CN101078564A - 一种冷凝型蓄热式燃烧天然气锅炉系统 - Google Patents

一种冷凝型蓄热式燃烧天然气锅炉系统 Download PDF

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Abstract

一种冷凝型蓄热式燃烧天然气锅炉系统，锅炉本体锅筒内布置U型燃烧室，U型管燃烧室两端对称连接交替工作的蓄热式天然气燃烧器，空气和烟气通过四通阀与锅炉燃烧用空气和燃烧后烟气连通；燃烧器上方布置的组合式烟气冷凝换热器与四通阀烟气出口连接，烟气侧底部安装密封的冷凝液排放管道，组合式烟气冷凝换热器的烟气侧有带调节阀门的旁通管连接，用以调整烟气侧阻力和出口温度，锅炉给水首先进入组合式烟气冷凝换热器，冷却烟气，给水被加热后，锅炉给水由组合式烟气冷凝换热器进入锅炉本体，对于蒸汽锅炉系统，当锅炉处于非补水期间，由烟气冷凝换热器加热后的给水直接进入锅炉补水箱，可以同时加热锅炉给水、给水箱水和其它系统工质。

Description

一种冷凝型蓄热式燃烧天然气锅炉系统
技术领域
本发明涉及一种冷凝型蓄热式燃烧天然气锅炉系统，属于热工设备，天然气锅炉领域。
背景技术
目前，各类天然气锅炉一般采用烟火管或水管锅炉，金属消耗大，排烟温度高，常用的天然气热水锅炉系统排烟一般在110℃以上，蒸汽锅炉排烟温度一般在200℃以上。由于天然气具有较高的氢含量，燃烧产物中含有大量水蒸气。天然气的高低位发热量差值很大。因而高温排放烟气导致目前的天然气锅炉不仅耗用大量金属，热效率也不高。为了有效提高天然气锅炉热效率，出现了烟气热能回收装置，利用换热器，采用低温工质与烟气换热，降低排烟温度。但是目前天然气工业锅炉一般为正压运行，排烟的允许压降有限，导致天然气工业锅炉无法广泛采用燃煤锅炉采用的尾部受热面。更重要的是天然气燃烧后烟气余热的很大比例是烟气中的水蒸气汽化潜热，其余热回收明显不同于燃煤锅炉烟气余热回收，因为只有低于烟气露点温度的低温工质才有可能回收天然气锅炉的烟气中的汽化潜热。此外中小型天然气锅炉采用卧式三回程的比较多，除火筒内燃烧火焰温度较高，其它两个回程内烟气温度逐渐降低，导致传热温差大幅度减小，金属受热面的利用率原地于火筒受热面。
发明内容
为了克服现有技术结构的不足，本发明提供一种冷凝型蓄热式燃烧天然气锅炉系统。提供一种能有效降低天然气锅炉金属消耗和提高锅炉热效率的新型天然气锅炉系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
包括锅炉本体、U型燃烧室、蓄热式燃烧器和组合式烟气冷凝换热。其特点是：锅炉本体仍为容积式圆柱型金属受压锅筒，锅筒内布置U型燃烧室，U型管燃烧室两端对称连接蓄热式天然气燃烧器，两个蓄热式燃烧器通过四通阀与天然气燃烧用空气和燃烧后烟气连通；燃烧器上方布置组合式烟气冷凝换热器，组合式烟气冷凝换热器的烟气侧分别与四通阀烟气通道和引风机连接，组合式烟气冷凝换热器烟气侧底部安装密封的冷凝液排放管道至冷凝水处理系统，组合式烟气冷凝换热器的水侧通道可以分别与锅炉给水管路、给水箱或其它用热水系统相连；四通阀烟气出口管道除与组合式烟气冷凝换热器烟气侧相连接，同时有一带阀门支路(旁通管)跨过组合式烟气冷凝换热器直接连接到组合式烟气冷凝换热器的烟气出口管路；锅炉的风烟系统采用引风机，在组合式烟气冷凝换热器后部布置引风机将烟气排向烟筒。
本发明的工作原理是这样的，锅炉本体的两个交替工作的蓄热式燃烧器分别设在U型燃烧室的两端，两个蓄热式燃烧器与连接空气和烟气通道的四通阀连接，室温空气通过四通阀进入蓄热式换热燃烧器的陶瓷蓄热换热器，在陶瓷蓄热式换热器中，空气被加热到接近燃烧室内温度，通过旋流板，高温空气高速旋转射入燃烧室内，与天然气混合燃烧，高速旋流形成涡旋，卷吸烟气回流，降低燃烧区域氧气含量，导致低氧燃烧，减少氮氧化物生成，未充分燃烧的可燃气体在燃烧室后部氧化，燃烧室内形成较均匀的温度分布，燃烧产物烟气通过燃烧室另一侧蓄热式燃烧器的陶瓷蓄热换热器将烟气温度降低到200℃以下，烟气通过四通阀排向组合式烟气冷凝换热器，烟气温度明显下降，烟气中含有的水蒸气部分冷凝，凝结液由组合式换热器底部排出到冷凝液处理器或下水系统。四通阀按设定的频率工作，对空气、烟气和天然气系统进行切换，同时切换天然气供气系统，停止一侧燃烧器，启动另一侧燃烧器，两个蓄热式换热器分别被烟气加热蓄热和加热空气放热。空气和烟气通过组合式烟气冷凝换热器后部的引风机提供动力流动。组合式烟气冷凝换热器的烟气侧有带调节阀门的旁通管连接，用以调整烟气侧阻力和出口温度。锅炉给水首先进入组合式烟气冷凝换热器，冷却烟气，给水被加热后，锅炉给水由组合式烟气冷凝换热器进入锅炉本体，出水或蒸汽送出锅炉给用户系统。为保证锅炉安全运行，对于蒸汽锅炉系统，当锅炉处于非补水期间，由烟气冷凝换热器加热后的给水直接进入锅炉补水箱。此外组合式烟气冷凝换热器具有多种组合方式，可以不与锅炉给水系统相连，而是只与补水箱连接，目的是加热补水箱内水；此外还可以将组合式烟气冷凝换热器与其它需要加热的系统连接；组合式烟气冷凝换热器还可以同时加热锅炉给水、给水箱水和其它系统工质，因为组合式烟气冷凝换热器可以串连和并联使用。
本发明的有益效果，本发明用于天然气锅炉，包括热水锅炉和蒸汽锅炉。本发明的锅炉系统中组合式烟气冷凝换热器安装在蓄热式燃烧器上方，和锅炉本体构成一体化设备，本发明采用一体化控制系统，燃烧器、四通阀、给水和烟气冷凝换热器采用统一的控制系统。采用本发明，天然气锅炉制造金属耗量可以减少20％以上，锅炉热效率可以提高到98％以上。
附图说明
图1是本发明系统图。
图1给出了本发明的系统示意，包括锅炉本体(1)、U型管燃烧室(2)、蓄热式天然气燃烧器(3)、空气烟气四通阀(4)、点火器(5)、天然气供气管(6)、空气管(7)、烟道(8)和烟气冷凝换热器(9)、换热器烟气旁通管(10)和引风机(11)；此外还有锅炉给水管(12)、锅炉给水箱(13)、冷凝液排放管(14)和锅炉出水管或出汽管(15)。
下面结合附图和实施例对实用新型进一步说明。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，
一种冷凝型蓄热式天然气锅炉系统，主要包括锅炉本体(1)、锅筒、U型管燃烧室(2)、蓄热式燃烧器(3)和烟气冷凝换热器(9)。其主要特征在于：锅筒为圆筒型金属受压容器外壳，在锅筒内布置U型燃烧室(2)，为光管或波纹管结构；U型管燃烧室(2)两端对称连接蓄热式天然气燃烧器(3)，两个蓄热式天然气燃烧器(3)通过金属空气烟气四通阀(4)与锅炉燃烧用空气管(7)和烟道(8)连通使燃烧后烟气通过；蓄热式天然气燃烧器(3)上方布置组合式烟气冷凝换热器(9)，组合式烟气冷凝换热器(9)的烟气侧分别与金属空气烟气四通阀(4)、烟道(8)和烟筒连接，组合式烟气冷凝换热器(9)烟气侧底部安装密封的冷凝液排放管道(14)，组合式烟气冷凝换热器(9)的水侧通道可以分别与锅炉给水管路(12)、给水箱(13)或其它用热水系统相连；金属空气烟气四通阀(4)烟气出口管道除与组合式烟气冷凝换热器(9)烟气侧相连接，同时有一带阀门支路(旁通管)(10)跨过组合式烟气冷凝换热器(9)直接连接到组合式烟气冷凝换热器(9)的烟气出口管路；锅炉的风烟系统采用引风机(11)，在组合式烟气冷凝换热器(9)后部布置引风机(11)将烟气排向烟筒。
点火器(5)布置在蓄热式燃烧器(3)出口用来点燃主火焰。
天然气供气管(6)与蓄热式燃烧器(3)连接提供燃烧用天然气。
锅炉出水管或出汽管(15)与锅炉本体(1)锅筒相连。
实施例2：
上述的U型燃烧室可以在锅筒内布置一个或两个，同时对应一对或两对蓄热式燃烧器。上述的组合式烟气冷凝换热器可以给锅炉给水(补水)、给水箱或其它用热系统加热，可以同时加热几个系统，也可以只加热一个系统。

Claims (7)

1.冷凝型蓄热式天然气锅炉系统，包括锅炉本体、U型燃烧室、蓄热式燃烧器和组合式烟气冷凝换热，其特征是：锅炉本体为容积式圆柱型金属受压锅筒，锅筒内布置U型燃烧室，U型管燃烧室两端对称连接蓄热式天然气燃烧器，两个蓄热式燃烧器通过四通阀与天然气燃烧用空气和燃烧后烟气连通；燃烧器上方布置组合式烟气冷凝换热器，组合式烟气冷凝换热器的烟气侧分别与四通阀烟气通道和引风机连接，组合式烟气冷凝换热器烟气侧底部安装密封的冷凝液排放管道至冷凝水处理系统，组合式烟气冷凝换热器的水侧通道可以分别与锅炉给水管路、给水箱或其它用热水系统相连；四通阀烟气出口管道除与组合式烟气冷凝换热器烟气侧相连接，同时有一带阀门支路跨过组合式烟气冷凝换热器直接连接到组合式烟气冷凝换热器的烟气出口管路；锅炉的风烟系统采用引风机，在组合式烟气冷凝换热器后部布置引风机将烟气排向烟筒。
2.根据权利要求1所述的一种冷凝型蓄热式天然气锅炉系统，其特征是：在锅筒内布置U型燃烧室为光管或波纹管结构。
3.根据权利要求1或2所述的一种冷凝型蓄热式天然气锅炉系统，其特征是：所述的U型燃烧室在锅筒内布置一个或两个，同时对应一对或两对蓄热式燃烧器。
4.根据权利要求3所述的一种冷凝型蓄热式天然气锅炉系统，其特征是：所述的组合式烟气冷凝换热器可以给锅炉给水或补水、给水箱或其它用热系统加热，可以同时加热几个系统，也可以只加热一个系统。
5.根据权利要求1所述的一种冷凝型蓄热式天然气锅炉系统，其特征是：烟气冷凝换热器为蛇型结构的金属翅片管单元结构，组合单元优化值为1-3，每个单元具有独立的进水管和出水管以及底部冷凝液排放管。
6.根据权利要求1所述的一种冷凝型蓄热式天然气锅炉系统，其特征是：锅炉包括热水锅炉和蒸汽锅炉。
7.根据权利要求1所述的一种冷凝型蓄热式天然气锅炉系统，其特征是：组合式烟气冷凝换热器安装在蓄热式燃烧器上方，和锅炉本体构成一体化设备。
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