專利名稱：一種銷釘板翅水管式整體冷凝鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱能工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及ー種銷釘板翅水管式整體冷凝鍋爐。
背景技術(shù)：
開發(fā)新型天然氣利用熱能動力設(shè)備，需要在當(dāng)前技術(shù)基礎(chǔ)上提高天然氣利用效率，主要從以下兩個方面著手一方面，進ー步提高天然氣的燃燒效率，另ー方面，當(dāng)前天然氣利用設(shè)備的排煙溫度過高，還需要進ー步降低，從而提高設(shè)備轉(zhuǎn)換效率。目前，戶用熱水供暖兩用熱水器/爐多采用大氣式或擴散式燃燒裝置，過量空氣系數(shù)高，燃燒效率低，NOx 排放高；燃氣供暖熱水鍋爐的排煙溫度一般在150 180°C以上，エ業(yè)蒸汽鍋爐的排煙溫度在200 260°C以上，燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐的排煙溫度仍在180°C以上，油氣屬于清潔能源，以上這些油氣利用裝置燃燒后的煙氣熱能缺乏深度利用，造成石油、天然氣清潔能源的極大浪費，同時也一定程度上加重了環(huán)境污染。冷凝鍋爐采用高效燃燒技術(shù)，可以有效降低燃燒過量空氣系數(shù)，提高天然氣燃燒效率，降低NOx生成與排放，同時有利于煙氣中水蒸氣冷凝；采用煙氣熱能深度利用技木， 可將設(shè)備排煙溫度降到煙氣露點溫度(或水露點)以下，不僅可以回收利用排煙中的顯熱， 還可利用天然氣燃燒時產(chǎn)生的水蒸氣凝結(jié)時放出的大量汽化潛熱，節(jié)約能源，同時凝結(jié)液對煙氣中的C02，NOx, SOx等有害氣體還有一定的吸收作用，可以減少污染氣體排放。本專利申請人之前申請的申請?zhí)枮?01110282129. 2的中國專利，冷凝鍋爐爐膛換熱空間與板翅換熱空間之間設(shè)置有爐膛下底板，冷凝鍋爐爐膛換熱空間與與板翅換熱空間通過下底板相通，這樣的結(jié)構(gòu)不利于發(fā)揮全預(yù)混燃燒器輻射換熱能力強的優(yōu)勢，另外在熱應(yīng)カ分布不均的情況下，底板易出現(xiàn)疲勞裂紋的危害，同時該專利中的煙管式結(jié)構(gòu)，在進行防腐鍍膜時，煙板結(jié)構(gòu)需先將銷釘板翅(或鑄造凸臺)側(cè)噴涂后，再焊接組成煙管結(jié)構(gòu)， 在焊接過程中有可能損壞防腐鍍膜，且該結(jié)構(gòu)的加工制造難度大。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，本發(fā)明的目的在于提供ー種銷釘板翅水管式整體冷凝鍋爐，有利于發(fā)揮全預(yù)混燃燒器輻射換熱能力強的優(yōu)勢，同時解決了現(xiàn)有技術(shù)中換熱元件加工制造難度大的問題。為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是ー種銷釘板翅水管式整體冷凝鍋爐，包括外殼1，外殼I下部設(shè)有轉(zhuǎn)彎煙室7，帶有冷凝液排出管8的冷凝液中和處理裝置9布置在轉(zhuǎn)彎煙室7下方，全預(yù)混無焰燃燒器3鍋爐上部的上頂板4上，全預(yù)混無焰燃燒器3下方為爐內(nèi)換熱空間2，爐內(nèi)換熱空間2下部布置ー個以上的整體對流和凝結(jié)換熱的銷釘板翅水管式傳熱元件6，爐內(nèi)換熱空間2的下方與所述轉(zhuǎn)彎煙室7的頂部相導(dǎo)通，所述外殼I內(nèi)壁與爐內(nèi)換熱空間2的外壁面、轉(zhuǎn)彎煙室7 的頂部與爐內(nèi)換熱空間2未導(dǎo)通的部分以及全預(yù)混無焰燃燒器3四周壁面形成的空腔構(gòu)成水套5，銷釘板翅水管式傳熱元件6與水套5的左右兩側(cè)相導(dǎo)通。
所述水套5內(nèi)設(shè)置第一橫向隔板13和第二橫向隔板14。所述銷釘板翅水管式傳熱元件6包括頂部為上端板601、底部為下端板602、左側(cè)為左翅板603、右側(cè)為右翅板604焊接或鑄造而成的框架結(jié)構(gòu)，ー個以上的焊接銷釘或鑄造凸臺605叉排或順排地焊接或鑄造在左翅板603和右翅板604的外壁上，左翅板603和右翅板604之間還焊接有ー個以上的拉撐桿606。所述上端板(601)和下端板(602)為平板兩端進行扳邊而成。當(dāng)所述銷釘板翅水管式傳熱元件(6)為兩個或以上時，相鄰的銷釘板翅水管式傳熱元件(6)的焊接銷釘或鑄造凸臺(605)之間的間隙為2 3mm。所述的銷釘板翅水管式傳熱元件6的上端板601、下端板602、左翅板603、右翅板 604和焊接銷釘或鑄造凸臺605用碳鋼輔以表面化學(xué)鍍膜或熱噴涂防腐處理材料，或者采用能抗硫酸露點腐蝕能力的Corten鋼、ND鋼、316L不銹鋼、鋁合金或鈦合金材料。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點I、采用銷釘板翅水管式傳熱元件，將冷凝鍋爐爐膛換熱空間與銷釘板翅換熱空間有機的結(jié)合為ー個整體，從輻射換熱的角度上看，這種變化増大了煙氣輻射換熱空間的體積，從而増大了爐內(nèi)輻射換熱有效輻射層厚度，能更加有利發(fā)揮全預(yù)混燃燒器輻射換熱能力強的優(yōu)勢，強化了爐內(nèi)換熱。2、將現(xiàn)有技術(shù)中爐內(nèi)換熱空間與銷釘板翅水管式換熱空間之間設(shè)置的底板去棹， 使爐內(nèi)換熱空間與銷釘板翅水管式換熱空間結(jié)合為一個整體，這種結(jié)構(gòu)上的改變消除了傳統(tǒng)的管板-煙管異型結(jié)構(gòu)在高熱負荷作用下可能出現(xiàn)的煙管管段或管板的開裂現(xiàn)象，提高了整體結(jié)構(gòu)運行的可靠性。3、采用銷釘板翅水管式換熱元件，可將換熱元件進行模塊化生產(chǎn)，制造加工難度小于傳統(tǒng)技術(shù)中的煙管式結(jié)構(gòu)，在進行防腐鍍膜時，煙管式結(jié)構(gòu)需先將銷釘板翅(或鋳造凸臺)側(cè)噴涂后，再焊接組成煙管結(jié)構(gòu)，在焊接過程中有可能損壞防腐鍍膜，而水管式結(jié)構(gòu)有效避免了這類問題。此外，采用模塊化生產(chǎn)，對于不同功率的鍋爐，在設(shè)計加工制造時均大大降低了勞動強度，提高了工作效率。4、采用銷釘板翅水管式換熱元件，對于冷凝鍋爐的維護，檢測也更為方便，在銷釘板翅水管式換熱元件需要更換時，只需將其拆下更換即可，有效降低了檢修和維護難度。5、銷釘板翅水管式換熱元件中銷釘或鑄造凸臺布置于翅板的外側(cè)，利于檢修和維護，制造エ藝簡単，上下兩排及以上布置吋，可以先流經(jīng)下排銷釘板翅水管式換熱元件，然后流經(jīng)上排，銷釘板翅水管式換熱元件進行串聯(lián)，提高管內(nèi)エ質(zhì)水流速，改善最上排水管的冷卻條件，提高了鍋爐的運行可靠性，根除了過冷沸騰、管板裂紋等安全隱患的發(fā)生。6、具有整體對流和凝結(jié)換熱的銷釘板翅水管式傳熱元件的整體式冷凝鍋爐結(jié)構(gòu)， 銷釘板翅水管式傳熱元件是在方形水管外側(cè)焊接銷釘或鑄造凸臺，用以強化傳熱，采用鼓風(fēng)式全預(yù)混無焰燃燒器于冷凝鍋爐上部爐膽進行輻射換熱，輻射換熱之后的高溫?zé)煔膺M入相鄰銷釘板翅水板式傳熱元件之間的焊接銷釘或鑄造凸臺空間及銷釘板翅水管式傳熱元件與相鄰水套壁面的空間進行顯熱對流換熱和潛熱凝結(jié)換熱，全預(yù)混無焰燃燒器可在極低的過量空氣系數(shù)下進行全預(yù)混無焰燃燒，不凝結(jié)氣體減少，NOx生成量極少；方形水管外側(cè)的焊接銷釘或鑄造凸臺深入到煙氣中心，將高溫?zé)煔夥指畛射N釘或凸臺間距形成的煙氣薄層，顯著削弱了不凝性氣體層對水蒸氣凝結(jié)換熱的阻礙，煙氣主流中的水蒸氣不必穿過較厚的不凝性氣體層即可在焊接銷釘或鑄造凸臺的壁面上發(fā)生凝結(jié)，有效地擴大了凝結(jié)換熱面積；焊接銷釘或鑄造凸臺直接插入煙氣主流溫度區(qū)，完全破壞了煙氣流通截面存在的從截面軸心到壁面主流溫度逐步降低的溫布分布模式，有效地減小了從煙氣主流到壁面的溫度梯度；同時銷釘能夠有效地撕裂冷凝液膜，增強了煙氣中水蒸氣的冷凝換熱系數(shù)，在地板采暖30°C的回水溫度條件下，天然氣鍋爐的低位發(fā)熱值效率可達106%以上，大大提高了冷凝鍋爐的熱效率，同時，凝結(jié)液吸收了煙氣中的部分C02，N0x，S0x等有害氣體，有效減少了污染物排放。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的整體對流和凝結(jié)換熱板銷釘板翅水管式傳熱元件的豎截面結(jié)構(gòu)剖視圖。
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。ー種銷釘板翅水管式整體冷凝鍋爐，包括外殼1，外殼I下部設(shè)有轉(zhuǎn)彎煙室7，帶有冷凝液排出管8的冷凝液中和處理裝置9布置在轉(zhuǎn)彎煙室7下方，全預(yù)混無焰燃燒器3鍋爐上部的上頂板4上，全預(yù)混無焰燃燒器3下方為爐內(nèi)換熱空間2，爐內(nèi)換熱空間2下部布置ー個以上的整體對流和凝結(jié)換熱的銷釘板翅水管式傳熱元件6，爐內(nèi)換熱空間2的下方與所述轉(zhuǎn)彎煙室7的頂部相導(dǎo)通，所述外殼I內(nèi)壁與爐內(nèi)換熱空間2的外壁面、轉(zhuǎn)彎煙室7 的頂部與爐內(nèi)換熱空間2未導(dǎo)通的部分以及全預(yù)混無焰燃燒器3四周壁面形成的空腔構(gòu)成水套5，銷釘板翅水管式傳熱元件6與水套5的左右兩側(cè)相導(dǎo)通，外殼I上部帶有與水套5 相導(dǎo)通的熱水出口 11，外殼I下部帶有與水套5內(nèi)部相導(dǎo)通的回水入口 12，水套5頂部通過通大氣管座15與外界導(dǎo)通。所述的水套5內(nèi)設(shè)置第一橫向隔板13和第二橫向隔板14， 所述的冷凝液中和處理裝置9能讓冷凝液通過堿性物質(zhì)進行中和，從而實現(xiàn)冷凝液的中性排放。如圖2所示，銷釘板翅水管式傳熱元件6包括頂部為上端板601、底部為下端板 602、左側(cè)為左翅板603、右側(cè)為右翅板604焊接或鑄造而成的框架結(jié)構(gòu)，上端板601和下端板602通過沖壓等加工方式加工為U型，不僅可有效減小采用矩形結(jié)構(gòu)式煙氣在進入銷釘換熱空間前的紊亂造成煙氣分布不均勻現(xiàn)象，同時將上端板601與兩側(cè)翅板的焊點向非正對高溫?zé)煔鈦砹鞑课灰苿樱瑴p小焊縫在熱載荷分布不均時出現(xiàn)疲勞裂縫的可能性。ー個以上的焊接銷釘或鑄造凸臺605叉排或順排地焊接或鑄造在左翅板603和右翅板604的外壁上；兩個及以上的銷釘板翅水管式傳熱元件6并排安裝時，相鄰銷釘板翅水管式傳熱元件6 的左翅板603和右翅板604上的焊接銷釘或鑄造凸臺605之間留有2 3mm的間隙，左翅板603和右翅板604之間還焊接有ー個以上的拉撐桿606。銷釘板翅水管式傳熱元件上端板601、下端板602、左翅板603、右翅板604焊接銷釘或鑄造凸臺605用碳鋼輔以表面化學(xué)鍍膜或熱噴涂防腐處理材料，或者采用能抗硫酸露點腐蝕能力的Corten鋼、ND鋼、316L不銹鋼、招合金或鈦合金材料。本發(fā)明的工作原理分成水流程和煙氣流程，其中水流程為鍋爐的回水經(jīng)由回水入ロ 12進入水套5，被分配到水套空間和銷釘板翅水管式傳熱元件6內(nèi)部空間進行加熱，在第一橫向隔板13和第二橫向隔板14的作用下在流通空間內(nèi)完成往復(fù)流動，同時接受銷釘板翅水管式傳熱元件6和水套5壁面?zhèn)鬟f的熱量被不斷加熱，隨后流進水套5上部空間接受高溫?zé)煔廨椛鋼Q熱，最后被加熱到額定的熱水溫度由熱水出口 11排出，供給用戶；煙氣流程為天然氣和空氣在全預(yù)混無焰燃燒器3中預(yù)混合后發(fā)生無焰燃燒井向爐內(nèi)換熱空間 2上部進行輻射換熱，熱量傳遞給爐內(nèi)換熱空間2四周包覆的水套5 ;燃燒后的高溫?zé)煔饬魍ㄟM入爐內(nèi)換熱空間2下部的銷釘板翅水管式換熱元件6安裝空間，高溫?zé)煔庠讴`個以上銷釘板翅水管式換熱元件6外側(cè)進行整體對流和凝結(jié)換熱，在全預(yù)混無焰燃燒器3正對的銷釘板翅水管式換熱元件6上部，為了防止焊接銷釘或鑄造凸臺過熱損壞，入口處的焊接銷釘或鑄造凸臺高度比較小，相對焊接銷釘或鑄造凸臺605頂端以及焊接銷釘或鑄造凸臺 605與水套壁面頂端的間隙比較大，高溫?zé)煔馍钊脘N釘板翅水管式傳熱元件6后，煙溫迅速下降，銷釘板翅水管式傳熱元件6的中下部的焊接銷釘或鑄造凸臺605高度比較大，為了撕裂冷凝液膜的需要，相鄰的銷釘板翅水管式傳熱元件(6)的焊接銷釘或鑄造凸臺(605)之間的間隙為2 3mm，隨著煙氣溫度的下降，I個以上的銷釘板翅水管式傳熱元件6中的左翅板、右翅板和ー個以上的焊接銷釘或鑄造凸臺605的金屬壁面溫度降低到煙氣水露點之下，煙氣中的水蒸氣將在銷釘板翅水管式傳熱元件6中的左翅板、右翅板和ー個以上的焊接銷釘或鑄造凸臺605的表面上發(fā)生凝結(jié)換熱，換熱形式為整體對流和凝結(jié)換熱。整體對流和凝結(jié)換熱之后從爐內(nèi)換熱空間2下部出煙ロ流出的煙氣隨后進入轉(zhuǎn)彎煙室7，從排煙出口 10排出通過煙囪排入大氣，冷凝液在重力作用下向下流動，連續(xù)不斷地受到焊接銷釘或鑄造凸臺的撕裂，強化了凝結(jié)換熱，同時，凝結(jié)液吸收了煙氣中的部分C02，N0x，S0x等有害氣體，不斷滴落到冷凝液中和處理裝置9，最后由冷凝液排出管8排出。
權(quán)利要求
1.一種銷釘板翅水管式整體冷凝鍋爐，包括外殼(I)，外殼(I)下部設(shè)有轉(zhuǎn)彎煙室(7)， 帶有冷凝液排出管(8)的冷凝液中和處理裝置(9)布置在轉(zhuǎn)彎煙室(7)下方，全預(yù)混無焰燃燒器(3)頂置于爐體上部的上頂板(4)上，全預(yù)混無焰燃燒器(3)下方為爐內(nèi)爐內(nèi)換熱空間(2)，一種銷釘板翅水管式整體冷凝鍋爐，其特征在于爐內(nèi)輻射換熱空間(2)下部布置一個以上的整體對流和凝結(jié)換熱的銷釘板翅水管式傳熱元件(6)，爐內(nèi)換熱空間2的下方與所述轉(zhuǎn)彎煙室(7)的頂部相導(dǎo)通，所述外殼(I)內(nèi)壁與爐內(nèi)換熱空間(2)的外壁面、轉(zhuǎn)彎煙室(7)的頂部與爐內(nèi)換熱空間(2)未導(dǎo)通的部分以及全預(yù)混無焰燃燒器(3)四周壁面形成的空腔構(gòu)成水套(5)，銷釘板翅水管式傳熱元件(6)與水套(5)的左右兩側(cè)相導(dǎo)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銷釘板翅水管式整體冷凝鍋爐，其特征在于所述水套(5) 內(nèi)設(shè)置第一橫向隔板(13)和第二橫向隔板(14)。
3.所述的根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的銷釘板翅水管式整體冷凝鍋爐，其特征在于所述銷釘板翅水管式傳熱元件(6)包括頂部為上端板(601)、底部為下端板(602)、左側(cè)為左翅板(603)、右側(cè)為右翅板(604)焊接或鑄造而成的框架結(jié)構(gòu)，一個以上的焊接銷釘或鑄造凸臺(605)叉排或順排地焊接或鑄造在左翅板(603)和右翅板(604)的外壁上，左翅板 (603)和右翅板(604)之間還焊接有一個以上的拉撐桿(606)以滿足剛性要求。
4.所述的根據(jù)權(quán)利要求3所述的銷釘板翅水管式整體冷凝鍋爐，其特征在于所述上端板(601)和下端板(602)為平板兩端進行扳邊而成。
5.所述的根據(jù)權(quán)利要求3所述的銷釘板翅水管式整體冷凝鍋爐，其特征在于當(dāng)所述銷釘板翅水管式傳熱元件(6)為兩個或以上時，相鄰的銷釘板翅水管式傳熱元件(6)的焊接銷釘或鑄造凸臺(605)之間的間隙為2 3mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的銷釘板翅水管式整體冷凝鍋爐，其特征在于所述上端板 (601)、下端板(602)、左翅板(603)、右翅板(604)和焊接銷釘或鑄造凸臺(605)用碳鋼輔以表面化學(xué)鍍膜或熱噴涂防腐處理材料，或者采用能抗硫酸露點腐蝕能力的Corten鋼、ND 鋼、316L不銹鋼、鋁合金或鈦合金材料以增強材料抵抗煙氣中硫酸低溫腐蝕的能力。
全文摘要
一種銷釘板翅水管式整體冷凝鍋爐，包括外殼，外殼下部設(shè)有轉(zhuǎn)彎煙室，帶有冷凝液排出管的冷凝液中和處理裝置布置在轉(zhuǎn)彎煙室下方，外殼內(nèi)為爐內(nèi)換熱空間，全預(yù)混無焰燃燒器頂置于爐體上部的上頂板上，爐內(nèi)換熱空間下部布置一個以上的整體對流和凝結(jié)換熱的銷釘板翅水管式傳熱元件，煙氣橫向沖刷銷釘進行對流換熱和凝結(jié)換熱，通過熱傳導(dǎo)將熱量傳遞給銷釘板內(nèi)的水工質(zhì)水，銷釘板翅水管式傳熱元件的下方出口與轉(zhuǎn)彎煙室的頂部相導(dǎo)通，外殼內(nèi)壁與爐內(nèi)換熱空間外壁面、轉(zhuǎn)彎煙室頂部與爐內(nèi)換熱空間未導(dǎo)通的部分以及全預(yù)混無焰燃燒器四周壁面形成的空腔構(gòu)成水套；有利于發(fā)揮全預(yù)混燃燒器輻射換熱能力強的優(yōu)勢，同時解決了換熱元件加工制造難度大的問題。
文檔編號F24H8/00GK102607172SQ201210064330
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者李鈺鑫, 王云剛, 茍遠波, 趙欽新 申請人:西安交通大學(xué)