CN107631639A - 角管式锅炉 - Google Patents

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石永军
陈仪佳
胡法议
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Abstract

本发明公开了一种能充分利用电炉炼钢产生的高温烟气的角管式锅炉，锅炉本体内前端的前置冷却室的下端部开设有进烟口，前置冷却室至锅炉本体的尾端之间依次设置有蒸发器和省煤器，锅炉本体的尾端连接有出口烟箱；角管在锅炉本体纵向的两侧间隔布置，锅炉本体两侧每对应的一对角管之间均连通有下集管，与汽包同一侧的角管均为第一角管，每根第一角管均与汽包相连通，每根第一角管均能沿锅炉本体的纵向和横向产生位移，与汽包不同侧的角管中位于锅炉本体端部的一根角管为第二角管、其余均为第三角管，第二角管的底部固定，每根第三角管均能沿锅炉本体的纵向产生位移；第二角管、第三角管的上端均分别通过上集管与汽包相连通。

Description

角管式锅炉
技术领域
本发明涉及锅炉技术领域，具体涉及角管式锅炉。
背景技术
角管式锅炉具有以下特点：汽包顶部纵向或横向布置，锅炉本体采用膜式水冷壁结构，汽包与锅炉本体采用角管式支撑，角管布置在锅炉本体四角上，不仅作为水的循环通道，还形成锅炉的支撑。角管式锅炉与传统锅炉相比，具有结构紧凑，钢材消耗少等优点。
近年来随着钢铁行业的发展，电炉炼钢的钢产量不断提高。电炉冶炼中产生的大量高温烟气，温度高达1300℃，含尘量为10～30g/m3，烟气产生量为500～1200 m3（h.t），高温烟气的显热占总能耗的20%以上。可见回收电炉炼钢过程中的高温烟气的余热，不仅会给企业带来巨大经济效益，还对环境保护和节约资源具有重要意义。
为了回收电炉炼钢生产中产生的高温烟气，我公司研发了一款新型的角管式锅炉。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是：提供一种能对电炉炼钢产生的高温烟气进行充分回收利用的角管式锅炉。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：角管式锅炉，包括：膜式水冷壁结构的锅炉本体，锅炉本体顶部的一侧设置有汽包，汽包沿锅炉本体纵向设置，锅炉本体与汽包采用角管式支撑，锅炉本体内的前端设置有前置冷却室，前置冷却室的下端部开设有进烟口，前置冷却室至锅炉本体的尾端之间依次设置有蒸发器和省煤器，锅炉本体的尾端连接有出口烟箱，出口烟箱的顶部为排烟口；角管在锅炉本体纵向的两侧间隔布置，锅炉本体两侧的角管一一对应，对应的一对角管的下端部之间均连通有下集管，与汽包同一侧的角管均为第一角管，每根第一角管的顶端均与汽包的底部相连通，每根第一角管的底部均双向可移动式活动支撑在对应的支座上，每根第一角管均能沿锅炉本体的纵向和横向在对应的支座上产生位移，与汽包不同侧的角管中位于锅炉本体端部的一根角管为第二角管、其余均为第三角管，第二角管的底部固定，每根第三角管均单向可移动式活动支撑在对应的支座上，每根第三角管均能沿锅炉本体的纵向在对应的支座上产生位移；第二角管、第三角管的上端均分别通过上集管与汽包相连通，汽包内的水经角管下降分配至的膜式水冷壁和蒸发器中，膜式水冷壁以及蒸发器中的水汇集至上集管后再回流至汽包。
进一步地，前述的角管式锅炉，其中，蒸发器包括顺着烟气流动方向依次设置的第一蒸发器、第二蒸发器、第三蒸发器、第四蒸发器。
更进一步地，前述的角管式锅炉，其中，省煤器包括顺着烟气的流动方向依次连通设置的一级省煤器和二级省煤器，外部供水至二级省煤器，水依次经二级省煤器、一级省煤器进入至汽包。
更进一步地，前述的角管式锅炉，其中，前置冷却室的底部设置有前置冷却室灰斗，第一蒸发器的底部设置有第一蒸发器灰斗，第二蒸发器的底部设置有第二蒸发器灰斗，第三蒸发器的底部设置有第三蒸发器灰斗，第四蒸发器的底部设置有第四蒸发器灰斗，一级省煤器的底部设置有一级省煤器灰斗，二级省煤器的底部设置有二级省煤器灰斗；其中前置冷却室灰斗、第一蒸发器灰斗、第二蒸发器灰斗、第三蒸发器灰斗均采用膜式水冷壁结构；前置冷却室下端部的进烟口开设在前置冷却室灰斗的侧壁上。
更进一步地，前述的角管式锅炉，其中，锅炉本体由若干模块拼装而成，所述的模块包括：前置冷却室模块、第一蒸发器模块、第二蒸发器模块、第三蒸发器模块、第四蒸发器模块、一级省煤器模块和二级省煤器模块。
更进一步地，前述的角管式锅炉，其中，锅炉本体纵向两侧的角管分别布置于锅炉本体两端的端部位置，以及相邻两个模块拼合处的外侧。
进一步地，前述的角管式锅炉，其中，第一角管和第三角管底部的支座的结构包括：底部支撑座，底部支撑座上设置有角管支座；第一角管的底部搁置支撑在对应的角管支座的顶部，第一角管能沿锅炉本体的纵向和横向在对应的角管支座的顶部产生位移；第三角管的底部设置有一对导向限位块，一对导向限位块卡设在对应角管支座的两侧，一对导向限位块之间的第三角管的底部搁置支撑在对应的角管支座的顶部，第三角管能沿锅炉本体的纵向在对应的角管支座的顶部产生位移。
再进一步地，前述的角管式锅炉，其中，角管支座的结构包括：球面支撑座，球面支撑座固定于底部支撑座上，球面支撑座的顶部设置向下凹进的球面支撑凹槽，球面支撑凹槽中设置有带向下凸出的支撑球头的球头支座，球头支座的支撑球头支撑在球面支撑凹槽中，并能在球面支撑凹槽中转动，球头支座的顶部设置有支撑板，支撑板的底部固定嵌设在球头支座中，所述的支撑板采用聚四氟乙烯材质。
进一步地，前述的角管式锅炉，其中，上集管的上方设置有集汽管，上集管与集汽管之间设置有若干蒸汽引管，上集管与汽包的水空间相连通，集汽管与汽包的汽空间相连通。
更进一步地，前述的角管式锅炉，其中，上集管的上方设置有集汽管，上集管与集汽管之间设置有若干蒸汽引管，上集管与汽包的水空间相连通，集汽管与汽包的汽空间相连通。
本发明的优点是：一、能充分利用电炉炼钢生产中产生的高温烟气的热能，从而得到降低炼钢成本。二、第一角管双向可移动式支撑在支座上、第三角管单向可移动式支撑在支座上，当锅炉因温度变化产生膨胀或收缩时，角管能在锅炉的纵向或横向发生位移，从而迅速释放因热胀冷缩产生应力，有效避免锅炉损坏。三、结构紧凑，钢材消耗量少。
附图说明
图1是本发明所述的角管式锅炉的结构示意图。
图2是图1左视方向的结构示意图。
图3是图1所示的角管式锅炉的角管的布置结构示意图。
图4是图2中A部分的放大结构示意图。
图5是图2中B部分的放大结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1、图2所示角管式锅炉，包括：膜式水冷壁结构的锅炉本体1，锅炉本体1顶部的一侧设置有汽包2，汽包2沿锅炉本体1纵向设置，锅炉本体1与汽包2采用角管式支撑。锅炉本体1内的前端设置有前置冷却室111，前置冷却室111的下端部开设有进烟口113，前置冷却室111至锅炉本体1的尾端之间依次设置有蒸发器和省煤器，锅炉本体1的尾端连接有出口烟箱3，出口烟箱3的顶部为排烟口31。本实施例中，蒸发器包括顺着烟气流动方向依次设置的第一蒸发器121、第二蒸发器131、第三蒸发器141、第四蒸发器151。省煤器包括顺着烟气的流动方向依次连通设置的一级省煤器161和二级省煤器171，外部供水至二级省煤器171，水依次经二级省煤器171、一级省煤器161进入至汽包2。
本实施例中锅炉本体1由若干模块拼装而成，所述的模块包括：前置冷却室模块11、第一蒸发器模块12、第二蒸发器模块13、第三蒸发器模块14、第四蒸发器模块15、一级省煤器模块16和二级省煤器模块17。采用模块化结构的优点在于：各模块运送至安装目的地后再进行拼装，这不仅大大方便了运输，还大大缩短了整个锅炉设备的安装时间。前置冷却室111的底部设置有前置冷却室灰斗112，第一蒸发器121的底部设置有第一蒸发器灰斗122，第二蒸发器131的底部设置有第二蒸发器灰斗132，第三蒸发器141的底部设置有第三蒸发器灰斗142，第四蒸发器151的底部设置有第四蒸发器灰斗152，一级省煤器161的底部设置有一级省煤器灰斗162，二级省煤器171的底部设置有二级省煤器灰斗172。由于电炉冶炼过程中产生的烟气中含尘量高，因此在在烟气流动过程中掉落下来的烟尘可以分别掉落在各个灰斗中。又由于烟气在前置冷却室模块11、第一蒸发器模块12、第二蒸发器模块13、第三蒸发器模块14部分时的温度较高，因此烟尘的温度也会很高，为了进一步充分利用热能，前置冷却室灰斗112、第一蒸发器灰斗122、第二蒸发器灰斗132、第三蒸发器灰斗142均采用膜式水冷壁结构。
如图1、图3所示，用于支撑锅炉本体1和汽包2的角管在锅炉本体1纵向的两侧间隔布置。本实施例中，锅炉本体1纵向两侧的角管分别布置于锅炉本体1两端的端部位置，以及相邻两个模块拼合处的外侧。锅炉本体1两侧的角管一一对应，对应的一对角管的下端部之间均连通有下集管4。与汽包同一侧的角管均为第一角管6，每根第一角管6的顶端均与汽包2的底部相连通，每根第一角管6的底部均双向可移动式活动支撑在对应的支座9上，每根第一角管6均能沿锅炉本体1的纵向和横向在对应的支座9上产生位移。与汽包2不同侧的角管中位于锅炉本体1端部的一根角管为第二角管7、其余均为第三角管8，第二角管7的底部固定，每根第三角管8均单向可移动式活动支撑在对应的支座9上，每根第三角管8均能沿锅炉本体1的纵向在对应的支座9上产生位移。第二角管7、第三角管8的上端均分别通过上集管10与汽包2相连通，汽包2内的水经角管下降分配至的膜式水冷壁和蒸发器中，膜式水冷壁以及蒸发器中的水汇集至上集管10后再回流至汽包2。上集管10的上方设置有集汽管101，上集管10与集汽管101之间设置有若干蒸汽引管102，上集管10与汽包2的水空间相连通，集汽管101与汽包2的汽空间相连通。
如图4、图5所示，第一角管6和第三角管8底部的支座9的结构包括：底部支撑座91，底部支撑座91上设置有角管支座92；第一角管6的底部搁置支撑在对应的角管支座92的顶部，第一角管6能沿锅炉本体1的纵向和横向在对应的角管支座92的顶部产生位移。第三角管8的底部设置有一对导向限位块81，一对导向限位块81卡设在对应角管支座92的两侧，一对导向限位块81之间的第三角管8的底部搁置支撑在对应的角管支座92的顶部，第三角管8能沿锅炉本体1的纵向在对应的角管支座92的顶部产生位移。第一角管6双向可移动式活动支撑在对应的支座9上、第三角管8单向可移动式活动支撑在对应的支座9上，采用这种结构的目的在于：当锅炉因温度变化产生膨胀或收缩时，角管能在锅炉的纵向或横向发生位移，从而迅速释放因热胀冷缩产生应力，有效避免锅炉损坏。
本实施例中角管支座92的结构包括：球面支撑座921，球面支撑座921固定于底部支撑座91上，球面支撑座921的顶部设置向下凹进的球面支撑凹槽，球面支撑凹槽中设置有带向下凸出的支撑球头923的球头支座922，球头支座922的支撑球头923支撑在球面支撑凹槽中，并能在球面支撑凹槽中转动，球头支座922的顶部设置有支撑板924，支撑板924的底部固定嵌设在球头支座922中。角管支座92采用该结构的目的在于：支撑球头923可以在球面支撑凹槽中转动，这样可以有效克服设备在制作、安装过程中产生的误差，从而大大便于安装。所述的支撑板924采用聚四氟乙烯材质。支撑板924采用聚四氟乙烯材质，其目的在于：有效减少角管与支撑板之间的摩擦力，从而便于角管产生位移而尽快释放温度应力。
烟气流程：电炉冶炼产生的高温烟气从进烟口113进入至前置冷却室111，前置冷却室111内的高温烟气向锅炉本体1的尾端流动的过程中依次与第一蒸发器121、第二蒸发器131、第三蒸发器141、第四蒸发器151、一级省煤器161、二级省煤器171进行热交换，完成热交换后的烟气从出口烟箱3的排烟口31向外排出。
汽水流程：外部供水至二级省煤器171，水依次经二级省煤器171、一级省煤器161进入至汽包2。汽包2内的水由角管下降进入至下集管4，下集管4内的水分配至膜式水冷壁、第一蒸发器121、第二蒸发器131、第三蒸发器141、第四蒸发器151，膜式水冷壁、第一蒸发器121、第二蒸发器131、第三蒸发器141、第四蒸发器151内受热的水再汇集至上集管10，上集管10中的水进入汽包2的水空间，上集管10内的蒸汽会通过蒸汽引管102进入至集汽管101中，集汽管101的水蒸气进入汽包2的汽空间，汽包2产生饱和蒸汽向外输送。
本发明所述的角管式锅炉具有以下优点：一、能充分利用电炉炼钢生产中产生的高温烟气的热能，从而得到降低炼钢成本。二、第一角管双向可移动式支撑在支座上、第三角管单向可移动式支撑在支座上，当锅炉因温度变化产生膨胀或收缩时，角管能在锅炉的纵向或横向发生位移，从而迅速释放因热胀冷缩产生应力，有效避免锅炉损坏。三、结构紧凑，钢材消耗量少。

Claims (10)

1.角管式锅炉，包括：膜式水冷壁结构的锅炉本体，锅炉本体顶部的一侧设置有汽包，汽包沿锅炉本体纵向设置，锅炉本体与汽包采用角管式支撑，其特征在于：锅炉本体内的前端设置有前置冷却室，前置冷却室的下端部开设有进烟口，前置冷却室至锅炉本体的尾端之间依次设置有蒸发器和省煤器，锅炉本体的尾端连接有出口烟箱，出口烟箱的顶部为排烟口；角管在锅炉本体纵向的两侧间隔布置，锅炉本体两侧的角管一一对应，对应的一对角管的下端部之间均连通有下集管，与汽包同一侧的角管均为第一角管，每根第一角管的顶端均与汽包的底部相连通，每根第一角管的底部均双向可移动式活动支撑在对应的支座上，每根第一角管均能沿锅炉本体的纵向和横向在对应的支座上产生位移，与汽包不同侧的角管中位于锅炉本体端部的一根角管为第二角管、其余均为第三角管，第二角管的底部固定，每根第三角管均单向可移动式活动支撑在对应的支座上，每根第三角管均能沿锅炉本体的纵向在对应的支座上产生位移；第二角管、第三角管的上端均分别通过上集管与汽包相连通，汽包内的水经角管下降分配至的膜式水冷壁和蒸发器中，膜式水冷壁以及蒸发器中的水汇集至上集管后再回流至汽包。
2.根据权利要求1所述的角管式锅炉，其特征在于：蒸发器包括顺着烟气流动方向依次设置的第一蒸发器、第二蒸发器、第三蒸发器、第四蒸发器。
3.根据权利要求2所述的角管式锅炉，其特征在于：省煤器包括顺着烟气的流动方向依次连通设置的一级省煤器和二级省煤器，外部供水至二级省煤器，水依次经二级省煤器、一级省煤器进入至汽包。
4.根据权利要求3所述的角管式锅炉，其特征在于：前置冷却室的底部设置有前置冷却室灰斗，第一蒸发器的底部设置有第一蒸发器灰斗，第二蒸发器的底部设置有第二蒸发器灰斗，第三蒸发器的底部设置有第三蒸发器灰斗，第四蒸发器的底部设置有第四蒸发器灰斗，一级省煤器的底部设置有一级省煤器灰斗，二级省煤器的底部设置有二级省煤器灰斗；其中前置冷却室灰斗、第一蒸发器灰斗、第二蒸发器灰斗、第三蒸发器灰斗均采用膜式水冷壁结构；前置冷却室下端部的进烟口开设在前置冷却室灰斗的侧壁上。
5.根据权利要求4所述的角管式锅炉，其特征在于：锅炉本体由若干模块拼装而成，所述的模块包括：前置冷却室模块、第一蒸发器模块、第二蒸发器模块、第三蒸发器模块、第四蒸发器模块、一级省煤器模块和二级省煤器模块。
6.根据权利要求5所述的角管式锅炉，其特征在于：锅炉本体纵向两侧的角管分别布置于锅炉本体两端的端部位置，以及相邻两个模块拼合处的外侧。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的角管式锅炉，其特征在于：第一角管和第三角管底部的支座的结构包括：底部支撑座，底部支撑座上设置有角管支座；第一角管的底部搁置支撑在对应的角管支座的顶部，第一角管能沿锅炉本体的纵向和横向在对应的角管支座的顶部产生位移；第三角管的底部设置有一对导向限位块，一对导向限位块卡设在对应角管支座的两侧，一对导向限位块之间的第三角管的底部搁置支撑在对应的角管支座的顶部，第三角管能沿锅炉本体的纵向在对应的角管支座的顶部产生位移。
8.根据权利要求7所述的角管式锅炉，其特征在于：角管支座的结构包括：球面支撑座，球面支撑座固定于底部支撑座上，球面支撑座的顶部设置向下凹进的球面支撑凹槽，球面支撑凹槽中设置有带向下凸出的支撑球头的球头支座，球头支座的支撑球头支撑在球面支撑凹槽中，并能在球面支撑凹槽中转动，球头支座的顶部设置有支撑板，支撑板的底部固定嵌设在球头支座中，所述的支撑板采用聚四氟乙烯材质。
9.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的角管式锅炉，其特征在于：上集管的上方设置有集汽管，上集管与集汽管之间设置有若干蒸汽引管，上集管与汽包的水空间相连通，集汽管与汽包的汽空间相连通。
10.根据权利要求7所述的角管式锅炉，其特征在于：上集管的上方设置有集汽管，上集管与集汽管之间设置有若干蒸汽引管，上集管与汽包的水空间相连通，集汽管与汽包的汽空间相连通。
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