CN106032936B - 冷凝式铸铁模块锅炉 - Google Patents

冷凝式铸铁模块锅炉 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种冷凝式铸铁模块锅炉,包括锅炉本体、燃烧机、冷凝器和控制器,其特征在于:锅炉本体包括前炉片、后炉片和固定在前炉片和后炉片中间的多个中炉片;前炉片、中炉片和后炉片上设有供给高温烟气流动的燃烧室、主烟道、侧烟道等;同时,炉片上还设有供给冷却水流动的水道;炉片表面上还设有增加导热面积的导热锥。炉片间通过固定部连接,炉片之间的连接通过铸铁环状接头,在热胀冷缩状态下实现无渗漏密封,形成密闭容器;炉片结构经过精密设计,使循环水量与烟腔匹配,烟气流道成“S”形状,延长了烟气在炉膛内的停留时间,从而增加热交换过程。本发明具有结构合理、重量轻、出力大等特点,整体结构合理,体积小,外形美观。

Description

冷凝式铸铁模块锅炉
技术领域
本发明涉及燃气锅炉领域,具体地说是一种冷凝式铸铁模块锅炉。
背景技术
传统的铸铁锅炉存在燃烧流程短、排烟温度高、水蒸气浪费、烟气中空气过量系数大的因素,导致锅炉热效率低、浪费燃料、排放物超标等问题。究其原因主要是降低排烟温度会产生冷凝水,由于冷凝水属于弱酸性,容易腐蚀锅炉本体,因此锅炉生产厂往往采用提高排烟温度将冷凝水蒸发。通过对锅炉的形式改进,可以解决排烟温度高等问题。在当今治理雾霾、节能降耗的前提下,为解决以上弊端急需设计一种新型燃气锅炉,从而使锅炉燃烧后的排放物更环保,以还祖国一片蓝天。
发明内容
根据上述提出的锅炉导热效率低,浪费燃料,排放物超标等技术问题,而提供一种冷凝式铸铁模块锅炉。本发明主要利用各部分合理布局,并在炉片上合理布置燃烧室、烟道及水道,同时还增设导热锥增加受热面积,从而起到增加高温烟气导流路径,提高热效率、耐腐蚀性强等效果。
本发明采用的技术手段如下:
一种冷凝式铸铁模块锅炉,包括锅炉本体、与锅炉本体相连的燃烧机、冷凝器和控制器,其特征在于:所述锅炉本体包括前炉片、后炉片和固定在所述前炉片和所述后炉片中间的多个中炉片;
所述前炉片的炉片主体Ⅰ的前端面的中下部设有燃烧室封头Ⅰ,所述燃烧室封头Ⅰ的中间设有与所述炉片主体Ⅰ的后端面相连通的燃烧孔,所述燃烧孔与所述燃烧机相连;所述炉片主体Ⅰ的前端面的中部设有主烟道封头,沿所述主烟道封头的底端向两侧延伸的方向设有U型导流凹槽Ⅰ,所述U型导流凹槽Ⅰ两侧的炉片主体Ⅰ上设有烟道Ⅰ,所述主烟道封头上端设有主水道孔Ⅰ,所述主水道孔Ⅰ与所述炉片主体Ⅰ顶端设置的出水口相连通,所述炉片主体Ⅰ底端两侧设有排污水口Ⅰ;所述炉片主体Ⅰ的前端面上设有多个均匀排布的导热锥Ⅰ;所述炉片主体Ⅰ的后端面上与所述主水道孔Ⅰ相对的位置左右两侧设有低水位传感器,所述炉片主体Ⅰ的后端面上与所述主烟道封头相对的位置两侧分别设有温压表和温度传感器;
所述中炉片的炉片主体Ⅱ的中下部设有燃烧室,所述燃烧室的两侧设有侧烟道Ⅰ和设置在所述侧烟道Ⅰ上端的侧烟道Ⅱ;所述炉片主体Ⅱ的中部设有主烟道,沿所述主烟道的底端向两侧延伸的方向设有U型导流罩,所述U型导流罩两侧的炉片主体Ⅱ上设有烟道Ⅱ,所述主烟道上端设有主水道孔Ⅱ,所述炉片主体Ⅱ底端两侧设有排污水口Ⅱ;所述炉片主体Ⅱ的前后端面上均设有多个均匀排布的导热锥Ⅱ;
所述后炉片的炉片主体Ⅲ的前端面的中下部设有燃烧室封头Ⅲ,所述燃烧室封头Ⅲ的中间设有与所述炉片主体Ⅲ的后端面相连通的泄压孔;所述炉片主体Ⅲ的中部设有主烟道Ⅲ,所述主烟道Ⅲ的后端与所述冷凝器的进烟气口相连,沿所述主烟道Ⅲ的底端向两侧延伸的方向设有U型导流凹槽Ⅲ,所述U型导流凹槽Ⅲ两侧的炉片主体Ⅲ上设有烟道Ⅲ,所述主烟道Ⅲ上端设有主水道孔Ⅲ,所述主水道孔Ⅲ与所述炉片主体Ⅲ顶端设置的进水口相连通,所述炉片主体Ⅲ底端两侧设有排污水口Ⅲ;所述炉片主体Ⅲ的前端面上设有多个均匀排布的导热锥Ⅲ。
进一步地,所述前炉片的炉片主体Ⅰ的出水口两侧设有第一固定端Ⅰ,所述炉片主体Ⅰ的顶端两侧设有第二固定端Ⅰ,所述炉片主体Ⅰ的底端两侧设有第三固定端Ⅰ;所述中炉片的炉片主体Ⅱ的顶端中间设有第一固定端Ⅱ,所述炉片主体Ⅱ的顶端两侧设有第二固定端Ⅱ,所述炉片主体Ⅱ的底端两侧设有第三固定端Ⅱ;所述后炉片的炉片主体Ⅲ的进水口两侧设有第一固定端Ⅲ,所述炉片主体Ⅲ的顶端两侧设有第二固定端Ⅲ,所述炉片主体Ⅲ的底端两侧设有第三固定端Ⅲ。
进一步地,所述前炉片、所述中炉片和所述后炉片采用高硅树脂铸铁材质。
进一步地,所述冷凝器采用ND钢材质制成。
较现有技术相比,本发明铸铁模块锅炉的炉片采用高硅树脂铸铁材质,通过精密铸造、加工而成,本身具有较强的耐腐蚀性,冷凝器选用ND钢材质,同样具有耐腐蚀性,从而解决了现有锅炉易被腐蚀的缺陷。前、中、后炉片三种规格连接在一起,形成密闭容器;炉片结构经过精密设计,使循环水量与烟腔匹配,烟气流道经由燃烧室、侧烟道、主烟道、主烟道两侧的烟道从而成“S”形状绕行,延长了烟气在炉膛内的停留时间,从而增加热交换过程。炉片表面的导热锥增加了锅炉的受热面积。炉片之间的连接通过设置在水道孔和排污水口处的铸铁环状接头,在热胀冷缩状态下同步,形成无渗漏密封连接,延长使用寿命。
鉴于燃烧天然气会产生大量水蒸气和高温烟气一同排向大气,在铸铁锅炉尾部加装冷凝装置,不仅可以吸收烟气中的温度,还可以将水蒸气冷凝,冷凝过程中的汽化潜热也被回收,并通过锅炉回水送回锅炉,从而提高锅炉进水温度,热效率在理论上可以提高13%。
本发明的锅炉及其炉片规格、壁厚都要经过严格测试,使承压性、密闭性达到最佳,同时可虑安装、运输因素,比一般的铸铁锅炉具有结构合理、重量轻、出力大等特点,整体结构合理,体积小,外形美观。
本发明具有以下优点:
采用多烟道导流技术增加高温烟气路径,形成横向和纵向两个“S”型烟道(俗称三回程),使烟气在炉体内停留的时间更长,便于热交换。传统炉型排烟温度在180℃-220℃,这种结构会把烟温降至120℃-150℃;
烟气通过锅炉本体尾部主烟道的排烟口直接进入冷凝器,同时,冷凝器内设置的翅片管管内水体与锅炉水系统相连,当烟气通过冷凝器时,进行二次交换,进一步吸收烟气中热量,使排烟温度降至最低。正常状态下应该是70℃-80℃;
多烟道导流燃烧方式可以有效降低烟气中的含氧量,相当于烟气经过二次燃烧,进一步减小空气过量系数,使烟气中NOx、CO降至最低,高标准排放烟气。传统炉型排量为180mg/m3,现在将控制在100mg/m3以下。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明锅炉本体和冷凝器的结构示意图。
图2是本发明前炉片的前端面结构示意图。
图3是本发明前炉片的后端面结构示意图。
图4是本发明中炉片的结构示意图。
图5是本发明后炉片的前端面结构示意图。
图6是本发明后炉片的后端面结构示意图。
图中:1、前炉片 101、燃烧室封头Ⅰ 102、主烟道封头 103、烟道Ⅰ 104、主水道孔Ⅰ105、出水口 106、导热锥Ⅰ 107、排污水口Ⅰ 108、U型导流凹槽Ⅰ 109、第二固定端Ⅰ 110、第一固定端Ⅰ 111、第三固定端Ⅰ 112、燃烧孔113、出水口法兰面 114、低水位传感器 115、温压表 116、温度传感器 2、中炉片 201、燃烧室 202、侧烟道Ⅰ 203、侧烟道Ⅱ 204、主烟道205、烟道Ⅱ 206、导热锥Ⅱ 207、主水道孔Ⅱ 208、U型导流罩 209、第一固定端Ⅱ 210、第二固定端Ⅱ 211、第三固定端Ⅱ 3、后炉片 301、燃烧室封头Ⅲ 302、泄压孔 303、主烟道Ⅲ304、烟道Ⅲ 305、U型导流凹槽Ⅲ 306、主水道孔Ⅲ 307、进水口 308、导热锥Ⅲ 309、第一固定端Ⅲ 310、第二固定端Ⅲ 311、第三固定端Ⅲ、312、排污水口Ⅲ 313、进水口法兰面 4、冷凝器 401、冷凝器进水口 402、冷凝器出水口 403、进烟气口。
具体实施方式
一种冷凝式铸铁模块锅炉,如图1所示,包括锅炉本体、与锅炉本体相连的燃烧机、冷凝器4和控制器,控制器控制整个铸铁模块锅炉各部分有序运行;所述锅炉本体包括前炉片1、后炉片3和固定在所述前炉片1和所述后炉片3中间的多个中炉片2,所述前炉片1、所述中炉片2和所述后炉片3采用高硅树脂铸铁材质,所述冷凝器4采用ND钢材质制成。
如图2、图3所示,所述前炉片1的炉片主体Ⅰ的前端面的中下部设有燃烧室封头Ⅰ101,所述燃烧室封头Ⅰ101的中间设有与所述炉片主体Ⅰ的后端面相连通的燃烧孔112,燃烧孔112外接燃烧街,供给整个锅炉热源;所述炉片主体Ⅰ的前端面的中部设有主烟道封头102,沿所述主烟道封头102的底端向两侧延伸的方向设有U型导流凹槽Ⅰ108,所述U型导流凹槽Ⅰ108两侧的炉片主体Ⅰ上设有烟道Ⅰ103,此种设计方式,可以将从烟道Ⅰ103进入的烟气沿U型导流凹槽Ⅰ108导流从主烟道封头102上方进入主烟道内,所述主烟道封头102上端设有主水道孔Ⅰ104,所述主水道孔Ⅰ104与所述炉片主体Ⅰ顶端设置的出水口105相连通,出水口105上端设有出水口法兰面113与外接设备相连;所述炉片主体Ⅰ底端两侧设有排污水口Ⅰ107;主水道孔Ⅰ104和排污水口Ⅰ107上均为铸铁连接环,确保水路密封;所述炉片主体Ⅰ的前端面上设有多个均匀排布的导热锥Ⅰ106;所述炉片主体Ⅰ的后端面上与所述主水道孔Ⅰ104相对的位置左右两侧设有低水位传感器114,所述炉片主体Ⅰ的后端面上与所述主烟道封头102相对的位置两侧分别设有温压表115和温度传感器116;所述前炉片1的炉片主体Ⅰ的出水口105两侧设有第一固定端Ⅰ110,所述炉片主体Ⅰ的顶端两侧设有第二固定端Ⅰ109,所述炉片主体Ⅰ的底端两侧设有第三固定端Ⅰ111;上述固定端上均设有螺纹孔用于连接。
如图4所示,所述中炉片2的炉片主体Ⅱ的中下部设有燃烧室201,所述燃烧室201的两侧设有侧烟道Ⅰ202和设置在所述侧烟道Ⅰ202上端的侧烟道Ⅱ203;所述炉片主体Ⅱ的中部设有主烟道204,沿所述主烟道204的底端向两侧延伸的方向设有U型导流罩208,所述U型导流罩208两侧的炉片主体Ⅱ上设有烟道Ⅱ205,燃烧室201内走火路,烟气从侧烟道Ⅰ202、侧烟道Ⅱ203到烟道Ⅱ205再到主烟道204内穿行,形成横向和纵向两个“S”型烟道(俗称三回程);所述主烟道204上端设有主水道孔Ⅱ207,所述炉片主体Ⅱ底端两侧设有排污水口Ⅱ212;所述炉片主体Ⅱ的前后端面上均设有多个均匀排布的导热锥Ⅱ206;所述中炉片2的炉片主体Ⅱ的顶端中间设有第一固定端Ⅱ209,所述炉片主体Ⅱ的顶端两侧设有第二固定端Ⅱ210,所述炉片主体Ⅱ的底端两侧设有第三固定端Ⅱ211;上述固定端上均设有螺纹孔用于连接。
如图5、图6所示,所述后炉片3的炉片主体Ⅲ的前端面的中下部设有燃烧室封头Ⅲ301,所述燃烧室封头Ⅲ301的中间设有与所述炉片主体Ⅲ的后端面相连通的泄压孔302;所述炉片主体Ⅲ的中部设有主烟道Ⅲ303,最后烟气会通过主烟道Ⅲ303汇聚,与冷凝器4的进烟气口403相连;沿所述主烟道Ⅲ303的底端向两侧延伸的方向设有U型导流凹槽Ⅲ305,所述U型导流凹槽Ⅲ305两侧的炉片主体Ⅲ上设有烟道Ⅲ304,所述主烟道Ⅲ303上端设有主水道孔Ⅲ306,所述主水道孔Ⅲ306与所述炉片主体Ⅲ顶端设置的进水口307相连通,进水口307上端的进水口法兰面313与外接设备相连;所述炉片主体Ⅲ底端两侧设有排污水口Ⅲ312;所述炉片主体Ⅲ的前端面上设有多个均匀排布的导热锥Ⅲ308,所述后炉片3的炉片主体Ⅲ的进水口307两侧设有第一固定端Ⅲ309,所述炉片主体Ⅲ的顶端两侧设有第二固定端Ⅲ310,所述炉片主体Ⅲ的底端两侧设有第三固定端Ⅲ311,上述固定端上均设有螺纹孔用于连接。
本发明采用多烟道导流技术增加高温烟气路径,形成横向和纵向两个“S”型烟道,使烟气在炉体内停留的时间更长,便于热交换。传统炉型排烟温度在180℃-220℃,这种结构会把烟温降至120℃-150℃。
烟气最后通过后炉片3上设置的主烟道Ⅲ303直接进入冷凝器,同时,冷凝器4内设置的翅片管管内水体与锅炉水系统相连(冷凝器4通过冷凝器进水口401进水,冷凝器出水口402出水,可将冷凝器出水口402与后炉片3的炉片主体Ⅲ顶端设置的进水口307相连,实现水路相通),当烟气通过冷凝器4时,进行二次交换,进一步吸收烟气中热量,使排烟温度降至最低。正常状态下应该是70℃-80℃。
多烟道导流燃烧方式可以有效降低烟气中的含氧量,相当于烟气经过二次燃烧,进一步减小空气过量系数,使烟气中NOx、CO降至最低,高标准排放烟气。传统炉型排量为180mg/m3,现在将控制在100mg/m3以下。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种冷凝式铸铁模块锅炉,包括锅炉本体、与锅炉本体相连的燃烧机、冷凝器(4)和控制器,其特征在于:所述锅炉本体包括前炉片(1)、后炉片(3)和固定在所述前炉片(1)和所述后炉片(3)中间的多个中炉片(2);炉片之间的连接通过设置在水道孔和排污水口处的铸铁环状接头;
所述冷凝器(4)内设置的翅片管管内水体与锅炉水系统相连;
所述前炉片(1)的炉片主体Ⅰ的前端面的中下部设有燃烧室封头Ⅰ(101),所述燃烧室封头Ⅰ(101)的中间设有与所述炉片主体Ⅰ的后端面相连通的燃烧孔(112),所述燃烧孔(112)与所述燃烧机相连;所述炉片主体Ⅰ的前端面的中部设有主烟道封头(102),沿所述主烟道封头(102)的底端向两侧延伸的方向设有U型导流凹槽Ⅰ(108),所述U型导流凹槽Ⅰ(108)两侧的炉片主体Ⅰ上设有烟道Ⅰ(103),所述主烟道封头(102)上端设有主水道孔Ⅰ(104),所述主水道孔Ⅰ(104)与所述炉片主体Ⅰ顶端设置的出水口(105)相连通,所述炉片主体Ⅰ底端两侧设有排污水口Ⅰ(107);所述炉片主体Ⅰ的前端面上设有多个均匀排布的导热锥Ⅰ(106);所述炉片主体Ⅰ的后端面上与所述主水道孔Ⅰ(104)相对的位置左右两侧设有低水位传感器(114),所述炉片主体Ⅰ的后端面上与所述主烟道封头(102)相对的位置两侧分别设有温压表(115)和温度传感器(116);
所述中炉片(2)的炉片主体Ⅱ的中下部设有燃烧室(201),所述燃烧室(201)的两侧设有侧烟道Ⅰ(202)和设置在所述侧烟道Ⅰ(202)上端的侧烟道Ⅱ(203);所述炉片主体Ⅱ的中部设有主烟道(204),沿所述主烟道(204)的底端向两侧延伸的方向设有U型导流罩(208),所述U型导流罩(208)两侧的炉片主体Ⅱ上设有烟道Ⅱ(205),所述主烟道(204)上端设有主水道孔Ⅱ(207),所述炉片主体Ⅱ底端两侧设有排污水口Ⅱ(212);所述炉片主体Ⅱ的前后端面上均设有多个均匀排布的导热锥Ⅱ(206);烟气流道经由燃烧室(201)、侧烟道I(202)、侧烟道II(203)主烟道(204)、主烟道两侧的烟道(205)从而成“S”形状绕行;
所述后炉片(3)的炉片主体Ⅲ的前端面的中下部设有燃烧室封头Ⅲ(301),所述燃烧室封头Ⅲ(301)的中间设有与所述炉片主体Ⅲ的后端面相连通的泄压孔(302);所述炉片主体Ⅲ的中部设有主烟道Ⅲ(303),所述主烟道Ⅲ(303)的后端与所述冷凝器(4)的进烟气口(403)相连,沿所述主烟道Ⅲ(303)的底端向两侧延伸的方向设有U型导流凹槽Ⅲ(305),所述U型导流凹槽Ⅲ(305)两侧的炉片主体Ⅲ上设有烟道Ⅲ(304),所述主烟道Ⅲ(303)上端设有主水道孔Ⅲ(306),所述主水道孔Ⅲ(306)与所述炉片主体Ⅲ顶端设置的进水口(307)相连通,所述炉片主体Ⅲ底端两侧设有排污水口Ⅲ(312);所述炉片主体Ⅲ的前端面上设有多个均匀排布的导热锥Ⅲ(308)。
2.根据权利要求1所述的冷凝式铸铁模块锅炉,其特征在于:所述前炉片(1)的炉片主体Ⅰ的出水口(105)两侧设有第一固定端Ⅰ(110),所述炉片主体Ⅰ的顶端两侧设有第二固定端Ⅰ(109),所述炉片主体Ⅰ的底端两侧设有第三固定端Ⅰ(111);所述中炉片(2)的炉片主体Ⅱ的顶端中间设有第一固定端Ⅱ(209),所述炉片主体Ⅱ的顶端两侧设有第二固定端Ⅱ(210),所述炉片主体Ⅱ的底端两侧设有第三固定端Ⅱ(211);所述后炉片(3)的炉片主体Ⅲ的进水口(307)两侧设有第一固定端Ⅲ(309),所述炉片主体Ⅲ的顶端两侧设有第二固定端Ⅲ(310),所述炉片主体Ⅲ的底端两侧设有第三固定端Ⅲ(311)。
3.根据权利要求1所述的冷凝式铸铁模块锅炉,其特征在于:所述前炉片(1)、所述中炉片(2)和所述后炉片(3)采用高硅树脂铸铁材质。
4.根据权利要求1所述的冷凝式铸铁模块锅炉,其特征在于:所述冷凝器(4)采用ND钢材质制成。
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