CN104633633A - 过热蒸汽组合锅炉及过热蒸汽制作方法 - Google Patents

Abstract

一种过热蒸汽组合锅炉及过热蒸汽制作方法，包括炉膛前设置的燃烧器、炉膛内燃料燃烧的炉胆、锅炉锅壳、设置在炉膛上面的流管束、位于流管束以及炉膛末端的回燃室，所述内置换热器型过热蒸汽锅壳式组合锅炉至少有两台锅炉，其中包括常用锅炉和为备用锅炉，所述备用锅炉设置有换热器，常用锅炉的蒸汽出口与备用锅炉的换热器相连。该一种过热蒸汽组合锅炉及其制汽方法可加快水管内水温的提升速度，缩短从饱和蒸汽到过热蒸汽的时间，解决因时间段用汽量不同带来的能源浪费、减少炉内装置的故障率，保证正常生产，降低能源消耗，延长锅炉的使用寿命。

Description

过热蒸汽组合锅炉及过热蒸汽制作方法

技术领域

过热蒸汽组合锅炉及过热蒸汽制作方法，特别涉及过热蒸汽组合锅炉及过热蒸汽制作方法，属于锅炉领域。

背景技术

长期以来，作为制热设备的锅炉，主要使用煤炭能源进行制热。由于燃煤锅炉会产生大量的烟气，会污染空气，同时，经过燃烧的炉渣也是一种环境污染物。

近些年来，我国发现并开采了大量的天然气，建立了西气东输的大型工程，同时，引进了国外的天然气、燃油管道等，提供了较为丰富油气资源。

随着环保意识的提高，科学技术的不断进步，再加上油气型燃料具有便于输送和使用，对环境污染极小，发热值高的特点。用油气替代煤炭，为提高城市环境质量提供了一种新途径。

以燃油和燃气作为燃料的锅炉设备开始投放市场，并得到了推广应用，使用清洁能源锅炉已经成为一种趋势。一些地区和行业开始限制建设燃煤供热锅炉，从而开始使用天然气、燃油锅炉，但是，对于大型过热蒸汽锅炉而言，锅炉的能源消耗相对大，由于设备内装置受到高温过热的影响，会出现不同程度的故障，特别是常年运转的工业锅炉、电站锅炉，一旦出现故障就需要停机、这势必会影响正常的生产。

在电站、机车和船用锅炉中，为了提高整个蒸汽动力装置的循环热效率，采用过热蒸汽，过热蒸汽可以减少汽轮机排汽中的含水率。过热蒸汽温度的高低取决于锅炉的压力、蒸发量、钢材的耐高温性能以及燃料与钢材的比价等因素，对电站锅炉来说，4兆帕的锅炉一般为450℃左右；10兆帕以上的锅炉为540～570℃。少数电站锅炉也有采用更高汽温的（甚至可达650℃）蒸汽。

在实际中，往往锅炉产出的蒸汽量和客户端使用的蒸汽量不是完全匹配的，也有时在不同时段客户的蒸汽使用量与锅炉的蒸汽产量不匹配，这就会造成蒸汽产量的剩余和不足现象，会出现要么蒸汽量剩余，要么客户端的蒸汽量不足。特别是过热蒸汽，生产中消耗的能量大、花费的时间要长，如果不能及时使用或被白白地排放掉，都是一种非常浪费的现象。相反，为了减少浪费，如果在客户不使用蒸汽时停运锅炉，一旦客户需要，难以及时提供蒸汽，因为从冷水开始加热，需要花费一定时间提升水温，达到蒸发状态。在这种状况下，要么就长期运行锅炉，满足客户端的需求，客户不用蒸汽时，将剩余的蒸汽排放掉，要么停机等客户使用时，在开启运行锅炉。但是，锅炉的频繁启动、频繁停止，需要升温或降温，这本身就是一种浪费，对设备的寿命也有一定影响，并会带来运行中的不稳定。如何能解决这种困境，是热力部门所面临的难题。

发明内容

本发明解决的技术问题针对一般锅炉制造过热蒸汽时间长、能耗大、锅炉产出的过热蒸汽量和客户端使用过热蒸汽量在不同时段不能完全匹配，带来蒸汽浪费，成本过高、整体效率低的问题，其目的是提供一种既不浪费能源，又能满足客户端所需蒸汽量的一种过热蒸汽组合锅炉及过热蒸汽制作方法。

本发明采取的技术方案：过热蒸汽组合锅炉，包括炉膛前设置的燃烧器、炉膛内燃料燃烧的炉胆、锅炉锅壳、设置在炉膛上面的流管束、位于流管束以及炉膛末端的回燃室、位于锅炉前上部的前炉烟箱、位于锅炉顶部的烟道，所述内置换热器型过热蒸汽锅壳式组合锅炉至少有两台锅炉，其中包括常用锅炉和备用锅炉，所述备用锅炉设置有换热器，常用锅炉的蒸汽出口旁通管与备用锅炉的换热器换热蒸汽进口相连，所述过热蒸汽组合锅炉均设置有过热器、节能器、凝结器，所述过热器由蛇形盘构成，饱和蒸汽进口和过热蒸汽出口分别设置两个集箱，锅壳蒸汽出口与过热器进口相连，蒸汽在蛇形管内与对流管内出来的高温烟气充分换热，从而达到过热状态生成过热蒸汽，再从过热器蒸汽出口排出送至热用户，所述节能器的管程一端与软水箱相连，另一端与锅炉内部相连，所述冷凝器的管程两端与软水箱相连，对软水箱内的水进行循环加热，所述节能器由肋片管组成，肋片管为高频焊接加工而成，节能器的壳程一端与对流受热面相连，另一端与冷凝器的壳程相连，节能器的管程一端与锅炉内部相连，另一端与软水箱相连，所述冷凝器的受热面由高频焊翅片管组成。

过热蒸制汽方法，所述装置包括炉膛前设置的燃烧器、炉膛内燃料燃烧的炉胆、锅炉锅壳、设置在炉膛上面的流管束、位于流管束两端的炉膛端部的回燃室、位于锅炉前上部的前炉烟箱、位于锅炉顶部的烟道，所述内置换热器型过热蒸汽锅壳式组合锅炉至少有两台锅炉，其中有常用锅炉和备用锅炉台，两种锅炉之间的蒸汽管相连，均设置有过热器，所述过热蒸汽的制作方法由以下两部分制作而成：

A：从常用锅炉饱和蒸汽出口管出来的饱和蒸汽，进入常用锅炉内设置的过热器中的饱和蒸汽进口集管在蛇形盘管中的饱和蒸汽与进入盘管外部热烟气进行热交换，加热弯管中的饱和蒸汽，形成过热蒸汽，过热蒸汽从过热蒸汽出口集管出来后送到客户端；

B：所述常用锅炉主蒸汽口设置有旁通管道，从常用锅炉饱和蒸汽出口管出来的饱和蒸汽通过旁通管道送至备用锅炉换热器，饱和蒸汽进入管箱内的换热管，并在换热管沿程与锅水进行充分换热，再送出饱和蒸汽出口管。经加热的备用锅炉中的水保持在90°C左右，一旦需要开启备用锅炉，就会马上达到饱和状态，形成饱和蒸汽，再将备用锅炉制造出来的蒸汽送至备用锅炉的过热器中加热，形成过热蒸汽。

该过热蒸汽组合锅炉及过热蒸汽制作方法具有的积极效果是：利用常用锅炉饱和蒸汽预热备用锅炉中水，使水温达到90℃左右，备用锅炉启动后，会很快沸腾，形成饱和蒸汽，利用过热器，可缩短从饱和蒸汽到过热蒸汽的时间，解决因时间段用汽量不同带来的能源浪费、减少炉内装置的故障率，保证正常生产，降低能源消耗，延长锅炉的使用寿命。

附图说明

图1为传统的干背式两回程锅壳式锅炉侧面剖面示意图。

图2为过热蒸汽组合锅炉侧面剖面示意图。

图3为三台过热蒸汽组合锅炉的正面示意图。

图4为过热器的剖面示意图。

图5为换热器的剖面示意图。

具体实施方式

图1为传统的干背式两回程锅壳式锅炉侧面剖面示意图。以下参照图1就传统锅炉的蒸汽制造流程进行说明。

图1是传统的干背式两回程锅壳式锅炉侧面剖面示意图。图中100：回燃室、101：前烟箱、102：烟箱、103：燃烧器接口、104：炉膛、105：波形炉胆、106：对流管束。

以下是传统锅炉中的蒸汽制造过程。连接在燃烧器接口103上的燃烧器将燃气或燃油点燃，在炉膛104中燃烧，为了防止炉胆受热膨胀，一般设计成能够缓解热膨胀的波形炉胆105，燃烧后的烟气经过回燃室100进入对流管束106，经过往返流动的烟气，将锅炉中的水加热变为蒸汽（或热水）送出客户端 ，产生的少量烟气从烟道排出。

如上所述，在一些行业，为了保护设备的安全运行，需要生产过热蒸汽，仅靠普通的加热锅炉难以产出过热蒸汽，会增大了加热时间，而且，蒸汽蒸发量不高，同时，这种锅炉难以满足客户端在不同时间段用汽量不同带来的能源浪费或用气量少时关闭部分锅炉的问题。以下参照图2、图3、图4或图5就本发明技术方案解决这种问题的具体实施方案进行说明。

图2为过热蒸汽组合锅炉侧面的剖面示意图。图3为过热蒸汽组合锅炉正面示意图。其中100：回燃室101：前烟箱、104：炉膛、105：波形炉胆、106：对流管束、200：过热器、108：燃烧器、109：换热器、207：冷凝器、208：节能器、301A：饱和蒸汽出口管、206：烟道。

图3为三台过热蒸汽组合锅炉的正面示意图。其中， A：常用锅炉、B和C：备用锅炉、301A：饱和蒸汽出口、300A：饱和蒸汽进口、302A：过热蒸汽出口。

图4为过热器的剖面示意图。其中，30A：饱和蒸汽进口、302A：过热蒸汽出口、402：蛇形管、403：弯管、305：烟气入口、306：烟气出口。

图5是组装在备用锅炉底部的换热器剖面示意图。其中，501：饱和蒸汽出口、502：饱和蒸汽入口、503：管箱、504：换热管、505：支撑座。

以下参照图2、图3、图4就烟气冷凝式过热蒸汽组合锅炉的蒸汽制造过程进行说明。

所述过热蒸汽组合锅炉至少包括两台锅炉，其中至少有常用锅炉和备用锅炉。在本实施例中，设置了一台常用锅炉A，两台备用锅炉B和C，常用锅炉A的蒸汽出口旁通管与备用锅炉B、C的换热器换热蒸汽进口相互连接在一起。

所述过热蒸汽组合锅炉中，每台均设置有过热器200，冷凝器207，所述备用锅炉中设置有换热器109。

过热蒸汽组合锅炉中烟气的流动过程如下：首先燃烧器108点燃燃料，燃料在炉膛104中得到充分燃烧，火焰和烟气在回燃室100中向上折转180°，进入对流管束106，烟气从对流管束106出来后，进入前烟箱101，流入过热器200、再经过节能器208、冷凝器207，最后，从烟囱排出。为了防止炉胆受热膨胀，设计成了波形炉胆105，为了保证安全，炉膛后设置了防爆门。

利用烟气加热冷却水净化烟气的过程如下：锅炉顶部烟道中设置的凝结器207，所述冷凝器207的水管入口送进的是冷却软水，利用水泵抽到冷凝器207中，冷却水在冷凝器207中的螺旋翅片与烟道中的高温烟气进行换热，冷却水温度得到提升，在此期间，烟气中的水分利用结露原理，在露点温度变成水，升温后的管内冷却水返回到软水槽高温水侧。冷凝器的受热面主要由高频焊翅片管组成，材质为ND钢，ND钢是用于制造在高含硫烟气中服役的冷凝器，空气预热器，热交换器和蒸发器等方面。该材料具有耐腐蚀性、耐氯离子腐蚀的特性。

利用烟气加温，冷却水的水温提升过程如下：利用冷凝器207提升的水温，再次利用水泵送到节能器208管程中，在节能器208中，翅片管的温水在壳程中再次利用烟气温度热交换，使温度升高后，送到锅炉中。

以下参照图4过热器的剖面示意图，就过热蒸汽的制作过程进行说明：所述锅炉内设置的过热器200，由进、出口集管、蛇形管402和弯管403组成，从饱和蒸汽出口301A出来的饱和蒸汽，由过热器200饱和蒸汽进口300A进入过热器200，在蛇形管402中，饱和蒸汽与从烟气入口305进的盘管外部的热烟气进行热交换，加热弯管403中的饱和蒸汽，形成过热蒸汽，过热蒸汽从过热蒸汽出口302A出来后送到客户端，烟气从烟气出口306出来后进入冷凝器207中。

以下是利用饱和蒸汽提升备用锅炉水温的具体过程：所述备用锅炉水温的提升过程参照图5说明，图5是组装在备用锅炉底部的换热器剖面图。它是由饱和蒸汽入口502管、管箱503、换热管504、支撑座505以及饱和蒸汽出口501管构成。所述换热器109设置在备用锅炉B和备用锅炉C的底部。所述常用锅炉主蒸汽口设置有旁通管道，从常用锅炉饱和蒸汽出口301A出来的饱和蒸汽通过旁通管道送至备用锅炉B和备用锅炉C的换热器109的饱和蒸汽入口502管、饱和蒸汽进入管箱503内的换热管504，并在换热管504沿程与锅炉内的水进行充分换热，再经过管箱503到饱和蒸汽出口管501。经加热的备用锅炉中的水保持在90°C左右，一旦需要开启备用锅炉，就会马上达到饱和状态，再将备用锅炉制造出来的蒸汽送至备用锅炉的过热器中加热，形成过热蒸汽。

所述冷凝器207不仅降低了排烟温度，同时也排除了水箱内水的部分氧气，提高了锅炉寿命；除此之外，锅炉启动过程中节约了所需燃料，以1吨蒸汽锅炉为例，燃气消耗量为70.91Nm³/h，则每台锅炉每次启动可节约5×70.91=354.55 Nm³/h燃料。

该过热蒸汽组合锅炉及过热蒸汽制作方法，利用了锅炉中的饱和蒸汽，提升了蒸汽温度，使之变成了过热蒸汽；在冷凝器207中、充分利用了烟道中的烟气余热和冷凝器207中的冷却水，发挥了冷凝作用，净化了烟气中的有害气体，去除了烟气中的水分；在节能器208中，利用了烟气中的余热提升了水温，节约了能耗，在备用锅炉中，利用了换热器109，提升并保持了备用锅炉B和备用锅炉C中的水温，能够在较短时间内实现了蒸汽制作。

Claims (8)

1.过热蒸汽组合锅炉，包括炉膛前设置的燃烧器、炉膛内燃料燃烧的炉胆、锅炉锅壳、设置在炉膛上面的流管束、位于流管束以及炉膛末端的回燃室、位于锅炉前上部的前炉烟箱、位于锅炉顶部的烟道，其特征在于：所述内置换热器型过热蒸汽锅壳式组合锅炉至少有两台锅炉，其中包括常用锅炉和备用锅炉，所述备用锅炉设置有换热器，常用锅炉的蒸汽出口旁通管与备用锅炉的换热器换热蒸汽进口相连。

2.根据权利要求1所述的过热蒸汽组合锅炉，其特征在于：所述过热蒸汽组合锅炉均设置有过热器、节能器、凝结器。

3.根据权利要求1所述的过热蒸汽组合锅炉，其特征在于：所述过热器由蛇形管构成，饱和蒸汽进口和过热蒸汽出口分别设置两个集箱，锅壳蒸汽出口与过热器进口相连，蒸汽在蛇形管内与对流管内出来的高温烟气充分换热，从而达到过热状态生成过热蒸汽，再从过热器蒸汽出口排出送至热用户。

4.根据权利要求2所述的过热蒸汽组合锅炉，其特征在于：所述节能器的管程一端与软水箱相连，另一端与锅炉内部相连。

5.根据权利要求2所述的过热蒸汽组合锅炉，其特征在于：所述冷凝器的管程两端与软水箱相连，对软水箱内的水进行循环加热。

6.根据权利要求2所述的过热蒸汽组合锅炉，其特征在于：所述节能器由肋片管组成，肋片管为高频焊接加工而成，节能器的壳程一端与对流受热面相连，另一端与冷凝器的壳程相连，节能器的管程一端与锅炉内部相连，另一端与软水箱相连。

7.根据权利要求书2所述的过热蒸汽组合锅炉，其特征在于：所述冷凝器的受热面由高频焊翅片管组成。

8.过热蒸汽制作方法，所述装置包括炉膛前设置的燃烧器、炉膛内燃料燃烧的炉胆、锅炉锅壳、设置在炉膛上面的流管束、位于流管束两端的炉膛端部的回燃室、位于锅炉前上部的前炉烟箱、位于锅炉顶部的烟道，所述过热蒸汽组合锅炉至少是包括两台锅炉，其中包括常用锅炉和备用锅炉台，两种锅炉之间蒸汽管相连，锅炉中均配备有过热器、节能器和冷凝器，其特征在于：所述过热蒸汽的制作方法由以下两部分制作而成，

A：从常用锅炉饱和蒸汽出口管出来的饱和蒸汽，进入常用锅炉内设置的过热器中的饱和蒸汽进口集管在蛇形盘管中的饱和蒸汽与进入盘管外部热烟气进行热交换，加热弯管中的饱和蒸汽，形成过热蒸汽，过热蒸汽从过热蒸汽出口集管出来后送到客户端；

B：所述常用锅炉主蒸汽口设置有旁通管道，从常用锅炉饱和蒸汽出口管出来的饱和蒸汽通过旁通管道送至备用锅炉换热器，饱和蒸汽进入管箱内的换热管，并在换热管沿程与锅水进行充分换热，再送出饱和蒸汽出口管，经加热的备用锅炉中的水保持在90°C左右，一旦需要开启备用锅炉，就会马上达到饱和状态，形成饱和蒸汽，再将备用锅炉制造出来的蒸汽送至备用锅炉的过热器中加热，形成过热蒸汽。