【技术实现步骤摘要】
可调预混燃烧和局部回燃耦合的短流程超紧凑燃气锅炉
[0001]本专利技术涉及热能工程
燃气锅炉热能转化设备，具体涉及一种可调预混燃烧和局部回燃耦合的短流程超紧凑燃气锅炉，为一种可调预混燃烧、局部回燃和采用内翅强化烟管的短流程、超紧凑、全湿背燃气锅炉。
技术介绍
[0002]世界范围内，热能工程学科的科技人员在低氮燃烧和对流强化换热的追求上一直是不遗余力的，但是进展极其缓慢，这说明要探究对流强化换热的机理和本质不是一朝一夕的事情。
[0003]从瓦特改进蒸汽机引发的第一次工业革命开始起，因结构、材料和制造工艺的限制，除立式锅炉结构外，卧式燃油、燃气锅炉一直采用以炉胆和烟管为特征换热面的锅壳式锅炉结构，在我国亦称WNS结构，国外也称火管锅炉fire
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tube boilers。一般当容量较小时，如蒸汽锅炉的蒸发量≤4t/h或热水锅炉供热量≤2.8MW，锅炉本体均采用无回燃室的炉胆中心回燃结构，即燃烧后高温烟气前行至炉胆后管板，被迫折转180
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沿炉胆内壁动态环形通道返回炉前，继而...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可调预混燃烧和局部回燃耦合的短流程超紧凑燃气锅炉，其特征在于，包括可调过量空气系数的全预混燃烧器(1)、锅炉本体(2)、空气预热器(3)、节能冷凝器(4)和烟囱(5)；锅炉本体(2)中沿烟气流动方向炉胆设置第一炉胆段(22)和第二炉胆段(23)，第一炉胆段(22)直径小于第二炉胆段(23)，可调过量空气系数的全预混燃烧器(1)同轴设置在第一炉胆段(22)的入口处，在第二炉胆段(23)前部与第一炉胆段(22)连接部位后方沿周向左右对称设置钢铝复合强化对流换热烟管(6)，钢铝复合强化对流换热烟管(6)沿长度方向错列，钢铝复合强化对流换热烟管(6)与第二炉胆段(23)连通并沿径向朝锅壳壁向外辐射延伸，钢铝复合强化对流换热烟管(6)依次连通锅炉本体烟气出口(24)、空气预热器(3)以及烟囱(5)；可调过量空气系数的全预混燃烧器(1)包括由外向内同轴设置的外环形分配筒(183)、筒体、筒状分配隔板以及内分配筒(14)，筒状分配隔板与筒体之间为二次风通道(17)，筒状分配隔板与内分配筒(14)之间为一次风通道(12)；外环形分配筒(183)覆盖的筒体上开设外环形分配筒喷孔(184)，内分配筒(14)上沿周向开设燃气喷孔(141)，内分配筒(14)两端为封闭状，燃烧器燃气主进口(13)通过管道连通内分配筒(14)；筒体一端为一次风入口，另一端为燃烧器出口，二次风通道(17)尾端连通二次风格栅(19)，每道二次风格栅(19)在燃烧器出口(110)平面上开设缝隙式出口，每道二次风格栅(19)的宽度相同，每道二次风格栅(19)两端连接二次风通道(17)尾端内壁；每道二次风格栅(19)之间的缝隙与一次风通道(12)相连通，格栅出口与一次风通道(12)末端呈间隔缝隙共同组成燃烧器出口(110)，在二次风格栅(19)上进行均匀开孔(191)，二次风间隙与预混气间隙相连通。2.根据权利要求1所述的可调预混燃烧和局部回燃耦合的短流程超紧凑燃气锅炉，其特征在于，燃烧器燃气主进口(13)连通有燃气加氢进口(181)，外环形分配筒(183)上设置外环形分配筒燃气进口(131)和外环形分配筒加氢进口(182)；二次风通道(17)的入口处设置二次风风门(16)，一次风通道(12)中段一周设置混合叶片(15)，混合叶片(15)位于燃气喷孔(141)的后方；外环形分配筒(183)位于二次风风门(16)前方。3.根据权利要求1所述的可调预混燃烧和局部回燃耦合的短流程超紧凑燃气锅炉，其特征在于，钢铝复合强化对流换热烟管(6)与第二炉胆段(23)连通并沿径向朝锅壳壁向外辐射延伸经过90
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弯头折转后朝锅炉尾部延伸，连接在锅壳后管板(291)，锅壳后管板(291)采用椭球形或拱形管板，锅炉本体烟气出口(24)关于锅炉本体中面对称设置，空气预热器(3)为U形结构，锅炉本体烟气出口(24)与空气预热器(3)设置在U形结构的两端烟气入口相连通，空气预热器(3)的U形弯折处设置烟气出口(32)，烟气出口(32)与节能冷凝器(4)顶部设置的烟气进口(41)相连通，节能冷凝器(4)通过其底部设置的节能冷凝器烟气出口(42)与烟囱(5)相连通；或钢铝复合强化对流换热烟管(6)与第二炉胆段(23)连通并沿径向朝锅壳壁向外辐射延伸，经过90
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弯头折转后朝锅炉头部延伸的结构；空气预热器(3)布置在锅炉本体(2)前部上方偏向一侧，空气预热器烟气进口(31)与设置在锅壳前管板(282)前，锅壳前管板(282)采用椭球形或拱形管板，空气预热器烟气进口(31)与燃烧器(1)正上方的锅炉本体烟气出口(24)相连通，节能冷凝器(4)布置在空气预热器(3)下方，锅炉本体(2)前部燃烧器(1)一侧。4.根据权利要求3所述的可调预混燃烧和局部回燃耦合的短流程超紧凑燃气锅炉，其特征在于，空气预热器(3)与节能冷凝器(4)共用上下管板，空气预热器(3)折弯处部分壳体
与圆柱形节能冷凝器(4)外部部分筒体相融合为一个两侧均有换热工质流过的内部壁面。5.根据权利要求4所述的可调预混燃烧和局部回燃耦合的短流程超紧凑燃气锅炉，其特征在于，空气预热器(3)包括空气预热器烟气进口(31)、空气预热器烟气出口(32)、空气预热器空气进口(33)、空气预热器空气出口(34)、钢铝复合强化对流换热烟管(6)及上下管板；空气预热器烟气进口(31)对称位于所述U形结构两端并与锅炉本体烟气出口(24)连通，钢铝复合强化对流换热烟管(6)外侧设置螺旋翅片(611)，钢铝复合强化对流换热烟管(6)竖直布置于U形结构的两边，钢铝复合强化对流换热烟管(6)两端与上下管板焊接；上管板U形折弯处开圆孔形成空气预热器烟气出口(32)与带等压烟道的节能冷凝器烟气进口(41)连通，空气预热器壳体与钢铝复合强化对流换热烟管(6)管外空间包围构成空气预热器烟气通道；烟气从U形两端两个空气预热器烟气进口(31)进入空气预热器，扫掠钢铝复合强化对流换热烟管(6)管外侧的螺旋翅片(611)换热后在U形折弯处汇集并向上通过空气预热器烟气出口(32)进入节能冷凝器(4)；空气预热器壳体在上管板上部、下管板下部预留空间与复合强化对流换热烟管(6)管内空间相连通构成空气预热器空气通道，空气预热器空气进口(33)布置于U形折弯处壳体下部，在空气预热器壳体顶部设置等压风道，所述等压风道跨越节能冷凝器(4)顶部，联通U形结构两边上部空气空间，并在等压风道中间设置空气预热器空气出口(34)，所述等压风道与可调过量空气系数的全预混燃烧器(1)所配置风机进口连通；空气从空气预热器(3)底部空气进口(33)进入空气预热器下管板下部空气空间分配到各钢铝复合强化对流换热烟管(6)管内，冲刷管内铝翅片换热后经过上管板上部空气空间及顶部等压风道汇集到空气预热器空气出口(34)，通过风道进入可调过量空气系数的全预混燃烧器(1)所配置的风机。6.根据权利要求4所述的可调预混燃烧和局部回燃耦合的短流程超紧凑燃气锅炉，其特征在于，节能冷凝器(4)包括节能冷凝器烟气进口(41)、节能冷凝器烟气出口(42)、节能器冷凝器水进口(43)、节能冷凝器水出口(44)、冷凝水排出口(45)、钢铝复合强化对流换热烟管(6)及上下管板；上下管板与空气预热器(3)共用，节能冷凝器烟气进口(41)通过上管板与竖直布置的多根钢铝复合强化对流换热烟管(6)管内空间相连通，向下经过下管板与节能冷凝器烟气出口(42)相连通并最终与烟囱(5)相连通；节能器冷凝器水进口(43)布置于节能冷凝器(4)外壳下管板上部，节能器冷凝器水出口(44)布置于节能冷凝器(4)外壳上管板下部，节能器冷凝器水出口(44)和节能器冷凝器水进口(43)分别与钢铝复合强化对流换热烟管(7)壳侧管外水空间相连通；在节能冷凝器(4)的底端设置倒锥形凹陷并在倒锥形凹陷的底端设置冷凝水排出口(45)；节能冷凝器(4)中换热主体部分采用钢铝复合强化对流换热烟管(6)；节能冷凝器(4)二位一体，其上部是节能器，烟管为显热对流换热，下部是冷凝器，烟管内翅为相变凝结换热，其铝内翅片结构与锅壳筒体(20)中的烟管铝内翅片结构不同。7.根据权利要求1所述的可调预混燃烧和局部回燃耦合的短流程超紧凑燃气锅炉，其特征在于，所述锅炉本体(2)包括锅壳筒体(20)，锅壳筒体(20)上...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵钦新，曲腾，邓世丰，邵怀爽，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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