CN102338470A - 一种新型的角管式热水锅炉对流受热面的结构 - Google Patents

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糜佳
陆照蓉
赵燕华
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Abstract

本发明公开了一种新型的角管式热水锅炉对流受热面的结构，以解决目前角管式锅炉对流受热面处流速不均匀问题。这种新型的角管式热水锅炉对流受热面的结构包括炉膛后壁、通道后壁、第一级旗式受热面、第二级旗式受热面、第三级旗式受热面，其主要技术特征是将炉膛后壁单纯倾斜一个角度α，使对流烟道中各级对流受热面的烟气流通截面积平稳缩小，以实现对流烟道内的各级旗式受热面烟速趋于一致。这种新型的对流受热面结构主要用于角管式热水锅炉系统中。

Description

一种新型的角管式热水锅炉对流受热面的结构
技术领域
本发明属于热能工程应用技术领域，涉及一种角管式热水锅炉对流受热面的结构。
背景技术
过去引进的角管式锅炉中对流烟道的布置如图1所示，（图中炉膛后壁1、通道后壁2、第一级旗式受热面3、第二级旗式受热面4、第三级旗式受热面5）。一、二、三级旗式受热面布置在由左右侧壁、炉膛后壁、通道后壁围成的对流烟道里，截面恒定。根据锅炉机组热力计算标准方法中烟气的计算速度公式如下；
Figure 2011102498215100002DEST_PATH_IMAGE002
式中B j为计算燃料消耗量，Kg/h；
V y为一公斤燃料燃烧后，按760毫米汞柱和0℃状态下及烟道中平均过剩空气系数下计算的烟气体积，m3/Kg；
F为流通断面的面积，m3；
θ pj为烟气平均温度，℃。
从公式中可以看出影响烟气流速的主要因素是F流通断面面积和烟气平均温度。由于在过去的对流烟道布置形式中各级旗式受热面的流通断面面积是不变的，则影响各级旗式受热面烟气流速的因素就只有烟气温度，并与烟气温度成正比，随着烟气温度的下降，各级旗式受热面的烟气流速也依次下降，从而造成在对流烟道中的各级受热面的流速不均匀，特别是在热水锅炉中，这样的形式造成最后一级旗式受热面的流速过低，甚至低于5m/s，这样大大降低了受热面的传热系数，不利于传热，同时极易在旗式受热面管子上形成积灰，影响锅炉的有效出力，也降低了锅炉的效率。为了达到低的排烟温度就要布置许多旗式受热面，锅炉的综合经济性也不佳。
为了解决上述问题，改善末级旗式受热面的传热效果，许多研究者着眼于影响烟气流速两大因素烟气流通断面面积和烟气平均流速对对流烟道进行了改进：
1、一是采用后壁多次转弯的变截面设计，如图2所示，为了提高烟速最简便的方法是将各级对流受热面的烟气流通截面积逐级缩小从而达到提高末级旗式受热面的流速，使各级旗式受热面的流速均匀。改进方法是将进入第二、第三级旗式受热面之前的后壁膜式壁依次向内折转形成两个弯管段，分别实现三级旗式受热面的等流速设计。但是后壁膜式壁是由中间一个直段水冷壁和两个弯管组成的，改进后，后壁膜式壁被分割成了中间三个直段水冷壁，中间的两个弯管的水冷壁和两端的两个弯管，这样膜式壁的弯制极其复杂，制造工艺和装配过程也极其复杂，给实际生产带来了诸多不便，也给制造厂家增加了制造成本，经济性不佳。
2、二是从烟气平均流速和烟气流通截面积两方面进行改进。改变各级旗式受热面的管束直径，使第一级旗式受热面管束直径小于第二级旗式受热面管束直径，而保持第二级旗式受热面管束直径和第三级旗式受热面管束直径相同。优化第一、二级受热面传热温压和传热面积，即改变传热量，提高第二级受热面的烟气平均温度，减小第三级旗式受热面管束的长度和流通面积来提高烟气流速，在第三级对流受热面处的烟道内设置分割板减小烟道深度，烟道分割板选用低碳钢钢板喷涂防低温腐蚀的搪瓷或陶瓷。这样虽然没有改变对流烟道四周膜式壁的结构尺寸和形状，也没有改变烟道四周膜式壁的常规制造工艺，但是由于旗式受热面采用了两种管径一方面为采购带来了麻烦，同时对管子焊接带来困难，支管与母管尺寸越相近，骑马焊越困难；另一方面在水冷壁上的开孔也要采取两个尺寸，并且不同管径弯管的弯曲半径是不同的，这样在膜式壁上管子开孔的间距也就不同了，这样为制造带来了麻烦，也提高了制造成本，同时尺寸的多样化不利于这一结构的批量生产。
按照上述技术改进均未取得比较满意的效果，为此寻找新的途径来解决角管式锅炉对流受热面处流速不均匀问题。
发明内容
本发明的目的是要提供一种新型的角管式热水锅炉对流受热面的结构，以解决目前角管式锅炉对流受热面处流速不均匀问题。本发明的目的可通过如下技术方案来实施：一种新型的角管式热水锅炉对流受热面的结构包括炉膛后壁、通道后壁、第一级旗式受热面、第二级旗式受热面、第三级旗式受热面，其特征是将炉膛后壁单纯倾斜一个角度α，使对流烟道中各级对流受热面的烟气流通截面积平稳缩小，以实现对流烟道内的各级旗式受热面烟速趋于一致。
其余结构及制造工艺与现有技术相同或相似。
按照上述技术方案制作的一种新型的角管式热水锅炉对流受热面的结构与现有技术相比其主要特点是：
1、由于利用了炉膛后壁单纯倾斜一个角度α来使对流烟道中各级对流受热面的烟气流通截面积平稳缩小，既达到了对流烟道内的各级旗式受热面烟速趋于一致，又克服了背景技术中所述的二种改进方法所带来的缺陷，是一种较理想的解决方法；
2、由于采用了烟气流通截面积平滑缩小的设计方案，避免了对流烟道截面突变，经计算可以使最后一级受热面的流速提高到7m/s以上，大大提高了传热效率，节省了受热面材料。
3、实际实施时只需在弯制炉膛后壁膜式壁时在原有的弯制角度β的基础上增加一个角度α即可，其它制造工艺均与现有技术相同，不增加生产单位的制造成本及使用单位的安装成本。
4、能防止飞灰在受热面上的严重沉积，省去频繁吹灰所产生和高额附加运行费用，是一种值得推广的设计技术理念。
附图说明
图1、引进的角管式锅炉中对流烟道的结构示意图。
图2、后壁多次转弯的变截面设计的对流烟道结构示意图。
图3、本发明的一种新型的角管式热水锅炉对流受热面的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步叙述。
如图3所示：本发明的一种新型的角管式热水锅炉对流受热面的结构包括炉膛后壁1、通道后壁2、第一级旗式受热面3、第二级旗式受热面4、第三级旗式受热面5，其特征是将炉膛后壁单纯倾斜一个角度α，使对流烟道中各级对流受热面的烟气流通截面积平稳缩小，以实现对流烟道内的各级旗式受热面烟速趋于一致，具体施工时只需在弯制炉膛后壁膜式壁时在原来的弯制角度β的基础上增加一个角度α即可，其余制造工艺均与原来相同，制造厂家与安装单位也不会增加制造和安装成本。

Claims (1)

1.一种新型的角管式热水锅炉对流受热面的结构包括炉膛后壁（1）、通道后壁（2）、第一级旗式受热面（3）、第二级旗式受热面（4）、第三级旗式受热面（5），其特征在于将锅炉炉膛后壁单纯倾斜一个角度α，使对流烟道中各级对流受热面的烟气流通截面积平稳缩小，以实现对流烟道内的各级旗式受热面烟速趋于一致。
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