CN110630995A - 一种正压卧式水管余热锅炉 - Google Patents

一种正压卧式水管余热锅炉 Download PDF

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邓有为
黄琳
姚程良
王继东
李邦玉
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Abstract

本发明公开了一种正压卧式水管余热锅炉，包括卧式烟道壳体和锅筒，所述卧式烟道壳体内设有位于顶部的上集箱和位于底部的下集箱，上集箱和下集箱均与锅筒相连；所述卧式烟道壳体内设有沿烟气流动方向依次分布的空烟室和第一热交换室，第一热交换室内设有用于热交换的多个前段迷宫式水冷壁，多个前段迷宫式水冷壁在第一热交换室内交错分布，前段迷宫式水冷壁的进水口和出水口分别与下集箱和上集箱相连。其具有较高的运行安全性、稳定性，故障少、使用寿命长，操作、检修方便，有很好的除尘效果，减少蒸发受热面积灰，防止蒸发受热面低温酸腐蚀，从而提高锅炉的热效率。

Description

一种正压卧式水管余热锅炉
技术领域
本发明属于锅炉技术领域，具体涉及一种正压卧式水管余热锅炉。
背景技术
硫酸行业的工业硫磺(固态或液态)在进行焙烧后，产生的中高温烟气在700～1100℃之间，高矿尘含二氧化硫浓度的烟气，进入余热锅炉进行热交换，吸收烟气中的余热，将锅炉内的水转化为带压的蒸汽再去发电或作工业用蒸汽，同时降低烟气含尘量，保证工艺系统流畅。而目前市场上大部分运行的硫磺制酸系统都是采用的负压运行工艺系统余热锅炉，面对这种采用正压运行的工艺系统所用的硫磺制酸水管余热锅炉目前还没有实用的炉型。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种正压卧式水管余热锅炉。
本发明所采用的技术方案为：一种正压卧式水管余热锅炉，包括卧式烟道壳体和锅筒，所述卧式烟道壳体内设有位于顶部的上集箱和位于底部的下集箱，上集箱和下集箱均与锅筒相连；所述卧式烟道壳体内设有沿烟气流动方向依次分布的空烟室和第一热交换室，第一热交换室内设有用于热交换的多个前段迷宫式水冷壁，多个前段迷宫式水冷壁在第一热交换室内交错分布，前段迷宫式水冷壁的进水口和出水口分别与下集箱和上集箱相连。
余热烟气从进烟口水平进入卧式烟道壳体内，在进烟口后采用空烟室结构，减少炉体内部的积灰，紧接着布置第一热交换室，第一热交换室内交错分布前段迷宫式水冷壁，使得高温烟气在第一热交换室形成S型流动，高温烟气冲刷前段迷宫式水冷壁，前段迷宫式水冷壁内的冷水吸收烟气的热量完成热交换。进烟口处布置空烟室，有利于烟气的重力沉降，防止受热面管的堵塞及粘接，空烟室后布置的迷宫式烟道，可以大大提高换热系数，最大限度利用炉体受热面，缩小锅炉的占地面积。
可选地，所述前段迷宫式水冷壁包括多个纵向换热管，所述第一热交换室的侧壁上设有环形集箱，环形集箱同时与上集箱和下集箱相连，所述纵向换热管的两端与环形集箱相连，环形集箱内中部设有第一节流孔板，第一节流孔板上设有第一节流孔。
锅筒内的低温水由集中下降管进入纵向换热管内，纵向换热管被高温烟气冲刷，纵向换热管内的低温水吸收高温烟气的热量后形成高温蒸汽，经环形集箱、集中上升管回流至锅筒内。集中下降管和集中上升管与卧式烟道壳体的连接处分别套有下降管套管和上升管套管，套管的设计可以起到很好的防止在受热时热膨胀变形的作用。前段迷宫式水冷壁采用膜式壁结构形式。
可选地，所述卧式烟道壳体内还设有第二热交换室，第二热交换室位于第一热交换室的后端，第二热交换室内设有用于热交换的多个后段迷宫式水冷壁，多个后段迷宫式水冷壁在第二热交换室内交错分布，后段迷宫式水冷壁的进水口和出水口分别与下集箱和上集箱相连。
高温烟气在第一热交换室内被吸收热量后形成中温烟气，中温烟气继续进入第二热交换室，第二热交换室内设有交错分布的后段迷宫式水冷壁，使得中温烟气在第二热交换室内形成S型流动，后段迷宫式水冷壁内的冷水吸收中温烟气的热量完成热交换。
可选地，所述后段迷宫式水冷壁包括主管以及多个半环状换热管，每个半环状换热管的两端均与主管相连，且主管的两端分别与下集箱和上集箱相连，主管内中部设有第二节流孔板，第二节流孔板上设有第二节流孔。
锅筒内的低温水由集中下降管进入半环状换热管内，半环状换热管被中温烟气冲刷，半环状换热管内的低温水吸收中温烟气的热量后形成热蒸汽，经主管、集中上升管回流至锅筒内。后段迷宫式水冷壁采用膜式壁结构形式。
可选地，所述空烟室和第二热交换室的侧壁上均设有检修孔。检修孔足够大，足以供检修人员进入锅炉内部，依次敲打受热面，清灰简便易行，可随时根据需要进行清理，减少受热面积灰，提高受热面传热效率，既清洁又环保，运行费低；且便于停炉时检查和更换易磨损的受热面。
可选地，所述卧式烟道壳体的尾端设有与之相连的省煤器。
可选地，所述省煤器包括省煤器壳体、设于省煤器壳体内的省煤器蛇形管以及位于省煤器壳体外的省煤器进水集箱和省煤器出水集箱，省煤器蛇形管的两端分别与省煤器进水集箱和省煤器出水集箱相连。
经过后段迷宫式水冷壁吸收热量后的烟气水平进入省煤器内，横向冲刷省煤器蛇形管，省煤器蛇形管顺列布置，省煤器进水集箱、省煤器出水集箱布置在省煤器壳体外部，集箱不受热，最后余热利用后的低温烟气从省煤器出烟口排出。在每屏省煤器蛇形管引出管穿出省煤器壳体连接处加装补偿套管，此结构可以很好的防止在受热时热膨胀变形的作用。
可选地，所述卧式烟道壳体的内侧壁和省煤器壳体的外侧壁上均设有用于保温的硅酸铝纤维毡。硅酸铝纤维毡的设计增加了锅炉的保温性能，减少了热量流失，提高了热量利用率。
可选地，所述卧式烟道壳体的两端焊接有椭圆形封头，以吸收炉体内残余的正压力，防止有毒有害气体的渗漏，起到了双保险的作用。
可选地，所述卧式烟道壳体内的两端部分别焊接有圆环板，圆环板的设计，可以起到很好的防止锅炉本体在受热时热膨胀变形的作用。
本发明的有益效果为：本申请中，设计前段迷宫式水冷壁、后段迷宫式水冷壁以及省煤器对烟气热量进行分段多级吸收利用，热量吸收高，热量利用率高，整体锅炉结构简单，具有较高的运行安全性、稳定性，故障少、使用寿命长，操作、检修方便，有很好的除尘效果，减少蒸发受热面积灰，防止蒸发受热面低温酸腐蚀，从而提高锅炉的热效率。
附图说明
图1是正压卧式水管余热锅炉的主视图。
图2是正压卧式水管余热锅炉的俯视图。
图3是图2中的E-E剖视图。
图4是图2中的F-F剖视图。
图5是图3中A处放大示意图。
图6是图1中B处放大示意图。
图7是图1中C处放大示意图。
图8是图2中D处放大示意图。
图9是图1中G-G剖视图。
图10是第一节流孔板的安装示意图。
图11是第二节流孔板的安装示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“前”、“后”、“左”、“右”、“底”、“侧面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实施例的限制。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。
实施例1：
如图1-图4所示，一种正压卧式水管余热锅炉，包括卧式烟道壳体1和锅筒2，所述卧式烟道壳体内设有位于顶部的上集箱3和位于底部的下集箱4，上集箱和下集箱均与锅筒相连；所述卧式烟道壳体内设有沿烟气流动方向依次分布的空烟室5和第一热交换室6，第一热交换室内设有用于热交换的多个前段迷宫式水冷壁7，多个前段迷宫式水冷壁在第一热交换室内交错分布，前段迷宫式水冷壁的进水口和出水口分别与下集箱和上集箱相连。
余热烟气从进烟口水平进入卧式烟道壳体内，在进烟口后采用空烟室结构，减少炉体内部的积灰，紧接着布置第一热交换室，第一热交换室内交错分布前段迷宫式水冷壁，使得高温烟气在第一热交换室形成S型流动，高温烟气冲刷前段迷宫式水冷壁，前段迷宫式水冷壁内的冷水吸收烟气的热量完成热交换。进烟口处布置空烟室，有利于烟气的重力沉降，防止受热面管的堵塞及粘接，空烟室后布置的迷宫式烟道，可以大大提高换热系数，最大限度利用炉体受热面，缩小锅炉的占地面积。
可选地，如图3所示，所述前段迷宫式水冷壁包括多个纵向换热管8，所述第一热交换室的侧壁上设有环形集箱9，环形集箱同时与上集箱和下集箱相连，所述纵向换热管的两端与环形集箱相连，所述环形集箱内中部设有第一节流孔板9a，第一节流孔板上设有第一节流孔9b，如图10所示。
锅筒内的低温水由集中下降管10进入纵向换热管内，纵向换热管被高温烟气冲刷，纵向换热管内的低温水吸收高温烟气的热量后形成高温蒸汽，经环形集箱、集中上升管11回流至锅筒内。如图5所示，集中下降管和集中上升管与卧式烟道壳体的连接处分别套有下降管套管12和上升管套管，套管的设计可以起到很好的防止在受热时热膨胀变形的作用。两纵向换热管之间通过扁钢焊接密封，形成膜式壁结构形式。
可选地，所述卧式烟道壳体内还设有第二热交换室13，第二热交换室位于第一热交换室的后端，第二热交换室内设有用于热交换的多个后段迷宫式水冷壁14，多个后段迷宫式水冷壁在第二热交换室内交错分布，后段迷宫式水冷壁的进水口和出水口分别与下集箱和上集箱相连。
高温烟气在第一热交换室内被吸收热量后形成中温烟气，中温烟气继续进入第二热交换室，第二热交换室内设有交错分布的后段迷宫式水冷壁，使得中温烟气在第二热交换室内形成S型流动，后段迷宫式水冷壁内的冷水吸收中温烟气的热量完成热交换。
可选地，如图4所示，所述后段迷宫式水冷壁包括主管15以及多个半环状换热管16，每个半环状换热管的两端均与主管相连，且主管的两端分别与下集箱和上集箱相连，主管内中部设有第二节流孔板15a，第二节流孔板上设有第二节流孔15b，如图11所示。
锅筒内的低温水由集中下降管进入半环状换热管内，半环状换热管被中温烟气冲刷，半环状换热管内的低温水吸收中温烟气的热量后形成热蒸汽，经主管、集中上升管回流至锅筒内。如图8所示，两半环状换热管之间通过扁钢16a焊接密封，形成膜式壁结构形式。
可选地，所述空烟室和第二热交换室的侧壁上均设有检修孔17。检修孔足够大，足以供检修人员进入锅炉内部，依次敲打受热面，清灰简便易行，可随时根据需要进行清理，减少受热面积灰，提高受热面传热效率，既清洁又环保，运行费低；且便于停炉时检查和更换易磨损的受热面。
可选地，所述卧式烟道壳体的尾端设有与之相连的省煤器。
可选地，所述省煤器包括省煤器壳体18、设于省煤器壳体内的省煤器蛇形管19以及位于省煤器壳体外的省煤器进水集箱20和省煤器出水集箱21，省煤器蛇形管的两端分别通过省煤器管18a与省煤器进水集箱和省煤器出水集箱相连。
经过后段迷宫式水冷壁吸收热量后的烟气水平进入省煤器内，横向冲刷省煤器蛇形管，省煤器蛇形管顺列布置，省煤器进水集箱、省煤器出水集箱布置在省煤器壳体外部，集箱不受热，最后余热利用后的低温烟气从省煤器出烟口排出。如图6和图9所示，在每屏省煤器蛇形管引出管穿出省煤器壳体连接处加装补偿套管22，此结构可以很好的防止在受热时热膨胀变形的作用。
可选地，所述卧式烟道壳体的内侧壁和省煤器壳体的外侧壁上均设有用于保温的硅酸铝纤维毡23。硅酸铝纤维毡的设计增加了锅炉的保温性能，减少了热量流失，提高了热量利用率。
可选地，如图7所示，所述卧式烟道壳体的两端焊接有椭圆形封头24，以吸收炉体内残余的正压力，防止有毒有害气体的渗漏，起到了双保险的作用。
可选地，所述卧式烟道壳体内的两端部分别焊接有圆环板25，圆环板的设计，可以起到很好的防止锅炉本体在受热时热膨胀变形的作用。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种正压卧式水管余热锅炉，其特征在于：包括卧式烟道壳体和锅筒，所述卧式烟道壳体内设有位于顶部的上集箱和位于底部的下集箱，上集箱和下集箱均与锅筒相连；所述卧式烟道壳体内设有沿烟气流动方向依次分布的空烟室和第一热交换室，第一热交换室内设有用于热交换的多个前段迷宫式水冷壁，多个前段迷宫式水冷壁在第一热交换室内交错分布，前段迷宫式水冷壁的进水口和出水口分别与下集箱和上集箱相连。
2.根据权利要求1所述的正压卧式水管余热锅炉，其特征在于：所述前段迷宫式水冷壁包括多个纵向换热管，所述第一热交换室的侧壁上设有环形集箱，环形集箱同时与上集箱和下集箱相连，所述纵向换热管的两端与环形集箱相连，环形集箱内中部设有第一节流孔板，第一节流孔板上设有第一节流孔。
3.根据权利要求1所述的正压卧式水管余热锅炉，其特征在于：所述卧式烟道壳体内还设有第二热交换室，第二热交换室位于第一热交换室的后端，第二热交换室内设有用于热交换的多个后段迷宫式水冷壁，多个后段迷宫式水冷壁在第二热交换室内交错分布，后段迷宫式水冷壁的进水口和出水口分别与下集箱和上集箱相连。
4.根据权利要求3所述的正压卧式水管余热锅炉，其特征在于：所述后段迷宫式水冷壁包括主管以及多个半环状换热管，每个半环状换热管的两端均与主管相连，且主管的两端分别与下集箱和上集箱相连，主管内中部设有第二节流孔板，第二节流孔板上设有第二节流孔。
5.根据权利要求3所述的正压卧式水管余热锅炉，其特征在于：所述空烟室和第二热交换室的侧壁上均设有检修孔。
6.根据权利要求1所述的正压卧式水管余热锅炉，其特征在于：所述卧式烟道壳体的尾端设有与之相连的省煤器。
7.根据权利要求6所述的正压卧式水管余热锅炉，其特征在于：所述省煤器包括省煤器壳体、设于省煤器壳体内的省煤器蛇形管以及位于省煤器壳体外的省煤器进水集箱和省煤器出水集箱，省煤器蛇形管的两端分别与省煤器进水集箱和省煤器出水集箱相连。
8.根据权利要求7所述的正压卧式水管余热锅炉，其特征在于：所述卧式烟道壳体的内侧壁和省煤器壳体的外侧壁上均设有用于保温的硅酸铝纤维毡。
9.根据权利要求1所述的正压卧式水管余热锅炉，其特征在于：所述卧式烟道壳体的两端焊接有椭圆形封头。
10.根据权利要求1所述的正压卧式水管余热锅炉，其特征在于：所述卧式烟道壳体内的两端部分别焊接有圆环板。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112902128A (zh) * 2021-02-03 2021-06-04 聊城市鲁西化工工程设计有限责任公司 一种水管式余热锅炉及尾气处理系统

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