CN109186095B - 一种s型扩充多回程板换式内胆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换热内胆技术领域，具体涉及一种S型扩充多回程板换式内胆。该内胆包括壳体、火焰入口、水道、分区水道、左右管板、烟气出口等元件，火焰入口和烟气出口分别设置在壳体的左右两侧；壳体的中部由多个上下封板形成，上下封板呈U形结构，多个U形结构的上下封板相互交错间隔对置，以形成S型通道；在S型通道内部竖向设置有若干个板换式结构的水道，水道内部为水，外部为烟气；左右管板设置在靠近U形结构的上下封板的内侧底部区域，并与水道配合安装；分区水道设置在U形结构的上下封板的两侧，且分区水道将高温烟气分隔成多个烟气回程。该内胆具有结构简单，换热效率高，重量轻，易清灰，不承灰且使用寿命长的优点，值得推广运用。

Description

一种S型扩充多回程板换式内胆

技术领域

本发明涉及换热内胆技术领域，具体涉及一种S型扩充多回程板换式内胆。

背景技术

锅炉作为一种能量转换设备，需要在″锅″与″炉″两部分同时进行，水进入锅炉以后，在汽水系统中锅炉受热面将吸收的热量传递给水，使水加热成一定温度和压力的热水或生成蒸汽，被引出应用。在燃烧设备部分，燃料燃烧不断放出热量，燃烧产生的高温烟气通过热的传播，将热量传递给锅炉受热面，而本身温度逐渐降低，最后由烟囱排出。因此，提高能量转换效率是技术人员研发的重点。

燃烧生物质的热水锅炉，是一种非常常见的锅炉。如图1-2所示，现有的这种锅炉，通常包括由斜拉杆21、炉胆22、锅壳23、直拉杆25、检修清灰孔26、回火室27、回火室前管板28、前管板29、后管板210等部件，在回火室设置有回火室前管板和回火室后管板，在回火室外侧的中下部设置检修清灰孔，在前管板和后管板处各组装一个烟箱。在工作时，烟气通过截面变化的流通量而生烟速，从而产生很大的烟气阻力。烟气经大口径内胆注入小容量的回火室，进入多数量的小口径的第二回程烟管211，再经前烟箱流入第三回程烟管212，而后再经后烟箱排入大气层。然而，这种换热方式存在多种弊端。这种锅炉的每个火道为多个小火管组成，烟气在流动过程中存在较大的阻力，需要配置较高功率的吸风机。另外，这种换热方式最多为三个烟气回程，烟气在锅炉中停留的时间较短，换热效率不高，最终排出的烟气仍然具有较高的温度。在采用生物质燃料产生烟气时，这种锅炉结构不容易清灰，且清灰时需要停炉打开后面的检修孔，进入回火室内清灰。此外，该锅炉使用寿命不长。在工作时，烟气从大容量的炉胆进入小容量的火管回火室，烟气流速升降速度过快，传热和吸热变量大，对锅炉金属变形也大，为了防止金属变形只有增加金属厚度，回火室烟气流入小口径的第二回程烟管，流速又增加。烟气再进入大容量前烟箱流入第三回程烟管，烟气流速又放慢，这样一大一小变化无常，金属材料总处于变形之中，对锅炉是种损伤，并且有爆炸地危险。同时，金属厚度的增加，增加了锅炉的重量，不利于节约原材料。此外，这种锅炉结构复杂，组装焊接难度大，需要大量的人力和物力。

因此，技术人员迫切需要设计一种能够解决上述问题的换热设备。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种S型扩充多回程板换式内胆。该内胆具有结构简单，换热效率高，重量轻，易清灰，不承灰且使用寿命长的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种S型扩充多回程板换式内胆，其特征在于：包括如下元件：壳体、火焰入口、水道、分区水道、左右管板、烟气出口，所述壳体的左侧设有火焰入口，在壳体的右侧设置有烟气出口；所述壳体的中部由多个上下封板形成，所述上下封板呈U形结构，多个所述U形结构的上下封板相互交错间隔对置，以形成S型通道；在所述S型通道内部竖向设置有若干个板换式结构的水道，所述水道内部为水，外部为烟气；所述左右管板设置在靠近所述U形结构的上下封板的内侧底部区域，并与水道配合安装；所述分区水道设置在所述U形结构的上下封板的两侧，且所述分区水道将高温烟气分隔成多个烟气回程。

优选的，多个所述烟气回程为7-11个烟气回程，更优选为9个烟气回程。

优选的，所有元件在组装时密封连接而形成完全密封的内胆；更优选的，所有元件经组装焊接而形成完全密封的内胆。

优选的，所述壳体的上方设置有多个上清灰孔，在所述壳体的下方的一侧设置有多个吸灰箱，所述吸灰箱处设置有下清灰孔和清灰口。如此设置，能够方便地清灰，并且无需停炉即可直接清灰，方便简单。

优选的，形成水道的卡板的顶部采用三角形设计，使得卡板顶部不承灰。顶部采用三角形设计，顶点处只存在三毫米左右的线条，这使得烟气在流动过程中，不会使灰停留在卡板的顶端。

优选的，在火焰入口附近设置有看火门。

优选的，在各个烟气回程中水道的数量相同，且均匀分布；多个所述上下封板的尺寸相同，且均匀排布。

在本发明的内胆，采用一层水一层火，水火相融、水火相交、层层换热导热的板换式换热。工作时，高温烟气从左侧的火焰入口进入，经过多个烟气回程，从右侧的烟气出口排出。

从高温烟气流向来看，生物质燃料在燃烧设备中燃烧产生大量地高温火焰和烟气进入火焰入口处完成烟气第一回程传热，此时烟气流速大约在10～15m/s；由于各区域的水道和间隔几何尺寸相同，区域中受热面积相同，则烟气流通截面也相同，烟气经入口处进入第二回程区域，所以烟气流速跟第一回程相同，这样烟气完成第二回程传热；烟气流入第二回程下部时，下部为吸灰箱，结构发生改变，下部烟气容量变大，从而降低烟气流速，使烟气里的灰尘落入底部吸灰箱处。此时烟气流速大约在8m/s左右。这时烟气经第二回程下部进入第三回程上部，而完成烟气第三回程传热。不像传统锅炉每个火道为多个小火管组成，而改火管为火道由一两个长方形火道组成，减少烟气在锅炉的阻力。后面几个回程的上、下部几何尺寸跟第三回程上部一样，则烟气流通截面和烟气流速相同，最后烟气经除尘器、引风机排出。由于此内胆各区域烟气流量相同，并且烟气流速为匀速，使其烟气阻力是传统锅炉的十分之一，烟道横切面大对烟气流速不形成阻力。所以引风机在选型上与传统锅炉同型号容量相比至少要小十分之一，节约辅机成本。

在换热过程中，烟气在锅炉里热交换参数和热换时间较传统锅炉大大提高，烟温从600℃降低到50℃排出，大大降低了烟气的排烟温度，降低温室排放标准，使其热效率提高到96％。从内胆金属内壁温(t_b)来看：由于各回程区域水道几何尺寸相同，受热均匀，烟气流速相同，水吸热温度平均，对内胆金属内壁温度变化也不会很大，大约在10℃左右范围内变化，故此内胆金属不会因壁温变化大而造成金属的弹性变形，从而提高锅炉使用寿命。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

①、节能原材料，一般情况下，传统炉用材重量是它的五倍以上。

②、传统炉结构复杂，组装焊接难度大，需大量人力和物力。

③、传统炉高温烟气温度变化大，操作起来有一定危险。烟气从大容量的炉胆进入小容量的火管回火室，烟气流速升降速度过快，传热和吸热变量大，对锅炉金属变形也大，为了防止金属变形只有增加金属厚度，回火室烟气流入小口径的第二回程烟管，流速又增加。烟气再进入大容量前烟箱流入第三回程烟管，烟所流速又放慢，这样一大一小变化无常，金属材料总处于变形之中，对锅炉是种损伤，并且有爆炸地危险。而本发明巧妙地解决了这一难题。

④、传统炉不容易清灰，要清灰只有停炉打开后面的检修孔，进入回火室内清灰。而本发明的内胆炉无需停炉直接清灰，方便简单。

⑤、火管变火道，减少水管烟气流的阻力。

⑥、解决了生物质锅炉的世界性难题(如清灰不便，换热效率不高、使用寿命不长等等)。

⑦、卡板采用顶部三角形设计，顶点只有3毫米的线条不存在承灰问题，所有设计都没有可承灰点，解决了生物质锅炉承灰问题。

综合上述各特点，多回程板换式内胆颠覆了传统意义上锅炉内胆结构型式，开启了锅炉结构形式之先河，值得运用推广，市场前景广阔。

附图说明

图1为传统锅炉的结构示意图。

图2为传统锅炉换热示意图。

图3为本发明的S型扩充多回程板换式内胆的结构示意图。

图4为本发明的S型扩充多回程板换式内胆的俯视图。

图5为实施例的烟气温度变化示意图。

附图标记：

1、火焰入口；2、水道；3、上清灰孔；4、上下封板；5、分区水道；6、左右管板；7、烟气出口；8、看火门；9、吸灰箱；111、第二回程；112、第三回程；113、第四回程；114、第五回程；115、第六回程；116、第七回程；117、第八回程；118、第九回程；21、斜拉杆；22、炉胆；23、锅壳；24、回火室后管板；25、直拉杆；26、检修清灰孔；27、回火室；28、回火室前管板；29、前管板；210、后管板；211、第二回程烟管；212、第三回程烟管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种S型扩充多回程板换式内胆，包括如下元件：壳体、火焰入口1、水道2、分区水道5、左右管板6、烟气出口7，所述壳体的左侧设有火焰入口1，在壳体的右侧设置有烟气出口7；所述壳体的中部由多个上下封板4形成，所述上下封板4呈U形结构，多个所述U形结构的上下封板4相互交错间隔对置，以形成S型通道；在所述S型通道内部竖向设置有若干个板换式结构的水道2，所述水道2内部为水，外部为烟气；所述左右管板6设置在靠近所述U形结构的上下封板4的内侧底部区域，并与水道2配合安装；所述分区水道5设置在所述U形结构的上下封板4的两侧，且所述分区水道5将高温烟气分隔成多个烟气回程。

多个所述烟气回程为7-11个烟气回程。

所有元件在组装时密封连接而形成完全密封的内胆；更优选的，所有元件经组装焊接而形成完全密封的内胆。

所述壳体的上方设置有多个上清灰孔3，在所述壳体的下方的一侧设置有多个吸灰箱9，所述吸灰箱9处设置有下清灰孔和清灰口。如此设置，能够方便地清灰，并且无需停炉即可直接清灰，方便简单。

形成水道2的卡板的顶部采用三角形设计，使得卡板顶部不承灰。顶部采用三角形设计，顶点处只存在三毫米左右的线条，这使得烟气在流动过程中，不会使灰停留在卡板的顶端。

在火焰入口1附近设置有看火门8。

在各个烟气回程中水道2的数量相同，且均匀分布；多个所述上下封板4的尺寸相同，且均匀排布。

本实施例中，图3-4示出了烟气回程为9个烟气回程的内胆。根据多次实验，设置烟气回程为9个，是综合考虑制造成本、换热效率、内胆体积等多方面因素后，最优的技术方案。当然，选择烟气回程的数量为7-11个，也能取得较好的技术效果。

在本发明的内胆，采用一层水一层火，水火相融、水火相交、层层换热导热的板换式换热。工作时，高温烟气从左侧的火焰入口1进入，经过多个烟气回程，从右侧的烟气出口7排出。

从高温烟气流向来看，生物质燃料在燃烧设备中燃烧产生大量地高温火焰和烟气进入火焰入口1处完成烟气第一回程传热，此时烟气流速大约在10～15m/s；由于各区域的水道2和间隔几何尺寸相同，区域中受热面积相同，则烟气流通截面也相同，烟气经入口处进入第二回程111区域，所以烟气流速跟第一回程相同，这样烟气完成第二回程111传热；烟气流入第二回程111下部时，下部为吸灰箱9，结构发生改变，下部烟气容量变大，从而降低烟气流速，使烟气里的灰尘落入底部吸灰箱9处。此时烟气流速大约在8m/s左右。这时烟气经第二回程111下部进入第三回程112上部，而完成烟气第三回程112传热。不像传统锅炉每个火道为多个小火管组成，而改火管为火道由一两个长方形火道组成，减少烟气在锅炉的阻力。后面几个回程(如第四回程113、第五回程114、第六回程115、第七回程116、第八回程117、第九回程118)的上、下部几何尺寸跟第三回程112上部一样，则烟气流通截面和烟气流速相同，最后烟气经除尘器、引风机排出。由于此内胆各区域烟气流量相同，并且烟气流速为匀速，使其烟气阻力是传统锅炉的十分之一，烟道横切面大对烟气流速不形成阻力。所以引风机在选型上与传统锅炉同型号容量相比至少要小十分之一，节约辅机成本。

如图5所示，在采用9个烟气回程时，在换热过程中，烟气在锅炉里热交换参数和热换时间是传统锅炉的3倍，烟温从600℃降低到50℃排出，大大降低了烟气的排烟温度，降低温室排放标准，使其热效率提高到96％。从内胆金属内壁温(t_b)来看：由于各回程区域水道2几何尺寸相同，受热均匀，烟气流速相同，水吸热温度平均，对内胆金属内壁温度变化也不会很大，大约在10℃左右范围内变化，故此内胆金属不会因壁温变化大而造成金属的弹性变形，从而提高锅炉使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。

Claims (1)

1.一种S型扩充多回程板换式内胆，其特征在于：包括如下元件：壳体、火焰入口、水道、分区水道、左右管板、烟气出口，所述壳体的左侧设有火焰入口，在壳体的右侧设置有烟气出口；所述壳体的中部由多个上下封板形成，所述上下封板呈U形结构，多个所述U形结构的上下封板相互交错间隔对置，以形成S型通道；在所述S型通道内部竖向设置有若干个板换式结构的水道，所述水道内部为水，外部为烟气；所述左右管板设置在靠近所述U形结构的上下封板的内侧底部区域，并与水道配合安装；所述分区水道设置在所述U形结构的上下封板的两侧，且所述分区水道将高温烟气分隔成多个烟气回程；

多个所述烟气回程为7-11个烟气回程；

所有元件在组装时密封连接而形成完全密封的内胆；

所述壳体的上方设置有多个上清灰孔，在所述壳体的下方的一侧设置有多个吸灰箱，所述吸灰箱处设置有下清灰孔和清灰口；

形成水道的卡板的顶部采用三角形设计，使得卡板顶部不承灰；

在火焰入口附近设置有看火门；

在各个烟气回程中水道的数量相同，且均匀分布；多个所述上下封板的尺寸相同，且均匀排布。