一种高效节能锅筒式火管蒸汽锅炉的制作方法

本实用新型涉及锅炉供暖技术领域，尤其涉及一种高效节能锅筒式火管蒸汽锅炉。

背景技术：

众所周知，很多行业在生产过程中都需要使用蒸汽，尤其是近些年，随着人们对蒸汽的大量需求，蒸汽锅炉的应用也越来越广泛。常见的蒸汽锅炉包括四种，即：

(1)燃煤锅炉；燃煤锅炉是最传统的，虽然现在燃煤锅炉面临着被逐渐淘汰的境况，但是我们不能否认燃煤锅炉在过去所担当及发挥的重要作用。在目前而言燃煤锅炉仍然是使用最广泛的，尤其是在现在一些经济不发达的地区。对于燃煤锅炉而言，使用成本较低，适合经济发展相对落后的地区，但是其最大的缺点就是由于煤体中含硫量较大，燃烧后排放物会对空气造成严重污染，同时使用过程中还占用大量的场地，粉尘也较多。

(2)生物质锅炉；生物质锅炉是一种比较环保的锅炉，在目前锅炉市场使用占有率也是比较高的。生物质锅炉的燃料属于可再生的绿色能源，且来源广泛主要为农作物秸秆、木屑、树皮等等，因其来源于生物质能，环保性也高，生物质蒸汽发生器的广泛使用还可以减少对化石能源的依赖。虽然其优点较多，但是在设计使用时，不难发现：初始投入成本较高，在使用时也需要大量的空间。

(3)燃油锅炉；燃油锅炉近些年的使用也比较广泛，在使用过程中，燃油燃烧迅速，而且不存在炉膛结焦问题，炉膛容积热负荷较高，可比燃煤锅炉高近一倍；但是由于其燃料的价格相对较高，对于一般企业而言经济负担也相对增加，另外燃油的运输、储存的危险性高，易出现事故。

(4)燃气锅炉由于燃气锅炉的燃料为天然气，高效、环保成为燃锅炉的最大优点，但是燃气锅炉的使用是有条件限制的，需要燃气管道开通的地方才可以享用，而在一些较落后的不通燃气的地方，是无法使用天然气。

通过上述分析不难发现，各个蒸汽锅炉在设计、使用过程中都面临一些问题，因而设计或者提出一种结构简单、占地面积小、使用方便、生产及维护成本低、适用性广的蒸汽锅炉具有重要的研究意义和现实意义。

技术实现要素：

针对现有技术中蒸汽锅炉存在的上述不足，本实用新型的目的在于：提供一种高效节能锅筒式火管蒸汽锅炉，其具有结构简单、占地面积小、设计合理、热效率高、自动化程度高、运行安全可靠、操作使用便捷、生产及维护成本较低、节能环保，能够广泛被推广应用等优点。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案实现：

一种高效节能锅筒式火管蒸汽锅炉，设有支架或底座，在支架或底座上设有炉体；其特征是：所述炉体设有气化燃烧室、锅筒式热交换组件；所述锅筒式热交换组件设置在所述气化燃烧室的上方，设有上锅筒和下锅筒，上锅筒为一个密封长圆筒形，在其上侧面设有蒸汽排放口；所述下锅筒也为一个密封长圆筒形，设置在上锅筒的下方，通过设置的蒸汽输送管道与上锅筒连通；在下锅筒内设有竖直设置的多排管形且上下开口的上火道、下火道、上烟道和下烟道，在该火道和烟道上下两端设置有分火箱和分烟箱，该上火道、下火道、上烟道和下烟道依序前后连通，即上火道的上出口与下火道的上进口连通，下火道的下出口与上烟道的下进口连通，上烟道的上出口与下烟道的上进口连通；在最末端的上烟道出口设有尾气排放口，在该尾气排放口设置有引风机和净化尾气的除尘器，保证火道和烟道有合适的流量和排放烟气的环保达标；所述最前端的上火道的下开口与所述气化燃烧室连通；在火道和烟道的管道内流通从气化燃烧室进入的火焰和烟气，在火道和烟道的外围为下锅筒筒壁内充满的水层构成内水系；在所述蒸汽输送管道上设汽水分离器；下锅筒设有补水口。

本实用新型进一步完善和实施的补充方案是：

所述上、下火道和上、下烟道的下方设有积灰箱，以清除火道和烟道内沉积的烟灰。

所述上锅筒设有蒸汽出口，该蒸汽出口与设置在气化燃烧室上方的过热蒸汽管连通，使蒸汽再进行二次加热，用以生产过热蒸汽。

所述气化燃烧室组件设有加料仓，该加料仓设置在所述下锅筒的上火道下方，气化燃烧室内的炉火直接上火道的下进口进入上火道，在加料仓下方设有炉门和提供所需氧气的空气匹配管；由于无需炉膛，该进料仓可以一次放入供较长燃烧时间的燃料；在气化燃烧室外侧设有观火孔。

在所述加料仓的外周仓壁内，设有密闭的水层，在所述积尘箱的外壁均设有密闭的水层套，该水层构成外水系，该外水系设有进水口和出水口，该出水口与另外设置的保温水箱连通，该保温水箱与下锅筒的补水口连通；在加料仓的下方设有清除炉渣的积渣池和推渣器。

作为上述方案的进一步优化，还设有自动控制系统，该自动控制系统包括控制器、温度传感器、压力传感器、烟气浓度传感器、安全阀；所述温度传感器、压力传感器、氧气浓度传感器、烟气浓度传感器、安全阀分别与控制器进行信号和控制连接；所述温度传感器和压力传感器、安全阀均设置在上锅筒的顶部；温度传感器和压力传感器还设置在所述内水系和外水系中，用于实时检测内、外水系中的水温、水压、蒸汽温度及蒸汽压力；在气化燃烧室中设有热电偶，用于实时检测气化燃烧室中的火焰温度值；控制器从上述温度传感器、压力传感器、热电偶获取到水温信号、水压信号、蒸汽温度信号、蒸汽压力信号与火焰温度信号；控制器将接收到的水温信号、水压信号、蒸汽温度信号、蒸汽压力信号、火焰温度信号进行数据转换及处理，并与相应的预设阈值进行比较；根据比较的结果调节控制相应的气化燃烧室的空气匹配管的空气流量值水系的进水量值；在所述尾气排放口处，还设有烟气浓度传感气，用于实时检测排放尾气中的烟气浓度，并将检测的烟气浓度信号发送至控制器；自动控制系统还包括与控制器连接的显示装置，所述显示装置用于显示实时监测的火焰温度值、水温值、水压值及烟气浓度值；控制器还与设置的报警器进行控制连接，当所述水温、水压、蒸汽温、蒸汽压信号或烟气浓度信号在设定的时间内持续超过设定值时启动报警器进行报警。

作为上述方案的进一步优化，所述自动控制系统还包括与控制器相连接的无线收发模块，所述控制器通过无线收发模块与远程监控中心通信连接，并将检测到的火焰温度值、水温值、水压值、蒸汽温度值、蒸汽压力值及烟气浓度值和报警信号发送至远程监控中心；所述无线收发模块包括无线网络，该无线网络采用2G、3G、4G或者WIFI网络。

采用本实用新型的一种高效节能锅筒式火管蒸汽锅炉具有如下有益效果：

1、本实用新型的锅炉的下锅筒中的内水系与气化燃烧室及分火箱和分烟箱的外水系完全是相对独立的两个水系。内水系是产生蒸汽的水系，是承压水系，而外水系是加热后输出到锅炉外部设置的保温水箱之中，为生产蒸汽的下锅筒内补给热水所用。这一设计大大降低了生产蒸汽的热量消耗，并且锅炉体积小，吨位大，整体结构占地面积小。这是本蒸汽锅炉对传统水暖锅炉的重大改进。

2、本实用新型与传统锅炉最大的区别是，不设耐火材料砌成的空大炉膛，气化燃烧室的火焰直接进入上火道，产生了重大的节约燃料的效果。

3、本实用新型与传统锅炉相比，还有一个重大的先进性和创新点是，传统锅炉管中是水，管外是火，而本实用新型则是管中是火，因此叫“火管蒸汽锅炉”，管外是水，并且管外的内水系又限制在一个大锅筒之中，抗压能力非常强，传统蒸汽锅炉爆管的弊端被克服，大大提高了蒸汽锅炉的安全系数，这是本实用新型的关键所在。

4、两个锅筒两端与锅炉本体的端面不在一个平面上，而长出去一段，这样设计加长了热交换过程，提高了传热效果，是非常合理科学的。

5、传统蒸汽锅炉没有不承压水系，凡接触燃烧热能量的承压水系之外全部用耐火材料所代替，对能源来说是极大的浪费。然而本实用新型将接触燃烧热能量的地方全部设置为独立的，不承压的水系，为生产蒸汽的锅筒补给40℃左右的热水，极大的增加了蒸汽产量，热能量被充分利用。

6、结构设计简单、生产过程中，蒸汽锅炉中的锅筒、积尘箱、分水箱、分烟箱和支架各个部件能够工厂化预制生产，快速组装，能够大大提高生产组装效率，并且实现标准化、模块化，大大提高了质量标准。

7、锅筒的作用是利用锅筒之中竖向设立的钢管中传导的热能量，将锅炉中经过加热后的水转变为蒸汽，整体结构设计更加合理，充分利用火焰及烟气的温度将各个水层进行加热，热能转换效率高。

8、设置上火道、下火道、上烟道、下烟道的设计方式，一方面增加了火焰的运动行程，使水得到充分加热，另一方面还能有效对火焰烟气的余热进行充分利用，整体热能利用率较高，安全性得以保证。另外，借助于引风机将尾烟抽出排入锅炉外部设置的除尘器之内进行除尘作业，能够确保尾气排放时达到环保要求。

9、自动化程度较高，设置有自动控制系统，对锅炉的整个运行过程进行自动控制，大大简化了锅炉的操作，并且保证了高效高质量的运行，自动报警，保证了运行安全，大大降低了运行成本和操作的劳动强度；并且设置与远程监控中心的联网控制，为大规模、大范围的同业联合运行和维护管理打下了基础。

附图说明

附图1为本实用新型的侧面剖视结构示意图。

附图2为本实用新型上锅筒和下锅筒的主视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作以详细说明。

实施例1：参见附图：一种高效节能锅筒式火管蒸汽锅炉，设有支架25，在支架上设有炉体；所述炉体设有气化燃烧室、锅筒式热交换组件；所述锅筒式热交换组件设置在所述气化燃烧室的上方，设有上锅筒1和下锅筒14，上锅筒为一个密封长圆筒形，长200cm,直径80cm，外面设有保温层，在其上侧面设有蒸汽出口34；所述下锅筒也为一个密封长圆筒形，长200cm,直径150cm，设置在上锅筒的下方，通过设置的蒸汽输送管道35、36与上锅筒连通；在下锅筒内设有竖直设置的多排管形且上下开口的上火道10、下火道9、上烟道4、6、8和下烟道5、7，在该火道和烟道上下两端设置有分火箱12、31和分烟箱3、11、32、33，该上火道、下火道、上烟道和下烟道通过分火箱和分烟箱依序前后连通，即上火道的上出口与下火道的上进口连通，下火道的下出口与上烟道的下进口连通，上烟道的上出口与下烟道的上进口连通；在最末端的上烟道4的出口设有尾气排放口2，在该尾气排放口设置有引风机和净化尾气的除尘器，保证火道和烟道有合适的流量和排放烟气的环保达标；所述最前端的上火道10的下开口与所述气化燃烧室连通；在火道和烟道的管道内流通从气化燃烧室进入的火焰和烟气，在火道和烟道的外围为下锅筒筒壁内充满的水层构成内水系15；在所述蒸汽输送管道上设汽水分离器；下锅筒设有补水口21。所述上、下火道和上、下烟道的下方设有积灰箱22、23、24，以清除火道和烟道内沉积的烟灰。所述上锅筒的蒸汽出口与设置在气化燃烧室上方的过热蒸汽管18连通，使蒸汽再进行二次加热，用以生产过热蒸汽。

所述气化燃烧室设有加料仓16，该加料仓设置在所述下锅筒的上火道下方，气化燃烧室内的炉火直接上火道的下进口进入上火道，在加料仓下方设有炉门26和提供所需氧气的空气匹配管20、27；由于无需炉膛，该进料仓可以一次放入供较长时间燃烧的燃料；在气化燃烧室外侧设有观火孔19。在所述加料仓的外周仓壁内，设有密闭的水层17，在所述分火箱和分烟箱的外壁均设有密闭的水层，该水层与加料仓的水层构成外水系，该外水系设有进水口和出水口，该出水口与另外设置的保温水箱连通，该保温水箱与下锅筒的补水口连通；在加料仓的下方设有炉排28和清除炉渣的积渣池29和推渣器30。

另外，本火管蒸汽锅炉还设有自动控制系统，该自动控制系统包括控制器、温度传感器、压力传感器、烟气浓度传感器、安全阀；所述温度传感器、压力传感器、烟气浓度传感器、安全阀分别与控制器进行信号和控制连接；所述温度传感器和压力传感器、安全阀设置在上锅筒的顶部；温度传感器和压力传感器还设置在所述内水系和外水系中，用于实时检测内水系、外水系中的水温、水压、蒸汽温度及蒸汽压力；在气化燃烧室中设有热电偶，用于实时检测气化燃烧室中的火焰温度值；控制器从上述温度传感器、压力传感器、热电偶获取到水温信号、水压信号、蒸汽温度信号、蒸汽压力信号与火焰温度信号；控制器将接收到的水温信号、水压信号、蒸汽温度信号、蒸汽压力信号、火焰温度信号进行数据转换及处理，并与相应的预设阈值进行比较；根据比较的结果调节控制相应的气化燃烧室的空气匹配管的空气流量值、水系的进水量值；在所述尾气排放口处，还设有烟气浓度传感器，用于实时检测排放尾气中的烟气浓度，并将检测的烟气浓度信号发送至控制器；自动控制系统还包括与控制器连接的显示装置，所述显示装置用于显示实时监测的火焰温度值、水温值、水压值及烟气浓度值；控制器还与设置的报警器进行控制连接，当所述水温、水压、蒸汽温度、蒸汽压力信号或烟气浓度信号在设定的时间内持续超过设定值时启动报警器进行报警。所述自动控制系统还包括与控制器相连接的无线收发模块，所述控制器通过无线收发模块与远程监控中心通信连接，并将检测到的火焰温度值、水温值、水压值、蒸汽温度值、蒸汽压力值及烟气浓度值及报警信号发送至远程监控中心；所述无线收发模块包括无线网络，该无线网络采用2G、3G、4G或者WIFI网络。

本实施例经一工厂试用，取得了很好的效果，同样的蒸汽生产量，本实施例的火管锅炉节约燃料30％，节约人工70％，取得了很好的经济效益，而且运行3个月无事故，环保部门的测评也给予了好评。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。