高效率鍋爐的製作方法

2023-05-15 08:27:56 1

專利名稱：高效率鍋爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高效率鍋爐，屬於鍋爐技術領域。
背景技術：
立式橫水管鍋爐是立式鍋爐中結構最簡單的一種，主要由鍋殼、封頭、爐膽、爐膽頂、橫水管和沖天管等六個部件組成。立式橫水管鍋爐具有通風良好、結構緊湊等優點，但也有其缺點，底層橫水管處於局部高溫的環境中，熱膨脹應力在整個燃燒狀態中無時不在從負面影響著鍋爐的整個受熱面，此外單行程吸熱結構鍋爐的排煙熱損失多，還有鍋爐受熱面水垢、灰垢的生成和累積不可避免地降低整個吸熱結構的傳熱速度。傳統彎火管鍋爐的缺點是儘管說彎火管可以吸收熱膨脹應力，但較大的熱膨脹應力還是存在的，傳統的彎火管鍋爐最大的難題就是火管內的積碳和積灰難以輕易清除， 尤其是民用的小容量鍋爐，沒有吹灰條件，所以不得不選用大口徑無縫管作為煙火管，這樣就算減輕一點點灰堵的現象，但是熱效率低卻是不得不面對的事實。

發明內容
為了克服立式橫水管鍋爐和傳統的彎火管鍋爐在耐用性能和熱效率方面技術上的不足，本發明提供一種豎火管鍋爐，該鍋爐大體上由爐膽，爐膽頂，內置上煙室、直立煙火管、下煙室、鍋殼、鍋爐底座等幾部分組成。該鍋爐應用合理的結構可以將熱膨脹應力以及局部高溫對鍋爐潛在的危害降到最低；可以通過另外的專用工具輕易清除灰垢和水垢，維持吸熱面的清潔度，多行程的吸熱結構將會大幅度降低鍋爐低溫煙氣出煙口的排煙溫度。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是在上下管板之間是排列整齊的煙火管束，由若干個直立金屬管組成，其中整齊排列的目的是方便清水垢，直立的目的是方便清積炭，煙火管束多行程的目的是降低排煙溫度。在煙火管束的上方是上管板和內置上煙室，上煙室的上面是可以開啟的帶有保溫層的密封蓋板，在第一行程煙火管束下管板的下面是燃燒室，其它行程煙火管束下管板的下面是下煙室。上下煙室內隔板的有無及隔板的數量決定煙氣的走向和行程，根據煙火管束內煙氣的走向可以把鍋爐分為兩行程、三行程、多行程吸熱結構。兩行程吸熱結構原理是在爐箅子上燃燒的燃料產生的高溫煙氣向上通過第一行程煙火管束進入上煙室，之後通過第二行程煙火管束進入下煙室，最後從下煙室的出煙口通往煙囪。三行程吸熱結構原理是 在爐箅子上燃燒的燃料產生的高溫煙氣通過第一行程煙火管束進入上煙室，之後通過第二行程煙火管束進入下煙室，再之後通過第三行程煙火管束進入被隔板隔開的上煙室的另一部分，最後從另一部分上煙室出煙口通往煙囪。根據鍋爐功率的不同，下煙室的位置和結構是可以有所不同的。低成本小功率鍋爐的下煙室位於爐膽頂無管區的上方，屬於水冷結構， 因為該下煙室佔據爐膽頂的一部分空間，所以整個爐膽頂的結構不在一個水平面上，可以分為高位置爐膽頂和低位置爐膽頂。當下煙室向上提升，其它行程煙火管束的高度相對降低時，內置下煙室下面的爐膽頂與第一煙火管束的下管板也可以在一個水平面上。為了滿
3足高成本大容量鍋爐檢修和更換煙火管的需要，可以把下煙室設計在鍋爐燃燒室旁面的底部，其下面是可以開啟的保溫型的密封結構，該下煙室的側面也有清積灰手孔。在多行程吸熱結構鍋爐中，第一行程煙火管束的煙火管可以用相對的大口徑厚壁金屬管，而其它行程煙火管束的煙火管則可以用相對的小口徑薄壁管。在鍋爐燃燒狀態中，燃燒室和煙火管以及上煙室與外部結構存在溫度差，尤其是升爐階段，溫度差更大，這樣，處於相對高溫區域的金屬會相對延長的多一些，因而會產生熱膨脹應力，為了降低熱膨脹應力對鍋爐的影響，需要有吸收熱膨脹的結構。鍋爐對熱膨脹應力的吸收部位設在鍋殼與內置上煙室的封頂連接處，當吸熱結構與外圍結構產生膨脹差的時候，爐膽和煙火管束在延長，所產生的熱膨脹應力最終被傳到盆形管板的邊沿，因為該盆形管板的邊沿稍向內凹，而且也相對寬些，所以讓它吸收金屬因熱膨脹而延長了幾毫米所產生的應力還是可以實現的。此外低溫煙氣出煙口和下煙室清灰口與外圍鍋殼的連接處也同樣有較小的熱膨脹應力存在，解決的辦法是，下煙室出口採用波節管或橡膠管來吸收膨脹，波節管或異徑橡膠管大口徑端固定在清灰口(出煙口)處鍋殼向外連接的一小段短圓管上，小口徑端固定在從下煙室引出的出煙短管上。鍋爐的爐膽頂和第一行程煙火管束的煙火管下管端處於局部高溫的環境中，解決的辦法是降低該高溫區域吸熱結構的熱導率，為了降低傳熱速度，可以在第一行程煙火管束的火管下管端增設套管，在爐膽頂部位增設耐火層。在火管束外圍鍋殼上設有清水垢法蘭盤手孔，可以對有序排列的煙火管中下端和下管板水側面的水垢進行定期檢測和清除。本發明的有益效果是吸熱器由多行程直立無縫管組成的煙火管束方便清積碳和清水垢，可以有效降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率；局部高溫和熱膨脹應力的解決，提高了鍋爐的整體耐用性能， 延長了使用年限。


圖1是雙行程吸熱結構鍋爐的縱切面圖。圖2是兩行程吸熱結構鍋爐第一煙火管束下管板所在位置的鍋爐橫截面3是三行程吸熱結構鍋爐的縱切面圖。圖4是三行程吸熱結構鍋爐第一煙火管束下管板所在位置的鍋爐橫截面圖。圖5是第二、第三行程煙火管束的下煙室處於最低端位置的鍋爐縱切面圖。圖6是第二、第三行程煙火管束下管板處於最低位置的三行程吸熱結構鍋爐第一煙火管束下管板所在位置的鍋爐橫截面圖。圖中1.第一行程煙火管束，2.第二行程煙火管束，3.第三行程煙火管束，4.盆形管板，5.第一行程煙火管束下管板，6.第二、第三行程煙火管束下管板，7.燃燒室，8.公共上煙室9.第三行程煙火管束上煙室，10.上煙室隔板，11.上煙室密封蓋板，12.下煙室， 13.低溫煙氣出口，14.吸收熱膨脹應力的類盆形結構，15.爐膽頂處的保溫釘，16.爐膽頂處的耐火層，17.第一行程煙火管束煙火管下管端內的耐高溫套管，18.下煙室與爐膽頂之間的水膜層。19. U形下腳圈，20.鍋爐底座，21.鍋殼，22.波節管或橡膠管，23.出煙短管， 24.鍋殼上的短圓管。
具體實施例方式圖1中的煙火管束可分為高溫煙氣第一行程煙火管束(1)和高溫煙氣第二行程煙火管束O)，它們位於上管板(4)和下管板之間，上管板為盆形結構管板，而下管板又分為第一行程煙火管束的下管板( 和第二行程煙火管束的下管板(6)。第一行程煙火管束的下管板也是鍋爐的高位置爐膽頂，其下面是燃燒室，第二行程煙火管束的下管板下面是下煙室，屬於水冷結構，該下煙室位於低位置爐膽頂的上方。吸熱結構的煙火管束由若干個直立金屬管組成。與高溫煙氣第一行程煙火管束直接相通的，下面是燃燒室(7)，上面是公共上煙室(8)，與第二行程煙火管束直接相通的，上面是公共上煙室(8)，下面是相對獨立的下煙室(12)。在公共上煙室(8)的上面有可以開啟的帶有保溫層的密封蓋(11)，在獨立的內置下煙室側面有低溫煙氣出煙口(13)。鍋殼的下端通過U形下腳圈(19)與爐膽的底端相連接，U形下腳圈的下面是鍋爐底座00)。圖2中的煙火管束分為高溫煙氣第一行程煙火管束(1)、第二行程煙火管束(2)和第三行程煙火管束(3)，它們位於上管板(4)和下管板之間，上管板為盆形結構管板，而下管板又分為第一行程煙火管束的下管板( 和第二、第三行程煙火管束公共下管板(6)。第一行程煙火管束的下管板同樣是鍋爐的高位置爐膽頂，位於燃燒室的上方，第二第三行程煙火管束的下管板與兩行程吸熱結構的鍋爐一樣，下面是屬於水冷結構的下煙室，該燃燒室位於低位置爐膽頂的上方。吸熱結構的煙火管束由若干個直立金屬管組成。與高溫煙氣第一行程煙火管束直接相通的，下面是燃燒室(7)，上面是公共上煙室(8)，與第二行程煙火管束直接相通的，上面是公共上煙室(8)，下面是下煙室(12)，與第三行程煙火管束直接相通的，上面是被隔板(10)隔開的上煙室的另一部分(9)，下面是與第二行程煙火管束公共的下煙室(12)。在公共上煙室(8、9)的上面有可以開啟的帶有保溫層的密封蓋(11)，在下煙室側面有清積灰手孔。三行程煙火管束吸熱結構的低溫煙氣出煙口(1 在被隔板隔開的上煙室(9)的側面。在鍋殼的下端通過U形下腳圈(19)與爐膽的底端相連接，U形下腳圈的下面是鍋爐底座00)。圖3中的煙火管束分為高溫煙氣第一行程煙火管束(1)、第二行程煙火管束(2)和第三行程煙火管束(3)，第一行程煙火管束由相對的大口徑厚壁金屬管組成，第二、第三行程煙火管束由小口徑薄壁金屬管組成，它們位於上管板(4)和下管板之間，上管板為盆形結構管板，而下管板又分為第一行程煙火管束的下管板( 和第二、第三行程煙火管束公共下管板(6)。第一行程煙火管束的下管板是鍋爐的爐膽頂，其下面是燃燒室，第二第三行程煙火管束的下管板和下煙室在鍋爐燃燒室旁邊的底部。吸熱結構的煙火管束由若干個直立金屬管組成。與高溫煙氣第一行程煙火管束直接相通的，下面是燃燒室(7)，上面是公共上煙室(8)，與第二行程煙火管束直接相通的，上面是公共上煙室(8)，下面是下煙室(12)， 與第三行程煙火管束直接相通的，上面是被隔板(10)隔開的上煙室的另一部分(9)，下面是與第二行程煙火管束公共的下煙室(12)。在公共上煙室(8、9)的上面有可以開啟的帶有保溫層的密封蓋(11)，在下煙室側面有清積灰手孔。三行程煙火管束吸熱結構的低溫煙氣出煙口(13)在被隔板隔開的上煙室(9)的側面。鍋殼的下端通過U形結構與爐膽的底邊相連接，U形封底(19)的下面是鍋爐底座00)。該鍋爐為方形臥式結構鍋爐。在不同行程的煙火管束吸熱結構鍋爐中，吸收熱膨脹應力的結構主要設在上煙室的盆形管板外沿與鍋殼頂端的封頂處，通常要求在盆形管板的外圍再有一個口徑相對大一些的類盆形結構(14)該結構與盆形管板有所不同，除了口徑大之外，其高度較低，而且底部有空心結構。底部空心的類盆形結構下面與鍋爐外殼相連接，上面與盆形管板的外沿相連接，要求盆形管板的外沿最好是有一定的寬度，並且是向內傾斜的微鬥形。在需要存水較多的情況下，鍋殼的直徑也相對大些，盆形結構的寬邊沿也可以直接與鍋殼頂端相連接。在不同行程的煙火管束吸熱結構鍋爐中，低溫煙氣出煙口和清積灰手孔布置在上煙室或下煙室的側面，該結構與鍋爐外殼之間同樣有熱膨脹應力存在，解決的辦法是，在兩行程或四行程吸熱結構的下煙室側面開設一個出煙口，之後焊接上一段出煙短管(23)，在外圍相同位置的鍋殼上開設一個口徑較出煙短管口徑再大一些的圓孔，該圓孔上焊一段短圓管(M)，選用波節管或異徑橡膠管(22)，大口徑端與鍋殼上的圓管連接，小口徑端直接連接在從下煙室引出的圓鐵管。因為為了施工的需要，從下煙室引出的出煙短管較短，還需要再連接一段同規格的出煙短管該處的低溫煙氣出煙口也是清積灰手孔位置。煙火管三行程吸熱鍋爐的低溫煙氣出煙口設在被隔板隔開的上煙室的另一部分，該結構同樣可以採用波節管或橡膠管來吸收熱膨脹應力。在不同行程的煙火管束吸熱結構鍋爐中，局部高溫出現在高位置爐膽頂、低位置爐膽頂，還有第一行程煙火管束的下管端。解決的辦法是在第一行程煙火管束的每個煙火管的下管端預埋一段探出管外一小部分的耐高溫合金套管，(17)爐膽頂部位布置保溫釘 (15)，增設耐火層(16)。煙火管內探出的套管管端要求與耐火層外表面呈水平狀。低成本小功率鍋爐的下煙室位於爐膽頂無管區的上方，屬於水冷結構，為了利於水循環，該下煙室的底板及其下面的低位置爐膽頂最好有不低於15度的向上傾斜角度，而且該處的水膜層(18)也應有一定的厚度。在不同行程的煙火管束吸熱結構鍋爐中，在爐膽頂上方外側的鍋殼上，根據需要布置有若干個清水垢法蘭盤手孔，其位置應在排列整齊的火管束的兩端。
權利要求
1.一種高效率鍋爐主要由鍋殼、爐膽、爐膽頂、下煙室、直立煙火管、上煙室及鍋爐底座組成，其特徵是位於上管板和下管板之間的是若干個直立無縫管組成的煙火管束，上管板為盆形結構管板，盆形結構管板的上面是可以開啟的密封蓋板，下管板分為相對獨立的第一行程煙火管束下管板和其它行程煙火管束下管板，第一行程煙火管束下管板的下面是燃燒室，其它行程煙火管束下管板的下面是下煙室；盆形結構管板與鍋殼上端的封頂處通過類盆形結構採用寬邊沿的形式連接以吸收熱膨脹應力。
2.根據權利要求1所述的高效率鍋爐，其特徵是上下煙室內隔板的有無及隔板的數量決定煙氣的走向和行程，根據煙火管束內煙氣的走向可以把鍋爐分為兩行程、三行程和多行程吸熱結構。
3.根據權利要求2所述的高效率鍋爐，其特徵是第一行程煙火管束中的煙火管可以用大口徑厚壁管，其它行程煙火管束中的煙火管可以相對選小口徑薄壁管。
4.根據權利要求1所述的高效率鍋爐，其特徵是根據鍋爐功率的不同，下煙室的位置和結構是可以有所不同的，其中小功率鍋爐下煙室位於燃燒室的上方(低位置爐膽頂的上方)，屬於水冷結構，大功率鍋爐下煙室位於燃燒室旁面的底部。
5.根據權利要求1所述的高效率鍋爐，其特徵是盆形結構上管板的寬邊沿包括向內傾斜的微鬥形。
6.根據權利要求5所述的高效率鍋爐，其特徵是盆形結構上管板的寬邊沿可以通過既無邊沿、底部又有空心的類盆形結構與鍋殼頂端相連接；在鍋爐需要存水量相對較多的情況下，鍋殼的直徑也相對大些，盆形結構的寬邊沿可以直接與鍋殼頂端相連接。
7.根據權利要求1所述的高效率鍋爐，其特徵是在上煙室、下煙室側面相應的位置上有低溫煙氣出煙口和清積灰手孔。
8.根據權利要求7所述的高效率鍋爐，其特徵是低溫煙氣出煙口和清積灰手孔處可以通過波節管、橡膠管連接在出煙短管和鍋殼短圓管之間以吸收該區域的熱膨脹應力。
9.根據權利要求1所述的高效率鍋爐，其特徵是第一行程煙火管束中煙火管的下管端內布置有一段耐高溫套管，在爐膽頂部位布置保溫釘，增設耐火層，對有煙火管的部位， 煙火管內的耐高溫套管要求探出一部分，探出的套管管端要求與耐火層的外表面呈水平狀。
10.根據權利要求1所述的高效率鍋爐，其特徵是在爐膽頂上方外側的鍋殼上布置有清水垢法蘭盤手孔，其位置應在排列整齊的火管束的兩端。
全文摘要
一種高效率豎火管鍋爐大體上由鍋殼、爐膽、爐膽頂、內置上煙室、直立煙火管、下煙室及鍋爐底座等幾部分組成。在上下管板之間是排列整齊的煙火管束，由若干個直立金屬管組成，在煙火管束的上方是上管板和內置上煙室，上煙室的上面是可以開啟的帶保溫層的密封蓋板，在第一行程煙火管束下管板的下面是燃燒室，其它行程煙火管束下管板的下面是下煙室，上下煙室內隔板的有無及隔板的數量決定煙氣的走向和行程，根據煙火管束內煙氣的走向可以把鍋爐分為兩行程、三行程、多行程吸熱結構。上煙室上端與鍋殼上端的封頂處採用吸收熱膨脹應力的結構。多行程直立金屬管組成的煙火管束方便清積碳和清水垢，可以有效降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率；局部高溫和熱膨脹應力的解決，提高了鍋爐的整體耐用性能，延長了使用年限。
文檔編號F24H1/00GK102418915SQ20101029462
公開日2012年4月18日 申請日期2010年9月28日 優先權日2010年9月28日
發明者蔣恩良 申請人:蔣恩良