锅炉的可调式活动炉拱的制作方法

专利名称：锅炉的可调式活动炉拱的制作方法
技术领域：
本发明涉及锅炉的炉拱，尤其是适合于工业或生活用的链条炉排或采用相近原理的层燃炉中可调式活动炉拱。
锅炉的炉拱具有热辐射和火焰流动的导向作用。它可使炉膛保持较高的温度，并且利于点燃煤层和促使可燃性挥发物与空气混合达到燃烧的目的。但是燃烧的效果和它的适应性是与炉拱的形状和结构有着密切的关系。
在现有技术中，锅炉的炉拱都是根据使用的煤种类，也就是一种或二种在性质上相近的煤种而设计砌制某种特定形状和结构的固定式锅炉炉拱。一旦炉拱砌成后，这种锅炉就只能燃用设计所限定的那一、二种煤种，若要燃烧其它各类的煤种，燃烧性能就要急剧变坏，例如会造成燃料的着火困难、煤烧不透烧不尽等不完全燃烧，q4、q3值大量增加和诸如此类不利燃烧使燃烧的热效率大大降低，不仅影响生产，而且大量浪费燃料，即浪费能源。另外，由于炉拱按煤种砌死使锅炉的负荷基本固定下来。但是在实际生产中，锅炉的负荷都是不断变化的，甚至是交变的，固定的炉烘与负荷的变化不相配匹。壁如，当使用中需要减少煤量和风量时，炉膛温度会伴随炉膛温度的降低使燃料着火困难，也引起不完全燃烧使煤的利用率大大降低，带来极大经济损失。据统计由于上述原因而造成的锅炉燃煤的实际利用率现在仅为百分之六十左右。同时，炉拱的固定结构与煤种及负荷的变化不相适应给生产和操作带来极大不便，工人劳动操作强度大，工作条件差。
鉴于以上情况，包括我国在内的世界各国都拥有可供锅炉燃烧的品种繁多的煤种，成千上万的锅炉欲长期提供或获得单一所需的煤种是困难的，固定式炉拱的锅炉带来损失是巨大的。以我国为例，现在工业锅炉拥有量约为30万台，年耗煤量为两亿多万吨，其中采用固定炉拱引燃燃料的占总数的百分之六十以上，由上述原因造成损失可达百万吨元煤之多。按照目前情况可以减少这种损失的办法只有停产改造炉拱，但是也因停工、停产和重新起砌新炉拱，虽然这样，炉拱的变换也无法跟上煤种的多变造成财力物力巨大浪费。
锅炉制造厂则设计制造大量各式各样适应特定煤种燃烧的锅炉，给国家造成更大损失。
本发明目的在于克服上述锅炉拱的缺点，而提供一种改进的炉拱，特点是在炉拱中有一部分做成活动的，它可以在使用过程中根据煤种及锅炉负荷的不同，随时方便地予以调整使适应燃烧工况的需要，达到各种品种的煤都能完全燃烧。
本发明的目的是通过下述方式实现的;在原有带锅炉容器、链条排炉或炉床、炉拱的工业或民用锅炉的后拱上设置与特定前拱或活动前拱相协调的一级或多级活动拱装置与特定前拱或活动前拱相配合，该装置包括一开设在后拱上的拱的调节口和一位于调节口上通过其开闭大小可调节火焰角度、长度等燃烧工况和控制锅炉热辐射和对流的活动拱门机构。
在使用时，当燃烧品种变好，即优于设计煤种或可燃挥发物较高时，可将活动拱门开启部分或全部，减缓火焰对前炉拱下和煤闸门的冲刷，降低拱下温度，防止结焦。
当燃煤品种变坏，即低于设计煤种或挥发物较低时，可将活动拱门部分关闭或全部关闭，加强火焰对前拱下新煤的冲刷，提高拱下温度，促使新煤及时着火。
而当锅炉处于高负荷情况下运行时，也可将活动拱门部分开启或全部开启，减缓火焰对前炉拱下和煤闸门的冲刷，降低拱下温度，防止结焦和烧坏煤闸门。
而当锅炉处于低负荷情况下运行时，可将活动拱门部分关闭或全部关闭，提高拱下温度，并加强对前拱下新煤层的冲刷，促使及时着火。
本发明的可调式活动炉拱的锅炉打破了国内外传统链条炉排和层炉前后炉拱固定不变的形式，从而填补了国内外锅炉结构和控制燃烧技术方面的空白。这样的锅炉在煤种和负荷的变化情况下都能达到完全燃烧，使锅炉燃烧的热效率提高5-10%以上，相ζ骄磕昝刻ü山谠济 ～13%以上，全国以10万台锅炉计每年可节省煤400～500万吨以上，不仅具有巨大经济效益，也为国家节约大量的能源。本发明还具有结构简单、操作方便、因而可大大减轻工人的劳动强度。
本发明的其它特征和优点将通过结合附图对本发明的各实施例的描述中得到体现

图1是本发明的拼接型可调式活动拱装置的示意图;
图2是图1的AA向视图，表示活动拱门的结构;
图3是图2所示的活动拱门中的一块活动拱砖的主视图;
图4是图3中所示活动拱砖的侧视图;
图5是本发明的带滑动式可调活动拱装置的示意图;
图6是图5的BB向视图，表示活动拱门位于后支拱上的结构;
图7是图6中虚线框B中所示的部分的拱脚局部放大图;
图8是本发明带转动拱门的活动拱装置的示意图;
图9是图8的CC向视图;
图10是图8中所示的活动拱门的局部示意图;
图11是图10中所示的活动拱门的DD视图;
参见图1至图4，在本发明的第一个实施方案中，工业锅炉是由锅炉容器(7)、链条炉排或炉床8、前后炉拱15、18、挡火墙14、进料斗9和煤闸10等组成，所说的活动拱装置包括一极或多级后拱上开设的拱的调节口17，为了叙述的方便起见我们把调节口的左右二侧的后拱分别分为称作前支拱12和后支拱13，一个安置在该调节口17上的活动拱门机构16。根据锅炉的容量所述的活动拱门机构包括2-100块活动拱砖19，最好5-20块活动拱砖。每块活动拱砖19外形为上部带圆弧面20的T形砖，其拱砖截面呈瓶状，其瓶颈21设有穿过的夹持孔22，下部为T形砖的凸缘部分和楔座;楔座从上到下逐渐向内倾斜的楔形25。所说的调节口17可以在相对的前支拱12后支拱13上部形成“
”形托口，也可以不设托口，这样，所说的活动拱砖可通过达凸缘23托架在前支拱12和后支拱13的
形托口上或直接搁置在前、后拱的顶面上。一般活动拱砖19托架或搁置时沿横向(宽度方向)彼此紧靠排列，对链条炉排形成活动覆盖。于是，可按照煤种和锅炉负荷的变化需要用铁钩子通过夹持孔22卸去或装入其中一块、数块活动拱砖，以改变活动拱机构16对炉排的覆盖面积，即开闭大小从而达到不同煤种和锅炉负荷下煤的完全燃烧。
拱砖19的形状可各种各样的，具体实施时可根据锅炉的大小，炉拱，如前支拱12的形状和角度、炉膛宽度以及操作方便等要求程度，设计成其它各种规格的活动拱砖。
此外，根据调节需要可沿后拱18的纵向设置一个或二个以上的活动拱门装置或者与下面将要介绍的其它两个实施方案相组合。前后支拱12、13可由耐火材料烧结预制而成，也可在现场用耐火砖砌筑或用其它耐火材料根据模型浇筑。活动拱门的拱砖19由耐火材料烧结预制。前、后支架12、13及活动拱门的拱砖耐火度(SK)要求在26以上，并要求熔损小、变形小、制成品应保持一定的光洁度、在高温区最好用熟料耐火材料制成。此外，考虑到安装方便，在设计烧结预制前、后支拱12、13及活动拱用砖时，其宽度应能保证其在炉门或其它进口可自由进出。活动拱门的各砖与前、后支拱托持面接触的部分必须吻合和接触严密。接合处可用少量干耐火泥涂撒其间，以填补缝隙。活动拱砖与前、后支拱装配时应留有一定膨胀空隙。
参见图5～7，在本发明的第二个实施方案中活动拱装置的调节口30为一条后拱18上的横向缺口，如上所述调节口30将后拱的前后部分成前支拱和后支拱31、32所说的活动门机构34包括二分别固定地安装在锅炉支柱38或其它结构侧面的滑槽35和一重叠地安置在后拱顶18上，其左右二侧端的拱脚37伸入滑槽并可相对后拱顶面滑动的活动拱门36。这样，当活动拱门36的侧端拱脚37沿滑动槽35向后滑动到调节口后侧的极限端时，调节口全部打开，达到完全不覆盖链条炉排。而当拱门36向前滑动，调节口30则由大变小，直到调节口前端的限端相交或与前支拱36的一部分相交成重叠时，调节口30全部关闭，也就是活动拱门36全部覆盖链条炉排。
所述拱脚37由中硅铸铁包覆，滑槽35也由中硅铸铁铸成，滑槽也可固定于不妨碍锅炉安全的其它结构上如联箱41等。所述活动拱门36由高强度耐火材料烧结预制而成，它可根据锅炉大小，炉膛宽度、弧度大小，调节需要和装配方便程度，设计整块或由多块组合而成。
本实施例的活动拱门36要求有较高的强度;耐火拱(SK)要求在26以上，形变要求尽可能小如设置在高温区工作，最好用熟料材料制成。活动拱门36的宽度、厚度的设计，应能保证更换或安装时在炉门或其他地方可以进出。拱门36调节完毕定位后，应在上述托持装置与其重叠处用耐火泥将间隙封严。每个拱门36不能设计得过宽，以免难以滑动，当炉膛较长时可采用多极拱门。拱脚37与滑槽35的左右间应留有间隙，拱门36固定好以后，应用耐火泥将该间隙填上，以防拱门36断裂。滑槽35的空段应用耐火砖覆盖住，以防其被烧坏，滑槽下是拱脚的防焦层39。
本实施例的显著优点在于活动拱门36覆盖严密，并可直接滑动到作为固定拱的前支拱31或后支拱32上，并可滑动到前支拱31与前拱15之间，毋需象第一个实施例中那样专门砌筑形成前、后支拱12、13。对于长炉膛，特别是当无烟煤锅炉燃用烟煤时，可在炉膛即后拱后部位置可设置一级以上本实施例的活动拱装置，在前部设置一级第一个实施例的活动拱装置，这样更利于调节。本实施例相对于第一个实施例而言的不足之处在于调节及更换均须在锅炉压火时进行或短暂停炉时进行。
在第三个实施方案中，见图8至11，所述的活动拱装置包括一调节口50，其前后二侧带坡面或坡度也就是在后支拱53和前支拱52相对面上带有坡面和坡度，一位于靠近锅炉炉墙的支承座62一安置在支承座62上并可控制调节口开闭和大小的可转动的拱门机构51和一手轮(未画出)。该拱门机构51则由二侧的二块带空心叉61的主动空心拱板54和中间的一块具有与二侧拱板的空心叉的叉部相对应孔的平行四边形式样的中间空心拱板55拼接所构成的。而中间空心拱板55由耐火材料制成，并在它的孔内各插入一根在壁上带小孔的冷却管58。在本实施方案中主动空心拱板54是由耐火材料和埋在中间的三叉空心叉56预制而成。它的耐火材料的板部沿空心叉的轴向是阶梯形，而它的空心叉部则有一部分杆和叉突出板部外。所说的主动空心拱板54和中间空心拱板55的邻接部分一样的，它的纵截面均是平行四边形以便在拱的调节口关上后，其二侧的平行面能与调节口50的坡面相吻合，即提供关闭自如的闭合面，突出的空心56的叉部在拼接当中为较紧密的插入中间空心拱板中的冷却管58中并提供对中间空心拱板55的支承。主动空心拱板54中部为圆柱形的轴颈60，其适合于安置在支承座62的孔槽中并与孔槽构成活动配合以支撑的活动拱门51的开启程度，未端穿过炉墙，而炉墙外空心叉杆上安装转动手轮。
为了促使拱门对燃烧过程具有良好的调节作用，除了在前支拱和后支拱上的坡面必须平滑光洁和关闭灵活外，为了使拱门调节中与后拱调节口坡面严密相接，拱门二头必须制成80°左右的倾角，并且它们之间最好留有1～2mm左右间隙以保证锅炉燃烧时拱门膨胀的需要，并可减少因摩擦损伤坡面，还需使拱门在封闭调节口，即关闭时，其拱板的上平面与中、后拱的上平面齐平，另外，中间空心拱板的内孔直径大于冷却管直径口2毫米左右。空心叉的杆部的内径大于叉管内径0.1～2毫米，空心管叉2可作为拱板冷风引入孔，冷风可由叉的杆部引入，穿过冷却管的小孔沿中间空心拱板上冷却管之间的间隙并从主动拱板和中间拱板拼部处的间隙进入炉膛可起到冷却拱板作用，也有利于锅炉燃煤的燃烧。
空心叉的杆部穿过炉墙时应加套管(图中未示出)，其周围间隙应用石棉绳嵌严，防止漏风。空心拱板51的冷却管58应采用铸铁管，空心叉61和冷却管可用铸铁管，也可用钢管。拱板54，55的厚度应大于150mm，还应视炉膛宽度适当加厚，或加大空心直径及冷却管直径。应指出，空心拱板55内冷却管58的形状布置并不仅限于本例所给的具体方式，只要能不降低拱板51的强度或能加强其强度并同时能达到冷却要求即可。为了很好适应不同燃烧工况，后拱可设置一级以上本实施方案的活动拱装置，也可以在后拱上设置带第一和第二实施方案的活动拱装置。
第三实施例的显著优点在于操作简单，调节方便，人无须进入炉膛即可调节，因而不妨碍正Ｉ 本发明的各实施例适用于各种设置拱结构的层燃炉，适合燃烧各种动力用煤。见表1是实际使用中测得各数据(其中还未包括贫煤)表1 KZL4-13AⅢ锅炉燃用不同煤种时采用固定式炉拱与活动炉拱对锅炉热效率和q4、q3的影响情况
烟煤无烟煤煤种Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类热效固定拱＜556570＜50＜50＜50效率%活动拱687275＞60＞60＞60q损固定拱302015＞35＞35＞35失%活动拱171412＜20＜20＜20q损固定拱4534～54～54～5失%活动拱332333当煤质变化，可燃挥发物增减影响燃料着火点位置时，可以通过，调节火焰角度、长度和行程路线，调整辐射和对流热量对新煤层引火的需要，促进强烈燃烧，减少不完全燃烧损失。从表1可看出本发明的锅炉可以适应各类烟煤，贫煤及无烟煤，其效率可提高5%到13%，机械不完全燃烧损失q4、q3可分别减少3-14%和1～2%。
当负荷减少，炉膛温度降低，影响燃料着火和正常燃烧时，也可调节火焰角度、长度，控制辐射和对流热量，促使新煤层及时着火，促进强烈燃烧，降低不完全燃烧损失。
本实施例通过调节燃烧空间，提高炉排热强度，维持高温燃烧和调节火焰对新煤层的冲刷距离，司炉不拔火或很少拔火，即可促使燃料及时着火使得完全燃烧。可以少停产甚至不停炉，只要利用燃烧间歇就可调节到所需的燃烧工况要求。
总之，本实施例的显著优点是调节方便，并采取了防止烧坏的各种措施。更换也方便，不需烘炉，不影响生产。须指出的是，尽管在本说明书所描述的实施例中均以自动链条炉排为例，但这并不意味着本发明只适用于自动炉排，事实上本发明适用于采用与链条炉排相近原理的层燃炉。本实施例一般采用单级布置在离炉门较近处，以便调节，更换。如需设计二级以上且另外几级离炉门较远时，离炉门较远的可采用所述第三种实施例。
以上附图中相同的参考号码代表相同或类似的部件。
最好须指出，本发明要求保护的范围应以权利要求为准，实施例并不构成对权利要求书的限定。
文件名称页行补正前补正后权利要求书11…包括设链条…，…包括其链条…8 …“ ”形托口… …“
”形托口…12 …支拱的形托口 …支拱的
形托口倒2调节口为一条或几条调节口为…后拱装置的调节口为说明书25…因停工、停产和重新…因重新起砌新炉起砌新炉拱，…拱而停工，停产，倒8…当燃烧品种……当燃烧品种…8 5 q… q4…7 q… q3…
权利要求
1.一种锅炉的可调式活动炉拱，包括设链条炉排或炉床、前后整套活动炉拱装置，挡火墙，进料斗和煤闸等，其特征在于锅炉的后拱上设置与特定前拱或活动前拱相协调的一级或多级活动拱装置，该装置包括一开设在后拱上的拱的调节口和一位于调节口上，通过其开闭大小可调节火焰角度，长度等燃烧工况和控制锅炉热辐射及对流的活动拱门机构。
2.根据权利要求1所述的活动炉拱，其特征在于所说的调节口在相对的前支拱和后支拱上部形成“”形托口或不设托口，所说的活动拱门机构包括2-100块活动拱砖，每块活动拱砖外形为上部带圆弧面的T形砖，其横截面是瓶状，瓶颈设有穿透的夹持孔，T形砖具有凸缘部分，楔座和向内倾斜楔形面，活动拱砖可通过凸缘托架在前支拱和后支拱的形托口上或直接搁置在前、后支拱的顶面上，并沿宽度方向彼此紧靠排列。
3.根据权利要求1或2所述的活动炉拱，其特征在于所说的活动拱门机构最好为5-20块活动拱砖。
4.根据权利要求1所述的活动炉拱，其特征在于所说的前支拱和后支拱由耐火砖、耐火材料砌制或烧结而成。
5.根据权利要求1或4所述的活动炉拱，其特征在于可在后拱的纵向或横向设置一个或二个以上的活动拱门装置。
6.根据权利要求1所述的活动炉拱，其特征在于前后支拱和活动拱门的耐火砖的耐火度要求在26(SK)以上。
7.根据权利要求1所述的活动炉拱，其特征在于所说的活动装置的调节口为一条或几条后拱装置的调节口为一条或几条后拱上的横向缺口，所说的活动拱门机构包括于分别固定安装在锅炉支柱或其它结构上的滑槽和一重叠地安装在后拱顶上、其左右二侧拱脚端伸入滑槽并可相对后拱顶面滑动的活动拱门。
8.根据权利要求7所述的活动炉拱，其特征在于拱脚由中硅铸铁包覆，滑槽也由中硅铸铁制成。
9.根据权利要求8所述的活动炉拱，其特征在于前支拱和后支拱由耐火砖、耐火材料砌筑和烧结而成，活动拱门由高强度耐火材料预制而成。
10.根据权利要求9所述的活动炉拱，其特征在于前支拱、后支拱和活动拱门的耐火材料的耐火度在26以上。
11.根据权利要求6或10所述的活动炉拱，其特征在于后拱的后部可设置一级以上本实施方案的活动拱装置，也可前部设置一级第一实施方案的活动拱装置。
12.根据权利要求1所述的活动炉拱，其特征在于所说的活动拱门装置包括一前支拱和后支拱相对面上带有坡面或坡度的调节口、一位于靠近锅炉炉墙的支承座、一安置在支承座上并可控制调节口开闭和大小的可转动的拱门机构和手轮，该机构则由二侧的二块带空心叉的主动空心拱板和中间的一块具有与二侧空心叉的叉部相对应孔的中间空心拱板拼接所构成的，所说的中间空心拱板的孔内各插入一根在壁上带小孔的冷却管，主动空心拱板是由耐火材料和埋在中间的三叉形空心叉预制而成，它的耐火材料的板部沿空心叉的轴向呈阶梯形，它的空心叉部则有一部分杆和叉突出板部外，主动空心拱板和中间空心拱板的邻接部一样，其纵截面均是平行四边形，在关闭时其二侧与调节口的坡面相吻合，突出的空心叉的叉部在拼接当中较紧密地插入中间空心拱板的冷却管中，主动空心拱板中部分圆柱形的轴颈安置在支承座的孔槽中并提供活动配合，主动空心拱板末端置于和穿过炉墙外的空心叉杆上安装转动手轮。
13.根据权利要求12所述的活动炉拱，其特征在于所说的带空心叉的主动空心拱板和中间空心拱板分别由耐火材料烧结而成。
14.根据权利要求13所述的活动炉拱，其特征在于所说的空心叉杆部和叉部相互连通，且空心叉的内径大于叉部内径，为0.1～2毫米。
15.根据权利要求14所述的活动炉拱，其特征在于所说的为使活动拱门的调节中与后拱的调节口坡面严密相接，拱门二头制成80°左右倾角，拱门与调节田坡面之间最好留有0.1-2毫米左右的间隙。
16.根据权利要求15所述的活动炉拱，其特征在于中间空心拱板的内孔直径大于冷却管直径1～2毫米左右，中间空心拱板和主动空心拱板之拼接外留有1～2毫米间隙。
17.根据权利要求11或12或16所述的活动炉拱，其特征在于在后拱上可设置一级以上本实施方案的活动拱装置，也可在后拱上混合设置带第一和第二实施方案的活动炉拱装置。
全文摘要
本发明涉及适合于工业或民用的链条炉排；或相近原理的层燃炉中可调式活动炉拱，其是锅炉的后拱等上设置的一级或多级活动拱装置，装置包括后拱上的调节口和一位于调节口上通过开闭大小调节火焰角度，长度等燃烧工况和控制锅炉热辐射及对流的活动拱门机构，锅炉装上本装置后，在煤种和负荷变化的情况下都能达到完全燃烧、使热效率提高5～10％平均每年、每台、吨锅炉可节煤6-13％以上，即可节约大量能源，且结构简单，操作方便，使工人劳动强度大大减轻。
文档编号F23M5/06GK1034989SQ88105468
公开日1989年8月23日 申请日期1988年1月30日 优先权日1988年1月30日
发明者顾志龙 申请人:顾志龙