专利名称：船用锅炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于产生蒸汽的锅炉，该锅炉包含一限定炉膛的炉壁，一环绕炉壁并与炉壁之间形成一大体呈环形的内部空间的外壁，排列在炉壁和外壁上并与大体呈环形或圆柱形的顶部和底部容器连接的蒸汽产生管，以及一个位于炉壁上用来连接炉膛和上述大体呈环形的内部空间的烟气口。
锅炉包含一炉膛和一热交换区，在热交换区，烟气散发出热量，被水吸收，从而产生蒸汽。由于炉膛壁必须冷却，所以炉膛壁也正好用来进行热交换。
与本发明有关的现有技术有奥地利专利No.308,771，德国专利No.549,353，德国公开的专利申请No.2,248,223，公开的欧洲专利申请No.0,052,939，法国专利No.1,390,915，法国专利No.1,463,123，法国专利No.2,385,981，英国专利No.1,228,459，瑞典专利No.351,281，美国专利No.3,118,431，美国专利No.3,601,098，美国专利No.3,633,550，美国专利No.4,257,358，美国专利No.4,825,813，美国专利No.4,910,848，以及“日本专利摘要”14卷，266 M-982，日本摘要A，2-75805，这些都是本发明的参考文献，并且引用于本说明书中。
公知的锅炉包括由许多垂直管组成的大体上呈圆筒形的炉膛壁和也是由许多垂直管组成的外壁，在该锅炉中，热交换区域设在炉膛壁和外壁之间的筒形壳体内。在一个现有技术的结构中，筒壁由围绕炉膛紧密地安放在一起的导水管形成，以便构成一个大体上密封的壁。外壁位于炉壁外部的一段距离处，该壁由彼此隔开一定距离的管构成，这些管通过焊接窄凸缘连接起来，结果形成了一个毗连的薄壁。在炉壁和外壁之间大体上呈环形的空间中形成的热量交换区域中，可安装适量的互相独立的管子。炉膛中的烟气通过适当的小孔排入筒形空间中并在筒形空间内循环，结果便将热量传递给了蒸汽产生管。筒形体的端面做成水槽，其作用是聚拢所有轴向平行延伸的管子。
这类结构制造起来相当复杂，而且有很多缺点。由于完全密封炉壁很困难，因此，存在着一部分热的气体从其它的而不是预想的渠道泄漏出去的危险。由于这些管子沿与圆柱形轴同轴心的环形紧紧地排列，检修和清洗锅炉的热量交换区域是很困难的。将炉壁的管子端面固定在水槽里也不容易做到，因为管子被紧密地固定以至于它们彼此相互接触。由于在水箱中做与管相对应的一系列的孔是不允许的，所以管端部的尺寸必须减小，或者采用特种收集管。
将管子端部固定在相应的水箱内并安装好管子后，在管子之间焊接窄的凸缘板，形成外部护壁。但是，焊接工作是相当复杂的，因为管子很可能在焊接过程中变形。这些困难使得沿炉膛周围布置相应的外部护壁是不经济的。在现有技术的结构中，当外部护壁中的管子焊接在一起的时候，排列在炉壁上和炉壁与护壁之间的空间中的管子的端部之间没有任何支承。缺少支承可能会引起一些问题，尤其是将锅炉安装在容易振动的地方，例如，安装在船上时。根据现有技术的结构，这还涉及到管子长度受限制。长度受限定还导致吸热面的区域减少，这就比其它情况需要更多的管子。而且，为了达到完全燃烧的目的，火焰需有最佳形状，这就需要炉膛有一定的自由长度，所以限定长度必定减弱建锅炉时所希望的效果。
本发明的目的是提供上述类型的锅炉，但没有上述现有技术中的缺点。具体地说，本发明的目的是提供一种比现有锅炉更加稳定，长度不受限制，而且为了获得理想的效果，可以建成任何长度或大小的锅炉。本发明的目的还在于提供一种与现有锅炉相比有许多优点的锅炉，例如，安全性高，结构紧凑，重量轻，操作可靠性高，需要的空间有限，以及容易安装和维修。
依据本发明的锅炉可以实现上述目的，该锅炉包括一个限定炉膛的炉膛壁，一个与炉膛壁同轴线并环绕在炉膛壁周围与炉膛壁共同形成一个大体上呈环形的空间的外壁，分别安装在炉膛顶部和底部的顶部和底部容器，分布在炉膛壁和外壁上并且和顶部和底部容器连接的蒸汽产生管，以及一个设置在炉壁上，用来连接炉膛和环形空间的烟气口，炉膛壁和/或外壁由通过过渡凸缘连接在一起的大体上呈直线形的蒸汽产生管组成。
通过制造上述锅炉的外壁和/或炉壁，即通过用过渡凸缘把大体上呈直线形的蒸汽导管连接起来制成外壁和/或炉壁，即可获得一个锅炉结构，该结构中的壁或所有的壁都是由用过渡凸缘连接起来的蒸汽产生管组成的，由于对上述的壁提供了支承，该锅炉结构表现出良好的机械强度和稳定性。这样，就可以克服上述现有技术的局限性和缺点，尤其是，依据本发明的锅炉的特有的特征，解决了现有锅炉结构中有关限制管子长度的问题。
根据本发明，位于锅炉炉膛壁和/或外壁上的大体呈直线形的蒸汽产生管可以用任何公知的方式与过渡凸缘连接，优先采用焊接方式，在特定情况下，可以采用其它连接技术，例如，用活接头，压配合等。
根据本发明，该种锅炉最好用双层膜式水冷壁制成，因此上述炉膛壁和外壁都采用膜式水冷壁，即，所有的壁均由通过焊接凸缘连接起来的沿轴向延伸的大体上呈直线形的蒸汽产生管组成。两层膜式水冷壁之间的大部空间用作热量交换区，炉膛中的热烟气通过炉膛壁即炉壁上的小孔流入大体上呈环形的空间，并在这个内部空间中循环，在该空间中，烟气不仅与组成两个膜式水冷壁的大体呈直线形的蒸汽产生管进行热交换，还与安装在外壁和炉膛壁之间的空间中的一些互相独立的蒸汽产生管进行热交换。
根据本发明，膜式水冷壁由许多个平面部分组成的多边形板制成。每个平面部分是预先制好的由过渡凸缘(薄膜)连接起来的5-8根纵向管组成的壁板。这种类型的壁板可以在一个设计好的工况下制造，因此能有很高的工作效率和产品合格率。根据最终的锅炉大小，膜式水冷壁可以有9～14个边，内外膜式水冷壁的边数相同，以保证它们之间的空间具有相同的宽度。壁板上可预先设置一块或多块横向凸出的薄板，用于支承位于两块壁板之间的空间中的互相独立的管子。
这些支承用的板上有合适的通孔以便互相独立的管子可以插入。在膜式水冷壁之间的空间中的互相独立的管平行于各自的多边形壁连续地分布。至于检查管子，例如为了找出任何渗漏，或吹灰，或为了清出烟灰，可以通过一定数量的孔对热量交换空间内的任何地方进行检查。为上述目的，在靠近多边形板处可以设置引出盒和检查用门，而且还可以设置一些专用的检查孔，孔的大小刚好可以使得吹灰器、观测镜之类的物品伸入。专用的检查孔只需每隔一条多边形边设置一个，并设置在没有其它进入通道的地方。互相独立的管子安装成与检查孔之间有一定间距，以便可通过各个检查孔观察到所有管子。
多边形结构保证了最终的锅炉具有良好的机械强度，这个特征与位于内部空间中的管子得到支承合在一起，可使锅炉建得相对长些也不会带来振动问题。而且，多边形膜式水冷壁提供了一种密封结构。用多边形膜式水冷壁作炉膛壁和外壁还可使得互相独立的导热管以平行的直线方式排列。这提供了一个重要优点，即从外壁角部的孔可以检测和清洗那些互相独立的管。这种连续的膜式水冷壁式的炉壁结构给管子提供了很好的支承，因此它们不受振动和压力的影响。内层的膜式水冷壁包含的管子数量比相应的由紧密安装在一起的管子组成的炉膛壁包含的管子数少，因此，这就使安装更加容易和简单。膜式水冷壁和多边形结构使得设置各种必需的小孔和连接件相对简单些。
根据本发明的锅炉配有一个燃烧器，它可以安装在锅炉的顶部，中间或者底部。
根据本发明的锅炉可以与其它类型的废气燃烧炉或节能器一起使用。
根据本发明的锅炉可用作辅助锅炉，以产生蒸汽供许多用途，例如，供暖、放热、清洗、生产惰性气体以及其它方面。
另外，根据本发明的锅炉还可用于发电厂、工厂、油轮、化学制品远输船、渡轮等等。
参照附图，下面将对本发明的优先实施例加以描述。附图中
图1是沿图2中I-I线的锅炉剖视图；图2是沿图1中II-II线的锅炉剖视图；图3是外壁的一部分；以及图4是外壁和烟气出口的一部分。
如图2所示，锅炉10包含限定炉膛22的炉膛壁12，环绕在炉膛壁12周围并且和炉膛壁一起组成一个大体上成环形的空间20的外壁14。炉膛壁12由用凸缘18连接起来的许多轴向延伸管26组成，炉膛壁12包含一个连接炉膛22和环形空间20的孔24。外壁14由用凸缘18连接的许多轴向延伸管16组成，其中，在壁14上设置有数量合适的检查孔30。炉膛壁和外壁做成多边形的板的形状，该多边形板是由许多平面部分组成，该平面部分是一块预先制成的壁板，该壁板由用过渡凸缘18连接起来的许多纵向管子16组成。在内部空间20中，安装着许多互相独立的蒸汽产生管28，这些管平行于各自的多边形壁以直线方式排列。底部环形壁32包围着一个下部环形容器62，该容器中装有底部支承部件34。在外壁14上设有一个烟气出口36。在锅炉10的底部有一个观察孔42供检查用。
如图1所示，锅炉10包含限定炉膛22的炉膛壁12，同轴线地环绕着炉膛壁12并与炉膛壁共同形成大体上呈环形的空间20的外壁14。炉壁和外壁与环形的顶部和底部容器60，62连接。环形底部容器62包含一个通过底部支承构件34与底部管板56连接的底板48，和一个上面设有人孔58的环形壁32。在底部管板56上铺设了一层耐热材料44。环形顶部容器60包含一个上面设有人孔58的顶板50，该顶板通过支承构件52与顶部管板54连接，这样，外壁14和炉膛壁12形成了容器60。在顶部环形容器60中，还设置了一个安装燃烧器68用的孔，该孔被炉膛壁64所环绕。烟气管70与烟气出口36连通。在锅炉10的底部，设有一个排水管。
图3表示图2中的外壁端部的一部分，它包括用过渡凸缘18连接起来的轴向延伸管16，以及分布在凸缘18上的检查孔30。
图4表示图2中的外壁14和烟气出口36的一部分。
虽然参照附图对发明的优选实施例，进行了描述，但是，很显然，本领域的技术人员在本发明范围内，仍可对上述实施例进行各种修改。但这种修改仍然包含在本申请的权利要求书所限定的本发明的保护范围之内。
制造并测试了依据本发明并参照附图1-4说明的实施例中的锅炉。
锅炉顶部安装的是KBSA型燃烧器。
对锅炉进行测试，结果如表1和表2所示。
表1
以上数据在下述基础上测出过量空气比是1.10；燃烧油的比热是40,200kj/kg；供水温度是60℃；进气温度是27℃。
表2燃烧AO-18两桶油时锅炉所获得标准产品范围
以上数据在下述基础上测出过量空气比是1.13；燃烧油的比热是40,200kj/kg；供水温度是90℃；进气温度是27℃。
表中的直径仅是近似直径，未考虑绝热和安装。如果需要可提供其它性能参数和尺寸。
权利要求
1.一种用来产生蒸汽的锅炉，它包含限定炉膛(22)的炉膛壁(12)；同轴线地围绕所述炉膛壁(12)并与所述炉膛壁(12)一起构成大体呈环形的内部空间(20)的外壁(14)；分别位于所述炉膛顶部和底部的顶部容器和底部容器；分布在所述炉壁和所述外壁上的蒸汽产生管(16，26)，该蒸汽产生管(16，26)与所述顶部和底部容器(60，62)连接；以及设置在所述炉膛壁上用来连接所述炉膛(22)和所述环形内部空间(20)的烟气孔(24)，所述炉膛壁和/或外壁由用过渡凸缘(18)连接起来的大体成直线的蒸气产生管(16，26)组成。
2.如权利要求1所述的锅炉，其特征在于，它还包含许多安装在所述内部空间内的孤立的蒸汽产生管(28)。
3.如权利要求1所述的锅炉，其特征在于，所述炉膛壁和/或所述外壁由许多平面部分组成的多边形板制成。
4.如权利要求3所述的锅炉，共特征在于，所述的每个平面部分是预先制备好的由用过渡凸缘连接起来的许多纵向管子组成的壁板。
5.如权利要求4所述的锅炉，其特征在于，所述的纵向管子的数量是5-8根。
6.如权利要求3所述的锅炉，其特征在于，所述平面部分数量是9-14个，由所述炉膛壁和所述外壁构成的所述内部空间的宽度不变。
7.如权利要求1所述的锅炉，其特征在于，它还包含位于所述炉膛顶部或中部或底部的燃烧器。
8.如权利要求4或5所述的锅炉，其特征在于，所述壁板上设有一个或多个横向突起的板，用来支承位于所述两个壁之间的内部空间内的互相独立的管。
9.如上述权利要求中任何一项权利要求所述的锅炉，其特征在于，所述互相独立的管大体呈直线延伸，排列成与所述炉膛壁和/或外壁的大体呈直线的蒸汽产生管平行。
10.如上述权利要求中任何一项权利要求所述的锅炉，其特征在于，所述顶部或底部容器是环形和/或圆筒形。
11.如上述权利要求中任何一项权利要求所述的锅炉，其特征在于，所述锅炉与废气燃烧器或节能器结合起来使用。
全文摘要
一种产生蒸汽的锅炉，它包含构成炉膛的炉壁、围绕炉壁并与炉壁同轴线构成环形内部空间的外壁、位于炉壁和外壁上的并与顶部和底部环形容器连接的蒸汽产生管以及位于炉壁上连接炉膛和内部空间的烟气孔。所述两层壁至少有一层是由用凸缘连接的许多蒸汽产生管子组成。因此，本发明的锅炉为获得理想效果，长度不受限制并能保持稳定，可靠性高，结构紧凑，重量轻，安装面积小，容易安装和维修。
文档编号F22B21/00GK1153550SQ9519390
公开日1997年7月2日 申请日期1995年6月14日 优先权日1994年6月30日
发明者莫根斯·V·詹森, 博迪尔·M·尼尔森, 奥拉弗·克努森 申请人:阿尔博格船用锅炉股份有限公司(阿尔博格工业股份有限公司)