CN110160028A - 高效节能环保蒸汽发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了供热装置领域内一种高效节能环保蒸汽发生器，包括燃烧室，燃烧室外环设有下部承压水套，燃烧室顶部环设有上部承压水套，燃烧室顶部中央与换热室底部连通，换热室内侧环布有换热管，换热管下端与上部承压水套连通，换热管上端与匀汽室连通，匀汽室顶部与储汽包连通，下部承压水套、上部承压水套、换热管和匀汽室均通过竖向隔板对应平均分隔成至少两部分，分隔而成的各部分分别构成一个子蒸汽发生器，各子蒸汽发生器的下部承压水套上均设有水套进水口和水套出水口，各子蒸汽发生器的上部承压水套上均设有锅炉进水口，锅炉进水口与水套出水口通过管路与阀门连通。该蒸汽发生器具有水容量更大、热效率更高、更加环保等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种供热装置，特别涉及一种高效节能环保蒸汽发生器。
背景技术
当前，蒸汽发生器市场潜力巨大。因为蒸汽发生器正常设计水容量必须小于30L，才能满足国家特种设备相关法律规范的要求，现有技术的蒸汽发生器额定蒸发量都不大，不能满足市场对大容量蒸汽发生器的迫切需求。
此外，现在技术的蒸汽发生器，普遍存在内部设计不合理，烟气在内部停留时间短，排烟温度高，烟气中有害气体含量高，热效率低，环保节能效果差等缺点。随着国家经济的发展，国民节能环保意识的提高，为改善居住和投资环境，适应环保、节能的要求，必须要进一步提高蒸汽发生器热效率，降低烟气中的NOX、SOX等有害气体含量。
发明内容
本发明的目的是提供一种水容量更大、热效率更高、更加环保的高效节能环保蒸汽发生器。
本发明的目的是这样实现的：一种高效节能环保蒸汽发生器，包括燃烧室，燃烧室侧壁外侧环设有下部承压水套，燃烧室顶部环设有上部承压水套，燃烧室顶部中央与换热室底部连通，换热室内水平设置有烟气隔板，换热室内侧环布有换热管，换热管下端与上部承压水套连通，换热管上端与匀汽室连通，匀汽室环设在换热室顶部，匀汽室顶部与储汽包连通，下部承压水套、上部承压水套、换热管和匀汽室均通过竖向隔板对应平均分隔成至少两部分，分隔而成的各部分下部承压水套、上部承压水套、换热管和匀汽室分别构成一个子蒸汽发生器，各子蒸汽发生器对应的下部承压水套上均设有水套进水口和水套出水口，各子蒸汽发生器对应的上部承压水套上均设有锅炉进水口，锅炉进水口与水套出水口通过管路连通，管路上设有阀门。
本发明的高效节能环保蒸汽发生器，通过把水和蒸汽的承压部分用竖向隔板分隔，相当于在一台蒸汽发生器内集成了至少两台子蒸汽发生器，每台子蒸汽发生器（含上下两部分受压件部分）的单独设计水容量均小于30L，就能满足国家特种设备相关法律规范的要求，突破了现有技术中蒸汽发生器的水容量瓶颈。此外，由于各子蒸汽发生器共用燃烧室、烟道等，使得蒸汽发生器整体结构进一步集约化，降低了成本及设备占用空间。同时，下部承压水套设计，不仅有效增加了锅炉辐射受热面，降低了炉膛出口温度，提高了锅炉热效率，又能解决翅片管长期高温下爆管问题。
作为本发明的进一步改进，烟气隔板包括第一烟气隔板和第二烟气隔板，第一烟气隔板四周与换热室内壁之间留有间隙，第二烟气隔板中部设有开口，且位于换热室最下层的烟气隔板为第一烟气隔板。因此，从燃烧室出来的高温烟气在换热室内呈S型轨迹前进，通过烟气多次横向冲刷换热管，增加了烟气和换热管的交换机会，使得换热更加均匀，并提高了换热效果。
作为本发明的进一步改进，还包括冷凝器，各子蒸汽发生器对应的换热室上部外侧均设有出烟口，出烟口与冷凝器进烟口连通。进入冷凝器的高温烟气与通过冷凝器进水口进入的冷却水进行逆向热交换，降低烟气的排放温度，从而降低烟气中的NOX、SOX等有害气体含量。
作为本发明的进一步改进，匀汽室内水平设置有匀汽孔板，匀汽孔板包括第一匀汽孔板、第二匀汽孔板、第三匀汽孔板和第四匀汽孔板，第一匀汽孔板、第二匀汽孔板、第三匀汽孔板从下到上依次设置在匀汽室下部，第一匀汽孔板一侧均布有匀汽孔，第二匀汽孔板另一侧均布有匀汽孔，第三匀汽孔板上整体均布有匀汽孔，第四匀汽孔板设置在匀汽室上部，第四匀汽孔板四周与匀汽室内壁之间留有间隙。通过四道匀汽孔板，有效实现汽水分离，提高蒸汽品质，彻底解决蒸汽带水现象。
作为本发明的进一步改进，换热管为翅片管。通过采用具有扩展受热面的翅片管设计，可使换热室内对流换热面积成倍增加，进一步提高热效率。
作为本发明的进一步改进，位于换热室最内侧的翅片管的翅片仅设置在管体的上半部分。当换热室内径设计尺寸较小时，该结构能够有效防止因烟气温度过高，换热过于剧烈而导致的内侧翅片管爆管损坏。
作为本发明的进一步改进，位于换热室最下层的烟气隔板下侧设有不锈钢烟气挡板，换热室内壁下部设有不锈钢围板，从而降低高温烟气对最下层烟气隔板和换热室内壁下部的侵蚀。
作为本发明的进一步改进，各子蒸汽发生器的换热管均分别与水位电极保护装置连通，从而使得各子蒸汽发生器均能保持合理的正常水位高度，从而避免蒸汽带水和水位波动现象，满足用户工艺用蒸汽品质。
作为本发明的进一步改进，匀汽室内周通过封板并内设支撑盲管，从而提高蒸汽发生器的强度，且相对于常规采用的内设多道立板或拉杆结构的加强方式，施工更加简单且成本更低。
作为本发明的进一步改进，燃烧室底部设有平面全预混燃烧器或燃烧室外侧设有圆筒形全预混燃烧器或普通低氮侧烧低氮燃烧器。燃烧器设置位置灵活，且通过采用全预混燃烧器或或低氮侧烧低氮燃烧器，能够有效降低烟气中NOx的排放，最终实现低氮高效节能。
附图说明
图1为本发明的高效节能环保蒸汽发生器的实施例1的示意图。
图2为图1的侧视图。
图3为图1中A-A处剖视图。
图4为本发明的高效节能环保蒸汽发生器的实施例2的示意图。
图5为本发明的高效节能环保蒸汽发生器的实施例3的A-A处剖视图。
其中， 1燃烧室，2下部承压水套，2A水套进水口，2B水套出水口，3上部承压水套，3A锅炉进水口，4换热室，5A第一烟气隔板，5B第二烟气隔板，6换热管，7匀汽室，8储汽包，9竖向隔板，10 不锈钢烟气挡板，11 不锈钢围板，12燃烧器，13冷凝器，14 水位电极保护装置，15 第一匀汽孔板，16 第二匀汽孔板，17 第三匀汽孔板，18第四匀汽孔板，19盲管，20支撑底座，21耐火水泥层，22阀门。
具体实施方式
实施例1
如图1-3所示的高效节能环保蒸汽发生器，包括燃烧室1，燃烧室1底部设有平面全预混燃烧器12。平面全预混燃烧器12容置在位于燃烧室1的支撑底座20内，节省空间，且避免了使用过程干扰，安全可靠。燃烧室1侧壁外侧环设有下部承压水套2。燃烧室1顶部环设有上部承压水套3。燃烧室1顶部中央与换热室4底部连通，换热室4内水平设置有烟气隔板，换热室4内侧环布有换热管6，换热管6下端与上部承压水套3连通，换热管6上端与匀汽室7连通，匀汽室7环设在换热室4顶部，匀汽室7顶部与储汽包8连通。下部承压水套2、上部承压水套3、换热管6和匀汽室7均通过竖向隔板9对应平均分隔成两部分，分隔而成的各部分下部承压水套2、上部承压水套3、换热管6和匀汽室7分别构成一个子蒸汽发生器。即本实施例中子蒸汽发生器的数量为两个。需要说明的是，在具体实施时，子蒸汽发生器的数量可以根据需要进行隔设，比如三个、四个甚至更多。各子蒸汽发生器对应的下部承压水套2上均设有水套进水口2A和水套出水口2B，水套进水口2A与水泵连接，各子蒸汽发生器对应的上部承压水套3上均设有锅炉进水口3A，锅炉进水口3A与水套出水口2B通过管路连通，管路上设有阀门22。每台子蒸汽发生器的上下两部分进出水由阀门22连接，设备正常运行时保证阀门22始终处于全部开启状态，确保每台子蒸汽发生器的受压腔水容量小于30L，在满足国家特种设备相关法律规范要求的同时，突破了现有技术中蒸汽发生器的水容量瓶颈。
如图1所示，烟气隔板包括第一烟气隔板5A和第二烟气隔板5B，第一烟气隔板5A四周与换热室4内壁之间留有间隙，第二烟气隔板5B中部设有开口，从而使得从燃烧室1出来的高温烟气在换热室4内呈S型轨迹前进，提高换热效率。换热管6为翅片管。翅片管材料采用S31603不锈钢管+ S316L翅片，换热室4各组成部分（上下管板、下内外筒体、下平板）材料均采用S31603材料，该材料具有很好耐高温氧化和水中氯离子腐蚀的能力，由此可使发生器使用寿命大大增加。由于换热室下部温度较高，位于换热室4最下层的烟气隔板下侧设有耐高温不锈钢烟气挡板10，换热室4内壁下部设有耐高温不锈钢围板11，从而降低高温烟气对最下层烟气隔板和换热室4内壁下部的侵蚀，并有效解决烟道外壁温度过高现象。此外，在本实施例中，由于换热室内径设计尺寸较小，为防止因烟气温度过高换热过于剧烈导致位于换热室最内侧的翅片管爆管损坏，位于换热室最内侧的翅片管的翅片仅设置在管体的上半部分。需要说明的是，在换热室内径设计尺寸较大时，换热室最内侧的翅片管的翅片可设置在整个管体上，这样热效率更高。
在本实施例中，烟气隔板共有5道，且位于换热室4最下层的烟气隔板为第一烟气隔板5A，燃烧器12燃烧后的高温烟气由下部承压水套2组成的炉膛流出，经下部换热管6与第一道烟气隔板围成的燃尽室由四周流出，在经第一道烟气隔板分流横向冲刷翅片管后，烟气由第一道烟气隔板与不锈钢烟道围板11缝隙流出后再次横向冲刷翅片管后，再经第二道烟气隔板、第三道烟气隔板、第四道烟气隔板、第五道烟气隔板，依次往复最后经设置在换热室4上部外侧的出烟口进入常压冷凝器13后，再由烟囱排入大气。烟气的流程具体可参见图1中空心箭头所示。同时，需要说明的是，换热室4上部外侧出烟口的数量与子蒸汽发生器的数量一致，即各子蒸汽发生器对应的换热室4上部外侧均设有出烟口。此外，各子蒸汽发生器的换热管6还均分别与水位电极保护装置14连通，从而使得各子蒸汽发生器均能保持合理的正常水位高度，从而避免蒸汽带水和水位波动现象，满足用户工艺用蒸汽品质。
如图1所示，匀汽室7内水平设置有匀汽孔板，匀汽孔板包括第一匀汽孔板15、第二匀汽孔板16、第三匀汽孔板17和第四匀汽孔板18，第一匀汽孔板15、第二匀汽孔板16、第三匀汽孔板17从下到上依次设置在匀汽室7下部，第一匀汽孔板15一侧均布有匀汽孔，第二匀汽孔板16另一侧均布有匀汽孔，第三匀汽孔板17上整体均布有匀汽孔，第四匀汽孔板18设置在匀汽室7上部，第四匀汽孔板18四周与匀汽室7内壁之间留有间隙。通过四道匀汽孔板，可有效实现汽水分离，提高蒸汽品质，彻底解决蒸汽带水现象。匀汽室7内周通过封板并内设支撑盲管19，从而提高蒸汽发生器的强度，且相对于常规采用的内设多道立板的结构加强方式，施工更加简单且成本更低。
本发明的高效节能环保蒸汽发生器，通过把水和蒸汽的承压部分用竖向隔板9分隔，相当于在一台蒸汽发生器内集成了至少两台子蒸汽发生器，每台子蒸汽发生器（含上下两部分受压件部分）的单独设计水容量均小于30L，就能满足国家特种设备相关法律规范的要求，突破了现有技术中蒸汽发生器的水容量瓶颈。此外，由于各子蒸汽发生器共用燃烧室1、烟道等，使得蒸汽发生器整体结构进一步集约化，降低了成本及设备占用空间。同时，下部承压水套2设计，不仅有效增加了锅炉辐射受热面，降低了炉膛出口温度，提高了锅炉热效率，又能解决翅片管长期高温下爆管问题。并且，由于换热管采用具有扩展受热面的大直径翅片管设计技术，可使蒸汽发生器对流换热面积成倍增加，极大降低蒸汽发生器高度尺寸，且烟气经炉膛出口经烟气隔板多次阻挡后，使烟气呈现“S”型轨迹前进，使得热烟气与翅片管进行充分换热，再经尾部常压冷凝器再次换热后，能够将蒸汽发生器的排烟温度降低到60℃以内，设计热效率高达99%，在整个在蒸汽发生器运行的过程中，根据烟气中氧含量，全预混燃烧器自动调节空气和燃料配比，适时控制蒸汽发生器烟气NOx的排放，最终实现低氮高效节能。
实施例2
如图4所示的高效节能环保蒸汽发生器，其结构与图1的实施例基本相同，不同之处仅在于：燃烧器的设置位置和类型。在本实施例中，燃烧器12设置在燃烧室1一侧，燃烧器12采用圆筒形全预混燃烧器（也可采用普通低氮侧烧低氮燃烧器），燃烧器12工作端伸入燃烧室1内。燃烧室1内壁底部设有耐火水泥层21。
实施例3
本实施例的高效节能环保蒸汽发生器结构与图1的实施例基本相同，不同之处在于：子蒸汽发生器的数量。图5示出了实施例3的高效节能环保蒸汽发生器结构与图1所示的高效节能环保蒸汽发生器结构在同一位置(即图1中A-A处)的剖视图。由图可知，在本实施例中，下部承压水套2、上部承压水套3、换热管6和匀汽室7均通过三个竖向隔板9对应平均分隔成三部分，从而形成了三个子蒸汽发生器。对应的，水套进水口2A、水套出水口2B、锅炉进水口3A均为3组。相对于实施例1，该结构进一步增加了高效节能环保蒸汽发生器的设计水容量。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种高效节能环保蒸汽发生器，其特征在于：包括燃烧室，所述燃烧室侧壁外侧环设有下部承压水套，所述燃烧室顶部环设有上部承压水套，所述燃烧室顶部中央与换热室底部连通，所述换热室内水平设置有烟气隔板，所述换热室内侧环布有换热管，所述换热管下端与所述上部承压水套连通，所述换热管上端与匀汽室连通，所述匀汽室环设在所述换热室顶部，所述匀汽室顶部与储汽包连通，所述下部承压水套、上部承压水套、换热管和匀汽室均通过竖向隔板对应平均分隔成至少两部分，分隔而成的各部分所述下部承压水套、上部承压水套、换热管和匀汽室分别构成一个子蒸汽发生器，各所述子蒸汽发生器对应的下部承压水套上均设有水套进水口和水套出水口，各所述子蒸汽发生器对应的上部承压水套上均设有锅炉进水口，所述锅炉进水口与水套出水口通过管路连通，所述管路上设有阀门。
2.根据权利要求1所述的高效节能环保蒸汽发生器，其特征在于：所述烟气隔板包括第一烟气隔板和第二烟气隔板，所述第一烟气隔板四周与所述换热室内壁之间留有间隙，所述第二烟气隔板中部设有开口，且位于换热室最下层的烟气隔板为第一烟气隔板。
3.根据权利要求1所述的高效节能环保蒸汽发生器，其特征在于：还包括冷凝器，各所述子蒸汽发生器对应的换热室上部外侧均设有出烟口，所述出烟口与冷凝器进烟口连通。
4.根据权利要求1所述的高效节能环保蒸汽发生器，其特征在于：所述匀汽室内水平设置有匀汽孔板，所述匀汽孔板包括第一匀汽孔板、第二匀汽孔板、第三匀汽孔板和第四匀汽孔板，所述第一匀汽孔板、第二匀汽孔板、第三匀汽孔板从下到上依次设置在所述匀汽室下部，所述第一匀汽孔板一侧均布有匀汽孔，所述第二匀汽孔板另一侧均布有匀汽孔，所述第三匀汽孔板上整体均布有匀汽孔，所述第四匀汽孔板设置在所述匀汽室上部，所述第四匀汽孔板四周与匀汽室内壁之间留有间隙。
5.根据权利要求1所述的高效节能环保蒸汽发生器，其特征在于：所述换热管为翅片管。
6.根据权利要求5所述的高效节能环保蒸汽发生器，其特征在于：位于所述换热室最内侧的翅片管的翅片仅设置在管体的上半部分。
7.根据权利要求1所述的高效节能环保蒸汽发生器，其特征在于：位于换热室最下层的烟气隔板下侧设有不锈钢烟气挡板，所述换热室内壁下部设有不锈钢围板。
8.根据权利要求1所述的高效节能环保蒸汽发生器，其特征在于：各所述子蒸汽发生器的换热管均分别与水位电极保护装置连通。
9.根据权利要求1所述的高效节能环保蒸汽发生器，其特征在于：所述匀汽室内周通过封板并内设支撑盲管。
10.根据权利要求1~9任一项所述的高效节能环保蒸汽发生器，其特征在于：所述燃烧室底部设有平面全预混燃烧器或所述燃烧室外侧设有圆筒形全预混燃烧器或低氮侧烧低氮燃烧器。
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