一种新型低氮冷凝真空锅炉的制作方法

本实用新型属于锅炉设备技术领域，具体涉及一种新型低氮冷凝真空锅炉。

背景技术：

真空锅炉是利用水在不同的压力下，沸腾温度不同的特性进行工作的。在真空锅炉的工作压力下，燃烧使热媒水温度上升至饱和温度，并在水面产生相同温度的蒸汽，热交换器内通冷水，管内的冷水被管外的蒸汽加热成温水并通至用户处，而管外的水蒸气被冷却凝结成水滴回水面再被加热，从而完成整个循环过程。目前的真空锅炉大多是利用燃烧器产生的燃烧热对锅炉内部冷媒水进行加热，产生烟气温度大约为170℃，并将这部分排烟余热通过烟囱直接排出，然而这部分余热中既包括烟气的显热，又含有大量水蒸气的潜热，其燃料热量的17％未被有效利用，造成此部分余热白白浪费，同时产生氮氧化物排放污染。

如图4和图5所示，现有技术中的锅炉的整体结构示意图。进出水管座在炉体前端，占用空间比较大，管路连接比较复杂。前烟箱为耐火泥单独烟箱，制作复杂，连接起来复杂，同时也浪费热能，空间占用较大。前部直接从炉胆回到烟管，无中间大空间的烟气回流燃烧，烟气燃烧相对不太充分，造成排烟的氮氧化物含量偏高。炉胆偏小，与前管板平齐，主要就是普通燃烧的作用。旧式真空炉此处仅设一炉胆挡板，烟气从炉胆前部回流，属于中心回燃型的烟气回流形式。耐火泥密封，起到简单的拉撑耐热作用。由于耐火泥耐热不隔热后部温度较高，而且余热不能被水充分吸收，造成热量损失。烟气直接排到大气中，排烟温度较高，在140℃-180℃之间，造成大量的烟气热量浪费，同时还会对环境造成较大污染。

换热器整体结构形式两端为半圆结构，不适合顶部焊接进出水管座，占用空间较大。无蒸汽折流板，蒸汽直接到达空间，造成换热管密集处蒸汽难以到达，换热不均，影响换热效率。如何研发一种新型低氮冷凝真空锅炉，解决现有技术中存在的上述技术问题，具有重要的现实意义。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种新型低氮冷凝真空锅炉。

本实用新型采取的技术方案为：

一种新型低氮冷凝真空锅炉，包括换热器、炉体、冷凝器、烟囱，所述换热器设置为矩形结构且安装在炉体的顶端，换热器底部的气相空间设置有蒸汽折流板，炉体内部同轴排布设置有炉胆，炉胆内部沿着中心轴线方向呈同心环形排布设置有烟管，以炉胆的前端面为基面向外凸出延伸设置有烟气回流室，烟气回流室以炉胆为中心轴设置为中空环形外扩式结构，炉体沿着烟气回流室的前端向外凸出延伸设置有前水室烟箱；炉胆的后端部向后凸出延伸设置炉胆后部回燃室，烟气回流室和炉胆后部回燃室之间通过烟管连通；炉胆后部回燃室向外凸出延伸设置有拉撑管，拉撑管壳内壁四周设置有环形开孔，环形开孔与炉体的水室连通，炉体壳体末端通过冷凝器和烟囱连接。

进一步的，所述换热器的端部设置有进出水管座，进出水管座沿着垂直于换热器中心轴线的方向排布设置。进出水管座由炉体的前部变更到炉体顶端，节省空间，外观更美观，管路连接更方便。

进一步的，所述炉体内环形烟管沿着炉胆中心轴呈同心环状排布设置，每一环形圈上是由数根烟管等间距排布而成的环形结构。

拉撑管替代了原来的耐火泥材料，且内部设置有沿炉胆中心轴线垂直方向的开孔，相邻开孔呈同心环排布，与炉体的水室连通，起到了充分利用热量，避免了炉体后部温度过高，同时起到了支撑作用。

进一步的，所述换热器内部沿轴线方向排布设置换热管为矩形布管。换热器整体结构形式变为矩形，结构更紧凑，焊接进出水管更便捷。

进一步的，所述蒸汽折流板设置为底部开设有通孔的瓦片状结构，相邻的蒸汽折流板沿着换热管的底部呈并列排布。炉体与换热管之间的气相空间增加蒸汽折流板，对水蒸汽起到一定的阻挡折流的作用，降低了水蒸气的上升速率，延长了水蒸气与换热管的接触时间，利于水蒸气更好更充分的与换热管接触，换热更有效。

更进一步的，所述蒸汽折流板的底部设置有截面呈倒V字形的折流板，折板交线处与通孔正对的位置沿纵向排布设置有通孔。

倒V字形的折流板之间的水平距离和蒸汽折流板的两端之间的距离一致。

进一步的，所述前水室烟箱设置为以炉胆为中心轴的中空环形套筒结构，前水室烟箱与炉体连接为一体式结构，内部填充水。前水室烟箱替代了原有的前部烟箱(耐火泥单独烟箱)，前部烟箱直接与外界接触，散热损失较大；前水室烟箱与炉体相连，既充分利用了热能，又缩小了机组的整体空间。

机组炉体前部增加了一个烟气回流室，便于烟气充分燃烧，降低了烟气中氮氧化物的含量。增加了烟气回流室，改进了烟气的流动方向，烟气从炉胆出来直接回燃到烟气回流室，然后再进烟管，对烟气的充分燃烧起到了加强作用，属于标准三回程烟气回流形式。

进一步的，所述炉胆后部回燃室设置为由炉胆挡板连接而成的中空圆柱体结构，炉胆后部回燃室的直径大于炉胆的直径。低氮燃烧器用炉胆直径加大，利于低氮燃烧，炉胆外伸出一部分，作为阻挡烟气回流太快，起到了烟气回燃更充分的作用。

进一步的，所述换热器内为列管直流冷凝管，多个回程布置，每根竖直冷凝管的中部水平方向设有支撑板，支撑板结构为圆板，内部开冷凝管通孔，沿换热管方向等间距布置。

进一步的，炉体排烟部分增加一个冷凝器，该冷凝器有效的利用烟气的余热，把锅炉排出来的烟气降温，由原来的150℃降到90℃左右甚至更低。有效达到了节能减排的功效。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型中增设烟气回流室，对烟气的充分燃烧起到了加强作用，属于标准三回程烟气回流形式。前水室烟箱中的水可吸收烟气中的热量，实现蓄热保温作用，进而实现换热的作用；从炉体后端流出的烟气进入冷凝器进行冷凝，冷凝降温后的烟气通过烟囱排出。充分利用了锅炉的热量，矩形换热管的热流密度大，换热效率高，体积紧凑。充分利用炉烟的余热，具有降低炉烟温度，热效率高，节约燃料的优点。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为图1中的A-A截面结构示意图。

图3为本实用新型中蒸汽折流板的结构示意图。

图4为现有技术的整体结构示意图。

图5为图4中的A-A截面结构示意图。

其中，1、进出水管座；2、前水室烟箱；3、烟气回流室；4、炉胆；5、回燃室炉胆；6、拉撑管；7、冷凝器；8、换热器；9、折流板；10、烟囱；11、通孔；12、折板。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型。

实施例1

如图1、图2和图3所示，一种新型低氮冷凝真空锅炉，包括换热器、炉体、冷凝器、烟囱，所述换热器设置为矩形结构且安装在炉体的顶端，换热器内部沿轴线方向排布设置换热管为矩形布管，换热器整体结构形式变为矩形，结构更紧凑，焊接进出水管更便捷。换热器底部的气相空间设置有蒸汽折流板，炉体内部同轴排布设置有炉胆，炉胆内部沿着中心轴线方向呈同心环形排布设置有烟管，以炉胆的前端面为基面向外凸出延伸设置有烟气回流室，便于烟气充分燃烧，降低了烟气中氮氧化物的含量。

烟气回流室以炉胆为中心轴设置为中空环形外扩式结构，炉体沿着烟气回流室的前端向外凸出延伸设置有前水室烟箱；前水室烟箱与炉体连接为一体式结构，内部填充水。前水室烟箱替代了原有的前部烟箱(耐火泥单独烟箱)，原有耐火泥前部烟箱直接与外界接触，散热较快；前水室烟箱与炉体相连，既充分利用了热能，又缩小了机组的整体空间。

炉胆后部回燃室设置为由炉胆挡板连接而成的中空圆柱体结构，炉胆后部回燃室的直径大于炉胆的直径。低氮燃烧器用炉胆直径加大，利于低氮燃烧，炉胆外伸出一部分，作为阻挡烟气回流太快，起到了烟气回燃更充分的作用。

炉胆的后端部向后凸出延伸设置炉胆后部回燃室，烟气回流室内和炉胆后部回燃室之间通过烟管连通；炉胆后部回燃室沿着中心位置向外凸出延伸设置有拉撑管，拉撑管壳内壁四周设置有环形开孔，环形开孔与炉体的水室连通，炉体壳体末端通过冷凝器和烟囱连接。

换热器的端部设置有进出水管座，进出水管座沿着垂直于换热器中心轴线的方向排布设置。进出水管座由炉体的前部变更到炉体顶端，节省空间，外观更美观，管路连接更方便。

具体运行过程为：

向炉体内注入水流后，前水室烟箱内的水和炉体后端部的拉撑管内的水相互连通，由于增加了烟气回流室，改进了烟气的流动方向，烟气从炉胆的前端部向后端部流动，烟气从炉胆流出后，直接进入后部回燃室，然后烟气反向回流到前部烟气回流室，然后再沿初始方向二次进入靠近炉体侧部的烟管，对烟气的充分燃烧起到了加强作用，属于标准三回程烟气回流形式。此时由于炉体前端的前水室烟箱和后端拉撑管连通，水全部充在壳程里，可吸收烟气中的热量，实现蓄热保温作用，水在高温作用下变成水蒸气，进入炉体顶端的换热器，实现换热的作用；从炉体后端流出的烟气进入冷凝器进行冷凝，冷凝降温后的烟气通过烟囱排出。充分利用了锅炉的热量，矩形换热管的热流密度大，换热效率高，体积紧凑。具有充分利用炉烟的余热，降低炉烟温度，热效率高，节约燃料的优点。

实施例2

在实施例1的基础上，不同于实施例1，环形烟管沿着炉胆中心轴呈同心环状排布设置，每一环形圈上是由数根烟管等间距排布而成的环形结构。

拉撑管替代了原来的耐火泥材料，且内部设置有沿炉胆中心轴线垂直方向的开孔，环形开孔与炉体水室连通，起到了充分利用热量，避免了炉体后部温度过高，同时起到了支撑作用。

如图3所示，蒸汽折流板设置为底部开设有通孔的瓦片状结构，相邻的蒸汽折流板沿着换热管的底部呈循环排布。炉体与换热管之间的气相空间增加蒸汽折流板，对水蒸气起到一定的阻挡折流的作用，降低了水蒸气的上升速率，延长了水蒸气与换热管的接触时间，利于水蒸气更好更充分的与换热管接触，换热更有效。

蒸汽折流板的底部设置有截面呈倒V字形的折流板，折板交线处与通孔正对的位置沿纵向排布设置有通孔。倒V字形的折流板之间的水平距离和蒸汽折流板的两端之间的距离一致。倒V字形的折流板将蒸汽折流板下方的空间进行隔开，增加了水蒸气在上升过程的阻力，有利于水蒸气更好更充分且长时间的与换热管接触，换热更有效。

换热器内为列管直流冷凝管，多个回程布置，每根竖直冷凝管的中部水平方向设有支撑板，支撑板结构为圆板，内部开冷凝管通孔，沿换热管方向等间距布置。

炉体排烟部分增加一个冷凝器，该冷凝器有效的利用烟气的余热，把锅炉排出来的烟气降温，由原来的150℃降到90℃左右甚至更低。有效达到了节能减排的功效。

以上所述并非是对本实用新型的限制，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型实质范围的前提下，还可以做出若干变化、改型、添加或替换，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。