一种全冷凝锅炉的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种锅炉，尤其是全冷凝锅炉。
【背景技术】
[0002] 锅炉中，特别是燃气锅炉的燃料完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，其中的水 蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量称为高位发热量，而水蒸气仍为蒸汽状态时所放出 的热量称为低位发热量。
[0003] 燃料的高位发热量在数值上大于其低位发热量，差值为水蒸气的汽化潜热，燃料 种类不同燃烧后水蒸气在烟气所占的比例也不同。天然气含氢元素的比例比较大，燃烧产 生烟气中的水蒸汽的含量大，天燃气高位发热量9450kcal/Nm3-汽化热950kcal/Nm3 (潜 热）=低位发热量8500kcal/Nm3，每lNm3天然气燃烧后可以产生1. 7Kg水蒸汽，可见里面 含有可观的汽化潜热，约4000kJ，占天然气高位发热量的10%左右。在排烟较高时(传统锅 炉排烟温度大约在250°C左右)，水蒸汽不能冷却凝结放出热量，随烟气排放而浪费，且高温 烟气中含有大量显热也一起被浪费掉，形成很大的排烟损失。因此传统燃气锅炉(第一代） 热效率是以低位发热值计算所得，一般只能达到88°/『92%。
[0004] 根据最新的国家强制节能规范（TSGG0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》的 要求(控制排烟温度< 170°C)，现一般采用在锅炉排烟口处加装节能器，利用锅炉补给水冷 却烟气，排烟温度可控制在150°C左右。称为第二代燃气锅炉，但也只是吸收了一部分烟气 中的显热而已，水蒸汽中的潜热未能吸收。
[0005] 水蒸汽的露点在60°C左右，当烟气温度低于60°C时，烟气中的水蒸汽全面冷凝， 只有锅炉排烟温度达到这个温度以下才称为全冷凝锅炉。
[0006] 传统燃气锅炉热效率按燃料低位发热量计算为90%左右。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种全冷凝锅炉。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：锅炉本体连冷热分区水箱及其外循 环水路，所述冷热分区水箱分为冷水区和热水区，所述外循环水路包括节能器、冷凝器、循 环泵、给水泵，常温软化水进入冷水区，通过循环泵进入冷凝器，然后回到热水区，再经给水 泵进入节能器，使排烟温度得到最大限度的降低。本发明的有益效果是，设置了独立冷热分 区水箱，节能器连独立水箱后，无论锅炉在运行中是否补水，节能器中始终有软水在常压循 环流动回收余热并能储存热量；消除了常规节能器存在的间断换热、易产生汽蚀、沸腾、承 压运行等安全隐患，解决了其间歇回收余热、效率低等问题；软水在冷凝器管中常压循环流 动并加热，使其从常温升高至40 - 90°C进入除氧器或直接给锅炉补水、热力除氧所耗蒸 汽约占总蒸发量的10%左右，提高除氧器进水温度后大大减少除氧自用蒸汽，提高锅炉给 水温度，缩短大火燃烧升压时间，降低燃料消耗量。
[0009] 进一步，所述冷热分区水箱中设纵向隔板，一边是冷水区，另一边是热水区，冷水 区和热水区的底部相通。本发明的有益效果是，在满足分区功能需要的同时，其分区结构简 单，制造容易。
[0010] 进一步，所述锅炉本体为卧式二回程结构，第一回程包括波形炉胆，第二回程包括 螺纹烟管。本发明的有益效果是，采用二回程结构，烟气阻力减少到普通三回程锅炉的60% 左右，炉膛背压和风机电耗太为降低，更好地与燃烧机配置相匹配。更大的波形炉胆，更大 燃烧空间，增加辐射受热面，降低炉膛容积热负荷和燃烧温度，有利于炉内烟气再循环的形 成，有效地抑制N0X的生成，更加环保，烟气中的有害成分溶于冷凝水，可以有效降低No，等 有害气体排放。
[0011] 进一步，所述节能器、冷凝器的受热面采用翅片管。本发明的有益效果是，充分利 用排烟的物理显热和水蒸汽凝结所释放的潜热，按燃料低位热值为基准计算的锅炉热效率 可达100%以上。大大降低了排烟温度，起到提高整个锅炉的热效率，节约燃料的作用。
[0012] 进一步，所述节能器、冷凝器布置在锅炉本体的顶部。本发明的有益效果是，其布 局合理，结构紧凑。
[0013]
【附图说明】
[0014] 图1是冷热分区水箱循环系统示意图。
[0015] 图2是本发明常温给水实施例系统流程示意图。
[0016] 图3是本发明105 °C给水实施例系统流程示意图。
【具体实施方式】
[0017] 参见图1至图3,本发明锅炉本体70,由汽包及其附件，各受热面、联箱及其联系管 道，汽水系统管道和附件，燃烧设备，烟风管道，包括平台、扶梯的构架，炉墙组成。
[0018] 所述锅炉本体70连冷热分区水箱及其外循环水路，冷热分区水箱分为冷水区20 和热水区30,外循环水路包括节能器41、冷凝器42、循环泵43、给水泵44,常温软化水进入 冷水区20,通过循环泵43进入冷凝器42,然后回到热水区30,再经给水泵44进入节能器 41，之后，再进入锅炉本体70,使排烟温度得到最大限度的降低。热水区连加药装置50,常 温水经过水处理装置46进行软化，图3中，105度给水时需增设除氧箱45. 冷热分区水箱中设纵向隔板10,左边是冷水区20,右边是热水区30,冷水区20和热水 区30的底部相通。
[0019] 锅炉本体70为卧式二回程结构，第一回程包括波形炉胆，第二回程包括螺纹烟 管。
[0020] 节能器41、冷凝器42的受热面采用翅片管，布置在锅炉本体70的顶部。
[0021] 增设冷凝器这种余热回收装置后，排烟温度可以降到60°C，其热效率则会提高 到98%以上。以10t/h锅炉为例，普通锅炉天然气耗量为785Nm3/h(天然气低位热值为 8500kcal/Nm3)，冷凝式锅炉天然气耗量为703Nm3/h，如果锅炉每天运转10个小时，每天节 约能天然气：820Nm3,每天节约燃气费：820Nm3*2.4元/Nm3=1968元，一个月节约天然气成 本费：5. 9万元。表一为本发明实施例与常规锅炉燃气锅炉有关参数对比分析：
表中，"WNS"指锅炉的型号代码，"Q"指燃料为气体燃料，"冷凝"指本发明实施例，"常 规"指常规燃气锅炉。
[0022] 燃料燃烧会产生大量的C02、NOjP少量的S0 2，这些物质排放到大气，会引起温室 效应和酸雨的产生，对环境产生破坏作用。冷凝式锅炉在冷凝烟气中水蒸汽的同时，可以方 便地去除烟气中的这些有害物质，因此，采用冷凝式锅炉对保护环境也具有重要的意义。
[0023] 通过网络平台，对锅炉运行参数进行远程监控，根据用户负荷需求变化、烟气含 氧量分析、环境温度变化、自动调节燃气量和风量，达到最经济运行。
[0024] 自动打印锅炉运行的各种参数及锅炉运行的经济成本核算分析报表。
[0025] 针对不同的管理层，授权各级权限，对锅炉系统运行进行远程监控。
[0026] 通过烟气含氧量分析，调节空燃比，减少过量空气系数，降低排烟温度；同时，合理 的过量空气系数，可减少生成。
[0027] 对于供暖锅炉，通过分析环境温度与室内温度的变化，自动调节燃烧器负荷大小。
[0028] 本发明的全冷凝锅炉，通过优化锅炉本体的受热面，大量吸收热量降低排烟温度 (250°C左右)，再运用高效翅片管节能器(高温给水加热器）利用锅炉补给水冷却烟气降低 排烟温度（150°C左右)，最后采用耐腐蚀高效翅片管冷凝换热器(低温给水预加热器)，利用 温度较低的锅炉补给水再次冷却烟气降低排烟温度（<65°C)，烟气中的水蒸汽冷凝成水释 放潜热，实现烟气中显热和水蒸汽凝结潜热同时释放，将换热器中的低温补给水或热媒水 被加热进入锅炉，达到热能回收，提高锅炉效率。采用燃料低位发热量计算，效率可达100% 以上；采用燃料高位发热量计算达97%以上。
[0029] 与传统三回程燃气锅炉对比： 1、取消锅炉本体第三回程的螺纹烟管，以8t/h燃气蒸汽锅炉为例，三回程的螺纹烟管 阻力占总烟气体阻力的40%左右，而其传热量（1310KJ/Nm3)只占总传热量的3. 8%;而二 回程的螺纹烟管传热量（16684KJ/Nm3)占总传热量的48. 5%，比第三回程传热量大一个数 量级。因此取消锅炉本体第三回程的螺纹烟管，能有效降低烟气阻力，从而降低燃烧器鼓 风机的功率，达到节约电能的目的。
[0030] 2、增加螺旋翅片管节能器，以吸收烟气中的显热，提高给水温度，降低排烟温度。
[0031] 3、增加螺旋翅片管冷凝器，以吸收烟气中的显热和烟气中水蒸汽发生相变时所释 放的汽化潜热，提高给水温度，进一步降低排烟温度。
[0032] 4、增加冷热分区水箱，利用水在不同温度下的密度差，热水与冷水自然上下分层； 利用水箱中间隔板实现左右冷热分区。隔板下端不封闭，以实现水的自然流动。
[0033] 保持始终以冷水进冷凝器，热水区的水进节能器。提高冷凝器烟气与介质水平均 温压，使其从烟气中的吸热量增加，确保翅片式冷凝器烟温降至水蒸汽露点之下，使水蒸汽 相变成液态水，释放汽化潜热。
[0034] 从以上对比分析可看出：冷凝锅炉热效率高，得益于排烟损失的降低和有效利用 高温烟气中水蒸汽的汽化潜热。
【主权项】
1. 一种全冷凝锅炉，其特征在于，锅炉本体连冷热分区水箱及其外循环水路，所述冷热 分区水箱分为冷水区和热水区，所述外循环水路包括节能器、冷凝器、循环泵、给水泵，常温 软化水进入冷水区，通过循环泵进入冷凝器，然后回到热水区，再经给水泵进入节能器。2. 根据权利要求1所述的一种全冷凝锅炉，其特征在于，所述冷热分区水箱中设纵向 隔板，一边是冷水区，另一边是热水区，冷水区和热水区的底部相通。3. 根据权利要求1所述的一种全冷凝锅炉，其特征在于，所述锅炉本体为卧式二回程 结构，第一回程包括波形炉胆，第二回程包括螺纹烟管。4. 根据权利要求1所述的一种全冷凝锅炉，其特征在于，所述节能器、冷凝器的受热面 采用翅片管。5. 根据权利要求1或4所述的一种全冷凝锅炉，其特征在于，所述节能器、冷凝器布置 在锅炉本体的顶部。
【专利摘要】本发明公开一种全冷凝锅炉，锅炉本体连冷热分区水箱及其外循环水路，所述冷热分区水箱分为冷水区和热水区，所述外循环水路包括节能器、冷凝器、循环泵、给水泵，常温软化水进入冷水区，通过循环泵进入冷凝器，然后回到热水区，再经给水泵进入节能器。节能器连独立的冷热分区水箱后，无论锅炉在运行中是否补水，节能器中始终有软水在常压循环流动回收余热并能储存热量；提高锅炉给水温度，缩短大火燃烧升压时间，降低燃料消耗量。适合烟气中水蒸汽含量较多的锅炉，特别适用于燃气锅炉。
【IPC分类】F24H8/00
【公开号】CN104990264
【申请号】CN201510463147
【发明人】何军, 宋平, 成鹏, 李劼, 罗康义, 王志平, 廖朝晖, 刘启
【申请人】湘潭锅炉有限责任公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年8月1日