一種水管式高溫?zé)崴仩t的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種水管式高溫?zé)崴仩t，包括燃燒器（1）、爐膛（2）和管束部件區(qū)（3），燃燒器（1）設(shè)置在爐膛（2）的左端，管束部件區(qū)（3）設(shè)置在爐膛（2）的前方，爐膛（2）和管束部件區(qū)（3）通過煙氣出口窗連通，管束部件區(qū)（3）包括高溫管束區(qū)（301）和低溫管束區(qū)（302），其特征在于：每個(gè)管束區(qū)均包括多排蛇形管，蛇形管的兩端分別與相對(duì)應(yīng)的管束區(qū)進(jìn)口集箱和管束區(qū)出口集箱固定連接；低溫管束區(qū)進(jìn)口集箱（303）外端接回水，低溫管束區(qū)出口集箱（304）外端連接爐膛（2）左端，高溫管束區(qū)進(jìn)口集箱（305）外端連接到爐膛（2）的左段，高溫管束區(qū)出口集箱（306）外端連接到爐膛（2）的右端，爐膛（2）右段還設(shè)置有出水口（14）。
【專利說明】一種水管式高溫?zé)崴仩t

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高溫?zé)崴仩t【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指進(jìn)出口水的溫差大于30°C的熱水鍋爐【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種水管式高溫?zé)崴仩t。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷高速發(fā)展，國民環(huán)保意識(shí)的提高，大型燃油燃?xì)鉄崴仩t的需求也越來越大，且出水溫度也越來越高。該類鍋爐的主要應(yīng)用場(chǎng)合羅列如下:
1、北方寒冷地區(qū)的采暖，一般單臺(tái)鍋爐的熱功率在20麗以上，鍋爐進(jìn)水溫度為70°C，出水溫度一般要求不低于130°C。
[0003]2、燃機(jī)電廠為了保證燃機(jī)的出力，必須提高燃機(jī)入口處燃?xì)獾臏囟龋话阋笕細(xì)鉁囟仍?00°C以上。因此需要對(duì)燃?xì)膺M(jìn)行加熱，單臺(tái)鍋爐的熱功率在1MW以上，鍋爐進(jìn)水溫度為70°C,出水溫度一般要求不低于150°C。
[0004]對(duì)于上述使用場(chǎng)合的熱水鍋爐，目前國內(nèi)主要采用SZS型雙鍋筒結(jié)構(gòu)型式，該型式鍋爐的水循環(huán)主要以自然循環(huán)為主，局部結(jié)合直流鍋爐型式進(jìn)行水流分配。但存在以下幾方面的問題:
1、由于各溫度下熱水的密度差別較小，自然水循環(huán)的流速較低，對(duì)于熱負(fù)荷較大區(qū)域受熱面容易產(chǎn)生過冷沸騰，從而造成受熱面過熱損壞。
[0005]2、對(duì)流管束區(qū)域的吸熱主要是針對(duì)蒸汽的蒸發(fā)吸熱，而對(duì)于熱水鍋爐來說吸熱效果不明顯，因此鍋爐排煙溫度偏高，一般在180°C左右，熱損失大。
[0006]3、為了提高鍋爐熱效率，必須在鍋爐尾部增設(shè)省煤器，占地面積大，投資增加。
[0007]4、鍋爐水容積大，升溫速度慢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了克服上述存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種水管式高溫?zé)崴仩t，其解決了上述所存在的問題。
[0009]為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下方案:
一種水管式高溫?zé)崴仩t，包括燃燒器(I)、爐膛(2)和管束部件區(qū)(3)，燃燒器(I)設(shè)置在爐膛(2)的左端，管束部件區(qū)(3)設(shè)置在爐膛(2)的前方，爐膛(2)和管束部件區(qū)(3)通過煙氣出口窗連通，管束部件區(qū)(3)包括高溫管束區(qū)(301)和低溫管束區(qū)(302)，其特征在于:高溫管束區(qū)(301)和低溫管束區(qū)(302)依次水平布置，每個(gè)管束區(qū)均分布有多排蛇形管，蛇形管的兩端分別與相對(duì)應(yīng)的管束區(qū)進(jìn)口集箱和管束區(qū)出口集箱固定連接；回水通過低溫管束區(qū)進(jìn)口集箱(303)進(jìn)入低溫管束區(qū)(302)的蛇形管互低溫管束區(qū)(302)的煙氣進(jìn)行熱交換后，再進(jìn)入爐膛(2)左部的水管與爐膛內(nèi)高溫?zé)煔膺M(jìn)行熱交換，然后再進(jìn)入高溫管束區(qū)(301)的蛇形管與高溫管束區(qū)(301)的煙氣進(jìn)行熱交換，然后進(jìn)入爐膛(2)右部的水管與爐膛內(nèi)高溫?zé)煔膺M(jìn)行熱交換，最后經(jīng)出水口( 14)排出。
[0010]進(jìn)一步，每個(gè)管束區(qū)內(nèi)，多排蛇形管水平層疊布置。
[0011]進(jìn)一步，蛇形管由管子成180。連續(xù)彎制而成。
[0012]進(jìn)一步，前膜式水冷壁(201)、后膜式水冷壁(202)、左膜式水冷壁(203)和右膜式水冷壁(204)通過爐膛上集箱(4)和爐膛下集箱(5)連接在一起形成爐膛(2)，燃燒器(I)水平安裝在爐膛(2)的左膜式水冷壁(203)上；爐膛(2)內(nèi)各膜式水冷壁上分布有多個(gè)回路的流程——上升水管(206 )和下降水管(207 );上升水管(206 )和下降水管(207 )的上下兩端分別和爐膛上集箱(4)和爐膛下集箱(5)連通，爐膛上集箱(4)和爐膛下集箱(5)的左端、中間左段、中間右端、右端之間依次分別設(shè)置有隔斷。
[0013]進(jìn)一步，爐膛(2)內(nèi)的尾部還設(shè)置有多排尾部管束(205)。
[0014]進(jìn)一步，低溫管束區(qū)進(jìn)口集箱(303)外端與回水管(6)連接，低溫管束區(qū)出口集箱(304)外端通過低溫管束出口管(7)、第一連接管(10)連接到爐膛(2)的爐膛上集箱(4)的左端；高溫管束區(qū)進(jìn)口集箱(305)外端通過高溫管束入口管(8)、第二連接管(11)連接到爐膛(2)的爐膛上集箱(4)的中間左段，高溫管束區(qū)出口集箱(306)外端通過高溫管束出口管
(9)、第三連接管(13)連接到爐膛上集箱(4)的右端，出水口(14)設(shè)置在爐膛上集箱(4)的中間右段。
[0015]進(jìn)一步，在鍋爐的右端還設(shè)置有防爆門(13 )。
[0016]進(jìn)一步，本鍋爐采用強(qiáng)制水循環(huán)方式，對(duì)各區(qū)域的水流速度進(jìn)行控制；爐膛(2)內(nèi)熱負(fù)荷大的區(qū)域下降水管(207)的水流速度控制在1.lm/s以上，上升水管(206)的水流速度控制在0.7m/s以上；爐膛(2)內(nèi)其它區(qū)域的下降水管(207)水流速度控制在lm/s以上，上升水管(206)的水流速度控制在0.5m/s以上。
[0017]該水管式高溫?zé)崴仩t具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明采用合理的水流分配和流程，確保了各受熱面能得到充分冷卻，從而確保鍋爐安全可靠運(yùn)行。
[0018](2)本發(fā)明采用新的結(jié)構(gòu)型式，在沒有省煤器的情況下，鍋爐排煙溫度更低，鍋爐熱效率更高。
[0019](3)本發(fā)明鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，占地面積小。
[0020](4)本發(fā)明水容積小，升溫速度快，減少備用熱損失。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1:本發(fā)明水管式高溫?zé)崴仩t的主視圖；
圖2:本發(fā)明水管式高溫?zé)崴仩t的俯視圖；
圖3:本發(fā)明水管式高溫?zé)崴仩t的左視圖(去掉燃燒器)；
圖4:本發(fā)明水管式高溫?zé)崴仩t的爐膛內(nèi)結(jié)構(gòu)示意圖(左視圖)；
圖5:本發(fā)明水管式高溫?zé)崴仩t的爐膛尾部管束示意圖；
圖6:本發(fā)明水管式高溫?zé)崴仩t的管束部件結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7:本發(fā)明水管式高溫?zé)崴仩t的鍋爐熱水強(qiáng)制循環(huán)示意圖；
圖8:本發(fā)明管束部件的蛇形管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]附圖標(biāo)記說明:
I一燃燒器；2—爐膛；201—前膜式水冷壁；202—后膜式水冷壁；203—左膜式水冷壁；204—右膜式水冷壁；205—尾部管束；206—上升水管；207—下降水管；3—管束部件；301—高溫管束區(qū)；302—低溫管束區(qū)；303—低溫管束區(qū)進(jìn)口集箱；304—低溫管束區(qū)出口集箱；305—高溫管束區(qū)進(jìn)口集箱；306—高溫管束區(qū)出口集箱；4一爐膛上集箱；5—爐膛下集箱；6 —回水管；7—低溫管束出口管；8—高溫管束入口管；9一高溫管束出口管；10—第一連接管；11 一第二連接管；12—第三連接管；13—防爆門；14一出水口 ；15—疏水排污閥；16—排氣閥。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
圖1至圖8示出了一種水管式高溫?zé)崴仩t，本鍋爐采用水平布置方式的水管結(jié)構(gòu)型式，包括燃燒器1、爐膛2和管束部件區(qū)3。燃燒器I設(shè)置在爐膛2的左端，管束部件區(qū)3設(shè)置在爐膛2的前方，爐膛2和管束部件區(qū)3通過煙氣出口窗連通，在鍋爐的右端還設(shè)置有防爆門13。爐膛2主要由前膜式水冷壁201、后膜式水冷壁202、左膜式水冷壁203和右膜式水冷壁204通過爐膛上集箱4和爐膛下集箱5連接而成，爐膛2內(nèi)各膜式水冷壁上分布有多個(gè)回路的流程一上升水管206和下降水管207，如圖4和圖7所示，上升水管206和下降水管207的上下兩端分別與爐膛上集箱4和爐膛下集箱5連通，爐膛上集箱4左端、中間左段、中間右端、右端之間依次設(shè)置有隔斷，爐膛下集箱5的左端、中間左段、中間右端、右端之間也依次設(shè)置有隔斷，爐膛2內(nèi)尾部(右端)還設(shè)置有多排尾部管束205，如圖5所示，多排尾部管束205可以確保爐膛2出口煙溫控制在1000°C以下。燃燒器I水平安裝在鍋爐爐膛2的左膜式水冷壁203上，燃料在爐膛2內(nèi)與空氣充分混合燃燒，通過輻射傳熱給四周的膜式水冷壁，加熱水冷壁內(nèi)，即上升水管206和下降水管207內(nèi)的爐水。
[0024]管束部件區(qū)3分成低溫管束區(qū)302和高溫管束區(qū)301兩部分，高溫管束區(qū)301和低溫管束區(qū)302依次水平布置，如圖6所示。每個(gè)管束區(qū)內(nèi)設(shè)置有水平層疊的多排蛇形管，蛇形管結(jié)構(gòu)如圖8所示，蛇形管由管子成180。連續(xù)彎制而成，并與相對(duì)應(yīng)的管束區(qū)進(jìn)出口集箱焊接連接。低溫管束區(qū)進(jìn)口集箱303外端與回水管6連接以便于回水進(jìn)入低溫管束區(qū)302，低溫管束區(qū)出口集箱304外端與低溫管束出口管7 —端連接，低溫管束出口管7的另一端通過第一連接管10連接到爐膛2的爐膛上集箱4的左端。高溫管束區(qū)進(jìn)口集箱305外端與高溫管束入口管8 —端連接，高溫管束入口管8的另一端通過第二連接管11連接到爐膛2的爐膛上集箱4的中間左段，高溫管束區(qū)出口集箱306外端連接高溫管束出口管9的一端，高溫管束出口管9的另一端通過第三連接管13連接到爐膛上集箱4的右端，在爐膛上集箱4的中間右段還設(shè)置有出水口 14。爐膛出口的高溫?zé)煔庀冉?jīng)過高溫管束區(qū)301吸熱冷卻，然后經(jīng)低溫管束區(qū)302進(jìn)一步冷卻，可以確保最終排煙溫度在140°C以下，甚至更低(可以達(dá)到100°C以下)。
[0025]工作時(shí)，燃料在爐膛2內(nèi)與空氣充分混合燃燒，通過輻射傳熱給四周的膜式水冷壁，加熱水冷壁內(nèi)的爐水。同時(shí)，高溫?zé)煔鈾M向沖刷設(shè)置在爐膛2尾部的多排尾部管束205，煙溫進(jìn)一步降低至950°C左右，并經(jīng)煙氣出口窗輸出進(jìn)入管束部件區(qū)3。高溫?zé)煔鈾M向沖刷高溫管束區(qū)301的多排蛇形管束，煙溫降低至300°C左右，然后橫向沖刷低溫管束區(qū)302的多排蛇形管束，煙溫降至140°C以下，甚至更低(可以達(dá)到100°C以下)。煙氣最終經(jīng)煙道由煙囪排入大氣。
[0026]而熱水系統(tǒng)的工作流程是:回水先經(jīng)過回水管6進(jìn)入低溫管束區(qū)302的低溫管束區(qū)進(jìn)口集箱303，經(jīng)低溫管束區(qū)302的蛇形管束加熱后由低溫管束區(qū)出口集箱304排出進(jìn)入低溫管束出口管7，然后通過第一連接管10進(jìn)入到爐膛2的爐膛上集箱4的左端，如圖7所示，水流進(jìn)入爐膛2左端的下降水管207，由爐膛下集箱5匯流后進(jìn)入爐膛2中間左段的上升水管206，并經(jīng)爐膛上集箱4匯流在爐膛上集箱4中間左段后排出，接著，通過第二連接管
11、高溫管束入口管8進(jìn)入到高溫管束區(qū)301的高溫管束區(qū)進(jìn)口集箱305，經(jīng)高溫管束區(qū)蛇形管束加熱后由高溫管束區(qū)出口集箱306排出，接著，通過高溫管束出口管9、第三連接管13進(jìn)入到爐膛上集箱4的右端，水流進(jìn)入爐膛2右端的下降水管207，由爐膛下集箱5匯流后進(jìn)入爐膛2中間右段的上升水管206，最后經(jīng)爐膛上集箱4匯流在爐膛上集箱4中間右段后從出水口 14輸出滿足參數(shù)要求的熱水。
[0027]本發(fā)明提供了一種新的水管結(jié)構(gòu)形式，取消了常規(guī)鍋爐的對(duì)流管束，而采用一種新的蛇形管結(jié)構(gòu)形式作為高溫管束和低溫管束，如圖8所示。管束由多排管子成180。連續(xù)彎制而成，并與進(jìn)出口集箱焊接連接而成。這種新的管路結(jié)構(gòu)形式使得本鍋爐可采用強(qiáng)制水循環(huán)方式，對(duì)各區(qū)域的水流速度進(jìn)行嚴(yán)格控制以確保鍋爐安全，熱負(fù)荷較大區(qū)域下降水管的水流速度控制在1.lm/s以上，上升水管的水流速度控制在0.7m/s以上；其它區(qū)域的下降水管水流速度控制在lm/s以上，上升水管的水流速度控制在0.5m/s以上。合理的流速安排可以確保鍋爐各受熱面不至于產(chǎn)生過冷沸騰，可以保證受熱面的安全。對(duì)于額定熱功率確定的鍋爐，其水流量也是恒定的，因此當(dāng)管束口徑和數(shù)量確定后，其管束內(nèi)的水流速度也是恒定的，因此能確保鍋爐良好的水循環(huán)，以及良好的傳熱效果。即使鍋爐負(fù)荷發(fā)生變化，水流量相應(yīng)變化，水的流速也可以計(jì)算得出，只要水流度高于最低流速，鍋爐還是可以可靠運(yùn)行的。而對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中自然循環(huán)的熱水鍋爐來說，7jC流動(dòng)的動(dòng)力是依靠水溫產(chǎn)生的密度差，況且對(duì)流管束的數(shù)量也較多，水流速度也比較緩慢，因此當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化時(shí)循環(huán)水量會(huì)發(fā)生變化，上升水管、下降水管的數(shù)量也會(huì)發(fā)生變化，鍋爐水循環(huán)的可靠性不能得到很好的保證。
[0028]本發(fā)明高溫管束和低溫管束設(shè)計(jì)確定后，其煙氣側(cè)的流通截面也是固定的，煙氣的額定流速也是固定的。爐膛出口煙氣橫向沖刷蛇形管束，煙氣沖刷更充分，換熱效果更好。水流和煙氣成逆流布置方式。鍋爐各位置的水流速度、煙氣流速可以得到很好的控制，確保鍋爐的安全可靠運(yùn)行。而自然循環(huán)的熱水鍋爐，管束間距是變化的，煙氣沖刷也不能確保完全；同時(shí)由于管內(nèi)水流緩慢，換熱相對(duì)較差，會(huì)出現(xiàn)局部過熱引起的過冷沸騰等問題。
[0029]因此本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，不但為用戶提供了高溫?zé)崴乙哺纳屏隋仩t水循環(huán)，使產(chǎn)品更合理安全；鍋爐效率更高，同時(shí)鍋爐占地小也降低了用戶的投資成本。
[0030]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種水管式高溫?zé)崴仩t，包括燃燒器(I)、爐膛(2)和管束部件區(qū)(3)，燃燒器(I)設(shè)置在爐膛(2)的左端，管束部件區(qū)(3)設(shè)置在爐膛(2)的前方，爐膛(2)和管束部件區(qū)(3)通過煙氣出口窗連通，管束部件區(qū)(3)包括高溫管束區(qū)(301)和低溫管束區(qū)(302)，其特征在于:高溫管束區(qū)(301)和低溫管束區(qū)(302)依次水平布置，每個(gè)管束區(qū)均分布有多排蛇形管，蛇形管的兩端分別與相對(duì)應(yīng)的管束區(qū)進(jìn)口集箱和管束區(qū)出口集箱固定連接；回水通過低溫管束區(qū)進(jìn)口集箱(303)進(jìn)入低溫管束區(qū)(302)的蛇形管與低溫管束區(qū)(302)的煙氣進(jìn)行熱交換后，再進(jìn)入爐膛(2)左部的水管與爐膛內(nèi)高溫?zé)煔膺M(jìn)行熱交換，然后再進(jìn)入高溫管束區(qū)(301)的蛇形管與高溫管束區(qū)(301)的煙氣進(jìn)行熱交換，然后進(jìn)入爐膛(2)右部的水管與爐膛內(nèi)高溫?zé)煔膺M(jìn)行熱交換，最后經(jīng)出水口( 14)排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水管式高溫?zé)崴仩t，其特征在于:每個(gè)管束區(qū)內(nèi)，多排蛇形管水平層疊布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水管式高溫?zé)崴仩t，其特征在于:前膜式水冷壁(201)、后膜式水冷壁(202)、左膜式水冷壁(203)和右膜式水冷壁(204)通過爐膛上集箱(4)和爐膛下集箱(5)連接在一起形成爐膛(2)，燃燒器(I)水平安裝在爐膛(2)的左膜式水冷壁(203)上；爐膛(2)內(nèi)各膜式水冷壁上分布有多個(gè)回路的流程一上升水管(206)和下降水管(207);上升水管(206)和下降水管(207)的上下兩端分別和爐膛上集箱(4)和爐膛下集箱(5)連通，爐膛上集箱(4)和爐膛下集箱(5)的左端、中間左段、中間右端、右端之間依次分別設(shè)置有隔斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水管式高溫?zé)崴仩t，其特征在于:爐膛(2)內(nèi)的尾部還設(shè)置有多排尾部管束(205)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水管式高溫?zé)崴仩t，其特征在于:低溫管束區(qū)進(jìn)口集箱(303 )外端與回水管(6 )連接，低溫管束區(qū)出口集箱(304 )外端通過低溫管束出口管(7 )、第一連接管(10)連接到爐膛(2)的爐膛上集箱(4)的左端；高溫管束區(qū)進(jìn)口集箱(305)外端通過高溫管束入口管(8)、第二連接管(11)連接到爐膛(2)的爐膛上集箱(4)的中間左段，高溫管束區(qū)出口集箱(306)外端通過高溫管束出口管(9)、第三連接管(13)連接到爐膛上集箱(4)的右端，出水口(14)設(shè)置在爐膛上集箱(4)的中間右段。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水管式高溫?zé)崴仩t，其特征在于:低溫管束區(qū)進(jìn)口集箱(303 )外端與回水管(6 )連接，低溫管束區(qū)出口集箱(304 )外端通過低溫管束出口管(7 )、第一連接管(10)連接到爐膛(2)的爐膛上集箱(4)的左端；高溫管束區(qū)進(jìn)口集箱(305)外端通過高溫管束入口管(8)、第二連接管(11)連接到爐膛(2)的爐膛上集箱(4)的中間左段，高溫管束區(qū)出口集箱(306)外端通過高溫管束出口管(9)、第三連接管(13)連接到爐膛上集箱(4)的右端，出水口(14)設(shè)置在爐膛上集箱(4)的中間右段。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、5或6所述的水管式高溫?zé)崴仩t，其特征在于:在鍋爐的右端還設(shè)置有防爆門(13)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一所述的水管式高溫?zé)崴仩t，其特征在于:本鍋爐采用強(qiáng)制水循環(huán)方式，對(duì)各區(qū)域的水流速度進(jìn)行控制；爐膛(2)內(nèi)熱負(fù)荷大的區(qū)域下降水管(207)的水流速度控制在1.lm/s以上，上升水管(206)的水流速度控制在0.7m/s以上；爐膛(2)內(nèi)其它區(qū)域的下降水管(207)水流速度控制在lm/s以上，上升水管(206)的水流速度控制在0.5m/s以上。
【文檔編號(hào)】F24H1/41GK104165455SQ201410392906
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】王中紅, 李東濤, 龍巧云 申請(qǐng)人:杭州華源前線能源設(shè)備有限公司