CN104964269A - 一种运用全反烧鳍片式水管炉排的两级预热风锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明属于燃煤、焦炭及生物质燃料锅炉的技术领域，为了解决现有反烧锅炉存在的浪费能源、污染环境以及存在的安全隐患问题，进而提供了一种运用全反烧鳍片式水管炉排的两级预热风锅炉，该锅炉采用反烧月牙形鳍片式水管炉排，在同样炉排面积的基础上大大增大了炉排的出火截面积，提高了燃烧速度和燃烧温度；本发明还采用预热区和三次风门结构，使经空气预热区预热后的热气可经预热进风口送入炉膛内，使炉膛温度升高，大大增加了热氧气与燃料的接触面积，并能保证烟气在多次风助燃后充分燃尽，提高了燃料的利用率，降低了排烟温度，使排出的烟气中不含CO，实现了洁净燃烧，同时解决了因烟气中含有毒气体而存在的安全隐患。

Description

一种运用全反烧鳍片式水管炉排的两级预热风锅炉

技术领域

本发明属于燃煤、焦炭及生物质燃料锅炉的技术领域，具体涉及一种运用全反烧鳍片式水管炉排的两级预热风锅炉。

背景技术

现有的反烧锅炉燃烧时，因出火流通截面积小，出火不畅通，烟气阻力大，炉膛温度低，导致燃料的燃尽率低，浪费能源。且燃烧后的烟气中含有一定比例的CO和大量灰飞颗粒，既不环保，又影响后序中脱硫除尘设备的达标和风机的使用寿命，尤其是在排风不畅的工作车间，CO的泄漏累积会造成工作人员中毒，存在严重的安全隐患。

现有反烧锅炉从结构上看，结构简单没有水火管的吸热结合方式，也没有增加尾部预热区，导致现有反烧锅炉能效低下浪费能源。

发明内容

    本发明为了解决现有反烧锅炉存在的浪费能源、污染环境以及存在的安全隐患问题，进而提供了一种运用全反烧鳍片式水管炉排的两级预热风锅炉。

本发明采用如下技术方案：

一种运用全反烧鳍片式水管炉排的两级预热风锅炉，包括由内胆和外壳体构成的炉体以及支撑炉体的底座，所述炉体内部由挡烟回程装置、反烧鳍片式水管炉排、挡烟回程板和炉膛回程板划分为依次贯通的加料室、燃烧室、吸热区和空气预热区，所述吸热区内安装有若干吸热管，燃烧室的底部设有出火口；

所述炉体的侧壁底部设有与吸热区贯通的除尘口、回水口和排污口；炉体的侧壁顶部设有与加料室贯通的烟气放散口；炉体的侧壁上部设有与吸热区贯通的清尘及检查门；

所述加料室对应的炉体侧壁上设有加料口、清灰及检查口以及若干一次预热进风口和二次预热进风口，所述燃烧室对应的炉体侧壁上设有清灰门和三次风门。

所述的空气预热区内设有出烟箱和开口端朝下的U型挡烟板，空气预热区对应的炉体侧壁下部设有出烟口和冷风进口，吸热区的出烟口依次经U型挡烟板的内侧烟道、外侧烟道再与出烟箱上部的进烟箱口贯通，出烟箱的下部与出烟口贯通，所述U型挡烟板的外侧烟道底部为落灰区；

所述出烟箱的两侧分别设有进风挡板，两进风挡板的内侧风道和外侧风道在进风挡板的顶部贯通，内侧风道与冷风进口贯通，外侧风道通过其底部的预热风口与炉体底部的热风箱贯通，热风箱再经一次预热进风口、二次预热进风口与加料室贯通。

所述炉体的底部还设有水封落灰池，炉体下底面上开有落灰口和连通口，水封落灰池通过落灰口、连通口分别与燃烧室、落灰区贯通，所述落灰口和连通口处设有合页式水封板。

所述炉体顶部设有水箱，各吸热管与水箱连接，水箱内设有水位计，水箱处的外壳体侧壁上开有出水口，外壳体顶壁上开有与水箱贯通的大气连接口。

所述的烟气放散口通过排烟管或吸热区与加料室贯通。

所述吸热区和空气预热区之间设有螺纹烟管，螺纹烟管与炉体侧壁上的水冷烟箱连接。

所述的反烧鳍片式水管炉排由若干鳍片管并排间隙焊接而成，相邻鳍片管间的焊接间隙形成通风截面，鳍片管包括水冷管和水平对称焊接于水冷管外壁上的若干鳍片，所述鳍片沿水冷管轴线方向等间距设置两排，各鳍片与水冷管的轴线处于同一平面，所述鳍片的焊接面为月牙形，与焊接面相对的一侧为倒圆角的鳍片头；所述的反烧鳍片式水管炉排沿水冷管轴线方向倾斜设置。

所述的挡烟回程装置倾斜设置，与炉膛回程板末端连接的一端为高端，出火口设于挡烟回程装置的低端。

所述的挡烟回程装置是由若干挡烟水管并排焊接而成。

所述的挡烟回程装置为箱式回程水套。

本发明据有人如下有益效果：

1、本发明采用反烧月牙形鳍片式水管炉排，在同样炉排面积的基础上大大增大了炉排的通风截面积和出火截面积，提高了燃烧速度和燃烧温度；

2、本发明采用空气预热区和三次风门结构，且锅炉的前、后、左、右壁均设有与空气预热区贯通的一次预热进风口和二次预热进风口，热空气送入炉膛后，使炉膛温度升高，大大增加了热氧气与燃料的接触面积，并能保证烟气在多次风助燃后充分燃尽，提高了燃料的利用率，降低了排烟温度，使排出的烟气中不含CO，实现了洁净燃烧，更符合环保要求，同时解决了因烟气中含有毒气体而存在的安全隐患；

3、该锅炉的空气预热区内设置有弧形、直角形急转弯落灰区，缩小了烟气的流通截面积，使烟气流速增大，能有效除去烟气中较大的飞灰颗粒，从而使锅炉烟气出口处的含尘量及小，为后期的湿法除尘达标奠定了基础，进而也减少了飞灰对风机的磨损，且灰尘等能经水封落灰池沉淀收集，进一步提高了锅炉的使用环境；

4、锅炉炉体的上下部和偏后左右侧均设有清灰口，有利于及时清理炉体内的灰尘；

5、炉体的内腔上部设有多个放散封口，可在停炉和封火时起到烟气放散的作用，实现了锅炉的安全运行；

6、本发明所述锅炉自设有水箱，水在水箱和吸热管间循环，结构紧凑，且锅炉的热效率高；

7、本发明所述的锅炉可采用常规钢材或铸件，适用于各种燃烧设备，使用燃料和介质均不受限制，适合推广使用。

附图说明

图1为方案一的主剖视图；

图2为方案一的剖视图；

图3为图1的左视图；

图4为图1的俯剖视图；

图5为方案二的主视图；

图6为图5的左视图；

图7为空气预热区的烟道图；

图8为空气预热区的风道图；

图9为反烧鳍片式水管炉排（7）的结构主视图；

图10为反烧鳍片式水管炉排（7）的结构剖视图；

1-底座、2-出火口、3-挡烟回程装置、4-清灰门、5-燃烧室、6-三次风门、7-反烧鳍片式水管炉排、8-加料室、9-清灰及检查口、10-加料口、11-炉门、14-放灰及烟气放散口、15-调节板、16-清尘及检查门、17-挡烟回程板、18-吸热管、19-内胆、20-大气连接口、21-水箱、22-外壳体、23-烟气放散口、25-出烟口、27-炉膛回程板、28-连通口、29-除尘口、30-吸热区、32-落灰口、33-水封板、34-水封落灰池、35-回水口、36-排污口、38-出水口、39-水位计、40-排烟管、41-水冷烟箱、42-螺纹烟管、43-一次预热进风口、44-二次预热进风口、45-落灰区、47-进烟箱口、49-冷风进口、51-进风挡板、54-预热风口、55-出烟箱、56-U型挡烟板、57-热风箱；

71-鳍片、72-水冷管、73-通风截面。

具体实施方式

实施例1

如图1、2、3、4所示的一种运用全反烧鳍片式水管炉排的两级预热风锅炉，包括由内胆19和外壳体22构成的炉体以及支撑炉体的底座1，所述炉体内部由挡烟回程装置3、反烧鳍片式水管炉排7、挡烟回程板17和炉膛回程板27划分为依次贯通的加料室8、燃烧室5、吸热区30和空气预热区，所述吸热区30内安装有若干吸热管18，燃烧室5的底部设有出火口2。加料室8和燃烧室5由反烧鳍片式水管炉排7分隔开，加料室8位于燃烧室5上方，吸热区30、空气预热区位于加料室-燃烧室的侧面，使炉体内部形成横向的三大区域，吸热区30与加料室-燃烧室由挡烟回程装置3和竖向的炉膛回程板27分隔开，吸热区30和空气预热区由竖向的挡烟回程板17分隔开。

所述炉体的侧壁底部设有与吸热区30贯通的除尘口29、回水口35和排污口36；炉体的侧壁顶部设有与加料室8贯通的烟气放散口23；炉体的侧壁上部设有与吸热区30贯通的清尘及检查门16；

所述加料室8对应的炉体侧壁上设有加料口10、清灰及检查口9以及若干一次预热进风口43和二次预热进风口44，所述燃烧室5对应的炉体侧壁上设有清灰门4和三次风门6。利用清灰及检查口、清灰门可及时清理加料室和燃烧室内的灰尘，有利于燃料的充分燃烧，同时在停炉或封火时起到烟气放散的作用。一次预热进风口和二次预热进风口分布于炉体的前、后、左、右侧壁上，可将热空气引至加料室内，大大增加了热氧气与燃料的接触面积，使供氧充分实现洁净燃烧；利用三次风门调节给风量使经一次燃烧后含一定比例CO的烟气在燃烧室内再次完全燃尽，排出净气，实现锅炉的洁净燃烧。一次预热进风口、二次预热进风口和三次风门内均安装有控制阀，可根据实际需要选择合适的开启数量及位置。

所述吸热区30和空气预热区之间设有螺纹烟管42，螺纹烟管42与炉体侧壁上的水冷烟箱41连接。

所述的空气预热区内设有出烟箱55和开口端朝下的U型挡烟板56，空气预热区对应的炉体侧壁下部设有出烟口25和冷风进口49，吸热区30的出烟口依次经U型挡烟板56的内侧烟道、外侧烟道再与出烟箱55上部的进烟箱口47贯通，出烟箱55的下部与出烟口25贯通，所述U型挡烟板56的外侧烟道底部为落灰区45。空气预热区内的烟气流向如图7中的前头方向所示，烟气由螺纹烟管42的出口进入U型挡烟板56的外侧烟道，烟气由上而下通过U型挡烟板56的急转弯处进入落灰区45，再进入U型挡烟板56的内侧烟道，烟气由下而上通过进烟箱口47进入出烟箱55内，烟气再由上而下经出烟口25进入外部的脱硫装置。

所述出烟箱55的两侧分别设有进风挡板51，两进风挡板51的内侧风道和外侧风道在进风挡板51的顶部贯通，内侧风道与冷风进口49贯通，外侧风道通过其底部的预热风口54与炉体底部的热风箱57贯通，热风箱57再经一次预热进风口43、二次预热进风口44与加料室8贯通。冷空气由炉体侧壁底部的冷风进口49进入两进风挡板51与出烟箱55之间的内侧风道，冷空气逆向由下而上流向进风挡板51顶部，再经两进风挡板51外侧的外侧风道由上而下通过两侧的预热风口54进入热风箱57内进行预热，预热后的热空气可经一次预热进风口43、二次预热进风口44进入加料室8内助燃，实现两级预热功能，使燃料充分燃烧，提高燃料的燃尽率。热空气的流向如图8中的箭头方向所示，其中，一次预热进风口43、二次预热进风口44可同时打开，也可以分次打开。

所述炉体的底部还设有水封落灰池34，炉体下底面上开有落灰口32和连通口28，水封落灰池34通过落灰口32、连通口28分别与燃烧室5、落灰区45贯通，所述落灰口32和连通口28处设有合页式水封板33。烟气中的大部分粉尘通过水封落灰池34沉降抽排，合页式水封板33只有在粉尘重力作业才会打开，能有效防止烟气经落灰口32直接进入水封落灰池34中。

所述炉体顶部设有水箱21，水箱21可设置于内胆19与外壳体22顶壁间的空腔中，内胆19与外壳体22顶壁安装后形成的空腔也可直接作为水箱使用，各吸热管18与水箱21连接，水在吸热管18与水箱21间循环，循环过程对烟气进行降温，水箱21内设有水位计39，以便观察水箱中的水位，并通过外壳体22侧壁上的出水口38抽排或补给水，同时在外壳体22顶壁上还开有与水箱21贯通的大气连接口20，防止因水温升高产生雾气不利于观察水箱内的状态。

所述炉体的侧壁底部设有与吸热区30贯通的除尘口29、回水口35和排污口36，可实时清理炉体底部的粉尘、积水等；炉体的侧壁上部设有与吸热区30贯通的清尘及检查门16，利用该开口可清理炉吸热管18上方的灰尘，检测吸热管18是否有损坏并及时更换，保证锅炉的热效率；炉体的侧壁顶部设有烟气放散口23，烟气放散口23通过排烟管40与加料室8贯通，可直接对加料室8内的烟气经排烟管40排出。

如图9、10所示，所述的反烧鳍片式水管炉排7由若干鳍片管并排间隙焊接而成，相邻鳍片管间的焊接间隙形成通风截面73，鳍片管包括水冷管72和水平对称焊接于水冷管72外壁上的若干鳍片71，所述鳍片71沿水冷管72轴线方向等间距设置两排，各鳍片71与水冷管72的轴线处于同一平面，所述鳍片71的焊接面为月牙形，与焊接面相对的一侧为倒圆角的鳍片头，鳍片的厚度为8-10mm，高度为40mm，鳍片头至焊接中心的距离为30-35mm，即鳍片头与水冷管之间的最短距离；通风截面的宽度为20-25mm，该宽度距离能有效增大通风量，有利于燃料的充分燃烧。因此在同样炉排面积的基础上大大增大了炉排的出火截面积，烟气向下运动的阻力减小，燃烧速度加快，提高了燃烧速度及燃烧温度。鳍片的结构为月牙形，与传统长方形的鳍片相比，其一增加了与水冷管的接触面积和焊接强度，其二便于清灰和捅火，其三更多地增加了通风量，其四延长了炉排的使用寿命，其五，通过合理有效的月牙形鳍片间的结构间隙能阻止未燃尽的燃料漏落浪费能源。

鳍片与水冷管为竖式的焊接结构，每根水冷管上沿其轴线方向焊接两排鳍片，两排鳍片左右对称且与水冷管的轴线处于同一平面，沿水冷管轴线方向相邻两鳍片的间隔设置为30mm，这样设计既有利于与水冷管焊接时的接触面积，增加焊接强度，同时又有利于清灰和增大通风量。

所述的反烧鳍片式水管炉排7沿水冷管72轴线方向倾斜设置，倾斜角度、方向根据炉膛的深度和水流循环方向确定。

所述的挡烟回程装置3倾斜设置，与炉膛回程板27末端连接的一端为高端，室出火口2设于挡烟回程装置3的低端。使燃烧后的粉尘沿倾斜的挡烟回程装置3下落再经燃烧室的出火口2垂直落至落灰口32，最后进入水封落灰池34进行沉淀抽排。

挡烟回程装置3可以由若干挡烟水管并排倾斜焊接于炉膛回程板27的末端，如图5、6所示 ；也可以采用回程水套，该回程水套呈扁平结构，也为倾斜焊接，如图1、2所示。挡烟水管和回程水套均是为了使燃烧室燃烧后的烟气经狭窄的燃烧室出火口2急转弯至吸热区，且挡烟水管和回程水套里可通过水箱循环储水，起降温作用，挡烟回程装置3的倾斜角度也根据炉膛深度和水流循环方向确定。

方案一的具体工作原理为：

燃料通过加料口10进入加料室8的反烧鳍片式水管炉排7上，在外界引风和一次调风门12的作用下，燃烧后的烟气穿过炽热的焦炭层后进入燃烧室5，烟气由燃烧室的出火口2进入吸热区30，与吸热区30内的吸热管18进行热交换，粉尘经出火口2、落灰口32排至水封落灰池34；烟气在吸热区30降温上行，进入下排的螺纹烟管42后，进入水冷烟箱15再次降尘，然后进入上排的螺纹烟管42进行热交换到达空气预热区。进入空气预热区后，烟气按照图7中箭头所示的烟道流向最后经出烟口25进入外部湿式除尘脱硫装置中，实现无烟无尘的环保节能运行效果，而烟气中的粉尘则经落灰区45进入水封落灰池34中进行沉淀抽排。为了实现燃料的充分燃烧，将外部的冷空气由炉体侧壁底部的冷风进口49抽进空气预热区内进行预热，再将预热后的热空气可经一次预热进风口43、二次预热进风口44进入加料室8内助燃，同时配合燃烧室5对应的炉体侧壁上的三次风门6使烟气中未燃尽的CO再次进行充分燃烧，热空气按照图8中箭头所示在风道内流通。实际操作中可进行多次预热助燃，直至使燃料完全燃尽为止。

实施例2

如图5、6所示的方案二锅炉结构示意图，在所述炉膛回程板27的上部还开有若干贯通加料室8和吸热区30的放灰及烟气放散口14，放灰及烟气放散口14上设有调节板15。停炉或封火时，打开放灰及烟气放散口14上的调节板15，同时打开烟气放散口23处的调节阀，并关闭一次调风门12的阀门，打开燃烧室的二次调风门6，让余气排出实现安全运行。

由此可知，方案二（实施例2）与方案一（实施例1）的结构区别在于：

1、方案一中的内胆为异形结构，即直接将挡烟回程板17和炉膛回程板27与内胆19集成为一体，再安装于外壳体22内部形成炉体、炉膛等内部空腔；而方案二中的挡烟回程板17、炉膛回程板27与内胆19为独立构件，通过组装焊接连接而成。但两个方案中的挡烟回程板17和炉膛回程板27设置位置和安装方向应相同，即应保证炉体内部分隔成的加料室、燃烧室、吸热区和空气预热区的位置和贯通顺序相同。

2、方案二种的吸热区是直接与空气预热区贯通，而方案一中吸热区是经螺纹烟管42、水冷烟箱41再与空气预热区贯通。

3、加料室的烟气放散路径不同：方案一中的烟气放散口23是通过排烟管40直接与加料室8贯通；而方案二中的加料室8内的烟气是通过炉膛回程板27上部所设的放灰及烟气放散口14进入吸热区顶部后，再经烟气放散口23排出，即方案二中的烟气放散口23是通过吸热区30与加料室8贯通。

4、挡烟回程装置的结构不同：方案一中是采用回程水套直接倾斜连接于炉膛回程板27的底端，结构更紧凑，安装也更方便；而方案二是由若干挡烟水管并排倾斜焊接于炉膛回程板27的底端。

因方案一的结构更紧凑，所以方案一为优选方案，方案二作为备选方案。

本发明所述的锅炉可适应于加热炉、采暖炉、蒸汽炉、及各种燃烧设备等；燃料可以为煤、焦炭、生物质燃料、型煤等；制造材质可为钢材与铸件等。介质可为水、导热油、空气等。

其中，本发明中未作特殊说明的构件为现有技术。

Claims (10)

1.一种运用全反烧鳍片式水管炉排的两级预热风锅炉，包括由内胆（19）和外壳体（22）构成的炉体以及支撑炉体的底座（1），其特征在于：所述炉体内部由挡烟回程装置（3）、反烧鳍片式水管炉排（7）、挡烟回程板（17）和炉膛回程板（27）划分为依次贯通的加料室（8）、燃烧室（5）、吸热区（30）和空气预热区，所述吸热区（30）内安装有若干吸热管（18），燃烧室（5）的底部设有出火口（2）；

所述炉体的侧壁底部设有与吸热区（30）贯通的除尘口（29）、回水口（35）和排污口（36）；炉体的侧壁顶部设有与加料室（8）贯通的烟气放散口（23）；炉体的侧壁上部设有与吸热区（30）贯通的清尘及检查门（16）；

所述加料室（8）对应的炉体侧壁上设有加料口（10）、清灰及检查口（9）以及若干一次预热进风口（43）和二次预热进风口（44），所述燃烧室（5）对应的炉体侧壁上设有清灰门（4）和三次风门（6）。

2.根据权利要求1所述的运用全反烧鳍片式水管炉排的两级预热风锅炉，其特征在于：所述的空气预热区内设有出烟箱（55）和开口端朝下的U型挡烟板（56），空气预热区对应的炉体侧壁下部设有出烟口（25）和冷风进口（49），吸热区（30）的出烟口依次经U型挡烟板（56）的内侧烟道、外侧烟道再与出烟箱（55）上部的进烟箱口（47）贯通，出烟箱（55）的下部与出烟口（25）贯通，所述U型挡烟板（56）的外侧烟道底部为落灰区（45）；

所述出烟箱（55）的两侧分别设有进风挡板（51），两进风挡板（51）的内侧风道和外侧风道在进风挡板（51）的顶部贯通，内侧风道与冷风进口（49）贯通，外侧风道通过其底部的预热风口（54）与炉体底部的热风箱（57）贯通，热风箱（57）再经一次预热进风口（43）、二次预热进风口（44）与加料室（8）贯通。

3.根据权利要求2所述的运用全反烧鳍片式水管炉排的两级预热风锅炉，其特征在于：所述炉体的底部还设有水封落灰池（34），炉体下底面上开有落灰口（32）和连通口（28），水封落灰池（34）通过落灰口（32）、连通口（28）分别与燃烧室（5）、落灰区（45）贯通，所述落灰口（32）和连通口（28）处设有合页式水封板（33）。

4.根据权利要求3所述的运用全反烧鳍片式水管炉排的两级预热风锅炉，其特征在于：所述炉体顶部设有水箱（21），各吸热管（18）与水箱（21）连接，水箱（21）内设有水位计（39），水箱（21）处的外壳体（22）侧壁上开有出水口（38），外壳体（22）顶壁上开有与水箱（21）贯通的大气连接口（20）。

5.根据权利要求4所述的运用全反烧鳍片式水管炉排的两级预热风锅炉，其特征在于：所述的烟气放散口（23）通过排烟管（40）或吸热区（30）与加料室（8）贯通。

6.根据权利要求5所述的运用全反烧鳍片式水管炉排的两级预热风锅炉，其特征在于：所述吸热区（30）和空气预热区之间设有螺纹烟管（42），螺纹烟管（42）与炉体侧壁上的水冷烟箱（41）连接。

7.根据权利要求1所述的运用全反烧鳍片式水管炉排的两级预热风锅炉，其特征在于：所述的反烧鳍片式水管炉排（7）由若干鳍片管并排间隙焊接而成，相邻鳍片管间的焊接间隙形成通风截面（73），鳍片管包括水冷管（72）和水平对称焊接于水冷管（72）外壁上的若干鳍片（71），所述鳍片（71）沿水冷管（72）轴线方向等间距设置两排，各鳍片（71）与水冷管（72）的轴线处于同一平面，所述鳍片（71）的焊接面为月牙形，与焊接面相对的一侧为倒圆角的鳍片头；所述的反烧鳍片式水管炉排（7）沿水冷管（72）轴线方向倾斜设置。

8.根据权利要求1所述的运用全反烧鳍片式水管炉排的两级预热风锅炉，其特征在于：所述的挡烟回程装置（3）倾斜设置，与炉膛回程板（27）末端连接的一端为高端，出火口（2）设于挡烟回程装置（3）的低端。

9.根据权利要求8所述的运用全反烧鳍片式水管炉排的两级预热风锅炉，其特征在于：所述的挡烟回程装置（3）是由若干挡烟水管并排焊接而成。

10.根据权利要求8所述的运用全反烧鳍片式水管炉排的两级预热风锅炉，其特征在于：所述的挡烟回程装置（3）为箱式回程水套。