CN1094495A - 加热锅炉 - Google Patents

Abstract

一种燃烧液、气燃料的加热锅炉具有至少一个可 由载热介质通过且设在两可通过的端段间的中间段， 各段由轻金属制成。各段接合成构成炉体的组件，其 上有顺流和回流接头并包括一燃烧室，烟道和带排气 嘴的废气收集室。按照本发明，各段为无型芯铸成的 轻金属，其中可通过的空腔由铸入轻金属框的管或管 系形成，顺、回流接头从各轻金属框突出并连接于顺、 回流集流器。在至少一个中间段的两侧和两端段朝 向中间段的连接侧在大的侧面上，至少在燃气排放部 分的区域内，设有加大的热传递面和周向设置的周边 连接杆，从而考虑到在气侧和水侧的腐蚀，同时简化 了制作，不必使用高质轻金属，因为对其不再有液密 要求。

Description

本发明涉及燃烧液体或固体燃料的加热锅炉，它包括至少一个可通过载热介质的，设置在两个可通过的端段之间的中间段，所有各段均由铸铁制成，且密封接合成一个构成炉体的组件，其上设有顺流和回流接头并具有燃烧室，加热燃气的烟道，以及设有排放喷嘴的废气收集室。

这种加热锅炉在本专业中是公知的，称为分段式锅炉。这种加热锅炉的各段一般由灰铸铁铸成，模铸时要使用相应的型芯，除了中心型砂排出问题外，制造时还会消耗大量人力。另外，各段还要一个接一个地接合成一个构成锅炉壳体的组件。为了保护各段，使其加热燃气侧能抵抗可能形成的酸性冷凝液，在灰铸铁各段的燃气侧还要设置适当的防护涂层，但是因为只有能够形成与灰铸铁耐久牢固连接的固有的紧密涂层时才能实现这种技术方案，因此涂层往往会引起问题。

除了灰铸铁的这种加热锅炉和热交换器的制造之外，专利文件DE-A-3622260还公开了通过压铸法用铝合金生产这种加热锅炉，这种方法造价较低，另外也会带来热传递性能更好的优点。但是这并不能改变灰铸铁制成的加热锅炉的那种普通的分段式结构原理，即要求压铸的杯形段在圆周上焊接起来，两个杯形段形成一个中空体，中空体接合起来形成加热锅炉。

另外，轻金属或轻金属合金与灰铸铁相比较，其优点是能抵抗脱硫天然气形成的冷凝液，但是却不能抵抗构成载热介质的热水，热水一般会变成碱性，迟早会侵蚀轻金属制成的这种锅炉的有水一侧。另外，由于最后的铸件和轻金属的各段都必须是无孔的，因而对轻金属铸造有很高的要求，也就是说，为了满足这种很高的要求，轻金属必须是优质的，例如，不能使用轻金属如铝的废料。

因此，本发明的目的是提供上述那种类型的锅炉，在其燃气侧和水侧都是耐腐蚀的，这与轻金属铸体是否有孔，或有孔的程度如何都没有关系，其附加的优点在于，铸造可以是无型芯的，而且加热锅炉虽然是分段式的，但并不要求将各段用螺纹接合起来。

按照本发明的加热锅炉克服了上述问题，其中，在每个板形段中，载热介质可流过的空腔是由铸入轻金属框架的管或管系构成的，其顺流和回流接头从每个轻金属框架突出，并连接于炉体之外的顺流或回流集流器，至少一个设有构成燃烧室的开口的中间段和朝向中间段连接侧的两个端段设有周向布置的周边连接件，其两端为气密封表面形式。

铸入的管以曲折方式伸过轻金属框架，或最好采用管系（下文将详述），这些管或管系是通常在加热锅炉结构中采用的钢管，保证了良好的导热性能，水密性，并足以抵抗在水侧的腐蚀，从而提供了使用质量较差的轻金属的前提，而轻金属在燃气侧可抵抗冷凝液。为了满足各段的无型芯模铸的需要，顺流和回流接头并不呈现构成各段的轻金属在其中模铸的槽形;管或管系的两端只是简单地从各段侧向伸出并连接于顺流或回流的集流器。

为了形成燃烧室，中间段分别设有相应的凹槽和开口，当各段接合起来时，即构成燃烧室。端段设有相应的开口，一方面供燃烧管通过，另一方面供燃气排放接头。在铸造时上述凹槽或开口并不要求使用型芯。

为了在无型芯铸造中，使管或管系能够在周向上由轻金属包合，管或管系设有需要数目的隔套以便使管或管系插入模具，上述隔套也是由轻金属制成的。大家知道铝和轻金属合金比铁具有较高的热膨胀系数。因此，要使铸入的管或管系的膨胀与铝相同以避免管系承受过大的拉伸应力，从而防止管系上的焊缝开裂，这一点是很重要的。为此，管上最好以预定间隔设置沟槽，这些沟槽（例如相应于管材的强度）不应过深，但应较宽。当围绕管铸造时，液态铝也会填入这些沟槽，因而由于轻金属框架与沟槽的接合，在膨胀中不会滑出管系。鉴于在管上设有大量沟槽，沟槽的长度只需要可以忽略地加以改变。

周向布置的周边连接杆当然只伸至需要外部密封的那些点。周向布置的周边连接杆的高度应保证扩大的传递面终止在连接杆上缘所在平面之下。

虽然本发明的加热锅炉最好用作以大气燃烧器工作的加热锅炉，但是也可用吹管燃烧器工作。

现对照以下附图详述本发明的推荐实施例。

图1是加热锅炉中间段的侧视图;

图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的中间段的剖视图;

图3是加热锅炉中间段的侧视图，其管系具有稍许不同的形式;

图3A和3B是构成管系的管的特殊形式的剖面图;

图4是沿图3中Ⅳ-Ⅳ线的中间段的剖视图;

图5是由图1和3所示中间段接合起来所构成的加热锅炉的侧视图;

图6是包括曲折形状的管的加热锅炉的中间段的侧视图;

图7是加热锅炉另一实施例的侧视图;

图8是加热锅炉具体实施例的立体图;

图8A，8B，8C和8D的图8所示实施例各段的剖视图;

图9表示设有旁路通道的中间段，以及

图10A和10B表示图下所示实施例的中间段。

现参阅附图，加热锅炉包括至少一个中间段3，设置在两个可通过的端段1，2之间且也可由载热介质通过，所有各段均由金属铸成，并密封地接合成构成炉体的组件B，其上设有顺流和回流的接头4，5，并具有燃烧室10和燃气排放口9。对于这种由许多段1-3构成的加热锅炉来说，非常重要的是，各段1-3是由无芯轻金属构成而且在每段1-3中，可通过的空腔是由铸入轻金属框架的管6或管系6′构成的，顺流和回流接头4，5从每个轻金属框架上突出并连接于顺流和回流集流管4′，5′。

在至少一个中间段3的两侧和在朝向连接中间段的侧面S的两个端段1，2的大侧面F，至少在燃气排放部分AS的区域设有加大的热传递面7以及周向设置的周边连接杆8。

图1是中间段3和管系6′的侧视图，管系的各条管虽是用虚线示出的，但为清晰起见，局部地加上了网格线。图3，4中间段与图1的中间段的不同之处在于，同样局部加有网格线的管系6′，其各管有着不同的布置形式。

在图6所示实施例中，以曲折方式延伸的管6被铸入中间段3。

图1，3和6所示各实施例均为具有大气燃烧器（未示）的加热锅炉，所示中间段3设有相应于燃烧室10所需横载面的开口10′。当加热燃气向上流过燃气排放部分AS时，周向布置的周边连接杆8（见图3）向上是以一个排气收集室12终止的，室12有一横跨整个组件的排气口9（见图5）。

图1，3所示构成管系6′的管可以如图3A，3B所示呈椭圆形截面，其广阔侧BS对着轻金属框架的段1-3的侧面F以便“拦挡（BAR）”由大的热传递面施加热的方向。

另外，管系的管6″设有相互间隔开来的沟槽11，向着水侧的沟槽的深度，当液态轻金属铸造过程中引起热膨胀时足以可靠地固定住不同材料的零件，轻金属是以外部填入沟槽11的。由于上述固定作用，当受热时，轻金属框架和铸入其中的管系基本一致地热膨胀。这种热膨胀的不同只是在百分之一毫米的范围之内，而所述的固定作用将使管系的焊缝免受拉伸应力，否则管系上的焊缝可能会出现开裂。

加大的热传递面7（图中示为许多凸起7′）是在模制成形时自动形成的，也用于收集和排放冷凝液的杆11，杆11保证冷凝液的横向排放，以防止冷凝液滴在燃烧器（未画）上。

同时铸入的管6和管系6′的管6″，如果不是垂直方向布置（见图1）的话，应向侧面SS之一倾斜地布置，使蒸汽气泡可以排出。

如图4所示，考虑到暴露于高温，在燃烧室10上方流动区域A这一部分上的凸起7′的尺寸逐渐增加且小于燃气排放部分AS的邻接区域F₁上的凸起7′的尺寸。

在图7所示的实施例中，段1-3位于上方，因而适用吹管燃烧器（未画）的燃烧室10位于组件的顶部，也就是说，燃气向下排入废气收集室12。周边连接杆8也在上部水平横向区域内延伸，并被固定相应的厚度（见图10A，B）以便有选择地以并排关系铸出许多管形束，并适当地排放在那里传递的热量。

上述技术方案也适用于图8所示实施例，其中，吹管燃烧器的燃烧室10基本以水平方向设置，在燃烧室10的一端部由排放部分AS垂直向下地接合起来。燃烧室10横向伸过整个上部，而排放部分AS是布置在组件B向下延伸的腿部16上，一般来说，组件基本呈矩形体。燃烧室10的形状在与燃烧器相对端可为弧形，如图8中虚线所示，因而段1-3需要有相应的形状。此实施例中各段如图8A-D所示。图8A表示两个端段1′，2′，图8B表示铸入管系的中间段3′，图8C则为沿图8B中Ⅰ-Ⅰ线的剖视图。图8D所示的中间段与图8B所示中间段的不同之处在于，设有一可封闭的旁路通道13。在各实施例中相同的件号代表相同的零件，因此，所述各段无需另作说明。

由于各段是铸成的，至少一段可方便地设有一个可封闭的由防冷凝材料管构成的旁路通道13。如果加热锅炉不作为一个形成冷凝液的锅炉工作的话，打开的旁路通道可相应地提高排出的废气的温度（见图9）。为了使未经冷却的燃气通过所述通道流入废气收集室以增加排出废气的温度，必须使所述垂直旁路通道平行于加热气体的烟道而延伸。

在图1，3和6所示段1-3的适用于大气燃烧器的实施例中，整个组件B（见图6）下部设有冷凝液收集槽口。

为了将密封材料插入周向设置的周边连接杆8的密封面8′中从而使各段1-3能接合起来形成气密的组件B，如果不准备在端段1，2之间设置相应长度的紧固锚的话，连接杆8设有相应的可旋紧的紧固眼15（只在图3的中间段上示出）。为了更方便地在段1-3间设置密封材料，在周向设置的周边连接杆8两端的气密表面8′上可冲有槽8″（见图4）。

关于通过图1，3，6，7和10A，B所示中间段接合起来的端段1，2，在燃烧器侧的端段1的开口10″小于中间段3的开口10′，如图3虚线所示，而另一端段2则没有开口，这是由于端段2构成点火室和燃烧室的后壁2″。由于后壁2″受到相当大的热量，在后壁2″的区域也设有运水管系，设置方式与图8A所示端段1′，2′的情况相同或相似，相对于图8的整个组件B，图8A的端段1′，2′构成组件B的侧面。

Claims (10)

1、一种燃烧液态或气态燃料的加热锅炉，具有至少一个设置在两个可通过的端段(1，2)之间而且也可由载热介质通过的中间段(3)，各段均由轻金属铸成，并密封地接合起来构成形成炉体的组件(B)，其上设有顺流和回流接头(4，5)并具有燃烧室(10)，加热燃气烟道和包括一排放口(9)的废气收集室(12)，在所述组件中，至少在燃烧室(10)后的热传递面设有加大的热传递面(7)，其特征在于：在每个板形的段(1，2，3)中，由载热介质通过的空腔具有铸入轻金属框架的管(6)或管系(6′)，顺流和回流接头(4，5)从每个轻金属框架上凸出并连接于布置在组件(B)之外的顺流和回流集流器(4′，5′)，在至少一个设有开口(10′)并构成燃烧室(10)的中间段(3)的两侧而在两个端段(1，2)朝向中间段的连接侧(8)设有周向设置的周边连接杆(8)，其两端呈气体密封表面(8′)的形式。

2、如权利要求1所述的加热锅炉，其特征在于：至少一个中间段（3）-在其侧视图中-形成一个板形框，框的一半（基本为上部）构成接合的热交换表面，而其下半部设有构成燃烧室（10）的开口（10′）。

3、如权利要求1所述的加热锅炉，其特征在于：至少一个中间段（3）-在侧视图中-构成一板形框，框的底部构成接合的热交换表面，其上半部设有构成燃烧室（10）的开口（10′）。

4、如权利要求1所述的加热锅炉，其特征在于：至少一个中间段（3）和两个端段（1，2）-在侧视图中-构成基本呈矩形体的框，接合的热交换面设置在向下延伸的腿部（16）上，燃烧室（10）设置在中间段（3）的上部和在两个端段（1，2）之间。

5、如权利要求1至4中任一项所述的加热锅炉，其特征在于：构成管系（6′）的管（6）或管（8″）呈椭圆形截面，其在轻金属框架中的宽阔侧朝向段（1-3）的侧面（F）。

6、如权利要求1至5中任一项所述的加热锅炉，其特征在于：构成管系（6′）的管（6）或管（6″）设有间隔开来的沟槽（11）。

7、如权利要求1-6中任一项所述的加热锅炉，其特征在于：加大的热传递面（7）如凸起，肋片等，其在流入区域（A）中的尺寸小于在气体排放部分（AS）的邻接区域（F₁）中的尺寸。

8、如权利要求1-7中任一项所述的加热锅炉，其特征在于：段（1-3）的轻金属框在其受到加热燃气作用的侧面（F）上设有冷凝液收集和排放杆（11′），所述杆（11′）朝向所述段的一个或另一个窄侧（SS）倾斜。

9、如权利要求1-8中任一项所述的加热锅炉，其特征在于：中间段（3）设有可封闭的旁路通道（13）。

10、如权利要求1-9中任一项所述的加热锅炉，其特征在于：周向布置的周边连接杆（8），其尺寸可以忽略地大于加大的热交换表面（7）。

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