CN110822402A - 一种卧式燃气角管锅炉 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种卧式燃气角管锅炉，涉及锅炉设备技术领域，其包括呈卧式依次连接的炉膛、过热器、蒸发器、脱硝箱和省煤器，炉膛、过热器和蒸发器均被包覆于由扁钢和光管密封拼接的膜式水冷壁中，膜式水冷壁与脱硝箱和省煤器通过锅炉烟道连接，膜式水冷壁连接于水循环管笼上；过热器设置于炉膛的后墙的外侧，炉膛的前墙上安装有燃烧器。解决了现有技术中的角管锅炉的热量不能被充分且高效地利用的问题。

Description

一种卧式燃气角管锅炉
技术领域
本发明涉及锅炉设备技术领域，特别是涉及一种卧式燃气角管锅炉。
背景技术
锅炉是一种将燃料中的化学能转化为具有一定热能的蒸汽或高温水的设备，锅炉中产生的蒸汽或热水能够用于电站发电或其它工业领域需求。燃气锅炉由于安全可靠、节能环保被大量采用。角管锅炉是一种将水循环管路作为支撑锅炉的框架的一种锅炉，不需采用悬挂锅炉的钢结构，结构紧凑。
现有技术中的角管锅炉多采用立式布局，由于支撑件承力范围的限制导致立式布局的锅炉存在局限，不够灵活，且烟气中的热量不能被充分且高效地利用。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种卧式燃气角管锅炉，解决了现有技术中的角管锅炉的热量不能被充分且高效地利用的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
提供一种卧式燃气角管锅炉，其包括呈卧式依次连接的炉膛、过热器、蒸发器、脱硝箱和省煤器，炉膛、过热器和蒸发器均被包覆于由扁钢和光管密封拼接的膜式水冷壁中，膜式水冷壁与脱硝箱和省煤器通过锅炉烟道连接，膜式水冷壁连接于水循环管笼上；过热器设置于炉膛的后墙的外侧，炉膛的前墙上安装有燃烧器。
进一步地，水循环管笼包括设置于膜式水冷壁一侧顶端的汽包，汽包的底部通过下降管与设置于膜式水冷壁底端的下集箱连接，膜式水冷壁的顶端与上集箱连接，上集箱与下集箱之间连接有回水管，上集箱的顶端通过导汽管通入汽包中。
进一步地，下降管和回水管对称设置于膜式水冷壁的两侧，膜式水冷壁通过连接板固定支撑于下降管和回水管上。
进一步地，沿汽包的长度方向上间隔设置有多个下降管，每个下降管的对侧均对应设置有回水管。
进一步地，膜式水冷壁包括密封拼接的前墙水冷壁、后墙水冷壁和两侧水冷壁，前墙水冷壁、后墙水冷壁和两侧水冷壁的顶端和底端分别连接有一个上集箱和下集箱。
进一步地，导汽管与汽包之间连接有蒸汽引出管，蒸汽引出管通入汽包内的上部。
进一步地，过热器包括低温过热器和高温过热器，高温过热器位于炉膛与低温过热器之间。
进一步地，在低温过热器与高温过热器之间连接有喷水减温器。
进一步地，过热器和蒸发器通过模块化制作后密封插入到膜式水冷壁中。
进一步地，省煤器位于锅炉烟道中的管道为翅片管，翅片管包括光管和绕接于光管外表面的螺旋翅片。
本发明的有益效果为：本角管锅炉整体呈卧式布置，相比于立式锅炉，在各部件沿烟气流通方向上的长度选择更加灵活，使得炉膛的出口与燃烧器之间的距离可以做得更长，在火焰尖端与炉膛出口之间留有足够的空间供带有热能的烟气充分混合，使烟气的温度更加均匀，进而使靠近炉膛出口的高温过热器的汽温波动小，运行更平稳。
本角管锅炉呈卧式布置，能够灵活控制炉膛的表面积，来达到控制位于炉膛处的膜式水冷壁的吸热量的目的，从而提高过热器处的烟气温度，以保证过热器能够高效地将饱和蒸汽加热成过热蒸汽，提高可靠性和经济性。
本角管锅炉通过将炉膛布置合适的受热面，保证了合适的温度场区域，从而减少了NOX的产生，使排出的烟气更加环保。本角管锅炉将脱硝装置引入，通过过热器和蒸发器对烟气中热量的吸收以后，能够给脱硝箱提供一个合适的反应温度，保证催化剂的活性，提高脱硝效果，这种内置式的脱硝装置结构更简单，施工更方便，不仅节约了占地面积，也大大节省了投资。
为了提高过热器处的烟气温度，降低了炉膛处的膜式水冷壁的吸热量，也就降低了本锅炉的蒸汽产量，通过在过热器后连接蒸发器，蒸发器吸收烟气的热量产生蒸汽，来保证本锅炉的蒸汽产量。并且，蒸发器对烟气的热量进行吸收以后，能够降低进入脱硝箱中的烟气温度，给脱硝箱提供适宜的温度，不再需要设置降温装置，简化了结构，提高了热量的利用率。
附图说明
图1为卧式燃气角管锅炉的前视图。
图2为卧式燃气角管锅炉的俯视图。
图3为图2中A-A方向的剖视图。
图4为图2中B-B方向的剖视图。
图5为翅片管的结构示意图。
其中，1、炉膛；11、前墙；12、后墙；2、过热器；21、低温过热器；22、高温过热器；3、蒸发器；4、脱硝箱；5、省煤器；6、连接板；7、膜式水冷壁；8、水循环管笼；81、汽包；82、下降管；83、下集箱；84、上集箱；85、回水管；86、导汽管；87、蒸汽引出管；9、燃烧器。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1、图2所示，该卧式燃气角管锅炉包括呈卧式依次连接的炉膛1、过热器2、蒸发器3、脱硝箱4和省煤器5，炉膛1、过热器2和蒸发器3均被包覆于由扁钢和光管密封拼接的膜式水冷壁7中，膜式水冷壁7与脱硝箱4和省煤器5通过锅炉烟道连接。膜式水冷壁7连接于水循环管笼8上；过热器2设置于炉膛1的后墙12的外侧，炉膛1的前墙11上安装有燃烧器9。燃烧器9为燃气燃烧器。
膜式水冷壁7采用无缝钢管拼接，相邻无缝钢管之间的间隙通过焊接扁钢进行密封。为了便于本锅炉的运输和提高施工现场的组装效率，将膜式水冷壁7分模块制作成炉膛水冷壁和对流段水冷壁，炉膛水冷壁又分成前墙水冷壁、后墙水冷壁和两侧水冷壁，再施工现场将这些独立的模块再进行现场焊接而密封成一个整体。对流段水冷壁用于包裹过热器2和蒸发器3。将关键部件进行模块化并在工厂内制作，依靠工厂内的良好作业条件能够保证加工质量。
保证了膜式水冷壁7的加工质量，能够保证膜式水冷壁7的密封性，进而使得本锅炉能够实现微正压燃烧，不仅可以降低电耗，同时也可以减少操作的难度，使其更能适应完全自动化的需求。
水循环管笼8包括设置于膜式水冷壁7一侧顶端的汽包81，汽包81的底部通过下降管82与设置于膜式水冷壁7底端的下集箱83连接，膜式水冷壁7的顶端与上集箱84连接，上集箱84与下集箱83之间连接有回水管85，上集箱84的顶端通过导汽管86通入汽包81中，导汽管86与汽包81之间连接有蒸汽引出管87，蒸汽引出管87通入汽包81内的上部。
下降管82和回水管85对称设置于膜式水冷壁7的两侧，膜式水冷壁7通过连接板6固定支撑于下降管82和回水管85上。沿汽包81的长度方向上间隔设置有多个下降管82和多个回水管85。通过增加下降管82和回水管85的数量，本锅炉中的使用数量为7～10根，传统锅炉通常为3～4根，使得本锅炉的受热面柔性大，支撑点多，不易出现震动，且水循环更加可靠，动力损失小，可以实现快速启动。
上述膜式水冷壁7通过模块化制作成的前墙水冷壁、后墙水冷壁和两侧水冷壁顶端和底端分别连接有一个上集箱和下集箱。如图4所示，蒸发器3包括由对流段水冷壁形成的一级蒸发器以及通过翅片管组成的二级蒸发器，二级蒸发器放置于一级蒸发器的内腔中，一级蒸发器和二级蒸发器的顶端和底端均分别连接有一个上集箱和下集箱。蒸发器的结构与膜式水冷壁7的结构近似，均是在上、下集箱之间并排设置管道，管道吸收烟气中的热量传递给经管道流过的水产生蒸汽进入汽包中。
如图3所示，过热器2包括低温过热器21和高温过热器22，高温过热器22位于炉膛1与低温过热器21之间。在低温过热器21与高温过热器22之间连接有喷水减温器。过热器2和蒸发器3通过模块化制作后密封插入到膜式水冷壁7中。过热器2用于将汽包中的饱和蒸汽引入到烟气管道中利用烟气中的热量将饱和蒸汽加热成过热蒸汽。
省煤器5位于锅炉烟道中的管道为翅片管，翅片管包括光管和绕接于光管外表面的螺旋翅片。如图5所示，螺旋翅片的材质为扁钢。省煤器5用于将外面的水引入本锅炉，利用省煤器5所处位置的烟气中余热对水进行预热，提高热量的利用率，使本锅炉更加环保。
本锅炉中水的流动过程为：锅炉给水→省煤器入口集箱→省煤器→省煤器出口集箱→汽包→下降管→膜式水冷壁和蒸发器的下集箱→膜式水冷壁和蒸发器管道→膜式水冷壁和蒸发器的上集箱→预分离集箱，通过预分离集箱将水通过回水管流入下集箱中，将蒸汽经过导汽管和蒸汽引出管引入汽包中。
在汽包中，水在汽包的下部空间，蒸汽在汽包的上部空间，蒸汽的流动过程为：汽包→低温过热器进口集箱→低温过热器→低温过热器出口集箱→喷水减温器→高温过热器进口集箱→高温过热器→高温过热器出口集箱，形成主蒸汽供工业使用，比如输入到汽轮机中发电。
采用本方案中布置的角管锅炉，通过控制炉膛的受热面保证合适的温度场区域，从而能够有效减少烟气中NOX的产生，以55t/h的燃气锅炉为例，炉膛1布置约130㎡的受热面积，保证炉膛的温度在1200℃左右，这样就能保证NOX的生成量大大减小，因为NOX在超过1300℃时，会大幅增加，我们的炉膛受热面布置合理地避开了这个温度区间。
从炉膛1出来的烟气经过过热器2后，将温度降至约800℃。脱硝需要的温度区间为330～390℃，温度太低，会使催化剂作用减弱，脱硝效果变差，温度太高，会使催化剂烧损，所以在过热器后面布置的蒸发器3能够将烟气的温度从800℃降至约385℃，这是一个非常适合脱硝的温度，能够保证催化剂的活性。

Claims (10)

1.一种卧式燃气角管锅炉，其特征在于，包括呈卧式依次连接的炉膛(1)、过热器(2)、蒸发器(3)、脱硝箱(4)和省煤器(5)，所述炉膛(1)、过热器(2)和所述蒸发器(3)均被包覆于由扁钢和光管密封拼接的膜式水冷壁(7)中，所述膜式水冷壁(7)与所述脱硝箱(4)和省煤器(5)通过锅炉烟道连接，所述膜式水冷壁(7)连接于水循环管笼(8)上；所述过热器(2)设置于所述炉膛(1)的后墙(12)的外侧，所述炉膛(1)的前墙(11)上安装有燃烧器(9)。
2.根据权利要求1所述的卧式燃气角管锅炉，其特征在于，所述水循环管笼(8)包括设置于所述膜式水冷壁(7)一侧顶端的汽包(81)，所述汽包(81)的底部通过下降管(82)与设置于所述膜式水冷壁(7)底端的下集箱(83)连接，所述膜式水冷壁(7)的顶端与上集箱(84)连接，所述上集箱(84)与所述下集箱(83)之间连接有回水管(85)，所述上集箱(84)的顶端通过导汽管(86)通入汽包(81)中。
3.根据权利要求2所述的卧式燃气角管锅炉，其特征在于，所述下降管(82)和所述回水管(85)对称设置于所述膜式水冷壁(7)的两侧，所述膜式水冷壁(7)通过连接板(6)固定支撑于所述下降管(82)和所述回水管(85)上。
4.根据权利要求2或3所述的卧式燃气角管锅炉，其特征在于，沿所述汽包(81)的长度方向上间隔设置有多个所述下降管(82)，每个下降管(82)的对侧均对应设置有所述回水管(85)。
5.根据权利要求2所述的卧式燃气角管锅炉，其特征在于，所述膜式水冷壁(7)包括密封拼接的前墙水冷壁、后墙水冷壁和两侧水冷壁，所述前墙水冷壁、后墙水冷壁和所述两侧水冷壁的顶端和底端分别连接有一个上集箱和下集箱。
6.根据权利要求2所述的卧式燃气角管锅炉，其特征在于，所述导汽管(86)与所述汽包(81)之间连接有蒸汽引出管(87)，所述蒸汽引出管(87)通入所述汽包(81)内的上部。
7.根据权利要求1所述的卧式燃气角管锅炉，其特征在于，所述过热器(2)包括低温过热器(21)和高温过热器(22)，所述高温过热器(22)位于所述炉膛(1)与所述低温过热器(21)之间。
8.根据权利要求7所述的卧式燃气角管锅炉，其特征在于，在所述低温过热器(21)与所述高温过热器(22)之间连接有喷水减温器。
9.根据权利要求1所述的卧式燃气角管锅炉，其特征在于，所述过热器(2)和所述蒸发器(3)通过模块化制作后密封插入到膜式水冷壁(7)中。
10.根据权利要求1所述的卧式燃气角管锅炉，其特征在于，所述省煤器(5)位于锅炉烟道中的管道为翅片管，所述翅片管包括光管和绕接于所述光管外表面的螺旋翅片。
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