一种立式自然循环冷凝锅炉用锅炉本体的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种立式自然循环冷凝锅炉用锅炉本体，包括炉膛和位于炉膛径向外侧的烟气腔，烟气腔的外圆周壁上设有烟气出口，烟气腔的内圆周壁上留有烟气入口；烟气出口和烟气入口之间偏转的角度大于90度，烟气腔的上下两端分别设有上环形集箱和下环形集箱；上环形集箱和下环形集箱之间，通过集中上升管束和集中下降管束连通，集中下降管束包括一圈沿着烟气腔圆周布置的集中下降管,集中上升管束包括两圈在集中下降管束径向内侧，沿着烟气腔的圆周同轴布置的集中上升管，集中上升管束的外圈和集中下降管束均留有正对烟气出口的，竖直设置的烟气排出间隙，集中上升管束的内圈设有正对烟气入口的，竖直设置的烟气进入间隙。
【专利说明】
一种立式自然循环冷凝锅炉用锅炉本体
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种立式自然循环冷凝锅炉用锅炉本体。
【背景技术】
[0002]目前，燃气锅炉主要分为卧式锅炉和立式锅炉。卧式锅炉主要采用烟气辐射和纵向冲刷进行换热，换热效率较低，需要布置大量换热面。部分立式燃气锅炉采取纵向冲刷，导致了排烟温度过高或者因为大量换热面导致的锅炉本体温度较高，另一部分立式燃气锅炉则采用横向冲刷的形式，但是锅炉本体内水循环采取的是强制循环，导致常有爆管现象发生。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种立式自然循环冷凝锅炉用锅炉本体，其扩大了炉膛，大幅度提高了炉膛传热的辐射面积，加快烟气流速并提高了对流传热的速度，大大减少了该锅炉本体内发生爆管的危险，从而使立式自然循环冷凝锅炉的运行更加稳定。
[0004]实现上述目的的一种技术方案是:一种立式自然循环冷凝锅炉用锅炉本体，包括炉膛和位于所述炉膛径向外侧的烟气腔，所述烟气腔的外圆周壁上设有烟气出口，所述烟气腔的内圆周壁上留有烟气入口 ；
[0005]所述烟气出口和所述烟气入口之间偏转的角度大于90度，所述烟气腔的上下两端分别设有上环形集箱和下环形集箱；
[0006]所述上环形集箱和所述下环形集箱之间，通过集中上升管束和集中下降管束连通，所述集中下降管束包括一圈沿着所述烟气腔圆周布置的集中下降管，所述集中上升管束包括两圈在所述集中下降管束径向内侧，沿着所述烟气腔的圆周同轴布置的集中上升管，所述集中上升管束的外圈和所述集中下降管束均留有正对所述烟气出口的，竖直设置的烟气排出间隙，所述集中上升管束的内圈设有正对所述烟气入口的，竖直设置的烟气进入间隙。
[0007]进一步的，所述烟气出口和所述烟气入口之间偏转的角度为180度。
[0008]进一步的，所述上环形集箱内设有至少一套汽水分离装置，所述汽水分离装置包括汽水分离片组，所述汽水分离片组包括若干沿着所述上环形集箱的直径方向平行排列的汽水分离片，任意两片相邻的所述汽水分离片之间形成汽水分离通道。
[0009]再进一步的，所述汽水分离片组的两端设有将所述汽水分离片组在所述上环形集箱内固定的固定杆。
[0010]更进一步的，所述固定杆的两端分别为固定端和自由端，所述固定端与所述上环形集箱的外圆周壁固定。
[0011]再进一步的，所述汽水分离片组中的每片汽水分离片均是倾斜设置的，所述汽水分离片靠近所述上环形集箱的外圆周壁一侧的高度，高于所述汽水分离片靠近所述上环形集箱的内圆周壁一侧的高度。
[0012]采用了本实用新型的一种立式自然循环冷凝锅炉用锅炉本体，包括炉膛和位于所述炉膛径向外侧的烟气腔，所述烟气腔的外圆周壁上设有烟气出口，所述烟气腔的内圆周壁上留有烟气入口；所述烟气出口和所述烟气入口之间偏转的角度大于90度，所述烟气腔的上下两端分别设有上环形集箱和下环形集箱;所述上环形集箱和所述下环形集箱之间，通过集中上升管束和集中下降管束连通，所述集中下降管束包括一圈沿着所述烟气腔圆周布置的集中下降管，所述集中上升管束包括两圈在所述集中下降管束径向内侧，沿着所述烟气腔的圆周同轴布置的集中上升管，所述集中上升管束的外圈和所述集中下降管束均留有正对所述烟气出口的，竖直设置的烟气排出间隙，所述集中上升管束的内圈设有正对所述烟气入口的，竖直设置的烟气进入间隙。其技术效果是:其扩大了炉膛，大幅度提高了炉膛传热的辐射面积，加快烟气流速并提高了对流传热的速度，大大减少了该锅炉本体内发生爆管的危险，从而使立式自然循环冷凝锅炉的运行更加稳定。
【附图说明】
[0013]图1为立式自然循环冷凝锅炉的主视图。
[0014]图2为立式自然循环冷凝锅炉的左视图。
[0015]图3为立式自然循环冷凝锅炉的俯视图。
[0016]图4为本实用新型的一种立式自然循环冷凝锅炉用锅炉本体的主视图。
[0017]图5为本实用新型的一种立式自然循环冷凝锅炉用锅炉本体的俯视图。
[0018]图6为本实用新型的一种立式自然循环冷凝锅炉用锅炉本体中汽水装置的俯视图。
[0019]图7为立式自然循环冷凝锅炉的燃烧器的主视图。
[0020]图8为种立式自然循环冷凝锅炉的燃烧器的主视图。
[0021 ]图9为立式自然循环冷凝锅炉的节能器的主视图。
[0022]图10为立式自然循环冷凝锅炉的节能器的内部结构图。
[0023]图11为立式自然循环冷凝锅炉的节能器的右图。
[0024]图12为立式自然循环冷凝锅炉的节能器的工作原理图。
【具体实施方式】
[0025]请参阅图1，本实用新型的发明人为了能更好地对本实用新型的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明:
[0026]请参阅图1，本实用新型的一种立式自然循环冷凝锅炉，包括锅炉本体I，锅炉本体I分为同轴设置的炉膛11和烟气腔12。烟气腔12的外圆周壁上设有烟气出口 13。烟气腔12的上下两端分别设有上环形集箱16和下环形集箱17。上环形集箱16和下环形集箱17之间通过集中上升管束14和集中下降管束15连通。其中，集中下降管束15是由一圈沿着烟气腔12的圆周布置的集中下降管组成的，集中上升管束14是由沿着烟气腔12的圆周同轴布置的两圈集中上升管组成的。集中下降管束15位于集中上升管束14的径向外侧，其中集中上升管束14的外圈和集中下降管束15均留有正对烟气出口 13，供烟气从烟气出口 13排出的，竖直设置的烟气排出间隙。烟气腔12的内圆周壁上留有烟气入口 121，集中上升管束14的内圈设有正对烟气入口 121的，使烟气进入烟气腔12的，竖直设置的烟气进入间隙。烟气出口 13和烟气入口 121之间偏转的角度大于90度而小于等于180度。
[0027]这样设计的目的在于:在烟气腔12中形成了ω横向冲刷自然循环，上环形集箱16和下环形集箱17对应位于集中下降管束15和集中上升管束14的上下两端，从而使集中下降管束15和集中上升管束14的上下两端收拢，并形成环状排列。这一设计扩大了炉膛11，大幅度提高了炉膛11的传热的辐射面积，加快锅炉本体I内烟气的流速，并提高了对流传热的速率。烟气均衡地在集中上升管束14中被分开，然后流向后部的烟气出口 13，而汽水混合物经上环形集箱16内的汽水分离装置18分离后，水由集中下降管束15流至下环形集箱17，形成自然循环，水蒸气从上环形集箱16顶部的蒸汽出口 161排出，实现在锅炉本体I内的汽水分离。
[0028]烟气在烟气腔12内由集中上升管束14的两圈集中上升管之间通过，集中上升管束14的两圈集中上升管因为受烟气横向冲刷换热，内部水遇热体积膨胀，密度变小而上升到上环形集箱16，下环形集箱17的水通过集中上升管束14流往上环形集箱16。集中下降管束15由于不直接接触烟气，水经由上环形集箱16流向下环形集箱17，形成自然循环。
[0029]其中，上环形集箱16内布置有至少一套汽水分离装置18，每套汽水分离装置18包括汽水分离片组181，每套汽水分离片组181包括若干沿着上环形集箱16的直径方向平行排列的汽水分离片。任意两块相邻的汽水分离片之间形成汽水分离通道。汽水分离片组181的两端分别设有一根固定杆182，使汽水分离片组181在上环形集箱16内固定。固定杆182的两端分别为固定端和自由端，固定杆182的固定端与上环形集箱16的外圆周壁固定。同时汽水分离片组181中的每块汽水分离片都是倾斜布置的，本实施例中，汽水分离片组181中的每块汽水分离片靠近上环形集箱16外圆周壁一侧的高度高于其靠近上环形集箱16内圆周壁一侧的高度。这样设计的目的是更加有利于其水混合物在锅炉本体I内的循环。
[0030]汽水分离装置18的原理类似于汽轮机中的叶轮，水蒸气从汽水分离装置18的汽水分离通道中通过后，从上环形集箱16的顶部的蒸汽出口 161流出锅炉本体I，分离下来的水从集中下降管束15回流到下环形集箱17内。该汽水分离装置18使得立式燃气锅炉不需要安装独立的炉外汽水分离装置，并且分离效果良好，也可以获得优质的蒸汽。该汽水分离装置18，大大减少锅炉的占地面积。相比炉外汽水分离装置，分离效果更好，得到更好的蒸汽品质。
[0031]综上所述，锅炉本体I通过多管横向冲刷集中上升管束14，该冷凝锅炉，能够达到现有卧式燃气锅炉的运行效率的同时，解决了卧式燃气锅炉占地面积大、水容积大等问题，又很好地解决了立式锅炉的运行稳定性、运行效率、炉外汽水分离等技术问题。
[0032]此外，锅炉本体I的烟气腔12的内外两侧都设有保温层19。
[0033]炉膛11的顶部设有用于向炉膛11内喷火的燃烧器2。燃烧器2包括从下至上依次同轴设置的混风罩21、预混室22和风箱23。其中预混室22和混风罩21的内壁上涂有防火涂层。
[0034]其中风箱23固定在炉膛11的顶部，预混室22和混风罩21伸入炉膛11。风箱23的外圆周壁上连接有水平设置的助燃风进风管24，助燃风进风管24上设有竖直设置的风门调节伺服电机241。风箱23顶面的中心插接有一根竖直的主燃气进口管25，主燃气进口管25为一根弯管，分为位于风箱23外的水平段和竖直向下伸入预混室22和混风罩21的竖直段。主燃气进口管25的竖直段与助燃风进风管24之间设有一个竖直设置的预混旋流器26。预混旋流器26的顶端与风箱23固定，底端竖直向下伸入混风罩21，即预混旋流器26在风箱23内是偏心设置的。预混旋流器26与助燃风进风管24之间设有从风箱23顶面竖直向下伸入燃烧器2的点火枪27，点火枪27的底端伸入混风罩21，且高于预混旋流器26的底端。点火枪27的底端设有稳焰器271。风箱23内与助燃风进风管24连接处还设有一块竖直的折流板231。同时风箱23的顶面上还插接有离子棒232、反射式观火孔233和点火器234，点火器234连接点火枪27。
[0035]燃烧器2，通过点火器234和点火枪27自动点火，点火前通过助燃风进风管24自动吹扫，通过点火枪27进行火焰检测和熄火保护，通过主燃气进口管25进行风压保护、燃气高低压、燃气阀门检漏，从而保证燃烧器2的安全运行。燃烧器2上设有连接风门调节伺服电机241、主燃气进口管25和点火枪27的PID控制器(图中未显示)，实现对燃料和配风的两段式动态调节，实现燃烧负荷调节和火焰的精确调节，并追踪锅炉内的加热温度，实现燃烧的节能环保。
[0036]燃烧器2采用主燃气进口管25的进气压力为8_15kPa，助燃风进风管24连接进风压力为4-7kPa风机4，可有效的克服炉膛11高背压，防止炉膛11背压过高引起供热不足和炉膛11喘震，保证了整个锅炉的平稳运行。预混旋流器26在风箱23内是偏心设置的，有效的提高了炉膛11热效率，延长了燃烧行程，避免了不完全燃烧，能最大限度的适应炉膛11较小时的需要。所述PID控制器采用全自动比例调节，有利于适时监控、连锁保护，智能化运行和自动调整，杜绝了误操作、防止了事故隐患发生，保证了整个锅炉的安全运转。燃烧器2采用经过空气预热装置预热的空气进行助燃，可使锅炉的热效率进一步提高。预混室22和混风罩21的内壁上涂有防火涂层，可有效的增强锅炉本体I与风箱23连接处的连接法兰的受热强度，延长该锅炉锅炉的使用周期，同时燃烧器2可适应立式和卧式安装产品。燃烧器2通过预混旋流器26和所述PID控制器实现了空气和燃气的90%部分预混燃烧，可有效的降低氮氧化物的排放。
[0037]锅炉的尾部设有节能器3，节能器3在竖直方向上分为位于下部的烟气冷却室31和位于上部的空气加热室32，烟气冷却室31和空气加热室32之间通过烟气挡板33隔开。空气加热室32的下部连接进风通道321，顶端通过出风通道322连接风机4，风机4连接燃烧器2的助燃风进风管24，空气加热室32对进入燃烧器2的助燃空气进行预热。
[0038]烟气挡板33的中心为一块梳形板34，梳形板34上固定有一个竖直的换热器35，换热器35包括若干竖直设置的重力型换热管351，每根重力型换热管351均贯穿梳形板34。因此梳形板34将换热器35分为两部分，其中上半部分位于空气加热室32内，下半部分位于烟气冷却室31内。
[0039]烟气冷却室31的圆周壁上设有烟气回收口311和烟气排放口312。烟气回收口311连接锅炉本体I的烟气出口 13。
[0040]烟气冷却室31内设有冷凝受热面36和非冷凝受热面37。其中冷凝受热面36位于换热器35和烟气排放口312之间，非冷凝受热面37位于换热器35和烟气回收口311之间。
[0041 ]其中，冷凝受热面36包括第一底部集箱361、第二底部集箱362，中间集箱363和顶部集箱364。第一底部集箱361和中间集箱363之间设有若干层水平的第一下冷凝环向翅片管层365，第二底部集箱361和中间集箱363之间设有若干层水平的第二下冷凝环向翅片管层366，中间集箱363与顶部集箱364之间均设有若干层水平的上冷凝环向翅片管层367。
[0042]每层第一下冷凝环向翅片管层365和每层上冷凝环向翅片管层367均有数量相等的且平行排列的冷凝环向翅片管，相邻的第一下冷凝环向翅片管层365，以及相邻的上冷凝环向翅片管层367均是错层布置的。第一底部集箱361与最底端的第一下冷凝环向翅片管层365之间，相邻的第一下冷凝环向翅片管层365之间，中间集箱363与最顶端的第一下冷凝环向翅片管层365之间，中间集箱363与最底端的上冷凝环向翅片管层367之间，相邻的上冷凝环向翅片管层367之间，顶部集箱364与最顶端的上冷凝环向翅片管层367之间均通过与任一上冷凝环向翅片管层367或任一第一下冷凝环向翅片管层365中冷凝环向翅片管数量相等的冷凝弯管368连通，以在顶部集箱364与第一底部集箱361之间形成与任一第一下冷凝环向翅片管层365或任一上冷凝环向翅片管层367中冷凝环向翅片管数量相等的温水过流通道，该温水过流通道中的温水在任意两层相邻的第一下冷凝环向翅片管层365或者任意两层相邻的上冷凝环向翅片管层367中的流动方向是相反的，这样延长温水在冷凝受热面36内的流程，实现与烟气的充分换热。而任意两层相邻的第一下冷凝环向翅片管层365，以及任意两层相邻的上冷凝环向翅片管层367均是错层布置的，使冷凝弯管368倾斜设置，这样也能延长冷凝弯管368的长度，从而进一步延长温水在冷凝受热面36内的流程。本实施例中，该温水过流通道的数量为三条。
[0043]每层第二下冷凝环向翅片管层366均有数量相等的且平行排列的冷凝环向翅片管，相邻的两层第二下冷凝环向翅片管层366是错层布置的。第二底部集箱362与最底端的第二下冷凝环向翅片管层366之间，相邻的第二下冷凝环向翅片管层366之间，中间集箱363与最顶端的第二下冷凝环向翅片管层366之间均通过与任一第二下冷凝环向翅片管层366中环向翅片管数量相等的冷凝弯管368连接，以在第二底部集箱362和中间集箱363之间形成与任一第二下冷凝环向翅片管层366中冷凝环向翅片管数量相等的温水过流通道，温水在任意两层相邻的第二下冷凝环向翅片管层366中的流动方向是相反的，这样延长温水在冷凝受热面36内的流程，实现与烟气的充分换热。而任意两层相邻的第二下冷凝环向翅片管层366也是错层布置的，使冷凝弯管368倾斜设置，这样也能延长冷凝弯管368的长度，从而进一步延长温水在冷凝受热面36内的流程。本实施例中，该温水过流通道的数量为四条。
[0044]冷凝受热面36的底部设有冷凝水管座。
[0045]非冷凝受热面37包括第一集箱371和第二集箱372。第一集箱371位于第二集箱372的上方。第一集箱371和第二集箱372之间设有若干层水平的非冷凝环向翅片管层373。每层非冷凝环向翅片管层373均设有数量相等的且平行排列的非冷凝环向翅片管，第二集箱372与最底端的非冷凝环向翅片管层373之间，任意相邻的两层非冷凝环向翅片管层373之间，最顶端的非冷凝环向翅片管层373与第一集箱371之间均通过与任一非冷凝环向翅片管层373中非冷凝环向翅片管数量相等的非冷凝弯管374连接，以在第二集箱372和第一集箱371之间形成与任一非冷凝环向翅片管层373中非冷凝环向翅片管数量相等的热水过流通道，热水在任意相邻的两层非冷凝环向翅片管层373中的流动方向是相反的，这样延长热水在非冷凝受热面37内的流程，实现与烟气的充分换热。而任意两层相邻的非冷凝环向翅片管层373也是错层布置的。使非冷凝弯管374倾斜设置，这样也能延长非冷凝弯管374的长度，从而进一步延长热水在非冷凝受热面37内的流程。本实施例中，该热水过流通道的数量为二条。
[0046]非冷凝受热面37的底部设有非冷凝水管座。
[0047]第一底部集箱361和第二底部集箱362的进口端连接5水栗，第一底部集箱361和第二底部集箱362内的温水沿着温水过流通道，向上流经中间集箱363，最终进入顶部集箱364。顶部集箱364连接第二集箱372，顶部集箱364内的温水进入第二集箱372，第二集箱372内的温水沿着非冷凝受热面37内的热水过流通道，向上流入第一集箱371并被进烟气进一步加热为热水，第一集箱371连通锅炉本体I的下环形集箱17，第一集箱371内的热水流入锅炉本体I的下环形集箱17。
[0048]其中，冷凝受热面36中所采用的冷凝环向翅片管和冷凝弯管的抗腐蚀性能应高于非冷凝受热面37中所采用的非冷凝环向翅片管和非冷凝弯管的抗腐蚀性能。这是因为冷凝受热面36中的水温比较低，冷凝受热面36与低温的烟气接触产生大量冷凝水，选用耐腐蚀材料。非冷凝受热面37中的水与高温烟气进行了热交换且水温较高，非冷凝受热面37与高温烟气接触不会产生任何冷凝腐蚀现象，可采用价格比较低廉的钢材。水在非冷凝受热面37中被进一步加热后，进入锅炉本体I的下环形集箱17。
[0049]通过非冷凝受热面37、换热器35和冷凝受热面36的结合，既可以防止节能器3发生腐蚀，同时更安全可靠，使用寿命更长。
[0050]换热器35的重力型换热管351利用来自非冷凝受热面37的烟气热量给空气加热室32内的冷空气加热后，再使被加热后的通过风机4进入燃烧器2，重力型换热管351本身的性质决定了重力型换热管351的壁温偏高，避免了在重力型换热管351上出现冷凝现象。
[0051]节能器3，同时加热进入燃烧器2的空气的温度和进水温度，突破性地解决了以往立式燃气锅炉只加热进入燃烧器2的空气的温度的缺陷，最大化回收热量，也解决了传统卧式燃气锅炉单一冷凝回收所造成的钢材用量过大和占地面积大等缺点。
[0052]节能器3既是空气预热装置，又是烟气冷却装置，也是进水加热装置。
[0053]本实用新型的一种自然循环冷凝锅炉还包括底座7、平台扶梯71和控制柜6。
[0054]本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
【主权项】
1.一种立式自然循环冷凝锅炉用锅炉本体，包括炉膛和位于所述炉膛径向外侧的烟气腔，所述烟气腔的外圆周壁上设有烟气出口，所述烟气腔的内圆周壁上留有烟气入口；其特征在于: 所述烟气出口和所述烟气入口之间偏转的角度大于90度，所述烟气腔的上下两端分别设有上环形集箱和下环形集箱； 所述上环形集箱和所述下环形集箱之间，通过集中上升管束和集中下降管束连通，所述集中下降管束包括一圈沿着所述烟气腔圆周布置的集中下降管，所述集中上升管束包括两圈在所述集中下降管束径向内侧，沿着所述烟气腔的圆周同轴布置的集中上升管，所述集中上升管束的外圈和所述集中下降管束均留有正对所述烟气出口的，竖直设置的烟气排出间隙，所述集中上升管束的内圈设有正对所述烟气入口的，竖直设置的烟气进入间隙。2.根据权利要求1所述的一种立式自然循环冷凝锅炉用锅炉本体，其特征在于:所述烟气出口和所述烟气入口之间偏转的角度为180度。3.根据权利要求1所述的一种立式自然循环冷凝锅炉用锅炉本体，其特征在于:所述上环形集箱内设有至少一套汽水分离装置，所述汽水分离装置包括汽水分离片组，所述汽水分离片组包括若干沿着所述上环形集箱的直径方向平行排列的汽水分离片，任意两片相邻的所述汽水分离片之间形成汽水分离通道。4.根据权利要求3所述的一种立式自然循环冷凝锅炉用锅炉本体，其特征在于:所述汽水分离片组的两端设有将所述汽水分离片组在所述上环形集箱内固定的固定杆。5.根据权利要求4所述的一种立式自然循环冷凝锅炉用锅炉本体，其特征在于:所述固定杆的两端分别为固定端和自由端，所述固定端与所述上环形集箱的外圆周壁固定。6.根据权利要求3所述的一种立式自然循环冷凝锅炉用锅炉本体，其特征在于:所述汽水分离片组中的每片汽水分离片均是倾斜设置的，所述汽水分离片靠近所述上环形集箱的外圆周壁一侧的高度，高于所述汽水分离片靠近所述上环形集箱的内圆周壁一侧的高度。
【文档编号】F22B31/08GK205480916SQ201620117454
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月5日
【发明人】郑伟伟, 汪杰, 林欣, 李向阳, 马嘉骅, 潘鑫波
【申请人】上海工业锅炉研究所