一种带有空气夹层的锅炉的制作方法

本发明涉及一种锅炉余热回收技术，具体为一种带有空气夹层的锅炉。

背景技术

锅炉是一种重要的能源转换设备，目前，人类社会70％左右的能源需要通过锅炉转换。在锅炉技术中，热效率为锅炉工质输出热量与锅炉输入燃料发热量的比值，是衡量锅炉经济技术性能的重要指标。

燃料与空气混合通入到锅炉炉膛中燃烧，燃烧产生的热量很大一部分会以辐射的形式传递给炉膛四周的膜式水冷壁，此时水冷壁由于吸热会产生很高的温度，为了防止锅炉外表面温度过高影响其使用及安装环境，同时也为防止热量散失，传统方法往往会在锅炉的炉膛外敷设一层约100mm厚的保温层，该种做法虽可保证锅炉工作过程外表面满足相关标准要求，但却没有实现水冷壁外散热的有效利用。如果可把炉膛水冷壁散发的热量利用起来，并适当减小保温层厚度，则可以提高锅炉的热效率同时降低保温层制作成本。

目前，能够满足上述要求的技术方案尚未见报道。

技术实现要素：

针对现有技术中的锅炉没有实现水冷壁外散热的有效利用等不足，本发明要解决的问题是提供一种可提高热效率的带有空气夹层的锅炉。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种带有空气夹层的锅炉，包括上锅筒、下锅筒、膜式水冷壁、过热器、对流管束及燃烧器，其特征在于：空气夹层布置在膜式水冷壁外侧，空气夹层的空气入口与一鼓风机出风口连接，空气夹层的空气出口与燃烧器的空气进气口连通。

所述空气夹层为采用一根管子弯成的蛇形排管，并在管与管之间焊接膜片。

空气夹层贴敷在炉膛的上侧水冷壁、右侧水冷壁以及底部水冷壁上，空气夹层侧面为钝角三折弯形状，两端部分别固定在上锅筒和下锅筒外壁上。

空气夹层排管与炉膛水冷壁的弯管错列布置。

空气夹层的外表面敷设保温层。

上锅筒和下锅筒纵向布置安装于同一垂直面内，下锅筒固定安装于锅炉底座上，上锅筒和下锅筒间设有对流管束，上锅筒通过对流管束支撑在下锅筒上。

对流管束为由上锅筒及下锅筒引出的管子，对流管束最外侧一排设计成膜式管排。

上锅筒筒身上有回水管座、供水管座、压力表座、安全阀门、放气阀座，上锅筒内部装有纵向和横向隔板、配水管和出水管。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明采用通有空气的膜式管排代替原来的保温层，降低了保温材料的消耗和锅炉的维修成本；采用炉膛水冷壁散发的热量来加热燃烧用的空气，提高了燃气理论燃烧温度，提高了锅炉的热效率。

附图说明

图1为本发明带空气夹层的锅炉结构示意图；

图2为本发明中空气夹层立体图；

图3为本发明中空气夹层安装时的侧面视图；

图4为发明锅炉结构俯向视图。

其中，1为导汽管，2为上锅筒，3为上侧水冷壁，4为防爆门，5为后侧水冷壁，6为右侧水冷壁，7为空气夹层，8为保温层，9为燃烧器，10为下侧水冷壁11为膜式水冷壁12为对流管束13为底座14为下锅筒，15为过热器入口集箱16为膜式水冷壁17为过热器18为过热器出口集箱，19为空气入口，20为空气出口，21为烟气出口，22为第二对流管束，23为过热器，24为第一对流管束，25为后侧水冷壁，26为观火孔，28为前墙。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。

如图1～4所示，本发明一种带有空气夹层的锅炉，包括上锅筒2、下锅筒14、膜式水冷壁、过热器17、对流管束12及燃烧器9，空气夹层7布置在膜式水冷壁外侧，空气夹层7的空气入口19与一鼓风机出风口连接，空气夹层7的空气出口20与燃烧器9的空气进气口连通。

如图2～3所示，空气夹层7为采用一根管子弯成的蛇形排管，并在管与管之间焊接膜片。

本实施例中，空气夹层7贴敷在炉膛的上侧水冷壁3、右侧水冷壁6以及底部水冷壁10上，空气夹层7侧面为钝角三折弯形状(如图3所示)，两端部分别固定在上锅筒2和下锅筒14的外壁上。空气夹层7排管与炉膛水冷壁的弯管错列布置。

空气夹层7的外表面敷设保温层8。

如图1所示，上锅筒2和下锅筒14纵向布置安装于同一垂直面内，下锅筒14固定安装于锅炉底座上13，上锅筒2和下锅筒14间设有对流管束12，上锅筒2及下锅筒14均设有人孔，上锅筒2通过对流管束12支撑在下锅筒14上。对流管束12为由上锅筒2及下锅筒14引出的管子，对流管束12最外侧一排设计成膜式管排。

上锅筒2筒身上有回水管座、供水管座、压力表座、安全阀门、放气阀座，上锅筒内部装有纵向和横向隔板、配水管和出水管。

燃烧器9布置在前墙28，燃烧器9燃烧所用的大部分空气由布置在炉膛水冷壁外侧的空气夹层7提供被加热的空气，燃料在炉膛内燃烧后，烟气经第一对流管束24、过热器17、第二对流管束22及省煤器排入烟囱。锅炉炉膛为膜式水冷壁结构，炉膛的外壁和其他壁是全密封，不仅能消除烟气泄露减少热损失，提高热效率，还能保持结构的稳定性。

空气夹层7与炉膛水冷壁的弯管错列布置增强换热。在炉膛上侧的空气夹层7的左前方的空气入口19处设置鼓风机，用于往空气夹层7中输送空气，空气沿着弯管流动，在流动的过程中吸收下方的炉膛水冷壁散发的热量，使得空气被加热，流经炉膛的右侧和下侧并从下前方的出口流出，并由设置在出口处的管道引入燃烧器9中与燃气混合通入到炉膛中进行燃烧。

本实施例以一台20t/h的szs型锅炉为例，给水温度105℃，过热蒸汽温度300℃，过热蒸汽压力2.5mpa，环境温度20℃，排烟温度146℃，锅炉燃烧所用燃气为天然气，热值为36993kj/nm³。因为炉膛水冷壁中的是饱和水，根据过热蒸汽压力查得热力性质表得出炉膛水冷壁中的温度为224℃，燃料消耗量为1114.46nm3/h，由于天然气与空气的燃烧比为1：10，所以此型号的锅炉空气需要量为11144.6nm3/h，根据锅炉内燃烧所需空气的量，空气夹层管子内径为80mm，空气夹层中的空气流速为20m/s，忽略其流动损失，计算公式求出其流量为2300m3/h，由此可以看出此空气夹层所提供的空气的量不足以供给燃料的燃烧，所以需要额外补充空气供给。根据傅里叶导热方程式：求出其外壁温度为170℃，假设外壁与空气夹层的管排零接触热阻，能将空气加热到60℃，然后在空气夹层7外敷设一层20mm厚的保温层8。

如图1所示，带有空气夹层的szs型锅炉，包括下锅筒14，置于锅炉底座13上，上锅筒2通过对流管束12支承在下锅筒14上，上锅筒2筒身设有出气管1，上锅筒2和下锅筒14引出的管子构成了炉膛的顶部水冷壁3、右侧水冷壁6和底部水冷壁10，燃烧器9布置在前墙28且无水冷壁，后侧水冷壁5由大口径管之间布置膜式排结构，空气夹层7中的空气吸收了炉膛水冷壁散发的热量后，由底部空气20出口引入到燃烧器9中与燃气混合，在炉膛中进行燃烧，燃烧产生的烟气从炉膛后侧流经对流管束12、过热器17，离开锅炉本体，通过连接烟道进入尾部受热面，在进入烟囱排入大气，考虑到美观和安全在空气夹层的外面敷设一层薄的保温层8。

本发明采用通有空气的膜式管排即空气夹层7代替原来的保温层8，降低了保温材料的消耗和锅炉的维修成本；炉膛水冷壁散发的热量来加热燃烧用的空气，增加了炉膛燃烧的温度，提高了锅炉的热效率。