一种组装式有机热载体锅炉的制作方法

本发明属于压力容器领域，具体涉及一种组装式有机热载体锅炉。

背景技术：

近年来，在有机热载体锅炉市场上，大型和特大型有机热载体锅炉需求旺盛，且市场上对环境保护要求更高，大气污染物排放要求日趋严格。在日趋大型化的燃油(气)有机热载体锅炉的趋势下，传统的整装结构受到严重的限制，例如运输尺寸和运输重量。并且大型化有机热载体锅炉用户很多为化工企业，企业内部需要消化一部分废油废气。通常办法是焚烧炉烧尽或者直接进入锅炉充当一部分燃料，圆筒型锅炉内中外三圈盘管互相套进去，间隙很小，一旦出现事故，比如堵塞烟气通道等，不能清理维修，只能更换锅炉主机。大型和特大型锅炉更换主机代价太大，严重不符合市场需求。且一般整装出厂在1500万大卡/小时左右达到常规炉型极限，无法设计更大供热量炉型。常规燃油(气)有机热载体锅炉最大供热量为25蒸吨左右，即1500万大卡或者1600万大卡。主要结构是三层盘管结构，烟气走向为二回程/三回程/四回程。这样的常规结构，受热面布置受到严重限制，且受热面采用大规格钢管结构，如φ108/φ133/φ159多头并联。此种结构的问题：1、如图1-2所示，管径大且并联导程少，这样结构布置受热面，吸收辐射和对流放热均有问题。首先来看对流受热面，大管径钢管布置受热面造成对流受热面需要更多布置且难以布置。对比大多数工业锅炉对流受热面，几乎都采用φ38/φ45/φ51/φ57管径，小管径流体较为均匀通过，换热效果远好于大管径，且受热面重量相对较小，结构也紧凑。再说辐射受热面，对流和辐射并联结构，部分流量通过辐射受热面，需要精确估算辐射受热面管内流量，控制流速在相应的范围，保证流量和吸热量匹配，达到各管内温度基本一致。但是并且大多数工业锅炉负荷波动很大，在低负荷情况下，辐射段吸热量百分比远大于设计值，此时辐射段和对流段管内流体的温度偏差很大，最多可达40℃。这样的结果就是某一根钢管管内油温相对更高，在主流体温度达到320℃或以上时，对热载体要求很高，基本选型液膜温度需要370或者375℃，且对热载体伤害较大，锅炉受热面布置要求非常严格。2、运输问题：1600万大卡/小时燃气导热油锅炉外筒直径基本在4200-4500mm之间，加上集箱和运输底座，运输的高度基本在4600-5000mm左右，2000万大卡/小时燃气导热油锅炉的外筒体直径甚至于达到4600-5000mm，运输尺寸需要5000mm-5400mm。国内运输高度为5m，基本上传统结构只能现场保温和外包，集箱和引出管需现场对接，且运输重量超过70吨，对国内道路和桥梁伤害极大。3、辐射受热面布置受制于运输，所以所有的大型有机热载体锅炉(整装)都选用燃烧设备调节火焰尺寸，所选火焰为细长形。以1200万大卡/小时燃油(气)有机热载体为例，锅炉炉膛容积55.06m³，容积热负荷为279kw/m³，理论燃烧温度为2000℃。此时满负荷运行，内圈盘管直径为2600mm，nox的原始生成实测超过150mg/nm³。(国家排放标准为200mg/nm³)4、如图3所示，顶部整体浇注，干背式结构，需要大量浇注料和保温层保温。并且较多浇注料和保温材料在高温状态下，蓄热比较大，临时停车或者紧急停电的时候，热载体流速放慢，蓄热大的结构对热载体伤害很大。且此种结构上布置大量的抓钉抓牢浇注料，一般一年到二年之后浇注料由于不断冷热膨胀导致脱落。类似煤炉的炉墙，基本二三年后都要重新浇注一次。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种组装式有机热载体锅炉，克服上述缺陷，通过对锅炉辐射段管组、对流段管组以及顶棚管管组装置的改良，解决上述的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种组装式有机热载体锅炉，包括辐射段管组、连接烟道和对流段管组，所述连接烟道的一端连接所述辐射段管组，另一端连接所述对流段管组，所述辐射段管组的顶上设有顶棚管管组，所述对流段管组的靠近顶部的侧壁上设有进油口，所述对流段管组的靠近底部的侧壁上设有出油口，所述出油口连接喷管，所述喷管伸入所述辐射段管组中的下方。

作为本发明所述一种组装式有机热载体锅炉的一种优选方案，所述对流段管组分为上对流段管组和下对流段管组，所述上对流段管组和下对流段管组呈上下对称，所述上对流段管组和下对流段管组通过转管连接，所述对流段管组的外围由多根第一钢架固定、由多块第一封板密封。

作为本发明所述一种组装式有机热载体锅炉的一种优选方案，所述上对流段管组具有第一管道、第二管道，所述下对流段管组具有第三管道和第四管道，所述第一管道、第二管道、第三管道和第四管道均为蛇形管，所述第一管道与所述第二管道平行，所述第三管道与所述第四管道平行，所述第一管道与第二管道的上端连通所述进水口，下端连通所述转管的一端，所述第三管道和第四管道的上端连通所述转管的另一端，下端连通所述出水口。

作为本发明所述一种组装式有机热载体锅炉的一种优选方案，所述辐射段管组呈一中间为空腔、外围为加热盘管的结构，所述喷管伸入所述空腔内，所述辐射段管组的外围由多根第二钢架固定、由多块第二封板密封。

作为本发明所述一种组装式有机热载体锅炉的一种优选方案，所述加热盘管为螺旋翅片管。

作为本发明所述一种组装式有机热载体锅炉的一种优选方案，所述辐射段管组还包括固定架，所述固定架固定并支撑所述加热盘管，所述辐射段管组为水平吊屏管结构。

作为本发明所述一种组装式有机热载体锅炉的一种优选方案，所述有机热载体锅炉还包括用于检修和观察的平台，所述平台靠近所述辐射段管组，所述平台的高度高于所述顶棚管管组的高度与辐射段管组的高度之和，所述平台设有平台扶梯，所述平台扶梯与所述第二钢架连接。

作为本发明所述一种组装式有机热载体锅炉的一种优选方案，所述加热盘管为单层炉管。

作为本发明所述一种组装式有机热载体锅炉的一种优选方案，所述顶棚管管组采用膜式壁结构，所述顶棚管管组包括第三钢架、密封罩壳、钢梁、顶棚管和膜式壁扁钢，所述顶棚管的顶部由所述密封罩壳密封，所述顶棚管通过所述钢梁悬挂于第三钢架上，所述顶棚管的上方设有膜式壁扁钢。

作为本发明所述一种组装式有机热载体锅炉的一种优选方案，所述顶棚管管组为湿背式结构，所述顶棚管管组还包括顶部浇注和保温材料，所述顶部浇注和保温材料设置在顶棚管和膜式壁扁钢之上。

与现有技术相比，本发明提出的一种组装式有机热载体锅炉，分离出辐射和对流受热面，采用单层炉管布置燃烧室，蛇形管结构布置对流段，最大的方便运输和安装，且特大型锅炉同样适用，供热功率几乎没有上限。同时在燃气的炉型，采用螺旋翅片的形式，强化对流受热面，传热远优于圆盘管结构。并且在维修时很方便，几乎所有部分都可以经行维修和更换，其工作效率高、降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中，

图1为现有技术中的一种有机热载体锅炉的部分结构示意图；

图2为现有技术中的一种有机热载体锅炉的辐射管和对流管的结构示意图；

图3为现有技术中的一种有机热载体锅炉的顶部干背式结构的结构示意图；

图4为本发明的一种组装式有机热载体锅炉的结构示意图；

图5为本发明的一种组装式有机热载体锅炉的部分结构的剖面结构示意图。

其中：1为辐射段管组、2为连接烟道、3为顶棚管管组、31为密封罩壳、32为钢梁、33为顶棚管、34为膜式壁扁钢、35为第三钢架、36为顶部浇注和保温材料、4为喷管、51为上对流段管组、511为第一管道、512为第二管道、52为下对流段管组、521为第三管道、522为第四管道、53为进水口、54为出水口、6为转管、7为第一钢架、8为第一封板、9为第二钢架、10为第二封板、11为加热盘管、12为固定架、13为平台、131为平台扶梯。

具体实施方式

本发明所述的一种组装式有机热载体锅炉，其包括：辐射段管组1、连接烟道2和对流段管组(未图示)。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

首先，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

其次，本发明利用结构示意图等进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示一种组装式有机热载体锅炉结构的示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间。

实施例一

请参阅图4和图5，图4为本发明的一种组装式有机热载体锅炉的结构示意图；图5为本发明的一种组装式有机热载体锅炉的部分结构的剖面结构示意图。如图4和图5所述，连接烟道2的一端连接辐射段管组1，另一端连接对流段管组，辐射段管组1的顶上设有顶棚管管组3，对流段管组的靠近顶部的侧壁上设有进水口53，对流段管组的靠近底部的侧壁上设有出水口54，出水口54连接喷管4，喷管4伸入辐射段管组1中的下方。对流段管组的管径为φ38/φ45，外部集箱连接辐射段管组1和对流段管组，整体流程更为合理，换热效果好，体积小，热利用率非常高，烟气阻力小，立式结构烟气自然沉降，更有利于使用多种燃料。

对流段管组分为上对流段管组51和下对流段管组52，上对流段管组51和下对流段管组52呈上下对称，上对流段管组51和下对流段管组52通过转管6连接。上对流段管组51具有第一管道511、第二管道512，下对流段管组52具有第三管道521和第四管道522，第一管道511与第二管道512平行，第三管道521与第四管道522平行，第一管道511与第二管道512的上端连通进油口54，下端连通转管6的一端，第三管道521和第四管道522的上端连通转管6的另一端，下端连通出油口54。

与现有锅炉相比，两种锅炉基本上炉膛尺寸和燃烧温度没有太大区别，但是对流段的烟气流速和布置区别很大。圆筒炉因为传热系数相对较低，且存在制作时盘管间隙太大串烟的情况，一般都采用较快的烟气流速达到强化传热的目的。这样做的好处是部分解决了对流段换热面积没办法足够布置的问题，却必须面对烟气流速偏大的问题。二回程的锅炉本身烟气阻力不大，国家要求低排放，当nox排放标准要求低至80mg/nm³甚至30mg/nm³的时候，必须采用低氮燃烧器和烟气循环的方案，或者两者同时使用。烟气循环(fgr)的原理是引入30％左右低温烟气进入炉膛，降低炉膛燃烧温度，降低炉膛容积热负荷达到降低nox生成的目的。常规炉型烟气速度平均在20m/s(大型燃油燃气)左右，增加30％尾气进入炉膛，烟气速度需要达到26m/s甚至更高，且在高温转向出，烟气速度接近40m/s。此时烟气速度太快，受热面管子受到影响，可能发生抖动等现象，严重的情况下会影响盘管间连接圆钢，圆钢脱落时造成受热面管壁损伤，造成炉内管道泄露。更有的极限的工况下，烟气阻力将增大常规风机裕量之上时，需要匹配更高压头的风机，否则燃烧器出力将受到很大影响。因此，第一管道511、第二管道512、第三管道521和第四管道522均为蛇形管。蛇形管布置的对流段烟气通道，烟气速度可控制在10-15m/s，一旦引入烟气循环或者短时间超负荷运行，完全可以达到理想效果，且无需更换任何设备。

辐射段管组1呈一中间为空腔、外围为加热盘管11的结构，喷管4伸入空腔内。2000万大卡/小时锅炉最大运输宽度是4050mm，运输高度是4050mm，运输重量最大为40吨。辐射段管组1采用φ133管径多头并联，全流量通过辐射段管组1，温升比较均匀，流量偏差小，易于控制加辐射段管组1内流体流速，辐射段管组1换热效果好，同时更大空间炉膛有利于燃烧。辐射段辐射段管组1中加热盘管11直径内切圆直径3400mm，炉膛容积106.7m³，炉膛容积热负荷为247kw/m³，理论燃烧温度为1966℃，nox原始排放小于150mg/nm³。

辐射段管组1和对流段管组换热完全采用优化后换热结构，较大限度强化传热，在使用天然气和轻油为燃料的情况下，非常方便，加热盘管11为螺旋翅片管，用以强化对流受热面，传热远优于圆盘管结构。辐射段管组1可采用水平吊屏管结构，整体结构非常紧凑，固定架12固定并支撑加热盘管11、加热盘管11自我支撑。具有单位面积载荷要求低，土建方便等优点。且在高温区增大烟气流通面积，保证在较高温度区域烟气流通速度不会太快造成抖动。

对流段管组的外围由多根第一钢架7固定、由多块第一封板8密封，辐射段管组1的外围由多根第二钢架9固定、由多块第二封板10密封，这样的整体密封结构，所有钢架和封板采用全密封结构，气密性试验之后不再出现漏烟现象，且适合微正压燃烧和平衡通风两种通风形式。

有机热载体锅炉还包括用于检修和观察的平台13，平台13靠近辐射段管组1，平台13的高度高于顶棚管管组3的高度与辐射段管组1的高度之和，平台13设有平台扶梯131，平台扶梯131与第二钢架9连接，采用标准45°或者50°斜爬梯，标准钢平台，人性化设计和施工，方便作业。厂家直接制作，现场拼接即可。

加热盘管11为单层炉管。

顶棚管管组3采用膜式壁结构，顶棚管管组3包括第三钢架35、密封罩壳31、钢梁32、顶棚管33和膜式壁扁钢34，顶棚管33的顶部由密封罩壳31密封，顶棚管33通过钢梁32悬挂于第三钢架35上，顶棚管33的上方设有膜式壁扁钢34。顶棚管33让管之后，采用密封罩壳31密封。顶棚管用钢梁32悬挂与第三钢架35，解决了顶棚管33承重问题。此种结构为湿背式结构，顶部浇注和保温材料36设置在顶棚管33和膜式壁扁钢34之上，解决了常规炉型顶部浇注料在使用一段时候会脱落的情况，能长期稳定运行。

下面以2000万大卡/小时燃油(气)导热油锅炉为例：

所属领域内的普通技术人员应该能够理解的是，本发明的特点或目的之一在于：本发明提出的一种组装式有机热载体锅炉，分离出辐射和对流受热面，采用单层炉管布置燃烧室，蛇形管结构布置对流段，最大的方便运输和安装，且特大型锅炉同样适用，供热功率几乎没有上限。同时在燃气的炉型，采用螺旋翅片的形式，强化对流受热面，传热远优于圆盘管结构。并且在维修时很方便，几乎所有部分都可以经行维修和更换。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。