CN107747725A - 一种卧式水管型结构蒸汽发生器 - Google Patents

Abstract

本发明属于热交换设备技术领域，具体涉及一种卧式水管型结构蒸汽发生器，包括膜式壁炉膛和对流受热面，发生器还包括常压节能器，膜式壁炉膛的一侧设置燃烧器，产生的高温烟气依次通过对流受热面、常压节能器，最后排出；经常压节能器加热除氧的软化水通过给水系统送至下集箱，软化水经过膜式壁炉膛及对流受热面加热后产生蒸汽进入上集箱，上集箱内设置汽水挡板用于汽水分离，分离出的蒸汽进入出汽管座。本发明将燃烧器设于膜式壁炉膛的一侧，使产生的高温烟气左右流动，提高烟气流动的面积，从而提高热交换效率；通过常压节能器对进水进行除氧，能防止进水中的溶解氧对水管进行腐蚀以及结垢；在上集箱内设置汽水挡板以分离出高纯度的蒸汽。

Description

一种卧式水管型结构蒸汽发生器

技术领域

本发明属于热交换设备技术领域，具体涉及一种卧式水管型结构蒸汽发生器。

背景技术

我国燃煤工业发生器有近60万台，年耗费煤炭8亿吨，占全国煤炭消费总量大。燃煤工业发生器效率低、污染物排放水平高、自动化水平低，给环境造成了巨大压力。随着国家节能减排和雾霾治理需求的提高，油气能源生产能力的进一步加强，燃油、燃气锅炉未来会逐步替代中小燃煤锅炉的市场。

近些年我国在燃油、燃气发生器方面取得了极大的进步，效率不断提高、产品设计水平不断提高，产品类型不断丰富。但主要产品为卧式火管锅炉和卧式水管锅炉，其中，卧式水管锅炉尤为突出，因其结构布置比较合理，工作性能比较完善，经济技术指标也较先进，因此发展十分迅速。

如申请号为201510496297.X的中国发明专利公开了一种新型燃油、燃气蒸汽锅炉，其包括上下设置的上锅筒和下锅筒；上锅筒和下锅筒之间的连接管构成了辐射受热面和对流受热面，其中最外侧的连接管、最内侧的连接管和上下锅筒端部的连接管均为膜式壁结构，最内侧的膜式壁构成炉膛；在上锅筒和下锅筒之间的连接管一侧设有燃烧器，上锅筒上方设有空气预热器，空气预热器上方设有烟囱。该发生器采用膜式壁作为炉壳，保证了发生器的密封性，减少了漏风量，取消了重型炉墙的使用；同时在辐射受热面和炉壳的夹层中布置对流受热面，大大的减少了发生器的尺寸。但该发生器的燃烧器设于上锅筒和下锅筒之间的连接管的一侧，受热交换面积小，故蒸汽产生的效率不高。

再如申请号为201610957788.4的中国发明专利申请公开了一种冷凝器内置的水火管燃气蒸汽锅炉，包括燃烧器、蒸汽管座、外壳、炉胆、烟管组件、回燃室、冷凝室和烟箱，炉胆、烟管组件、回燃室和冷凝室均设置在外壳内，燃烧器设在外壳外且其与炉胆的进口相连通，炉胆的出口与回燃室的进口相连通，回燃室的出口与烟管组件的进口相连通，烟管组件的出口与冷凝室的进口相连通，烟箱设置在外壳外且其与冷凝室的出口相连通，烟箱上有出烟口，所述炉胆内设置有多条对流管束，冷凝室内设有冷凝管束，外壳上连通有蒸汽管座。但烟气流程为炉胆、对流管束、回燃室、烟管组件以及冷凝室相互配合形成的两回程，不利于发生器整体体积的优化。

因此，燃油燃气锅炉在结构上、能效上方面依然有潜力进行挖掘；而且，目前小型传统蒸汽发生器水容积大，一般大于50L，热效率低，且存在一定的安全隐患，水管容易结垢。因此还需要开发一种无安全隐患，热效率高，水容积小的蒸汽发生设备以方便使用。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种卧式水管型结构蒸汽发生器。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种卧式水管型结构蒸汽发生器，包括膜式壁炉膛和对流受热面，所述发生器还包括常压节能器，所述膜式壁炉膛的一侧设置燃烧器，产生的高温烟气依次通过对流受热面、常压节能器，最后排出；经所述常压节能器加热除氧的软化水通过给水系统送至下集箱，所述软化水经过膜式壁炉膛及对流受热面加热后产生蒸汽进入上集箱，上集箱内设置汽水挡板用于汽水分离，分离出的蒸汽进入出汽管座。本申请将燃烧器设于膜式壁炉膛的一侧，使产生的高温烟气左右流动，提高烟气流动的面积，从而提高热交换效率；通过常压节能器对进水进行加热除氧，能防止进水中的溶解氧对水管进行腐蚀以及结垢；在上集箱内设置汽水挡板以分离出高纯度的蒸汽。

作为优选方案，所述膜式璧炉膛为若干光管用扁钢通过焊接而成。

作为优选方案，所述对流受热面包括由光管组成的光管对流受热面和由翅片管组成的翅片管对流受热面。

作为优选方案，所述高温烟气首先通过光管对流受热面，再通过翅片管对流受热面。

作为优选方案，所述上集箱包括右上集箱和左上集箱，所述下集箱包括右下集箱和左下集箱，左上集箱、右上集箱、右下集箱和左下集箱之间形成循环回路。

作为优选方案，所述左上集箱与左下集箱之间通过光管和翅片管连通。

作为优选方案，所述上集箱与出汽管座之间设有顶集箱，所述顶集箱内设置汽水分离器。

作为优选方案，所述常压节能器包括换热螺纹烟管。

作为优选方案，所述常压节能器内的水位由浮球阀控制。

作为优选方案，所述常压节能器内设有缺水保护装置。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

(1)将燃烧器设于膜式壁炉膛的一侧，使产生的高温烟气左右流动，提高烟气流动的面积，从而提高热交换效率；通过常压节能器对进水进行加热除氧，能防止进水中的溶解氧对水管进行腐蚀以及结垢；在上集箱内设置汽水挡板以分离出高纯度的蒸汽。

(2)经过汽水分离出来的水在对流受热面内自然循环蒸发汽化，提高蒸汽产出。

(3)热效率高，安全可靠，操作维修简单容易，运行成本低，全自动程序控制，产汽快，从冷态启动，只需4-5分钟就可达到额定的蒸汽压力，同时不需要安装告知及办理使用登记，给用户带来极大便利。

附图说明

图1是本发明实施例1的卧式水管型结构蒸汽发生器的结构主视图；

图2是本发明实施例1的卧式水管型结构蒸汽发生器的结构俯视图；

图3是本发明实施例1的卧式水管型结构蒸汽发生器的结构右视图；

图4是本发明实施例1的膜式壁放大图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。

实施例1：

如图1-3所示，本实施例的卧式水管型结构蒸汽发生器，包括膜式壁炉膛2、对流受热面3、常压节能器4、给水系统以及燃烧器，对流受热面3包括由光管12组成的光管对流受热面和由翅片管13组成的翅片管对流受热面，。

常压节能器4内设有多个以矩阵式排列的高效换热螺纹烟管20，高效换热螺纹烟管20作为受热面，用于回收烟气中的余热，其与大气相通，安全可靠；给水系统用于提供软化水，软化水通过常压节能器4进行加热除氧操作，降低软化水中的溶解含氧量，防止其对管道的腐蚀及结垢；常压节能器4内的水位由浮球阀21自动控制，实现自动化进水。常压节能器4的出水口22与给水泵的入口23连通，给水泵23的出口与左下集箱11连通。左下集箱11通过第一连通管10连通至膜式壁炉膛2外的右下集箱8，膜式壁炉膛2，结合如图4所示，由若干根环形水管5等距离呈卧式结构分布，相邻水管5之间通过扁钢6采用焊接形式固定，形成一个整体炉膛，增加炉膛辐射受热面；每根环形水管5的入口和出口分别与右下集箱8和右上集箱7连通，右上集箱7通过第二连通管9与左上集箱14连通。

另外，左下集箱11还与左上集箱14之间通过对流受热面的光管12和翅片管13连通，具体地，高温区的受热面采用光管12，即左下集箱11的右部通过若干光管12与左上集箱14连通；低温区的受热面采用翅片管13，即左下集箱11的左部通过若干翅片管13与左上集箱14连通。

左上集箱14内部装有汽水挡板15，左上集箱14的蒸汽出口通过第三连通管16与顶集箱17连通，顶集箱17内装有汽水分离器18和出汽管座19。

膜式壁炉膛2的前部连接有燃烧器接口1，燃烧器布置在膜式壁炉膛2的前侧，与燃烧器接口1相连；柴油、天然气从燃烧器喷出后在膜式壁炉膛2内微正压燃烧，微正压燃烧是为了保证炉膛内有足够的含氧量，保证燃料的充分燃烧；柴油、天然气在膜式壁炉膛2内燃烧产生的高温烟气转180°后依次从水管外通过光管对流受热面、翅片管对流受热面，高温烟气转180°后通过常压节能器4内的高效换热螺纹烟管20，最后进入烟囱排入大气中。常压节能器4内的水位由浮球阀21控制，给水系统提供的软化水通过常压节能器4内的螺纹烟管20中的烟气加热后除氧，通过出水口22和给水泵入口23将软化除氧水送至左下集箱11，此后分为两条路径以进行热交换产生蒸汽；第一条路径为：左下集箱11内的软化除氧水进入右下集箱8，并通过膜式壁炉膛2内的水管5、光管对流受热面、翅片管对流受热面，被高温烟气加热后产生的汽水混合物进入左上集箱14；第二条路径为：左下集箱11内的软化除氧水直接进入光管12和翅片管13进行热交换后，产生的汽水混合物进入左上集箱14。汽水混合物在左上集箱14内通过汽水挡板15进行汽水第一次分离，分离出来的水在对流受热面的光管12、翅片管13内自然循环蒸发汽化，分离出来的蒸汽通过第三连通管16进入顶集箱17，再次经过汽水分离器18进行第二次分离，分离获得的蒸汽进入出汽管座19，供用热设备使用。

本实施例的卧式水管型结构蒸汽发生器，将燃烧器设于膜式壁炉膛的前侧，使产生的高温烟气左右流动循环两次，提高烟气流动的面积，从而提高热交换效率；通过常压节能器对进水进行加热除氧，能防止进水中的溶解氧对水管进行腐蚀以及结垢，延长使用寿命；在上集箱内设置汽水挡板以分离出高纯度的蒸汽；将第一次汽水分离出来的水在对流受热面内自然循环蒸发汽化，提高蒸汽的产出；该卧式水管型结构蒸汽发生器热效率高，安全可靠，运行成本低，从冷态启动，只需4-5分钟就可达到额定的蒸汽压力，给用户带来极大便利；通过上述结构，可控制水容积在50升以下，满足D级发生器要求，产汽快，热效率符合TSGG0002-2010《发生器节能技术监督管理规程》要求，卧式布置操作维修简单容易。

实施例2：

本实施例的卧式水管型结构蒸汽发生器，包括膜式壁炉膛、对流受热面、常压节能器、给水系统以及燃烧器；对流受热面为由光管和翅片管组成的受热面。

常压节能器内设有蛇形高效换热螺纹烟管，蛇形高效换热螺纹烟管作为受热面，增大了受热面积，提高了余热的利用率；给水系统用于提供软化水，软化水通过常压节能器进行加热除氧操作，降低软化水中的溶解含氧量，防止其对管道的腐蚀及结垢；常压节能器内的水位由浮球阀自动控制，实现自动化进水；常压节能器内还设有缺水保护装置，在缺水时启动缺水保护装置进行报警或切断电源，以防止干烧。常压节能器的出水口与给水泵的入口连通，给水泵的出口与左下集箱连通。左下集箱通过第一连通管连通至膜式壁炉膛外的右下集箱，膜式壁炉膛由若干根锯齿环形水管等距离分布，相邻水管之间通过扁钢采用焊接形式固定，形成一个圆周形炉膛，增加炉膛辐射受热面；每根环形水管的入口和出口分别与右下集箱和右上集箱连通，右上集箱通过第二连通管与左上集箱连通。

另外，左下集箱还与左上集箱之间通过对流受热面的光管和翅片管连通，具体地，高温区的受热面采用光管，即左下集箱的右部通过若干光管与左上集箱连通；低温区的受热面采用翅片管，即左下集箱的左部通过若干翅片管与左上集箱连通。

左上集箱内部装有汽水挡板，左上集箱的蒸汽出口通过第三连通管与顶集箱连通，顶集箱内装有汽水分离器和出汽管座。

膜式壁炉膛的前部连接有燃烧器接口，燃烧器布置在膜式壁炉膛的前侧，与燃烧器接口相连；柴油、天然气从燃烧器喷出后在膜式壁炉膛内微正压燃烧，微正压燃烧是为了保证炉膛内有足够的含氧量，保证燃料的充分燃烧；柴油、天然气在膜式壁炉膛内燃烧产生的高温烟气转180°后依次从水管外通过光管对流受热面、翅片管对流受热面，高温烟气转180°后通过常压节能器内的蛇形高效换热螺纹烟管，最后进入烟囱排入大气中。常压节能器内的水位由浮球阀控制，给水系统提供的软化水通过常压节能器内的螺纹烟管中的烟气加热后除氧，通过出水口和给水泵入口将软化除氧水送至左下集箱，此后分为两条路径以进行热交换产生蒸汽；第一条路径为：左下集箱内的软化除氧水进入右下集箱，并通过膜式壁炉膛内的水管、光管对流受热面、翅片管对流受热面，被高温烟气加热后产生的汽水混合物进入左上集箱；第二条路径为：左下集箱内的软化除氧水直接进入光管和翅片管进行热交换后，产生的汽水混合物进入左上集箱。汽水混合物在左上集箱内通过汽水挡板进行汽水第一次分离，分离出来的水在对流受热面的光管、翅片管内自然循环蒸发汽化，分离出来的蒸汽通过第三连通管进入顶集箱，再次经过汽水分离器进行第二次分离，分离获得的蒸汽进入出汽管座，供用热设备使用。

其中，在上述第二条路径中，光管和翅片管的启用数量可根据蒸汽的产出大小进行相应的调节，如若所需蒸汽的产出量大，则控制软化水进入更多的光管和翅片管内；若所需蒸汽的产出量小，则控制软化水不进入光管和翅片管内进行热交换或控制软化水进入较少的光管和翅片管内，控制软化水进入光管和翅片管内仅需在相应的光管和翅片管上设置阀门即可。本实施例的给水系统、常压节能器、燃烧器以及光管和翅片管的启用数量均通过PLC程序进行控制。

本实施例的卧式水管型结构蒸汽发生器，可根据蒸汽产出的大小进行调整，节能减排；且通过PLC程序控制实现自动化。

实施例3：

本实施例的卧式水管型结构蒸汽发生器，包括膜式壁炉膛、对流受热面、常压节能器、给水系统以及燃烧器；对流受热面为单一的光管受热面或翅片管受热面。

常压节能器内设有蛇形高效换热螺纹烟管，蛇形高效换热螺纹烟管作为受热面，增大了受热面积，提高了余热的利用率；给水系统用于提供软化水，软化水通过常压节能器进行加热除氧操作，降低软化水中的溶解含氧量，防止其对管道的腐蚀及结垢；常压节能器内的水位由浮球阀自动控制，实现自动化进水；常压节能器内还设有缺水保护装置，在缺水时启动缺水保护装置进行报警或切断电源，以防止干烧。常压节能器的出水口与给水泵的入口连通，给水泵的出口与左下集箱连通。左下集箱通过第一连通管连通至膜式壁炉膛外的右下集箱，膜式壁炉膛由若干根锯齿环形水管等距离分布，相邻水管之间通过扁钢采用焊接形式固定，形成一个圆周形炉膛，增加炉膛辐射受热面；每根环形水管的入口和出口分别与右下集箱和右上集箱连通，右上集箱通过第二连通管与左上集箱连通。左上集箱内部装有汽水挡板，左上集箱的蒸汽出口与出汽管座连通。

膜式壁炉膛的前部连接有燃烧器接口，燃烧器布置在膜式壁炉膛的前侧，与燃烧器接口相连；柴油、天然气从燃烧器喷出后在膜式壁炉膛内微正压燃烧，微正压燃烧是为了保证炉膛内有足够的含氧量，保证燃料的充分燃烧；柴油、天然气在膜式壁炉膛内燃烧产生的高温烟气转180°后依次从水管外通过光管对流受热面或翅片管对流受热面，高温烟气转180°后通过常压节能器内的蛇形高效换热螺纹烟管，最后进入烟囱排入大气中。常压节能器内的水位由浮球阀控制，给水系统提供的软化水通过常压节能器内的螺纹烟管中的烟气加热后除氧，通过出水口和给水泵入口将软化除氧水送至左下集箱，左下集箱内的软化除氧水进入右下集箱，并通过膜式壁炉膛内的水管、光管对流受热面、翅片管对流受热面，被高温烟气加热后产生的汽水混合物进入左上集箱；汽水混合物在左上集箱内通过汽水挡板进行汽水分离，分离出来的蒸汽进入出汽管座，供用热设备使用。

本实施例的卧式水管型结构蒸汽发生器，结构简单，适合应用于要求蒸汽产出较小的场合。

实施例4：

本实施例的卧式水管型结构蒸汽发生器与实施例1的不同之处在于：

左下集箱还与左上集箱之间通过对流受热面的光管和翅片管连通，具体地，左下集箱通过交错布置的光管和翅片管与左上集箱连通，例如从左向右，若第一根是光管，左下集箱通过该光管与左上集箱连通，那么，第二根就是翅片管，左下集箱通过该翅片管与左上集箱连通，第三根就是光管，左下集箱通过该光管与左上集箱连通，第四根就是翅片管，左下集箱通过该翅片管与左上集箱连通，以此类推。

本实施例的卧式水管型结构蒸汽发生器，提高了烟气与光管和翅片管内的水的热交换效率，有利于提高蒸汽产出。

其它结构参照实施例1的具体结构。

以上对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种卧式水管型结构蒸汽发生器，包括膜式壁炉膛和对流受热面，其特征在于，所述蒸汽发生器还包括常压节能器，所述膜式壁炉膛的一侧设置燃烧器，产生的高温烟气依次通过对流受热面、常压节能器，最后排出；经所述常压节能器加热除氧的软化水通过给水系统送至下集箱，所述软化水经过膜式壁炉膛及对流受热面加热后产生蒸汽进入上集箱，上集箱内设置汽水挡板用于汽水分离，分离出的蒸汽进入出汽管座。

2.根据权利要求1所述的一种卧式水管型结构蒸汽发生器，其特征在于，所述膜式璧炉膛为若干光管用扁钢通过焊接而成。

3.根据权利要求1所述的一种卧式水管型结构蒸汽发生器，其特征在于，所述对流受热面包括由光管组成的光管对流受热面和由翅片管组成的翅片管对流受热面。

4.根据权利要求3所述的一种卧式水管型结构蒸汽发生器，其特征在于，所述高温烟气首先通过光管对流受热面，再通过翅片管对流受热面。

5.根据权利要求3所述的一种卧式水管型结构蒸汽发生器，其特征在于，所述上集箱包括右上集箱和左上集箱，所述下集箱包括右下集箱和左下集箱，左上集箱、右上集箱、右下集箱和左下集箱之间形成循环回路。

6.根据权利要求5所述的一种卧式水管型结构蒸汽发生器，其特征在于，所述左上集箱与左下集箱之间通过光管和翅片管连通。

7.根据权利要求1所述的一种卧式水管型结构蒸汽发生器，其特征在于，所述上集箱与出汽管座之间设有顶集箱，所述顶集箱内设置汽水分离器。

8.根据权利要求1所述的一种卧式水管型结构蒸汽发生器，其特征在于，所述常压节能器包括换热螺纹烟管。

9.根据权利要求1或8所述的一种卧式水管型结构蒸汽发生器，其特征在于，所述常压节能器内的水位由浮球阀控制。

10.根据权利要求1或8所述的一种卧式水管型结构蒸汽发生器，其特征在于，所述常压节能器内设有缺水保护装置。