為許多凸起7′)是在模製成形時自動形成的，也用於收集和排放冷凝液的杆11，杆11保證冷凝液的橫向排放，以防止冷凝液滴在燃燒器(未畫)上。
同時鑄入的管6和管系6′的管6″，如果不是垂直方向布置(見圖1)的話，應向側面SS之一傾斜地布置，使蒸汽氣泡可以排出。
如圖4所示，考慮到暴露於高溫，在燃燒室10上方流動區域A這一部分上的凸起7′的尺寸逐漸增加且小於燃氣排放部分AS的鄰接區域F1上的凸起7′的尺寸。
在圖7所示的實施例中，段1-3位於上方，因而適用吹管燃燒器(未畫)的燃燒室10位於組件的頂部，也就是說，燃氣向下排入廢氣收集室12。周邊連接杆8也在上部水平橫向區域內延伸，並被固定相應的厚度(見圖10A，B)以便有選擇地以並排關係鑄出許多管形束，並適當地排放在那裡傳遞的熱量。
上述技術方案也適用於圖8所示實施例，其中，吹管燃燒器的燃燒室10基本以水平方向設置，在燃燒室10的一端部由排放部分AS垂直向下地接合起來。燃燒室10橫向伸過整個上部，而排放部分AS是布置在組件B向下延伸的腿部16上，一般來說，組件基本呈矩形體。燃燒室10的形狀在與燃燒器相對端可為弧形，如圖8中虛線所示，因而段1-3需要有相應的形狀。此實施例中各段如圖8A-D所示。圖8A表示兩個端段1′，2′，圖8B表示鑄入管系的中間段3′，圖8C則為沿圖8B中Ⅰ-Ⅰ線的剖視圖。圖8D所示的中間段與圖8B所示中間段的不同之處在於，設有一可封閉的旁路通道13。在各實施例中相同的件號代表相同的零件，因此，所述各段無需另作說明。
由於各段是鑄成的，至少一段可方便地設有一個可封閉的由防冷凝材料管構成的旁路通道13。如果加熱鍋爐不作為一個形成冷凝液的鍋爐工作的話，打開的旁路通道可相應地提高排出的廢氣的溫度(見圖9)。為了使未經冷卻的燃氣通過所述通道流入廢氣收集室以增加排出廢氣的溫度，必須使所述垂直旁路通道平行於加熱氣體的煙道而延伸。
在圖1，3和6所示段1-3的適用於大氣燃燒器的實施例中，整個組件B(見圖6)下部設有冷凝液收集槽口。
為了將密封材料插入周向設置的周邊連接杆8的密封面8′中從而使各段1-3能接合起來形成氣密的組件B，如果不準備在端段1，2之間設置相應長度的緊固錨的話，連接杆8設有相應的可旋緊的緊固眼15(只在圖3的中間段上示出)。為了更方便地在段1-3間設置密封材料，在周向設置的周邊連接杆8兩端的氣密表面8′上可衝有槽8″(見圖4)。
關於通過圖1，3，6，7和10A，B所示中間段接合起來的端段1，2，在燃燒器側的端段1的開口10″小於中間段3的開口10′，如圖3虛線所示，而另一端段2則沒有開口，這是由於端段2構成點火室和燃燒室的後壁2″。由於後壁2″受到相當大的熱量，在後壁2″的區域也設有運水管系，設置方式與圖8A所示端段1′，2′的情況相同或相似，相對於圖8的整個組件B，圖8A的端段1′，2′構成組件B的側面。
權利要求
1.一種燃燒液態或氣態燃料的加熱鍋爐，具有至少一個設置在兩個可通過的端段(1，2)之間而且也可由載熱介質通過的中間段(3)，各段均由輕金屬鑄成，並密封地接合起來構成形成爐體的組件(B)，其上設有順流和回流接頭(4，5)並具有燃燒室(10)，加熱燃氣煙道和包括一排放口(9)的廢氣收集室(12)，在所述組件中，至少在燃燒室(10)後的熱傳遞面設有加大的熱傳遞面(7)，其特徵在於在每個板形的段(1，2，3)中，由載熱介質通過的空腔具有鑄入輕金屬框架的管(6)或管系(6′)，順流和回流接頭(4，5)從每個輕金屬框架上凸出並連接於布置在組件(B)之外的順流和回流集流器(4′，5′)，在至少一個設有開口(10′)並構成燃燒室(10)的中間段(3)的兩側而在兩個端段(1，2)朝向中間段的連接側(8)設有周向設置的周邊連接杆(8)，其兩端呈氣體密封表面(8′)的形式。
2.如權利要求1所述的加熱鍋爐，其特徵在於至少一個中間段(3)-在其側視圖中-形成一個板形框，框的一半(基本為上部)構成接合的熱交換表面，而其下半部設有構成燃燒室(10)的開口(10′)。
3.如權利要求1所述的加熱鍋爐，其特徵在於至少一個中間段(3)-在側視圖中-構成一板形框，框的底部構成接合的熱交換表面，其上半部設有構成燃燒室(10)的開口(10′)。
4.如權利要求1所述的加熱鍋爐，其特徵在於至少一個中間段(3)和兩個端段(1，2)-在側視圖中-構成基本呈矩形體的框，接合的熱交換面設置在向下延伸的腿部(16)上，燃燒室(10)設置在中間段(3)的上部和在兩個端段(1，2)之間。
5.如權利要求1至4中任一項所述的加熱鍋爐，其特徵在於構成管系(6′)的管(6)或管(8″)呈橢圓形截面，其在輕金屬框架中的寬闊側朝向段(1-3)的側面(F)。
6.如權利要求1至5中任一項所述的加熱鍋爐，其特徵在於構成管系(6′)的管(6)或管(6″)設有間隔開來的溝槽(11)。
7.如權利要求1-6中任一項所述的加熱鍋爐，其特徵在於加大的熱傳遞面(7)如凸起，肋片等，其在流入區域(A)中的尺寸小於在氣體排放部分(AS)的鄰接區域(F1)中的尺寸。
8.如權利要求1-7中任一項所述的加熱鍋爐，其特徵在於段(1-3)的輕金屬框在其受到加熱燃氣作用的側面(F)上設有冷凝液收集和排放杆(11′)，所述杆(11′)朝向所述段的一個或另一個窄側(SS)傾斜。
9.如權利要求1-8中任一項所述的加熱鍋爐，其特徵在於中間段(3)設有可封閉的旁路通道(13)。
10.如權利要求1-9中任一項所述的加熱鍋爐，其特徵在於周向布置的周邊連接杆(8)，其尺寸可以忽略地大於加大的熱交換表面(7)。
全文摘要
一種燃燒液、氣燃料的加熱鍋爐具有至少一個可由載熱介質通過且設在兩可通過的端段間的中間段，各段由輕金屬製成。各段接合成構成爐體的組件，其上有順流和回流接頭並包括一燃燒室，煙道和帶排氣嘴的廢氣收集室。按照本發明，各段為無型芯鑄成的輕金屬，其中可通過的空腔由鑄入輕金屬框的管或管系形成，順、回流接頭從各輕金屬框突出並連接於順、回流集流器。在至少一個中間段的兩側和兩端段朝向中間段的連接側在大的側面上，至少在燃氣排放部分的區域內，設有加大的熱傳遞面和周向設置的周邊連接杆，從而考慮到在氣側和水側的腐蝕，同時簡化了製作，不必使用高質輕金屬，因為對其不再有液密要求。
文檔編號F24H1/32GK1094495SQ9410111
公開日1994年11月2日 申請日期1994年1月28日 優先權日1993年1月29日
發明者漢斯·菲斯曼 申請人:漢斯·菲斯曼