一种新型低浓度煤层气或瓦斯蒸汽锅炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于热力设备技术领域，涉及一种新型低浓度煤层气或瓦斯蒸汽锅炉。
【背景技术】
[0002]低浓度煤层气(瓦斯)通常指浓度低于30%的瓦斯，是甲烷与空气的混合物。低浓度煤层气(瓦斯)锅炉是指燃烧低浓度煤层气(瓦斯)产生蒸汽或热水的锅炉，煤层气(瓦斯)可燃最低浓度为3%，是一种中低压小型锅炉。
[0003]高瓦斯矿井井下抽采煤层气(瓦斯)一般浓度低于30%，由于热值低，又处于或接近爆炸浓度范围内，在现有燃烧设备上无法安全稳定高效燃烧并加以利用。另外，还有其它种类气体，如高炉煤气、焦炉煤气、地下气化气、垃圾填埋气、常规天然气等类似气体。由于低浓度煤层气(瓦斯)燃烧器与现有的燃气燃烧器燃烧方式不同，在功率相同的情况下，其需要的布置面积要比现有的燃气燃烧器大几十倍，而且需要立式布置，因此不能直接与现有的燃气蒸汽锅炉相结合。
[0004]现有的燃气D型锅炉，燃烧器一般布置在锅炉炉膛前墙，燃烧过程发生在整个炉膛内部。而低浓度煤层气(瓦斯)燃烧器属于无焰燃烧，燃烧过程发生在燃烧器内部，属于表面辐射式燃烧器，与锅炉相配合往往需要很大的布置面积才能达到足够的容量。
[0005]低浓度煤层气(瓦斯)锅炉运行方式为:低浓度煤层气(瓦斯)分成多路，进入布置在炉膛底部的多个低浓度煤层气(瓦斯)燃烧器，在燃烧器内部充分燃烧，释放的热量一部分被高温烟气带走，一部分通过燃烧器表面向炉膛水冷壁辐射，被水冷壁内的饱和水吸收。烟气边向后流动边向炉膛内释放热量，通过炉膛后部的转弯烟室冲刷尾部对流受热面继续释放热量，再经过省煤器降低到一定温度，最后通过烟囱排向大气。
[0006]现有的燃气蒸汽锅炉D型结构一般是与扩散式燃气燃烧器相配合而设计的，燃烧器一般布置在炉膛前墙或侧墙，同时前、侧墙也布置水冷壁。燃烧器布置所需要的面积很小，容易在前、侧墙布置。同样容量的锅炉，布置低浓度煤层气(瓦斯)燃烧器的炉墙面积要比布置现有燃气燃烧器面积大十几倍。同时，现有燃烧器是室燃方式，燃烧发生在整个炉膛内，燃烧火焰需要炉膛有足够的空间，才能保证燃料充分燃烧和炉膛安全。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种新型低浓度煤层气或瓦斯蒸汽锅炉，解决了现有的燃气锅炉炉膛结构不能直接安装低瓦斯燃烧器的问题。
[0008]本发明所采用的技术方案:
[0009]包括上锅筒和下锅筒，外侧墙水冷壁下部竖直与下集箱相连通，外侧墙水冷壁上部倾斜弯向上锅筒并与上锅筒相连通，为保证外侧墙水冷壁内良好的水动力特性，将下集箱和下锅筒用三根联通管连通，内侧墙水冷壁直接安装在上锅筒和下锅筒上将上锅筒和下锅筒连通，后墙水冷壁上下分别与后墙水冷壁上集箱和后墙水冷壁下集箱连通，后墙水冷壁上集箱、后墙水冷壁下集箱分别与上锅筒、下锅筒相连通，前墙水冷壁上下分别与前墙水冷壁上集箱和前墙水冷壁下集箱连通，前墙水冷壁上集箱、前墙水冷壁下集箱分别与上锅筒、下锅筒相连通，外侧墙水冷壁、内侧墙水冷壁、前墙水冷壁、后墙水冷壁构成四个面、中间形成炉膛，燃烧器布置在炉膛下部。
[0010]进一步，所述燃烧器为多孔介质燃烧器，采用的多孔介质可以是泡沫型、颗粒堆积型、直孔网格型或纤维网格型。
[0011]进一步，所述燃烧器的燃料为低浓度煤层气或瓦斯，或者是高炉煤气、焦炉煤气、地下气化气、垃圾填埋气、常规天然气等。
[0012]进一步，所述燃烧器布置在炉膛下部，根据锅炉容量大小，分多组安装。
[0013]进一步，上锅筒和下锅筒纵置式结构，上下锅筒之间为对流受热面，对流受热面为光管或低肋管。
[0014]本发明的有益效果是采用低浓度煤层气或瓦斯燃烧器，充分利用煤矿低浓度煤层气或瓦斯，代替常规燃煤锅炉为矿区提供生产和生活用蒸汽或热水，具有较好的节能减排效益。
【附图说明】
[0015]图1是本发明锅炉本体横向示意图；
[0016]图2是本发明锅炉本体纵向示意图；
[0017]图3是本发明锅炉后墙水冷壁连接示意图；
[0018]图4是本发明前墙水冷壁连接示意图；
[0019]图5是本发明锅炉对流受热面与联通管结构示意图；
[0020]图6锅炉与燃烧器总装示意图；
[0021]图7燃烧器安装俯视图。
[0022]图中，I一上锅筒、2—下锅筒、3—对流受热面、4一外侧墙水冷壁、5—外侧墙水冷壁下集箱、6—联通管、7—后墙水冷壁、8—后墙水冷壁下集箱、9 一后墙水冷壁上集箱、10—前墙水冷壁、11一前墙水冷壁下集箱、12—内侧墙水冷壁、13—前墙水冷壁上集箱、14一省煤器、15—燃烧器、16—外保温层、17—内保温层。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0024]本发明如图1至图5所示，锅炉本体为一双锅筒纵置式D型锅炉，包括上锅筒I和下锅筒2，外侧墙水冷壁4下部竖直与外侧墙水冷壁下集箱5相连通，外侧墙水冷壁4上部倾斜向上弯曲与上锅筒I相连通，为保证外侧墙水冷壁4内良好的水动力特性，将外侧墙水冷壁下集箱5和下锅筒2由三根联通管6连通，此部分水循环方式是:上锅筒1-下锅筒2-联通管6-外侧墙水冷壁下集箱5-外侧水冷壁4-上锅筒1，这样形成一个完整的水循环回路。外侧墙水冷壁里面的水因吸收炉膛辐射热量而气化，密度变小，与上下锅筒之间的对流管束中的贴墙管内的形成密度差异，产生的静压差维持了工质的自然循环。三根联通管6经过严格保温，吸热量可以忽略。外侧墙水冷壁4上部为一斜向上的坡面，既可保证炉膛有足够的容积热强度，又有可保证外侧墙水冷壁4内良好的水自然循环特性。
[0025]内侧墙水冷壁12直接安装在上锅筒I和下锅筒2上，将上锅筒I和下锅筒2连通，这样构成了上锅筒I一下锅筒2—内侧墙水冷壁12—上锅筒I之间工质的自然循环回路。
[0026]后墙水冷壁7上下分别与后墙水冷壁上集箱9和后墙水冷壁下集箱8连接、集箱再分别和上锅筒I和下锅筒2相连，形成上锅筒I一下锅筒2—后墙水冷壁下集箱8—后墙水冷壁7—后墙水冷壁上集箱9一上锅筒I之间的水循环。
[0027]前墙水冷壁10上下分别与前墙水冷壁上集箱13和前墙水冷壁下集箱11连接、集箱再分别和上锅筒I和下锅筒2相连，形成上锅筒I一下锅筒2—前墙水冷壁下集箱11一前墙水冷壁10—后墙水冷壁上集箱13—上锅筒I之间的水循环。
[0028]本发明锅炉总装图如图6所示。锅炉炉膛水冷壁除后墙外都采用膜式水冷壁，后墙采用光管水冷壁，便于弯管形成检查孔。低浓度煤层气(瓦斯)燃烧器15布置在炉膛下部，通过法兰与锅炉炉膛支架相连接。为保证燃烧的均匀性，燃烧器15根据锅炉容量的大小分多组安装。低浓度煤层气(瓦斯)燃烧器15是表面辐射式燃烧器，燃烧过程发生在燃烧器内部，在燃烧器15内部已经完成燃烧，其燃烧和传热方式与现有扩散式燃气燃烧器有很大的不同。现有的锅炉结构不能直接和低浓度煤层气(瓦斯)燃烧器相配合，这就要求锅炉要有特别的燃烧器布置方式、炉膛水冷壁结构和尾部对流受热面形式，才能保证良好的传热、水动力特性、以及较高的经济性。本发明根据该燃烧器的燃烧特点和传热方式，对D型燃气锅炉进行了改造，将其下部水冷壁全部拆掉，用于安装低浓度煤层气(瓦斯)燃烧器。为了防止低浓度煤层气(瓦斯)燃烧不均匀，采用多个燃烧器，分块布置、分组进气的方案。上锅筒I和下锅筒2纵置式结构，上下锅筒之间为对流受热面3，对流受热面3为光管或低肋管。燃烧器15采用的多孔介质类型可以是泡沫型、颗粒堆积型、直孔网格型或纤维网格型。锅炉燃料为低浓度煤层气或瓦斯，也可是高炉煤气、焦炉煤气、地下气化气、垃圾填埋气、常规天然气等类似气体。
[0029]如图6所示，工作时本锅炉连接外部的省煤器14，省煤器的出水和入水被锅炉的烟气加热。如图7所示，水冷壁外层包裹有外保温层16和内保温层17，进一步加强保温，防止热量损失。
[0030]以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种新型低浓度煤层气或瓦斯蒸汽锅炉，其特征在于:包括上锅筒(I)和下锅筒(2)，外侧墙水冷壁(4)下部竖直与下集箱(5)相连通，外侧墙水冷壁(4)上部倾斜弯向上锅筒⑴并与上锅筒⑴相连通，为保证外侧墙水冷壁⑷内良好的水动力特性，将下集箱(5)和下锅筒(2)用三根联通管(6)连通，内侧墙水冷壁(12)直接安装在上锅筒⑴和下锅筒(2)上将上锅筒(I)和下锅筒(2)连通，后墙水冷壁(7)上下分别与后墙水冷壁上集箱(9)和后墙水冷壁下集箱(8)连通，后墙水冷壁上集箱(9)、后墙水冷壁下集箱(8)分别与上锅筒(1)、下锅筒(2)相连通，前墙水冷壁(10)上下分别与前墙水冷壁上集箱(13)和前墙水冷壁下集箱(11)连通，前墙水冷壁上集箱(13)、前墙水冷壁下集箱(11)分别与上锅筒(I)、下锅筒⑵相连通，外侧墙水冷壁(4)、内侧墙水冷壁(12)、前墙水冷壁(10)、后墙水冷壁(7)构成四个面、中间形成炉膛，燃烧器(15)布置在炉膛下部。
2.按照权利要求1所述一种新型低浓度煤层气或瓦斯蒸汽锅炉，其特征在于:所述燃烧器(15)为多孔介质燃烧器，采用的多孔介质类型为泡沫型、颗粒堆积型、直孔网格型或纤维网格型。
3.按照权利要求2所述一种新型低浓度煤层气或瓦斯蒸汽锅炉，其特征在于:所述燃烧器(15)的燃料为低浓度煤层气或瓦斯、高炉煤气、焦炉煤气、地下气化气、垃圾填埋气、常规天然气。
4.按照权利要求1所述一种新型低浓度煤层气或瓦斯蒸汽锅炉，其特征在于:所述燃烧器(15)布置在炉膛下部，根据锅炉容量大小，分多组安装。
5.按照权利要求1所述一种新型低浓度煤层气或瓦斯蒸汽锅炉，其特征在于:所述上锅筒(I)和下锅筒(2)纵置式结构，上下锅筒之间为对流受热面(3)，对流受热面(3)为光管或低肋管。
【专利摘要】本发明公开了一种新型低浓度煤层气或瓦斯蒸汽锅炉，包括上锅筒和下锅筒，外侧墙水冷壁下部竖直与下集箱相连通，外侧墙水冷壁上部倾斜弯向上锅筒与上锅筒相连通，为保证外侧墙水冷壁内良好的水动力特性，在下集箱和下锅筒之间由三根联通管连通，内侧墙水冷壁直接安装在上锅筒和下锅筒上将上锅筒和下锅筒连通，前墙水冷壁、后墙水冷壁上集箱、上锅筒相连通，后墙水冷壁、后墙水冷壁下集箱、下锅筒相连通；外侧墙水冷壁、内侧墙水冷壁、前墙水冷壁、后墙水冷壁构成四个面、中间形成炉膛，燃烧器布置在炉膛下部。本发明的有益效果是采用低瓦斯燃烧器，可为矿区提供生产和生活用蒸汽或热水，代替常规燃煤锅炉，具有较好的节能减排效益。
【IPC分类】F22B37-10, F22B21-08, F24H9-18, F22B31-08
【公开号】CN104566320
【申请号】CN201410720530
【发明人】宋正昶, 张保生
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月2日