具有自停电保护功能的强制循环热水系统的制作方法

具有自停电保护功能的强制循环热水系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种具有自停电保护功能的强制循环热水系统，本发明提供的热水系统主要包括：回水集箱、水冷壁下集箱、水冷壁炉膛、水冷壁上集箱、锅筒、省煤器和再循环管，炉膛作为低温受热面，省煤器作为高温受热面供热。锅炉内水循环流程为：回水集箱至水冷壁下集箱，再进入水冷壁上集箱，再至锅筒，由锅筒流入省煤器，最终从省煤器出口流出。并设置第一再循环管和第二再循环管，当热水锅炉停电时，锅筒与回水集箱、锅筒与省煤器之间的水循环转换成两相对独立的自然循环回路，且保持正常工况水流方向，防止炉膛水冷壁和省煤器管路内工质受热汽化而引发事故，实现了热水锅炉热水系统自停电保护功能，也有效避免了受热面的低温腐蚀。
【专利说明】
具有自停电保护功能的强制循环热水系统
技术领域
[0001]本发明涉及热能动力领域，尤其涉及一种具有自停电保护功能的强制循环热水系统。
【背景技术】
[0002]热水锅炉是提供热水的热能转换设备，它把燃烧燃料释放出的热量传递给锅内的工质-水，使锅内水温度升高供用户取暖或生活用。随着我国北方冬季雾霾的加剧，国家对大气污染治理的逐渐重视，近年来集中供热用大容量热水锅炉得到了广泛使用，以增加集中供热减少环境污染。
[0003]热水锅炉因运行工况的特殊型，必须保证锅炉热水不汽化，保证水循环的安全可靠。特别是突然停电后，工质流动性差而容易产生汽化，造成事故而影响安全。另外还存在低温受热面的低温腐蚀等问题。
[0004]现有热水锅炉中主要通过管路及循环栗实现热水锅炉内的强制水循环，实现锅内水温升高，最终输出符合供热参数的热水。图1为典型热水锅炉水循环示意图，如图1所示，热水锅炉典型的水循环流程为:回水先流入省煤器进口集箱I，再由省煤器进口集箱I进入省煤器2，经省煤器2加热后由导水管引入锅筒的冷水段3;从锅筒的冷水段3再经下水管后分别为部分炉膛水冷壁下集箱4供水，然后经部分炉膛水冷壁上行加热后至部分水冷壁上集箱6，再分别由引入管引入锅筒另一冷水段，再从锅筒的另一冷水段和另外下水管后分别为炉膛的其他部分水冷壁下集箱5供水，经炉膛的其他部分水冷壁上行加热后至部分水冷壁上集箱6，再分别由引入管引入锅筒另一冷水段，如此反复，最终达到额定供水参数后再经部分水冷壁上集箱6导入锅筒热水段7，经锅筒热水段7的出水闸阀进入供热系统向外供热，从而完成热水锅炉水循环功能的转变。
[0005]现有热水锅炉的热水系统，采用与蒸汽锅炉的汽水循环流程相同的介质流程，将省煤器作为锅炉回水低温受热面，而炉膛作为再次加热的高温水受热面并通过锅筒提供高温出水满足热用户需求。该热水系统，由于省煤器低温段的工质为未经锅炉加热的低温回水，因此省煤器低温段的管壁温度很低，且处于烟气低温部位，使烟气的露点温度降低，从而造成受热面的低温腐蚀。
[0006]现有热水锅炉的热水系统，因水循环流程的需求，需要对锅筒内部空间进行功能分割。也即锅筒既作为省煤器和炉膛部分的中间连接集箱，属于低温水(称冷段)容器，同时又作为被炉膛再次加热的高温水(称热段)容器向外供热，因此需要在锅筒内部通过设置锅筒隔板来实现热段和冷段等不同功能区的划分并维持正常的热水循环。为满足多个水循环流程的需要，也为确保水循环的安全可靠，使锅筒隔板结构复杂、检修困难且安装制造要求严格。一旦安装或设计不合理将出现水循环系统的紊乱而导致严重的水循环安全问题。同时因为锅筒存在冷段和热段不同的功能区，造成锅筒热偏差不均而产生交变温差应力，容易造成疲劳破坏，危机安全。
[0007]现有热水锅炉的热水系统，不具有自停电保护功能。虽对不同冷段工质流程专门设有带阀门控制的管道来实现该功能，但完全依赖人工控制，且数量较多，操作不变。当锅炉突然停电时，整个热水循环系统因失去循环栗的动力而处于停滞循环状态；由于锅筒隔板的存在，造成锅筒内热段与冷段之间，以及各冷段之间的工质仍相对独立，不能有效形成自然循环；而人工控制的限制，使锅炉安全完全依赖人工处理，存在严重的滞后性，不能立刻满足停电保护的要求；同时由于热水系统在正常运行工况下管路内充满了水，此时炉内仍然存在一定的热量，会使热水系统内的水受热汽化而发生停滞、倒流和水击等现象，容易发生事故，存在较大安全隐患，热水锅炉水循环的安全性差。

【发明内容】

[0008]本发明提供一种具有自停电保护功能的强制循环热水系统，以解决现有热水锅炉由于热水系统问题而带来的锅筒疲劳及隔板问题、低温腐蚀问题、水循环可靠性问题以及停电保护等问题，使得热水系统更加安全可靠。
[0009]本发明提供的一种具有自停电保护功能的强制循环热水系统包括:回水集箱、水冷壁下集箱、水冷壁炉膛、水冷壁上集箱、锅筒、省煤器和再循环管；
[0010]水冷壁炉膛安装在所述热水锅炉燃烧设备上方，用于部分吸收燃料燃烧产生热量;省煤器安装在热水锅炉尾部烟道内，用于吸收尾部烟气释放的热量；
[0011]回水集箱的出水端与水冷壁下集箱的入水端连接，回水集箱用于向水冷壁下集箱供水;水冷壁敷设在水冷壁炉膛侧壁，水冷壁两端分别与水冷壁下集箱的出水端和水冷壁上集箱的入水端连接，水冷壁用于吸收水冷壁炉膛内产生的热量，以加热水冷壁内的水；
[0012]水冷壁下集箱位于水冷壁炉膛底部，水冷壁下集箱用于将来自回水集箱的水送入水冷壁内；
[0013]水冷壁上集箱位于水冷壁炉膛顶部，水冷壁上集箱的出水端与锅筒连接，水冷壁上集箱用于将水冷壁流入的热水送入锅筒内；
[0014]锅筒布置在炉膛和省煤器管路中间，锅筒内不设置热段和冷段功能划分的锅筒隔板，锅筒内部贯通，仅发挥中间混合联箱的作用，锅筒与省煤器的进口集箱之间通过下水管连接，以使锅筒内的高温水流入省煤器；
[0015]省煤器的出口集箱用于将省煤器内再次加热的高温水送入供热系统向外供热；
[0016]再循环管包括第一再循环管和第二再循环管；
[0017]第一再循环管连接在锅筒与回水集箱之间，自动运行。在正常运行时，与炉膛水冷壁为并联上升流动，因采用按流量及水动力特性进行配置并不受烟气加热且不再专设用于停电保护的人工控制阀门，不影响炉膛水冷壁的水流量。当热水锅炉停电时，第一再循环管立即自动转换功能而发挥下水管的作用，使锅筒内的水通过第一再循环管流入水冷壁下集箱；
[0018]第二再循环管连接在锅筒与省煤器的出口集箱之间，自动运行。在正常运行时，与省煤器下水管为并联下水流动，因采用按流量及水动力特性进行配置并不受烟气加热且不再专设用于停电保护的人工控制阀门，不影响省煤器的水流量。当热水锅炉停电时，第二再循环管立即自动转换功能而发挥导水管的作用，使省煤器内的水通过第二再循环管流入锅筒内。
[0019]可选的，省煤器的进口集箱与所述锅筒连接，以使锅筒中的水经过所述省煤器加热后再送入所述供热系统中。
[0020]可选的，所述锅筒为内部贯通的横置式单锅筒。
[0021]可选的，所述第一再循环管设置在所述回水集箱与所述锅筒之间。
[0022]可选的，所述第二再循环管设置在所述高温省煤器出口集箱与所述锅筒之间。
[0023]可选的，所述第一再循环管和所述第二再循环管均为内部液体自由转换流动的管路;所述第一再循环管的最大流量小于分散管的最大流量;所述第二再循环管的最大流量小于下水管的最大流量。
[0024]可选的，所述水冷壁下集箱包括:前墙水冷壁下集箱、后墙水冷壁下集箱以及侧墙水冷壁下集箱；
[0025]所述回水集箱的出水端通过下水管分别与所述前墙水冷壁下集箱、所述后墙水冷壁下集箱以及所述侧墙水冷壁下集箱连接。
[0026]可选的，所述水冷壁上集箱包括有前墙水冷壁上集箱、后墙水冷壁上集箱以及侧墙水冷壁上集箱；
[0027]所述水冷壁包括用于连接所述前墙水冷壁上集箱的入水端与所述前墙水冷壁下集箱的出水端的前墙水冷壁、用于连接所述后墙水冷壁上集箱的入水端与所述后墙水冷壁下集箱的出水端的后墙水冷壁以及用于连接所述侧墙水冷壁上集箱的入水端与所述侧墙水冷壁下集箱的出水端的侧墙水冷壁。
[0028]可选的，所述锅筒通过导水管分别与所述前墙水冷壁上集箱、所述后墙水冷壁上集箱以及所述侧墙水冷壁上集箱连接。
[0029]可选的，所述省煤器具体包括:高温省煤器和低温省煤器；
[0030]所述低温省煤器进口集箱为所述省煤器的进口集箱，所述低温省煤器进口集箱与所述锅筒间设置有下水管；
[0031]所述低温省煤器出口集箱与所述高温省煤器进口集箱间通过连通管连接；
[0032]所述高温省煤器出口集箱用于向供热系统向外供热。
[0033]本发明提供的具有自停电保护功能的强制循环热水系统包括:回水集箱、水冷壁下集箱、水冷壁炉膛、水冷壁上集箱、锅筒、省煤器和再循环管;水冷壁炉膛安装在所述热水锅炉燃烧设备上方，用于部分吸收燃料燃烧产生热量;省煤器安装在热水锅炉尾部烟道内，用于吸收尾部烟气释放的热量；回水集箱的出水端与水冷壁下集箱的入水端连接，回水集箱用于向水冷壁下集箱供水;水冷壁敷设在水冷壁炉膛侧壁，水冷壁两端分别与水冷壁下集箱的出水端和水冷壁上集箱的入水端连接，水冷壁用于吸收水冷壁炉膛内产生的热量，以加热水冷壁内的水;水冷壁下集箱位于水冷壁炉膛底部，水冷壁下集箱用于将来自回水集箱的水送入水冷壁内；水冷壁上集箱位于水冷壁炉膛顶部，水冷壁上集箱的出水端与锅筒连接，水冷壁上集箱用于将水冷壁流入的热水送入锅筒内；锅筒内不设置热段和冷段功能划分的锅筒隔板，锅筒与省煤器的进口集箱之间通过下水管连接，以使锅筒内的水流入省煤器;省煤器的出口集箱用于将省煤器内再次加热的高温水送入供热系统向外供热;再循环管包括第一再循环管和第二再循环管;第一、第二再循环管均按流量及水动力特性进行配置并不受烟气加热且不再专设用于停电保护的人工控制阀门，自动运行;第一再循环管连接在锅筒与回水集箱之间，当热水锅炉停电时，锅筒内的水通过第一再循环管自动转换功能而下降流入水冷壁下集箱;第二再循环管连接在锅筒与省煤器的出口集箱之间，当热水锅炉停电时，省煤器内的水通过第二再循环管自动转换功能而上升流入锅筒内。
[0034]本发明通过设置锅筒并取消锅筒隔板，使锅筒内部连通作为一个整体参与热水锅炉水循环系统。该热水系统的正常水循环流程为:回水由回水集箱经分散管至水冷壁下集箱，再通过水冷壁进入水冷壁上集箱，从而由水冷壁上集箱流入锅筒内，再从锅筒经下水管流入省煤器进口集箱，最终从省煤器出口集箱流入供热系统向外供热，同时设置自动转换功能的再循环管来满足炉膛水冷壁和省煤器系统自停电保护的需要。该热水系统流程简单可靠，安全性更高。
[0035]同时，本发明采用与现有热水锅炉水循环流程相反的逆流程，将炉膛作为低温受热面，而将省煤器作为高温受热面将工质再次加热后送入供热系统向外供热。该热水系统，由于省煤器低温段的工质来自锅筒且经过水冷壁炉膛加热，其工质温度为远高于回水温度的高温水，相应提高了省煤器低温段的管壁温度，虽仍处于烟气低温部位，却使烟气的露点温度相应大幅提高，从而解决受热面的低温腐蚀问题。
[0036]本发明还通过设置第一再循环管和第二再循环管，再循环管按流量及水动力特性进行配置且不受烟气加热，不再专设用于停电保护的人工控制阀门，自动运行，结构简单；且不设置锅筒隔板。在正常运行时，再循环管分别与炉膛水冷壁和省煤器为并联流动，不影响炉膛水冷壁和省煤器的水流量。使得当锅炉停电时，再循环管立即自动转换功能而发挥导水管的作用;在回水集箱、水冷壁下集箱、水冷壁、水冷壁上集箱、锅筒和第一再循环管之间立即自动实现自然水循环；同时在锅筒、省煤器和第二再循环管之间也立即自动实现了自然水循环，实现了对热水锅炉热水系统的自停电保护功能，彻底避免了人工操作，极大提高了热水锅炉水循环系统的安全性。同时，因采用两个相对独立的自然循环停电保护回路，各自相对独立，自动运行，具有流动阻力小，各回路系统循环性增强，水动力特性优越等诸多优点。
[0037]此外，本发明通过设置锅筒，并取消锅筒隔板，使锅筒仅发挥中间混合联箱的作用，锅筒内部贯通作为一个整体参与热水锅炉水循环，简化流程，彻底消除了因锅筒隔板结构复杂、安装制造难且检修困难等对水循环系统的不良影响；而且制造安装简单可靠。同时，锅筒内部不存在冷段和热段不同的功能区划分，彻底消除了筒体热偏差不均和停电时锅筒内不能有效恢复自然循环保护及需要人工及时处理的弊端。
【附图说明】
[0038]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。
[0039]图1为典型热水锅炉水循环示意图；
[0040]图2为本发明实施例一提供的具有自停电保护功能的强制循环热水系统示意图；
[0041]图3a为本发明实施例二提供的具有自停电保护功能的强制循环热水系统结构示意图；
[0042]图3b为本发明实施例二提供的具有自停电保护功能的强制循环热水系统另一种结构示意图。
【具体实施方式】
[0043]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0044]实施例一
[0045]图2为本发明实施例一提供的具有自停电保护功能的强制循环热水系统示意图，如图2所示，本实施例提供的强制循环热水系统包括:水冷壁炉膛100、水冷壁110、回水集箱200、水冷壁下集箱300、水冷壁上集箱400、锅筒500、省煤器600和再循环管；
[0046]具体的，本实施例的热水锅炉的回水集箱200的入口与外部水管连接，以便于外部水管向回水集箱200送水。同时回水集箱200的出水端与水冷壁下集箱300的入水端连接，回水集箱200用于向水冷壁下集箱300内供水。
[0047]水冷壁下集箱300位于水冷壁炉膛100的底部，水冷壁下集箱300用于将来自回水集箱200的水送入水冷壁110内。
[0048]优选的，本实施例提供的热水锅炉还包括循环栗(图中未示出)，循环栗设置在热水锅炉本体水循环系统中，循环栗用于提供动力将回水集箱200内的水输送入水冷壁110内。
[0049]水冷壁炉膛100则安装在热水锅炉燃烧设备上方，用于吸收燃料燃烧产生的热量。水冷壁炉膛100的侧壁上敷设有水冷壁110，水冷壁110两端分别与水冷壁下集箱300的出水端和水冷壁上集箱400的入水端连接。水冷壁110用于吸收水冷壁炉膛100内产生的热量，以加热水冷壁110内的水；
[0050]优选的，水冷壁110采用由扁钢与中空管拼焊而成的膜式水冷壁110，可以提高密封性能，减少炉膛漏风，提高经济性。
[0051 ]可选的，膜式水冷壁110鳍片的厚度为5mm，材料为Q235A，光管的节距为100mm。[0052 ]可选的，上述水冷壁110也可以为仅由光管中空管组成的水冷壁，以控制热水锅炉的制造成本。
[0053]具体的，水冷壁上集箱400位于水冷壁炉膛100的顶部，水冷壁上集箱400的出水端通过导水管与锅筒500连接，使得水冷壁上集箱400将水冷壁110流入的热水送入锅筒500内。
[0054]进一步的，锅筒500为横置式单锅筒，锅筒500内不设置隔板，锅筒500内部为一整体贯通的容器，用于容纳来自水冷壁上集箱400内的热水。锅筒布置在炉膛和省煤器管路中间，取消了现有热水锅炉中将锅筒划分为冷段和热段的功能区域的锅筒隔板，使锅筒仅发挥中间混合联箱的作用，其流程简单可靠，消除了由于存在锅筒隔板而引起的结构复杂、检修困难、筒体热偏差不均和停电时锅筒内不能有效恢复自然循环保护的弊端，也使得对锅筒的安装要求降低，便于安装。另外，也克服了由锅筒内部装置的不合理或安装不善而造成水循环不良，引起热水锅炉水循环短路、局部汽化和影响热水锅炉工作参数等恶性事故。
[0055]优选的，将锅筒500选用较大的内径和较长的长度，使得锅筒500具有较大的容量，能够存储较多的水量，从而确保受热面具有更长的汽化时间和更高的吸热量，以便当热水锅炉发生突然停电时，有效防止汽化和水击的发生，增强了锅炉的自停电保护能力。
[0056]进一步，锅筒500与省煤器600的进口集箱之间通过下水管510连接，以使锅筒500内的热水流入省煤器600中。
[0057]优选的，为了保证足够的水流量，将下水管的数量设置为多个。
[0058]进一步的，省煤器600的出口集箱与外部供热系统管路连接，用于将省煤器600内的热水送入供热系统；
[0059]可选的，为了防止磨损和减少积灰，省煤器采用双管圈错列布置，同时还在省煤器的弯头和穿墙部位加装防磨护瓦，省煤器的支撑梁采用风冷却梁。
[0060]通过改变锅炉的水循环系统，本实施例提供了一种新的水循环流程，如图2所示，热水系统在正常运行下的水循环流程为:回水集箱—水冷壁下集箱—炉膛水冷壁—水冷壁上集箱—锅筒—下水管—省煤器—供热系统。本实施例提供的热水锅炉采用与现有热水锅炉水循环流程相反的逆流程设计，将炉膛作为低温受热面，而将省煤器作为高温受热面将工质再次加热后送入供热系统向外供热。有效避免了省煤器管束的低温腐蚀，提高了省煤器的使用寿命，确保了热水锅炉的安全运行。
[0061]进一步的，上述再循环管包括第一再循环管710和第二再循环管720。具体的，第一再循环管710连接在锅筒500与回水集箱200之间。通过设置第一再循环管710，当热水锅炉停电后，第一再循环管710可在锅筒和水冷壁间自动转换功能而发挥下水管的作用，使炉膛水冷壁受热面的水循环仍然保持正常运行下的水流方向。也就是说，此时锅筒和回水集箱之间的水循环流程为:回水集箱至水冷壁下集箱管，再由水冷壁至锅筒，最后由锅筒经第一再循环管流回至回水集箱。由于保证了原有的水冷壁受热管路仍然为一个整体上升的回路，防止了管路内水因受热汽化而发生倒流、停滞和水击等现象，避免了热水锅炉事故的发生，从而实现了自停电保护功能，增加了热水系统的安全性。
[0062]第二再循环管720连接在锅筒500与省煤器的出口集箱之间。当热水锅炉突然停电时，第二再循环管720可在锅筒500和省煤器管之间自动转换功能而发挥导水管的作用，使省煤器受热面的水循环仍然保持原有正常运行下的水流方向，在省煤器出口集箱处通过第二再循环管720导入锅筒500。也就是说，此时省煤器受热面回路均保持为一个整体上升的回路，防止了管路内水因受热汽化而发生倒流、停滞和水击等现象，避免了热水锅炉事故的发生，从而实现了自停电保护功能，增加了锅炉的安全性。其中，再循环管按流量及水动力特性进行配置并不受烟气加热，且不再专设用于停电保护的人工控制阀门，自动运行。同时，第一再循环管的最大流量小于所分散下水管的最大流量;第二再循环管的最大流量小于下水管的最大流量。
[0063]这样在锅筒内部不设置热段和冷段功能划分的锅筒隔板，同时在锅筒与回水集箱之间以及锅筒与省煤器出口集箱之间的分别设置有再循环管，而再循环管按流量及水动力特性进行配置并不受烟气加热，且不再专设用于停电保护的人工控制阀门，自动运行。
[0064]本实施例提供的强制循环热水系统，通过设置内部贯通的锅筒，取消现有热水锅炉中通过锅筒隔板将锅筒划分为冷段和热段的功能区域，简化流程，消除了锅筒由于存在锅筒隔板而引起的锅筒结构复杂、检修困难、筒体热偏差不均和停电时锅筒内不能有效恢复自然循环保护的弊端。同时，通过在锅筒与回水集箱之间设置第一再循环管，和在锅筒与省煤器的出口集箱之间设置第二再循环管，再循环管按流量及水动力特性进行配置且不受烟气加热，不再专设用于停电保护的人工控制阀门，自动运行，结构简单。在正常运行时，再循环管分别与炉膛水冷壁和省煤器为并联流动，不影响炉膛水冷壁和省煤器的水流量。使得当热水锅炉突然停电时，锅筒与水冷壁、锅筒与省煤器之间的水循环仍然保持在正常运行下的水流方向，防止了管路内水因受热汽化而发生倒流、停滞和水击等现象，从而避免了爆管事故的发生，同时由于管路内的水仍然保持自然循环状态，实现了热水锅炉的自停电保护功能，增加了热水锅炉的安全性。
[0065]实施例二
[0066]图3a为本发明实施例二提供的具有自停电保护功能的强制循环热水系统结构示意图。图3b为本发明实施例二提供的具有自停电保护功能的强制循环热水系统另一种结构示意图。如图3a、图3b所示，在上述实施例一的基础上，进一步的，本实施例提供的具有自停电保护功能的强制循环热水系统的水冷壁下集箱300包括:前墙水冷壁下集箱310、后墙水冷壁下集箱320以及侧墙水冷壁下集箱330，其中，侧墙水冷壁下集箱330至少为两个。
[0067]具体的，回水集箱200的出水端通过多个分散管210分别与前墙水冷壁下集箱310、后墙水冷壁下集箱320以及侧墙水冷壁下集箱330连接。
[0068]相应的，本实施例中的水冷壁上集箱400包括:前墙水冷壁上集箱、后墙水冷壁上集箱420以及侧墙水冷壁上集箱430，其中，侧墙水冷壁上集箱430的数量与侧墙水冷壁下集箱330的数量相一致。
[0069]可选的，本实施例中的前墙水冷壁上集箱和后墙水冷壁上集箱也可以合并设计为一个整体的前后墙水冷壁上集箱;也可取消该集箱，使前墙水冷壁和后墙水冷壁管子直接与锅筒500相连。
[0070]进一步的，本实施例中的水冷壁包括:前墙水冷壁111、后墙水冷壁112以及侧墙水冷壁113。
[0071]具体的，前墙水冷壁111用于将前墙水冷壁上集箱的入水端与前墙水冷壁下集箱310的出水端的进行连接，后墙水冷壁112用于将后墙水冷壁上集箱420的入水端与后墙水冷壁下集箱320的出水端进行连接，侧墙水冷壁113用于将侧墙水冷壁上集箱430的入水端与侧墙水冷壁下集箱330的出水端进行连接。
[0072]进一步的，锅筒500通过多根导水管520分别与前墙水冷壁上集箱、后墙水冷壁上集箱420以及侧墙水冷壁上集箱430连接。
[0073]通过设置多个水冷壁下集箱300和水冷壁上集箱400可以提高热水锅炉的输水效率和热能的利用率。
[0074]进一步，本实施例提供的热水锅炉的省煤器600包括高温省煤器610和低温省煤器620。其中，低温省煤器620进口集箱621为省煤器600的进口集箱，低温省煤器620进口集箱621通过多个下水管510与锅筒500连接，使锅筒500内的热水流入低温省煤器620进口集箱621内，以进一步加热。低温省煤器620出口集箱622与高温省煤器610进口集箱611间通过至少一个连通管623连接，从而使低温省煤器620内的热水进入高温省煤器610内，将热水进一步加热。高温省煤器610出口集箱612与供热系统连接，也即当热水在高温省煤器610内进行加热后，通过高温省煤器610出口集箱进入供热系统管路内，为供热系统提供热水。
[0075]进一步的，本实施例提供的第一再循环管710连接在锅筒500与回水集箱200之间。通过设置第一再循环管710，当热水锅炉停电后，第一再循环管710可在锅筒和水冷壁间自动转换功能而发挥下水管的作用，使炉膛水冷壁受热面的水循环仍然保持正常运行下的水流方向。也就是说，此时锅筒和回水集箱之间的水循环流程为:回水集箱至水冷壁下集箱管，再由水冷壁至锅筒，最后由锅筒经第一再循环管流回至回水集箱。由于保证了原有的水冷壁受热管路仍然为一个整体上升的回路，防止了管路内水因受热汽化而发生倒流、停滞和水击等现象，避免了热水锅炉事故的发生，从而实现了自停电保护功能，增加了热水锅炉的安全性。
[0076]进一步的，本实施例提供的第二再循环管720设置在高温省煤器610出口集箱与锅筒500之间。当热水锅炉突然停电时，第二再循环管720可在高温省煤器610出口集箱与锅筒500自动转换功能而发挥导水管的作用，使高温省煤器610内的热水能够通过第二再循环管720流回至锅筒500内，也就是说，此时锅筒与省煤器之间的水循环流程为:锅筒500—下水管510—低温省煤器620进口集箱—低温省煤器620出口集箱—连通管—高温省煤器610进口集箱—第二再循环管720—锅筒500，确保了当热水锅炉突然停电时，锅筒500与省煤器600之间的水循环仍然保持在正常运行下的水流方向，防止了管路内水因受热汽化而发生倒流、停滞和水击等现象，避免了热水锅炉爆管事故的发生。
[0077]进一步的，为了减小再循环管对热水锅炉正常负荷工作时的影响，避免再循环管对锅筒500内水流量产生过多的分流，将第一再循环管710可通过的最大流量设置为小于分散管210可通过的最大流量;第二再循环管720可通过的最大流量值设为小于下水管510可通过的最大流量。
[0078]可选的，当第一再循环管710的数量与分散管210的数量相同，第二再循环管7520的数量与下水管510的数量相同时，可将第一再循环管710管道的流通截面积设置为小于分散管210管道的流通截面积，以及将第二再循环管720管道的流通截面积设置为小于下水管510管道的流通截面积;或者，当第一再循环管710管道的流通截面积与分散管210管道的流通截面积相同，第二再循环管7520管道的流通截面积与下水管510管道的流通截面积相同时，可将第一再循环管710的数量设置为小于分散管210的数量，以及将第二再循环管720的数量设置为小于下水管510的数量。
[0079]总之，可通过改变第一再循环管710与分散管210的管道数量和管道流通截面积的方式，使得第一再循环管710可通过的最大流量设置为小于分散管210可通过的最大流量；以及通过改变第二再循环管720与下水管510的管道数量和管道流通截面积的方式，使得第二再循环管720可通过的最大流量设置为小于下水管510可通过的最大流量。
[0080]进一步的，本实施例提供的具有自停电保护功能的强制循环热水系统，能够应用在热水锅炉中，而热水锅炉除了强制循环热水系统外，还可以包括分离器、分离出口转向烟道、尾部竖井烟道、空气预热器、灰斗、返料器和返料管。
[0081]具体的，分离器上设置有进风口、第一出口以及第二出口。其中，分离器的进风口与水冷壁炉膛100的出口烟道连接。分离器内设置有至少一个高温旋风分离器，用于将从水冷壁炉膛100的出口烟道内进入的烟气与物料进行分离。
[0082]分离器的第一出口与分离出口转向烟道的入口连接，用于将分离后的烟气送入分离出口转向烟道内。
[0083]分离器的第二出口与返料器的入料口连接，用于将分离后的物料送入返料器。
[0084]返料器的出口与水冷壁炉膛100通过返料管连接，用于将分离后的物料重新送入水冷壁炉膛内，其中返料管的数量可以为多个，均设置在水冷壁炉膛10的外侧壁上。
[0085]也就是说，当燃料和空气在水冷壁炉膛100内混合燃烧时，燃料在流态化状况下进行燃烧并释放出热量，高温物料、烟气与水冷壁110受热面进行热交换，加热水冷壁110内的水。而水冷壁炉膛100内的烟气在水冷壁炉膛100上部进一步燃烧放热，同时烟气(携带大量的未充分燃烧的物料)自下而上从水冷壁炉膛100上部的出口烟道进入分离器，在高温旋风分离器作用下进行烟气和固体颗粒的分离，并将分离的烟气通过分离器的第一出口送入分离出口转向烟道内，而将分离后的物料通过第二出口送入返料器内，再由返料器通过返料管重新送入水冷壁炉膛100，使其充分燃烧，提高燃料的利用率，还有利于环保。
[0086]进一步的，尾部竖井烟道的入口与分离出口转向烟道的出口连接，经过分离后的烟气通过分离出口转向烟道进入尾部竖井烟道内。而在尾部竖井烟道内依次设置有高温省煤器610、低温省煤器620和空气预热器，空气预热器位于尾部竖井烟道的出口端。由于分离后的烟气仍然具有较高的温度，通过将高温省煤器610、低温省煤器620和空气预热器设置在尾部竖井烟道内，可以使其充分吸收尾部竖井烟道内烟气的热量，以加热热水和充分利用热能。
[0087]其中，空气预热器就是利用热水锅炉尾部竖井烟道中的烟气通过散热片将进入热水锅炉前的空气预热到一定温度的受热面，可用于提高热水锅炉的热交换性能，降低能量消耗。空气预热器可以采用管束立式错列布置，并通过箱形梁将其重量传递至热水锅炉尾部钢架上，进行支撑。
[0088]进一步，尾部竖井烟道的出口连接有灰斗，灰斗呈漏斗形，灰斗较大的一端为入口，该入口与尾部竖井烟道的出口连接，同时在灰斗较小的一端的侧面设置有出烟口，灰斗的出烟口用于将来自尾部竖井烟道的烟气排出至炉外。
[0089]本实施例提供的具有自停电保护功能的强制循环热水系统通过设置多个水冷壁下集箱和水冷壁上集箱以提高锅炉的水动力均匀性和输水量，并且在热水锅炉上还设置有分离器，对从水冷壁炉膛出口烟道内进入的烟气进行烟气和固体颗粒的分离，并将分离的烟气通过分离器的第一出口送入分离出口转向烟道内，而将分离后的物料通过第二出口送入返料器内，再由返料器重新送入炉膛，使物料充分燃烧，提高燃料的利用率，同时排出的废气则更利于环保。
[0090]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.一种具有自停电保护功能的强制循环热水系统，其特征在于，包括:回水集箱、水冷壁下集箱、水冷壁炉膛、水冷壁上集箱、锅筒、省煤器和再循环管； 所述水冷壁炉膛安装在热水锅炉的燃烧设备上方，用于部分吸收燃料燃烧所产生的热量;所述省煤器安装在所述热水锅炉的尾部烟道内，用于吸收尾部烟气释放的热量； 所述回水集箱的出水端与所述水冷壁下集箱的入水端连接，所述回水集箱用于向所述水冷壁下集箱供水;水冷壁敷设在所述水冷壁炉膛侧壁，所述水冷壁两端分别与所述水冷壁下集箱的出水端和所述水冷壁上集箱的入水端连接，所述水冷壁用于吸收所述水冷壁炉膛内产生的热量，以加热水冷壁内的水； 所述水冷壁下集箱位于所述水冷壁炉膛底部，所述水冷壁下集箱用于将来自所述回水集箱的水送入所述水冷壁内； 所述水冷壁上集箱位于所述水冷壁炉膛顶部，所述水冷壁上集箱的出水端与所述锅筒连接，所述水冷壁上集箱用于将所述水冷壁流入的高温水送入所述锅筒内； 所述锅筒，布置在所述水冷壁炉膛和所述省煤器的管路中间并作为中间混合联箱，所述锅筒与所述省煤器的进口集箱之间通过所述下水管连接，以使所述锅筒内的水流入所述省煤器； 所述省煤器的出口集箱用于将所述省煤器内再次加热的高温水送入供热系统； 所述再循环管包括第一再循环管和第二再循环管； 所述第一再循环管连接在所述锅筒与所述回水集箱之间，当所述热水锅炉断电时，所述锅筒内的水通过所述第一再循环管流入所述水冷壁下集箱； 所述第二再循环管连接在所述锅筒与所述省煤器的出口集箱之间，当所述热水锅炉断电时，所述省煤器内的水通过所述第二再循环管流入所述锅筒内。2.根据权利要求1所述的强制循环热水系统，其特征在于，所述水冷壁下集箱与所述回水集箱连接，所述省煤器的进口集箱与所述锅筒连接，以使所述锅筒中的水经过所述省煤器加热后再送入所述供热系统中，所述水冷壁炉膛作为低温受热面，所述省煤器作为高温受热面。3.根据权利要求1所述的强制循环热水系统，其特征在于，所述锅筒为内部贯通，且不设置用于热段和冷段功能划分的锅筒隔板的单锅筒。4.根据权利要求1-3任一项所述的强制循环热水系统，其特征在于，所述第一再循环管设置在所述回水集箱与所述锅筒之间。5.根据权利要求1-3任一项所述的强制循环热水系统，其特征在于，所述第二再循环管设置在高温省煤器出口集箱与所述锅筒之间。6.根据权利要求1-3任一项所述的强制循环热水系统，其特征在于，所述再循环管为不受烟气加热的管道;所述第一再循环管和所述第二再循环管均为内部液体按水动力特性自由转换流动的管路;所述第一再循环管的最大流量小于分散管的最大流量;所述第二再循环管的最大流量小于下水管的最大流量。7.根据权利要求1或2所述的强制循环热水系统，其特征在于，所述水冷壁下集箱包括:前墙水冷壁下集箱、后墙水冷壁下集箱以及侧墙水冷壁下集箱； 所述回水集箱的出水端通过下水管分别与所述前墙水冷壁下集箱、所述后墙水冷壁下集箱以及所述侧墙水冷壁下集箱连接。8.根据权利要求1-3任一项所述的强制循环热水系统，其特征在于，所述水冷壁上集箱包括:前墙水冷壁上集箱、后墙水冷壁上集箱以及侧墙水冷壁上集箱； 所述水冷壁包括:用于连接所述前墙水冷壁上集箱的入水端与所述前墙水冷壁下集箱的出水端的前墙水冷壁、用于连接所述后墙水冷壁上集箱的入水端与所述后墙水冷壁下集箱的出水端的后墙水冷壁以及用于连接所述侧墙水冷壁上集箱的入水端与所述侧墙水冷壁下集箱的出水端的侧墙水冷壁。9.根据权利要求8所述的强制循环热水系统，其特征在于，所述锅筒通过导水管分别与所述前墙水冷壁上集箱、所述后墙水冷壁上集箱以及所述侧墙水冷壁上集箱连接。10.根据权利要求1-3任一项所述的强制循环热水系统，其特征在于，所述省煤器具体包括:高温省煤器和低温省煤器； 所述低温省煤器的进口集箱为所述省煤器的进口集箱，所述低温省煤器的进口集箱与所述锅筒间设置有下水管； 所述低温省煤器的出口集箱与所述高温省煤器的进口集箱间通过连通管连接； 所述高温省煤器的出口集箱用于向供热系统向外供热。
【文档编号】F22D1/00GK105890177SQ201610388395
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月2日
【发明人】曹习功, 陈国喜, 范高峰, 贾金岭, 牛讲伟, 张凤兵, 闫军政, 吕宁, 谢曙光, 朱丽华, 王凌云, 吴红伟
【申请人】郑州锅炉股份有限公司