CN105004052A - 水管式中心回燃真空锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水管式中心回燃真空锅炉，主要部件包括燃烧器、壳体、转烟室、炉胆、水管式换热器和U型管换热器，其特征在于：锅炉壳体由上部的圆弧形筒体和下部的长方体外壳对接而成，U型管换热器位于壳体上部，炉胆、转烟室和水管式换热器位于壳体下部；炉胆为波形，其前端焊接于转烟室、后端焊接椭圆形封头；燃烧方式为中心回燃式；水管式换热器中布置多个竖直换热管，其烟气进口焊接于转烟室，烟气出口连接排烟管。锅炉运行时内部保持一定真空度，炉水被加热后在低于100℃的情况下沸腾，蒸汽上升在U型管换热器管外冷凝，放出热量加热管内回水，冷凝水回流到炉内。该锅炉结构紧凑，不需要外置换热器，占地面积小，锅炉热效率较高。

Description

水管式中心回燃真空锅炉

技术领域

本发明涉及燃气真空锅炉领域，特别是涉及一种安全高效的水管式中心回燃真空锅炉。

背景技术

燃煤锅炉应用在生活和工业中的各个领域，如学校、医院、宾馆等等，它属于耗能高、热效率低、污染严重的一种设备，是造成雾霾天气的主要污染源，严重影响人们的身体健康，极大地制约了国民经济的发展。而燃气锅炉结构简单紧凑、热效率较高、污染较小，是替代燃煤锅炉的理想产品。燃气真空锅炉属于国家免检产品，它的工作原理是，锅炉内部保持一定的真空度，炉水被加热后在低于100℃的情况下沸腾，蒸汽遇到锅炉上部的换热器后冷凝放出热量，并加热管内回水，热水从出水管流出，蒸汽冷凝后回到炉水中，形成炉水的循环过程。燃气真空锅炉以其安全、高效、操作简单的优点成为各个生产商竞相研发的对象，但由于燃气真空锅炉使用历史较短、设计经验不足，目前仍存在许多技术问题。

目前市场上的真空锅炉大部分是卧式三回程锅炉，锅炉有前、后烟箱，烟气经过炉胆后，进入二、三回程烟管内纵向冲刷烟管，换热效率较低。现有的中心回燃锅炉转烟室一般为干背结构，锅炉运行时前管板温度较高，不但散热损失较大，而且对转烟室的耐热和密封性能要求较高。高温烟气和焊缝直接接触，使焊缝处容易产生裂纹。

综上所述，当前市场上的真空锅炉存在燃烧效率低、管板易开裂、结构不够紧促、占地面积大等不足。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种燃烧效率高、结构紧凑、占地面积小的水管式中心回燃真空锅炉，燃料可采用天然气、城市煤气、液化石油气、重油、轻油等。

本发明所采用的技术方案是：水管式中心回燃真空锅炉包括燃烧器、壳体、转烟室、回水管、出水管、炉胆、水管式换热器、排烟管、U型换热器、真空压力表、排气球阀、炉水进口管、炉胆拉撑、排污管和排液管，其特征在于：锅炉壳体由上部的圆弧型筒体和下部的长方体外壳对接而成，U型管换热器位于壳体上部，炉胆、转烟室和水管式换热器位于壳体下部；炉胆为波形，其前端焊接于转烟室、后端焊接椭圆形封头；燃烧方式为中心回燃式；水管式换热器中布置多个竖直换热管，其烟气进口焊接于转烟室，烟气出口连接排烟管。炉胆、转烟室与水管式换热器均浸没于炉水中，形成全湿背结构。

 所述水管式换热器位于炉胆上面，由四块平板垂直对接并焊接而成，两端面作为烟气进出口；其上下面板作为管板，换热管通过焊接垂直固定在管板上，换热管在管板上按正三角形错排方式布置，换热管可采用光滑管或翅片管。

所述炉胆为下位大直径炉胆，其内部燃烧方式为中心回燃式，炉胆和转烟室连接成一体组成燃烧空间。

所述U型管换热器布管方式为错排，回水管在下侧，出水管在上侧。

所述锅炉壳体上设置有安全阀和液位计，在锅炉壳体底部设置有排污管和冷凝液排放管，锅炉壳体下方设置有支座。

所述锅炉设置有控制系统，所述控制系统配置完善的全自动控制装置和安全保护装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1. 水管式换热器内部垂直错列布置多个换热管，烟气横向冲刷水管式换热器的换热管，具有较大的对流换热系数，达到强化换热的目的，提高锅炉效率；2.水管式换热器的换热管与管板的焊缝均浸泡在水中，避免焊缝和高温火焰直接接触，可以防止焊缝位置的管板因高温火焰产生裂纹；3.中心回燃燃烧方式增加了炉胆的辐射换热量，能够减小尾部烟道的对流受热面积，简化锅炉结构，减小锅炉体积，从而减小占地面积、降低制作成本；4.锅炉内部保持一定真空度，炉水能在低于100℃的时候沸腾，降低能耗；5.真空锅炉工作处于负压状态，不存在爆炸问题，安全性高；6.湿背结构既能够降低炉体表面温度，减少热损失，又能延长锅炉正常运行周期；7.椭圆形封头能够使高温火焰在回转过程中无死角，减少动量损失；8.下位炉胆布置方式能够防止炉水液面飞溅的情况发生，减少能量损失；9.U型管换热器的正三角形布管方式能够使蒸汽和换热管充分换热，用蒸汽放出的潜热来加热回水。

附图说明

图1为水管式中心回燃真空锅炉正视图；

图2为水管式中心回燃真空锅炉A-A剖面图；

图3为水管式换热器三维示意图。

附图标记：1-燃烧器；2-壳体；3-转烟室；4-回水管；5-出水管；6-U形管换热器；7-炉水进口管；8-排气球阀；9-真空压力表；10-水管式换热器；11-排烟管；12-排液管；13-炉胆拉撑；14-炉胆；15-排污管。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明水管式中心回燃真空锅炉的具体实施方式。

水管式中心回燃真空锅炉的制作工艺：首先制作转烟室，将椭圆形封头焊接在炉胆一端，然后将炉胆另一端和转烟室焊接在一起，炉胆通过拉撑固定在壳体上；水管式换热器由四块平板垂直对接并焊接而成，两端面作为烟气进出口，一端连接转烟室，另一端连接排烟管；水管式换热器的上下面板作为管板，多个换热管通过焊接垂直固定在管板上，换热管在管板上按照正三角形错列方式布置；U型管换热器由若干根U型管焊接在管板上而成，将U型管换热器固定在壳体上部，U型管换热器的进出水管采用法兰连接。最后在壳体相应位置安装炉水进口管、真空压力表、排气球阀、液位计、吊耳、排液管、排污管和燃烧器等部件。

下面结合附图进一步说明水管式中心回燃真空锅炉的工作过程。

准备阶段：通过炉水进口管向壳体内部加入经过软化、除氧处理的水，通过液位计观测锅炉内部水位，当水位到达水管式换热器上方一定深度时，停止加水。

燃烧过程：天然气和空气通过燃烧器混合燃烧，火焰从燃烧器喷嘴喷射而出，到达椭圆形封头后折回，从波形炉胆流入转烟室，然后进入水管式换热器，横向冲刷水管式换热器的换热管，从排烟管排出。

加热过程：首先关闭排气球阀，启动燃烧器，对锅炉的炉水进行加热，壳体内部下边的炉水首先受到炉胆的加热，炉水受热后靠自然对流上升到水管式换热器，炉水进入水管式换热器的管内继续受热上升，炉水受热达到一定温度后开始沸腾，当真空压力表显示+0.05MPa，打开壳体上方的排气球阀，排出炉内空气及少量蒸汽，然后关闭排气球阀，开启U型管换热器的回水管，锅炉的运行模式换成自动模式。蒸汽在上部U型换热器的管束外部冷凝，使炉内产生一定的真空度，炉水在低于100℃的情况下沸腾，蒸汽冷凝放出大量的气化潜热来加热U型管内的回水，热水从出水管排出，蒸汽凝结后形成的冷凝水回落到炉内。炉水一直在锅炉内部循环，不会增减，且负压运行，所以，炉内受热面不会结垢，锅炉也不会有爆炸的危险。

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

Claims (4)

1. 本发明公开了一种水管式中心回燃真空锅炉，包括燃烧器、壳体、转烟室、回水管、出水管、炉胆、水管式换热器、排烟管、U型换热器、真空压力表、排气球阀、炉水进口管、炉胆拉撑、排污管和排液管，其特征在于：锅炉壳体由上部的圆弧形筒体和下部的长方体外壳对接而成，U型管换热器位于壳体上部，炉胆、转烟室和水管式换热器位于壳体下部；炉胆为波形，其前端焊接于转烟室、后端焊接椭圆形封头；燃烧方式为中心回燃式；水管式换热器中布置多个竖直换热管，其烟气进口焊接于转烟室，烟气出口连接排烟管；炉胆、转烟室与水管式换热器均浸没于炉水中，形成全湿背结构。

2.根据权利要求1所述的水管式中心回燃真空锅炉，其特征在于：所述水管式换热器位于炉胆上面，由四块平板垂直对接并焊接而成，两端面作为烟气进出口；其上下面板作为管板，换热管通过焊接垂直固定在管板上，换热管在管板上按正三角形错排方式布置，换热管可采用光滑管或翅片管。

3.根据权利要求1所述的水管式中心回燃真空锅炉，其特征在于：所述炉胆为下位大直径炉胆，其内部燃烧方式为中心回燃式，炉胆和转烟室连接成一体组成燃烧空间。

4.根据权利要求1所述的水管式中心回燃真空锅炉，其特征在于：所述U型管换热器布管方式为错排，回水管在下侧，出水管在上侧。