CN1127637C - 整体结构快装锅炉 - Google Patents

Abstract

一种整体结构快装锅炉(10)，它以特定的压力和温度为基础应用从多个标准形式中选择的一种预定标准形式，这些标准形式能够在设计压力高达72.40巴(1050磅/平方英寸)及过热器出口设计温度高达399℃(750华氏度)的范围内产生9072至81648公斤(20,000至180,000磅/小时)的蒸汽，并且以在其内燃烧的燃料特性为基础应用从当其内燃烧的燃料为轻油和天然气时使用的刚性陶瓷纤维前壁(14)、当其内燃烧的燃料为重油和其他特殊燃料时的重型浇铸耐火材料前壁(14)以及全水冷前壁(14′)中选择出的一种预定结构的前壁(14，14′)。

Description

整体结构快装锅炉

技术领域

本发明涉及蒸汽发生器，更确切地说涉及整体结构的快装锅炉。

发明背景

快装锅炉在已有技术中是已知的。该快装锅炉的特征在于它经常作为一个整体从制造地点运送出去。为此，它必须是整体的，即刚性结构的快装锅炉在其装配好的装置被处理和移动时，在该装配好的装置的各组件之间没有明显的相对移动，因为这种相对移动会引起装配好的装置的破裂和损坏，并可能在快装锅炉的管子与蒸汽锅筒和水锅筒连接处产生泄漏。此外，为了保证快装锅炉较长的寿命，快装锅炉需要使维护量达到最小。

一种设计成作为一个装配好的装置从制造地点运输的已知形式的蒸汽发生器已在题目为″快装锅炉″(“Package Boiler”)的美国专利第2,763,243号中描述了，该专利在1956年9月18日公开，并且授予给本专利申请的同一个受让人。根据美国专利第2,763,243号的教导，提供有一般为长型卧式炉的蒸汽发生器，它具有对置的侧壁及对置的前壁和后壁。侧壁之一由管子组成，这些管子并列布置且相邻管子相互接触。该壁距离炉后壁一个短距离并形成了沿炉子放置的一个水平气体路径的侧壁，该壁通过在侧壁端部和后壁之间形成的通路与炉体相通。上述并列管子的两个相对端部分别与上和下锅筒相连，上下锅筒使气体路径纵向延伸并通过一个位于气体通路内的对流管束相互连通。此外，连通这些锅筒的是沿着炉体顶部下降至另一侧壁延伸然后再沿着炉体底部延伸或处在炉体底部内的那些管子。炉体的前壁和后壁都类似地排满了管子，这些管子通过从前壁和后壁的各上端和下端对角延伸至紧邻于各上部和下部锅筒的位置然后进入这些锅筒的方式使两个锅筒相互连接。该炉子通过前壁上适当位置的开口进行燃烧，并且炉体内燃料燃烧产生的气体绕过侧壁的后端，该侧壁将炉体和气体通路分开，然后气体流过气体通路并进入一合适的烟囱。燃料燃烧所产生的热量被各个管子吸收，并以已知的方式产生蒸汽。

一种设计用于拆开运输并在使用现场装配的已知形式的蒸汽发生器已在题目为″用于蒸汽发生器的集成箱体结构″(“Integral BoxConstruction For Steam Generators”)的美国专利第3,212,481号中已经描述了，该专利于1965年10月17日公开，并授予给本专利的同一受让人。第3,212,481号美国专利提供了一种小型高容量的蒸汽发生器，它最大可能地利用了标准的、销售装配的组件，因此基本上降低了一般情况下在使用现场装配这种装置所需的时间和工作量，并且降低了这种装置的材料成本。这种高容量蒸汽发生器的另一个特征在于该发生器是以使支撑部件的数量最少的方式底部支撑的。除此之外，这种高容量蒸汽发生器的又一个特征在于其自身的封闭能力达到了大体上不需要重型表面外壳或者其他压力密封材料的程度。

另一种设计用于拆开运输并在使用现场装配的已知形式的蒸汽发生器已在题目为″燃烧煤的快装锅炉″(“Coal Fired Package Boiler”)的美国专利第3,971,345号中描述了，该专利于1976年7月27日公开了。根据美国专利第3,971,345的教导，提供了一种应用了辐射加热部分和对流加热部分的燃煤蒸汽发生器。该辐射加热部分和对流加热部分被分别制造并在工厂内组装成尺寸足够小的装置由传统的运输工具运送到使用地点，在此地点再将它们通过连接管和通风道部分组装并结合在一起。

另一种设计用于拆开运输并在使用现场装配的已知形式的蒸汽发生器已在题目为″锅炉″(“Boiler”)的美国专利第5,050,542号中描述了，该专利于1991年9月24日公开了。根据美国专利第5,050,542号的教导，提供了一种蒸汽发生器，该蒸汽发生器由一个具有带气体出口的顶部、底部、左侧壁和右侧壁以及前壁和后壁的壳体组成，为适应特殊的现场条件气体出口也可以位于壳体的前面或后面。在此壳体中，上集管和下集管基本上平行于顶部、底部和侧壁延伸；在这两个集管之间，有两组管子。并且每组管子是相同的，这些管子螺旋状地弯曲形成了许多重叠的气体通路；在每组管子中至少有两根管子以不同的形式弯曲以便形成上、下通路的进口。

尽管已经说明了根据所参照的四篇已公开美国专利的教导制成的蒸汽发生器的设计是有效的，但是显而易见，仍然需要对已有技术中的这些蒸汽发生器进行改进。更具体而言，显然需要新的和改进了的整体结构快装锅炉，这是因为这种锅炉的特点在于很少需要辅助能源、可提供较干的蒸汽、降低了维护和现场安装的时间，并且可以不花费很多费用来满足使用者的特殊要求。

为此，先有技术中显然需要一些新的和改进了的整体结构快装锅炉，这些锅炉在另一些方面具有自己的特征。这种新的改装了的整体结构快装锅炉的第一个附加特征在于它理想地具有每小时生产9072至81648公斤(20,000至180,000磅)蒸汽的能力，并且其设计压力为72.40巴(1050磅/平方英寸(psig))，其过热器出口设计温度为399℃(750华氏度)。这种新的改装了的整体结构快装锅炉的第二个附加特征在于它理想地具有三种形式，它们共同具有前面所述的设计压力和设计温度。这种新的改装了的整体结构快装锅炉的第三个附加特征在于它理想地可以对三种标准形式中的任意一种在锅炉的长度和整个锅炉管束的管子数量上进行改制，以便满足使用者对特殊的蒸汽流量、特殊压力及温度要求的能力。这种新的改装了的整体结构快装锅炉的第四个附加特征在于它理想地具有实现下述选择方案中的任意一个的能力，即，用于轻油或天然气燃烧的刚性陶瓷纤维炉前壁或者用于重油和其他特殊燃料的重型浇铸耐火材料前壁，或者全水冷前壁。这种新的改装了的整体结构快装锅炉的第五个附加特征在于它理想地具有应用翅片焊接炉″D″型管和后壁，以便获得一个气密性的燃烧区域以及对管子和翅片的均匀热分布，并且相邻炉管之间的翅片空间最大为25.4mm(一英寸)，以便去除伴随炉体区域中所设计的较宽管子空间而产生的过热和破裂问题。这种新的改装了的整体结构快装锅炉的第六个附加特征在于它理想地具有应用未加热的泄水管以便确保较快瞬态响应时间内的可靠循环和增加水位稳定性的能力。这种新的改装了的整体结构快装锅炉的第七个附加特征在于它理想地具有通过改进蒸汽锅筒的内部结构来提供最后精加工达到最大干度的蒸汽并在与适当的锅炉供水条件过程一起使用时使锅炉化学产品的携带降低至最小的能力。这种新的改装了的整体结构快装锅炉的第八个附加特征在于它理想地具有应用大直径/容量的上部锅筒以便增强对伴随设备瞬态变化和短暂的供料流中断所产生的正常供水水流波动的响应的能力。这种新的改装了的整体结构快装锅炉的第九个附加特征在于它理想地具有应用位于一排屏蔽管后面的自支撑、充分排水的过热器来提供一个辐射和对流热输入的平衡比率，以便在较宽的负荷范围内产生相对稳定的蒸汽温度并降低过热器金属材料的温度。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种新的和改进了的整体结构快装锅炉形式的蒸汽发生器。

本发明的另一个目的是提供这样一种新的和改进了的整体结构快装锅炉，其特征在于与先有技术中的蒸汽发生器的形式相比，它很少需要辅助能源、可提供较干的蒸汽，并且减少了维护和现场装配的时间，同时还能够不花费很多的费用来满足使用者的特殊需求。

本发明的另一个目的是提供这样一种整体结构快装锅炉，其特征在于它具有每小时生产9072至81648公斤(20,000至180,000磅)蒸汽的能力，其设计压力为72.40巴(1050磅/平方英寸(psig))，过热器出口设计温度为399℃(750华氏度)。

本发明的另一个目的是提供这样一种整体结构快装锅炉，其特征在于它具有三种标准形式的任意一种，这三种形式共同具有每小时产生9072至81648公斤(20,000至180,000磅)蒸汽的能力以及设计压力为72.40巴(1050磅/平方英寸(psig))、过热器出口设计温度为399℃(750华氏度)的设计参数。

本发明的另一个目的是提供这样一种整体结构快装锅炉，其特征在于它具有在锅炉长度和整个锅炉管束的管子数量上对三种标准形式中任意一种进行改制以便满足使用者的对蒸汽流量的特殊要求和对压力及温度特殊要求的能力。

本发明的另一个目的是提供这样一种整体结构快装锅炉，其特征在于它具有实现下述任意一种选择方案的能力，即，用于轻油或天然气燃烧的刚性陶瓷纤维炉前壁，或者用于重油和其他特殊燃料的重型浇铸耐火材料前壁，或者全水冷前壁。

本发明的另一个目的是提供这样一种整体结构快装锅炉，其特征在于它具有应用翅片焊接″D″型管、隔壁管和后壁来获得一个气密性的燃烧区域以及对管子和翅片均匀热分布的能力，并且使炉管之间的翅片空间最大为25.4mm(一英寸)以便去除伴随在炉体区域中所设计的较宽管子空间而产生的过热和破裂问题。

本发明的另一个目的是提供这样一种整体结构快装锅炉，其特征在于它具有应用未加热的泄水管来确保较快瞬态响应时间内的可靠循环和增加水位稳定性的能力。

本发明的另一个目的是提供这样一种整体结构快装锅炉，其特征在于它具有应用改进了内部结构的蒸汽锅筒以便提供最后精加工达到最大干度的蒸汽并且在与一适当的锅炉供水调节过程一起使用时使锅炉化学产品中的携带降低至最小的能力。

本发明的另一个目的是提供这样一种整体结构快装锅炉，其特征在于它具有应用大直径/容量上锅筒来提高对伴随着设备瞬态变化和其他短暂供料中断所产生的正常供水水流波动的响应的能力。

本发明的另一个目的是提供这样一种整体结构快装锅炉，其特征在于它具有应用位于一排屏蔽管后面的自支撑、充分排水的过热器来提供一个辐射和对流热输入的平衡比率以便在一个较宽的符合范围内产生一相对稳定的蒸汽温度并降低过热器金属材料的温度的能力。

本发明提供了一种整体结构快装锅炉，它包括：

a.其内具有一个气密性燃烧区域的炉体装置，炉体装置包括共同形成一气密壳体空间的一个前壁、一对侧壁和一个后壁，后壁包括多个由翅片相互气密连接的第一组管子，由此使所述第一组管子的相邻管子之间相隔最大为25.4mm的距离，以便消除过热和裂缝问题，前壁包括一模件部分和多个由翅片相互气密连接的第二组管子，由此使第二组管子的相邻管子之间相隔最大为25.4mm的距离，以便消除过热和裂缝问题，第二组管子的一端连接至该对侧壁中的一个，第二组管子的另一端仅局部伸向该对侧壁中的另一个，前壁的模件部分没有流体载送管并且从第二组管子的另一端延伸至这对侧壁的另一个，炉体装置还包括局部延伸的内壁，该内壁的一端在第二组管子与模件的接合处气密连接至前壁，局部延伸的内壁在内部从前壁伸向后壁且其另一端终止处距后壁有一段间隔，从而气体沿局部延伸内壁的长度方向流动且此后通过局部延伸内壁的另一端与后壁之间的间隔，并且炉体装置还包括第三组管子，该第三组管子相对于流经局部延伸内壁另一端与后壁之间的间隔气体设置以便与之发生热交换的管子，由此气体向流经第三组管子的流体放出热量，第三组管子的至少一些管子彼此之间形成间隔以使气体从中通过；

b.支撑安装在炉体装置上并与炉体装置以流体方式连通的上蒸汽锅筒；以及

c.在类似地板的表面上支撑炉体装置的支撑装置。

整体结构快装锅炉形式的蒸汽发生器，特别是与先有技术相比其特征在于它很少需要辅助能源、提供较干的蒸汽并减少了维护及现场安装的时间，并且可以很少的费用来满足使用者的特殊需求。该整体结构的快装锅炉包括一个炉体、不加热的泄水管、大直径的上锅筒、水锅筒、改进了的蒸汽锅筒内部结构和一个可选择的自支撑充分排水的过热器。以所需的特定压力和温度条件为基础的炉体应用一个从一些共同具有设计压力高达72.40巴(1050磅/平方英寸(psig))、过热器出口设计温度高达399℃(750华氏度)且9072至81648公斤(20,000至180,000磅/小时)的蒸汽产量的标准形式中选择的预定标准形式。并且基于待燃烧燃料的特性采用预定结构的前壁，所述的前壁选自当前壁内燃烧的燃料为轻油或天然气时的刚性陶瓷纤维前壁、当其内燃烧的燃料为重油和其他特殊燃料时的重型浇铸耐火材料前壁以及全水冷前壁。此外，炉体是由翅片焊接炉管和后壁组成的，以便于获得一个气密性的燃烧区域以及对炉管和翅片的均匀热分布。并且，相邻管子之间的翅片空间最大为25.4mm(一英寸)，以便于去除伴随炉体区域内所设计的较宽管子空间所产生的过热和破裂问题。设计不加热的泄水管可以确保可靠的循环，以便于取得较快的瞬态响应时间并增加水位的稳定性。设计大直径的蒸汽锅筒可以提高对伴随着设备瞬态变化和其他短暂供料流中断所产生的正常供水水流波动的响应。改进了的蒸汽锅筒内部结构可以提供最后的精加工达到最大干度的蒸汽并可以在与一个适当的锅炉供水条件过程一起使用时使锅炉化学产品的携带减至最小。自支撑充分排水的过热器位于一排屏蔽管的后面，由此提供了一个辐射和对流热输入的平衡比率，以便于在一较宽的负荷范围内产生一相对稳定的蒸汽温度并降低过热器金属材料的温度。

附图简述

图1是本发明整体结构快装锅炉的局部剖视平面图。

图2是本发明整体结构快装锅炉前壁的剖面图，该剖面图基本上是沿图1中2--2线剖开的；

图3是图2中本发明整体结构快装锅炉前壁第一部分的剖面图，该剖面图基本上是沿图2中3--3线剖开的；

图4是图2中本发明整体结构快装锅炉前壁第二部分的剖面图，该剖面图基本上是沿图2中4--4线剖开的；

图5是图2中本发明整体结构快装锅炉前壁第三部分的剖面图，该剖面图基本上是沿图2中5--5线剖开的；

图6是图1中本发明整体结构快装锅炉的平面图，该剖面图基本上是沿图1中6--6线剖开的；

图7是图1中整体结构快装锅炉后壁的剖面图，该剖面图基本上是沿图1中7--7线剖开的；

图8是图1中本发明整体结构快装锅炉所应用前壁的另一个实施例的平面图；

图9是本发明整体结构快装锅炉上蒸汽锅筒的局部剖视侧视图；

图10是本发明整体结构快装锅炉图9中上蒸汽锅筒的剖面图，该剖面图基本上是沿图9中10--10线剖开的；

图11是本发明整体结构快装锅炉图9中上蒸汽锅筒的剖面图，该剖面图基本上是沿图9中11--11线剖开的；

图12是本发明整体结构快装锅炉一部分的平面图，它图示了其中的一个过热器。

优选实施方案描述

现在参照附图，特别是图1、2、6和7来描述总体以标号10指示的本发明快装锅炉。如参照前述附图所能充分理解并且将在下文中详细描述的那样，快装锅炉10为一整体结构，即该锅炉被设计成能够在制造地点组装成一整体装置，并且在此后能够将该锅炉整体地从制造地点运送到需要使用该快装锅炉10的地点。在这一方面，按照本发明构造的能够产生27216-81648公斤/小时(60,000磅/小时-180,000磅/小时)蒸汽的快装锅炉10设计为可通过铁路整体运输，而按照本发明构造的能够产生27216公斤/小时(60,000磅/小时)蒸汽的快装锅炉10设计为可通过卡车整体运输。为此，快装锅炉10具有足够的结构刚性以使其在装配为一个整体装置后被处理和移动时使得共同构成快装锅炉10的各个部件之间没有明显的相对移动是必要的。否则，共同构成快装锅炉10的各个部件之间的相对移动会使快装锅炉10产生裂缝和破裂，例如，可能造成快装锅炉10在管子与蒸汽锅筒和/或水锅筒的连接处产生泄漏等等。

下面继续该锅炉结构特性的描述，参照图2、6和7可充分理解的快装锅炉10基本上为D形结构。为此，参照图1可充分理解的快装锅炉10具有一个炉体部分，在图1中总体用标号12表示。更确切地说，为了易于描述，认为炉体部分12构成快装锅炉10位于四个围壁之内的部分，这四个壁总体分别以14、16、18和20来表示，即快装锅炉10位于前壁14、两侧壁16和18以及后壁20内。如下面将要描述的那样，各前壁14、两侧壁16、18和后壁20相互间适当地连接起来形成一个气密的壳体空间。根据本发明的最佳实施例，最好如图1所示，快装锅炉10的四个壁14、16、18和20本身最好被封闭在如图1中分别由22、24、26和28所指示的外壳部件内。此外，根据本发明的最佳实施例，最好在四壁与外壳部件之间的特定位置上选择适当厚度的矿物纤维毡插入四壁14、16、18和20与外壳部件22、24、26和28之间，该矿物纤维毡一般由标记30表示。因此，矿物纤维毡30起隔热作用，即实现外壳部件22、24、26和28与四壁14、16、18和20之间的隔热，这样就外壳部件22、24、26和28的温度而言，可便于在快装锅炉10运行期间确保不对可能偶然与外壳部件接触的人造成任何危险。

再次参照快装锅炉10的四壁14、16、18和20，如图1所示，快装锅炉10所述的侧壁16和18以及后壁20各带有许多管子，这些管子在图1中由标记32表示，管子之间由翅片相连，这些翅片由标记34表示。在图1中可以看到快装锅炉10的前壁14只有一部分带有一些由翅片34连接起来的管子32。更确切地说，每个管子32，如侧壁16和18、后壁20的管子32或前壁14的管子32都带有从其相对两侧向外伸出的翅片34，这样相邻管子32之间的翅片可焊接在一起和/或翅片与相邻的管子32焊接在一起，以便于形成一气密性的燃烧区域并且随之也便于确保为管子32和翅片34提供均匀的热分布。由此，根据本发明，在炉体部分12中，适当地确定翅片34的尺寸，使得将相邻管子32之间的翅片34焊接起来时在相邻管子32之间由其间的翅片34形成的空间最大为25.4mm(一英寸)。相邻管子32之间的翅片空间最大为25.4mm(一英寸)是要确保在快装锅炉10中消除过热和破裂问题，该问题是本发明的主题，并且过热和破裂问题在快装锅炉的现有技术中是非常有害的特征，在此种锅炉的炉体区域中一般具有较宽的管间距离。为了下面更加显而易见的目的，应当指出在快装锅炉10内部还有一个局部延伸的内壁，该内壁在图1中一般以标记36表示，它与前面所述的快装锅炉10的壁14、16、18和20的结构一样具有许多管子32，并且这些管子借助于每个管子32所带的翅片34焊接在一起而将各管子相互连接起来。

现在将详细讨论本发明快装锅炉10前壁14的结构。为此将特别参照图2--5和图8。如前所述，本发明的快装锅炉10相对于先有技术中的快装锅炉有利的特征之一在于：就前壁而言，本发明的快装锅炉10能够有选择地应用其前壁而不需对本发明快装锅炉10的任何其余部分的结构做任何实质性的改进，下面的任何一种选择方案都是可以的，即：在本发明快装锅炉10中燃烧轻油或天然气时应用的陶瓷纤维炉前壁、或在本发明的快装锅炉10中燃烧重油或其他特殊燃料时应用的重型浇铸耐火材料炉前壁、或者一种全水冷炉前壁都是理想的。

由于使用在本发明快装锅炉10中的陶瓷纤维炉前壁的结构特性与使用在本发明快装锅炉10中的重型耐火材料前壁的结构特性非常相似，只有在炉前壁使用陶瓷纤维的情况下和在炉前壁使用重型耐火材料的情况下，一般认为为了说明适于应用在本发明快装锅炉10中的陶瓷纤维炉前壁以及说明适于应用在本发明快装锅炉10中的重型耐火材料炉前壁而简单地参照同一个图、即图2是足够的。另一方面，由于全水冷炉前壁的结构与陶瓷纤维炉前壁的结构或重型耐火材料炉前壁的结构大不相同，为了说明适于应用在本发明快装锅炉10中的全水冷炉前壁，应参照附图8。

因此，参照图2将可清楚地看到本发明快装锅炉10的情况而不是前壁14的情况。为此，在附图2中还可看到前面已经描述过的本发明快装锅炉10的其他方面，例如，矿物纤维毡30部分、分别与所述侧壁16、18相配合的外壳部件24和26等。此外，在附图2中还图示了本发明快装锅炉10的底部和底部，其中顶部一般用标记37表示，底部一般用标记38表示。

与本发明快装锅炉10的局部延伸的内壁36结合在一起并适当地由其支承的是一个上蒸汽锅筒，如图2所示，在图2中该锅筒一般由标记40表示，下面将进一步描述；与本发明快装锅炉10的底部38结合在一起并由其支承的是一个水锅筒，如图2所示，在图2中该水锅筒一般由标记42表示，下面也将进一步描述。为了在这里进行描述，除了与其结合的上蒸汽锅筒40外，本发明快装锅炉10的局部延伸的内壁36被认为具有一个类似于壁的表面、一个外壳部件和矿物纤维毡30部分，在图2中该表面用标记44表示，例如，该表面以与前面所述的侧壁16和18一样的方式带有许多通过翅片34连接起来的管子32，为了使图示清楚在图2中未示出翅片；在图2中以标记46表示的、并在其结构和操作形式上类似于前面所述的外壳部件22、24、26和28的外壳部件围绕着类似于壁的表面44定位在适当的位置上；并且矿物纤维毡部分30适当地插入类似于壁的表面44与外壳部件46之间。另一方面，为了进行描述，除了与其结合的水锅筒42之外，本发明快装锅炉10的底部38被认为具有一个类似于壁的表面、一个支承结构和矿物纤维毡部分30，该表面在图2中以标记48表示，例如，该表面以与前面所述的侧壁16和18一样的方式带有许多通过翅片34连接起来的管子32，为了清楚起见在图2中未示出翅片；支承结构在图2中以标记50表示，并在下文中将进一步描述；而矿物纤维毡部分30被适当地插入在类似于壁的表面48与支承结构50之间。对于支承结构50来说，支承结构50起支承本发明快装锅炉10的作用并且作为一种装置为快装锅炉10的底部38提供了一水平延伸的表面，以便于将快装锅炉10支撑放置在类似于地板的表面上。

为此，根据图2所示实施例中的支撑结构50包括一些结构部件，这些部件在图2中分别以标记52和52a表示，这些部件具有合适的形状以便于操作而将类似于壁的表面48垂直延伸的斜面转变为图2中所示的水平延伸表面，并且设计这些部件使其具有足够的结构刚度，以便能够以此支撑快装锅炉10的重量。根据本发明的最佳实施例，如图2所示，结构部件52a最好具有一种类似于凸缘形的表面54，该表面被设计成有效地与一个L形部件56啮合，并适当地安装在类似于壁的表面48上，由此操作实现L形部件56和类似于凸缘形的表面54之间的锁定关系。

参照图2和图8，本发明快装锅炉10的前壁为了便于识别在图2中由标记14表示，而在图8中由标记14′表示，不管该前壁14是否包括图2中的陶瓷纤维炉前壁或重型耐火材料前壁，或者是否包括图8中的全水冷炉前壁14′，本发明快装锅炉10的前壁上形成有一个开口，在图2和图8中该开口由标记58表示。开口58为一适当的尺寸，这样一个燃烧器可支撑安装在其中，为了图示清楚图中未示出该燃烧器。虽然没有示出，该燃烧器为本领域的技术人员众所周知，它可以是市场上可购得的任何传统结构的适用于快装锅炉的燃烧器，这种燃烧器被设计来实现燃料的引入和随后的燃料燃烧，例如轻油、天然气、重油等，而快装锅炉10被设计为可在其内进行燃烧。再参照开口58，根据图2和图8中所示的快装锅炉10的实施例，开口58适当地位于一个风箱内，在图2和图8中此风箱一般由标记60表示。在图2的情况下，风箱本身也被支撑安装在前壁14内，在图8的情况下，风箱本身被支撑安装在前壁14′内。

特别参照图1--3可通过例子来理解风箱被适当支撑安装在前壁14内的方式。也就是说，参照图1--3，根据本发明快装锅炉10的图示实施例，在开口58的连接处使用了由标记62表示的适当厚度的耐火材料，由此，实际上耐火材料62起限定开口58周边的作用。此外，参照图1，根据本发明快装锅炉10的图示实施例，由标记64表示的在陶瓷纤维炉前壁14情况下的陶瓷纤维模件或者在重型耐火材料炉前壁14情况下的重型耐火材料模件被插置在耐火材料62的外表面与共同构成侧壁18之多个管子32的第一管32之间，以及耐火材料62的外表面与共同构成局部延伸的内壁36之多个管子32的第一管32之间。

为了完整地描述本发明快装锅炉10前壁14的结构特性，再次参照图2。这样，由图2可以看到，模件64被设计成能够相互邻接地支撑安装，由此模件64构成了前壁14的主要部分，该模件64在陶瓷纤维炉前壁14的情况下由陶瓷纤维构成，而在重型耐火材料炉前壁14的情况下由重型耐火材料构成。关于这一点，在图2中以标记66表示的多个支撑部件中的每一个最好在适当的相关位置上间置在模件64之间。模件64中的一个模件与上部蒸汽锅筒40之间存在的相互关系在图4中示出了。

前壁14的其余部分将在图2中看到，它们是由许多管子构成的，在图2中以标记68表示，这些管子的每根管子的一端固定在上蒸汽锅筒40上，而另一端固定在水锅筒42上，这样许多管子68在上蒸汽锅筒40与水锅筒42之间延伸，由此在两锅筒之间起内部连接的作用。并且，这些管子68的相邻管子之间通过翅片相互连接，在图2中翅片由标记70来表示。许多管子68中的一个管子与上蒸汽锅筒40之间存在的相互关系在图5中示出了。

下面将参照图8进一步描述本发明快装锅炉10的全水冷炉前壁14′。为此将参照图8。在图2和图8中相同的组件使用相同的标记表示。而且，认为为了理解其组件与前面图2中所示的前壁14组件相同的全水冷炉前壁14′的结构特性而进行再次描述是不必要的。

这样，为了描述全水冷炉前壁14′，下面将描述图8所示的前壁14′与图2所示的前壁14之间的主要不同点，其在于由陶瓷纤维或重型耐火材料形成的模件64构成了图2中所示前壁14的主要部分，图8中所示前壁14 ′的主要部分由许多管子组成，这些管子在图8中以标记72表示。参照图8，多个管子72的相邻管子是通过翅片连接的，在图8中这些翅片是以标记74表示的，因此，许多管子72和翅片74结合起来共同构成了前壁14′，该前壁具有气密的、类似于壁的前表面。

此外，如图8所示，许多管子72和翅片74内适当地形成有开口58，象前面参照图2中前壁14描述的那样，开口58具有适当的尺寸以便于将燃烧器支撑安装在开口中，为使图示清楚未示出该燃烧器。而且，在图2中的前壁14的情况下，开口58适当地位于一个风箱60中，并且风箱60本身也支撑安装在图8所示的前壁14′中。最后，在图2所示的前壁14的情况下，在开口58的连接处使用了适当厚度的耐火材料62，这样，耐火材料62实际上起到限定开口58的周边的作用。

下面将描述本发明快装锅炉10之后壁20的结构特性。为此特别参照图7，如图7所示，后壁20的结构特性类似于全水冷炉前壁14′的结构特性，该前壁14′在图8中示出并在前面已描述过了。也就是说，图7中所示的后壁20的主要部分是由许多管子组成的，在图7中这些管子由标记108表示。如图7所示，这些管子108的相邻管子适当地用翅片连接，在图7中翅片用标记110表示，由此，许多管子108和翅片110结合共同构成了后壁20，该后壁具有气密性的、类似于壁的后表面。如全水冷炉前壁14′的相邻管子72之间的翅片74的空间一样，后壁20的相邻管子108之间的翅片空间110最大为25.4mm(一英寸)，以便去除炉体区域中较宽管间距所带来的过热和破裂问题。根据图7所示的后壁20的实施例，许多管子108和翅片110内适当地形成有开口，该开口在图7中以标记112表示。开口112具有适当的尺寸，因此传统的工业用吹灰器可适当地支撑安装在开口中，该吹灰器在图7中以标记114表示。由于该吹灰器在工业上是已知的技术，吹灰器114的作用在于清洁管子108。这样，尽管图7图示了后壁20只有一个开口112和一个吹灰器114，但可理解，在不改变本发明的实质时可设有附加的开口112和吹灰器114，一个附加的吹灰器114安装在一个开口112中。此外，尽管图中没有示出，也可理解，在不改变本发明的实质时可将一个或多个吹灰器114安装在前壁14或14′和/或侧壁16和/或顶部37、即顶板上。

下面参照图9、10和11来描述前面已经提到的本发明快装锅炉10的上蒸汽锅筒40。根据本发明快装锅炉10的结构，如图9所示，上蒸汽锅筒在快装锅炉10的全长上延伸。更确切地说，上蒸汽锅筒40包括：前壁向外伸出以标记76表示的前端部分，此处的前壁为图2中的前壁14或图8中的前壁14′；后壁20向外伸出以标记78表示的后端部分和一个以标记80表示的在前端部分76和后端部分78之间延伸的壳体部分。继续描述上蒸汽锅筒40，在壳体部分80中预先设置的位置上适当地支撑安装着在图10中以标记82表示的网状干燥器单元、在图10中以标记84表示的孔板装置以及在图10中以标记86表示的板装置。

根据上蒸汽锅筒40的操作模式，上蒸汽锅筒40设有正常水位、高水位、低水位和断开低水位。为了易于讨论，在图11中以标记88虚线表示正常水位、以标记90虚线表示高水位、以标记92虚线表示低水位，以标记94虚线表示断开低水位。在图11中可以很好地看到，正常水位88最好基本上设置在上蒸汽锅筒40水平延伸的中心线上。这样在图11中可依次看到，高水位90最好设置在位于正常水位88之上的一预定距离的位置，而低水位92最好设置在位于正常水位88之下的一预定距离的位置。此外，高水位90和低水位92最好距正常水位88的距离相等。最后，如图11所示，断开低水位94最好设置在低于低水位92一预定距离的位置。

尽管为了清楚起见在图中没有特别图示出来，但可以认为在已知的形式中适当地结合正常水位88、高水位90、低水位92和断开低水位94是一种报警装置的传统形式。这种报警装置被设计用于一旦测得上蒸汽锅筒40中的水位不再处在正常水位88时提供适当的报警，报警信号可以是电的、视觉的或听觉信号。更确切地说，一旦上蒸汽锅筒40中的水位被测得达到高水位90或低水位92或断开低水位94时，所设计的报警装置用来提供报警信号，这样，可产生响应于该报警信号的适当动作，以便由此使上蒸汽锅筒40内的水位回复到理想的正常水位88。在根据断开水位94产生信号的情况下，根据传统的操作习惯，该信号通常产生关闭快装锅炉10的作用。

如前所述，上蒸汽锅筒的特征在于在其内部进行的改进，例如，网状干燥器单元82、孔板装置84和板装置86，这些改进最后可突现蒸汽的精加工，蒸汽流过上述组件以进行最大程度的干燥，并且当与适当的供水调节过程结合使用时可尽可能减少锅炉化学产品的携带。而且，本发明大直径/容量的上蒸汽锅筒40提高了快装锅炉10适应伴随瞬态过程和其他短暂供给流中断的一般供水流动波动的能力，此处的瞬态过程发生在使用快装锅炉10的设备中。

本发明快装锅炉10的特征在于此快装锅炉10如果需要可以制成带有一个过热器。因此，参照图12，在图12中以标记96表示的一个过热器使用在本发明的快装锅炉10中。如图1和12所示，当在快装锅炉10中使用过热器96时，最好将过热器96支撑安装在快装锅炉10中，使其与快装锅炉10的后壁20相邻。更确切地说，当装配快装锅炉10时，快装锅炉10中过热器96的位置基本上是从局部延伸的内壁36的自由端延伸至后壁20。在这种情况下，快装锅炉10的管子32显然必须改变位置以便使过热器96设置在那里，否则管子32会处在快装锅炉10中过热器96所处的区域。

最好过热器96适当地支撑在支撑壁上，该壁在图12中以标记98表示。此外，由标记100表示的共同构成过热器96之传热表面的管子在其一端适当地与集管相连，在图12中此集管由标记102表示，而在管子的另一端与图12中由标记104表示的集管相连。尽管为了图示清楚而没有示出，但应该理解，通过集管102和104过热器96适当地连接在本发明快装锅炉10的流体流动通路中。

如图12所示，使用在本发明快装锅炉10中的自支撑且可充分排水的过热器96处在多个彼此隔开的管子32的后面，当管子32相对于过热器96以这种方式排列时，这些管子32一般在工业上被叫作屏蔽管。如前面提到的那样，快装锅炉10中过热器96的这种设置导致了一个辐射和对流热输入的平衡比率，这可在较宽的负荷范围内产生相对稳定的蒸汽温度特性，并可降低过热器的金属材料的温度。

如图1所示，燃烧器安装在开口58中，由此开口58位于前壁上，此前壁指的是前壁14或14′，操作燃烧器来实现快装锅炉10炉体部分12内的燃料燃烧。由于快装锅炉10之炉体部分12中的燃料燃烧而产生的气体沿着横贯快装锅炉10内部的流动路径流动。也就是说，这些气体沿着管子32的局部延伸的内壁36流向快装锅炉10的后壁20。当这些气体继续流过管子32的局部延伸的内壁36的自由端时，气体平行于后壁20向着侧壁16流动，由此气体在管子32之间的空间通过。此时气体向通过管子32流动的流体放热。在进入彼此有间隔的管子32的区域后，气体平行于侧壁16流动并最终通过气体出口从快装锅炉10中排出，该出口在图1中以标记106表示。尽管根据图示的本发明实施例，气体出口106是处在侧壁16上的，但可以理解为，如果快装锅炉10的购买者愿意并且在不改变本发明本质特征的情况下，出口106也可位于前壁14或14′上。

这样，本发明提供了一种新的改进了的整体结构快装锅炉。此外，本发明这种新的改进了的整体结构快装锅炉的特征在于与已有技术相比它不大需要辅助能源，并提供较干的蒸汽、减少维护和现场安装时间，同时还能够价格便宜地满足使用者的特殊需要。另外，本发明这种新的改进了的整体结构快装锅炉的特征还在于它具有每小时产生9072至81648公斤(20,000至180,000磅)蒸汽的能力，其设计压力可达72.40巴(1050磅/平方英寸)，设计温度可达399℃(750华氏度)。除此之外，本发明这种新的改进了的整体结构快装锅炉的特征还在于它能够以三种标准炉型中的任一种提供给用户，这三种炉型可共同具有每小时生成9072至81648公斤(20,000至180,000磅)蒸汽的能力，以及设计压力达72.40巴(1050磅/平方英寸)和设计温度达399℃(750华氏度)的能力。此外，本发明这种新的改进了的整体结构快装锅炉的特征还在于它具有对三种标准炉型中的任何一种炉型进行改制的能力，如改制锅炉的长度和整个锅炉管束上的管子数量，以便于满足使用者对压力和温度的特殊要求。此外，本发明这种新的改进了的整体结构快装锅炉的特征还在于它具有实现下述选择方案中的任何一个方案的能力，即：用于轻油或天然气燃烧的刚性陶瓷纤维炉前壁，用于重油和其他特殊燃料的重型浇铸耐火材料炉前壁，或者全水冷炉前壁。此外，本发明这种新的改进了的整体结构快装锅炉的特征还在于它能够应用翅片焊接炉″D ″型管、隔壁管和后壁来确保一个气密燃烧区域以及对管子和翅片的均匀热分布，相邻炉内管子间的翅片空间最大为25.4mm(一英寸)，由此可消除由于炉体区域内较宽的管子空间而带来的过热和破裂问题。此外，本发明这种新的改进了的整体结构快装锅炉的特征还在于它具有应用不加热的泄水管来保证较快的瞬态响应时间内的可靠循环和增加水位稳定性的能力。此外，本发明这种新的改进了的整体结构快装锅炉的特征还在于它具有应用改进了的蒸汽锅筒的内部来提供使蒸汽干燥程度达到最大的精加工和在与适当的锅炉供水调节过程结合起来使用时使锅炉化学产品的携带减至最小的能力。此外，本发明这种新的改进了的整体结构快装锅炉的特征还在于它具有应用大直径/容量的上蒸汽锅筒以便提高对伴随设备的瞬态过程和短暂供料流中断而产生的正常供水流动波动的响应的能力。最后，本发明这种新的改进了的整体结构快装锅炉的特征还在于它能够应用位于一排屏蔽管子后的自支撑充分排水的过热器，并以此提供一个辐射和对流热输入的平衡比率，以便在一个较宽的负荷范围内产生一相对稳定的蒸汽温度特性并降低过热器金属材料的温度。

虽然已经示出了本发明的几个实施例，但可以理解本发明的各种改进，有些改进在上文中已引证过了，由此它们可易于由本领域的技术人员实现。因此，我们将以后附的权利要求来覆盖所引证过的各种改进以及落入本发明范围和真实精神内的其他改进。

Claims (13)

1.一种整体结构快装锅炉(10)，它包括：

a.其内具有一个气密性燃烧区域的炉体装置(12)，炉体装置包括共同形成一气密壳体空间的一个前壁(14)、一对侧壁(16，18)和一个后壁(20)，后壁(20)包括多个由翅片相互气密连接的第一组管子，由此使所述第一组管子的相邻管子之间相隔最大为25.4mm的距离，以便消除过热和裂缝问题，前壁(14)包括一模件部分(64)和多个由翅片相互气密连接的第二组管子，由此使第二组管子的相邻管子之间相隔最大为25.4mm的距离，以便消除过热和裂缝问题，第二组管子的一端连接至该对侧壁(16，18)中的一个，第二组管子的另一端仅局部伸向该对侧壁(16，18)中的另一个，前壁的模件部分没有流体载送管并且从第二组管子的另一端延伸至这对侧壁(16，18)的另一个，炉体装置还包括局部延伸的内壁(36)，该局部延伸的内壁的一端在第二组管子与模件的接合处气密连接至前壁，局部延伸的内壁(36)在内部从前壁伸向后壁且其另一端终止处距后壁有一段间隔，从而气体沿局部延伸内壁的长度方向流动且此后穿过该局部延伸内壁的另一端与后壁之间的间隔流动，并且炉体装置还包括第三组管子，该第三组管子相对于流经局部延伸内壁另一端与后壁之间的间隔气体设置以便与之发生热交换的管子，由此气体向流经第三组管子的流体放出热量，第三组管子的至少一些管子彼此之间形成间隔以使气体从中通过；

b.支撑安装在炉体装置上并与炉体装置以流体方式连通的上蒸汽锅筒；以及

c.在类似地板的表面上支撑炉体装置的支撑装置。

2.如权利要求1的整体结构快装锅炉，其特征在于，前壁上具有一个开口。

3.如权利要求2的整体结构快装锅炉，其特征在于，前壁还包括一个支撑安装在前壁上开口中的风箱，风箱适于在其中安装一燃烧器。

4.如权利要求1的整体结构快装锅炉，其特征在于，后壁在其上具有一个开口，并且后壁包括一个支撑安装于其上的开口中的吹灰器。

5.如权利要求1的整体结构快装锅炉，其特征在于，蒸汽锅筒包括一个支撑安装在炉体装置上的水锅筒。

6.如权利要求5的整体结构快装锅炉，其特征在于，蒸汽锅筒包括一个支撑安装在炉体装置上与水锅筒间隔开的上蒸汽锅筒。

7.如权利要求6的整体结构快装锅炉，其特征在于，上蒸汽锅筒包括网状干燥器单元。

8.如权利要求7的整体结构快装锅炉，其特征在于，上蒸汽锅筒还包括板装置。

9.如权利要求8的整体结构快装锅炉，其特征在于，上蒸汽锅筒还包括孔板装置。

10.如权利要求1的整体结构快装锅炉，其特征在于，整体结构快装锅炉还包括支撑安装在炉体装置中的过热器装置。

11.如权利要求10的整体结构快装锅炉，其特征在于，快装锅炉还包括支撑安装在炉体装置中与过热器装置间隔开的屏蔽装置。

12.如权利要求10的整体结构快装锅炉，其特征在于，过热器装置包括管装置和集管装置，过热器装置的管装置具有第一端部和第二端部，该过热器装置的管装置的第一端部和第二端部分别与所述集管装置以流体方式相通。

13.如权利要求12的整体结构快装锅炉，其特征在于，过热器装置还包括支撑壁管装置支撑安装在所述支撑壁上。

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