CN103528039B - 燃气热管锅炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃气热管锅炉，包括燃气热管锅炉本体(1)、电控柜(2)。燃气热管锅炉本体(1)包括锅炉壳体组件(1-1)、燃烧装置(1-2)、中温径向热管(1-3)、中低温径向热管(1-4)、低温组合式热管(1-5)。燃烧装置(1-2)和中温径向热管(1-3)位于锅炉壳体组件(1-1)的下部，中低温径向热管(1-4)和低温组合式热管(1-5)位于锅炉壳体组件(1-1)的上部。烟气从燃烧筒(1-2-2)经中温径向热管(1-3)、中低温径向热管(1-4)到低温组合式热管(1-5)排出。其特点：1、高温烟气全程在热管中换热，热流密度大、快速、高效。2、采用了中温、中低温、低温热管，使烟气温度深度降低，预热进炉空气，大幅提高效率。3、烟气通过工质蒸汽冷凝加热，安全性较好。4、热水盘管可生产热水、开水、蒸汽、过热蒸汽等。

Description

燃气热管锅炉
技术领域
本发明所述的技术方案属于热交换设备领域，具体的讲，是属于在通入或穿过通道壁的封闭管道里有中间传热介质的凝结和蒸发的热交换设备领域，依据国际专利分类法，属于F28D 15/02。
背景技术
热管由于其传热热流密度大、速度快、效率高，备受人们关注。现在出现了多种热管锅炉，如我国专利号为201020114451.5，名称为《热管锅炉》，包括壳体、密封水套和热管，所述热管上部分位于水套内，下部分位于壳体内，壳体左右两侧分别设有烟气进口和烟气出口，所述热管包括管壳、毛细吸液芯和吸附在毛细吸液芯中的液体介质，热管为密封管，内部为真空，毛细吸液芯贴附在管壳的内壁上，中间为蒸汽流动的空腔；所述热管的外侧固接有若干个用来增加吸放热面积的翅片。该专利技术存在两点不足，一是采用轴向热管，其吸液芯带来了携带极限和毛细极限对传热的限制，吸液芯还增加了管壁传热的热阻，使热流密度、传热速度、传热效率降低；二是采一种工质，为了使被加热的水达到较高温度，工质蒸发温度较高，冷凝温度也较高，排出的烟气温度也将较高，锅炉效率较低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提出了一种采用中温径向热管、中低温径向热管、低温组合式热管串联组合的燃气热管锅炉。
本发明的目的是这样实现的：本燃气热管锅炉由燃气热管锅炉本体和电控柜组成，燃气热管锅炉本体通过电缆和导线与电控柜相联。燃气热管锅炉本体由锅炉壳体组件、燃烧装置、中温径向热管、中低温径向热管、低温组合式热管组成。锅炉壳体组件中部焊有隔热板，把锅炉壳体组件内部分上下两部分，燃烧装置和中温径向热管位于锅炉壳体组件的下半部，中低温径向热管和低温组合式热管位于锅炉壳体组件的上半部。锅炉壳体组件下部左侧为燃烧装置，下部右侧为中温径向热管，上部右侧为中低温径向热管，上部左侧为低温组合式热管。燃烧装置通过燃烧筒与中温径向热管相联，中温径向热管通过上联烟气通道与中低温径向热管相联，中低温径向热管通过烟气联通口与低温组合式热管相联。
锅炉壳体组件由锅炉壳体、进水口法兰、出水口法兰、烟气出口法兰、燃烧机法兰、冷凝水出口管、新风出口法兰、锅炉上盖、隔热板组成。锅炉壳体组件中锅炉壳体与锅炉上盖为法兰螺栓联接，与进水口法兰、出水口法兰、烟气出口法兰、燃烧机法兰、新风出口法兰、隔热板均为焊接联接。冷凝水出口管与烟气出口法兰为焊接联接。燃烧装置由燃烧机、燃烧筒、进风金属软管组成。燃烧机与燃烧机法兰为法兰螺栓联接，燃烧筒与锅炉壳体、中温径向热管箱体为焊接联接。进风金属软管与新风出口法兰、燃烧机为法兰螺栓联接。中温径向热管由中温径向热管箱体、中温径向热管翅片管、热水盘管、中温工质、上联烟气通道组成。中温径向热管箱体与中温径向热管翅片管为焊接联接。热水盘管一端与出水口法兰焊接联接，另一端穿过中温径向热管箱体进入上联烟气通道。中温工质注入锅炉壳体和中温径向热管箱体下部，锅炉壳体和中温径向热管箱体下部相通。上联烟气通道与中温径向热管箱体下部和中低温径向热管箱体下部法兰螺栓联接。中低温径向热管由中低温径向热管箱体、中低温径向热管翅片管、热水盘管、中低温工质、烟气连通口组成。中低温径向热管箱体与中低温径向热管翅片管为焊接联接。热水盘管的一端穿过中低温径向热管箱体弯曲向下与中温径向热管箱体上方的热水盘管相联成为一个整体，另一端与进水口法兰焊接联接。中低温工质充满中低温径向热管翅片管和中低温径向热管箱体下部。低温组合式热管由低温组合式热管箱体、低温组合式热管翅片管、烟气隔板、低温工质组成。低温组合式热管箱体与低温组合式热管翅片管、烟气隔板为焊接联接。低温工质充满低温组合式热管箱体底部和低温组合式热管翅片管的下半部。
燃烧筒的烟气经中温径向热管箱体下部，通过上联烟气通道进入中低温径向热管箱体下部，再通过烟气连通口进入低温组合式热管箱体下部，顺烟气隔板到终端，折返第二行程，至烟气出口法兰排出，冷凝水经冷凝水出口管排出。
燃气热管锅炉需要加热的热水由进水口法兰进入中低温径向热管上部的热水盘管，穿过中低温径向热管箱体弯曲向下进入中温径向热管和燃烧筒的上部空间，并从出水口法兰进入外水系统。
燃气热管锅炉所需的新风从低温组合式热管上部的后方进入，流经层层排列的低温热管翅片管，被管内的低温工质蒸汽冷凝加热，经新风出口法兰，进风金属软管，进入燃烧机。
本燃气热管锅炉有以下特点：
1、高温烟气全程在热管中换热，热流密度大、快速、高效。
2、采用了三种不同蒸发温度工质的热管，分段降温，确保烟气温度降至水蒸汽冷凝温度以下，放出大量冷凝热，预热进炉空气，大幅提高锅炉效率。
3、采用热水盘管，与烟气逆向而行，有利于烟气降温和水的升温。
4、烟气不直接加热水管，通过工质蒸汽冷凝加热，而工质始终在负压下工作，与真空锅炉相似，安全性较好。
5、热水盘管可以根据需要，生产热水、开水、蒸汽、过热蒸汽等。
附图说明
图1燃气热管锅炉示意图。
图2燃气热管锅炉本体G-G剖视图。
图3燃气热管锅炉本体A-A剖视图。
图4燃气热管锅炉本体B-B剖视图。
图5燃气热管锅炉本体C-C剖视图。
图6燃气热管锅炉本体D-D剖视图。
图7燃气热管锅炉本体F-F剖视图。
零部件编号：燃气热管锅炉本体1、电控柜2、锅炉壳体组件1-1、燃烧装置1-2、中温径向热管1-3、中低温径向热管1-4、低温组合式热管1-5、锅炉壳体1-1-1、进水口法兰1-1-2、出水口法兰1-1-3、烟气出口法兰1-1-4、燃烧机法兰1-1-5、冷凝水出口管1-1-6、新风出口法兰1-1-7、锅炉上盖1-1-8、隔热板1-1-9、燃烧机1-2-1、燃烧筒1-2-2、进风金属软管1-2-3、中温径向热管箱体1-3-1、中温径向热管翅片管1-3-2、热水盘管1-3-3、中温工质1-3-4、上联烟气通道1-3-5、中低温径向热管箱体1-4-1、中低温径向热管翅片管1-4-2、中低温工质1-4-3、烟气连通口1-4-4、低温组合式热管箱体1-5-1、低温组合式热管翅片管1-5-2、烟气隔板1-5-3、低温工质1-5-4。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步描述。
图1为燃气热管锅炉示意图。图2为燃气热管锅炉本体G-G剖视图。从图1和图2中可以看出，本燃气热管锅炉由燃气热管锅炉本体1、电控柜2组成。燃气热管锅炉本体1通过电缆和导线与电控柜2相联。燃气热管锅炉本体1由锅炉壳体组件1-1、燃烧装置1-2、中温径向热管1-3、中低温径向热管1-4、低温组合式热管1-5组成。锅炉壳体组件1-1中部焊有隔热板1-1-9，把锅炉壳体组件1-1内部分上下两部分，燃烧装置1-2和中温径向热管1-3位于锅炉壳体组件1-1的下半部，中低温径向热管1-4和低温组合式热管1-5位于锅炉壳体组件1-1的上半部。锅炉壳体组件1-1下部左侧为燃烧装置1-2，下部右侧为中温径向热管1-3，上部右侧为中低温径向热管1-4，上部左侧为低温组合式热管1-5。燃烧装置1-2通过燃烧筒1-2-2与中温径向热管1-3相联。中温径向热管1-3通过上联烟气通道1-3-5与中低温径向径热管1-4相联。中低温径向热管1-4通过烟气联通口1-4-4与低温组合式热管1-5相联。
锅炉壳体组件1-1由锅炉壳体1-1-1、进水口法兰1-1-2、出水口法兰1-1-3、烟气出口法兰1-1-4、燃烧机法兰1-1-5、冷凝水出口管1-1-6、新风出口法兰1-1-7、锅炉上盖1-1-8、隔热板1-1-9组成。锅炉壳体组件1-1中锅炉壳体1-1-1与锅炉上盖1-1-8为法兰螺栓联接，与进水口法兰1-1-2、出水口法兰1-1-3、烟气出口法兰1-1-4、燃烧机法兰1-1-5、新风出口法兰1-1-7、隔热板1-1-9均为焊接联接。冷凝水出口管1-1-6与烟气出口法兰1-1-4为焊接联接。
燃烧装置1-2由燃烧机1-2-1、燃烧筒1-2-2、进风金属软管1-2-3组成。燃烧机1-2-1与燃烧机法兰1-1-5为法兰螺栓联接，燃烧筒1-2-2与锅炉壳体1-1-1、中温径向热管箱体1-3-1为焊接联接。进风金属软管1-2-3与新风出口法兰1-1-7、燃烧机1-2-1为法兰螺栓联接。
图3为燃气热管锅炉本体A-A剖视图，图4为燃气热管锅炉本体B-B剖视图。从图3图4中可以看出，中温径向热管1-3由中温径向热管箱体1-3-1、中温径向热管翅片管1-3-2、热水盘管1-3-3、中温工质1-3-4、上联烟气通道1-3-5组成。中温径向热管箱体1-3-1与中温径向热管翅片管1-3-2为焊接联接。热水盘管1-3-3一端与出水口法兰1-1-3焊接联接，另一端穿过中温径向热管箱体1-3-1进入上联烟气通道1-3-5。中温工质1-3-4注入锅炉壳体1-1-1和中温径向热管箱体1-3-1下部，锅炉壳体1-1-1和中温径向热管箱体1-3-1下部是相通的。上联烟气通道1-3-5与中温径向热管箱体1-3-1下部和中低温径向热管箱体1-4-1下部法兰螺栓联接。
图5为燃气热管锅炉本体C-C剖视图。图6为燃气热管锅炉本体D-D剖视图。从图5图6中可以看出，中低温径向热管1-4由中低温径向热管箱体1-4-1、中低温径向热管翅片管1-4-2、热水盘管1-3-3、中低温工质1-4-3、烟气连通口1-4-4组成。中低温径向热管箱体1-4-1与中低温径向热管翅片管1-4-2为焊接联接。热水盘管1-3-3的一端与进水口法兰1-1-2焊接联接，另一端穿过中低温径向热管箱体1-4-1弯曲向下与中温径向热管箱体1-3-1上方的热水盘管1-3-3相联成为一个整体。中低温工质1-4-3充满中低温径向热管箱体1-4-1下部和中低温径向热管翅片管1-4-2。
低温组合式热管1-5由低温组合式热管箱体1-5-1、低温组合式热管翅片管1-5-2、烟气隔板1-5-3、低温工质1-5-4组成。低温组合式热管箱体1-5-1与低温组合式热管翅片管1-5-2、烟气隔板1-5-3为焊接联接。低温工质1-5-4充满低温组合式热管箱体1-5-1底部和低温组合式热管翅片管1-5-2的下半部。
从图2、图3、图5中可以看出，燃烧筒1-2-2的烟气经中温径向热管1-3下部，通过上联烟气通道1-3-5进入中低温径向热管箱体1-4-1下部，再通过烟气连通口1-4-4进入低温组合式热管1-5下部，顺烟气隔板1-5-3到终端，折返第二行程，至烟气出口法兰1-1-4排出。
图7为燃气热管锅炉本体F-F剖视图。从图4、图6、图7中可以看出，燃气热管锅炉需要加热的热水由进水口法兰1-1-2进入中低温径向热管1-4上部的热水盘管1-3-3，并穿过中低温组合式热管箱体1-4-1弯曲向下进入中温径向热管1-3和燃烧筒1-2-2的上部空间，并从出水口法兰1-1-3进入外水系统。
从图1、图5、图6中可以看出，燃气热管锅炉所需的新风从低温径向热管1-5上部的后方进入。流经层层排列的低温组合式热管翅片管1-5-2，被管内的低温工质1-5-4蒸汽冷凝加热，经新风出口法兰1-1-7，进风金属软管1-2-3，进入燃烧机1-2-1。
本燃气热管锅炉工作过程如下：通过电控柜2观察三个热管的三种工质液位符合要求，三种真空度符合要求，就可启动外系统的热水循环泵，启动燃烧机1-2-1点火燃烧。高温烟气喷入燃烧筒1-2-2，进入中温径向热管箱体1-3-1下部。燃烧筒1-2-2完全浸没在中温工质1-3-4中，周围的中温工质1-3-4首先被强烈加热沸腾。进入中温径向热管箱体1-3-1下部后，层层排列的中温径向热管翅片管1-3-2内和中温径向热管箱体1-3-1下部和外周边均充满中温工质1-3-4，也被强烈加热沸腾。中温径向热管箱体1-3-1上方和燃烧筒1-2-2上方是连成一体的，在这个空间内布满了带翅片的热水盘管1-3-3。沸腾蒸发的中温工质1-3-4遇到热水盘管1-3-3，就会冷凝成液滴，落入液池，同时放出大量冷凝热，加热热水，达到设定的温度，通过出水口法兰1-1-3排入外水系统。
中温径向热管1-3下部的烟气行进到末端，通过上联烟气通道1-3-5向上返折到中低温径向热管箱体1-4-1下部，通过中低温径向热管翅片管1-4-2和中低温径向热管箱体1-4-1底面和壁面，加热中低温工质1-4-3，使其沸腾蒸发。其上层布满了刚进入锅炉、温度较低的热水盘管1-3-3，上升的中低温工质1-4-3蒸汽，在热水盘管1-3-3上冷凝成液滴，返回液池，同时放出大量冷凝热，使热水快速升温。此热水盘管1-3-3末端穿过中低温径向热管箱体1-4-1弯曲向下与中温径向热管箱体1-3-1上方的热水盘管1-3-3相联，成为一个整体，继续被蒸发的中温工质1-3-4冷凝加热。通过中低温径向热管箱体1-4-1下层的烟气经烟气连通口1-4-4折向低温组合式热管箱体1-5-1下层，顺着烟气隔板1-5-3至末端折返第二行程，从烟气出口法兰1-1-4排出。烟气在这段行程中，通过层层排列的低温组合式热管翅片管1-5-2，加热翅片管内下部的低温工质1-5-4，使其沸腾蒸发，充满低温热管翅片管1-5-2上部，同时经低温工质1-5-4大量蒸发吸热，烟气温度降至水蒸汽冷凝温度以下。由于燃烧机1-2-1的抽吸，大量新风穿过低温组合式热管箱体1-5-1上部空间，同时使低温组合式热管翅片管1-5-2内上部的工质1-5-4蒸汽冷凝，放出大量冷凝热，加热新风。经预热的新风通过新风出口法兰1-1-7，进风金属软管1-2-3，进入燃烧机1-2-1。

Claims (9)

1.一种燃气热管锅炉，包括燃气热管锅炉本体(1)、电控柜(2)，燃气热管锅炉本体(1)通过电缆和导线与电控柜(2)相联；其特征在于：燃气热管锅炉本体(1)包括锅炉壳体组件(1-1)、燃烧装置(1-2)、中温径向热管(1-3)、中低温径向热管(1-4)、低温组合式热管(1-5)；锅炉壳体组件(1-1)中部焊有隔热板(1-1-9)，把锅炉壳体组件(1-1)内部分上下两部分，燃烧装置(1-2)和中温径向热管(1-3)位于锅炉壳体组件(1-1)的下部，中低温径向热管(1-4)和低温组合式热管(1-5)位于锅炉壳体组件(1-1)的上部；锅炉壳体组件(1-1)下部左侧为燃烧装置(1-2)，下部右侧为中温径向热管(1-3)，上部右侧为中低温径向热管(1-4)，上部左侧为低温组合式热管(1-5)；燃烧装置(1-2)通过燃烧筒(1-2-2)与中温径向热管(1-3)相联；中温径向热管(1-3)通过上联烟气通道(1-3-5)与中低温径向热管(1-4)相联；中低温径向热管(1-4)通过烟气联通口(1-4-4)与低温组合式热管(1-5)相联。
2.按照权利要求1所述的燃气热管锅炉，其特征在于：所述的锅炉壳体组件(1-1)包括锅炉壳体(1-1-1)、进水口法兰(1-1-2)、出水口法兰(1-1-3)、烟气出口法兰(1-1-4)、燃烧机法兰(1-1-5)、冷凝水出口管(1-1-6)、新风出口法兰(1-1-7)、锅炉上盖(1-1-8)、隔热板(1-1-9)；锅炉壳体组件(1-1)中锅炉壳体(1-1-1)与锅炉上盖(1-1-8)为法兰螺栓联接，与进水口法兰(1-1-2)、出水口法兰(1-1-3)、烟气出口法兰(1-1-4)、燃烧机法兰(1-1-5)、新风出口法兰(1-1-7)、隔热板(1-1-9)均为焊接联接；冷凝水出口管(1-1-6)与烟气出口法兰(1-1-4)为焊接联接。
3.按照权利要求1所述的燃气热管锅炉，其特征在于：所述的燃烧装置(1-2)包括燃烧机(1-2-1)、燃烧筒(1-2-2)、进风金属软管(1-2-3)；燃烧机(1-2-1)与燃烧机法兰(1-1-5)为法兰螺栓联接，燃烧筒(1-2-2)与锅炉壳体(1-1-1)、中温径向热管箱体(1-3-1)为焊接联接；进风金属软管(1-2-3)与新风出口法兰(1-1-7)、燃烧机(1-2-1)为法兰螺栓联接。
4.按照权利要求1所述的燃气热管锅炉，其特征在于：所述的中温径向热管(1-3)包括中温径向热管箱体(1-3-1)、中温径向热管翅片管(1-3-2)、热水盘管(1-3-3)、中温工质(1-3-4)、上联烟气通道(1-3-5)；中温径向热管箱体(1-3-1)与中温径向热管翅片管(1-3-2)为焊接联接；热水盘管(1-3-3)一端与出水口法兰(1-1-3)焊接联接；另一端穿过中温径向热管箱体(1-3-1)进入上联烟气通道(1-3-5)；中温工质(1-3-4)注入锅炉壳体(1-1-1)和中温径向热管箱体(1-3-1)下部，锅炉壳体(1-1-1)和中温径向热管箱体(1-3-1)下部相通；上联烟气通道(1-3-5)与中温径向热管箱体(1-3-1)下部和中低温径向热管箱体(1-4-1)下部法兰螺栓联接。
5.按照权利要求1所述的燃气热管锅炉，其特征在于：所述的中低温径向热管(1-4)包括中低温径向热管箱体(1-4-1)、中低温径向热管翅片管(1-4-2)、热水盘管(1-3-3)、中低温工质(1-4-3)、烟气连通口(1-4-4)；中低温径向热管箱体(1-4-1)与中低温径向热管翅片管(1-4-2)为焊接联接；热水盘管(1-3-3)的一端穿过中低温径向热管箱体(1-4-1)弯曲向下与中温径向热管箱体(1-3-1)上方的热水盘管(1-3-3)相联，成为一个整体，另一端与进水口法兰(1-1-2)焊接联接；中低温工质(1-4-3)充满中低温径向热管翅片管(1-4-2)和中低温径向热管箱体(1-4-1)下部。
6.按照权利要求1所述的燃气热管锅炉，其特征在于：所述的低温组合式热管(1-5)包括低温组合式热管箱体(1-5-1)、低温组合式热管翅片管(1-5-2)、烟气隔板(1-5-3)、低温工质(1-5-4)；低温组合式热管箱体(1-5-1)与低温组合式热管翅片管(1-5-2)、烟气隔板(1-5-3)为焊接联接；低温工质(1-5-4)充满低温组合式热管箱体(1-5-1)的底部和低温组合式热管翅片管(1-5-2)的下半部。
7.按照权利要求1所述的燃气热管锅炉，其特征在于：所述的燃烧筒(1-2-2)的烟气经中温径向热管箱体(1-3-1)下部，通过上联烟气通道(1-3-5)进入中低温径向热管箱体(1-4-1)下部，再通过烟气连通口(1-4-4)进入低温组合式热管箱体(1-5-1)下部，顺烟气隔板(1-5-3)到终端，折返第二行程，至烟气出口法兰(1-1-4)排出；冷凝水经冷凝水出口管(1-1-6)排出。
8.按照权利要求1所述的燃气热管锅炉，其特征在于：所述的燃气热管锅炉需要加热的热水由进水口法兰(1-1-2)进入中低温径向热管(1-4)上部的热水盘管(1-3-3)，穿过中低温径向热管箱体(1-4-1)弯曲向下进入中温径向热管(1-3)和燃烧筒(1-2-2)的上部空间，并从出水口法兰(1-1-3)进入外水系统。
9.按照权利要求1所述的燃气热管锅炉，其特征在于：所述的燃气热管锅炉所需的新风从低温组合式热管(1-5)上部的后方进入，流经层层排列的低温组合式热管翅片管(1-5-2)，被管内的低温工质(1-5-4)蒸汽冷凝加热，经新风出口法兰(1-1-7)，进风金属软管(1-2-3)，进入燃烧机(1-2-1)。
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