CN103759241B - 组合式螺纹管水火管锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明为组合式螺纹管水火管锅炉，涉及一种以螺纹管为主要对流换热受热面的工业锅炉，包括本体、钢架护板、炉墙保温、链条炉排、集气罐、回水分配集箱、锅炉烟气出口，其中本体包括锅筒、左右侧水冷壁管组件、前拱管组件、后拱管组件、组合螺纹管组件，所述回水分配集箱通过管道与所述本体相连通，所述锅炉的总回水通过所述回水分配集箱经由组合螺纹管组件进入所述锅筒后，由所述锅筒分配分别经左右侧水冷壁管组件构成的侧水冷壁管循环回路、前拱管组件构成的前拱管循环回路、后拱管组件构成的后拱管循环回路后循环回到所述锅筒，最后由所述集气罐引出，经管路输送至用户。在锅炉尾部对流换热区采用由高效换热元件螺纹管组成立式布置的组合螺纹管组件，可降低材料消耗，厂内采用模块化生产，制造质量容易控制，单部件重量轻，现场安装方便、工期短。

Description

组合式螺纹管水火管锅炉

技术领域

本发明涉及一种以螺纹管为主要对流换热受热面的工业锅炉结构，属工业锅炉应用领域，具体涉及一种组合式螺纹管水火管锅炉。

背景技术

现有采用螺纹管的水火管锅炉随着锅炉容量的增加，锅壳与管板的尺寸会很大，如：100t(70MW)锅炉由3个直径为锅壳组成，单个锅壳包含螺纹管的重量约40吨，布置在上部的锅壳有头重脚轻的感觉，同时也影响锅炉整体的稳定性，抗震能力差。因锅壳直径较大，锅壳壁厚也较大，开发100t(70MW)以上锅炉受到了一定的限制。另一方面，热水锅炉因用户水质达不到国标要求，我国北方个别地区尤为严重，再加上现有螺纹管水火管锅炉循环水速偏低，经常出现水冷壁结垢爆管、前管板裂纹和锅筒底部鼓包等故障，使锅炉不能稳定运行。目前，现有锅炉螺纹管采用卧式水平布置，单个锅筒内螺纹管布置数量多密度大，维修困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷和不足，提供一种锅炉，包括本体、钢架护板、炉墙保温、链条炉排、集气罐、回水分配集箱、锅炉烟气出口，其中本体包括锅筒、左右侧水冷壁管组件、前拱管组件、后拱管组件、组合螺纹管组件，所述炉墙保温设置在所述本体外侧，所述钢架护板设置在所述本体四周，所述本体的上部设置有所述锅筒，其与所述集气罐相连通，所述本体下部设置有所述链条炉排，所述本体的一侧设置有所述锅炉烟气出口，所述回水分配集箱通过管道与所述本体相连通，所述锅炉的总回水通过所述回水分配集箱经由组合螺纹管组件进入所述锅筒后，由所述锅筒分配分别经左右侧水冷壁管组件构成的侧水冷壁管循环回路、前拱管组件构成的前拱管循环回路、后拱管组件构成的后拱管循环回路后循环回到所述锅筒，最后由所述集气罐引出，经管路输送至用户。

本发明的组合式螺纹管水火管锅炉，是在已有锅炉基础上研制开发的一种新型螺纹管锅炉，具有以下的优点：

(1)在炉膛部分采用了模式壁结构，提高锅炉的密封性能，减少耐火材料用量，降低锅炉的整体重量；

(2)在对流换热区采用由高效换热元件螺纹管组成立式布置的组合螺纹管组件(简称：组合螺纹管)，根据锅炉热功率大小的不同，布置不同的组合螺纹管数量；

(3)采用新的水循环系统，充分提高锅炉循环水速，解决水冷壁爆管、前管板裂纹现象；

(4)由耐火材料组成的隔墙，使高温烟气按预设的M形路径流动，烟气流程长、换热充分，并实现飞灰在路径中自动沉降除灰，降低锅炉原始粉尘浓度，提高锅炉热效率，达到节能减排的目的。

附图说明

图1锅炉总体主视图

图2锅炉总体俯视图

图3锅炉本体主视图

图4锅炉本体左视图

图5锅炉本体俯视图

图6组合螺纹管组件结构图

图7炉墙结构主视图

图8炉墙结构俯视图

图中标号：1.本体，2.钢架护板，3.炉墙保温，4.链条炉排，5.集气罐，6.平台扶梯护栏，7.回水分配集箱，8.锅炉烟气出口，9.前拱下集箱，10.前拱水冷壁管，11.侧下降管，12.前拱下降管，13.后拱吊管，14.侧水冷壁管，15.前侧上集箱，16.中侧上集箱，17.侧小弯管，18.前拱上集箱，19.前小弯管，20.引射喷管，21.引水导管，22.锅筒，23.出水管座，24.组合螺纹管上集箱，25.后小弯管，26.顶棚管集箱，27.后侧上集箱，28.后拱下降管，29.顶棚管，30.上连接管，31.后墙上集箱，32.后墙管，33.组合螺纹管，34.后墙下集箱，34.斜隔墙托管，36.下连接管，37.侧下集箱，38.后拱前集箱，39.后拱前段管，40.后拱凝渣管，41.后拱中集箱，42.后拱后段管，43.后拱集箱，44.回水分配管，45.上管板，46.上短接管，47.隔热层，48.筒体，49.螺纹管，50.手孔，51.下管板，52.下短接管，53.前拱，54.前拱水冷壁保温，55.顶棚管炉墙，56.凝渣管隔墙，57.后炉墙与保温，58.烟气出口，59.烟气流程路径，60.吊管隔墙，61.后拱前段，62.后拱后段，63.斜隔墙，64.侧水冷壁保温。

具体实施方式

本发明的锅炉总体结构包括本体(1)、钢架护板(2)、炉墙保温(3)、链条炉排(4)、集气罐(5)、平台扶梯护栏(6)、回水分配集箱(7)、锅炉烟气出口(8)等组件。锅炉安装后还涉及到管路、烟风道、除尘脱硫器、鼓引风机、上煤出渣机、阀门仪表、控制电路等设备。

锅炉本体(1)包括锅筒、左右侧水冷壁管组件、前拱管组件、后拱管组件、组合螺纹管等组件。锅炉本体(1)上部设有一个横向布置的锅筒(22)，锅筒(22)与其它组件构成各种水循环回路的连接。在锅筒(22)内中心处设置有引水导管(21)，螺纹管组件上集箱(24)穿过锅筒(22)后与引水导管(21)进行连接，在引水导管(21)两端设置有正对下降管管口的引射喷管(20)。

在锅筒(22)的两侧对称布置有由管子与扁钢焊接并弯曲组成的侧水冷壁管(14)，侧水冷壁管(14)上端分别与前后侧上集箱(15，27)和中侧上集箱(16)连接，前后侧上集箱(15，27)与锅筒(22)连接，中侧上集箱(16)通过侧小弯管(17)与锅筒(22)连接。侧水冷壁管(14)下侧与侧下集箱(37)连接。在侧水冷壁管(14)前后各有一根大直径的侧下降管(11)与锅筒(22)和侧下集箱(37)连接，左右侧水冷壁管结构相同对称布置。由侧水冷壁管(14)和侧下降管(11)通过锅筒(22)和侧下集箱(37)连接构成侧水冷壁管循环回路。

在锅筒(22)的前侧由管子与扁钢焊接并弯曲组成前拱水冷壁管(10)，前拱水冷壁管(10)上侧通过前拱上集箱(18)及前小弯管(19)与锅筒(22)连接，前拱水冷壁管(10)下侧与前拱下集箱(9)连接，在两侧各有一根大直径的前拱下降管(12)与锅筒(22)和前拱下集箱(9)连接。由前拱水冷壁管(10)和前拱下降管(12)通过前拱下集箱(9)与锅筒(22)连接构成前拱管循环回路。

在锅筒(22)后下部设置有一根横置的后拱集箱(43)，在后拱集箱(43)上设置有数根回水分配管(44)，分别与多根后拱后段管(42)连接，后拱后段管(42)的另一端与横置的后拱中集箱(41)进行焊接但不连通。多组立式布置的组合螺纹管(33)通过下连接管(36)分别与后拱后段管(42)连接，通过上连接管(30)和组合螺纹管上集箱(24)连接，组合螺纹管上集箱(24)穿过锅筒(22)后与锅筒(22)内的引水导管(21)连接，在引水导管(21)两端设置有正对下降管的引射喷管(20)。由后拱集箱(43)、组合螺纹管(33)、上下连接管(30，36)、组合螺纹管上集箱(24)及锅筒(22)组成锅炉对流换热单元，进行烟气与炉水对流换热，构成组合螺纹管强制循环回路。

横置的后拱中集箱(41)除与后拱后段管(42)焊接外，还与数根后拱前段管(39)、凝渣管(40)、斜隔墙托管(35)进行连接。后拱前段管(39)的另一端与后拱前集箱(38)连接，在后拱前集箱(38)上同时设置有数根后拱吊管(13)，后拱吊管(13)的另一端与锅筒(22)连接，凝渣管(40)的另一端也与锅筒(22)进行连接，斜隔墙托管(35)的另一端与后墙下集箱(34)连接，然后通过后墙管(32)与后墙上集箱(31)连接，顶棚管(29)的一端与后墙上集箱(31)连接，另一端与顶棚管集箱(26)连接，顶棚管集箱(26)通过后小弯管(25)与锅筒(22)连接。在横置的后拱中集箱(41)两端分别设置有一根大直径的后拱下降管(28)，后拱下降管(28)的另一端与锅筒(22)连接。由后拱中集箱(41)、后拱前段管(39)、后拱前集箱(38)、后拱吊管(13)、凝渣管(40)、斜隔墙托管(35)、后墙上下集箱(31，34)、后墙管(32)、顶棚管(29)、顶棚管集箱(26)、后拱下降管(28)通过锅筒构成后拱管循环回路。

组合螺纹管组件包括由上下管板(45，51)与直径较小的筒体(48)焊接组成的一个容器，在容器内数根螺纹管(49)穿过开有孔的上下管板(45，51)并与之焊接，在上下管板(45，51)上还设置焊接有上下短接管(46，52)，通过上下短接管(46，52)与锅炉本体(1)其它元件焊接组成水循环回路。在筒体(48)下侧设置有手孔(50)，在上管板(45)上设置有由耐火材料组成的隔热层(47)。组合螺纹管组件立式布置在锅炉本体(1)尾部对流受热区，筒体(48)与螺纹管(49)均为受热面。与已有卧式布置螺纹管锅炉比较，同等受热面的情况下可降低钢材用料，另外立式布置螺纹管，烟气从上部进入螺纹管可有效降低螺纹管内积灰。根据锅炉热功率大小的不同，布置不同数量或长度的组合螺纹管组件。厂内采用模块化生产，制造质量容易控制，单部件重量轻，现场安装方便、工期短。

上述锅炉系统总回水由锅炉外设置的循环水泵通过回水分配集箱(7)分配给回水分配管(44)然后进入后拱集箱(43)，经后拱后段管(42)、下连接管(36)、组合螺纹管(33)、上连接管(30)、组合螺纹管上集箱(24)、锅筒(22)、引水导管(21)、引射喷管(20)构成的对流换热强制水循环回路，即：组合螺纹管强制循环回路。

由组合螺纹管强制循环回路通过引射喷管(20)分别喷入侧下降管(11)、前拱下降管(12)、后拱下降管(28)的水和通过引射喷管引入下降管锅筒内的水，混合后通过下降管分别进入侧水冷壁管循环回路、前拱管循环回路和后拱管循环回路，各循环回路的炉水在侧水冷壁管、前拱水冷壁管和后拱管受热面经过高温烟气的加热后返回锅筒，然后经出水管座(23)输送至用户。

系统水循环在循环水泵的作用下完成锅炉加热与用户端放热的过程，当因停电等故障使循环水泵不工作时，侧水冷壁管循环回路、前拱水冷壁管循环回路和后拱管循环回路自动转换为自然循环方式，不会短时间内汽化，组合螺纹管强制循环回路因本身容水量较大，水温与其它回路相比较低，也不会短时间内发生汽化事故，同时因该炉采用模式壁结构，炉墙蓄热较少，有利于停炉保护。

作为燃煤锅炉，为了使煤充分燃烧和对锅炉进行密封，需设置炉墙、前后拱和保温层。本发明锅炉的前部前拱水冷壁管下内侧设置有由耐火材料组成的前拱(53)，前拱(53)主要由前拱水冷壁管通过预埋件负责支撑，前拱水冷壁保温(54)与侧水冷壁保温(64)采用保温材料进行隔热，在锅筒的下侧设置有由后拱吊管支撑的吊管隔墙(60)和后拱凝渣管支撑的凝渣管隔墙(56)。由后拱管前段支撑的后拱前段(61)和由后拱管后段支撑的后拱后段(62)，统称为后拱，以及由斜隔墙托管支撑的斜隔墙(63)，由后拱后段与斜隔墙形成一个转角烟室，通过螺纹管的烟气进入转角烟室，在转角烟室后侧设置有两个烟气出口(58)，在锅炉的后部还设置有后炉墙(57)和顶棚管支撑的顶棚管炉墙(55)。以上结构和侧水冷壁管对两侧的密封，即形成一个锅炉燃烧需要的空间和烟气流动的路径，完成煤进入锅炉以后的燃烧过程。

本发明炉墙部分与已有锅炉炉墙不同之处在于主要由吊管隔墙(60)、凝渣管隔墙(56)和后墙(57)形成的第二燃净室与第三烟室，以及由后拱后段(62)和斜隔墙(63)形成的转角烟室，呈M形较长的烟气流程路径(59)，使高温烟气与水完成充分换热。

综上，煤通过链条炉排进入锅炉后点燃并在炉排上燃烧，由前后拱、侧水冷壁和吊管隔墙形成的燃烧室使煤进行充分燃烧，在鼓引风机的作用下高温烟气进入由吊管隔墙和凝渣管隔墙组成的第二燃净室，然后烟气下行从凝渣管隔墙下侧进入由凝渣管隔墙、斜隔墙、后炉墙和顶棚管炉墙形成的第三烟室，在进入第三烟室后烟气上行至顶部，然后转弯后进入螺纹管并通过螺纹管进入转角烟室，然后由烟气出口引出。第二燃净室与第三烟室因空间较大，部分烟尘会分离沉降，然后由设置在后拱中部的排灰孔排出，烟气流程路径近视于M，较长的烟气路径，使烟气在燃烧流动的过程中完成与各受热面管子内水的充分换热，使烟气温度逐步降低，最后在高效换热元件螺纹管内经过换热使烟气降至设定的排烟温度从转角烟室排出，并通过烟风道、空预器、除尘脱硫器、引风机和烟囱排入大气，完成煤的燃烧过程。

与此同时由锅炉本体、循环水泵、管路等组成的供热系统，在循环水泵的作用下使系统回水从回水集箱进入锅炉，然后经组合螺纹管上升进入锅筒内的引水导管，并经引射喷管进入下降管，然后分别经过侧水冷壁管、前拱水冷壁管、后拱吊管、凝渣管、后拱斜托管等进入锅筒，最后从出水管座、集气罐引出，并经管路输送至用户，完成对用户的供热。

在锅炉系统运行中，煤在燃烧及产生的高温烟气按预设路径流动过程中，与本体设置的侧水冷壁等各种受热面进行换热，使高温烟气经过与本体受热面的换热，在烟气出口处烟温降至设定温度，而系统循环水在锅炉内经过高温烟气的加热，使循环水在出水管座处达到设定的出水温度。

另外，后拱与隔墙由耐火材料制成，不同的受热温度选择不同的已有耐火材料配方。膜式水冷壁和其它外露的部分由保温材料进行保温，

在锅炉的外围设置有钢架、平台扶梯和炉门等。除锅炉以外还需要配套其它已有的辅机设备，如：上煤出渣机、空预器、除尘器、脱硫器、鼓引风机、烟风道、循环水泵、补水泵、管路和配电自控系统等设备。

需要说明的是，根据上述发明说明书所揭示的实施方式，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式做修改、补充、变更或采用类似的方式来替代。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种组合式螺纹管水火管锅炉，包括本体(1)、钢架护板(2)、炉墙保温(3)、链条炉排(4)、集气罐(5)、回水分配集箱(7)、锅炉烟气出口(8)，其中本体(1)包括锅筒(22)、左右侧水冷壁管组件、前拱管组件、后拱管组件、组合螺纹管组件，所述炉墙保温(3)设置在所述本体(1)外侧，所述钢架护板(2)设置在所述本体(1)四周，所述本体(1)的上部设置有所述锅筒(22)，其与所述集气罐(5)相连通，所述本体(1)下部设置有所述链条炉排(4)，所述本体(1)的一侧设置有所述锅炉烟气出口(8)，所述回水分配集箱(7)通过管道与所述本体(1)相连通，所述锅炉的总回水通过所述回水分配集箱(7)经由组合螺纹管组件进入所述锅筒(22)后，由所述锅筒(22)分配分别经左右侧水冷壁管组件构成的侧水冷壁管循环回路、前拱管组件构成的前拱管循环回路、后拱管组件构成的后拱管循环回路后循环回到所述锅筒(22)，最后由所述集气罐(5)引出，经管路输送至用户；所述左右侧水冷壁管组件包括在所述锅筒(22)左右两侧对称布置的侧水冷壁管(14)、前后侧上集箱(15，27)和中侧上集箱(16)，所述中侧上集箱(16)设置在所述前后侧上集箱(15，27)之间，所述侧水冷壁管(14)上端分别与所述前后侧上集箱(15，27)和所述中侧上集箱(16)连接,所述前后侧上集箱(15，27)与所述锅筒(22)连接，所述中侧上集箱(16)与所述锅筒(22)之间通过设有侧小弯管(17)，所述中侧上集箱(16)通过所述侧小弯管(17)与所述锅筒(22)连接，所述侧水冷壁管(14)下侧连接有侧下集箱(37)，在所述侧水冷壁管(14)前后各有一根大直径的侧下降管(11)与所述锅筒(22)和所述侧下集箱(37)连接。

2.根据权利要求1所述的锅炉，其特征在于所述前拱管组件包括前拱水冷壁管(10)、前拱上集箱(18)、前拱下集箱(9)、前小弯管(19)，所述前拱水冷壁管(10)上侧通过前拱上集箱(18)及前小弯管(19)与所述锅筒(22)连接，所述前拱水冷壁管(10)下侧与所述前拱下集箱(9)连接，在所述前拱水冷壁管(10)两侧有一根大直径的前拱下降管(12)与所述锅筒(22)和所述前拱下集箱(9)连接，由所述前拱水冷壁管(10)和所述前拱下降管(12)通过所述前拱下集箱(9)与所述锅筒(22)连接构成前拱管循环回路。

3.根据权利要求1所述的锅炉，其特征在于所述后拱管组件包括后拱中集箱(41)、后拱前集箱(38)、后拱前段管(39)、后拱后段管(42)、后拱吊管(13)、凝渣管(40)、斜隔墙托管(35)、后墙上下集箱(31、34)、后墙管(32)、顶棚管(29)、顶棚管集箱(26)、后拱下降管(28)，所述后拱中集箱(41)横向设置，其除与所述后拱后段管(42)连接外，还与数根所述后拱前段管(39)、所述凝渣管(40)、所述斜隔墙托管(35)连接，所述后拱前段管(39)的一端与所述后拱前集箱(38)连接，在所述后拱前集箱(38)上同时设置有数根所述后拱吊管(13)，所述后拱吊管(13)的一端与所述锅筒(22)连接，所述凝渣管(40)的另一端也与所述锅筒(22)进行连接，所述斜隔墙托管(35)的一端与所述后墙下集箱(34)连接，然后通过所述后墙管(32)与所述后墙上集箱(31)连接，所述顶棚管(29)的一端与所述后墙上集箱(31)连接，另一端与所述顶棚管集箱(26)连接，所述顶棚管集箱(26)的一端连接有后小弯管(25)，通过所述后小弯管(25)与所述锅筒(22)连接，在横置的所述后拱中集箱(41)两端分别设置有一根大直径的后拱下降管(28)，所述后拱下降管(28)的一端与所述锅筒(22)连接。

4.根据权利要求1所述的锅炉，还包括回水分配管(44)、后拱集箱(43)、后拱后段管(42)、上下连接管(30，36)、组合螺纹管上集箱(24)、引水导管(21)、引射喷管(20)，所述回水分配管(44)一端与所述回水分配集箱(7)连接、另一端与所述后拱集箱(43)连接，所述后拱集箱(43)的另一端连接所述后拱后段管(42)，立式布置的所述组合螺纹管组件下部设置下连接管(36)，上部设有上连接管(30)，所述下连接管(36)连接所述组合螺纹管组件和所述后拱后段管(42)，所述上连接管(30)连接所述组合螺纹管组件和所述组合螺纹管上集箱(24)，所述组合螺纹管上集箱(24)连接所述锅筒(22)内的引水导管(21)，所述引水导管(21)上连接有数条引射喷管(20)。

5.根据权利要求1或4所述的锅炉，其特征在于组合螺纹管组件包括由上下管板(45，51)与直径较小的筒体(48)焊接组成的一个容器，在所述容器内设有数根螺纹管(49)，所述螺纹管(49)穿过开有孔的所述上下管板(45，51)并与之焊接，在所述上下管板(45，51)上还设置焊接有上下短接管(46，52)，通过所述上下短接管(46，52)与锅炉本体(1)其它元件焊接组成水循环回路，在所述筒体(48)下侧设置有手孔(50)，在所述上管板(45)上设置有由耐火材料组成的隔热层(47)，组合螺纹管组件立式布置在所述锅炉本体(1)尾部对流受热区，所述筒体(48)与所述螺纹管(49)均为受热面。