專利名稱：一種受熱面全部強制上升流動的角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及熱能工程技術(shù)領域，具體涉及一種受熱面全部強制上升流動的角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
2000年以來，伴隨著我國工業(yè)化和城市化的發(fā)展以及節(jié)能環(huán)保要求的提高、城市供熱需求的巨幅增大，大容量層燃燃煤集中供熱鍋爐進入了快速發(fā)展時期。層燃鍋爐大型化是我國新形勢下節(jié)能減排推廣應用的主要成功經(jīng)驗。根據(jù)對市場上大容量層燃燃煤集中供熱鍋爐運行狀況的調(diào)研，水火管鍋爐是鍋爐發(fā)展過程中由內(nèi)燃轉(zhuǎn)變?yōu)橥馊嫉倪^渡產(chǎn)品，不適宜進一步大型化；水管鍋爐是層燃熱水鍋爐大型化和參數(shù)提高的必由之路，而在水管鍋爐結(jié)構(gòu)中，角管式熱水鍋爐結(jié)構(gòu)合理，原材料消耗少，長周期運行安全可靠，高效節(jié)能，減排環(huán)保，必將成為我國集中供熱站大容量熱水鍋爐的首選爐型。目前，已經(jīng)生產(chǎn)的角管式鍋爐是我國在1992年通過GEF項目從國外眾多的工業(yè)鍋爐產(chǎn)品中經(jīng)過專家遴選之后引進的技術(shù)產(chǎn)品，主要有自然循環(huán)和強制循環(huán)兩種結(jié)構(gòu)，運行多年來，相繼出現(xiàn)一些問題，一直沒有獲得市場認可，經(jīng)過市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，引進技術(shù)除燃燒系統(tǒng)中的開式爐膛和爐拱技術(shù)不適合我國煤種外，現(xiàn)有角管技術(shù)在長周期運行安全方面存在如下隱患(1)現(xiàn)有自然循環(huán)的角管式熱水鍋爐全部采用膜式水冷壁制造，鑒于膜式水冷壁采用光管和扁鋼組焊而成，一旦發(fā)生膜式水冷壁爆管事故，維修難度非常大，維修周期長，現(xiàn)場維修時的對接焊質(zhì)量難以保證，容易留下焊接隱患，成為新的爆管誘因。由于熱水鍋爐供熱負荷極不穩(wěn)定，熱水流量隨時間變動較大，自然循環(huán)時，經(jīng)常會發(fā)生停滯或倒流的非正常水動力工況，惡化傳熱能力，造成壁溫飛升，以致引起爆管的悲劇。(2)另外，熱水鍋爐在供熱過程中具有很大的負荷變動性，循環(huán)水量在50% 100%之間變動，負荷變動時，自然循環(huán)和強制循環(huán)的熱水鍋爐的最低安全水速難以保持，爐膛水冷壁向下流動的管束中可能因水流速過低引起水循環(huán)的停滯和倒流等危險工況，現(xiàn)有的強制循環(huán)角管式熱水鍋爐的低負荷運行和停電保護頗受質(zhì)疑。市場上運行的強制循環(huán)的熱水鍋爐，多數(shù)情況下，膜式水冷壁的上、下集箱內(nèi)部布置了隔板，把整個水冷壁受熱面分割成了向上和向下流動的循環(huán)回路，向下流動的循環(huán)回路在低負荷運行和突然停電時，勢必會出現(xiàn)水循環(huán)的停滯和倒流的水動力工況，這種工況的存在嚴重威脅到熱水鍋爐運行管理安全，因此，現(xiàn)有強制循環(huán)方式可能發(fā)生的低負荷和停電保護問題影響了先進技術(shù)產(chǎn)品的推廣應用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種受熱面全部強制上升流動的角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)，避免了引起爆管、低負荷運行和停電保護的缺陷，實現(xiàn)了節(jié)省鋼架、氣密性好、漏風少、不會引起爆管、燃燒效率高、確保該結(jié)構(gòu)在任何負荷下都可以安全可靠地工作、具有超強的停電保護功能以及有效地降低了煙氣中硫酸結(jié)露引起的低溫腐蝕和堵灰的危險工況。為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種受熱面全部強制上升流動的角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)，包括豎直貼附于帶有前后相靠的爐膛103和對流豎井101的鍋爐的前墻102外壁且兩側(cè)角嵌卡合于該前墻102外壁兩側(cè)棱的前墻并兩側(cè)墻角管4，前墻并兩側(cè)墻角管4與前墻上部的鍋筒10導通，前墻并兩側(cè)墻角管4通過連通管9同豎直貼附于鍋爐的對流豎井101后方外壁且兩側(cè)角嵌卡合于該對流豎井101后方外壁兩側(cè)棱的對流豎井并兩側(cè)墻角管30相導通，前墻并兩側(cè)墻角管4和對流豎井并兩側(cè)墻角管30分別與前墻102外壁下部的前墻膜式水冷壁下集箱2和爐膛103后方外壁下部的爐膛后墻膜式水冷壁下集箱40導通，對流豎井101前方相靠的爐膛103的上方按前后順序依次設置有爐膛前墻膜式水冷壁上集箱18和爐膛后墻膜式水冷壁上集箱19，爐膛前墻膜式水冷壁上集箱18和爐膛后墻膜式水冷壁上集箱19分別通過管道同各自上方的前水平連通管17和后水平連通管21相導通，而前水平連通管17和后水平連通管21分別同分布在鍋爐的左右側(cè)墻前部的前垂直連通管15和左右側(cè)墻后部的后垂直連通管沈相導通，該左右側(cè)墻上帶有側(cè)墻角板30，前垂直連通管15和后垂直連通管沈同左右側(cè)墻下方設置的側(cè)墻膜式水冷壁下集箱1連通，而在鍋爐的左右側(cè)墻上方設置的側(cè)墻膜式水冷壁上集箱14與鍋筒10相連通，鍋筒10的上部與對流豎井101后墻下方的對流豎井后墻膜式壁下集箱38依次通過上水平連通管13和上垂直連通管33導通連接，在對流豎井101的后方外壁下方的對流豎井后墻膜式壁下集箱38與對流豎井后墻膜式水冷壁四相連通，對流豎井后墻膜式水冷壁四上串聯(lián)連通布置了第一級省煤器31、第二級省煤器34和第三級省煤器36，對流豎井后墻膜式水冷壁四也同鍋爐頂部的爐頂出口集箱20連通。所述的第一級省煤器31、第二級省煤器34和第三級省煤器36的受熱面均為旗式結(jié)構(gòu)受熱面。所述的前墻并兩側(cè)墻角管4、側(cè)墻角板30以及對流豎井101后墻構(gòu)成自支撐結(jié)構(gòu)，它們的內(nèi)部水的流向為全部下降流動。所述的鍋爐內(nèi)的爐膛前墻模式水冷壁6的上端和下端分別同爐膛前墻膜式水冷壁上集箱18和前墻膜式水冷壁下集箱2相連通，后墻膜式水冷壁觀的上端和下端分別同爐膛后墻膜式水冷壁上集箱19和爐膛后墻膜式水冷壁下集箱40導通，側(cè)墻模式水冷壁7的上端和下端分別同側(cè)墻膜式水冷壁上集箱14和側(cè)墻膜式水冷壁下集箱1導通，對流豎井膜式水冷壁四分別同爐頂出口集箱20和對流豎井后墻膜式壁下集箱38導通，爐膛前墻模式水冷壁6的受熱面、后墻膜式水冷壁觀的受熱面、側(cè)墻模式水冷壁7的受熱面以及對流豎井膜式水冷壁四的受熱面全部上升流動。所述的對流豎井后墻膜式壁下集箱38的兩端均與對流豎井101后墻和側(cè)墻角板30相非導通式連接。所述的爐膛103和對流豎井101內(nèi)的膜式水冷壁內(nèi)的工質(zhì)水全部上升流動，而其所有的受熱面管保持無下降流動。利用大直徑角管構(gòu)成框架系統(tǒng)，兼做支撐和工質(zhì)水的下降和循環(huán)連通管，省卻鋼架；全部采用膜式水冷壁受熱面，省卻耐火材料和隔熱、保溫材料，氣密性好，漏風少，燃燒效率高；所有受熱面中的工質(zhì)水全部上升流動，所有受熱面管無下降流動，下降流動均為非受熱面管，完全杜絕了常規(guī)自然循環(huán)或常規(guī)強制循環(huán)回路設計中因為存在部分水冷壁管下降流動可能出現(xiàn)的停滯或倒流的非正常水動力工況，膜式水冷壁中的工質(zhì)水全部上升流動確保工質(zhì)水具有較高的質(zhì)量流速，有效地消除過冷沸騰發(fā)生時可能出現(xiàn)的水冷壁管壁溫升高而引起爆管的危險工況；更為有效的是，水循環(huán)結(jié)構(gòu)采用單鍋筒輔助的強制循環(huán)方式，增大了水容量，確保該系統(tǒng)在任何負荷下都可以安全可靠地工作；該循環(huán)系統(tǒng)在突然停電后，自動放氣閥打開，鍋筒、下降管和上升管又可構(gòu)成自然循環(huán)回路，具有超強的停電保護功能；工質(zhì)水被各級受熱面不斷加熱后進入煙氣溫度最低的第一級省煤器，提高了省煤器受熱面金屬壁面溫度，有效地降低了煙氣中硫酸結(jié)露引起的低溫腐蝕和堵灰的危險工況。


附圖是本發(fā)明的側(cè)視透明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更詳細的說明。如附圖所示，受熱面全部強制上升流動的角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)，包括豎直貼附于帶有前后相靠的爐膛103和對流豎井101的鍋爐的前墻102外壁且兩側(cè)角嵌卡合于該前墻102外壁兩側(cè)棱的前墻并兩側(cè)墻角管4，前墻并兩側(cè)墻角管4與前墻上部的鍋筒10導通，前墻并兩側(cè)墻角管4通過連通管9同豎直貼附于鍋爐的對流豎井101后方外壁且兩側(cè)角嵌卡合于該對流豎井101后方外壁兩側(cè)棱的對流豎井并兩側(cè)墻角管30相導通，前墻并兩側(cè)墻角管4和對流豎井并兩側(cè)墻角管30分別與前墻102外壁下部的前墻膜式水冷壁下集箱2和爐膛103后方外壁下部的爐膛后墻膜式水冷壁下集箱40導通，對流豎井101前方相靠的爐膛103的上方按前后順序依次設置有爐膛前墻膜式水冷壁上集箱18和爐膛后墻膜式水冷壁上集箱19，爐膛前墻膜式水冷壁上集箱18和爐膛后墻膜式水冷壁上集箱19分別通過管道同各自上方的前水平連通管17和后水平連通管21相導通，而前水平連通管17和后水平連通管21分別同分布在鍋爐的左右側(cè)墻前部的前垂直連通管15和左右側(cè)墻后部的后垂直連通管沈相導通，該左右側(cè)墻上帶有側(cè)墻角板30，前垂直連通管15和后垂直連通管沈同左右側(cè)墻下方設置的側(cè)墻膜式水冷壁下集箱1連通，而在鍋爐的左右側(cè)墻上方設置的側(cè)墻膜式水冷壁上集箱14與鍋筒10相連通，鍋筒10的上部與對流豎井101后墻下方的對流豎井后墻膜式壁下集箱38依次通過上水平連通管13和上垂直連通管33導通連接，在對流豎井101的后方外壁下方的對流豎井后墻膜式壁下集箱38與對流豎井后墻膜式水冷壁四相連通，對流豎井后墻膜式水冷壁四上串聯(lián)連通布置了第一級省煤器31、第二級省煤器34和第三級省煤器36，對流豎井后墻膜式水冷壁四也同鍋爐頂部的爐頂出口集箱20連通。所述的第一級省煤器31、第二級省煤器34和第三級省煤器36的受熱面均為旗式結(jié)構(gòu)受熱面。所述的前墻并兩側(cè)墻角管4、側(cè)墻角板30以及對流豎井101后墻構(gòu)成自支撐結(jié)構(gòu)，它們的內(nèi)部水的流向為全部下降流動。所述的鍋爐內(nèi)的爐膛前墻模式水冷壁6的上端和下端分別同爐膛前墻膜式水冷壁上集箱18和前墻膜式水冷壁下集箱2相連通，后墻膜式水冷壁觀的上端和下端分別同爐膛后墻膜式水冷壁上集箱19和爐膛后墻膜式水冷壁下集箱40導通，側(cè)墻模式水冷壁7的上端和下端分別同側(cè)墻膜式水冷壁上集箱14和側(cè)墻膜式水冷壁下集箱1導通，對流豎井膜式水冷壁四分別同爐頂出口集箱20和對流豎井后墻膜式壁下集箱38導通，爐膛前墻模式水冷壁6的受熱面、后墻膜式水冷壁觀的受熱面、側(cè)墻模式水冷壁7的受熱面以及對流豎井膜式水冷壁四的受熱面全部上升流動。所述的對流豎井后墻膜式壁下集箱38的兩端均與對流豎井101后墻和側(cè)墻角板30相非導通式連接。所述的爐膛103和對流豎井101內(nèi)的膜式水冷壁內(nèi)的工質(zhì)水全部上升流動，而其所有的受熱面管保持無下降流動。 本發(fā)明的工作原理是當鍋爐的回水被送入與鍋筒導通的回水集箱11時，通過鍋筒10中的水空間隔板12下部進行分配之后通過前墻中間下降管3、前墻并兩側(cè)墻角管4、連通管9、對流豎井后墻和側(cè)墻角板30分別分配給前墻膜式水冷壁下集箱2和爐膛后墻膜式水冷壁下集箱40，然后通過爐膛前墻模式水冷壁6和墻膜式水冷壁觀上升流動吸收爐膛103中高溫煙氣放出的熱量，被加熱到預設的溫度后，分別進入爐膛前墻膜式水冷壁上集箱18和爐膛后墻膜式水冷壁上集箱19，然后通過爐膛前墻膜式水冷壁上集箱18和爐膛后墻膜式水冷壁上集箱19的前水平連通管17和后水平連通管21分配給左右側(cè)墻前部的垂直連通管15和左右側(cè)墻后部的垂直連通管沈在爐墻外不受熱下降流動，均勻分配給左右側(cè)墻膜式水冷壁下集箱1，通過側(cè)墻模式水冷壁7吸收爐膛103中高溫煙氣放出的熱量上升流動，被加熱到更高的溫度后，分別進入側(cè)墻膜式水冷壁上集箱14，并匯入鍋筒10的上部，在鍋筒中混合后通過上水平連通管13和上垂直連通管33分配給對流豎井后墻膜式壁下集箱38，經(jīng)過對流豎井后墻膜式壁下集箱38分配給對流豎井膜式水冷壁四、第一級省煤器31、第二級省煤器34和第三級省煤器36，通過在布置三級省煤器的對流豎井后墻膜式水冷壁管內(nèi)的中間位置焊接的垂直于水冷壁管中心線的非完全堵板，根據(jù)堵板的橫截面積占管內(nèi)流通面積的90%，只在水冷壁管的向火側(cè)保留了 10%的弓形面積以冷卻對流豎井后墻上升的水冷壁管，以此確保了 90%的水流經(jīng)第一級省煤器31、第二級省煤器34和第三級省煤器36，對流豎井后墻膜式水冷壁四、第一級省煤器31、第二級省煤器34和第三級省煤器36吸熱后上升流動至爐頂出口集箱20，并經(jīng)垂直連通管22進入熱水鍋爐出口集箱23，回水經(jīng)過各級受熱面不斷吸熱，達到額定出口熱水溫度送入管網(wǎng)；而當煤或生物質(zhì)或垃圾等固體燃料在鍋爐底部的爐排105、前拱5以及后拱管束35組成的爐膛中引燃、燃燒和燃盡，除此之外，固體燃料干燥后分解出的揮發(fā)份和高溫煙氣攜帶的固體顆粒從爐膛103底部進入爐膛103進一步燃燒和燃盡，把燃料燃燒放出的熱量通過輻射換熱傳遞給側(cè)墻模式水冷壁7，爐膛前墻模式水冷壁6、墻膜式水冷壁觀以及爐膛后墻水冷凝渣管束27，經(jīng)爐膛后墻水冷凝渣管束27的輻射和對流換熱后，高溫煙氣通過轉(zhuǎn)彎煙室轉(zhuǎn)彎180°后進入對流豎井101，依次橫向沖刷第一級省煤器31、第二級省煤器34和第三級省煤器36，煙氣在本體完成換熱后從鍋爐的煙氣出口 39排出。
權(quán)利要求
1.一種受熱面全部強制上升流動的角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于包括豎直貼附于帶有前后相靠的爐膛(103)和對流豎井(101的鍋爐的前墻(102)外壁且兩側(cè)角嵌卡合于該前墻(10 外壁兩側(cè)棱的前墻并兩側(cè)墻角管G)，前墻并兩側(cè)墻角管(4)與前墻上部的鍋筒(10)導通，前墻并兩側(cè)墻角管(4)通過連通管(9)同豎直貼附于鍋爐的對流豎井(101)后方外壁且兩側(cè)角嵌卡合于該對流豎井(101)后方外壁兩側(cè)棱的對流豎井并兩側(cè)墻角管(30)相導通，前墻并兩側(cè)墻角管(4)和對流豎井并兩側(cè)墻角管(30)分別與前墻(10 外壁下部的前墻膜式水冷壁下集箱( 和爐膛(10 后方外壁下部的爐膛后墻膜式水冷壁下集箱GO)導通，對流豎井(101)前方相靠的爐膛(10 的上方按前后順序依次設置有爐膛前墻膜式水冷壁上集箱(18)和爐膛后墻膜式水冷壁上集箱(19)，爐膛前墻膜式水冷壁上集箱(18)和爐膛后墻膜式水冷壁上集箱(19)分別通過管道同各自上方的前水平連通管(17)和后水平連通管相導通，而前水平連通管(17)和后水平連通管分別同分布在鍋爐的左右側(cè)墻前部的前垂直連通管(1 和左右側(cè)墻后部的后垂直連通管06)相導通，該左右側(cè)墻上帶有側(cè)墻角板(30)，前垂直連通管(1 和后垂直連通管06)同左右側(cè)墻下方設置的側(cè)墻膜式水冷壁下集箱(1)連通，而在鍋爐的左右側(cè)墻上方設置的側(cè)墻膜式水冷壁上集箱(14)與鍋筒(10)相連通，鍋筒(10)的上部與對流豎井(101)后墻下方的對流豎井后墻膜式壁下集箱(38)依次通過上水平連通管(1 和上垂直連通管(3 導通連接，在對流豎井(101)的后方外壁下方的對流豎井后墻膜式壁下集箱(38)與對流豎井后墻膜式水冷壁09)相連通，對流豎井后墻膜式水冷壁09)上串聯(lián)連通布置了第一級省煤器(31)、第二級省煤器(34)和第三級省煤器(36)，對流豎井后墻膜式水冷壁09)也同鍋爐頂部的爐頂出口集箱O0)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受熱面全部強制上升流動的角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的第一級省煤器(31)、第二級省煤器(34)和第三級省煤器(36)的受熱面均為旗式結(jié)構(gòu)受熱面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的受熱面全部強制上升流動的角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的前墻并兩側(cè)墻角管G)、側(cè)墻角板(30)以及對流豎井(101)后墻構(gòu)成自支撐結(jié)構(gòu)，它們的內(nèi)部水的流向為全部下降流動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的受熱面全部強制上升流動的角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的鍋爐內(nèi)的爐膛前墻模式水冷壁(6)的上端和下端分別同爐膛前墻膜式水冷壁上集箱(18)和前墻膜式水冷壁下集箱( 相連通，后墻膜式水冷壁08)的上端和下端分別同爐膛后墻膜式水冷壁上集箱(19)和爐膛后墻膜式水冷壁下集箱GO)導通，側(cè)墻模式水冷壁(7)的上端和下端分別同側(cè)墻膜式水冷壁上集箱(14)和側(cè)墻膜式水冷壁下集箱(1)導通，對流豎井膜式水冷壁09)分別同爐頂出口集箱OO)和對流豎井后墻膜式壁下集箱(38)導通，爐膛前墻模式水冷壁(6)的受熱面、后墻膜式水冷壁08)的受熱面、側(cè)墻模式水冷壁(7)的受熱面以及對流豎井膜式水冷壁09)的受熱面全部上升流動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的受熱面全部強制上升流動的角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的對流豎井后墻膜式壁下集箱(38)的兩端均與對流豎井(101)后墻和側(cè)墻角板(30)相非導通式連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的受熱面全部強制上升流動的角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的爐膛(10 和對流豎井(101)內(nèi)的膜式水冷壁內(nèi)的工質(zhì)水全部上升流動，而其所有的受熱面管保持無下降流動。
全文摘要
一種受熱面全部強制上升流動的角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)，由置在爐排之上的爐膛、膜式水冷壁受熱面和與其毗鄰的對流豎井膜式壁受熱面組成，鍋爐本體由布置在結(jié)構(gòu)四角的大直徑鋼管、鍋爐和集箱構(gòu)成的自支撐的框架式結(jié)構(gòu)，避免了引起爆管、低負荷運行和停電保護的缺陷，實現(xiàn)了節(jié)省鋼架、氣密性好、漏風少、不會引起爆管、燃燒效率高、確保該系統(tǒng)在任何負荷下都可以安全可靠地工作、具有超強的停電保護功能以及有效地降低了煙氣中硫酸結(jié)露引起的低溫腐蝕和堵灰的危險工況。
文檔編號F24H9/14GK102374658SQ20111021242
公開日2012年3月14日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者劉志起, 張吉虎, 成丁南, 王云剛, 賈曉琳, 趙欽新, 鮑穎群 申請人:西安交通大學