CN108150992A - 一种可调受热面积的锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可调受热面积的锅炉，包括炉膛、炉排、集水筒以及汽包，炉膛内设置水冷壁，水冷壁分别连接集水筒和汽包，炉膛内高度方向设置至少两组水冷调节壁，每组水冷调节壁包括环绕炉膛内壁且与预留接口配合连接的四个或六个水冷调节壁，其能够调节锅炉内水冷壁的受热面积，提高效率。

Description

一种可调受热面积的锅炉

技术领域

本发明涉及到锅炉燃烧，尤其涉及一种可调受热面积的锅炉，其能够调节锅炉内水冷壁的受热面积，提高效率。

背景技术

工业现代化的迅猛发展带来了能源短缺和环境保护问题，也是当今世界的核心问题，而以可持续发展方式保护环境和使用不可再生能源是当今科技工作者需要研究的重要课题。锅炉作为一种能源、动力设备，为了获得生产、生活工艺所需要的蒸汽、热水，就需要消耗大量的能源(煤、油、气)资源，且锅炉排出去的烟气严重污染环境。所以提高锅炉的热效率，节约能源、减少排放污染是锅炉领域亟待解决的问题。

目前我国所用的锅炉近85％是燃煤锅炉，以层燃型链条炉排或固定炉排为多，锅炉设计热效率一般在70％左右，但实际运行时热效率一般低于设计效率。锅炉热效率低主要是由于燃烧设备设计不佳及配套辅机不尽合理，运行管理水平较低，又经常处于低负荷运行，造成排烟温度高，排烟热损失增加，从而使SO2、CO2排放量增高，导致锅炉的排放烟气达不到消烟环保的理想状态。

目前锅炉直接使用生物质为燃料产生的问题如下：(1)由于生物质热值较低(约为2800大卡/kg)，单独作为燃料时无法满足锅炉负荷要求；(2)燃烧时炉膛温度低，会产生的大量焦油，焦油与烟气中的飞灰粘附在水冷壁、对流管、省煤器、空预器等受热面表面，导致锅炉热效率降低，最终会堵塞省煤器和空预器，导致烟气无法通过而被迫停炉；(3)燃料未充分燃烧形成黑烟、焦油和烟气烟碱，会造成环境污染。由于上述问题存在，目前在复烤行业中大量的生物质主要被作为肥料使用。作为尝试也有将生物质与煤混合在链条炉或循环流化床锅炉上直接燃烧的做法，但是此种方法虽然能提高一定的燃烧温度，但是无法摆脱对化石能源的依赖，而且会产生大量的SO2、NOx和烟尘，对环境造成污染，仍然不是最佳解决办法。

此外，生物质燃烧锅炉燃烧时，由于生物质本身的热值比较低，因此，当采用链条炉来燃烧生物质时，往往产生的热量并不能够达到供暖需求，其不能达到所需要的热值，从而造成热量不足的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可调受热面积的锅炉，其能够调节锅炉内水冷壁的受热面积，进而提高整体效率，且后续可以对烟气进行除尘以及脱硫脱硝处理，以满足环保要求。

本发明通过以下技术方案实现：

一种可调受热面积的锅炉，包括炉膛、炉排、集水筒以及汽包，炉膛内设置水冷壁，水冷壁分别连接集水筒和汽包，其特征在于，设置在炉膛内周方向的水冷壁中包括均匀间隔设置的四根或六根或八根粗的水冷壁，每根粗的水冷壁高度方向上设置至少两个预留接口，在炉膛内高度方向设置至少两组水冷调节壁；

每组水冷调节壁包括环绕炉膛内壁且与预留接口配合连接的四个或六个水冷调节壁，每个水冷调节壁包括与一根粗的水冷壁管的上边的预留接口相连的上集管以及与相邻的另一根粗的水冷壁管下边的预留接口相连的下集管，还包括设置在上集管和下集管之间的多根换热管；

所述预留接口采用万向转动接口，使每个所述水冷调节壁能够以该粗的水冷壁为轴进行转动；还包括用来使万向转动接口固定在一定位置的角度调节装置，以及用来控制角度调节装置的控制器；所述万向转动接口采用耐火耐蚀材料制成，所述万向转动接口连接处采用柔性密封装置密封；

所述万向转动接口包括固定轴以及转动轴，所述固定轴固定在所述粗的水冷壁内，所述转动轴转动连接在所述固定轴上，在所述粗的水冷壁上至少具有两个万向转动接口，位于粗的水冷壁的上端的所述万向转动接口的所述转动轴与其对应的所述水冷调节壁的上集管一端固定连接，位于相邻的另一根粗的水冷壁的下端的所述万向转动接口的所述转动轴与其对应的所述水冷调节壁的下集管一端固定连接。

具体的，所述水冷调节壁的换热管的外表面设置翅片，翅片为螺旋翅片或是肋形翅片或是针形翅片。

具体的，所述锅炉还包括烟道，烟道内设置有省煤器和空气预热器。

具体的，还包括连接所述烟道的脱酸塔，用于对烟气进行脱酸处理，去除烟气中的酸性气体。

具体的，所述脱酸塔选自半干法脱酸塔、干法脱酸塔或是循环流化床干法脱酸反应塔任一项。

具体的，还包括除尘装置，所述除尘装置与所述脱酸塔连通，以对经过脱酸塔处理的烟气进行除尘处理，去除所述烟气中的颗粒物。

具体的，所述除尘装置为布袋除尘器。

具体的，所述柔性密封材料包括金属网覆盖层、柔性密封层和固定部件，其中柔性密封层包括不少于4层的金属陶瓷材料层，相邻2层金属陶瓷材料层之间通过耐火耐热金属胶粘结，金属网覆盖层覆盖在最外侧的金属陶瓷材料层上面，最内侧的金属陶瓷材料层通过耐火耐热金属胶与锅炉外表面粘结。

具体的，所述金属陶瓷材料层的总厚度≥80mm，密度≥130kg/m3，抗拉强度≥75kPa，耐热温度≥1050℃；所述金属胶的粘结强度≥5MPa，耐热温度≥1100℃。

具体的，所述角度调节装置采用卡板卡接，当达到合适角度时，所述卡板卡死万向转动接口，使其固定在一定的偏转角度。

本发明的有益效果：

1、通过设置水冷调节壁，可以对锅炉内水冷壁面积进行调整，从而适应不同工况的需求，增加其灵活性。

2、通过脱酸塔能够对烟气进行净化处理，且经过除尘装置，锅炉烟气NOx、SO2、烟尘排放达到GB13271-2014《锅炉大气污染物排放标准》中对燃气锅炉的要求。

3、所述万向转动接头连接处采用柔性密封装置密封，在增加密封性能的同时提高其转动灵活性，同时能够提高其密封效果，防止流体泄露产生危险。

4、还包括用来使万向转动接口固定在一定位置的角度调节装置，通过控制器控制该角度调节装置，能够实时调整万向转动接口的转动角度，从而带动水冷调节壁和火焰以及烟气的夹角，从而调整水冷调节壁的换热量的大小，完成整个锅炉受热面的调整以满足调整的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为该可调受热面积的锅炉的内部剖视图；

图2为该可调受热面积的锅炉水冷调节壁的结构示意图；

图3为可调受热面积的锅炉的系统示意图；

图4位该可调受热面积的锅炉的截面示意图；

图5是该可调受热面积的锅炉的万向转动接口的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1-5所示，一种可调受热面积的锅炉，包括炉膛1、炉排2、集水筒3以及汽包4，炉膛1内设置水冷壁5，水冷壁5分别连接集水筒3和汽包4，其特征在于，设置在炉膛1内周方向的水冷壁5中包括均匀间隔设置的四根或六根粗的水冷壁管8，每根粗的水冷壁管8高度方向上设置多个预留接口12，在炉膛1内高度方向设置至少两组水冷调节壁，每组水冷调节壁包括环绕炉膛内壁且与预留接口12配合连接的四个或六个水冷调节壁9，每个水冷调节壁9包括与其上边的预留接口相连的上集管10以及与其下边的预留接口相连的下集管11，还包括设置在上集管10和下集管11之间的多根换热管13；所述预留接口12采用万向转动接口，使每个所述水冷调节壁能够以该粗的水冷壁管8为轴进行转动；还包括用来使万向转动接口固定在一定位置的角度调节装置16，以及用来控制角度调节装置的控制器；所述万向转动接口采用耐火耐蚀材料制成，所述万向转动接口连接处采用柔性密封装置密封；

所述万向转动接口包括固定轴17以及转动轴16，所述固定轴17固定在所述粗的水冷壁8内，所述转动轴16转动连接在所述固定轴17上，在所述粗的水冷壁8上至少具有两个万向转动接口，位于粗的水冷壁的上端的所述万向转动接口的所述转动轴16与其对应的所述水冷调节壁的上集管10一端固定连接，位于相邻的另一根粗的水冷壁的下端的所述万向转动接口的所述转动轴16与其对应的所述水冷调节壁的下集管11一端固定连接。所述转动轴16上与所述水冷调节壁的上下集管连接处具有通道，能够使得所述上下集管内的工质和粗的水冷壁管内的工质实现连通，从而实现系统运行。

由图4可知，其具有四个水冷调节壁9，其截面图所述的四个上集管10。

具体的，所述水冷调节壁的换热管13的外表面设置翅片，翅片为螺旋翅片或是肋形翅片或是针形翅片。

具体的，所述锅炉还包括烟道，烟道内设置有省煤器6和空气预热器7。

具体的，还包括连接所述烟道的脱酸塔14，用于对烟气进行脱酸处理，去除烟气中的酸性气体。

具体的，所述脱酸塔选自半干法脱酸塔、干法脱酸塔或是循环流化床干法脱酸反应塔任一项。

具体的，还包括除尘装置15，所述除尘装置与所述脱酸塔连通，以对经过脱酸塔处理的烟气进行除尘处理，去除所述烟气中的颗粒物。

具体的，所述除尘装置15为布袋除尘器。

具体的，所述柔性密封材料包括金属网覆盖层、柔性密封层和固定部件，其中柔性密封层包括不少于4层的金属陶瓷材料层，相邻2层金属陶瓷材料层之间通过耐火耐热金属胶粘结，金属网覆盖层覆盖在最外侧的金属陶瓷材料层上面，最内侧的金属陶瓷材料层通过耐火耐热金属胶与锅炉外表面粘结。

具体的，所述金属陶瓷材料层的总厚度≥80mm，密度≥130kg/m3，抗拉强度≥75kPa，耐热温度≥1050℃；所述金属胶的粘结强度≥5MPa，耐热温度≥1100℃。

具体的，所述角度调节装置采用卡板卡接，当达到合适角度时，所述卡板卡死万向转动接口，使其固定在一定的偏转角度。

其中，本发明中的脱酸塔的其主要优势在于，一级脱硫除尘中，形成主要脱硫反应，携带出来的脱硫产物和剩余烟尘在二级除尘中进行处理完成，剩余的少量的SO2和NOX利用氨进行综合。由于低氨低、PH值、大水量就提高了氨的利用率，使氨的逃逸率降低。主要采用如下技术要点：

1)利用链条炉的结构特点，在链条锅炉内煤层上部使用蛋壳或贝壳燃烧后实现催化反应，再在＞200℃的高温区投入氨水或尿素脱除NO和NO2。利用碳酸钙或氧化钙代替五氧化二钒等贵金属有效降低了NO的催化成本；使用槽箱高温蒸发添加氨水或尿素，代替了现常用的雾化喷氨原理。提高了氨的利用率。节约了氨法脱硝的工艺环节。

2)在一级池使用石灰石或生石灰或氧化镁作为脱硫物，使用氨水作为二级脱硫物，二级池形成的脱硫产物亚硫酸铵再回流至一级脱硫池形成双碱法。将传统的钠钙双碱法改良为钙铵双碱法或镁铵双碱法。提高整体系统的脱硫效率，在同等脱硫效率的情况，较钙法和钠法的大大降低了脱硫水中溶质的含量。最终降低了排烟中烟尘的含量。并解决了单纯使用氨法逃逸率过高导致周边气味浓重的问题。

3)采用双湿法结构，一级由下至上，二级由上至下。一级产生的脱硫产物和未去除的剩余细小烟尘，通过二级的喷淋水与固定式塑料填料进行混合冲洗。解决了袋式除尘器先除尘后脱硫导致的脱硫工艺中脱硫产物导致烟尘超标的现象。

采用一种新型的脱硫除尘喷嘴，在常规的脱硫除尘喷嘴前＞15cm位置安装一个叶轮。叶轮在烟气带动下高速旋转，使喷嘴喷出的水和高速经过的烟气充分混合，增加了脱硫除尘水和烟气的接触概率。提高了湿法除尘脱硫装置的除尘脱硫效率。

本发明的可调受热面积的锅炉，其可以燃烧煤粉或是生物质等燃料，当燃烧热值比较低的生物质燃料时，可以通过控制器控制驱动电机使水冷调节壁展开，则其受热面积瞬间增加，且之前被水冷调节壁遮挡的那一部分的水冷壁也得以受热，整体受热面积增加，进而可以更好地吸收燃烧的热量，提高其燃烧效率以及能源利用率。当燃烧热值比较高的煤粉时，则控制器可以通过控制驱动电机使水冷调节壁折叠，贴附在燃烧室周边的水冷壁上，则周边的水冷壁有一部分则被遮挡，其受热面积减小，从而能够实现根据需要调整受热面积的大小，从而满足不同工况的需求，提高了其适应性。

还包括用来使万向转动接口固定在一定位置的角度调节装置，通过控制器控制该角度调节装置，能够实时调整万向转动接口的转动角度，从而带动水冷调节壁和火焰以及烟气的夹角，从而调整水冷调节壁的换热量的大小，完成整个锅炉受热面的调整以满足调整的需求。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种可调受热面积的锅炉，包括炉膛、炉排、集水筒以及汽包，炉膛内设置水冷壁，水冷壁分别连接集水筒和汽包，其特征在于，设置在炉膛内周方向的水冷壁中包括均匀间隔设置的四根或六根或八根粗的水冷壁管，每根粗的水冷壁管高度方向上设置至少两个预留接口，在炉膛内高度方向设置至少两组水冷调节壁；

每组水冷调节壁包括环绕炉膛内壁且与预留接口配合连接的四个或六个水冷调节壁，每个水冷调节壁包括与一根粗的水冷壁管的上边的预留接口相连的上集管以及与相邻的另一根粗的水冷壁管下边的预留接口相连的下集管，还包括设置在上集管和下集管之间的多根换热管；

所述预留接口采用万向转动接口，使每个所述水冷调节壁能够在所述炉膛内以该粗的水冷壁为轴进行转动；还包括用来使万向转动接口固定在一定位置的角度调节装置，以及用来控制角度调节装置的控制器；所述万向转动接口采用耐火耐蚀材料制成，所述万向转动接口连接处采用柔性密封装置密封；

所述万向转动接口包括固定轴以及转动轴，所述固定轴固定在所述粗的水冷壁内，所述转动轴转动连接在所述固定轴上，在所述粗的水冷壁上至少具有两个万向转动接口，位于粗的水冷壁的上端的所述万向转动接口的所述转动轴与其对应的所述水冷调节壁的上集管一端固定连接，位于相邻的另一根粗的水冷壁的下端的所述万向转动接口的所述转动轴与其对应的所述水冷调节壁的下集管一端固定连接。

2.根据权利要求1所述的可调受热面积的锅炉，所述水冷调节壁的换热管的外表面设置翅片，翅片为螺旋翅片或是肋形翅片或是针形翅片。

3.根据权利要求1所述的可调受热面积的锅炉，所述锅炉还包括烟道，烟道内设置有省煤器和空气预热器。

4.根据权利要求1所述的可调受热面积的锅炉，还包括连接所述烟道的脱酸塔，用于对烟气进行脱酸处理，去除烟气中的酸性气体。

5.根据权利要求4所述的可调受热面积的锅炉，所述脱酸塔选自半干法脱酸塔、干法脱酸塔或是循环流化床干法脱酸反应塔任一项。

6.根据权利要求1所述的可调受热面积的锅炉，还包括除尘装置，所述除尘装置与所述脱酸塔连通，以对经过脱酸塔处理的烟气进行除尘处理，去除所述烟气中的颗粒物。

7.根据权利要求6所述的可调受热面积的锅炉，所述除尘装置为布袋除尘器。

8.根据权利要求1所述的可调受热面积的锅炉，所述柔性密封材料包括金属网覆盖层、柔性密封层和固定部件，其中柔性密封层包括不少于4层的金属陶瓷材料层，相邻2层金属陶瓷材料层之间通过耐火耐热金属胶粘结，金属网覆盖层覆盖在最外侧的金属陶瓷材料层上面，最内侧的金属陶瓷材料层通过耐火耐热金属胶与锅炉外表面粘结。

9.根据权利要求8所述的可调受热面积的锅炉，所述金属陶瓷材料层的总厚度≥80mm，密度≥130kg/m3，抗拉强度≥75kPa，耐热温度≥1050℃；所述金属胶的粘结强度≥5MPa，耐热温度≥1100℃。

10.根据权利要求1所述的可调受热面积的锅炉，所述角度调节装置采用卡板卡接，当达到合适角度时，所述卡板卡死万向转动接口，使其固定在一定的偏转角度。