CN102788343A - 水管式冷凝饱和蒸汽锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃油、燃气的水管式冷凝饱和蒸汽锅炉，属制热设备领域，包括炉体、烟道，在烟道中设置有换热装置，所述的换热装置为两级，分别为节能器和冷凝器，本发明采用在烟道中设置节能器和冷凝器两级换热，能够较为充分的利用排烟热量， 同时由于水蒸气冷凝过程中冷凝水可以吸收一部分有害气体如SO2、NOx,降低了污染物的排放,有利于环保，具有很好的经济和环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种锅炉，特别涉及一种燃油、燃气的水管式冷凝饱和蒸汽锅炉，属于制热设备领域。
背景技术
锅炉是一种制热设备，它是利用煤炭、油或气体为燃料，经燃烧产生热量来制取蒸汽或热水，煤炭产生的烟气、渣会污染环境，危害人民的身体健康，而且燃烧技术和烟气的处理较为复杂，油气型燃料易于输送和使用，在保证良好的燃烧条件下，基本不产生环境污染，发热值高。近年来，由于燃油气锅炉体积小，自动化程度高，安装方便，得到了广泛的应用，城市供暖锅炉消耗大量一次能源,并排放大量的污染物，传统上我国的供热锅炉主要以燃煤为主。随着城市生活水平的提高,为了改善城市空气质量,使用清洁能源已经成为一种趋势，这些年来,我们国家发现并开采了大量的天然气,建立了西气东输的大型工程，一些地区(如北京、西安) 规定在市区不准再建立燃煤供热锅炉,并大力推荐使用天然气锅炉，为了避免尾部受热面低温腐蚀,传统的燃煤供热锅炉排烟温度通常高于150 ℃,蒸汽锅炉甚至高于200 ℃，采用天然气之后,目前大多数热水锅炉排烟温度在140～200 ℃之间，这不仅耗费了大量的能源,而且提高了锅炉的运行成本，以天燃气为燃料的锅炉，排放的烟气具有相当高的温度150~250℃，其内含有水蒸气约15%~19%（容积），是烟气热量的主要携带者。如果将锅炉的排烟温度降到足够低的水平，那么烟气中呈过热状态的水蒸气就会凝结而放出汽化潜热，使烟气中的汽化潜热得以回收利用的锅炉称为冷凝式锅炉，传统的烟道换热设计存在效率低、设备易腐蚀、余热利用不及时方便等缺陷，导致锅炉使用整体效率的下降，浪费了大量的能源。
发明内容
本发明为提供一种能较为充分和方便及时的利用烟道气热量的水管式冷凝饱和蒸汽锅炉。
本发明所提供的水管式冷凝饱和蒸汽锅炉，包括炉体、烟道，在烟道中设置有换热装置，所述的换热装置为两级，分别为节能器和冷凝器，所述的节能器由肋片管组成，肋片管采用高频焊接工艺，所述的节能器的管程一端与锅炉内部相联通，另一端与给水软水箱相联通，所述的冷凝器由高频焊翅片管组成，材质采用ND钢，所述的冷凝器换热管采用钢铝复合翅片管，壳体采用搪瓷防腐，所述的冷凝器管程两端与软水箱相联通，对给水软水箱内的水进行循环加热。
本发明采用在烟道中设置节能器和冷凝器两级换热，能够较为充分和方便及时的利用排烟热量，根据水蒸气分压系数可知烟气中水露点一般在56 ～ 60 ℃，通过用冷媒介质降低烟气温度至露点以下,同时回收烟气的显热和潜热，同时由于水蒸气冷凝过程中冷凝水可以吸收一部分有害气体如SO2 、NOx , 降低了污染物的排放,有利于环保，对于 5t×h-1 的蒸汽锅炉，加装冷凝式热交换器前设计效率按低位发热量计算h＝88.01%,使用冷凝式热交换器后不同负荷下排烟热损失的减少及锅炉热效率的提高在6%以上 安装冷凝式热交换器后，该炉每天实际节约的天然气约650 m3，每立方天然气价格约2.35 元，则一天节约1500 多元，一年按运行360 天计算，则每年节省天然气约234000 m3，折合人民币约55 万元左右，两级换热器的成本费、安装调试费及维护费用大约25 万元，投资回收期约为5 个月，烟气冷凝的另一作用是可减少NOx 的排放，这一方面由于冷凝式锅炉热效率的提高，减少了燃料的消耗，降低了总排放量，另一方面由于冷凝液对NOx 的吸收，又进一步减少了排放，可以看出本发明具有很好的经济和环境效益。
附图说明
附图1是本发明的示意图。
附图2是本发明的工质流程示意图。
具体实施方式
为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的具体实施例，本实施例仅仅是对本发明的阐述和解释，并不限制本发明的范围。
如附图所示，本锅炉可为双锅筒纵向布置、全膜式水冷壁、D型炉膛自然循环、微正压燃烧的饱和蒸汽锅炉，在前墙布置燃烧器，燃料在炉膛内充分燃烧后，折转90°进入对流管束，烟气从对流管束经过烟道2流入节能器3和冷凝器4，然后进入烟囱排出，炉膛后墙部位布置了防爆门，节能器3由肋片管组成，肋片管为高频焊接加工而成，节能器3的壳程一端与对流受热面相连，另一端与冷凝器4的壳程相连，节能器3的管程一端与锅炉内部相连，另一端与给水软水箱5相连，冷凝器4主要用来进一步降低排烟温度，并且吸收尾部烟气中水蒸气的汽化潜热，冷凝器4的受热面主要由高频焊翅片管组成，材质为ND钢，翅片管采用ND钢制作，较不锈钢具有更好的抗腐蚀作用，ND钢（09CrCuSb）是目前国内外最理想的耐硫酸低温露点腐蚀用钢材，用于制造在高含硫烟气中服役的热交换器具有优良耐酸腐蚀性能、耐氯离子腐蚀性能， 冷凝器4换热管可采用钢铝复合翅片管，壳体可采用搪瓷防腐，冷凝器4的管程一端与给水软水箱5相连，另一端也与给水软水箱5相连，对软水箱5内的水进行循环加热，不仅降低了排烟温度，还加热给水软水排除了水箱内水的含氧量，有利于锅炉寿命的提高，节能器3和冷凝器4内的肋片管可为顺列或错列布置，在锅炉附近设置给水软水箱5。
本实施方式对于 5t×h-1 的蒸汽锅炉，加装冷凝式热交换器前设计效率按低位发热量计算h＝88.01%,使用冷凝式热交换器后不同负荷下排烟热损失的减少及锅炉热效率的提高在6%以上(见下表)，安装冷凝式热交换器后，该炉每天实际节约的天然气约650 m3，每m3 天然气价格约2.35 元，则一天节约1500 多元，一年按运行360 天计算，则每年节省天然气约2340000m3，折合人民币约55 万元左右，两级换热器的成本费、安装调试费及维护费用总共大约25 万元，投资回收期约为5 个月，烟气冷凝的另一作用是减少NOx 的排放，这一方面由于冷凝式锅炉热效率的提高，减少了燃料的消耗，降低了总排放量，另一方面由于冷凝液对NOx 的吸收，又进一步减少了排放。
本发明可显著使锅炉热效率提高，以1NM3天燃气燃烧生产理论烟气量约10.3 NM3(大约12.5KG)，以过量空气系数1.3为例，产生烟气14 NM3(大约16.6KG)，取烟气温度200℃降低至70℃，放出物理显热约1600KJ，水蒸汽冷凝率取50%，放出汽化潜热约1850 KJ，总计放热3450 KJ，约是天然气低位发热量的10%，若取80%烟气进入热能回收装置，可以提高热能利用率8%以上，节省天然气燃料近10%，不需另设环保装置。
在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。
Claims (7)
1.水管式冷凝饱和蒸汽锅炉，包括炉体（1）、烟道（2），其特征在于：在烟道中设置有换热装置。
2.根据权利要求1所述的水管式冷凝饱和蒸汽锅炉，其特征在于：所述的换热装置为两级，分别为节能器（3）和冷凝器（4）。
3.根据权利要求2所述的水管式冷凝饱和蒸汽锅炉，其特征在于：所述的节能器（3）由肋片管组成，肋片管采用高频焊接工艺。
4.根据权利要求2所述的水管式冷凝饱和蒸汽锅炉，其特征在于：所述的节能器（3）的管程一端与锅炉内部相联通，另一端与给水软水箱（5）相联通。
5.根据权利要求2所述的水管式冷凝饱和蒸汽锅炉，其特征在于：所述的冷凝器（4）由高频焊翅片管组成，材质采用ND钢。
6.根据权利要求2所述的水管式冷凝饱和蒸汽锅炉，其特征在于：所述的冷凝器（4） 换热管采用钢铝复合翅片管，壳体采用搪瓷防腐。
7.根据权利要求2所述的水管式冷凝饱和蒸汽锅炉，其特征在于：所述的冷凝器（4）管程两端与给水软水箱（5）相联通，对给水软水箱内（5）的水进行循环加热。
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