專利名稱：絕熱助燃上層爐排及煙氣二次環(huán)流鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于燃煤鍋爐的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種雙層爐排鍋爐。
現(xiàn)有的雙層爐排鍋爐是固定爐排手燒鍋爐的改進(jìn)爐型，因其采用火床反燒原理，能使碳粒和可燃?xì)怏w經(jīng)過多次燃燒過程而得到充分燃盡，具有比固定爐排鍋爐熱效率高和消煙除塵效果好的突出優(yōu)點(diǎn)，成為近年來小型燃煤鍋爐銷售量大面廣的主要爐型，得到了較快的發(fā)展。
但現(xiàn)有的雙層爐排鍋爐的爐型結(jié)構(gòu)，其上層爐排燃燒裝置所采用的結(jié)構(gòu)基本上是水管爐排或者鰭片水管爐排，這類爐排均程度不同的存在以下缺點(diǎn)1、水冷爐排管內(nèi)水循環(huán)較弱，管壁結(jié)垢后容易出現(xiàn)過熱變型而引發(fā)爆管事故；2、爐排水冷度大，煤層燃燒效率低，煤種適應(yīng)性較差；3、水冷爐排在爐膽壁上開孔加工工藝復(fù)雜，爐膽強(qiáng)度受影響；4、鰭片與管壁焊接質(zhì)量難保證，受熱變形易撕裂未焊透部位，安全性差。
另一方面，現(xiàn)有立式雙層爐排鍋爐的尾部對流受熱面，基本是采取在爐膽內(nèi)布置密集小橫水管傳熱或在鍋殼外部煙箱內(nèi)布置縱向耳型水管傳熱兩種結(jié)構(gòu)型式前者小橫水管內(nèi)水循環(huán)較弱，傳熱不良，而且運(yùn)行日久管內(nèi)的結(jié)垢和管外積灰均難以有效清除，直接影響了傳熱效果，并增大爐內(nèi)煙氣流通阻力，惡化了燃燒工況。后者煙氣在煙箱走廊內(nèi)的流線對受熱面沖刷并不均勻，而且煙氣流速較低，傳熱效果也較弱，若將煙箱內(nèi)的受熱面作為主要對流換熱面來布置，鍋爐熱效率難保證，而且金屬耗量較大，既不經(jīng)濟(jì)也不合理。
其次，現(xiàn)有雙層爐排鍋爐在撥火捅渣時，煤層溫度波動較大，可燃物易形成碳黑物質(zhì)，煙囪會冒出大量黑煙和飛灰，嚴(yán)重污染環(huán)境。
上述種種缺陷，妨礙和束縛了雙層爐排鍋爐的發(fā)展，是該領(lǐng)域長期以來尚未解決的技術(shù)難題。
本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)合理，熱效率高，消煙除塵效果好，運(yùn)行安全，安裝維修方便的具有絕熱助燃上層爐排及煙氣二次環(huán)流的鍋爐。
本實(shí)用新型包括鍋殼，爐膽，上層爐排，下層鑄鐵爐排，水夾套，汽水室，預(yù)熱著火燃燒室，混合燃燒室，燃燼室，爐底灰渣室，爐膽上部煙氣環(huán)流室，鍋殼外部煙箱環(huán)流室，煙囪入口座，其中上層爐排是由導(dǎo)管、調(diào)節(jié)風(fēng)門，異形耐熱鑄鐵管，楔槽形耐火磚，楔條形耐火磚，支承板，托板所組成的絕熱助燃上層爐排。楔槽形耐火磚是由焊于爐膽壁上的托板支承。異形耐熱鑄鐵管由導(dǎo)管口推入，沿楔槽形耐火磚內(nèi)腔進(jìn)入爐室，其后端由焊于爐膽內(nèi)壁面上的支撐板插入支撐定位，其前端由導(dǎo)管內(nèi)壁面支撐定位。楔條形耐火磚裝在楔槽形耐火磚的上口面，兩者的結(jié)合面處采用耐火混凝土密封并將異形耐熱鑄鐵管緊密包裹在內(nèi)部，三者共同構(gòu)成一個承載整體。導(dǎo)管穿過水夾套連接爐膽壁和鍋爐壁，調(diào)節(jié)風(fēng)門設(shè)置于導(dǎo)管外部延長端，由導(dǎo)熱管口可引入二次空氣進(jìn)到異形耐熱鑄鐵管內(nèi)腔，異形耐熱鑄鐵管的底部設(shè)有通向楔槽形耐火磚內(nèi)腔的二次空氣輸出孔眼。楔槽形耐火磚的底部也設(shè)有通向混合燃燒室的孔眼。異形耐熱鑄鐵管也可采用其它耐熱金屬材料制成的異形管代替。
上、下層爐排位于爐膛內(nèi)，并連同上部絕熱隔煙板將爐膽由上至下地分成煙氣環(huán)流室，預(yù)熱著火燃燒室，混合燃燒室三部分，在預(yù)熱著火燃燒室側(cè)壁設(shè)置有穿過水夾套的進(jìn)煤門，在混合燃燒室側(cè)壁設(shè)置有穿過水夾套的撥火門，在爐底灰渣室側(cè)壁也設(shè)置有除灰門，燃燼室和煙箱環(huán)流室設(shè)置在鍋殼外壁上。在燃燼室下部用煙管穿過水夾套連通爐膽下部的混合燃燒室，在其上部也用煙管穿過水夾套連通爐膽上部的煙氣環(huán)流室。在爐膽上部煙氣環(huán)流室的側(cè)壁與燃燼室出煙管口相對稱的方向上，用煙管穿過水夾套與鍋殼外部煙箱環(huán)流室相連通。在煙箱頂蓋上與爐膽上部煙氣環(huán)流室出煙管口相對稱的方向上設(shè)置有煙囪入口座。在混合燃燒室下部沿爐膽內(nèi)壁圓周砌有一圈耐火爐襯磚。
以下結(jié)合附圖及附圖所示的實(shí)施例對本實(shí)用新型作詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的內(nèi)容不局限于附圖所示。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是
圖1中的A-A剖視圖；圖3是
圖1中的B向視圖；圖4是
圖1中的C-C剖視圖；圖5是
圖1中的D-D剖視圖。
煙箱殼體1，保溫材料2，清灰檢查門3，耳型彎水管4，鍋殼外部煙箱環(huán)流室5，煙氣導(dǎo)出管6，隔煙板7，除灰孔8，預(yù)熱著火燃燒室9，進(jìn)煤門10，楔條形耐火磚11，導(dǎo)管12，調(diào)節(jié)風(fēng)門13，異形耐熱鑄鐵管14，楔槽形耐火磚15，托板16，撥渣門17，混合燃燒室18，爐襯耐火磚19，除渣門20，灰渣室21，下層鑄鐵爐排22，清灰除渣門23，耐火材料24，燃燼室殼體25，燃燼室26，水循環(huán)耳管27，火焰煙氣出口管28，支承板29，爐膽30，鍋殼31，水夾套32，煙氣出口管33，爐膽上部煙氣環(huán)流室34，爐膽封頭壁35，單頭彎水管36，汽水室37，煙囪入口座38，孔眼39，底部孔眼40。
在附圖所示實(shí)施例中，該鍋爐包括鍋殼31，爐膽30，絕熱助燃上層爐排，下層鑄鐵爐排22，水夾套32，汽水室37，預(yù)熱著火燃燒室9，混合燃燒室18，燃燼室26，爐底灰渣室21，爐膽上部煙氣環(huán)流室34，鍋殼外部煙箱環(huán)流室5，煙囪入口座38，其中絕熱助燃上層爐排是由異形耐熱鑄鐵管14，楔形槽耐火磚15，楔條形耐火磚11組合而成。楔槽形耐火磚15的底部間隔開有孔眼40，并由焊于爐膽內(nèi)壁面上的托板16支承。異形耐熱鑄鐵管14由導(dǎo)管口12推入，沿楔槽形耐火磚15內(nèi)腔進(jìn)入爐室，其后端由焊于爐膽內(nèi)壁面上的支承板29插入支承定位，其前端由導(dǎo)管12內(nèi)壁面支撐定位。異形耐熱鑄鐵管內(nèi)腔后端封閉，前端通向?qū)Ч芸冢谄涓沟组g隔鉆有孔眼39。楔條形耐火磚11裝在楔槽形耐火磚15的上口面，兩者的結(jié)合面處采用耐火混凝土密封，并將異形耐熱鑄鐵管14緊密包裹在內(nèi)部，三者共同構(gòu)成一個承載整體。導(dǎo)管12前端裝配調(diào)節(jié)風(fēng)門13。
在預(yù)熱著火燃燒室9的頂面用隔煙板7將爐膽上部煙氣環(huán)流室34分開，在其側(cè)壁上設(shè)有穿過水夾套32的進(jìn)煤門10。在混合燃燒室18的中部側(cè)壁上，開設(shè)有穿過水夾套32的撥渣門17，在對稱方向的側(cè)壁上開設(shè)有穿過水夾套32連通燃燼室26的火焰煙氣出口管28，在爐室下部沿爐膽內(nèi)壁30砌有一圈爐襯耐火磚19。在灰渣室21側(cè)壁上設(shè)有除渣門20。
在燃燼室26內(nèi)布置有一排水循環(huán)耳管27，水循環(huán)耳管27的下端穿過鍋殼壁31，連通水夾套32，其上段延伸到煙箱5的尾部，端頭穿過鍋殼壁31連通汽水室37，在燃燼室26的上端鍋殼壁31上開設(shè)有穿過水夾套32連通爐膽上部煙氣環(huán)流室34的煙氣出口管33。在燃燼室殼體25內(nèi)側(cè)敷設(shè)有耐火材料24，并在殼體上設(shè)置有清灰出渣門23。
在爐膽上部煙氣環(huán)流室34，沿爐膽內(nèi)壁圓周徑向均布有兩排縱置錯列的單頭彎水管36，彎水管36的下端穿過爐膽壁30連通水夾套32，其上端穿過爐膽封頭壁35連通汽水室37，在與燃燼室26煙氣出口管33對稱方向側(cè)壁上設(shè)有穿過水夾套32連通鍋殼外部煙箱環(huán)流室5的煙氣導(dǎo)出管6，煙氣導(dǎo)出管6的兩端頭前留有供清灰用的空檔。
在鍋殼外部煙箱環(huán)流室5，沿鍋殼外壁面局部區(qū)域的徑向均布有上下兩排縱置錯列的耳型彎水管4，耳型彎水管的下端穿過鍋殼壁31連通水夾套32，上端穿過鍋殼壁31連通汽水室37，在煙箱頂蓋與煙氣導(dǎo)出管口6相對稱的方向上設(shè)置煙囪入口座38。煙箱殼體1由四瓣組合而成，相互間用法蘭螺栓連接，在煙箱各結(jié)合面處以及煙箱殼體1與鍋殼壁31的貼合處均用石棉繩裹耐火泥填實(shí)密封，在煙箱殼體內(nèi)側(cè)面均敷設(shè)保溫材料2隔熱。在煙箱殼體上還設(shè)置有清灰檢查門3，除灰孔8。
本實(shí)用新型的工作過程及原理燃煤由進(jìn)煤門10送入預(yù)熱著火燃燒室9內(nèi)，煤層經(jīng)點(diǎn)火引燃至正常燃燒后，絕熱助燃上層爐排上的耐火磚即將所積蓄的熱量不斷向周圍區(qū)域發(fā)出高溫輻射熱大大提高了爐膛溫度。此時打開調(diào)節(jié)風(fēng)門13，則由導(dǎo)管口12吸入的二次空氣沿異形耐熱鑄鐵管14腹腔通過楔槽形耐火磚15底部孔眼40后得到預(yù)熱增溫，并形成二次空氣射流。煤層燃燒區(qū)產(chǎn)生的火焰煙氣在通過上層爐排縮放式流道時得到加速擴(kuò)散，并在由上層爐排底部孔眼40補(bǔ)入的二次空氣射流抽吸引射下又一次獲得增速擴(kuò)散，由此而增強(qiáng)了由進(jìn)煤門10輸入的一次空氣在煤層中的擴(kuò)散流動，促使上部煤層在高溫加熱和一次空氣的良好混合下進(jìn)行劇烈地燃燒，有效增強(qiáng)了上層爐排的燃燒效率。
由貼近上層爐排面的灰渣區(qū)脫落的大塊灰渣和殘余焦炭，沉降到下層鑄鐵爐排22上繼續(xù)燃燼。煤層中尚未完全燃燒的揮發(fā)分和其它可燃?xì)怏w及飛灰碳粒則隨火焰煙氣進(jìn)入混合燃燒室18，與由爐底灰渣室21吸入并向上穿過鑄鐵爐排灰渣層的二次空氣對沖碰撞，并由在上層爐排底部孔眼40補(bǔ)入的二次空氣射流的抽吸引射擾動下，促使可燃物與氧氣得到充分?jǐn)嚢杌旌稀Ｔ跔t室高溫火焰煙氣加熱和來自上層爐排耐火磚，下部爐襯耐火磚以及下層鑄鐵爐排灼熱灰渣層的高溫輻射聚熱下，可燃物與氧氣發(fā)生強(qiáng)烈的混合燃燒，并得到充分燃燼。少量來不及燃燼的可燃物在隨火焰煙氣進(jìn)入燃燼室26后又獲得了繼續(xù)燃燼的空間和時間條件。在混合燃燒室18內(nèi)，高溫火焰煙氣向局部爐膽壁面?zhèn)鬟f輻射熱量。在燃燼室26內(nèi)，高溫火焰煙氣縱向沖刷水循環(huán)耳管27和局部鍋殼壁面，放出輻射熱量和對流熱量。大顆粒飛灰在隨煙氣流途經(jīng)混合燃燒室18和燃燼室26時，因受轉(zhuǎn)向折流慣性力的作用而得到分離沉降。
高溫?zé)煔庥扇紶a室26上部煙氣出口管33進(jìn)入爐膽上部煙氣環(huán)流室34，在爐膽上部煙氣環(huán)流室34，煙氣受兩排縱置錯列彎水管36的遮擋，被迫分成兩路，分別沿著彎水管36與爐膽內(nèi)壁面間形成的夾道繞180°旋轉(zhuǎn)，最后匯集于煙氣導(dǎo)出管口6進(jìn)入鍋殼外部煙箱環(huán)流室5。細(xì)小飛灰在隨煙氣旋轉(zhuǎn)過程中，受離心力作用被拋向爐膽內(nèi)壁面，并在氣流擠壓下集結(jié)成大顆粒沉降到隔煙板7上。部分隨煙氣流橫向沖刷彎水管36的細(xì)小飛灰，也在兩排彎水管的遮擋下進(jìn)行集結(jié)沉降，沉降在隔煙板7上的灰渣，可通過打開鍋殼外部煙箱環(huán)流室殼體上的檢查清灰門3，由煙氣導(dǎo)出管6口進(jìn)行全面清除。高溫?zé)煔庠跈M向沖刷錯列彎水管36時，受到管束的阻擋擾動，從而提高了對流放熱系數(shù)，向彎水管束36和爐膽內(nèi)壁放出大量的對流換熱量。
進(jìn)入鍋殼外部煙箱環(huán)流室5的煙氣流，也被迫分成兩路，分別沿鍋殼31外壁面與煙箱殼體1內(nèi)側(cè)間形成的夾道繞180°旋轉(zhuǎn)流動，最后匯集到煙囪入口座38通過煙囪排入大氣。殘余的細(xì)小飛灰在隨煙氣流的旋轉(zhuǎn)中受離心力作用被拋向煙箱內(nèi)側(cè)的保溫層2的壁面上，并在氣流的擠壓和保溫壁面的粘附作用下集結(jié)成大顆?；以两档綗熛涞装迳?。部分隨煙氣橫向沖刷上下兩排縱量錯列耳型彎水管4的細(xì)小飛灰，也在管束的遮擋下得到集結(jié)沉降。沉降到底板上的灰渣可通過打開煙箱殼體上的檢查清灰門3和除灰孔8進(jìn)行全面清除。煙氣在煙箱內(nèi)橫向沖刷兩排耳型彎水管4時，受到管束的阻擋擾動，提高了對流放熱系數(shù)，增強(qiáng)了煙氣對彎水管束4和鍋殼31外壁面的對流傳熱效果。
在燃燼室26中布置的水循環(huán)耳管27和爐膽上部煙氣環(huán)流室34中布置的單頭彎水管36以及鍋殼外部煙箱環(huán)流室5中布置的耳型彎水管4，均為鍋爐內(nèi)不同區(qū)域的水循環(huán)管束，增大了鍋內(nèi)各區(qū)域水循環(huán)壓差高度，相應(yīng)提高了鍋內(nèi)水循環(huán)速度，有效增強(qiáng)了鍋爐內(nèi)汽水的傳熱效果。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)1、克服了技術(shù)偏見，在雙層爐排鍋爐中廢除使用上層水冷爐排，徹底根除了現(xiàn)有水冷爐排所帶來的種種不利影響，對雙層爐排鍋爐設(shè)計(jì)提供了全新思路；2、絕熱助燃上層爐排具有較高的燃燒效率，可在爐排面積不作較大增加的情況下，取得較大的鍋爐出力，實(shí)現(xiàn)“小鍋爐，大出力”的最佳效果；同時，由于受熱面設(shè)計(jì)使煙氣側(cè)具有較強(qiáng)的傳熱效果和鍋內(nèi)形成了良好的水循環(huán)動力，鍋爐本體具有較高的傳熱效率，可節(jié)省鋼材降低成本，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益；3、絕熱助燃上層爐排能造成較高的爐膛加熱溫度和多氧攪拌混合條件，能促使可燃物在爐膛內(nèi)與氧氣充分混合，強(qiáng)烈燃燒，快速燃燼，有效防止黑煙的產(chǎn)生，大大降低了化學(xué)不完全燃燒熱損失和機(jī)械不完全燃燒熱損失，消煙節(jié)能效果顯著；4、所采用的爐膽上部煙氣環(huán)流室和鍋殼外部煙箱環(huán)流室組合型式，能使細(xì)小飛灰在隨煙氣流經(jīng)尾部對流受熱面時得到二次有效分離沉降，從而大大降低了排入大氣的煙塵濃度，具有良好的爐內(nèi)除塵效果；5、能有效避免鍋爐在撥火捅渣調(diào)整燃燒工況時產(chǎn)生明顯黑煙和飛灰污染，在變工況下仍能保證良好的消煙除塵效果，確保鍋爐在環(huán)保要求條件高的地區(qū)使用，對保護(hù)環(huán)境具有重要意義；6、絕熱助燃上層爐排有效改善了煤層著火燃燒條件，煤種適應(yīng)性較好，而且維修更換方便，不影響鍋爐受壓元件強(qiáng)度，可保證鍋爐持久、安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。
權(quán)利要求1.一種絕熱助燃上層爐排及煙氣二次環(huán)流鍋爐，包括鍋殼(31)，爐膽(30)，絕熱助燃上層爐排，下層鑄鐵爐排(22)，水夾套(32)，汽水室(37)，預(yù)熱著火燃燒室(9)，混合燃燒室(18)，燃燼室(26)，爐底灰渣室(21)，爐膽上部煙氣環(huán)流室(34)，鍋殼外部煙箱環(huán)流室(5)，煙囪入口座(38)，其特征在于絕熱助燃上層爐排可由異形耐熱鑄鐵管或其它耐熱金屬材料制成的異形管(14)，楔槽形耐火磚(15)，楔條形耐火磚(11)組合而成，異形耐熱鑄鐵管內(nèi)腔后端封閉，前端通向?qū)Ч芸?，在異形耐熱鑄鐵管的腹底間隔鉆有孔眼(39)，在楔槽形耐火磚(15)的底部間隔開有通向混合燃燒室(18)的孔眼(40)，楔槽形耐火磚(15)由焊于爐膽內(nèi)壁面上的托板(16)支承。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐，其特征在于異形耐熱鑄鐵管(14)由導(dǎo)管(12)口推入，沿楔槽形耐火磚(15)內(nèi)腔進(jìn)入爐室，其后端由焊于爐膽內(nèi)壁面上的支承板(29)插入支撐定位，其前端由導(dǎo)管(12)內(nèi)壁面支撐定位，楔條形耐火磚(11)裝在楔槽形耐火磚(15)的上口面，兩者的結(jié)合面處采用耐火混凝土密封，并將異形耐熱鑄鐵管(14)緊密包裹在內(nèi)部，三者共同構(gòu)成一個承載整體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐，其特征在于導(dǎo)管(12)前端裝配有調(diào)節(jié)風(fēng)門(13)，在預(yù)熱著火燃燒室(9)的頂面用隔煙板(7)將爐膽上部煙氣環(huán)流室(34)分開。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐，其特征在于爐膽上部煙氣環(huán)流室(34)，沿爐膽內(nèi)壁圓周徑向均布有兩排縱置錯列的單頭彎水管(36)，彎水管(36)的下端穿過爐膽壁(30)連通水夾套(32)，其上端穿過爐膽封頭壁(35)連通汽水室(37)，在與燃燼室(26)煙氣出口管(33)對稱方向側(cè)壁上設(shè)有穿過水夾套(32)連通鍋殼外部煙箱環(huán)流室(5)的煙氣導(dǎo)出管(6)，在煙氣導(dǎo)出管(6)的兩端頭前留有供清灰用的空檔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐，其特征在于在燃燼室(26)內(nèi)布置有一排水循環(huán)耳管(27)，水循環(huán)耳管(27)的下端穿過鍋殼壁(31)，連通水夾套(32)，其上段延伸到煙箱(5)的尾部，端頭穿過鍋殼壁(31)連通汽水室(37)，在燃燼室(26)的上端鍋殼壁(31)上開設(shè)有穿過水夾套(32)連通爐膽上部煙氣環(huán)流室(34)的煙氣出口管(33)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5所述的鍋爐，其特征在于在鍋殼外部煙箱環(huán)流室(5)，沿鍋殼(31)外壁面局部區(qū)域的徑向均布有上下兩排縱置錯列的耳型彎水管(4)，耳型彎水管(4)的下端穿過鍋殼壁(31)連通水夾套(32)，上端穿過鍋殼壁(31)連通汽水室(37)，在煙箱頂蓋與煙氣導(dǎo)出管口(6)相對稱的方向上設(shè)置煙囪入口座(38)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種絕熱助燃上層爐排及煙氣二次環(huán)流鍋爐。主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為上層爐排是由異形耐熱鑄鐵管,楔槽形耐火磚,楔條形耐火磚組合而成,楔槽形耐火磚是由焊于爐膽壁上的托板支承,異形耐熱鑄鐵由導(dǎo)管口推入,沿楔槽形耐火磚內(nèi)腔進(jìn)入爐室,楔條形耐火磚裝在楔槽形耐火磚的上口面,兩者的結(jié)合面處采用耐火混凝土密封并將異形耐熱鑄鐵管緊密包裹在內(nèi)部。爐膽上部煙氣環(huán)流室與鍋殼外部煙箱環(huán)流室組合構(gòu)成尾部煙氣二次環(huán)流區(qū)。
文檔編號F24H1/36GK2308049SQ97212818
公開日1999年2月17日 申請日期1997年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月18日
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