专利名称：环保节能多管蒸汽锅炉的制作方法
技术领域：
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本实用新型涉及一种蒸汽锅炉，属于锅炉设备和节能环保工程的 技术领域，特别是一种环保节能多管蒸汽锅炉，它适合于在烟煤资源 丰富并且对节能环保技术指标要求较高的地区安装使用。
技术背景
由于燃煤蒸汽锅炉具有结构简单、制造容易和生产成本较低等优 点，在我国锅炉市场中具有非常巨大的发展前景。根据有关统计资料 和市场调査表明我国是当今世界上生产和使用燃煤蒸汽锅炉的大国 之一。但是，无需讳言，燃煤蒸汽锅炉也存在着排放烟尘浓度高且数 量大、容易造成环境污染等缺陷。就目前来说，在我国创建卫生城市 的地区和对环保要求较高的旅游景区已经逐渐开展淘汰和限制使用 燃煤蒸汽锅炉的工作。其主要原因是现有的燃煤蒸汽锅炉即使配装消 烟除尘设备也难以达到环保部门所规定的烟气排放标准。究其原因， 主要是由于现有燃煤蒸汽锅炉在横水管的选材和布管结构的设计上 存在着致命的技术性缺陷而造成的。我们不妨以目前最为普遍的冲天 炉结构的燃煤蒸汽锅炉为例来进行说明它的主要结构是一个内壁空 腔为燃烧烟室、外周为容水室的炉胆，在炉胆的顶部做有与燃烧烟室 相通的排烟管，在炉胆内壁空腔的燃烧烟室内按平行布管方式安装有 一组与容水室相连通横水管。 一般来说，横水管应有如下两个基本功 能首先它要能充分传导吸收烟煤燃烧的热量来加热水体生产蒸汽， 其次它要能有效地阻挡烟尘颗粒随烟气由排烟管排出而污染环境空 气。但是，现有燃煤蒸汽锅炉都是沿袭传统思维模式选用管径大于 争133毫米以上的大管径管材作为横水管并按照"平行布管结构"方 式安装于燃烧烟室内。要在燃烧烟室有效的空间内布置大管径横水管 的数量相当有限，即是说能有效进行传导吸热的管壁表面积较小，这 是现有燃煤蒸汽锅炉热利用率较低的一个主要原因。而采用大管径的 一组横水管"平行布管结构"方式安装于燃烧烟室内，势必会在炉胆 内壁安装平行布管的两个管端部位形成应力集中而严重影响锅炉的 工作寿命，而在燃烧烟室内的平行布管两侧则由于在边缘部位无法布
管而出现较大的空腔，它将连通燃烧烟室与排烟管成为直排通道，使 得烟煤在燃烧室内燃烧的热能和烟气中的烟尘颗粒由于无横水管吸 收和阻挡而从排烟管直接向上排出炉外造成环境污染并浪费散失大 量的热能。这正是目前燃煤蒸汽锅炉行业迫切需要改进的一个重大课 题，这也正是本实用新型所想要解决的问题。 实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有燃煤蒸汽锅炉在横水管选材和布 管结构设计上存在的技术缺陷，而提出一种环保节能多管蒸汽锅炉， 它是对现有燃煤蒸汽锅炉的进一步改进和完善。
本实用新型是按如下技术方案来实现的它主要包括炉座、安装 于炉座的炉胆和横水细管组，所说炉胆的内壁空腔为烟室、外周为盛 水室，横水细管组安装于炉胆的烟室内并与盛水室相连通，其特征在 于所说的横水细管组分为一组单元管层，并以单元管层为单位按逐 层围绕炉胆纵轴线旋转布管装配位置的交错分布方式安装于烟室内 形成错位叠层的布管结构。本实用新型采用将横水细管组按照"错位 叠层布管结构"的方式安装于烟室内，可使一个单元管层两侧部位出 现的空腔被另一错位布管的单元管层的横水细管遮挡住，这种在单元 管层间错位叠层交错遮挡空腔的独特布管结构，可在烟室内形成能够 多次转折变速的螺旋状烟气通道，既可有效地增长烟气流程提高热能 利用率，又能使烟气频繁变速变向进行二次沉降，具有很好的消烟除 尘效果。本实用新型经过较长时间的实际试用检测表明无需专门另 配炉内脱硫、炉外脱硫和消烟除尘设备，均能实现烟气、S02、 N。x低 水平排放的目的，烟气污染物排放综合性能已经接近燃油锅炉的排放 指标，完全符合国家规定的一类地区烟气排放的环保要求。并且由于 横水细管组采用错位叠层的布管结构，可使炉胆内壁整个圆周部位受 力均衡，能有效地克服应力集中现象、明显改善炉胆内壁受力状况， 可有效地延长锅炉的使用寿命。
本实用新型还有如下技术特征
所说的横水细管组的横水细管是采用管径为争51w争108毫米的 小管径锅炉用钢管，即可在有限的烟室空间内增加布管数量，将大大 增加进行传导吸热的管壁表面积，对提高锅炉热效率有明显效果。
横水细管组分为一组单元管层的数量为2^5层，每个单元管层
内横水细管的布管排数为1^4排，在每排内横水细管的布管数量为 5wl2根，由于选用小管径管材作橫水细管，布管时可以增加单元管
层的数量，即能在烟室内形成多次转折变速的螺旋状烟气通道，每一 单元管层的横水细管均能阻挡烟气中的细小烟尘颗粒并使之进行有 效沉降，大大提高消烟除尘效果。
所说的横水细管组分为3层单元管层，每个单元管层内横水细管 的布管排数为2排，每排内横水细管的布管数量为7根，具有很好的 消烟除尘效果并能有效地提高热能利用率。
所说的以单元管层为单位按逐层围绕炉胆纵轴线旋转布管装配
位置的交错分布方式安装于烟室内形成错位叠层的布管结构是指单
元管层按炉胆截面的横向布管装配位置安装于烟室内，单元管层则围
绕炉胆纵轴线旋转90°的布管装配位置即按炉胆截面的纵向布管装 配位置安装于烟室内，单元管层再围绕炉胆纵轴心线旋转45°的布 管装配位置即按炉胆截面的斜向布管装配位置安装于烟室内。釆用这 种错位叠层的布管结构，能严密遮挡住单元管层两侧部位出现的空腔 而形成转折变速的螺旋状烟气通道，具有极佳的消烟除尘效果。
在炉胆内壁空腔的底部安装有水冷炉排管，所说水冷炉排管与炉 胆的盛水室相连通，可由水冷炉排管充分吸收向下辐射传导的热能， 对提高锅炉的热能利用率有一定效果。
在炉座上设置有与燃烧室相通的进风接口管，用于配装风机的进 风管，可调节改善锅炉的燃烧状态，能有效地提高生产蒸汽的能力。
本实用新型同现有技术相比具有如下优点
1. 首创"采用管径为4>51^ $108毫米的小管径锅炉用钢管作 为横水细管"的技术，彻底扬弃了沿袭多年"采用管径大于4)133毫 米以上的大管径管材作为横水管"的传统模式，可在有限的空间内增 加布管层数和布管数量，大大增加传导吸热的管壁表面积，对提高锅 炉热效率、增大产汽能力具有明显效果。
2. 首创"以单元管层为单位按逐层围绕炉胆纵轴线旋转布管装 配位置的交错分布方式安装于烟室内形成错位叠层的布管结构"，彻 底扬弃了沿袭多年"平行布管"的传统模式，能在烟室内形成转折变 速的螺旋状烟气通道，能有效地阻挡烟气向炉外直排，并可对烟气进 行多次沉降，具有极佳的消烟除尘效果。
3. 本实用新型构思新颖、设计合理，能较好地改善炉胆受力状 况、延长锅炉使用寿命，在实际运行使用中节能减排效果非常显著。
图1是本实用新型的结构示意图2是图1的A—A局部视图，展示水冷炉排管与炉胆的盛水室 相连通的结构示意图3是图1的B—B局部视图，展示橫水细管组的一个单元管层 按炉胆截面的横向位置安装于烟室并与盛水室连通的结构示意图4是图1的C一C局部视图，展示另一单元管层绕炉胆的纵轴 心线旋转9(T按炉胆截面的纵向安装于烟室内的结构示意图5是图1的D—D局部视图，展示又一单元管层再绕炉胆的纵 轴心线旋转45°按炉胆截面的斜向安装于烟室内的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提出的环保节能多管蒸汽锅炉是通过如下技术方案 来具体实施的它主要由炉座2、安装于炉座2的炉胆8和横水细管 组6、 7、 15构成，在炉座2上设置有出灰口 l和与燃烧室5相通的 进风接口管3，所说的炉胆8的内壁空腔为烟室9、外周为盛水室10， 在炉胆8内壁空腔的顶部设置有集烟管13，集烟管13上安装有排烟 管11，在炉胆8内壁空腔的底部安装有与盛水室IO相连通水冷炉排 管4构成燃烧室5，在炉胆8顶部设置有安全阀座18和主汽阀座12， 采用管径为4>51或4>108毫米的小管径锅炉钢管制作的横水细管安 装于炉胆8的烟室9内并与盛水室IO相连通，它是这样进行布管安 装的所说的横水细管组分为3层单元管层6、 7、 15，在每个单元 管层内横水细管的布管排数为2排，每排内横水细管的布管数量为7 根，它是以单元管层为单位按逐层围绕炉胆8纵轴线旋转布管装配位 置的交错分布方式安装于烟室9内形成错位叠层的布管结构，即是说 单元管层6按炉胆8截面的横向布管装配位置安装于烟室9内，单元 管层7则围绕炉胆8纵轴线旋转90°的布管装配位置即按炉胆8截 面的纵向布管装配位置安装于烟室9内，单元管层15再屈绕炉胆8 纵轴心线旋转45°的布管装配位置即按炉胆8截面的斜向布管装配 位置安装于烟室9内，采用这种在单元管层6、 7、 15之间错位叠层 交错的布管结构，能彼此相互严密地遮挡住在单元管层6、 7、 15两 侧部位出现的空腔20、 21、 22，可在烟室9内形成而形成转折变速 的螺旋状烟气通道，既可有效地增长烟气流程提高热能利用率，又能 使烟气频繁变速并改变流向进行二次沉降，具有很好的消烟除尘效 果。它是这样工作的首先由设置于炉胆8底部的进水接管17向盛 水室10内加入水体，通过炉门16在燃烧室5内点火、加入烟煤，启 动鼓风机向燃烧室5内送风，烟煤在燃烧室5内燃烧的热能由横水细 管组6、 7、 15、炉胆8内壁和水冷炉排管4吸收加热盛水室10内的 水体，所生成的蒸汽进入蒸汽室19即可由连接于主汽阀管座12的蒸 汽管输出供给生产、生活使用，而烟煤燃烧的烟气则进入烟室9内由 按错位叠层布管结构所形成螺旋状烟气通道进行转折变速运动，如箭 头14所示，这时烟气中的烟尘颗粒则全部被按错位叠层方式布置的 横水细管组所阻挡而进行沉降。可定时由出灰口 1出渣排出炉体外。 至此，经过上述消烟除尘沉降处理后的尾气即可由排烟管11对空进 行安全排放。经过实际试用检测表明烟气污染物排放综合指标完全 符合国家规定的一类地区烟气排放标准。
权利要求1.一种环保节能多管蒸汽锅炉，它主要包括炉座(2)、安装于炉座(2)的炉胆(8)和横水细管组(6、7、15)，所说炉胆(8)的内壁空腔为烟室(9)、外周为盛水室(10)，横水细管组(6、7、15)安装于炉胆(8)的烟室(9)内并与盛水室(10)相连通，其特征在于所说的横水细管组(6、7、15)分为一组单元管层，并以单元管层为单位按逐层围绕炉胆(8)纵轴线旋转布管装配位置的交错分布方式安装于烟室(9)内形成错位叠层的布管结构。
2. 根据权利要求1所述的环保节能多管蒸汽锅炉，其特征在于 横水细管组(6、 7、 15)的横水细管是采用管径为4)51^ $108毫米 的小管径锅炉用钢管。
3. 根据权利要求1或2所述的环保节能多管蒸汽锅炉，其特征 在于横水细管组(6、 7、 15)分为一组单元管层的数量为2^5层， 每个单元管层内横水细管的布管排数为1^4排，每排内横水细管的 布管数量为5wl2根。
4. 根据权利要求2所述的环保节能多管蒸汽锅炉，其特征在于 所说的横水细管组(6、 7、 15)分为3层单元管层，每个单元管层内 横水细管的布管排数为2排，每排内横水细管的布管数量为7根。
5. 根据权利要求1所述的环保节能多管蒸汽锅炉，其特征在于 所说的以单元管层为单位按逐层围绕炉胆(8)纵轴线旋转布管装配 位置的交错分布方式安装于烟室(9)内形成错位叠层的布管结构是 指单元管层(6)按炉胆(8)截面的横向布管装配位置安装于烟室(9)内，单元管层(7)则围绕炉胆(8)纵轴线旋转9(T的布管装 配位置即按炉胆(8)截面的纵向布管装配位置安装于烟室(9)内， 单元管层(15)再围绕炉胆(8)纵轴心线旋转45°的布管装配位置 即按炉胆(8)截面的斜向布管装配位置安装于烟室(9)内。
6. 根据权利要求1所述的环保节能多管蒸汽锅炉，其特征在于 在炉胆(8)内壁空腔的底部安装有水冷炉排管(4)，所说水冷炉排 管(4)与炉胆(8)的盛水室(10)相连通。
7. 根据权利要求1所述的环保节能多管蒸汽锅炉，其特征在于 在炉座(2)上设置有与燃烧室(5)相通的进风接口管(3)。
专利摘要本实用新型提出了一种环保节能多管蒸汽锅炉，它主要由炉座、炉胆和管径为φ51～φ108毫米的小管径横水细管组构成，大大增多了布管数量，增大传导吸热管壁表面积，横水细管组是以单元管层为单位按逐层围绕炉胆纵轴线旋转布管装配位置的交错分布方式安装于烟室内形成转折变速的螺旋状烟气通道，既增长了烟气流程提高热能利用率，又能使烟气频繁变速变向进行沉降，消烟除尘效果达到国家规定的一类地区烟气排放的环保标准，本实用新型构思新颖、设计合理，能改善炉胆受力状况、延长锅炉寿命，节能减排效果显著，具有节能环保双重效益，有很好的市场前景。
文档编号F22B7/00GK201199024SQ20082006317
公开日2009年2月25日 申请日期2008年4月25日 优先权日2008年4月25日
发明者潘志明 申请人:潘志明