CN112665181A - 一种中大型无锅筒集箱式整装燃气热水锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中大型无锅筒集箱式整装燃气热水锅炉，包括炉体以及分别连接于炉体的前、后两端的燃烧器和锅炉总进水集箱，炉体内的前部设有密封式的炉膛，在炉体内的上下两侧沿前后方向分别通长布置有上纵集箱和下纵集箱，炉体的前端设有与上纵集箱连通的出水管口，炉体内的后部设有对流区，在对流区的两侧分别对称设置有两组节能器，节能器连通于锅炉总进水集箱与上纵集箱之间，锅炉总进水集箱、节能器、上纵集箱、对流区、下纵集箱以及出水管口构成循环水路。本发明，结构紧凑，材料环保，燃烧均匀，热效率高，可使火焰在炉膛内充满度最佳，停留足够长时间以保证燃尽，并获得超低NOx燃烧最佳状态。

Description

一种中大型无锅筒集箱式整装燃气热水锅炉

技术领域

本发明涉及燃气热水锅炉，具体涉及一种中大型无锅筒集箱式整装燃气热水锅炉。

背景技术

近十年来国内各大型城市倡导蓝天工程，大范围使用中大型燃气热水锅炉作为集中供暖工程的热源，尤其是近几年国家不断加大的低氮环保治理力度，燃气锅炉普遍被要求降低NOx至30mg/Nm³以下，而早期设计的整装型燃气锅炉因突出整体运输、结构紧凑、占地少的特点，偏小的炉膛尺寸已经不能适应低氮燃烧的要求，因此，要替代原有炉型产品，就需创新开发一种炉膛尺寸大、炉体整装尺寸仍适合公路运输、耗钢量少、效率高、性能稳定可靠的节能环保新产品。

整装型燃气锅炉一般分成两大炉体部件，一是锅炉本体，二是尾部节能器。节能器可以布置在炉体的两侧、后部、上部，通过烟道和水管路与炉体相连接，现场安装施工量比较大。鉴于简化中大吨位整装型锅炉现场安装量，减短安装周期的要求，同时也能提高锅炉整体美观度，可以考虑将节能器内置在炉体内部，形成一个完整的炉体包装，锅炉运输至现场后只需要连接烟道至烟囱、连接燃烧器与鼓风机之间的风道、接通进出水管道即可运行，这将大大缩短安装时间，降低安装成本。

综上所述，目前需要一种更为高效、环保的中大型整装燃气热水锅炉。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术缺少炉膛大、且低氮高效、环保节能、的中大型整装燃气热水锅炉的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种中大型无锅筒集箱式整装燃气热水锅炉，包括炉体以及分别连接于所述炉体的前、后两端的燃烧器和锅炉总进水集箱，所述炉体内的前部设有密封式的炉膛，在所述炉体内的上下两侧沿前后方向分别通长布置有上纵集箱和下纵集箱，所述炉体的前端设有与所述上纵集箱连通的出水管口，所述炉体内的后部设有对流区，在所述对流区的两侧分别对称设置有两组节能器，所述节能器连通于所述锅炉总进水集箱与所述上纵集箱之间，所述锅炉总进水集箱、节能器、上纵集箱、对流区、下纵集箱以及出水管口构成循环水路。

在上述方案中，所述炉膛由连接于所述上纵集箱和下纵集箱之间的膜式水冷壁组成，所述膜式水冷壁构成分支循环水路，所述膜式水冷壁包括分别布置在所述炉膛的前、后部的炉膛前膜式水冷壁和炉膛后膜式水冷壁，以及分别布置在所述炉膛两侧的炉膛侧膜式水冷壁，所述炉膛前膜式水冷壁、炉膛后膜式水冷壁和炉膛侧膜式水冷壁形成所述炉膛的密闭空间。

在上述方案中，在所述炉体内的上下两侧沿左右方向分别通长布置有前上横集箱、后上横集箱、前下横集箱和后下横集箱，所述前上横集箱、后上横集箱、前下横集箱和后下横集箱分别与所述上纵集箱和下纵集箱连通，所述炉膛前膜式水冷壁连接于所述前上横集箱和前下横集箱之间，所述炉膛后膜式水冷壁连接于所述后上横集箱和后下横集箱之间，所述炉膛侧膜式水冷壁连接于所述上纵集箱和下纵集箱之间。

在上述方案中，所述对流区的左、右两侧分别设有两组对流区外膜式水冷壁，所述对流区外膜式水冷壁之间连接有对流管束，所述对流区外膜式水冷壁连接于所述上纵集箱和下纵集箱之间。

在上述方案中，每个所述节能器内分别具有进水集箱和出水集箱，所述进水集箱通过进水连通管与所述锅炉总进水集箱连通，所述出水集箱通过出水连通管与所述上纵集箱连通。

在上述方案中，所述下纵集箱的两侧前、后最低位置分别设有炉膛冷凝水排放管以及对流冷凝水排放管，所述节能器的最底部设有节能器冷凝水排放管。

在上述方案中，在所述对流区的两侧分别对称并列设有高温烟道，所述节能器通过所述高温烟道与所述炉膛连通，所述炉膛、对流区、高温烟道、节能器构成烟气流程。

在上述方案中，所述节能器内设有竖直顺列的翅片管，所述高温烟道与翅片管连通安装。

在上述方案中，所述炉膛的侧壁上开设有看火孔，所述炉膛的顶部开设有弹簧式防爆门。

在上述方案中，所述炉体通过滑动支座固定于型钢底盘上。

本发明，结构紧凑，材料环保，燃烧均匀，热效率高，可使火焰在炉膛内充满度最佳，停留足够长时间以保证燃尽，并获得超低NOx燃烧最佳状态。

附图说明

图1为本发明的外形结构主视图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图；

图4为图3的D-D向截面剖视图；

图5为图1的A-A向截面剖视图；

图6为图1的C-C向截面剖视图。

图7为图1的B-B向截面剖视图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做出详细的说明。

本发明公开了一种中大型无锅筒集箱式整装燃气热水锅炉，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。需要特别指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明，并且相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围的基础上对本文所述内容进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

在发明中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

如图1至图7所示，本发明提供的一种中大型无锅筒集箱式整装燃气热水锅炉，包括炉体以及分别连接于炉体的前、后两端的燃烧器27和锅炉总进水集箱1，锅炉总进水集箱1上设有锅炉总进水集箱排污管26、燃烧器27和炉体之间连接有冷却风管36，炉体内的前部设有密封式的炉膛28，根据炉膛28截面为六边形类圆形的特点，为保证炉膛各受热面的热辐射均匀度，设计选用了前部布置1台超低NOx燃烧器，其充分利用类圆形炉膛设计的每一寸空间，火焰在炉膛内获得最佳充满度状态，使超低NOx燃烧器能够更好的发挥超低NOx燃烧性能。

在炉体内的上下两侧沿前后方向分别通长布置有上纵集箱2和下纵集箱7，炉体上还设有下纵集箱排污管座16，炉体的前端设有与上纵集箱2连通的出水管口15，最终热水从上纵集箱2上前端的出水管口15引出。

炉体内的后部设有对流区，在对流区的两侧分别对称设置有两组节能器，对流区的左、右两侧分别设有两组对流区外膜式水冷壁11，对流区外膜式水冷壁11之间连接有对流管束12，节能器通过对流区外膜式水冷壁11连通于锅炉总进水集箱1与上纵集箱2之间，两组节能器的受热面总量远多于本体受热面总量，实际运行排烟温度只高于锅炉回水温度20-30℃，满负荷效率超过94％。布置大受热面的节能器对FGR低氮燃烧换热量向锅炉尾部移动有利，可最大限度减少FGR低氮燃烧对排烟温度的影响。

炉膛28由连接于上纵集箱2和下纵集箱7之间的膜式水冷壁组成，膜式水冷壁构成分支循环水路，膜式水冷壁包括分别布置在炉膛28的前、后部的炉膛前膜式水冷壁4和炉膛后膜式水冷壁5，以及分别布置在炉膛28两侧的炉膛侧膜式水冷壁6，前膜式水冷壁4、炉膛后膜式水冷壁5和炉膛侧膜式水冷壁6形成炉膛28的密闭空间。

在炉体内的上下两侧沿左右方向分别通长布置有前上横集箱13、后上横集箱14、前下横集箱9和后下横集箱10，前上横集箱13、后上横集箱14、前下横集箱9和后下横集箱10分别与上纵集箱2和下纵集箱7连通，炉膛前膜式水冷壁4连接于前上横集箱13和前下横集箱9之间，炉膛后膜式水冷壁5连接于后上横集箱14和后下横集箱10之间，炉膛侧膜式水冷壁6连接于上纵集箱2和下纵集箱7之间。

每个节能器内分别具有进水集箱20和出水集箱19，进水集箱20通过进水连通管21与锅炉总进水集箱1连通，出水集箱19通过出水连通管22与上纵集箱2连通。

本发明设计采用了全部受热面强制水循环方式，在上下纵集箱内设置的上纵集箱内水室隔板3、下纵集箱内水室隔板8，控制循环水有序的从对流区至炉膛区流经各受热面管，设计较高管内水速，超过国家锅炉水动力计算标准推荐的的安全上升和下降水速，以保证受热管的安全可靠运行而不发生过热。

本发明的整体水流程为：锅炉总进水集箱1→进水连通管21→两组并列节能器→出水连通管22→上纵集箱2→多回程【上纵集箱2→受热面下降管束→下纵集箱7→受热面上升管束→上纵集箱2】强制水循环→出水管口15。

考虑锅炉运行初末期炉水温度低、燃烧负荷小，会在炉体内产生冷凝水，因此，下纵集箱7的两侧前、后最低位置分别设有炉膛冷凝水排放管17以及对流冷凝水排放管23，节能器的最底部设有节能器冷凝水排放管24。

本发明的对流区采用较低烟气流速设计的宽烟气走廊，虽对管子换热效率有所降低，但方便了安装和日常检修。在对流区的两侧分别对称并列设有高温烟道33，节能器通过高温烟道33与炉膛28连通，对流管束12全部采用顺列管排结构，使烟气从前向后流动。

本发明的整体烟气流程为：炉膛28→对流区→高温烟道33→两组并列节能器→节能器出口烟道34。节能器内设有竖直顺列的翅片管25，高温烟道33与翅片管25连通安装。

炉膛28的侧壁上开设有看火孔30，以方便观察炉膛内各段火焰运行实际状况，炉膛28的顶部开设有弹簧式防爆门32，对流区膜式壁开有2个测温孔及1个测压孔，便于安装对炉膛实际运行参数的测控仪表。另外，两侧的高温烟道33和节能器出口烟道34上开有4个测温孔。

进一步优选的，膜式壁管和对流管束全部采用φ51×3.5的钢管，对流管束采用顺列管排结构，横向节距150mm，纵向节距81mm。同时考虑购买材料、制造的简化，所有膜式壁管和对流管全部采用φ51×3.5的厚壁管，不仅提高了单根管的强度，同时也提高了抗腐蚀能力，延长了锅炉整体的使用寿命。膜式水冷壁的管间鳍片采用30mm宽、6mm厚的扁钢，采用双面角焊缝或单面坡口全焊透形式与管子焊接，可加强膜式壁的强度和耐高温能力，减少热应力对膜式壁的影响。膜式壁技术的应用彻底的抛弃了耐火砖墙或混凝土隔墙的使用，安装更加简便，经济及环保效益更好。膜式水冷壁上的开孔都是采用空间弯管或环形集箱结构，膜式壁开孔部位的密封则是采用焊接密封罩形式。

翅片管25为φ25×3的耐酸腐蚀钢管，外高频焊接缠绕耐酸腐蚀翅片25，管排横向节距60mm，纵向节距60mm，以适应燃气锅炉尾部受热面PH＝6左右冷凝水的弱碳酸性腐蚀，将大大延长节能器整体使用寿命。同时，节能器箱体及烟道等与烟气冷凝水直接接触的非受压部件也采用耐酸腐蚀钢板制作，以提高节能器整体使用寿命。炉内膜式壁、节能器、烟道、集箱、连通管的外侧敷有轻质岩棉保温层31，固装在底盘上的钢架及外护板29将所有部件包裹在炉体内。下纵集箱7、前下横集箱9、后下横集箱10通过滑动支座18固定于型钢底盘35上。

本发明的优点和积极效果是：

1、本锅炉根据市场上烟气氮氧化物＜30mg/Nm³环保排放标准设计，其燃烧空间的炉膛设计与1台超低NOx燃烧器直接相关，在满足火焰长度和直径的条件下，越大的炉膛，火焰温度越低，而NOx产生量与火焰温度成正比，且超过1100℃时会急剧升高，但增大炉膛势必对锅炉外形尺寸、整体运输性产生影响，因此，设计炉膛结构尺寸必须要与超低氮燃烧器及炉体结构相结合，一般低氮要求整装式炉膛容积热负荷低于700kw/m³，实际通过合理的设计最终使本发明的炉膛容积热负荷控制在600-670kw/m³之间。

2、本锅炉根据炉膛截面六边形类圆形的特点，设计前墙中心水平布置单台燃烧器，保证炉膛内火焰与水冷壁均匀间距，在炉膛尺寸满足火焰直径和长度条件下，火焰在炉膛内充满度最佳，停留足够长时间以保证燃尽，并获得超低NOx燃烧最佳状态。

3、本锅炉采用纵向布置大口径上下纵集箱代替上下锅筒结构，在保证结构简单、可靠换热和安全水循环的前提下，大大降低了锅炉整体重量。

4、本锅炉采用全膜式水冷壁技术，所有外墙管全部实现膜式壁化，制造难度增加但换来炉体热稳定性、保温密封性的大大提高；同时，无耐火炉墙的设计，不仅炉体重量大大降低，而且，不使用高污染高耗能生产出的耐火材料，间接提高产品节能环保水平。

5、本锅炉在炉体内部底盘上设置有两组对称并列布置的高温型节能器，将对流管束400-500℃的高温烟气降低至100℃左右，锅炉全部回水被加热升高15℃左右，热效率达到94％，可有效防止节能器管子及翅片的腐蚀。

6、本锅炉整体安装在型钢底盘上，且下横纵集箱与底盘之间采用滑动支座，可保证四周膨胀空间，采用整体底盘吊装形式，避免了吊装对炉体的变形损伤，运输吊装更加安全。

本发明，结构紧凑，材料环保，燃烧均匀，热效率高，可使火焰在炉膛内充满度最佳，停留足够长时间以保证燃尽，并获得超低NOx燃烧最佳状态。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中大型无锅筒集箱式整装燃气热水锅炉，包括炉体以及分别连接于所述炉体的前、后两端的燃烧器和锅炉总进水集箱，所述炉体内的前部设有密封式的炉膛，其特征在于，在所述炉体内的上下两侧沿前后方向分别通长布置有上纵集箱和下纵集箱，所述炉体的前端设有与所述上纵集箱连通的出水管口，所述炉体内的后部设有对流区，在所述对流区的两侧分别对称设置有两组节能器，所述节能器连通于所述锅炉总进水集箱与所述上纵集箱之间，所述锅炉总进水集箱、节能器、上纵集箱、对流区、下纵集箱以及出水管口构成循环水路。

2.如权利要求1所述的中大型无锅筒集箱式整装燃气热水锅炉，其特征在于，所述炉膛由连接于所述上纵集箱和下纵集箱之间的膜式水冷壁组成，所述膜式水冷壁构成分支循环水路，所述膜式水冷壁包括分别布置在所述炉膛的前、后部的炉膛前膜式水冷壁和炉膛后膜式水冷壁，以及分别布置在所述炉膛两侧的炉膛侧膜式水冷壁，所述炉膛前膜式水冷壁、炉膛后膜式水冷壁和炉膛侧膜式水冷壁形成所述炉膛的密闭空间。

3.如权利要求2所述的中大型无锅筒集箱式整装燃气热水锅炉，其特征在于，在所述炉体内的上下两侧沿左右方向分别通长布置有前上横集箱、后上横集箱、前下横集箱和后下横集箱，所述前上横集箱、后上横集箱、前下横集箱和后下横集箱分别与所述上纵集箱和下纵集箱连通，所述炉膛前膜式水冷壁连接于所述前上横集箱和前下横集箱之间，所述炉膛后膜式水冷壁连接于所述后上横集箱和后下横集箱之间，所述炉膛侧膜式水冷壁连接于所述上纵集箱和下纵集箱之间。

4.如权利要求1所述的中大型无锅筒集箱式整装燃气热水锅炉，其特征在于，所述对流区的左、右两侧分别设有两组对流区外膜式水冷壁，所述对流区外膜式水冷壁之间连接有对流管束，所述对流区外膜式水冷壁连接于所述上纵集箱和下纵集箱之间。

5.如权利要求1所述的中大型无锅筒集箱式整装燃气热水锅炉，其特征在于，每个所述节能器内分别具有进水集箱和出水集箱，所述进水集箱通过进水连通管与所述锅炉总进水集箱连通，所述出水集箱通过出水连通管与所述上纵集箱连通。

6.如权利要求1所述的中大型无锅筒集箱式整装燃气热水锅炉，其特征在于，所述下纵集箱的两侧前、后最低位置分别设有炉膛冷凝水排放管以及对流冷凝水排放管，所述节能器的最底部设有节能器冷凝水排放管。

7.如权利要求1所述的中大型无锅筒集箱式整装燃气热水锅炉，其特征在于，在所述对流区的两侧分别对称并列设有高温烟道，所述节能器通过所述高温烟道与所述炉膛连通，所述炉膛、对流区、高温烟道、节能器构成烟气流程。

8.如权利要求1所述的中大型无锅筒集箱式整装燃气热水锅炉，其特征在于，所述节能器内设有竖直顺列的翅片管，所述高温烟道与翅片管连通安装。

9.如权利要求1所述的中大型无锅筒集箱式整装燃气热水锅炉，其特征在于，所述炉膛的侧壁上开设有看火孔，所述炉膛的顶部开设有弹簧式防爆门。

10.如权利要求1所述的中大型无锅筒集箱式整装燃气热水锅炉，其特征在于，所述炉体通过滑动支座固定于型钢底盘上。

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