一种管耦合板预混水冷燃烧及强化换热的燃气蒸汽锅炉制造技术

本发明专利技术公开了一种管耦合板预混水冷燃烧及强化换热的燃气蒸汽锅炉，包括鼓风机、燃烧器、管耦合板预混水冷燃烧管屏、管耦合板翅强化换热管束、膜式壁下降管屏、螺旋翅片对流管束和节能冷凝管束；鼓风机送入的空气和天然气在预混器中混合后穿过管耦合板预混水冷燃烧管屏后点火完成表面燃烧，燃烧后的高温烟气流经管耦合板翅强化换热管束之间的缝隙强化传热后，二次冲刷螺旋翅片对流管束、节能冷凝管束，深度冷却冷凝，从烟囱排出；下部集箱的水流经换热管束后被加热成水蒸汽从上部集箱的排气口排出。本发明专利技术可大大提高换热效率，降低污染物排放，使锅炉结构更紧凑，降低流动阻力，简化工艺，实现从原材料、生产、加工、运行的全供应链碳排放降低。应链碳排放降低。应链碳排放降低。

【技术实现步骤摘要】
一种管耦合板预混水冷燃烧及强化换热的燃气蒸汽锅炉


[0001]本专利技术涉及燃气锅炉
，具体涉及一种管耦合板预混水冷燃烧及强化换热的燃气蒸汽锅炉。

技术介绍

[0002]燃气蒸汽锅炉有着高效节能、环保安全、运行稳定、维护方便、适应性强的特点，在纺织、化工、食品加工等行业仍需要大量的0.1～10蒸吨之间的燃气蒸汽锅炉作为能量来源。目前市场上燃气蒸汽锅炉种类繁多，但是现有燃气蒸汽锅炉如重庆烨森热能设备有限公司申请的CN219177670U、上海扬诺锅炉制造有限公司申请的CN107781800A等燃气蒸汽锅炉，燃烧器燃烧效率低，燃烧阻力大，氮氧化物排放高于30mg/m3，碳排放高，不符合国家节能减排的要求，采用传统的烟气湍流强化传热，强化能力弱，所需锅炉受热面大幅增加，同时也增加了换热管束的数量，增加了材料成本以及焊接工作量，使得工艺碳排放大大增加。

技术实现思路

[0003]为了解决燃气蒸汽锅炉存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种管耦合板预混水冷燃烧及强化换热的燃气蒸汽锅炉，采用环形水冷燃烧管屏，环形水冷燃烧管屏的换热管束相邻光管之间采用扁钢焊接，并扁钢上开有两列径向孔，使得混合气在扁钢外侧形成交错流，点火燃烧后有利于提高火焰稳定性，降低火焰长度，降低火焰温度，使燃气燃烧器氮氧化物排放小于30mg/m3；燃烧效率大于99.8％，与传统国产燃烧器相比可降低燃烧阻力40％，有效降低碳排放10％～30％以上；采用“层流强化”换热的管耦合板翅强化换热管束，管耦合板翅强化换热管束之间形成缝隙通道，相邻耦合翅片蒸发换热管束之间形成的缝隙通道可以消除传统换热过程中的中心高温区，烟气通过缝隙通道时，整个通道均处于传热传质强烈的边界层区域，换热系数可达130W/m2·
℃以上。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种管耦合板预混水冷燃烧及强化换热的燃气蒸汽锅炉，采用立式布置，包括燃烧器、管耦合板预混水冷燃烧管屏、管耦合板翅强化换热管束、膜式壁下降管屏、螺旋翅片对流管束、节能冷凝管束、上部汽水室、下部水室、锅炉外壳以及烟囱；管耦合板预混水冷燃烧管屏、管耦合板翅强化换热管束、膜式壁下降管屏由内向外同心布置，管耦合板预混水冷燃烧管屏和管耦合板翅强化换热管束之间的环形空间即为炉膛，管耦合板翅强化换热管束和膜式壁下降管屏之间空间形成烟气通道，螺旋翅片对流管束、节能冷凝管束和烟囱沿着烟气流向设置在锅炉外壳一侧；上部汽水室和下部水室为环形集箱，管耦合板预混水冷燃烧管屏、管耦合板翅强化换热管束、膜式壁下降管屏以及螺旋翅片对流管束连通上部汽水室和下部水室；管耦合板翅强化换热管束设置缝隙式烟气通道；燃烧器设置在顶部中心位置。
[0005]螺旋翅片对流管束布置有三排，第一排螺旋翅片对流管束的上端和下端分别伸入上部汽水室和下部水室的底部和顶部，第二排和第三排螺旋翅片对流管束的基管弯折成“C”型，第二排和第三排螺旋翅片对流管束上端和下端分别从上部汽水室和下部水室的外
侧面伸入上部汽水室和下部水室，管耦合板预混水冷燃烧管屏上端和下端分别从上部汽水室和下部水室的内侧面伸入上部汽水室和下部水室。
[0006]耦合翅片蒸发换热管束采用折翅翅片管，折翅翅片管包括基管和翅片，基管采用缩颈光管，翅片包括相互连接的折翅和前翅，前翅与光管连接，折翅与前翅之间有一弯折角，折翅悬空，翅片表面设置纵向肋；翅片弯折设定的角度使得前一管的折翅和下一管的前翅平行，翅片起始端厚度最大，沿着气流方向厚度逐渐降低，折翅沿气流方向厚度不变，前一管的折翅和下一管的前翅之间形成缝隙通道，前一管折翅和后一管的前翅之间的缝隙通道宽度为0.2～1mm；基管和翅片内外开坡口，采用TIG焊接、MIG焊接或激光焊连接，基管采用燃气锅炉标准规定的材料，翅片采用导热系数不低于200W/(m
·
K)的材料制成。
[0007]纵向肋包括前翅外侧表面和折翅内侧表面设置矩形纵向肋或者波浪形纵向肋，矩形纵向肋和波浪形纵向肋采用激光切割、冲压或刻蚀工艺成型；
[0008]或纵向肋为横纵交错肋、纵向交错肋以及横纵交错扰流柱型肋，前翅外侧肋和折翅内侧肋组合形成“迷宫式烟气通道”，所述横纵交错肋、纵向交错肋以及横纵交错扰流柱型肋采用激光切割、冲压和刻蚀工艺成型。
[0009]锅炉外壳板与膜式壁下降管屏之间敷有内衬的保温材料，上部汽水室内侧面和均流孔板之间所形成的环形空间中填充耐火泥；下部水室内侧所围成的柱形空间内填充耐火泥。
[0010]环形预混水冷燃烧管屏包括多个“C”型换热光管，相邻换热光管间采用扁钢焊接，扁钢上以设定的角度顺列或错列开设通孔，通孔形状为圆形、菱形、矩形或长圆形，换热管竖直布置形成环形水冷燃烧管屏；管耦合板预混水冷燃烧管屏内侧设置均流孔板，均流孔板为圆筒形，止于下部水室顶部的密封孔板，上部汽水室的密封孔板下方为起始打孔位置，均流孔板厚度为10～15mm。
[0011]上部汽水室上表面内侧设置两个“L”型折板，两个“L”型折板相对设置，其中一个“L”型折板的宽度和高度都小于另一个“L”型折板；下部水室外侧有给水进口，底部有密封板，上部汽水室的顶部有安全阀、蒸汽出口、压力表和压力传感器，侧面有水位计接口。
[0012]锅炉外壳顶部与上部汽水室的底部和下部水室的顶部外沿相接，包围螺旋翅片对流管束和节能冷凝管束，锅炉尾部连接一方转圆结构烟道外壳，方转圆结构烟道外壳尾部连接烟囱，下方开有一冷凝水排出孔；上部汽水室的顶部中心位置设置有燃烧器安装面板，燃烧器固定在燃烧器安装面板上，燃烧器连接有鼓风机，均流孔板焊接在燃烧器安装面板下面。
[0013]上部汽水室内圈设置上部集箱，下部水室内圈设置下部集箱，管耦合板预混水冷燃烧管屏的基管采用竖直的缩颈光管，基管的上端和下端分别深入上部集箱和下部集箱的底部和顶部，上部汽水室上表面为光板。
[0014]下部集箱内有雾化器，雾化器的入口连通下部水室。
[0015]上部汽水室和上部集箱采用弯头连通，下部水室和下部集箱采用弯头连通。
[0016]膜式壁下降管屏包括多个换热管，多个换热管束竖直布置，相邻换热管间采用扁钢焊接密封，膜式壁下降管屏沿着涡线排布，形成宽度逐渐增大的等压烟气通道。
[0017]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0018]本专利技术的一种管耦合板预混水冷燃烧及强化换热的燃气蒸汽锅炉采用层流强化
换热的理念，通过缝隙通道消除烟气换热过程的中心高温区，使锅炉烟气仅需50mm～200mm长的流程即可从1150℃以上降至280℃以下，同时烟气阻力控制在1000Pa以下，降低锅炉蒸吨钢耗量和水容积；本专利技术的一种管耦合板预混水冷燃烧及强化换热的燃气蒸汽锅炉可实现天然气全预混水冷稳定燃烧，有效降低火焰长度和火焰温度，使燃气燃烧器氮氧化物排放小于30mg/m3，燃烧效率大于99.8％，与传统燃烧器相比可降低燃烧阻力40％，有效降低碳排放10％～30％以上，同时预混器内置使得锅炉结构更加紧凑，进一步缩小锅炉体积。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管耦合板预混水冷燃烧及强化换热的燃气蒸汽锅炉，其特征在于，采用立式布置，包括燃烧器(2)、管耦合板预混水冷燃烧管屏(3)、管耦合板翅强化换热管束(4)、膜式壁下降管屏(5)、螺旋翅片对流管束(6)、节能冷凝管束(7)、上部汽水室(8)、下部水室(9)、锅炉外壳(10)以及烟囱(12)；管耦合板预混水冷燃烧管屏(3)、管耦合板翅强化换热管束(4)、膜式壁下降管屏(5)由内向外同心布置，管耦合板预混水冷燃烧管屏(3)和管耦合板翅强化换热管束(4)之间的环形空间即为炉膛，管耦合板翅强化换热管束(4)和膜式壁下降管屏(5)之间空间形成烟气通道，螺旋翅片对流管束(6)、节能冷凝管束(7)和烟囱(12)沿着烟气流向设置在锅炉外壳(10)一侧；上部汽水室(8)和下部水室(9)为环形集箱，管耦合板预混水冷燃烧管屏(3)、管耦合板翅强化换热管束(4)、膜式壁下降管屏(5)以及螺旋翅片对流管束(6)连通上部汽水室(8)和下部水室(9)；管耦合板翅强化换热管束(4)设置缝隙式烟气通道；燃烧器(2)设置在顶部中心位置。2.根据权利要求1所述的管耦合板预混水冷燃烧及强化换热的燃气蒸汽锅炉，其特征在于，螺旋翅片对流管束(6)布置有三排，第一排螺旋翅片对流管束(6)的上端和下端分别伸入上部汽水室(8)和下部水室(9)的底部和顶部，第二排和第三排螺旋翅片对流管束(6)的基管弯折成“C”型，第二排和第三排螺旋翅片对流管束(6)上端和下端分别从上部汽水室(8)和下部水室(9)的外侧面伸入上部汽水室(8)和下部水室(9)，管耦合板预混水冷燃烧管屏(3)上端和下端分别从上部汽水室(8)和下部水室(9)的内侧面伸入上部汽水室(8)和下部水室(9)。3.根据权利要求1所述的管耦合板预混水冷燃烧及强化换热的燃气蒸汽锅炉，其特征在于，耦合翅片蒸发换热管束(4)采用折翅翅片管，折翅翅片管包括基管(41)和翅片(42)，基管(41)采用缩颈光管，翅片(42)包括相互连接的折翅和前翅，前翅与光管连接，折翅与前翅之间有一弯折角，折翅悬空，翅片(42)表面设置纵向肋(43)；翅片(42)弯折设定的角度使得前一管的折翅和下一管的前翅平行，翅片(42)起始端厚度最大，沿着气流方向厚度逐渐降低，折翅沿气流方向厚度不变，前一管的折翅和下一管的前翅之间形成缝隙通道，前一管折翅和后一管的前翅之间的缝隙通道宽度为0.2～1mm；基管(41)和翅片(42)内外开坡口，采用TIG焊接、MIG焊接或激光焊连接，基管(41)采用燃气锅炉标准规定的材料，翅片(42)采用导热系数不低于200W/(m
·
K)的材料制成。4.根据权利要求3所述的管耦合板预混水冷燃烧及强化换热的燃气蒸汽锅炉，其特征在于，纵向肋(43)包括前翅外侧表面和折翅内侧表面设置矩形纵向肋(431)或者波浪形纵向肋(432)，矩形纵向肋(431)和波浪形纵向肋(432)采用激光切割、冲压或刻蚀工艺成型；或纵向肋(43)为横纵交错肋、纵向交错肋以及横纵交错扰流柱型肋，前翅外侧肋和折翅内侧肋组合形成“迷宫式烟气通道”，所述横纵交错肋、纵向交错肋以及横纵...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵钦新，房义涛，仇建伟，邓世丰，孟向军，邵怀爽，苗海兵，梁志远，
申请(专利权)人：青岛有源热能设备有限公司，
类型：发明
国别省市：