CN102022822B - 高效节能热管锅炉制造工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效节能热管锅炉制造工艺方法，属于机械类，主要由上部的锅筒和下部的炉底座组成，炉底座内设有将燃煤送入炉膛内燃烧的电机和减速器带动的链条炉排，本发明根据锅炉吨位大小的不同管径的锅筒内设有复数个能够使烟气通过的大烟管，其数个大烟管以锅筒的轴心对称或均布连接成一体固定在锅筒的容置空间内，在每根的大烟管上部加工有复数个均布用于安装热管的安装孔，与安装孔对应数量的热管焊接在大烟管上，热管与大烟管焊接为热管受热的一定长度部分深入锅筒内烟道中，放出热量部分一定长度外置于锅筒的循环水内，优点在于：结构简单，提高锅炉热效率、降低能源损耗，减轻环境污染。

Description

高效节能热管锅炉制造工艺方法

技术领域

本发明涉及机械类，特别涉及一种高效节能热管锅炉，尤指具有明显节能效果的高效节能热管锅炉制造工艺方法。

背景技术

随着国民经济的发展，作为经济发展基础的能源需求日益增长，供求关系日益紧张，成为制约我国经济发展的瓶颈。目前我国的中、小型锅炉占有较大的数量，每年用煤量占我国原煤产量的三分之一左右。目前，国内外传统锅炉在结构上大同小异，如附图1所示，在锅筒1A换热烟管1B，对锅筒中的循环水进行不断的加热，达到为用户提供热源的需求。这种原理的锅炉几十年来虽经不断改进，但换热烟管都采用无缝钢管进行导热，由于锅筒内用来导热的烟管都很细：6T以下锅炉烟管为φ51，20T为φ70，40T 为φ89。由于锅炉燃烧产生的煤烟内所含煤焦油、二氧化硫、水蒸气及其它十几种化学物质的腐蚀作用，烟管内壁很容易挂烟灰，几年后因腐蚀报废，且传统的锅炉耗钢量大，热效率低，存在能耗高、浪费大、环境污染严重等问题。通过对大量锅炉运转情况的观察表明，传统锅炉的热效率在使用五年以后只能达到60%左右，一些烟管更细的小锅炉只能达到50%，而目前国内运行的锅炉百分七十以上是五年以上旧锅炉，显而易见，几十万台的传统锅炉的燃煤浪费是一个惊人的天文数字。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效节能热管锅炉制造工艺方法，解决现有锅炉存在的热热效率低、能耗高、浪费大、环境污染严重的问题。

本发明的结构由炉体、前烟箱、储煤斗、炉底座、链条炉排、前辐射拱、后辐射拱、后烟箱、后烟箱法兰盘、出水口、出水法兰、热管、大烟管、锅筒、水冷壁、集箱、回水口构成，其中：

在炉底座内设有通过电机和减速器带动的链条炉排，将燃煤送入炉膛内燃烧；

在炉底座的上部设有锅筒，锅筒内设有多根大烟管，在锅筒的两端分别设有前烟箱和后烟箱，与外部连接的烟筒连接于后烟箱的法兰盘上，在锅筒的上部设有供热出水口。

该锅筒根据锅炉吨位的大小，设有若干根大烟管，并每根大烟管上都焊接有沿其长度方向上的多排均布等分的热管，并且为多根大烟管连接成一体装入锅筒中的安装结构；

在炉底座上端两侧分别设有集箱，在集箱上端设有水冷壁，该水冷壁与锅筒两侧相连接，在炉膛左端设有煤斗，在其炉膛内部设有保证充分燃烧的前辐射拱和后辐射拱。

本发明完全改变传统锅炉在锅筒内直接放置若干根烟管的导热管结构，而采用在锅筒内设置多根直径大的大烟管，在每根大烟管的上部焊接有多排、沿其轴线全部长度上均布的多根热管，每根热管的部分长度深入在大烟管中，为热管的吸热部分；而伸出大烟管外的部分长度置于锅筒内的循环水中，为热管的放热部分；由于深入到大烟管内的热管部分不断地被流过的高温烟气所加热，使热管内的介质被激活而发生相变，由于热管内处于高温真空状态，发生相变的介质以极快的速度将热导入到热管伸出大烟管外部的放热部分，由于锅筒内循环水的冷却作用，使带热介质发生放热相变，将发生放热相变产生的热量导入水中，而被流动的循环水不断地带走，周而复始，完成热的传导和换热过程，而将热源提供给用户；用于导热的热管深入在大烟管腔内部分长度与烟气流动方向相垂直，致使热管对大烟管内的烟气形成较大的阻力与扰动作用，使烟气能在大烟管内反复翻腾冲刷，极大地加强了烟气在大烟管内的冲刷作用。

根据锅炉吨位大小配置锅筒内大烟管的数量，其设置成偶数根大烟管以锅筒的安装轴心线对称、等分布置；而设置成奇数根大烟管则所在安装的圆周线上等分布置，并将成组设置的大烟管焊接到两侧封头上连接成一体后再沿锅筒的长度方向固定于锅筒的容置空间内。

大烟管为直径不小于φ273 毫米的大直径钢管，每台锅炉大烟管数量至少为4根，而不多于20根。

采用每根热管两端封闭的结构，取代现有传统锅炉所采用的小直径烟管的导热方式，每一热管为两端封闭、经过多次化学防腐处理后注入超导介质的抽真空管，可以避免烟气中、水中的有害物质对热管内、外壁的侵蚀，保证其具有较长使用寿命。

热管在锅筒内大烟管上安装结构根据锅筒内由烟气进入大烟管初始段达700度高温区，烟气进入大烟管中间段的初始温度约为500度的中温区，最后流出段末端温度不超过150度低温区的实际状况，将热管按照三段区域设置成不同的热管结构，以提高热管的导热效率，达到本发明热管的导热系数是普通热管的39倍，导热速度为铜材的20倍的突出效果。

本发明的工作过程是将煤加入储煤斗，通过电机和减速器带动链条炉排将煤送入炉镗内燃烧，需要加热的管路系统回水由回水口经集箱和水冷壁管进入锅筒；产生的过热烟气经过前、后辐射拱进入前烟箱，再进入锅筒内的多根大烟管，由于每根烟管中设置多排若干根用于导热的热管，其热管的一部分长度深入在大烟管中，与高温的烟气直接接触获取热量，而热管的露出大烟管置于锅筒水中的部分则将锅筒内的低温水迅速加热成高温水，循环水不断被加热，这样周而复始地完成由若干根热管高效、高速地将锅筒中循环水加热过程，再由出水口经水泵送入供暖用户。流出大烟管、不高于150摄氏度温度的烟气进入后烟箱，由与后烟箱法兰盘相连接的烟囱排出室外。

采用辅助焊接架将热管焊接到大烟管上的制造工艺方法： 

a、热管与大烟管的焊接工艺，首先是按照设计要求对大烟管进行钻孔，然后将钻孔后的两根大烟管两端部分别固定到辅助的焊接工艺板上而结合成一焊接工艺体，然后放置在专门焊接用的辅助焊接架上准备焊接若干根热管；

b、在两并列的大烟管之间采用至少三组，每组为带有左右螺旋方向的丝杠螺母副的调整结构，通过转动每组丝杠上的板动扁面调整到不同伸长高度，而将两根大烟管撑开为中间向外凸起的“腰鼓形”状态；

c、通过搬动转动轴套逐一进行热管固定到大烟管上的焊接，并分高温A区、中温B区和低温C区分别逐排、逐根焊接多根热管到大烟管上；

d、完成两根大烟管的焊接后，再次搬动每组丝杠螺母副调整结构到相同的伸出高度，消除两根大烟管的“腰鼓形”状态，而原呈向一侧翘曲的 “腰鼓形”大烟管状态恢复成正常的直管状态，卸掉用于连接大烟管两端的辅助性焊接工艺板，成为单根焊接好热管到大烟管上的组件，以用于组装到锅筒内时备用。

上述制造工艺方法 消除了大烟管因采用一侧焊接多排、多个热管时而引起的严重变形的弊端。

本发明由于用于导热的热管深入在大烟管腔内部分长度与烟气流向方向相垂直，并横向交错排列，致使热管对大烟管内的烟气形成较大的阻力与扰动作用，使烟气能在大烟管内反复翻腾冲刷，极大地加强了烟气在大烟管内的冲刷作用，使得大烟管的内壁和热管的外壁很难沉积烟灰及其它有害物质，又由于热管在制作过程中，其内壁经过多次化学处理，加入介质，真空封闭，只要热管不漏，而几千根用来导热的真空封闭式热管其内壁永远是新的，其使用时间为十七至二十年以上，且热管的当量导热系数为碳钢导热系数的300倍以上，其导热速度为铜的十几倍，通过20吨实验炉历经四个采暖期的运行，在2007年、2010年经吉林省能源利用监测中心两次检测表明，同一台20吨的试验用热管锅炉，使用四个采暖期的检测结果（2007年检测一次，2010年检测一次），其热效率均在82%以上，如同新炉，在2009年寒冬的情况下，实验炉每万平方米供暖耗煤平均290吨，与长春市每万平方米平均耗煤420吨相比，达到节煤30%以上。综上所述，本发明采用大烟管及焊接在大烟管上的数千根热管，如本发明仅20吨锅炉就使用了4500多根热管的技术方案，无论是从产品结构上，还是从节能效果上，与传统的、局限于4吨以下小吨位锅炉采用的数十根热管的技术方案相比，本发明是一种在锅炉产品结构领域的一大突破，目前在国内外尚无类似结构锅炉技术的报道。

本发明的优点在于：结构简单，提高锅炉热效率、降低能源损耗显著，并减轻环境污染；由于采用真空热管代替传统小锅炉的无缝钢管导热，极大地提高了锅炉的换热速度。

附图说明

图1 为已有热传导锅炉的结构原理横截面示意图。

图2 为本发明主视A-A剖视示意图。

图3 为本发明俯视示意图。

图4 为发明的B-B剖视示意图。

图5 为本发明辅助焊接架结构示意图。

具体实施方式

如附图2至附图4所示，本实用新型的结构是由炉体1、前烟箱2、储煤斗3、炉底座4、链条炉排5、前辐射拱6、后后辐射拱7、后烟箱8、烟箱法兰盘9、出水口10、出水法兰11、热管12、大烟管13、锅筒14、水冷壁15、集箱16、回水口17构成。其中在炉底座4内设有链条炉排5，通过电机和减速器带动链条炉排5将煤送入炉膛内燃烧，在炉底座4上端两侧分别设有集箱16，在集箱上端设有多个水冷壁15，该水冷壁与炉体1两端部相连接；在炉膛左端设有煤斗3，在其炉膛内部设有前辐射拱6、后辐射拱7，在其上端设有锅筒14，该锅筒的两端分别设有前烟箱2、后烟箱8，在后烟箱8端头设有用于封闭后烟箱的法兰盘9，在炉体1上设有出水口10及出水法兰11，该锅筒14内部设有四根大烟管13，在每根大烟管13的圆周面上焊接有三排热管，并在每排轴线全部长度上均布焊接多根热管12，回水口17与集箱16相连接。

本实用新型的工作过程是将煤加入储煤斗3，通过电机和减速器带动链条炉排5将煤送入炉镗内燃烧，产生的热烟气经过前辐射拱6和后辐射拱7进入前烟箱2后再进入四根大烟管13，通过大烟管13后再流入后烟箱8，冷却后的烟气由与法兰盘9相接的烟囱排出；与此同时需要加热的循环水由回水口17经集箱16和水冷壁管15进入锅筒14，经锅筒14底部与火焰接触的直接加热和大烟管内多排多根热管12的导热，而将水迅速加热，再由出水口10经水泵将加热后的水送给采暖用户。

如附图5所示，为本发明辅助焊接架结构示意图，其主要由辅助焊接架21、焊接翻转用支撑轴211、转动轴套22、丝杠螺母副23、丝杠板动扁面231、焊接工艺板24、大烟管13A、热管12A、大烟管13B、热管12B组成。

本发明热管锅炉采用辅助焊接架将热管焊接到大烟管上的制造工艺方法如下：

a、热管与大烟管的焊接工艺，首先按照设计要求对大烟管进行钻孔，然后将钻好热管焊接孔的两根大烟管13A、13B两端部分别固定到两辅助焊接工艺板24上而结合成一工艺体，然后将两根大烟管13A、13B放置在专门焊接用的辅助架体21上准备焊接若干根热管12A和12B；

b、在两并列的大烟管13A和13B之间采用三组带有左右螺旋方向的丝杠螺母副23的调整结构，通过转动每组丝杠上的板动扁面231到不同伸长高度，而将两根大烟管13A和13B撑开为中间向外凸起的“腰鼓形”状态；

c、通过搬动安装在翻转用支撑轴211上的转动轴套22及其辅助工艺板24，逐一进行热管12A固定到大烟管13A或热管12B固定到13B上的焊接，并分高温A区、中温B区和低温C区分别逐排、逐根焊接若干根热管12A和12B到大烟管13A和13B上；

d、完成两根大烟管13A和13B的焊接后，再次搬动每组丝杠螺母副23的调整结构到相同的伸出高度，消除两根大烟管的“腰鼓形”状态，而原呈向一侧翘曲的 “腰鼓形”大烟管状态恢复成正常的直管状态，卸掉用于连接大烟管两端的焊接工艺板24，成为单根焊接好热管到大烟管上组件13，以用于整体组装到锅筒14内时备用。

Claims (1)

1.一种高效节能热管锅炉制造工艺方法，其高效节能热管锅炉主要由上部的锅筒本体和下部的由电机和减速器带动、将煤送入炉膛内燃烧的链条炉排所组成，在锅筒内设置多根直径大的大烟管，在每根大烟管的上部焊接有多排、沿其轴线全部长度上均布的多根热管，每根热管的部分长度深入在大烟管中，为热管的吸热部分；而伸出大烟管外的部分长度置于锅筒内的循环水中，为热管的放热部分；由于深入到大烟管内的热管部分不断地被流过的高温烟气加热，使热管内的介质被激活而发生相变，由于热管内处于高温真空状态，发生相变的介质以极快的速度将热导入到热管伸出大烟管外部放热部分，由于锅筒内循环水的冷却作用，使带热介质发生放热相变，将发生放热相变产生的热量导入水中，而被流动的循环水不断地带走，周而复始，完成热的传导和换热过程，而将热源提供给用户；用于导热的热管深入在大烟管腔内部分长度与烟气流动方向相垂直，致使热管对大烟管内的烟气形成较大的阻力与扰动作用，使烟气能在大烟管内反复翻腾冲刷，极大地加强了烟气在大烟管内的冲刷作用；

根据锅炉吨位大小配置锅筒内大烟管的数量，其设置成偶数根大烟管以锅筒的安装轴心线对称、等分布置；而设置成奇数根大烟管则所在安装的圆周线上等分布置，并将成组设置的大烟管焊接到两侧封头上连接成一体后再沿锅筒的长度方向固定于锅筒的容置空间内，其特征在于：高效节能热管锅炉制造工艺方法是：

a、热管与大烟管的焊接工艺，首先按照设计要求对大烟管进行钻孔，然后将钻孔后的两根大烟管两端部固定到两辅助焊接工艺板上而结合成一工艺体，然后将两根大烟管放置在专门焊接用的辅助架体上准备焊接若干根热管；

b、在两并列的大烟管之间采用至少三组，每组为带有左右螺旋方向的丝杠螺母副的调整结构，通过转动每组丝杠上的板动扁面调整到不同伸长高度，而将两根大烟管撑开为中间向外凸起的“腰鼓形”状态；

c、通过搬动转动轴套逐一进行热管固定到大烟管上的焊接，并分高温A区、中温B区和低温C区分别逐排、逐根焊接热管到大烟管上；

d、完成两根大烟管的焊接后，再次搬动每组丝杠螺母副调整结构到相同的伸出高度，消除两根大烟管的“腰鼓形”状态，而原呈向一侧翘曲的 “腰鼓形”大烟管状态恢复成正常的直管状态，卸掉用于连接大烟管两端的辅助性焊接工艺板，成为单根焊接好热管到大烟管上的组件，以用于组装到锅筒内时备用。

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