一種全冷凝鍋爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鍋爐，尤其是全冷凝鍋爐。
【背景技術(shù)】
[0002] 鍋爐中，特別是燃?xì)忮仩t的燃料完全燃燒后其煙氣被冷卻至原始溫度，其中的水 蒸氣以凝結(jié)水狀態(tài)排出時所放出的熱量稱為高位發(fā)熱量，而水蒸氣仍為蒸汽狀態(tài)時所放出 的熱量稱為低位發(fā)熱量。
[0003] 燃料的高位發(fā)熱量在數(shù)值上大于其低位發(fā)熱量，差值為水蒸氣的汽化潛熱，燃料 種類不同燃燒后水蒸氣在煙氣所占的比例也不同。天然氣含氫元素的比例比較大，燃燒產(chǎn) 生煙氣中的水蒸汽的含量大，天燃?xì)飧呶话l(fā)熱量9450kcal/Nm3-汽化熱950kcal/Nm3 (潛 熱）=低位發(fā)熱量8500kcal/Nm3，每lNm3天然氣燃燒后可以產(chǎn)生1. 7Kg水蒸汽，可見里面 含有可觀的汽化潛熱，約4000kJ，占天然氣高位發(fā)熱量的10%左右。在排煙較高時(傳統(tǒng)鍋 爐排煙溫度大約在250°C左右)，水蒸汽不能冷卻凝結(jié)放出熱量，隨煙氣排放而浪費(fèi)，且高溫 煙氣中含有大量顯熱也一起被浪費(fèi)掉，形成很大的排煙損失。因此傳統(tǒng)燃?xì)忮仩t(第一代） 熱效率是以低位發(fā)熱值計算所得，一般只能達(dá)到88°/『92%。
[0004] 根據(jù)最新的國家強(qiáng)制節(jié)能規(guī)范（TSGG0002-2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》的 要求(控制排煙溫度< 170°C)，現(xiàn)一般采用在鍋爐排煙口處加裝節(jié)能器，利用鍋爐補(bǔ)給水冷 卻煙氣，排煙溫度可控制在150°C左右。稱為第二代燃?xì)忮仩t，但也只是吸收了一部分煙氣 中的顯熱而已，水蒸汽中的潛熱未能吸收。
[0005] 水蒸汽的露點在60°C左右，當(dāng)煙氣溫度低于60°C時，煙氣中的水蒸汽全面冷凝， 只有鍋爐排煙溫度達(dá)到這個溫度以下才稱為全冷凝鍋爐。
[0006] 傳統(tǒng)燃?xì)忮仩t熱效率按燃料低位發(fā)熱量計算為90%左右。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種全冷凝鍋爐。
[0008] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：鍋爐本體連冷熱分區(qū)水箱及其外循 環(huán)水路，所述冷熱分區(qū)水箱分為冷水區(qū)和熱水區(qū)，所述外循環(huán)水路包括節(jié)能器、冷凝器、循 環(huán)泵、給水泵，常溫軟化水進(jìn)入冷水區(qū)，通過循環(huán)泵進(jìn)入冷凝器，然后回到熱水區(qū)，再經(jīng)給水 泵進(jìn)入節(jié)能器，使排煙溫度得到最大限度的降低。本發(fā)明的有益效果是，設(shè)置了獨(dú)立冷熱分 區(qū)水箱，節(jié)能器連獨(dú)立水箱后，無論鍋爐在運(yùn)行中是否補(bǔ)水，節(jié)能器中始終有軟水在常壓循 環(huán)流動回收余熱并能儲存熱量；消除了常規(guī)節(jié)能器存在的間斷換熱、易產(chǎn)生汽蝕、沸騰、承 壓運(yùn)行等安全隱患，解決了其間歇回收余熱、效率低等問題；軟水在冷凝器管中常壓循環(huán)流 動并加熱，使其從常溫升高至40 - 90°C進(jìn)入除氧器或直接給鍋爐補(bǔ)水、熱力除氧所耗蒸 汽約占總蒸發(fā)量的10%左右，提高除氧器進(jìn)水溫度后大大減少除氧自用蒸汽，提高鍋爐給 水溫度，縮短大火燃燒升壓時間，降低燃料消耗量。
[0009] 進(jìn)一步，所述冷熱分區(qū)水箱中設(shè)縱向隔板，一邊是冷水區(qū)，另一邊是熱水區(qū)，冷水 區(qū)和熱水區(qū)的底部相通。本發(fā)明的有益效果是，在滿足分區(qū)功能需要的同時，其分區(qū)結(jié)構(gòu)簡 單，制造容易。
[0010] 進(jìn)一步，所述鍋爐本體為臥式二回程結(jié)構(gòu)，第一回程包括波形爐膽，第二回程包括 螺紋煙管。本發(fā)明的有益效果是，采用二回程結(jié)構(gòu)，煙氣阻力減少到普通三回程鍋爐的60% 左右，爐膛背壓和風(fēng)機(jī)電耗太為降低，更好地與燃燒機(jī)配置相匹配。更大的波形爐膽，更大 燃燒空間，增加輻射受熱面，降低爐膛容積熱負(fù)荷和燃燒溫度，有利于爐內(nèi)煙氣再循環(huán)的形 成，有效地抑制N0X的生成，更加環(huán)保，煙氣中的有害成分溶于冷凝水，可以有效降低No，等 有害氣體排放。
[0011] 進(jìn)一步，所述節(jié)能器、冷凝器的受熱面采用翅片管。本發(fā)明的有益效果是，充分利 用排煙的物理顯熱和水蒸汽凝結(jié)所釋放的潛熱，按燃料低位熱值為基準(zhǔn)計算的鍋爐熱效率 可達(dá)100%以上。大大降低了排煙溫度，起到提高整個鍋爐的熱效率，節(jié)約燃料的作用。
[0012] 進(jìn)一步，所述節(jié)能器、冷凝器布置在鍋爐本體的頂部。本發(fā)明的有益效果是，其布 局合理，結(jié)構(gòu)緊湊。
[0013]
【附圖說明】
[0014] 圖1是冷熱分區(qū)水箱循環(huán)系統(tǒng)示意圖。
[0015] 圖2是本發(fā)明常溫給水實施例系統(tǒng)流程示意圖。
[0016] 圖3是本發(fā)明105 °C給水實施例系統(tǒng)流程示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 參見圖1至圖3,本發(fā)明鍋爐本體70,由汽包及其附件，各受熱面、聯(lián)箱及其聯(lián)系管 道，汽水系統(tǒng)管道和附件，燃燒設(shè)備，煙風(fēng)管道，包括平臺、扶梯的構(gòu)架，爐墻組成。
[0018] 所述鍋爐本體70連冷熱分區(qū)水箱及其外循環(huán)水路，冷熱分區(qū)水箱分為冷水區(qū)20 和熱水區(qū)30,外循環(huán)水路包括節(jié)能器41、冷凝器42、循環(huán)泵43、給水泵44,常溫軟化水進(jìn)入 冷水區(qū)20,通過循環(huán)泵43進(jìn)入冷凝器42,然后回到熱水區(qū)30,再經(jīng)給水泵44進(jìn)入節(jié)能器 41，之后，再進(jìn)入鍋爐本體70,使排煙溫度得到最大限度的降低。熱水區(qū)連加藥裝置50,常 溫水經(jīng)過水處理裝置46進(jìn)行軟化，圖3中，105度給水時需增設(shè)除氧箱45. 冷熱分區(qū)水箱中設(shè)縱向隔板10,左邊是冷水區(qū)20,右邊是熱水區(qū)30,冷水區(qū)20和熱水 區(qū)30的底部相通。
[0019] 鍋爐本體70為臥式二回程結(jié)構(gòu)，第一回程包括波形爐膽，第二回程包括螺紋煙 管。
[0020] 節(jié)能器41、冷凝器42的受熱面采用翅片管，布置在鍋爐本體70的頂部。
[0021] 增設(shè)冷凝器這種余熱回收裝置后，排煙溫度可以降到60°C，其熱效率則會提高 到98%以上。以10t/h鍋爐為例，普通鍋爐天然氣耗量為785Nm3/h(天然氣低位熱值為 8500kcal/Nm3)，冷凝式鍋爐天然氣耗量為703Nm3/h，如果鍋爐每天運(yùn)轉(zhuǎn)10個小時，每天節(jié) 約能天然氣：820Nm3,每天節(jié)約燃?xì)赓M(fèi)：820Nm3*2.4元/Nm3=1968元，一個月節(jié)約天然氣成 本費(fèi)：5. 9萬元。表一為本發(fā)明實施例與常規(guī)鍋爐燃?xì)忮仩t有關(guān)參數(shù)對比分析：
表中，"WNS"指鍋爐的型號代碼，"Q"指燃料為氣體燃料，"冷凝"指本發(fā)明實施例，"常 規(guī)"指常規(guī)燃?xì)忮仩t。
[0022] 燃料燃燒會產(chǎn)生大量的C02、NOjP少量的S0 2，這些物質(zhì)排放到大氣，會引起溫室 效應(yīng)和酸雨的產(chǎn)生，對環(huán)境產(chǎn)生破壞作用。冷凝式鍋爐在冷凝煙氣中水蒸汽的同時，可以方 便地去除煙氣中的這些有害物質(zhì)，因此，采用冷凝式鍋爐對保護(hù)環(huán)境也具有重要的意義。
[0023] 通過網(wǎng)絡(luò)平臺，對鍋爐運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，根據(jù)用戶負(fù)荷需求變化、煙氣含 氧量分析、環(huán)境溫度變化、自動調(diào)節(jié)燃?xì)饬亢惋L(fēng)量，達(dá)到最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
[0024] 自動打印鍋爐運(yùn)行的各種參數(shù)及鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)成本核算分析報表。
[0025] 針對不同的管理層，授權(quán)各級權(quán)限，對鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。
[0026] 通過煙氣含氧量分析，調(diào)節(jié)空燃比，減少過量空氣系數(shù)，降低排煙溫度；同時，合理 的過量空氣系數(shù)，可減少生成。
[0027] 對于供暖鍋爐，通過分析環(huán)境溫度與室內(nèi)溫度的變化，自動調(diào)節(jié)燃燒器負(fù)荷大小。
[0028] 本發(fā)明的全冷凝鍋爐，通過優(yōu)化鍋爐本體的受熱面，大量吸收熱量降低排煙溫度 (250°C左右)，再運(yùn)用高效翅片管節(jié)能器(高溫給水加熱器）利用鍋爐補(bǔ)給水冷卻煙氣降低 排煙溫度（150°C左右)，最后采用耐腐蝕高效翅片管冷凝換熱器(低溫給水預(yù)加熱器)，利用 溫度較低的鍋爐補(bǔ)給水再次冷卻煙氣降低排煙溫度（<65°C)，煙氣中的水蒸汽冷凝成水釋 放潛熱，實現(xiàn)煙氣中顯熱和水蒸汽凝結(jié)潛熱同時釋放，將換熱器中的低溫補(bǔ)給水或熱媒水 被加熱進(jìn)入鍋爐，達(dá)到熱能回收，提高鍋爐效率。采用燃料低位發(fā)熱量計算，效率可達(dá)100% 以上；采用燃料高位發(fā)熱量計算達(dá)97%以上。
[0029] 與傳統(tǒng)三回程燃?xì)忮仩t對比： 1、取消鍋爐本體第三回程的螺紋煙管，以8t/h燃?xì)庹羝仩t為例，三回程的螺紋煙管 阻力占總煙氣體阻力的40%左右，而其傳熱量（1310KJ/Nm3)只占總傳熱量的3. 8%;而二 回程的螺紋煙管傳熱量（16684KJ/Nm3)占總傳熱量的48. 5%，比第三回程傳熱量大一個數(shù) 量級。因此取消鍋爐本體第三回程的螺紋煙管，能有效降低煙氣阻力，從而降低燃燒器鼓 風(fēng)機(jī)的功率，達(dá)到節(jié)約電能的目的。
[0030] 2、增加螺旋翅片管節(jié)能器，以吸收煙氣中的顯熱，提高給水溫度，降低排煙溫度。
[0031] 3、增加螺旋翅片管冷凝器，以吸收煙氣中的顯熱和煙氣中水蒸汽發(fā)生相變時所釋 放的汽化潛熱，提高給水溫度，進(jìn)一步降低排煙溫度。
[0032] 4、增加冷熱分區(qū)水箱，利用水在不同溫度下的密度差，熱水與冷水自然上下分層； 利用水箱中間隔板實現(xiàn)左右冷熱分區(qū)。隔板下端不封閉，以實現(xiàn)水的自然流動。
[0033] 保持始終以冷水進(jìn)冷凝器，熱水區(qū)的水進(jìn)節(jié)能器。提高冷凝器煙氣與介質(zhì)水平均 溫壓，使其從煙氣中的吸熱量增加，確保翅片式冷凝器煙溫降至水蒸汽露點之下，使水蒸汽 相變成液態(tài)水，釋放汽化潛熱。
[0034] 從以上對比分析可看出：冷凝鍋爐熱效率高，得益于排煙損失的降低和有效利用 高溫?zé)煔庵兴羝钠瘽摕帷?br>【主權(quán)項】
1. 一種全冷凝鍋爐，其特征在于，鍋爐本體連冷熱分區(qū)水箱及其外循環(huán)水路，所述冷熱 分區(qū)水箱分為冷水區(qū)和熱水區(qū)，所述外循環(huán)水路包括節(jié)能器、冷凝器、循環(huán)泵、給水泵，常溫 軟化水進(jìn)入冷水區(qū)，通過循環(huán)泵進(jìn)入冷凝器，然后回到熱水區(qū)，再經(jīng)給水泵進(jìn)入節(jié)能器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全冷凝鍋爐，其特征在于，所述冷熱分區(qū)水箱中設(shè)縱向 隔板，一邊是冷水區(qū)，另一邊是熱水區(qū)，冷水區(qū)和熱水區(qū)的底部相通。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全冷凝鍋爐，其特征在于，所述鍋爐本體為臥式二回程 結(jié)構(gòu)，第一回程包括波形爐膽，第二回程包括螺紋煙管。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全冷凝鍋爐，其特征在于，所述節(jié)能器、冷凝器的受熱面 采用翅片管。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種全冷凝鍋爐，其特征在于，所述節(jié)能器、冷凝器布置 在鍋爐本體的頂部。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種全冷凝鍋爐，鍋爐本體連冷熱分區(qū)水箱及其外循環(huán)水路，所述冷熱分區(qū)水箱分為冷水區(qū)和熱水區(qū)，所述外循環(huán)水路包括節(jié)能器、冷凝器、循環(huán)泵、給水泵，常溫軟化水進(jìn)入冷水區(qū)，通過循環(huán)泵進(jìn)入冷凝器，然后回到熱水區(qū)，再經(jīng)給水泵進(jìn)入節(jié)能器。節(jié)能器連獨(dú)立的冷熱分區(qū)水箱后，無論鍋爐在運(yùn)行中是否補(bǔ)水，節(jié)能器中始終有軟水在常壓循環(huán)流動回收余熱并能儲存熱量；提高鍋爐給水溫度，縮短大火燃燒升壓時間，降低燃料消耗量。適合煙氣中水蒸汽含量較多的鍋爐，特別適用于燃?xì)忮仩t。
【IPC分類】F24H8/00
【公開號】CN104990264
【申請?zhí)枴緾N201510463147
【發(fā)明人】何軍, 宋平, 成鵬, 李劼, 羅康義, 王志平, 廖朝暉, 劉啟
【申請人】湘潭鍋爐有限責(zé)任公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年8月1日