CN107606643A - 一种双层螺旋盘管膜式壁炉膛及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双层螺旋盘管膜式壁炉膛及其应用，该炉膛包括：一外层螺旋盘管，一螺旋密封板，一贯穿在所述外层螺旋盘管内的内层螺旋盘管，该外层螺旋盘管每圈螺旋之间的夹缝用该螺旋密封板焊接起来，籍以组成完整的圆筒形的膜式壁炉膛。本发明的炉膛及其应用具有体积小、结构紧凑，实现了炉膛膜式壁整体一体化，形成复合型波纹炉膛强化了螺旋盘管和夹套与炉膛换热；通过多介质协调换热提高了迎火面耐热安全性，在诸多方面大大突破和超越了传统的直板式模式水冷壁的优点。

Description

一种双层螺旋盘管膜式壁炉膛及其应用

技术领域

本发明涉及工业供热领域，更具体地涉及一种双层螺旋盘管膜式壁炉膛及其应用。

背景技术

锅炉是利用燃料或其他能源的热能把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需要的热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。

水冷壁是锅炉主要的辐射蒸发受热面，一般分为管式水冷壁和膜式水冷壁两种。大容量高温高压锅炉一般均采用膜式水冷壁，小容量中、低压锅炉多采用光管式水冷壁。

水冷壁的主要作用是：A.吸收炉膛内的高温辐射热量以产生蒸汽，并使烟气得到冷却，以使对流烟道的烟气温度降低到不结渣的温度；B.膜式水冷壁对炉墙的保护作用最为彻底，使炉墙可以用保温材料而不用耐火材料，从而炉墙结构可以做得轻一些、薄一些；C.在蒸发同样多水的情况下，采用水冷壁比采用对流管束节省钢材。

现有的膜式水冷壁是把许多根鳍片直管沿纵向依次焊接起来（主要有管子加焊扁钢和由扎制的肋管拼焊两种形式），组成一个整块的水冷壁受热面组件。每一组件安装时，组与组间再用焊接密封，使炉膛四周被一层整块的水冷壁膜片严密地包围起来。

这种直管纵向焊接的膜式水冷壁具有诸多缺陷：直管内水汽单向流动过于平顺，换热强度低，且多管并列不便于实现强制循环流动；其体积较大，结构不够紧凑，无法很好地适用于中、小锅炉；直管形炉膛内壁使火焰或烟气等热源不便形成对管壁的横向冲刷，换热效率较低；直管形膜式壁炉板一般比较适合焊成长方体炉膛结构，造成了火焰、烟气的辐射和流动的直角死角，显著降低换热效率，炉膛安装前需要额外的焊接拼装程序，增加了安装工作量；直管形膜式壁炉板结构强度不理想，需要配置大型号钢架支撑才能构成炉膛；直管形膜式壁在热胀冷缩的变形量较大、热应力较大。

发明内容

鉴于现有技术的缺陷，本发明之发明人提出一种双层螺旋盘管膜式壁炉膛及其应用，以解决现有技术存在的技术问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种双层螺旋盘管膜式壁炉膛，其包括：一外层螺旋盘管、一螺旋密封板、一贯穿在所述外层螺旋盘管内的内层螺旋盘管，该外层螺旋盘管每圈螺旋之间的夹缝用该螺旋密封板焊接起来，籍以组成完整的圆筒形的膜式壁炉膛。

本发明还提供一种双层螺旋盘管膜式壁炉体，其包括上述的双层螺旋盘管膜式炉膛，在该炉膛的两端焊接端板，籍以形成完整的螺旋盘管膜式壁炉体。

本发明还提供一种供热装置，其包括：一油仓筒体、一上述的双层螺旋盘管膜式壁炉体、一进水管、一水汽输出管、一高温油泵，该炉体置于该油仓筒体内，该油仓筒体和该炉体之间形成一夹套空间，该夹套空间内有一高沸点液体层，该高沸点液体层与该油仓筒体顶部之间形成一空气仓，该油仓筒体顶部开设有使该空气仓与外界相通的通气孔，该炉体设有加热装置，该进水管与该外层螺旋盘管的一端连接，该水汽输出管与该外层螺旋盘管的另一端连接，该内层螺旋盘管两端从该外层螺旋盘管的管壁上穿出后与该高沸点液体层连通，该高温油泵设置在该内层螺旋盘管上，籍以强制该高沸点液体在该内层螺旋盘管内循环流动。

本发明的上述供热装置优选方案之一：还包括一气液循环系统，该气液循环系统将该高沸点液体层气化后的蒸气泵入该高沸点液体层。

本发明的上述供热装置优选方案之一：该加热装置是燃烧装置、化学能加热装置、高温烟气加热装置中的一种或几种。

本发明的上述供热装置优选方案之一：该高沸点液体层的沸点为340℃。

本发明的上述供热装置优选方案之一：该高沸点液体层由一种高沸点液体载能介质构成。

本发明的双层螺旋盘管膜式壁炉体具有以下有益效果：

利用双层盘管膜式壁和夹套的结构，形成了多种介质之间协调的、多重的复合传热：

1.外层螺旋盘管内圈壁迎火侧使管内水汽吸收火焰热量；

2.外层螺旋盘管外圈壁外侧使管内水汽与夹套高沸点液体换热；

3.外层螺旋盘管内水汽与内层螺旋盘管内高沸点液体在内外双层管环形空间换热；

4.外层螺旋盘管每圈之间的螺旋环形密封板壁外圈侧的高沸点液体吸收该板壁内圈侧炉膛的燃烧热量；

5.外层螺旋盘管与螺旋环形密封板形成的膜式壁，除了迎火面吸收火焰辐射传热外，还以自身管板组合体的热传导性能，给背火面壁两侧介质传热。

6.本发明的包含双层螺旋盘管膜式壁炉体的供热装置，以双层螺旋盘管膜式壁形式构成圆筒形炉膛，气密性好，能适应正压燃烧对锅炉的要求，漏风少，提高锅炉热效率；简化了炉墙结构，减轻了锅炉设备总重量；安装快速方便，维修方便简洁；锅炉的使用寿命可以大大的提高等。

7.本发明的包含双层螺旋盘管膜式壁炉体的供热装置，以双层螺旋盘管膜式壁形式构成圆筒形炉膛，体积小、结构紧凑，实现了炉膛膜式壁整体一体化，形成复合型波纹炉膛强化了螺旋盘管和夹套与炉膛换热；通过多介质协调换热提高了迎火面耐热安全性，在诸多方面大大突破和超越了传统的直板式模式水冷壁的优点。

附图说明

图1为本发明实施例1中双层螺旋盘管膜式壁炉膛结构示意图；

图2为本发明实施例2中双层螺旋盘管膜式壁炉体示意图；

图3为本发明实施例3中供热装置的结构示意图。

附图标记说明：

油仓筒体1、供热装置300、螺旋盘管膜式壁炉体2、螺旋盘管膜式壁炉膛20、外层螺旋盘管201、螺旋密封板202、内层螺旋盘管203、进水管3、水汽输出管4、夹套空间5、高沸点液体层6、空气仓7、高温烟气加热装置8、气液循环系统9。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案、积极效果更加清楚明白，通过以下实施例对本发明进行进一步详细说明。以下对于具体实施方案的描述仅用于解释本发明，并不限定本发明。

实施例1

如图1所示的一种双层螺旋盘管膜式壁炉膛，其包括：一外层螺旋盘管201，一螺旋密封板202，一贯穿在外层螺旋盘管201内的内层螺旋盘管203，外层螺旋盘管201每圈螺旋之间的夹缝用螺旋密封板202焊接起来，籍以组成完整的圆筒形的膜式壁炉膛20。

实施例2

一种双层螺旋盘管膜式壁炉体，其具备实施例1中的炉膛20，在炉膛20的两端焊接端板（图中未示出），籍以形成完整的螺旋盘管膜式壁炉体2。

以实施例1的炉膛20构成的炉体2具有换热效率高的突出优点：双层螺旋盘管膜式壁炉体2可以形成多种介质之间协调的、多重的复合传热，从而可派生出有益的多种换热功能；外层螺旋盘管201内水汽（及内层螺旋盘管203中的介质）因其流动不断在圆周切线方向的换向，在离心力、重力以及强制循环推力的多重作用下，形成有相变的、不规则的强烈紊流，换热强度极大提高；炉体内壁构成环形波纹状炉膛，使火焰和烟气等热源对外层螺旋盘管201波纹壁面横向冲刷，形成与外层螺旋盘管201内水汽流动方向的交叉流动，有效地强化了炉膛换热；双层螺旋盘管膜式壁构成的圆筒形炉膛结构，消除了火焰、烟气的辐射和流动的死角，显著提高换热效率；其圆形对称结构具有的良好弹性，可以很好地吸收热胀冷缩时产生的热应力，相对于现有直板膜式壁的线性高温变形量和热应力，均大大减少，提高了安全性；密封性好，可以用于正压燃烧锅炉；简化了炉墙结构，减轻了锅炉设备总重量；安装快速方便，维修方便简洁；锅炉的使用寿命可以大大的提高；该双层螺旋盘管膜式壁炉体换热效率高、体积小、结构紧凑、结构稳定性好，可以使中、小锅炉都能方便地应用。

实施例3

如图3所示的一种供热装置300，其包括：一油仓筒体1，一具备实施例2的炉体2，一进水管3，一水汽输出管4，一高温油泵（图中未示出），一气液循环系统9，其中，双层螺旋盘管膜式壁炉体2包括一炉膛20，炉膛20包括一外层螺旋盘管201，一螺旋密封板202，一贯穿在外层螺旋盘管201内的内层螺旋盘管203，外层螺旋盘管201每圈螺旋之间的夹缝用螺旋密封板202焊接起来，在炉膛20的两端焊接端板（图中未示出），炉体2置于油仓筒体1内，油仓筒体1和炉体2之间形成一夹套空间5，夹套空间内有一高沸点液体层6，高沸点液体层6由一沸点为340℃的高沸点液体载能介质构成，高沸点液体层6与油仓筒体1顶部之间形成一空气仓7，油仓筒体1顶部开设有使空气仓7与外界相通的通气孔（图中未示出），炉体2设有高温烟气加热装置8，进水管3与外层螺旋盘管201的一端连接，水汽输出管4与外层螺旋盘管201的另一端连接，内层螺旋盘管203两端从外层螺旋盘管201的管壁上穿出后与高沸点液体层6连通，高温油泵设置在内层螺旋盘管203上，籍以强制高沸点液体在内层螺旋盘管203内循环流动，气液循环系统9将高沸点液体层6气化后的蒸气泵入高沸点液体层6。

以本实施例炉膛20构成的炉体2具有换热效率高的突出优点：双层螺旋盘管膜式壁炉体2可以形成多种介质之间协调的、多重的复合传热，从而可派生出有益的多种换热功能；外层螺旋盘管201内水汽（及内层螺旋盘管203中的介质）因其流动不断在圆周切线方向的换向，在离心力、重力以及强制循环推力的多重作用下，形成有相变的、不规则的强烈紊流，换热强度极大提高；炉体内壁构成环形波纹状炉膛，使火焰和烟气等热源对外层螺旋盘管201波纹壁面横向冲刷，形成与外层螺旋盘管201内水汽流动方向的交叉流动，有效地强化了炉膛换热；双层螺旋盘管膜式壁构成的圆筒形炉膛结构，消除了火焰、烟气的辐射和流动的死角，显著提高换热效率；其圆形对称结构具有的良好弹性，可以很好地吸收热胀冷缩时产生的热应力，相对于现有直板膜式壁的线性高温变形量和热应力，均大大减少，提高了安全性；密封性好，可以用于正压燃烧锅炉；简化了炉墙结构，减轻了锅炉设备总重量；安装快速方便，维修方便简洁；锅炉的使用寿命可以大大的提高；该双层螺旋盘管膜式壁炉体换热效率高、体积小、结构紧凑、结构稳定性好，可以使中、小锅炉都能方便地应用。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其他各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种双层螺旋盘管膜式壁炉膛，其特征在于包括：一外层螺旋盘管、一螺旋密封板、一贯穿在该外层螺旋盘管内的内层螺旋盘管，该外层螺旋盘管每圈螺旋之间的夹缝用该螺旋密封板焊接起来，籍以组成完整的圆筒形的膜式壁炉膛。

2.一种双层螺旋盘管膜式壁炉体，其特征在于：包括权利要求1所述的双层螺旋盘管膜式壁炉膛，在该双层螺旋盘管膜式壁炉膛的两端焊接端板，籍以形成完整的螺旋盘管膜式壁炉体。

3.一种供热装置，其特征在于：包括一油仓筒体、一根据权利要求2所述的双层螺旋盘管膜式壁炉体、一进水管、一水汽输出管、一高温油泵，该炉体置于该油仓筒体内，该油仓筒体和该炉体之间形成一夹套空间，该夹套空间内有一高沸点液体层，该高沸点液体层与该油仓筒体顶部之间形成一空气仓，该油仓筒体顶部开设有使该空气仓与外界相通的通气孔，该炉体设有加热装置，该进水管与该外层螺旋盘管的一端连接，该水汽输出管与该外层螺旋盘管的另一端连接，该内层螺旋盘管两端从该外层螺旋盘管的管壁上穿出后与该高沸点液体层连通，该高温油泵设置在该内层螺旋盘管上，籍以强制该高沸点液体在该内层螺旋盘管内循环流动。

4.根据权利要求3所述的一种供热装置，其特征在于：还包括一气液循环系统，该气液循环系统将该高沸点液体层气化后的蒸气泵入该高沸点液体层。

5.根据权利要求3所述的一种供热装置，其特征在于：该加热装置是燃烧装置、化学能加热装置、高温烟气加热装置中的一种或几种。

6.根据权利要求3所述的一种供热装置，其特征在于：该高沸点液体层的沸点为340℃。

7.根据权利要求3所述的一种供热装置，其特征在于：该高沸点液体层由一种高沸点液体载能介质构成。