一种预混水冷燃烧角管蒸汽锅炉制造技术

本发明专利技术公开一种预混水冷燃烧角管蒸汽锅炉，包括燃烧器、锅炉本体、冷凝器和烟囱。燃烧器包括预混器、渐扩分配器和水冷燃烧头；锅炉本体包括锅筒，四角下降管和集箱构成的框架结构，与燃烧器对接的前墙水冷壁，对流管屏，左、右侧膜式水冷壁、隔热材料和外壳；冷凝器布置在锅炉本体尾部。燃气和空气经预混器混合送入外壳板、导流锥构成的渐扩分配器，进入孔板、光管和前墙水冷壁光管部分构成的水冷燃烧头点火，水冷燃烧降低燃烧温度，减少NO

【技术实现步骤摘要】
一种预混水冷燃烧角管蒸汽锅炉


[0001]本专利技术属于燃气锅炉
，具体涉及一种预混水冷燃烧角管蒸汽锅炉。

技术介绍

[0002]以煤为主的能源结构支撑经济发展，导致了严重的污染，近年来城镇化、工业化继续推进，居民人均能耗增高，但环境的承载能力减弱，与此同时，民众对于生态建设的要求也在不断提高。为适应各方需求，天然气作为现阶段一种相对高效清洁的燃料能源，在能源结构转变的历史进程中，天然气将会扮演至关重要的角色。预计未来15年内，天然气使用量仍将保持高速增长。
[0003]近年来表面燃烧器技术发展迅猛，形式多样。水冷燃烧器、多孔陶瓷板燃烧器、金属纤维或金属丝网燃烧器，具有较大的调节比，火焰均匀且火焰温度低于1100℃，抑制了热力型氮氧化物的生成，氮氧化物排放低于30mg，符合最新的环保标准。平面燃烧器作为表面燃烧器的一种形式，只需利用锅炉的一面炉墙即可完成布置。燃烧器分配头火焰长度短，仅悬浮在燃烧平面后方200mm的空间内，因此需要更小的炉膛空间。目前表面燃烧器主要应用于燃气热水锅炉和燃气壁挂炉等小容量锅炉，但还鲜有涉及承压燃气锅炉市场。
[0004]目前市场上现有的燃气锅炉按工质流动方式可以分为水管锅炉和火管锅炉两种。火管燃气锅炉中最常见的是WNS系列燃气锅炉，由于管板结构能够承受的压力有限，因此容量一般不超过20吨，无法实现大型化。水管燃气锅炉中最常见的是SZS系列燃气锅炉，其蒸发量相比火管锅炉可以达到较高的水平，但由于其具有双锅筒结构，所有的换热管束都要在上下两端与锅筒进行焊接，焊接工作量较大，焊接质量要求很高。另外，上述两种锅炉均需要在锅炉本体外部增加钢架结构进行整体支撑，一方面需要额外消耗钢材，另一方面支撑结构与本体的连接使得锅炉整体的稳定性和抗震性能有限。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种预混水冷燃烧角管蒸汽锅炉，结合角管锅炉与表面式燃烧器的特性进行分析，实现低氮燃烧，同时保证锅炉承压能力和维修保养的便利性的大容量承压蒸汽锅炉。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种预混水冷燃烧角管蒸汽锅炉，包括锅筒、燃烧器、下降管、下部水集箱、上部汽水混合集箱、上部蒸汽集箱、前墙水冷壁、对流管屏以及膜式水冷壁；上部汽水混合集箱通过四角下降管连通下部水集箱，上部汽水混合集箱顶部连通上部蒸汽集箱；燃烧器的出口正对前墙水冷壁的中部，膜式水冷壁设置在两侧，膜式水冷壁的上端和下端分别连通上部汽水混合集箱和下部水集箱；对流管屏设置在两侧的膜式水冷壁之间，对流管屏上端连通上部汽水混合集箱，对流管屏下端连通下部水集箱；锅筒连通上部汽水混合集箱和上部蒸汽集箱，锅筒通过下降管连通下部水集箱；下部水集箱之间设置横向加强梁；
[0007]燃烧器包括依次连接的预混器、渐扩分配器以及水冷燃烧头，渐扩分配器设置外
壳板，渐扩分配器的入口小于其出口面积，渐扩分配器的出口设置均流孔板，均流孔板上开设有若干均流孔；渐扩分配器中设置若干导流锥，水冷燃烧头包括燃烧器上集箱、燃烧器下集箱和燃烧器水冷管束，燃烧器水冷管束的上下两端分别连通燃烧器上集箱和燃烧器下集箱，燃烧器上集箱连通锅筒，燃烧器下集箱连通锅炉给水管道，导流锥、均流孔板以及水冷燃烧头设置在外壳板内。
[0008]前墙水冷壁设置有法兰盘，外壳板通过所述法兰盘与前墙水冷壁可拆卸连接，外壳板与法兰盘的连接面密封。
[0009]预混器包括柱形筒，柱形筒一端为预混器进口，另一端为预混器出口，预混器进口与风机出口连通；柱形筒内设置一顶部和底部封闭的环形筒，所述环形筒内壁和外壁开设若干气孔，环形筒侧面开设燃气进口，环形筒内部空间连通燃气进口；预混器进口处设置旋流叶片，预混器的出口处设置整流板，整流板与环形筒形成平行于环形筒轴线的气流通道。
[0010]对流管屏包括竖直平行布置的单元管屏，每一个单元管屏上下两端设置独立上集箱和下集箱，每一个单元管屏设置至排光管，所述上集箱两端连通上部汽水混合集箱和下集箱连通下部水集箱；对流管屏包括高温对流管屏和低温对流管屏；靠近炉膛区域的4～6排对流管屏为高温对流管屏；高温对流管屏的光管外径为50～200mm；高温对流管屏后方的对流管屏为低温对流管屏，低温对流管屏的光管外径为25～76mm；低温对流管束中段部分预留宽度不小于50cm的检修空间，在检修空间前后的低温对流管屏的上集箱和下集箱处用扁钢与光管混合的水平连接管道连接进行连接。
[0011]前墙水冷壁采用独立上下集箱与换热管上下连接形成一个单元结构，所述换热管的上下两端向后方弯折，前墙水冷壁的换热管采用外径为25～76mm的光管和10～40mm扁钢间隔排列，并在与燃烧器中渐扩分配器的出口直接对接的位置为光管，使预混气体可以通过光管间隙。
[0012]膜式水冷壁采用外径为25～76mm的光管和10～60mm扁钢间隔排列，或中部采用鳍片管。
[0013]膜式水冷壁靠近渐扩分配器和前墙水冷壁连接处设置接口，所述接口用于设置连接点火枪、检火针和设置观火孔；在两侧膜式水冷壁靠近对流管屏中段预留人孔。
[0014]锅筒和汽水混合集箱的高度低于蒸汽集箱，锅筒开设补水口，对流管屏后方设置外置冷凝器和烟囱，冷凝器的出水口连通锅筒的补水口。
[0015]下降管外壁设置保温层，从锅炉本体向外依次设置耐火层和隔热保温层，隔热保温层外侧设置外壳。
[0016]前墙水冷壁光管部分和靠近锅炉炉膛空间的对流管屏的表面喷镀镍铬合金层。
[0017]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0018]锅炉本体用锅筒、下降管、下部水集箱、上部混合集箱、上部蒸汽集箱和横向加强梁搭建而成的框架式角管结构，该结构自承压力，可以作为锅炉整体的支撑框架，使得锅炉无需外加钢架结构，保证锅炉整体的结构稳定性和抗震性能，锅炉本体在前后同时布置四角的厚壁下降管，使得内部水的下降流动不受热量影响，因此锅炉整体水循环特性良好，整体只需设置一个锅筒，沿烟气流动方向从前至后可以设置更多数量的对流管屏，从而提高锅炉本体整体吸热量；
[0019]将平面式燃烧器与传统角管锅炉结合到一起，充分发挥了平面式燃烧器的优势，
将传统角管锅炉较大的炉膛体积尽可能减小；能充分发挥角管锅炉水循环性能良好的优势，锅炉本体在前后同时布置四角的厚壁下降管，使得内部水的下降流动不受热量影响，因此锅炉整体水循环特性良好，整体只需设置一个锅筒，沿烟气流动方向从前至后可以设置更多数量的对流管屏，从而提高锅炉本体整体吸热量；提高锅炉热效率；平面式燃烧器采用水冷燃烧降低氮氧化物排放的原理，利用锅炉本体受热面的一部分作为燃烧器的水冷火焰管束，降低燃烧温度，减少NOx排放。
[0020]进一步的，锅炉本体通过法兰连接的可拆卸渐扩分配器，水冷燃烧头设置在渐扩分配器中，形成模块化结构，便于安装，同时避免了传统水冷低氮燃烧器分配头因无法拆卸导致的长期运行时因积碳堵塞而报废的问题。
[0021]进一步的，对流管屏包括竖直平行布置的单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预混水冷燃烧角管蒸汽锅炉，其特征在于，包括锅筒(1)、燃烧器、下降管(5)、下部水集箱(6)、上部汽水混合集箱(7)、上部蒸汽集箱(8)、前墙水冷壁(10)、对流管屏(11)以及膜式水冷壁(12)；上部汽水混合集箱(7)通过四角下降管(5)连通下部水集箱(6)，上部汽水混合集箱(7)顶部连通上部蒸汽集箱(8)；燃烧器的出口正对前墙水冷壁(10)的中部，膜式水冷壁(12)设置在两侧，膜式水冷壁(12)的上端和下端分别连通上部汽水混合集箱(7)和下部水集箱(6)；对流管屏(11)设置在两侧的膜式水冷壁(12)之间，对流管屏(11)上端连通上部汽水混合集箱(7)，对流管屏(11)下端连通下部水集箱(6)；锅筒(1)连通上部汽水混合集箱(7)和上部蒸汽集箱(8)，锅筒(1)通过下降管(5)连通下部水集箱(6)；下部水集箱(6)之间设置横向加强梁(9)；燃烧器包括依次连接的预混器(3)、渐扩分配器(4)以及水冷燃烧头，渐扩分配器(4)设置外壳板(41)，渐扩分配器(4)的入口小于其出口面积，渐扩分配器(4)的出口设置均流孔板(46)，均流孔板(46)上开设有若干均流孔；渐扩分配器(4)中设置若干导流锥(43)，水冷燃烧头包括燃烧器上集箱(44)、燃烧器下集箱(45)和燃烧器水冷管束(47)，燃烧器水冷管束(47)的上下两端分别连通燃烧器上集箱(44)和燃烧器下集箱(45)，燃烧器上集箱(44)连通锅筒(1)，燃烧器下集箱(45)连通锅炉给水管道，导流锥(43)、均流孔板(46)以及水冷燃烧头设置在外壳板(41)内。2.根据权利要求1所述的预混水冷燃烧角管蒸汽锅炉，其特征在于，前墙水冷壁(10)设置有法兰盘，外壳板(41)通过所述法兰盘与前墙水冷壁可拆卸连接，外壳板(41)与法兰盘的连接面密封。3.根据权利要求1所述的预混水冷燃烧角管蒸汽锅炉，其特征在于，预混器(3)包括柱形筒，柱形筒一端为预混器进口(31)，另一端为预混器出口，预混器进口(31)与风机出口连通；柱形筒内设置一顶部和底部封闭的环形筒(33)，所述环形筒(33)内壁和外壁开设若干气孔，环形筒(33)侧面开设燃气进口(32)，环形筒(33)内部空间连通燃气进口(32)；预混器进口(31)处设置旋流叶片(34)，预混器的出口处设置整流板(35)，整流板(35)与环形筒(33)形成平行于环形筒(33)轴线的气流通道。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲腾，赵钦新，邓世丰，邵怀爽，梁志远，王云刚，
申请(专利权)人：博瑞特热能设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：