一种正三角切圆燃烧的螺纹-针形管蒸汽锅炉的制作方法

本实用新型涉及换热设备领域，具体来说，涉及一种正三角切圆燃烧的螺纹-针形管蒸汽锅炉。

背景技术：

现有的船用辅锅炉多采用针形管蒸汽锅炉，针形管锅炉对流传热面采用独特的水、烟管混合式结构，即做成通心管形式，水在带针肋扩展面的内管内和不带扩展传热面的外管外循环流动，烟气在带针肋的环形通道内纵掠过管壁与水进行对流换热。针形管蒸汽锅炉虽然相较于普通的蒸汽锅炉，大大提高了换热效率，但仍然存在着不足。

其一，针形管外的烟管采用的是普通的光管，其使用效果不能得到最佳，仍有改进的空间来增强烟气和水之间的换热。

其二，现有的针形管蒸汽锅炉的换热器采用圆周分布，从中心向外，依次是1个，6个，12个换热器均布于同心圆上，这种换热器分布形式在提升烟气冲刷的均匀性方面还有待提高。

其三，现有的针形管蒸汽锅炉多采用一个中心燃烧器，这种燃烧器分布形式是烟气冲刷中心针形管，行程较短，火焰充满度不够高，且烟气分布不够均匀。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种正三角切圆燃烧的螺纹-针形管蒸汽锅炉，能够使锅炉的换热效率更高，使用更加可靠。

为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：一种正三角切圆燃烧的螺纹-针形管蒸汽锅炉，包括炉膛和锅筒，炉膛内壁设有呈现正三角形布置的燃烧器，锅筒中设有螺纹-针形管，螺纹-针形管包括母螺纹-针形管和子螺纹-针形管，母螺纹-针形管设于锅筒中轴处，子螺纹-针形管沿母螺纹-针形管外缘呈正六边形布置，母螺纹-针形管与子螺纹-针形管呈正三角形布置，子螺纹-针形管间呈正三角形布置，螺纹-针形管包括螺纹管和针形管，针形管上开设有进水口和出水口，针形管设于螺纹管内，进水口和出水口分别贯穿于螺纹管设置，螺纹管为内螺纹管，螺纹管外侧与锅筒间形成有储水箱。

进一步的，炉膛和锅筒通过螺纹-针形管贯通连接。

进一步的，子螺纹-针形管相邻间均处于呈正三角形布置的正三角形顶点处。

进一步的，燃烧器至少为三个，燃烧器的喷口的中心线均相切于同一假想圆，假想圆的圆心处于锅筒的中轴线上。

进一步的，针形管的针肋与螺纹管内壁无接触。

进一步的，进水口设于针形管上远离炉膛的一端，出水口设于针形管上靠近炉膛的一端。

本实用新型的有益效果：对燃烧器进行了合理的正三角切圆布置，使火焰充满度增高，烟气分布均匀度提升，进而提高了换热效率；通过将原换热器的光管设置长有内螺纹的螺纹-针形管，进而提高了水与烟气的换热效率；通过对螺纹-针形管进行正三角形布置，提升了烟气冲刷的均匀性，进而提高了换热效率。通过三种方式同时提高换热效率，使传统蒸汽锅炉的换热有了质的飞跃。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例的一种正三角切圆燃烧的螺纹-针形管蒸汽锅炉的螺纹-针形管的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的一种正三角切圆燃烧的螺纹-针形管蒸汽锅炉的螺纹-针形管的剖面图；

图3是根据本实用新型实施例的一种正三角切圆燃烧的螺纹-针形管蒸汽锅炉的螺纹-针形管的上视图；

图4是根据本实用新型实施例的一种正三角切圆燃烧的螺纹-针形管蒸汽锅炉改进前的螺纹-针形管的布置图；

图5是根据本实用新型实施例的一种正三角切圆燃烧的螺纹-针形管蒸汽锅炉改进后的螺纹-针形管的布置图；

图6是根据本实用新型实施例的一种正三角切圆燃烧的螺纹-针形管蒸汽锅炉的燃烧器在炉膛中的布置图；

图7是根据本实用新型实施例的一种正三角切圆燃烧的螺纹-针形管蒸汽锅炉整体结构示意图。

图中：1、炉膛；2、锅筒；3、燃烧器；4、螺纹-针形管；401、母螺纹-针形管；402、子螺纹-针形管；5、螺纹管；6、针形管；601、进水口；602、出水口；7、储水箱。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型主要是为了解决如下几个问题：

1、因原换热器结构不佳导致的烟气和水之间的换热效果不佳；

2、因螺纹-针形管布置不佳导致的烟气冲刷的均匀性不够；

3、因燃烧器布置不佳导致烟气冲刷行程较短，火焰充满度不够高。

如图1-3和5-7所示，根据本实用新型实施例的一种正三角切圆燃烧的螺纹-针形管蒸汽锅炉，包括炉膛1和锅筒2，炉膛1内壁设有呈现正三角形布置的燃烧器3，锅筒2中设有螺纹-针形管4，螺纹-针形管4包括母螺纹-针形管401和子螺纹-针形管402，母螺纹-针形管401设于锅筒2中轴处，子螺纹-针形管402沿母螺纹-针形管401外缘呈正六边形布置，母螺纹-针形管401与子螺纹-针形管402呈正三角形布置，子螺纹-针形管402间呈正三角形布置，螺纹-针形管4包括螺纹管5和针形管6，针形管6上开设有进水口601和出水口602，针形管6设于螺纹管5内，进水口601和出水口602分别贯穿于螺纹管5设置，螺纹管5为内螺纹管，螺纹管5外侧与锅筒2间形成有储水箱7。

优选的，炉膛1和锅筒2通过螺纹-针形管4贯通连接。

优选的，子螺纹-针形管402相邻间均处于呈正三角形布置的正三角形顶点处。该设置有利于提升烟气流通和冲刷的均匀性。

优选的，燃烧器3至少为三个，燃烧器3的喷口的中心线均相切于同一假想圆，假想圆的圆心处于锅筒2的中轴线上。这种设计能进一步提升火焰的充满度、加长烟气的行程并有效提高烟气分布的均匀性。

优选的，针形管6的针肋与螺纹管5内壁无接触。

优选的，进水口601设于针形管6上远离炉膛1的一端，出水口602设于针形管6上靠近炉膛1的一端。将烟气和水流方向相对设置，能够提高换热效率。

针对换热器结构的改造，为了在有限体积内增加高效传热表面、强化传热，本新型蒸汽锅炉在原来的基础上，用内螺纹管替换一般针形管外的光管，具有以下优点：1) 当来自锅炉的烟气进入螺纹管和针形管之间时，烟气在带针肋的环形通道内纵掠过管壁与水进行对流换热，并且横向冲刷针形管扩展受热面和内螺纹管凹槽受热面，针形管内的水和螺纹管外水箱里的水作为载热体，吸收烟气中的热量，降低了锅炉排烟温度。无论烟气冲刷管束的方向如何，针形管和内螺纹管都受到烟气的横向冲刷，一方面，气流在针肋的圆柱背面形成对称的稳态漩涡和回流区，气流扰动剧烈，气侧的层流边界层被不断破坏后又再次形成，使得整个换热面边界层减薄，有效地减小了气侧热阻，大大提高了换热系数；另一方面，气流在内螺纹管的螺旋形流道内流动时，在流道中产生了离心力，由于离心力作用，使流体沿管径流向外侧，再沿管壁流向内侧，主体流动的路径为沿着管的轴向方向流动，两种流动增强扰动，进一步使换热增强。

2) 螺纹管和针形管之间为烟气流动，在针形管内和内螺纹管外为水的循环流动，换热管两侧的烟气、水进行热交换，烟气侧的热阻比水侧至少大一个数量级，传热系数的提高主要取决于气侧热阻的减小。从传热学的角度定性地分析，螺纹管内壁面上的凹槽和凸起使换热内表面积增大，提高了管内外烟气和水之间的换热系数且流动阻力增加不多，并反过来促进了水循环。

3) 螺纹管具有较好的抗腐蚀性，与相同条件下的光管寿命相比，螺纹管的抗硫腐蚀寿命与光管的比值是2.5:1.4) 螺纹管还具有较好的抗结垢性，在严重结垢的场合可延缓积垢效应的影响。

针对换热器分布形式的改造，本实用新型蒸汽锅炉的螺纹-针形管换热器在不改变换热器数量的基础上，采用正三角形均布的形式，可以使得烟气冲刷向四周扩散，增大烟气行程，有利于提升烟气流通和冲刷的均匀性。

针对燃烧器分布形式的改造，本实用新型蒸汽锅炉可采用三个燃烧器，呈正三角切圆布置，其作用是将燃料和燃烧所需的空气沿三角切圆的方向送入炉膛并使燃料着火稳定，燃烧良好，该布置方式会使火焰带有一定的旋度，具有更强的卷吸和混合作用，改善炉内流场和燃烧状况，促进燃料与空气的充分混合，还能进一步提升火焰的充满度、加长烟气的行程并有效提高烟气分布的均匀性。

凹槽即为螺纹槽（扩展面），针肋的端部也为扩展面。

为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本实用新型的上述技术方案进行详细说明。

在具体使用时，根据本实用新型的一种正三角切圆燃烧的螺纹-针形管蒸汽锅炉，通过燃烧器的正三角切圆布置，烟气以旋转式进入螺纹-针形管，在螺纹管的凹槽上以及针肋间与针形管内相对流向的水和螺纹管外的水进行温度交换。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。