CN111023141A - 一种立式多孔介质炉膛锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种立式多孔介质炉膛锅炉，属于节能环保技术领域，包括燃烧器连接管座(2)、定位多孔介质体(8)、圆柱多孔介质体(9)和定型多孔介质体(10)、炉膛壳体(19)和锅壳(18)。低热值燃气和空气经燃烧器连接管座(2)在炉膛壳体(19)下部混合后依次进入到下层定位多孔介质体(8)、圆柱多孔介质体(9)和定型多孔介质体(10)预热和着火燃烧后，在上层定位多孔介质体(8)、圆柱多孔介质体(9)中燃尽，生成的烟气进入到炉膛壳体(19)上部及烟管(12)后进入到烟箱(11)，并经烟囱(13)进行排放。工质水经进水管座(5)送入到锅壳(18)后被炉膛壳体(19)、烟管(13)加热(加热汽化)后经出水(汽)管座(14)流出锅炉。本发明提高了低热值燃气的着火、燃烧的热力学温度，促进了低热值燃气的燃尽，有效解决了低热值燃气难以着火燃尽的问题，节约了能源。
Description
技术领域
本发明涉及一种立式多孔介质炉膛锅炉，特别是涉及一种可用于低热值燃气充分燃烧利用的锅炉，该锅炉具有能够在炉膛中将预热、燃尽充分进行的多孔介质体。
背景技术
低热值燃气广泛存在于资源开采及其加工等工业生产的环节中，其可燃成分含量少，发热量低，燃烧时可燃成分与氧化剂难以充分混合，着火和燃尽都较为困难。实际生产过程中，低质燃气大都直接排放。这不仅造成环境污染，而且增加了能源资源的浪费。
工业及民用锅炉因其使用环境较高，大多采用油气燃料的火管锅炉，其炉膛不仅是燃料的燃烧放热区域，也是极为重要的锅炉受热面。这将有利于迅速降低烟气温度，有利于对锅炉炉膛及火管的保护。但低热值燃气本身热值低，在换热条件下，燃烧过程中炉膛烟气的温度会更低。这使得烟气中可燃成分难以达到其着火温度而完全燃烧，难以实现低热值燃气燃料的利用。
发明内容
本发明的目的是，提供一种立式多孔介质炉膛锅炉。该锅炉不仅可以用于低品质、低热值生物质气化气的直接燃烧利用，也可以用于资源开采及产品加工过程的低热值可燃废气的热回收利用，节约能源，减少直接排放造成的环境污染。
本发明的另一目的是提供一种立式多孔介质炉膛锅炉的制造方法，确保低热值燃气在炉膛中能够充分混合、燃烧和充分燃尽，同时确保炉膛及其内置水管受热充分，锅内工质水动力合理。
本发明的立式多孔介质炉膛锅炉考虑到低热值燃气着火燃烧及燃尽所需要的条件，利用炉膛下部空间对低热值燃气及助燃用空气进行扩散混合，利用多孔介质体的蓄热提高低热值燃气燃烧反应的热力学条件。多孔介质体的蓄积热量能够根据低热值燃气的品质和负荷的需要进行增减调节，确保在低热值燃气充分燃尽的前提下，实现炉膛水冷壁的充分换热作用。
本发明的立式多孔介质炉膛锅炉使低热值燃气的混合、蓄热和燃烧均在多孔介质炉膛内进行。多孔介质炉膛由下至上依次分为混合，上、下两层多孔介质体和烟气放热三个区段。经充分混合的低热值燃气和空气混合物进入到多孔介质体后被不断加热升温后燃烧，放出的热量一部分沿燃烧区段的多孔介质体传递到气流上游多孔介质体以满足预热，另一部分使得上层区段的多孔介质温度更高，从而进一步促进低热值燃气的燃尽。燃尽后的高温烟气在在多孔介质炉膛上部汇集放热后，通过烟管离开炉膛。
附图说明
图1为立式多孔介质炉膛锅炉；
图2为固定支撑；
图3为多孔介质体支撑组件；
图4为支撑板；
图5为定位多孔介质体；
图6为定型多孔介质体；
图7为烟箱；
图8为烟气侧人孔。
1-固定支撑，2-燃烧器连接管座，3-U型下脚圈，4-管板，5- 进水管座，6-支撑水管，7-支撑板，8-定位多孔介质体，9-圆柱多孔介质体，10-定型多孔介质体，11-烟箱，12-烟管，13-烟囱，14- 出水(汽)管座，15-安全阀管座，16-人孔装置，17-水位表管座， 18-锅壳，19-炉膛受热面，20-烟气侧人孔，21-定位圈，22-密封圈，23-手孔装置，24-排污管座
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。本发明立式多孔介质炉膛锅炉采用燃烧器底部布置结构，以尽可能减少烟气流动阻力。燃烧器通过燃烧器连接管座(2)不断将低热值燃气和助燃用空气送入到炉膛下部混合后依次进入到下层定位多孔介质体(8)、圆柱多孔介质体(9)和定型多孔介质体(10)蓄热和着火燃烧，然后进入到上层定位多孔介质体(8)、圆柱多孔介质体(9)经进一步蓄热燃尽后，生成的烟气汇集进入到多孔介质炉膛上部及烟管(12)与锅炉内的工质水进行换热后进入到烟箱(11)，并经烟囱(13)进行排放。
本发明立式多孔介质炉膛锅炉的工质水经进水管座(5)送入到锅壳(18)被炉膛壳体(19)、烟管(13)加热(加热汽化)后经出水 (汽)管座(14)流出锅炉。其中部分工质水进入支撑水管(6)中被不断加热后沿倾斜上升方向流出，确保良好的水循环。
本发明立式多孔介质炉膛锅炉的炉膛壳体(19)焊接在U型下脚圈(3)的内圈上，形成炉膛受热面。在炉膛壳体(19)的内壁上分别焊接有支撑水管(6)和支撑板(7)构成多孔介质体支撑组件，分两层布置，如图3所示。支撑水管(6)为承压锅炉用钢管，其两端通过炉膛壳体(19)上的开孔与锅壳(18)水空间相连通，以确保能够得到良好的冷却。支撑板(7)为普通碳素钢板车加工而成，其结构如图(4)所示，其获得的热量因炉膛壳体(19)的肋效应而迅速冷却，满足支撑的目的。为避免汽水分层现象，确保良好的水动力条件，支撑水管(6)和支撑板(7)均需要倾斜布置。
本发明立式多孔介质炉膛锅炉的多孔介质体为便于安装，制作成为定位多孔介质体(8)、圆柱多孔介质体(9)和定型多孔介质体(10) 共三种分体式多孔介质体。三种分体式多孔介质体总体上均为圆柱体结构，为便于安装，沿中轴面被一分为二。其中定位多孔介质体 (8)的底面不仅倾斜与多孔介质体支撑组件一致，而且还需要根据支撑水管(6)和支撑板(7)进行开槽，以便于嵌入在支撑水管(6)和支撑板(7)上面，确保准确定位，不发生松动。定型多孔介质体(10)只需要上面倾斜与多孔介质体支撑组件一致，不需要开槽，以便于三种分体式多孔介质体安装时具有足够的安装间隙，也可以避免与上层定位多孔介质体(8)发生顶托现象。上层多孔介质体不需要布置定型多孔介质体(10)，上、下两层多孔介质体布置的数量由圆柱多孔介质体(9)的布置数量及其高度来确定。定位多孔介质体(8)和定型多孔介质体(10)的具体结构如图(5)及图(6)所示。三种分体式多孔介质体的孔隙结构可以是规整的，也可以是非规整的，由各种具有良好耐火和导热性能的金属、非金属及其化合物等材料加工得到。
本发明立式多孔介质炉膛锅炉的U型下脚圈(3)内侧焊接有管板 (4)。管板(4)为圆环板状结构，采用普通碳素钢板车加工制作而成，用于密封炉膛空间和焊接连接燃烧器连接管座(2)。燃烧器连接管座(2)为钢管与法兰焊接而成。钢管与法兰均为标准件，一般碳素钢加工得到即可。
本发明立式多孔介质炉膛锅炉的定位圈(21)倾斜焊接在距离支撑水管(6)和支撑板(7)一定间隙处的炉膛壳体(19)内侧。定位圈(21) 为普通碳素钢的圆钢弯曲而成的倾斜椭圆。密封圈(22)被固定在定位圈(21)与支撑水管(6)、支撑板(7)之间，避免定位多孔介质体(8) 与炉膛简体(24)之间的因安装间隙而导致部分燃气直接进入上部炉膛壳体(19)贴壁处而不能充分燃烧和燃尽。密封圈(22)为耐火石棉制作而成，也可以通过石棉绳填充成型得到。定位圈(21)和密封圈 (22)在上、下两层定位多孔介质体(8)处均应安装。烟气侧人孔(20) 为普通碳素钢版焊接成型，结构如图(8)所示。烟气侧人孔(20)焊接在炉膛壳体(19)和锅壳(18)上的开孔处。上、下两层多孔介质体处各开设一个烟气侧人孔(20)，以便进行定位多孔介质体(8)、圆柱多孔介质体(9)和定型多孔介质体(10)的安装和检修。
本发明立式多孔介质炉膛锅炉通过炉膛壳体(19)、U型下脚圈 (3)以及焊接在U型下脚圈(3)外圈的锅壳(18)构成了水空间。炉膛壳体(19)由球形封头和炉膛简体焊接而成。锅壳(18)由球形封头和锅壳简体焊接得到。U型下脚圈(3)以及球形封头均为锅炉用钢加工制作的承压标准结构件，可以直接外购获得。炉膛简体和锅壳简体采用锅炉用钢板卷制并焊接而成。锅壳(18)顶部焊接有出水(汽) 管座(14)、安全阀管座(15)和人孔装置(16).，外侧壁上焊接有进水管座(5)、水位表管座(17)和手孔装置(23)。U型下脚圈底部焊接有排污管座(24)。人孔装置(16)和手孔装置(23)分别用于锅炉的检修和排污，为锅炉标准结构件，可以直接外购获得。进水管座(5)、水位表管座(17)、出水(汽)管座(14)、安全阀管座(15)和排污管座(26)则通过钢管和标准法兰焊接得到，均采用锅炉用钢质管材和板材。水空间中的烟管管束(12)不仅将烟气的热量传递给工质水，同时还要承受工质水的压力，采用锅炉用钢管弯制而成，焊接在炉膛壳体(19)顶部和锅壳(18)侧壁烟箱(11)处。
本发明立式多孔介质炉膛锅炉烟箱(11)焊接在锅壳(18)外侧壁上的，采用一般碳素钢钢板焊接得到，具体结构如图(7)所示。烟囱 (13)为普通碳素钢管焊接在烟箱(11)中得到。U型下脚圈底部焊接有三个均匀分布的固定支撑(1)进行支撑，其结构如图(2)所示。固定支撑(1)采用普通碳素钢钢板焊接得到，并通过地脚螺栓固定在基础上，对整个锅炉进行支撑和固定。
Claims (5)
1.一种立式多孔介质炉膛锅炉，其特征在于，包括固定支撑(1)、燃烧器连接管座(2)、U型下脚圈(3)、管板(4)、支撑水管(6)及支撑板(7)、定位多孔介质体(8)、圆柱多孔介质体(9)和定型多孔介质体(10)、炉膛壳体(19)和锅壳(18)。低热值燃气和空气通过燃烧器连接管座(2)不断送入到炉膛壳体(19)下部混合后依次进入到下层定位多孔介质体(8)、圆柱多孔介质体(9)和定型多孔介质体(10)预热和着火燃烧，然后进入到上层定位多孔介质体(8)、圆柱多孔介质体(9)经进一步燃尽后，生成的烟气汇集进入到炉膛壳体(19)上部及烟管(12)和烟箱(11)，并经烟囱(13)进行排放。工质水经进水管座(5)送入到锅壳(18)后被炉膛壳体(19)、烟管(13)加热(加热汽化)后经出水(汽)管座(14)流出锅炉。
2.根据权利要求1所述的一种立式多孔介质炉膛锅炉，其特征在于，炉膛壳体(19)焊接在U型下脚圈(3)的内圈上，形成炉膛受热面。在炉膛壳体(19)的内壁上分别焊接有支撑水管(6)和支撑板(7)构成多孔介质体支撑组件，分两层布置。支撑水管(6)为承压锅炉用钢管，其两端通过炉膛壳体(19)上的开孔与锅壳(18)水空间相连通，以确保能够得到良好的冷却。支撑板(7)为普通碳素钢板车加工而成，其获得的热量能够因炉膛壳体(19)的肋效应而迅速冷却，满足支撑的目的。为避免汽水分层现象，确保良好的水动力条件，支撑水管(6)和支撑板(7)均需要倾斜布置。
3.根据权利要求1所述的一种立式多孔介质炉膛锅炉，其特征在于，所述定位多孔介质体(8)、圆柱多孔介质体(9)和定型多孔介质体(10)共三种分体式多孔介质体总体结构上均为圆柱体，并沿中轴面被一分为二。其中定位多孔介质体(8)的底面不仅倾斜与多孔介质体支撑组件一致，而且还需要根据支撑水管(6)和支撑板(7)进行开槽，以便于嵌入在支撑水管(6)和支撑板(7)上面，不发生松动。定型多孔介质体(10)只需要上面倾斜与多孔介质体支撑组件一致，不需要开槽，以便于三种分体式多孔介质体安装时具有足够的安装间隙，也可以避免与上层定位多孔介质体(8)发生顶托现象。上层多孔介质体不需要布置定型多孔介质体(10)，上、下两层多孔介质体布置的数量由圆柱多孔介质体(9)的布置数量及其高度来确定。定位多孔介质体(8)和定型多孔介质体(10)的具体结构如图(5)及图(6)所示。三种分体式多孔介质体的孔隙结构可以是规整的，也可以是非规整的，由各种具有良好耐火和导热性能的金属、非金属及其化合物等材料加工得到。
4.根据权利要求1所述的一种立式多孔介质炉膛锅炉，其特征在于，U型下脚圈(3)内侧焊接有管板(4)。管板(4)为圆环板状结构，采用普通碳素钢板车加工制作而成，用于密封炉膛空间和焊接连接燃烧器连接管座(2)。燃烧器连接管座(2)为钢管与法兰焊接而成。钢管与法兰均为标准件，一般碳素钢加工得到即可。烟气侧人孔(20)为普通碳素钢版焊接成型，上、下两层多孔介质体处各开设一个烟气侧人孔(20)，以便安装和检修。固定支撑(1)采用普通碳素钢钢板材质，焊接在U型下脚圈底部，并通过地脚螺栓固定在基础上，对整个锅炉进行支撑和固定。
5.根据权利要求1所述的一种立式多孔介质炉膛锅炉，其特征在于，所述定位圈(21)倾斜焊接在距离支撑水管(6)和支撑板(7)一定间隙处的炉膛壳体(19)内侧。定位圈(21)为普通碳素钢的圆钢弯曲而成的倾斜椭圆。密封圈(22)被固定在定位圈(21)与支撑水管(6)、支撑板(7)之间，密封圈(22)为耐火石棉制作而成，也可以通过石棉绳填充成型得到。定位圈(21)和密封圈(22)在上、下两层定位多孔介质体(8)处均应安装。
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