一种高效率的卧式冷凝燃气工业锅炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种卧式冷凝燃气工业锅炉，属于燃气锅炉技术领域。
【背景技术】
[0002]燃气锅炉按照燃料可以分为天然气锅炉、城市煤气锅炉、焦炉煤气锅炉、液化石油气锅炉和沼气锅炉等；按照功能可以分为燃气开水锅炉、燃气热水锅炉、燃气采暖锅炉、燃气洗浴锅炉、燃气蒸汽锅炉等；按照构造可以分为立式燃气锅炉、卧式燃气锅炉；立式燃气锅炉炉体为圆柱形结构；卧式燃气锅炉炉体有长方形、圆筒形两种结构；按照烟气流程可以分为单回程燃气锅炉和三回程燃气锅炉。
[0003]燃气热水锅炉以各种气源为燃料，以天然气为燃料使用者较多。燃气锅炉通过燃烧器对水加热，实现区域供暖和提供企业生产用热水、居民生活、洗浴用热水。燃气锅炉自动化程度高、以天然气为气源的锅炉，烟气排放比燃煤更清洁、环保，尤其是二氧化硫排放大大低于燃煤，具有环保、节能、全自动运行的显著特点，使用起来非常方便。冷凝式锅炉发轫于欧洲各国上世纪70年代，德国、荷兰、等国家开发了家用冷凝式微型锅炉，用于家庭有独立房屋的冬季供暖、洗浴及生活用水。由于冷凝式锅炉具有明显的节能效果，欧洲各国加大了此项产品的推广。近几年欧洲各国已经禁止生产、销售普通燃气锅炉，荷兰50%的家庭使用冷凝式壁挂炉，日本开始普及冷凝式锅炉、计划三年内全国更换完毕普通燃气壁挂炉，所有家庭一律使用冷凝式壁挂炉具。
[0004]冷凝式燃气锅炉属于热水、洗浴、供暖锅炉。设计原理是利用锅炉高温烟气和低于50°的暖气循环回水，进行冷凝换热，形成露点温度，将烟气降低到50-70°以下，将烟气中的低位显热能和高位潜热能热量传送到管侧、板侧的水中，以此提高热效率。
[0005]目前在中国燃煤工业锅炉污染大气，形成雾霾天气的环境压力下，各大城市纷纷出台政策，拆除燃煤工业锅炉，无论单位、工厂、企业、供暖小区均于燃气工业锅炉代替传统燃煤工业锅炉用于生产、生活用水或供暖。然而，以天然气为燃料的燃气工业热水锅炉烟气中水蒸汽容积成分一般为19%，烟气中19%的水蒸气属于高位潜热能，目前各大城市使用中的传统锅炉无法将此潜热能回收，全部浪费掉被白白排放到天空，凡是安装普通燃气锅炉的锅炉房烟囱都可以看到冒着白气，热气腾腾现象。这种烟囱冒出的白热气体，就是烟气中的高位潜热能，被普通锅炉白白浪费，排放到天空，不但浪费了能源，而且增加了温室效应。
[0006]传统燃气锅炉中，排烟温度一般在150?250°C之间，烟气中的水蒸汽仍处于过热状态，不可能凝结成液态的水而释放出汽化潜热。锅炉热效率是以燃料低位发热值计算所得，未考虑燃料高位发热值中汽化潜热量的热损失。普通燃气锅炉热效率均以低位发热量计算，尽管名义上热效率较高，但由于天然气高、低位发热量值相差10%左右，实际能源利用率尚待提高。普通燃气锅炉只能吸收烟气中的低位显热能，不能吸收烟气中的高位潜热能，大部分普通燃气锅炉排烟温度在150度-250度之间，浪费了大量宝贵天然气资源。
[0007]目前，普通卧式燃气工业锅炉无论是长方形炉体或圆筒形炉体的结构是炉胆全部设计在炉体的下方，属于偏心设计，设计在炉体下方的炉胆，利用炉体水温最低处，强化了辐射水冷壁面的传热效果，降低了炉胆温度。这种结构的缺点是；温度较低的水冷壁面，增加了燃气不能完全燃烧的不确定性；同时，位于炉胆上方的烟火管由于水温高，排烟温度更高，烟气排放口和热水出水口属于同方向设计，烟气排放口和热水出水口统一设计在锅炉炉体顶部的水温最高处，由于排烟口是在锅炉水温最高处排出，较高的水温不能非常有效地降低排烟温度，排烟温度高达150° -250°，浪费了大量宝贵的热资源。
[0008]本项目的另一个技术背景是，实用新型人在长期的锅炉生产实践和研究中发现，锅炉排烟温度的高低直接影响到锅炉的热效率，选择较低的排烟温度使烟气降低到露点温度以下，可以吸收烟气中的水蒸气，水蒸气属于高位潜热能，吸收了烟气中的高位潜热能，降低了锅炉的排烟热损失，提高了锅炉的热效率，节约了宝贵的天然气能源，降低了锅炉的使用费用。因此，非常有效地降低锅炉的排烟温度，使排烟温度降低到露点温度以下，是提高锅炉热效率的一个非常重大的实用新型技术课题，本项目实用新型人利用15年的时间实用新型了以煤为燃料的冷凝式采暖系列炉具和冷凝式工业热水锅炉，这些冷凝式燃煤系列锅炉已经获得了实用新型专利，并在实际生活、生产中给用户带来了明显的节能经济实惠，给社会带来了明显社会效益。
[0009]鉴于目前的普通燃气工业锅炉只能吸收烟气中的低位显热能，不能吸收烟气中的高位潜热能的缺点，可以借鉴冷凝式燃煤工业锅炉的原理和技术基础，对现有的普通燃气工业锅炉进行改进，以降低普通燃气工业锅炉的排烟温度，提高热效率。
【实用新型内容】
[0010]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高效率的卧式冷凝燃气工业锅炉，这种燃气工业锅炉能够吸收烟气中的高位潜热能，大大降低锅炉的排烟温度，显著提高锅炉的热效率，为燃气锅炉的发展开辟新路。
[0011]解决上述技术问题的技术方案是:
[0012]—种高效率的卧式冷凝燃气工业锅炉，炉体分为长方形、圆筒形两种结构；它包括锅炉底座、锅筒、炉胆、燃烧器、高温回燃室、冷凝器、前烟室、后烟室、烟囱，锅筒水平放置在锅炉底座上，燃烧器位于锅筒外部，炉胆和冷凝器位于锅筒内，烟囱与锅筒相连接，它的改进之处是；炉胆位于锅筒内的上部，冷凝器位于炉胆的下部，燃烧器与锅筒上部的炉胆相连接，烟囱下端与锅筒底部的后烟室的排烟口相连接。
[0013]上述高效率的卧式冷凝燃气工业锅炉，它采取三个回程冷凝换热方式，第一回程换热为炉胆高温燃烧水冷壁辐射换热，第二回程和第三回程换热为冷凝器换热，炉胆后方连接高温回燃室入口，烟气顺高温回燃室往下运行，高温回燃室的出口端与第二回程冷凝器的进口端相连接，第二回程冷凝器的出口端与前烟室的进口相连接，烟气顺前烟室往下运行，第三回程冷凝器的进口端与前烟室的出口相连接，第三回程冷凝器的出口端通过后烟室与烟囱相连接。
[0014]上述高效率的卧式冷凝燃气工业锅炉，所述冷凝器为两种换热结构，一种是管板式冷凝换热，管板式冷凝换热结构是圆形冷凝管与管桥结构，冷凝管为不锈钢螺旋槽管，另一种是间壁式冷凝换热，间壁式冷凝换热是冷凝板与板桥结构，冷凝板为冷凝凹凸板或人字形波纹间壁板。
[0015]上述高效率的卧式冷凝燃气工业锅炉，所述烟囱的下方安装有后烟室换热器，后烟室换热器的热风进口和后烟室的烟气出口相连通，后烟室换热器的烟气出口和大气相连通，后烟室换热器有管板式或间壁式两种换热结构，管板式换热结构有数根冷凝管，间壁式换热结构有数层冷凝间壁板，冷凝管内或冷凝间壁板内为进口冷空气，冷凝管侧或冷凝板侧为出口烟气，冷凝管或冷凝间壁板的出口与燃烧器进风口相连通，冷凝管侧或冷凝板侧出口与烟囱排出口相连通。
[0016]上述高效率的卧式冷凝燃气工业锅炉，所述高温回燃室和第二回程冷凝器之间安装有1-3层喷淋喷嘴，喷淋后的脱硫水直接流入到第二回程冷凝器和第三回程冷凝器内，冷凝器设计有5-10%坡度，第二回程冷凝器往前倾，第三回程冷凝器往后倾，最后脱硫水在第三回程冷凝器出口处流出到脱硫箱内，脱硫箱安装在锅炉外部，脱硫箱位置低于锅炉，脱硫水自流到脱硫箱内，脱硫箱安装有液下高压脱硫栗，通过高压脱硫栗相连接的脱硫喷嘴对烟气进行喷淋、脱硫、脱硝、除尘。
[0017]本实用新型的有益之处在于:
[0018]本实用新型突破了传统的燃气工业锅炉的结构，将燃烧器和炉胆放置在锅炉的上部，而将冷凝器和烟囱放置在燃烧器和炉胆的下方，这种结构在国内外的燃气工业锅炉设计中没有先例，是一种大胆的创新。采用这种结构后，不但可以吸收烟气中低位显热能，还可以有效地吸收烟气中的高位潜热能，可以非常有效地降低排烟温度，烟气排出的温度能降低到20-30° C，大大低于目前常规燃气工业锅炉150° -250°的排烟温度，创造了燃气工业锅炉的奇迹，为燃气锅炉的创新发展开辟了一条新的途径。
[0019]本实用新型是将炉胆设计在炉体的上方，设计在炉体上方的炉胆，利用炉体水温最高处，弱化了辐射水冷壁面的传热效果，增加了炉胆温度，增强了燃烧效率。烟火管和烟气排放口设计在炉体底部，烟气和热水是反方向排出，烟囱设计在锅炉底部的结构不但可以吸收烟气中低位显热能，还可以有效的吸收烟气中的高位潜热能，可以非常有效的降低排烟温度，再通过两个回程的管板式冷凝换热或间壁式冷凝换热，第三回程冷凝管或冷凝间壁板出口和烟囱或后烟室换热器相连通，烟气在锅炉水温最低处排出，使烟气形成露点温度，并通过后烟室换热器空气换热，经过烟囱换热的烟气排出的温度是20-30° Co
[0020]本实用新型采用的各种结构部件和制作工艺与常规的燃气工业锅炉相同，没有增加制作成本，而由于本实用新型具有极高的热效率，大大提升了本实用新型的性价比，同时本实用新型最后排出的烟气是没有任何污染的干净空气，避免了对环境的污染，因此本实用新型是一种高效、节能、环保的燃气工业锅炉，有极好的经济效益和社会效益。
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型的结构示意图。
[0022]图中标记如下:锅炉底座1、锅筒2、炉胆3、燃烧器4、烟囱5、第二回程冷凝器6、第三回程冷凝