一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开的一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构，其蒸汽锅炉由锅筒、炉膛和对流受热面构成；炉膛由前墙、后墙、左右侧墙膜式水冷壁构成，对流受热面由1～n组针形蒸发管束以及1～m组省煤器管束和集箱连接而成的并排对流管屏、对流竖井前、后墙、两侧墙等附加受热面构成；热水锅炉无锅筒，其炉膛由前墙、后墙、左右侧墙Ⅰ、Ⅱ膜式水冷壁构成，对流受热面由1～n组针形管束和集箱连接而成的并排对流管屏、对流竖井前、后墙、两侧墙等附加受热面构成；本发明以针翅分段强化对流管束且针翅长度随烟温降低依次增长，增大了平均传热系数和换热面积；该型锅炉结构紧凑，气密性好，漏风少，燃烧效率高，有超强的停电保护功能。
【专利说明】一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及锅炉设备【技术领域】，具体涉及一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构，包括蒸汽锅炉、热水锅炉在内的两种不同结构。
【背景技术】
[0002]近年来，随着国内龙岗、大北、克深等几个新的大型天然气气田和中石油长庆姬塬、彰武双庙等油田的探明，越来越多的小型燃煤锅炉被燃油燃气锅炉所取代。相较于燃煤锅炉，燃油燃气锅炉能从根本上解决粉尘、废水、废渣、有害气体的排放等诸多环境问题。其中，角管式燃油燃气锅炉具有结构合理、原材料消耗少、长周期运行安全可靠、高效节能及减排环保的优点，必将成为我国燃油燃气锅炉的首选炉型。
[0003]但是，现有的角管技术在长周期运行安全方面存在如下问题与隐患:
[0004]I)传统的角管式热水锅炉，烟道尾部受热面多采用烟气横向冲刷的旗式受热面且仅由蛇形光管进行布置，一方面，增大了锅炉的钢耗量和体积，蛇形管众多的弯头极大地增加了工质流动阻力，另一方面，烟气流经烟道尾部受热面时，由于换热面积较小，导致烟气与受热面间的换热不佳。
[0005]2)传统的角管式蒸汽锅炉，仅仅将炉膛前后墙水冷壁和侧墙水冷壁作为蒸发受热面，而在烟气温度依旧较高的对流竖井内，受热面仅仅作为省煤器受热面，未能充分利用这部分高温烟气的热量，大大降低了锅炉效率。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构，包括热水锅炉和蒸汽锅炉两种不同的类型，全部以针翅分段强化对流管束且针翅长度随烟温降低依次增长，增大了平均传热系数和换热面积；该型锅炉结构紧凑，气密性好，漏风少，燃烧效率高，有超强的停电保护功能。
[0007]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:
[0008]一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构，其热水炉型，锅炉整体采用角管支撑结构，炉膛辐射受热面全部采用扁钢和光管组合而成的膜式水冷壁，对流受热面全部采用以针翅强化的管屏式对流受热面，燃烧器中心线垂直于炉膛前墙膜式水冷壁，水平布置；包括炉膛101和设置于炉膛101后方的对流竖井102，所述炉膛101的前方设置有锅炉前墙，所述对流竖井102的后方设置有锅炉后墙，所述炉膛101的上方按前后顺序依次设置有侧墙II膜式水冷壁上集箱12、第一连通管13、侧墙I膜式水冷壁上集箱14、炉膛前后墙水冷壁汇集集箱15、出口集箱17，所述对流竖井102的上方按前后顺序依次设置有侧墙I膜式水冷壁上集箱14、第二组针形管束汇集集箱20、第二连通管18、第一组针形管束汇集集箱21、第三连通管19，所述炉膛101的下方按前后顺序依次设置有侧墙II膜式水冷壁下集箱2、第四连通管3、炉膛前后墙水冷壁分配集箱5、侧墙I膜式水冷壁下集箱31，所述对流竖井102的下方按前后顺序依次设置有侧墙I膜式水冷壁下集箱31、第二组针形管束分配集箱33、第一组针形管束分配集箱32，所述侧墙II膜式水冷壁上集箱12通过侧墙II膜式水冷壁10与所述侧墙II膜式水冷壁下集箱2连通，所述侧墙I膜式水冷壁上集箱14通过侧墙I膜式水冷壁36与所述侧墙I膜式水冷壁下集箱31相连通；
[0009]所述锅炉前墙的前墙角管6的上端与前墙角管上集箱11连通，所述前墙角管上集箱11通过第一连通管13与所述侧墙II膜式水冷壁上集箱12连通，所述前墙角管6的下端与锅炉前墙下端的前墙角管下集箱4连通，所述前墙角管下集箱4通过位于炉膛101底部的水平第四连通管3与炉膛前后墙水冷壁分配集箱5相连通，所述炉膛前后墙水冷壁分配集箱5分别与炉膛前墙膜式水冷壁8和炉膛后墙膜式水冷壁7连接，所述炉膛前墙膜式水冷壁8和炉膛后墙膜式水冷壁7还分别与所述炉膛前后墙水冷壁汇集集箱15连通，所述炉膛前后墙水冷壁汇集集箱15通过连接管16与出口集箱17相连通，所述侧墙II膜式水冷壁下集箱2通过第五连通管35与侧墙中部减震集箱9连通，所述侧墙中部减震集箱9通过第六连通管34与所述侧墙I膜式水冷壁上集箱14相连通；
[0010]所述对流竖井102内设置有至少I组针形管束，并分别与上、下集箱连接构成并排对流管屏。所述第一组针形管束分配集箱32通过第一组针形管束27与第一组针形管束汇集集箱21相连通，所述第一组针形管束汇集集箱21通过第三连通管19与后墙中转集箱24相连通，所述第二组针形管束分配集箱33通过第二组针形管束28与第二组针形管束汇集集箱20相连通，所述第二组针形管束汇集集箱20通过第二连通管18与后墙膜式水冷壁分配集箱30相连通，所述后墙膜式水冷壁分配集箱30通过对流竖井后墙膜式水冷壁25与后墙膜式水冷壁汇集集箱22相连通，所述后墙膜式水冷壁汇集集箱22通过后墙角管26与所述侧墙I膜式水冷壁下集箱31相连通。
[0011]所述炉膛前后墙水冷壁分配集箱5设置于所述炉膛101内；所述炉膛前墙膜式水冷壁8和炉膛后墙膜式水冷壁7在所述炉膛101内呈前、后相对设置，构成一种与上下集箱连线中心对称的“O”形截面结构；所述炉膛前墙膜式水冷壁8和炉膛后墙膜式水冷壁7的上端均与所述炉膛前后墙水冷壁汇集集箱15相连接；所述炉膛前墙膜式水冷壁8和炉膛后墙膜式水冷壁7的下端均与所述炉膛前后墙水冷壁分配集箱5相连接；炉膛101是由炉膛前墙膜式水冷壁8、炉膛后墙膜式水冷壁7、两侧墙膜式水冷壁以及炉膛前后墙水冷壁汇集集箱15和炉膛前后墙水冷壁分配集箱5构成的封闭空间，炉膛后墙膜式水冷壁7上部拉稀后形成炉膛出口烟窗23。
[0012]所述前墙角管6嵌卡合于所述锅炉前墙外壁两侧棱处；后墙角管26嵌卡合于所述锅炉后墙外壁两侧棱处，所述后墙膜式水冷壁汇集集箱22设置于所述后墙角管26的上方，所述后墙中转集箱24设置于所述后墙角管26的中部，所述后墙膜式水冷壁分配集箱30设置于所述后墙角管26的下方。
[0013]所述后墙中转集箱24和所述后墙膜式水冷壁分配集箱30与后墙角管26均为非相导通式布置。
[0014]一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构，其蒸汽炉型，包括有炉膛101和设置于炉膛101后方的对流竖井102，所述炉膛101的前方设置有锅炉前墙，所述对流竖井102的后方设置有锅炉后墙，所述炉膛101的上方按前后顺序依次设置有锅筒39、侧墙膜式水冷壁上集箱38、蒸汽分离管组42、热水引导管43、集汽集箱41、炉膛前墙水冷壁汇集集箱44、炉膛后墙水冷壁汇集集箱45，所述对流竖井102的上方按前后顺序依次设置有针形蒸发管束汇集集箱48、针形省煤器管束汇集集箱49，所述炉膛101的下方按前后顺序依次设置有侧墙膜式水冷壁下集箱1、炉膛前后墙水冷壁分配集箱5，所述对流竖井102的下方按前后顺序依次设置有针形蒸发管束分配集箱52、针形省煤器管束分配集箱51，所述侧墙膜式水冷壁上集箱38通过侧墙膜式水冷壁37与所述侧墙膜式水冷壁下集箱I连通；
[0015]所述锅炉前墙的前墙角管6的上端与锅筒39连通，所述锅筒39与所述侧墙膜式水冷壁上集箱38连通，所述侧墙膜式水冷壁上集箱38通过所述蒸汽分离管组42与所述集汽集箱41相连通，所述集汽集箱41与所述锅筒39连通，所述前墙角管6的下端与所述侧墙膜式水冷壁下集箱I连通，所述侧墙膜式水冷壁下集箱I与炉膛前后墙水冷壁分配集箱5相连通，所述炉膛前后墙水冷壁分配集箱5分别与炉膛前墙膜式水冷壁8和炉膛后墙膜式水冷壁7连接，所述炉膛前墙膜式水冷壁8与所述炉膛前墙水冷壁汇集集箱44连接，所述炉膛后墙膜式水冷壁7与所述炉膛后墙水冷壁汇集集箱45连接，所述炉膛前墙水冷壁汇集集箱44通过连接管与所述集汽集箱41相连通，所述炉膛后墙水冷壁汇集集箱45通过连接管与所述集汽集箱41相连通；
[0016]所述对流竖井102内设置有至少I组针形蒸发管束和至少I组针形省煤器管束，并分别与上、下集箱连接构成并排对流管屏。所述侧墙膜式水冷壁下集箱I与所述针形蒸发管束分配集箱52连接，所述针形蒸发管束分配集箱52分别通过所述针形蒸发管束与所述针形蒸发管束汇集集箱48相连通，所述针形蒸发管束汇集集箱48分别通过第一连接管46与所述集汽集箱41相连通，所述针形省煤器管束分配集箱51通过所述针形省煤器管束与所述针形省煤器管束汇集集箱49相连通，所述针形省煤器管束汇集集箱49通过所述热水引导管43与所述锅筒39相连通；
[0017]所述锅炉侧墙膜式水冷壁上集箱38同样与锅炉后墙角管26连通，所述锅炉后墙角管26与后墙膜式水冷壁分配集箱30连通，所述后墙膜式水冷壁分配集箱30通过对流竖井后墙膜式水冷壁25与后墙膜式水冷壁汇集集箱22相连通，所述后墙膜式水冷壁汇集集箱22通过第二连接管47与所述集汽集箱41相连通。
[0018]所述炉膛前后墙水冷壁分配集箱5设置于所述炉膛101内；所述炉膛前墙膜式水冷壁8和所述炉膛后墙膜式水冷壁7在所述炉膛101内呈前、后相对设置，构成一种与上下集箱连线中心对称的“O”形截面结构。所述炉膛前墙膜式水冷壁8上端与所述炉膛前墙水冷壁汇集集箱44相连接，所述炉膛后墙膜式水冷壁7上端与所述炉膛后墙水冷壁汇集集箱45相连接；所述炉膛前墙膜式水冷壁8和炉膛后墙膜式水冷壁7的下端均与所述炉膛前后墙水冷壁分配集箱5相连接；炉膛101是由炉膛前墙膜式水冷壁8、炉膛后墙膜式水冷壁7、两侧墙膜式水冷壁以及炉膛前墙水冷壁汇集集箱44、炉膛后墙水冷壁汇集集箱45和炉膛前后墙水冷壁分配集箱5构成的封闭空间，炉膛后墙膜式水冷壁7上部拉稀后形成炉膛出口烟窗23。
[0019]所述锅炉后墙角管26与所述侧墙膜式水冷壁下集箱I为非相导通式布置，所述锅炉后墙角管26与所述后墙膜式水冷壁汇集集箱22为非相导通式布置。
[0020]所述前墙角管6嵌卡合于所述锅炉前墙外壁两侧棱处；后墙角管26嵌卡合于所述锅炉后墙外壁两侧棱处，所述后墙膜式水冷壁汇集集箱22设置于所述后墙角管26的上方，所述后墙膜式水冷壁分配集箱30设置于所述后墙角管26的下方。
[0021]所述对流竖井102中的对流受热面是由光管和焊接于光管表面的针翅组成的针翅管对流管束，针形管束随烟温下降采用针翅分段布置方式，使得烟气和针翅管对流管束的光管呈纵向冲刷，和针翅呈横向或斜向冲刷，针翅长度随烟温降低依次增长，形成针翅管扩展对流受热面。
[0022]本发明和现有技术相比较，有益效果在于:
[0023]I)本发明一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构中，热水锅炉和蒸汽锅炉对流管束表面均以针翅强化形成针形管束，针形管束随烟温下降采用针翅分段布置方式，烟气和针翅管对流管束的光管呈纵向冲刷，针翅呈横向或斜向冲刷，针翅长度随烟温降低依次增长，形成针翅管扩展对流受热面，增大了平均传热系数和换热面积，强化了换热，同时降低了钢耗量和锅炉制造成本。
[0024]2)本发明一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构中，锅炉对流竖井内受热面全部垂直布置，与烟气横向冲刷的旗式受热面相比较，管壁积灰的情形大为改善，且受热面及针翅在烟气冲刷下会产生轻微震动，具有自清灰能力。
[0025]3)本发明一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构中，蒸汽锅炉开创性地首次将蒸发受热面和省煤器受热面同时垂直布置在对流竖井内，使锅炉结构更为紧凑，使得对流竖井内高温烟气利用更为充分，锅炉效率大大提高。
[0026]4)本发明一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构在突然停电后，自动放气阀打开，集箱、下降管和上升管又可构成自然循环回路，具有超强的停电保护功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本发明一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉热水炉型结构的侧视图。
[0028]图2是本发明一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉热水炉型结构的主视图。
[0029]图3是本发明一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉蒸汽炉型结构的侧视图；
[0030]图4是本发明一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉蒸汽炉型结构的主视图。
[0031]图5是本发明一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉热水炉型结构对流竖井内任意级对流管束剖面图。
[0032]图6是本发明一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉蒸汽炉型结构对流竖井内任意组对流管束剖面图。
[0033]图7是本发明拥有直针形针翅的针形管束主视图。
[0034]图8是本发明拥有直针形针翅的针形管束俯视图。
[0035]图9是本发明拥有斜针形针翅的针形管束主视图。
[0036]图10是本发明拥有斜针形针翅的针形管束俯视图。
[0037]图1和图2中，2.侧墙II膜式水冷壁下集箱，3.第四连通管，4.前墙角管下集箱
5.炉膛前后墙水冷壁分配集箱，6.前墙角管7.炉膛后墙膜式水冷壁，8.炉膛前墙膜式水冷壁，9.侧墙中部减震集箱，10.侧墙II膜式水冷壁，11.前墙角管上集箱，12.侧墙II膜式水冷壁上集箱，13.第一连通管，14.侧墙I膜式水冷壁上集箱，15.炉膛前后墙水冷壁汇集集箱，16.连接管，17.出口集箱，18.第二连通管，19.第三连通管，20.第二组针形管束汇集集箱，21.第一组针形管束汇集集箱，22.后墙膜式水冷壁汇集集箱，23.炉膛后墙水冷烟窗，24.后墙中转集箱，25.对流竖井后墙膜式水冷壁，26.后墙角管27.第一组针形管束，28.第二组针形管束，29.烟气出口，30.后墙膜式水冷壁分配集箱，31.侧墙I膜式水冷壁下集箱，32.第一组针形管束分配集箱，33.第二组针形管束分配集箱，34.第六连通管，35.第五连通管，36.侧墙I膜式水冷壁，101.炉膛，102.对流竖井。
[0038]图3和图4中，1.侧墙膜式水冷壁下集箱，6.前墙角管，8.炉膛前墙膜式水冷壁，37.侧墙膜式水冷壁，38.侧墙膜式水冷壁上集箱，39.锅筒，40.出汽管道，41.集汽集箱，42.蒸汽分离管组，43.热水引导管，44.炉膛前墙水冷壁汇集集箱，45.炉膛后墙水冷壁汇集集箱，46.第一连接管，47.第二连接管，48.针形蒸发管束汇集集箱，49.针形省煤器管束汇集集箱，22.后墙膜式水冷壁汇集集箱，26.后墙角管，25.对流竖井后墙膜式水冷壁，
7.炉膛后墙膜式水冷壁，50.针形省煤器管束，30.后墙膜式水冷壁分配集箱，51.针形省煤器管束分配集箱，52.针形蒸发管束分配集箱，5.炉膛前后墙水冷壁分配集箱，23.炉膛后墙水冷烟窗，29.烟气出口，53.针形蒸发管束，101.炉膛，102.对流竖井。
【具体实施方式】
[0039]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0040]本发明一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构，其热水炉型结构如图1和图2所示，锅炉整体采用角管支撑结构，炉膛辐射受热面全部采用扁钢和光管组合而成的膜式水冷壁，对流管束全部采用以针翅强化的管屏式对流受热面，燃烧器中心线垂直于炉膛前墙膜式水冷壁，水平布置。包括炉膛101和设置于炉膛101后方的对流竖井102，所述炉膛101的前方设置有锅炉前墙，所述对流竖井102的后方设置有锅炉后墙，所述炉膛101的上方按前后顺序依次设置有侧墙II膜式水冷壁上集箱12、第一连通管13、侧墙I膜式水冷壁上集箱14、炉膛前后墙水冷壁汇集集箱15、出口集箱17，所述对流竖井102的上方按前后顺序依次设置有侧墙I膜式水冷壁上集箱14、第二组针形管束汇集集箱20、第二连通管18、第一组针形管束汇集集箱21、第三连通管19，所述炉膛101的下方按前后顺序依次设置有侧墙II膜式水冷壁下集箱2、第四连通管3、炉膛前后墙水冷壁分配集箱5、侧墙I膜式水冷壁下集箱31，所述对流竖井102的下方按前后顺序依次设置有侧墙I膜式水冷壁下集箱31、第二组针形管束分配集箱33、第一组针形管束分配集箱32，所述侧墙II膜式水冷壁上集箱12通过侧墙II膜式水冷壁10与所述侧墙II膜式水冷壁下集箱2连通，所述侧墙I膜式水冷壁上集箱14通过侧墙I膜式水冷壁36与所述侧墙I膜式水冷壁下集箱31相连通；
[0041]所述锅炉前墙的前墙角管6的上端与前墙角管上集箱11连通，所述前墙角管上集箱11通过第一连通管13与所述侧墙II膜式水冷壁上集箱12连通，所述前墙角管6的下端与锅炉前墙下端的前墙角管下集箱4连通，所述前墙角管下集箱4通过位于炉膛101底部的水平第四连通管3与炉膛前后墙水冷壁分配集箱5相连通，所述炉膛前后墙水冷壁分配集箱5分别与炉膛前墙膜式水冷壁8和炉膛后墙膜式水冷壁7连接，所述炉膛前墙膜式水冷壁8和炉膛后墙膜式水冷壁7还分别与所述炉膛前后墙水冷壁汇集集箱15连通，所述炉膛前后墙水冷壁汇集集箱15通过连接管16与出口集箱17相连通，所述侧墙II膜式水冷壁下集箱2通过第五连通管35与侧墙中部减震集箱9连通，所述侧墙中部减震集箱通过第六连通管34与所述侧墙I膜式水冷壁上集箱14相连通。
[0042]所述对流竖井102内设置有至少I组针形管束，在图1和图2所示的热水炉型中，对流竖井102内设置有2组针形管束:锅炉第一组针形管束27和锅炉第二组针形管束28，其任意一组针形管束布置剖面图如图5所示，所述第一组针形管束分配集箱32通过第一组针形管束27与第一组针形管束汇集集箱21相连通，所述第一组针形管束汇集集箱21通过第三连通管19与后墙中转集箱24相连通，所述第二组针形管束分配集箱33通过第二组针形管束28与第二组针形管束汇集集箱20相连通，所述第二组针形管束汇集集箱20通过第二连通管18与后墙膜式水冷壁分配集箱30相连通，所述后墙膜式水冷壁分配集箱30通过对流竖井后墙膜式水冷壁25与后墙膜式水冷壁汇集集箱22相连通，所述后墙膜式水冷壁汇集集箱22通过后墙角管26与所述侧墙I膜式水冷壁下集箱31相连通。
[0043]所述炉膛前后墙水冷壁分配集箱5设置于所述炉膛101内；所述炉膛前墙膜式水冷壁8和炉膛后墙膜式水冷壁7在所述炉膛101内呈前、后相对设置，构成一种与上下集箱连线中心对称的“O”形截面结构。炉膛101是由炉膛前墙膜式水冷壁8、炉膛后墙膜式水冷壁7、两侧墙膜式水冷壁以及炉膛前后墙水冷壁汇集集箱15和炉膛前后墙水冷壁分配集箱5构成的封闭空间，炉膛后墙膜式水冷壁7上部拉稀后形成炉膛出口烟窗23。
[0044]所述对流竖井102中的对流管束是由光管和焊接于光管表面的针翅组成的针翅管对流管束，针翅管对流管束随烟温下降采用针翅分段布置方式:烟温较高处采用如图7和图8所示的直针形针翅，烟温较低处采用如图9和图10所示的斜针形针翅，使得烟气和针翅管对流管束的光管呈纵向冲刷，和针翅呈横向或斜向冲刷，针翅长度随烟温降低依次增长，形成针翅管扩展对流受热面。
[0045]所述前墙角管6嵌卡合于所述锅炉前墙外壁两侧棱处；后墙角管26嵌卡合于所述锅炉后墙外壁两侧棱处，所述后墙膜式水冷壁汇集集箱22设置于所述后墙角管26的上方，所述后墙中转集箱24设置于所述后墙角管26的中部，所述后墙膜式水冷壁分配集箱30设置于所述后墙角管26的下方。
[0046]所述炉膛前墙膜式水冷壁8和炉膛后墙膜式水冷壁7的上端均与所述炉膛前后墙水冷壁汇集集箱15相连接；所述炉膛前墙膜式水冷壁8和炉膛后墙膜式水冷壁7的下端均与所述炉膛前后墙水冷壁分配集箱5相连接。
[0047]所述炉膛前墙膜式水冷壁8及炉膛后墙膜式水冷壁7的结构相同，均由多根光管通过扁钢依次焊接组成。所述侧墙I膜式水冷壁36和侧墙II膜式水冷壁10结构相同，均由多根光管通过扁钢依次焊接组成。所述对流竖井后墙膜式水冷壁25，由多根光管通过扁钢依次焊接组成。
[0048]所述后墙中转集箱24和所述后墙膜式水冷壁分配集箱30与后墙角管26均为非相导通式布置。
[0049]一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构，其蒸汽炉型结构如图3和图4所示，锅炉整体采用角管支撑结构，炉膛辐射受热面全部采用扁钢和光管组合而成的膜式水冷壁，对流受热面全部采用以针翅强化的管屏式对流受热面，燃烧器中心线垂直于炉膛前墙膜式水冷壁，水平布置。包括有炉膛101和设置于炉膛101后方的对流竖井102，所述炉膛101的前方设置有锅炉前墙，所述对流竖井102的后方设置有锅炉后墙，所述炉膛101的上方按前后顺序依次设置有锅筒39、侧墙膜式水冷壁上集箱38、蒸汽分离管组42、热水引导管43、集汽集箱41、炉膛前墙水冷壁汇集集箱44、炉膛后墙水冷壁汇集集箱45，所述对流竖井102的上方按前后顺序依次设置有针形蒸发管束汇集集箱48、针形省煤器管束汇集集箱49，所述炉膛101的下方按前后顺序依次设置有侧墙膜式水冷壁下集箱1、炉膛前后墙水冷壁分配集箱5，所述对流竖井102的下方按前后顺序依次设置有针形蒸发管束分配集箱52、针形省煤器管束分配集箱51，所述侧墙膜式水冷壁上集箱38通过侧墙膜式水冷壁37与所述侧墙膜式水冷壁下集箱I连通。
[0050]所述锅炉前墙的前墙角管6的上端与锅筒39连通，所述锅筒39与所述侧墙膜式水冷壁上集箱38连通，所述侧墙膜式水冷壁上集箱38通过所述蒸汽分离管组42与所述集汽集箱41相连通，所述集汽集箱41与所述锅筒39连通，所述前墙角管6的下端与所述侧墙膜式水冷壁下集箱I连通，所述侧墙膜式水冷壁下集箱I与炉膛前后墙水冷壁分配集箱5相连通，所述炉膛前后墙水冷壁分配集箱5分别与炉膛前墙膜式水冷壁8和炉膛后墙膜式水冷壁7连接，所述炉膛前墙膜式水冷壁8与所述炉膛前墙水冷壁汇集集箱44连接，所述炉膛后墙膜式水冷壁7与所述炉膛后墙水冷壁汇集集箱45连接，所述炉膛前墙水冷壁汇集集箱44通过连接管与所述集汽集箱41相连通，所述炉膛后墙水冷壁汇集集箱45通过连接管与所述集汽集箱41相连通。
[0051]所述对流竖井102内设置有至少I组针形蒸发管束和至少I组针形省煤器管束，在图3和图4所示的蒸汽炉型中，对流竖井102内设置有3组针形蒸发管束53和I组针形省煤器管束50，其任意一组针形管束布置剖面图如图6所示，所述侧墙膜式水冷壁下集箱I与所述针形蒸发管束分配集箱52连接，所述针形蒸发管束分配集箱52分别通过所述针形蒸发管束53与所述针形蒸发管束汇集集箱48相连通，所述针形蒸发管束汇集集箱48分别通过第一连接管46与所述集汽集箱41相连通，所述针形省煤器管束分配集箱51通过所述针形省煤器管束50与所述针形省煤器管束汇集集箱49相连通，所述针形省煤器管束汇集集箱49通过所述热水引导管43与所述锅筒39相连通。
[0052]所述锅炉侧墙膜式水冷壁上集箱38同样与锅炉后墙角管26连通，所述锅炉后墙角管26与后墙膜式水冷壁分配集箱30连通，所述后墙膜式水冷壁分配集箱30通过对流竖井后墙膜式水冷壁25与后墙膜式水冷壁汇集集箱22相连通，所述后墙膜式水冷壁汇集集箱22通过第二连接管47与所述集汽集箱41相连通。
[0053]所述炉膛前后墙水冷壁分配集箱5设置于所述炉膛101内；所述炉膛前墙膜式水冷壁8和所述炉膛后墙膜式水冷壁7在所述炉膛101内呈前、后相对设置，构成一种与上下集箱连线中心对称的“O”形截面结构。炉膛101是由炉膛前墙膜式水冷壁8、炉膛后墙膜式水冷壁7、两侧墙膜式水冷壁以及炉膛前墙水冷壁汇集集箱44、炉膛后墙水冷壁汇集集箱45和炉膛前后墙水冷壁分配集箱5构成的封闭空间，炉膛后墙膜式水冷壁7上部拉稀后形成炉膛出口烟窗27。
[0054]所述对流竖井102中的对流管束是由光管和焊接于光管表面的针翅组成的针翅管对流管束，针形管束随烟温下降采用针翅分段布置方式:烟温较高处采用如图7和图8所示的直针形针翅，烟温较低处采用如图9和图10所示的斜针形针翅，使得烟气和针翅管对流管束的光管呈纵向冲刷，和针翅呈横向或斜向冲刷，针翅长度随烟温降低依次增长，形成针翅管扩展对流受热面。
[0055]所述锅炉后墙角管26与所述侧墙膜式水冷壁下集箱I为非相导通式布置，所述锅炉后墙角管26与所述后墙膜式水冷壁汇集集箱22为非相导通式布置。
[0056]所述前墙角管6嵌卡合于所述锅炉前墙外壁两侧棱处；后墙角管26嵌卡合于所述锅炉后墙外壁两侧棱处，所述后墙膜式水冷壁汇集集箱22设置于所述后墙角管26的上方，所述后墙膜式水冷壁分配集箱30设置于所述后墙角管26的下方。
[0057]所述炉膛前墙膜式水冷壁8上端与所述炉膛前墙水冷壁汇集集箱44相连接，所述炉膛后墙膜式水冷壁7上端与所述炉膛后墙水冷壁汇集集箱45相连接；所述炉膛前墙膜式水冷壁8和炉膛后墙膜式水冷壁7的下端均与所述炉膛前后墙水冷壁分配集箱5相连接。
[0058]所述炉膛前墙膜式水冷壁8及炉膛后墙膜式水冷壁7的结构相同，均由多根光管通过扁钢依次焊接组成。所述侧墙膜式水冷壁37由多根光管通过扁钢依次焊接组成。所述对流竖井后墙膜式水冷壁25，由多根光管通过扁钢依次焊接组成。
[0059]本发明一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构的热水锅炉工作原理如下:
[0060]在省煤器中被加热的水与部分锅炉回水混合后通过给水管送入与第一组针形管束27相连接的第一组针形管束分配集箱32，均匀分配给第一组针形管束27，并在上升流动过程中吸收对流竖井102中高温烟气放出的热量，被加热到预设温度后，进入与第一组针形管束27上部导通的第一组针形管束汇集集箱21，然后通过第三连通管19将工质引至位于锅炉后墙中部的后墙中转集箱24，通过连接管将工质引至第二组针形管束分配集箱32，均匀分配给第二组针形管束28，并在上升流动过程中吸收对流竖井102中高温烟气放出的热量，被加热到预设温度后，进入与第二组针形管束28上部导通的第二组针形管束汇集集箱20，然后通过第二连通管18将工质引至与对流竖井后墙膜式水冷壁25相连接的后墙膜式水冷壁分配集箱30，均匀分配给对流竖井后墙密排膜式水冷壁25，在上升流动过程中吸收对流竖井102中高温烟气放出的热量，被加热到更高温度后，进入与对流竖井后墙膜式水冷壁25上部相导通的后墙膜式水冷壁汇集集箱22，并将热水分配给锅炉后墙外壁两侧棱的后墙角管26，进行不受热下降流动，进入与后墙角管26相导通的侧墙I膜式水冷壁下集箱31，通过侧墙I膜式水冷壁36吸收高温烟气放出的热量上升流动，被加热到更高的温度后，进入侧墙I膜式水冷壁上集箱14，在侧墙I膜式水冷壁上集箱14中混合后，通过第六连通管34引至中部缓震集箱9，在中部缓震集箱9中混合后，通过第五连通管35引至侧墙II膜式水冷壁下集箱2，通过侧墙II膜式水冷壁10吸收炉膛101内高温烟气放出的热量上升流动，被加热到更高的温度后，进入侧墙II膜式水冷壁上集箱12，在侧墙II膜式水冷壁上集箱12中混合后，通过第一连通管13引至前墙角管上集箱11，并将热水分配给锅炉前墙外壁两侧棱的前墙角管6，进行不受热下降流动，进入与前墙角管6相导通的前墙角管下集箱4，然后通过位于炉膛101底部的第四连通管3，进入炉膛前后墙水冷壁分配集箱5，分别通过炉膛前墙膜式水冷壁8和炉膛后墙膜式水冷壁7吸收炉膛101中高温烟气放出的热量上升流动并汇集至炉膛前后墙水冷壁汇集集箱15，通过连接管组16引至出口集箱17，经过各级吸热面不断吸热，达到额定出口热水温度送入管网；而当气体燃料燃烧产生的高温烟气释放热量通过辐射传热传递给炉膛前墙膜式水冷壁8、炉膛后墙膜式水冷壁7、侧墙II膜式水冷壁10经过炉膛后墙水冷烟窗23的辐射和对流换热后，高温烟气通过转向室转弯180°，后进入对流竖井102，纵向冲刷第一组针形管束27和第二组针形管束28并与侧墙I膜式水冷壁36进行对流换热，烟气在本体完成换热后从锅炉下部的烟气出口 29排出。
[0061]本发明一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构的蒸汽锅炉工作原理如下:
[0062]在省煤器中被加热的锅炉给水，通过管路送入与针形省煤器管束相连接的针形省煤器管束分配集箱51，均匀分配给充当省煤器受热面的针形省煤器管束50，并在上升流动过程中吸收对流竖井102中高温烟气放出的热量，被加热到预设温度后，进入与针形省煤器管束50上部导通的针形省煤器管束汇集集箱49，然后通过热水引导管43将工质引至位于锅炉前墙上部的锅筒39，液相工质沿前墙角管6不受热下降流动，汇合于侧墙膜式水冷壁下集箱I，然后由侧墙膜式水冷壁下集箱I均匀分配给侧墙膜式水冷壁37以及与之相导通的炉膛前后墙膜式水冷壁分配集箱26和针形蒸发管束分配集箱52，位于侧墙膜式水冷壁37中上升流动的工质吸收炉膛101中高温烟气辐射的热量成为汽水混合物，进入侧墙膜式水冷壁上集箱38，位于炉膛前后墙膜式水冷壁分配集箱26中的工质，被均匀分配给充当蒸发受热面的炉膛前墙膜式水冷壁8和炉膛后墙膜式水冷壁7，吸收炉膛101中高温烟气辐射的热量并上升流动，炉膛前墙膜式水冷壁8内工质汇合于炉膛前墙膜式水冷壁汇集集箱11并由连接管导入集汽集箱41，炉膛后墙膜式水冷壁7内工质汇合于炉膛后墙膜式水冷壁汇集集箱12并由连接管导入集汽集箱41，位于针形蒸发管束分配集箱52中的工质，被各自均匀分配给充当蒸发受热面的针形蒸发管束53，吸收对流竖井102中高温烟气放出的热量并上升流动，分别汇合于相应的针形蒸发管束汇集集箱48并由第一连接管46导入集汽集箱41，位于侧墙膜式水冷壁上集箱38内汇集的汽水混合物，其中，蒸汽经蒸汽分离管组42被引入集汽集箱41，热水沿后墙角管26不受热下降流动，进入与后墙角管26相导通的后墙膜式水冷壁分配集箱30，均匀分配给充当蒸发受热面的后墙膜式水冷壁19并吸收对流竖井102高温烟气放出的热量上升流动，产生的蒸汽进入后墙膜式水冷壁汇集集箱22，并通过第二连接管47弓丨至集汽集箱41，汇入集汽集箱41内的蒸汽，被引入锅筒39上部汽空间，达到额定出口蒸汽参数并由锅筒上部蒸汽出口管道7送入管网；而当气体燃料燃烧产生的高温烟气释放热量通过辐射传热传递给炉膛前墙膜式水冷壁8、炉膛后墙膜式水冷壁7、侧墙膜式水冷壁37经过炉膛后墙水冷烟窗23的辐射和对流换热后，高温烟气通过转向室转弯180°，后进入对流竖井102，纵向冲刷针形蒸发管束53针形省煤器管束50并与部分侧墙膜式水冷壁37、后墙膜式水冷壁19进行对流换热，烟气在本体完成换热后从锅炉下部的烟气出口 29排出。
【权利要求】
1.一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构，热水炉型，其特征在于，锅炉整体采用角管支撑结构，炉膛辐射受热面全部采用扁钢和光管组合而成的膜式水冷壁，对流受热面全部采用以针翅强化的管屏式对流受热面，燃烧器中心线垂直于炉膛前墙膜式水冷壁，水平布置；包括炉膛(101)和设置于炉膛(101)后方的对流竖井(102)，所述炉膛(101)的前方设置有锅炉前墙，所述对流竖井(102)的后方设置有锅炉后墙，所述炉膛(101)的上方按前后顺序依次设置有侧墙II膜式水冷壁上集箱(12)、第一连通管(13)、侧墙I膜式水冷壁上集箱(14)、炉膛前后墙水冷壁汇集集箱(15)、出口集箱(17)，所述对流竖井(102)的上方按前后顺序依次设置有侧墙I膜式水冷壁上集箱(14)、第二组针形管束汇集集箱(20)、第二连通管(18)、第一组针形管束汇集集箱(21)、第三连通管(19)，所述炉膛(101)的下方按前后顺序依次设置有侧墙II膜式水冷壁下集箱(2)、第四连通管(3)、炉膛前后墙水冷壁分配集箱(5)、侧墙I膜式水冷壁下集箱(31)，所述对流竖井(102)的下方按前后顺序依次设置有侧墙I膜式水冷壁下集箱(31)、第二组针形管束分配集箱(33)、第一组针形管束分配集箱(32)，所述侧墙II膜式水冷壁上集箱(12)通过侧墙II膜式水冷壁(10)与所述侧墙II膜式水冷壁下集箱(2)连通，所述侧墙I膜式水冷壁上集箱(14)通过侧墙I膜式水冷壁(36)与所述侧墙I膜式水冷壁下集箱(31)相连通； 所述锅炉前墙的前墙角管￠)的上端与前墙角管上集箱(11)连通，所述前墙角管上集箱(11)通过第一连通管(13)与所述侧墙II膜式水冷壁上集箱(12)连通，所述前墙角管(6)的下端与锅炉前墙下端的前墙角管下集箱(4)连通，所述前墙角管下集箱(4)通过位于炉膛(101)底部的水平第四连通管(3)与炉膛前后墙水冷壁分配集箱(5)相连通，所述炉膛前后墙水冷壁分配集箱(5)分别与炉膛前墙膜式水冷壁(8)和炉膛后墙膜式水冷壁(7)连接，所述炉膛前墙膜式水冷壁(8)和炉膛后墙膜式水冷壁(7)还分别与所述炉膛前后墙水冷壁汇集集箱(15)连通，所述炉膛前后墙水冷壁汇集集箱(15)通过连接管(16)与出口集箱(17)相连通，所述侧墙II膜式水冷壁下集箱(2)通过第五连通管(35)与侧墙中部减震集箱(9)连通，所述侧墙中部减震集箱(9)通过第六连通管(34)与所述侧墙I膜式水冷壁上集箱(14)相连通； 所述对流竖井(102)内设置有至少I组针形管束，并分别与上、下集箱连接构成并排对流管屏。所述第一组针形管束分配集箱(32)通过第一组针形管束(27)与第一组针形管束汇集集箱(21)相连通，所述第一组针形管束汇集集箱(21)通过第三连通管(19)与后墙中转集箱(24)相连通，所述第二组针形管束分配集箱(33)通过第二组针形管束(28)与第二组针形管束汇集集箱(20)相连通，所述第二组针形管束汇集集箱(20)通过第二连通管(18)与后墙膜式水冷壁分配集箱(30)相连通，所述后墙膜式水冷壁分配集箱(30)通过对流竖井后墙膜式水冷壁(25)与后墙膜式水冷壁汇集集箱(22)相连通，所述后墙膜式水冷壁汇集集箱(22)通过后墙角管(26)与所述侧墙I膜式水冷壁下集箱(31)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构，其特征在于，所述炉膛前后墙水冷壁分配集箱(5)设置于所述炉膛(101)内；所述炉膛前墙膜式水冷壁(8)和炉膛后墙膜式水冷壁(7)在所述炉膛(101)内呈前、后相对设置，构成一种与上下集箱连线中心对称的“O”形截面结构；所述炉膛前墙膜式水冷壁(8)和炉膛后墙膜式水冷壁(7)的上端均与所述炉膛前后墙水冷壁汇集集箱(15)相连接；所述炉膛前墙膜式水冷壁(8)和炉膛后墙膜式水冷壁(7)的下端均与所述炉膛前后墙水冷壁分配集箱(5)相连接；炉膛(101)是由炉膛前墙膜式水冷壁(8)、炉膛后墙膜式水冷壁(7)、两侧墙膜式水冷壁以及炉膛前后墙水冷壁汇集集箱(15)和炉膛前后墙水冷壁分配集箱(5)构成的封闭空间，炉膛后墙膜式水冷壁(7)上部拉稀后形成炉膛出口烟窗(23)。
3.根据权利要求1所述的一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构，其特征在于，所述前墙角管(6)嵌卡合于所述锅炉前墙外壁两侧棱处；后墙角管(26)嵌卡合于所述锅炉后墙外壁两侧棱处，所述后墙膜式水冷壁汇集集箱(22)设置于所述后墙角管(26)的上方，所述后墙中转集箱(24)设置于所述后墙角管(26)的中部，所述后墙膜式水冷壁分配集箱(30)设置于所述后墙角管(26)的下方。
4.根据权利要求1所述的一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构，其特征在于，所述后墙中转集箱(24)和所述后墙膜式水冷壁分配集箱(30)与后墙角管(26)均为非相导通式布置。
5.根据权利要求1所述的一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构，其特征在于，所述对流竖井(102)中的对流受热面是由光管和焊接于光管表面的针翅组成的针翅管对流管束，针形管束随烟温下降采用针翅分段布置方式，使得烟气和针翅管对流管束的光管呈纵向冲刷，和针翅呈横向或斜向冲刷，针翅长度随烟温降低依次增长，形成针翅管扩展对流受热面。
6.一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构，蒸汽炉型，其特征在于，包括有炉膛(101)和设置于炉膛(101)后方的对流竖井(102)，所述炉膛(101)的前方设置有锅炉前墙，所述对流竖井(102)的后方设置有锅炉后墙，所述炉膛(101)的上方按前后顺序依次设置有锅筒(39)、侧墙膜式水冷壁上集箱(38)、蒸汽分离管组(42)、热水引导管(43)、集汽集箱(41)、炉膛前墙水冷壁汇集集箱(44)、炉膛后墙水冷壁汇集集箱(45)，所述对流竖井(102)的上方按前后顺序依次设置有针形蒸发管束汇集集箱(48)、针形省煤器管束汇集集箱(49)，所述炉膛(101)的下方按前后顺序依次设置有侧墙膜式水冷壁下集箱(I)、炉膛前后墙水冷壁分配集箱(5)，所述对流竖井(102)的下方按前后顺序依次设置有针形蒸发管束分配集箱(52)、针形省煤器管束分配集箱(51)，所述侧墙膜式水冷壁上集箱(38)通过侧墙膜式水冷壁(37)与所述侧墙膜式水冷壁下集箱(I)连通； 所述锅炉前墙的前墙角管出)的上端与锅筒(39)连通，所述锅筒(39)与所述侧墙膜式水冷壁上集箱(38)连通，所述侧墙膜式水冷壁上集箱(38)通过所述蒸汽分离管组(42)与所述集汽集箱(41)相连通，所述集汽集箱(41)与所述锅筒(39)连通，所述前墙角管(6)的下端与所述侧墙膜式水冷壁下集箱(I)连通，所述侧墙膜式水冷壁下集箱(I)与炉膛前后墙水冷壁分配集箱(5)相连通，所述炉膛前后墙水冷壁分配集箱(5)分别与炉膛前墙膜式水冷壁(8)和炉膛后墙膜式水冷壁(7)连接，所述炉膛前墙膜式水冷壁(8)与所述炉膛前墙水冷壁汇集集箱(44)连接，所述炉膛后墙膜式水冷壁(7)与所述炉膛后墙水冷壁汇集集箱(45)连接，所述炉膛前墙水冷壁汇集集箱(44)通过连接管与所述集汽集箱(41)相连通，所述炉膛后墙水冷壁汇集集箱(45)通过连接管与所述集汽集箱(41)相连通； 所述对流竖井(102)内设置有至少I组针形蒸发管束和至少I组针形省煤器管束，并分别与上、下集箱连接构成并排对流管屏。所述侧墙膜式水冷壁下集箱(I)与所述针形蒸发管束分配集箱(52)连接，所述针形蒸发管束分配集箱(52)分别通过所述针形蒸发管束与所述针形蒸发管束汇集集箱(48)相连通，所述针形蒸发管束汇集集箱(48)分别通过第一连接管(46)与所述集汽集箱(41)相连通，所述针形省煤器管束分配集箱(51)通过所述针形省煤器管束与所述针形省煤器管束汇集集箱(49)相连通，所述针形省煤器管束汇集集箱(49)通过所述热水引导管(43)与所述锅筒(39)相连通； 所述锅炉侧墙膜式水冷壁上集箱(38)同样与锅炉后墙角管(26)连通，所述锅炉后墙角管(26)与后墙膜式水冷壁分配集箱(30)连通，所述后墙膜式水冷壁分配集箱(30)通过对流竖井后墙膜式水冷壁(25)与后墙膜式水冷壁汇集集箱(22)相连通，所述后墙膜式水冷壁汇集集箱(22)通过第二连接管(47)与所述集汽集箱(41)相连通。
7.根据权利要求6所述的一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构，其特征在于，所述炉膛前后墙水冷壁分配集箱(5)设置于所述炉膛(101)内；所述炉膛前墙膜式水冷壁(8)和所述炉膛后墙膜式水冷壁(7)在所述炉膛(101)内呈前、后相对设置，构成一种与上下集箱连线中心对称的“O”形截面结构。所述炉膛前墙膜式水冷壁(8)上端与所述炉膛前墙水冷壁汇集集箱(44)相连接，所述炉膛后墙膜式水冷壁(7)上端与所述炉膛后墙水冷壁汇集集箱(45)相连接；所述炉膛前墙膜式水冷壁(8)和炉膛后墙膜式水冷壁(7)的下端均与所述炉膛前后墙水冷壁分配集箱(5)相连接；炉膛(101)是由炉膛前墙膜式水冷壁(8)、炉膛后墙膜式水冷壁(7)、两侧墙膜式水冷壁以及炉膛前墙水冷壁汇集集箱(44)、炉膛后墙水冷壁汇集集箱(45)和炉膛前后墙水冷壁分配集箱(5)构成的封闭空间，炉膛后墙膜式水冷壁(7)上部拉稀后形成炉膛出口烟窗(23)。
8.根据权利要求6所述的一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构，其特征在于，所述锅炉后墙角管(26)与所述侧墙膜式水冷壁下集箱(I)为非相导通式布置，所述锅炉后墙角管(26)与所述后墙膜式水冷壁汇集集箱(22)为非相导通式布置。
9.根据权利要求6所述的一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构，其特征在于，所述前墙角管(6)嵌卡合于所述锅炉前墙外壁两侧棱处；后墙角管(26)嵌卡合于所述锅炉后墙外壁两侧棱处，所述后墙膜式水冷壁汇集集箱(22)设置于所述后墙角管(26)的上方，所述后墙膜式水冷壁分配集箱(30)设置于所述后墙角管(26)的下方。
10.根据权利要求6所述的一种以针翅强化对流管屏的燃油燃气角管锅炉结构，其特征在于，所述对流竖井(102)中的对流受热面是由光管和焊接于光管表面的针翅组成的针翅管对流管束，针形管束随烟温下降采用针翅分段布置方式，使得烟气和针翅管对流管束的光管呈纵向冲刷，和针翅呈横向或斜向冲刷，针翅长度随烟温降低依次增长，形成针翅管扩展对流受热面。
【文档编号】F24H9/18GK104154661SQ201410384143
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】赵钦新, 祁晓晖, 陈中亚, 陈晓露, 谢昌亚, 杨文君 申请人:西安交通大学