一种带断电保护的热水炉及水循环方法
技术领域
本发明涉及一种带断电保护的热水炉及水循环方法,尤其涉及一种带断电保护的卧式循环流化床热水炉及水循环方法,属于热能设备领域。
背景技术
热水锅炉水循环一般分为强制循环和自然循环,自然循环锅炉运行安全可靠,可形成多级水循环回路,但仅靠自然循环的动力,锅炉循环水水速往往会比较低,稍有不合适设计或运行工况变化较大就会出现水循环问题。强制循环解决了自然循环水速低的问题,但往往没有突发停电时的保护方法,必要时需增加备用电机等设备,才能解决停电保护问题,从而增加了设备的一系列问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带断电保护的热水炉及水循环方法,在锅炉系统异常断电时,强制循环状态的水循环系统瞬时进入自然循环状态,防止受热面过热变形损坏。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种带断电保护的热水炉,所述热水炉包括水平并列布置的主燃室、副燃室和燃尽室以及设置在燃尽室后的省煤器,所述主燃室、副燃室和燃尽室的壁面均为膜式壁,且以水平并列布置时烟气流经顺序为前后侧,其特征在于:所述热水炉还包括水循环系统,所述水循环系统包括主燃室水循环单元、二燃室水循环单元和省煤器水循环单元;
所述主燃室水循环单元包括给水管、主锅筒、与给水管连接的分配集箱、下降管和主燃室膜式壁循环组,所述主燃室膜式壁循环组包括主燃室膜式壁下集箱、主燃室膜式壁和主燃室膜式壁上集箱,所述主燃室膜式壁连接在所述主燃室膜式壁下集箱和所述主燃室膜式壁上集箱之间;所述主锅筒通过所述下降管与分配集箱连通;所述分配集箱同时通过所述主燃室膜式壁循环组与所述主锅筒连通;所述主锅筒设有排气阀;
所述二燃室水循环单元包括副锅筒、副燃室后膜式壁循环组、副燃室侧膜式壁循环组、燃尽室后膜式壁循环组和燃尽室侧膜式壁循环组;所述燃尽室后膜式壁循环组与所述副燃室后膜式壁循环组之间设有连接管道;所述副燃室后膜式壁循环组、副燃室侧膜式壁循环组与副锅筒之间分别设有连接管道;
所述副燃室后膜式壁循环组包括副燃室后膜式壁下集箱和副燃室后膜式壁上集箱,以及连接在所述副燃室后膜式壁下集箱和所述副燃室后膜式壁上集箱之间的副燃室后膜式壁;所述副燃室侧膜式壁循环组包括燃尽室侧膜式壁下集箱和副燃室侧膜式壁上集箱,以及连接在所述燃尽室侧膜式壁下集箱和所述副燃室侧膜式壁上集箱之间的副燃室侧膜式壁;所述燃尽室后膜式壁循环组包括燃尽室后膜式壁下集箱和燃尽室后膜式壁上集箱,以及连接在所述燃尽室后膜式壁下集箱和所述燃尽室后膜式壁上集箱之间的燃尽室后膜式壁;所述燃尽室侧膜式壁循环组包括燃尽室侧膜式壁下集箱和燃尽室侧膜式壁上集箱,以及连接在所述燃尽室侧膜式壁下集箱和所述燃尽室侧膜式壁上集箱之间的燃尽室侧膜式壁;所述燃尽室侧膜式壁循环组与所述副燃室侧膜式壁循环组的下集箱连通为燃尽室侧膜式壁下集箱;
所述省煤器水循环单元包括出水集箱、省煤器上集箱、省煤器下集箱以及连接省煤器上集箱和省煤器下集箱的省煤器换热管;所述省煤器上集箱与所述出水集箱之间有管道相连;所述出水集箱设有排气阀和出水管。
所述主锅筒与所述燃尽室后膜式壁循环组的燃尽室后膜式壁上集箱和所述燃尽室侧膜式壁循环组的燃尽室侧膜式壁上集箱之间分别设置有第一输水管和第二输水管连接;所述第一输水管和第二输水管并联;
所述副锅筒与所述省煤器下集箱之间设置第三输水管相连。
上述技术方案中,所述主燃室膜式壁循环组包括主燃室前膜式壁循环组、主燃室后膜式壁循环组和两组主燃室侧膜式壁循环组;所述主燃室前膜式壁循环组、主燃室后膜式壁循环组和两组主燃室侧膜式壁循环组为并联设置。
所述省煤器设置多级,所述多级省煤器形成的多级省煤器水循环单元为串联设置。
一种带断电保护的热水炉的水循环方法,其采用如上述技术方案所述的热水炉,且所述方法包括
热水炉水循环系统电源工作正常时,给水由给水泵泵入给水管,首先进入主燃室水循环单元经过一次加热,然后从主燃室水循环单元的主锅筒经由第一输水管和第二输水管进入二燃室水循环单元二次加热,接着从二燃室水循环单元的副锅筒通过第三输水管进入省煤器水循环单元完成最后加热后通过出水管供给用户,形成水循环系统的强制循环;
热水炉水循环系统电源突然断电时,给水泵停止工作,在主燃室高温烟气辐射换热作用下,主燃室膜式壁受热面和下降管非受热面的工质水存在密度差,使得所述主燃室水循环单元内部形成自然循环;同时,副燃室后膜式壁、副燃室侧膜式壁作为强受热面和燃尽室后膜式壁、燃尽室侧膜式壁作为弱受热面的工质水存在密度差,以及省煤器换热管受热面和第三输水管非受热面工质水的密度差,使得所述主燃室水循环单元的主锅筒与二燃室水循环单元和省煤器水循环单元之间形成水自然循环通道。
上述一种带断电保护的热水炉的水循环方法,还包括:
给水由给水泵泵入给水管强制循环,进入主燃室水循环单元,通过分配集箱分配到下降管和主燃室膜式壁循环组;给水一部分直接由下降管进入主锅筒;另一部分在主燃室膜式壁循环组中从主燃室膜式壁下集箱进入主燃室膜式壁,与主燃室内高温介质换热升温后进入主燃室膜式壁上集箱,然后进入主锅筒;
主锅筒内的热水分为两路,分别经由第一输水管和第二输水管进入二燃室水循环单元。
上述一种带断电保护的热水炉的水循环方法,还包括:
主燃室水循环单元内部形成自然循环时,分配集箱水流进入主燃室膜式壁循环组中从主燃室膜式壁下集箱进入主燃室膜式壁,与主燃室内高温介质换热升温后进入主燃室膜式壁上集箱,然后进入主锅筒,再由下降管回到分配集箱,形成内部自然循环。
上述一种带断电保护的热水炉的水循环方法,还包括:
热水炉水循环系统电源工作正常时,主锅筒内的热水分为两路,分别经由第一输水管和第二输水管进入二燃室水循环单元;
一路热水由第一输水管进入燃尽室后膜式壁循环组,从燃尽室后膜式壁上集箱向下流经燃尽室后膜式壁加热,然后从燃尽室后膜式壁下集箱通过连接管道进入副燃室后膜式壁循环组的副燃室后膜式壁下集箱,随后在副燃室后膜式壁中加热再进入副燃室后膜式壁上集箱,接着由连接管道进入副锅筒;
一路热水由第二输水管进入燃尽室侧膜式壁循环组,从燃尽室侧膜式壁上集箱向下流经燃尽室侧膜式壁加热,然后从燃尽室侧膜式壁下集箱进入副燃室侧膜式壁中加热再汇进入副燃室侧膜式壁上集箱,接着由连接管道进入副锅筒;
副锅筒的热水通过第三输水管进入省煤器水循环单元,由省煤器下集箱进入省煤器换热管加热,然后经由省煤器上集箱进入出水集箱,通过出水管送出所述热水炉。
上述一种带断电保护的热水炉的水循环方法,还包括:
热水炉水循环系统电源突然断电时,所述主燃室水循环单元的主锅筒与二燃室水循环单元和省煤器水循环单元之间形成水自然循环通道;
副燃室后膜式壁循环组和副燃室侧膜式壁循环组受热强度大,与相应的燃尽室后膜式壁循环组和燃尽室侧膜式壁循环组内水流形成密度差,带动少量热水分别从燃尽室后膜式壁循环组向副燃室后膜式壁循环组流动和从燃尽室侧膜式壁循环组向副燃室侧膜式壁循环组流动,从而使得主锅筒内的少量热水分为两路,分别经由第一输水管和第二输水管进入燃尽室后膜式壁循环组和燃尽室侧膜式壁循环组;
在工质水密度差形成的自然循环作用下,一路热水由第一输水管进入燃尽室后膜式壁循环组,从燃尽室后膜式壁上集箱向下流经燃尽室后膜式壁加热,然后从燃尽室后膜式壁下集箱通过连接管道进入副燃室后膜式壁循环组的副燃室后膜式壁下集箱,随后在副燃室后膜式壁中加热再进入副燃室后膜式壁上集箱,接着由连接管道进入副锅筒;
在工质水密度差形成的自然循环作用下,一路热水由第二输水管进入燃尽室侧膜式壁循环组,从燃尽室侧膜式壁上集箱向下流经燃尽室侧膜式壁加热,然后从燃尽室侧膜式壁下集箱进入副燃室侧膜式壁中加热再汇入副燃室侧膜式壁上集箱,接着由连接管道进入副锅筒;
省煤器换热管内的工质水受热上升进入出水集箱,使得省煤器水循环单元内工质水自然流动;同时,第三输水管和受热的省煤器换热管的工质水存在密度差,使得副锅筒的热水通过第三输水管补充到省煤器水循环单元,由省煤器下集箱进入省煤器换热管加热,然后经由省煤器上集箱进入出水集箱;出水集箱的排气阀排气泄压达到平衡。
本发明与现有技术相比,具有以下优点及突出性效果:采用双锅筒加下降管的布置,在强制循环切断时形成自然循环,断电保护方法简单易行,提高锅炉运行安全性,并节约成本。
附图说明
图1为本发明所涉及的一种带断电保护的热水炉水循环系统示意图。
图2为本发明所涉及的一种带断电保护的热水炉水循环系统主燃室水循环单元流程示意图。
图3为本发明所涉及的一种带断电保护的热水炉水循环系统二燃室水循环单元流程示意图。
图4为本发明所涉及的一种带断电保护的热水炉水循环系统省煤器水循环单元流程示意图。
图中:1-主燃室;2-副燃室;3-燃尽室;4-省煤器;11-主锅筒;12-分配集箱;13-下降管;14-主燃室膜式壁下集箱;15-主燃室膜式壁;151-主燃室后膜式壁;152-主燃室前膜式壁;153-主燃室侧膜式壁;16-主燃室膜式壁上集箱;17-第一输水管;18-第二输水管;19-给水管;21-副锅筒;23-副燃室后膜式壁下集箱;24-副燃室后膜式壁上集箱;25-副燃室后膜式壁;27-副燃室侧膜式壁上集箱;28-副燃室侧膜式壁;29-燃尽室后膜式壁下集箱;30-燃尽室后膜式壁上集箱;31-燃尽室后膜式壁;32-燃尽室侧膜式壁下集箱;33-燃尽室侧膜式壁上集箱;34-燃尽室侧膜式壁;35-第三输水管;41-出水集箱;42-省煤器上集箱;43-省煤器下集箱;44-省煤器换热管;45-出水管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。
本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同,则相应的位置关系也有可能随之发生变化,故不能以此理解为对保护范围的限定。
如图1所示,一种带断电保护的热水炉,所述热水炉包括水平并列布置的主燃室1、副燃室2和燃尽室3以及设置在燃尽室后的省煤器4,所述主燃室1、副燃室2和燃尽室3的壁面均为膜式壁,且以水平并列布置的烟气流向为前后。主燃室1与副燃室2共用的壁面为主燃室后膜式壁151,相对侧为主燃室前膜式壁152,另外两个壁面为主燃室侧膜式壁153。副燃室2与燃尽室3共用的壁面为副燃室后膜式壁25,与主燃室1和燃尽室均不接触的壁面为副燃室侧膜式壁28,副燃室2和燃尽室3同样有两个侧壁面。
所述热水炉还包括水循环系统。水循环系统包括主燃室水循环单元、二燃室水循环单元和省煤器水循环单元。
如图2所示,所述主燃室水循环单元包括给水管19、主锅筒11、与给水管19连接的分配集箱12、下降管13和主燃室膜式壁循环组,所述主燃室膜式壁循环组包括主燃室膜式壁下集箱14、主燃室膜式壁15和所述主燃室膜式壁上集箱16,所述主燃室膜式壁15连接在所述主燃室膜式壁下集箱14和所述主燃室膜式壁上集箱16之间;所述主锅筒11通过所述下降管13与分配集箱12连通;所述分配集箱12通过所述主燃室膜式壁循环组与所述主锅筒11连通;所述主锅筒11设有排气阀。主燃室膜式壁循环组包括主燃室前膜式壁循环组、主燃室后膜式壁循环组和两组主燃室侧膜式壁循环组;主燃室前膜式壁循环组、主燃室后膜式壁循环组和两组主燃室侧膜式壁循环组为并联设置。主燃室1燃烧产生的热辐射和高温烟气的对流换热,对四个膜式壁壁面产生的受热强度接近或相同。
如图3所示,二燃室水循环单元包括副锅筒21、副燃室后膜式壁循环组、副燃室侧膜式壁循环组、燃尽室后膜式壁循环组和燃尽室侧膜式壁循环组;所述燃尽室后膜式壁循环组与所述副燃室后膜式壁循环组之间设有连接管道;所述燃尽室侧膜式壁循环组与所述副燃室侧膜式壁循环组之间共用燃尽室侧膜式壁下集箱作为连接管道;所述副燃室后膜式壁循环组、副燃室侧膜式壁循环组与副锅筒21之间分别设有连接管道。
所述副燃室后膜式壁循环组包括副燃室后膜式壁下集箱23和副燃室后膜式壁上集箱24,以及连接在所述副燃室后膜式壁下集箱23和所述副燃室后膜式壁上集箱24之间的副燃室后膜式壁25;所述副燃室侧膜式壁循环组包括燃尽室侧膜式壁下集箱32和副燃室侧膜式壁上集箱27,以及连接在所述燃尽室侧膜式壁下集箱32和所述副燃室侧膜式壁上集箱27之间的副燃室侧膜式壁28;所述燃尽室后膜式壁循环组包括燃尽室后膜式壁下集箱29和所述燃尽室后膜式壁上集箱30,以及连接在所述燃尽室后膜式壁下集箱29和所述燃尽室后膜式壁上集箱30之间的燃尽室后膜式壁31;所述燃尽室侧膜式壁循环组包括燃尽室侧膜式壁下集箱32和所述燃尽室侧膜式壁上集箱33,以及连接在所述燃尽室侧膜式壁下集箱32和所述燃尽室侧膜式壁上集箱33之间的燃尽室侧膜式壁34。副燃室侧膜式壁循环组和燃尽室侧膜式壁循环组均设置有两组且对称设置在副燃室2和燃尽室3两侧。同侧的燃尽室侧膜式壁循环组与副燃室侧膜式壁循环组的下集箱之间连通,统一为燃尽室侧膜式壁下集箱32。
如图4所示,所述省煤器水循环单元包括出水集箱41、省煤器上集箱42、省煤器下集箱43以及连接省煤器上集箱42和省煤器下集箱43的省煤器换热管44;所述省煤器上集箱42与所述出水集箱41之间有管道相连;所述出水集箱41设有排气阀和出水管45。所述省煤器4设置多级,所述多级省煤器4形成的多级省煤器水循环单元为串联。当锅炉规模较大时,同级省煤器可分几个模块水平并联设置,多级省煤器的模块之间仍为串联。
所述主锅筒11与所述燃尽室后膜式壁循环组的所述燃尽室后膜式壁上集箱30和所述燃尽室侧膜式壁循环组的所述燃尽室侧膜式壁上集箱33之间分别设置有第一输水管17和第二输水管18连接;所述第一输水管17和第二输水管18并联。所述副锅筒21与所述省煤器下集箱43之间设置第三输水管35相连。
一种带断电保护的热水炉的水循环方法,其采用如上述技术方案所述的热水炉,且所述方法包括
热水炉水循环系统电源工作正常时,给水由给水泵泵入给水管19,首先进入主燃室水循环单元经过一次加热,然后从主燃室水循环单元的主锅筒11经由第一输水管17和第二输水管18进入二燃室水循环单元二次加热,接着从二燃室水循环单元的副锅筒21通过第三输水管35进入省煤器水循环单元完成最后加热后通过出水管45供给用户,形成水循环系统的强制循环。
热水炉水循环系统电源突然断电时,给水泵停止工作,热水炉的其它动力设施如出水泵、风机、给料器等也会停止工作,但主燃室1内的物料仍会有短暂的持续燃烧过程,同时高温烟气仍与热水炉内的工质水换热。因此,在主燃室1高温烟气辐射换热和部分对流换热作用下,主燃室膜式壁15作为受热面和下降管13作为非受热面的工质水存在密度差,使得所述主燃室水循环单元内部形成自然循环;同时,副燃室后膜式壁25、副燃室侧膜式壁28作为强受热面和燃尽室后膜式壁31、燃尽室侧膜式壁34作为弱受热面的工质水存在密度差,以及省煤器换热管44受热面和第三输水管35非受热面工质水的密度差,使得所述主燃室水循环单元的主锅筒11与二燃室水循环单元和省煤器水循环单元之间形成水自然循环通道。
热水炉水循环系统电源工作正常时:
给水由给水泵强制循环泵入给水管19,进入主燃室水循环单元,通过分配集箱12分配到下降管13和主燃室膜式壁循环组;给水一部分直接由下降管13进入主锅筒11;另一部分在主燃室膜式壁循环组中从主燃室膜式壁下集箱14进入主燃室膜式壁15,与主燃室1内高温介质换热升温后进入主燃室膜式壁上集箱16,然后进入主锅筒11;主锅筒11内的热水分为两路,分别经由第一输水管17和第二输水管18进入二燃室水循环单元。
一路热水由第一输水管17进入燃尽室后膜式壁循环组,从燃尽室后膜式壁上集箱30向下流经燃尽室后膜式壁31加热,然后从燃尽室后膜式壁下集箱29通过连接管道进入副燃室后膜式壁循环组的副燃室后膜式壁下集箱23,随后在副燃室后膜式壁25中加热再进入副燃室后膜式壁上集箱24,接着由连接管道进入副锅筒21;
另一路热水由第二输水管18进入燃尽室侧膜式壁循环组,从燃尽室侧膜式壁上集箱33向下流经燃尽室侧膜式壁34加热,然后从燃尽室侧膜式壁下集箱32进入副燃室侧膜式壁28中加热再汇入副燃室侧膜式壁上集箱27,接着由连接管道进入副锅筒21;
副锅筒21的热水通过第三输水管35进入省煤器水循环单元,由省煤器下集箱43进入省煤器换热管44加热,然后经由省煤器上集箱42进入出水集箱41,通过出水管45送出所述热水炉,供给用户。
突然断电时:主燃室水循环单元内部形成自然循环,分配集箱12水流进入主燃室膜式壁循环组中从主燃室膜式壁下集箱14进入主燃室膜式壁15,与主燃室1内高温介质换热升温后进入主燃室膜式壁上集箱16,然后进入主锅筒11,再由下降管13回到分配集箱12,形成内部自然循环。主锅筒11的排气阀起泄压平衡作用。
同时,热水炉水循环系统电源突然断电时,所述主燃室水循环单元的主锅筒11与二燃室水循环单元和省煤器水循环单元之间形成水自然循环通道。
此时,副燃室后膜式壁循环组和副燃室侧膜式壁循环组受热强度大,与相应的燃尽室后膜式壁循环组和燃尽室侧膜式壁循环组内水流形成密度差,带动少量热水分别从燃尽室后膜式壁循环组向副燃室后膜式壁循环组流动和从燃尽室侧膜式壁循环组向副燃室侧膜式壁循环组流动,从而使得主锅筒11内的少量热水分为两路,分别经由第一输水管17和第二输水管18进入燃尽室后膜式壁循环组和燃尽室侧膜式壁循环组。
此时,水循环路径与正常工作时类似,但正常工作时,工质水的输送是由于给水泵的强制循环作用,而断电时在工质水密度差形成的自然循环作用下,一路热水由第一输水管17进入燃尽室后膜式壁循环组,从燃尽室后膜式壁上集箱30向下流经燃尽室后膜式壁31加热,然后从燃尽室后膜式壁下集箱29通过连接管道进入副燃室后膜式壁循环组的副燃室后膜式壁下集箱23,随后在副燃室后膜式壁25中加热再进入副燃室后膜式壁上集箱24,接着由连接管道进入副锅筒21。
在工质水密度差形成的自然循环作用下,另一路热水由第二输水管18进入燃尽室侧膜式壁循环组,从燃尽室侧膜式壁上集箱33向下流经燃尽室侧膜式壁34加热,然后从燃尽室侧膜式壁下集箱32进入副燃室侧膜式壁28中加热再汇入副燃室侧膜式壁上集箱27,接着由连接管道进入副锅筒21。
省煤器换热管44内的工质水受热上升进入出水集箱41,使得省煤器水循环单元内工质水自然流动;同时,第三输水管35和受热的省煤器换热管44的工质水存在密度差,使得副锅筒21的热水通过第三输水管35补充到省煤器水循环单元,由省煤器下集箱43进入省煤器换热管44加热,然后经由省煤器上集箱42进入出水集箱41;出水集箱41的排气阀排气泄压达到平衡。
由于热量有限,断电状态下的水循环系统的自然循环持续时间也有限,但足以保护受热面不因过热而变形损坏。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。