CN113217896A - 一种自然循环的锅炉装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自然循环的锅炉装置，其特征在于，包括烟气进口、烟气出口、锅筒、过热器、蒸发器和省煤器，烟气进口、过热器、蒸发器、省煤器和烟气出口顺次连接；每个蒸发器的下方均具有排污联箱，锅筒位于蒸发器的上方，锅筒通过下降管与排污联箱的进口连接；每个蒸发器的底部均具有进口联箱，进口联箱与排污联箱的出口通过连通支管一一对应连接；每个蒸发器的顶部均具有出口联箱，出口联箱通过上升管与锅筒连接。本发明提供的一种自然循环的锅炉装置，使蒸发器内的受热面管束无汽阻现象并能将锅炉的积水排尽，可以更好地进行换热，并且采用自然循环结构去掉了强制循环泵，大幅降低了现场的用电负荷。

Description

一种自然循环的锅炉装置
技术领域
本发明属于锅炉技术领域，具体涉及一种自然循环的锅炉装置。
背景技术
锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。
目前常规的卧式硅铁余热锅炉整体采用管箱式结构，卧式布置，烟气自进口到出口经过热器、蒸发器、省煤器，水循环为强制循环。强制循环的工作方法：炉水由锅筒通过下降管经过强制循环泵打入进口集箱后，均分至受热面管束经高温烟气换热后变汽或者汽水混合物，进入出口集箱，最后经上升管，回到锅筒内。
该强制循环系统存在以下缺陷：(1)受热面管束为蛇形管结构，既有上升管，又有下降管，并存在弯头，汽水阻力较大；(2)集箱在上端，受热面管束内的积水不能排尽；(3)通过强制循环泵打内循环，锅炉内耗电力大，增加了现场的用电负荷。
因此，研究开发出一种自然循环的锅炉装置，使蒸发器内的受热面管束无汽阻现象，并能将锅炉的积水排尽，已经成为本领域目前所需解决的重大问题。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种自然循环的锅炉装置，所要解决的技术问题是，如何使受热面管束无汽阻现象，并能将锅炉的积水排尽。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明一个目的是提供一种自然循环的锅炉装置，包括烟气进口、烟气出口、锅筒、过热器、蒸发器和省煤器，所述烟气进口、所述过热器、所述蒸发器、所述省煤器和所述烟气出口顺次连接；每个所述蒸发器的下方均具有排污联箱，所述锅筒位于所述蒸发器的上方，所述锅筒通过下降管与所述排污联箱的进口连接；每个所述蒸发器的底部均具有进口联箱，所述进口联箱与所述排污联箱的出口通过若干连通支管一一对应连接；每个所述蒸发器的顶部均具有出口联箱，所述出口联箱通过上升管与所述锅筒连接。
可选的，每个所述蒸发器内均具有受热面管束，所述受热面管束的一端连接所述进口联箱，另一端连接所述出口联箱。
可选的，所述受热面管束由若干排直管组成，其中每排所述直管的顶部均连接有单排出口联箱，所述单排出口联箱与所述出口联箱连接。
可选的，相邻的每两个所述蒸发器为一组；每组蒸发器下方的所述排污联箱之间并联。
可选的，每组蒸发器对应的下降管的管径相同，沿烟气运动方向每组蒸发器对应的连通支管的管径逐次减小，且所述下降管与所述连通支管的管径比为6/5～7/1；沿烟气运动方向每组蒸发器对应的连通支管的数量逐次减少。
可选的，第一组蒸发器对应的上升管与其他组蒸发器对应的上升管的管径比为6/5～3/1；其他组蒸发器对应的上升管的管径相等。
可选的，第一组蒸发器对应的上升管与所述受热面管束的管径比为6/5～4/1；其他组蒸发器对应的上升管与所述受热面管束的管径比均为4/3～6/1。
可选的，所述蒸发器的数量为6个，包括由前至后相邻设置的第一蒸发器、第二蒸发器、第三蒸发器、第四蒸发器、第五蒸发器和第六蒸发器；所述省煤器的数量为3个，包括由前至后相邻设置的第一省煤器、第二省煤器和第三省煤器；所述第一蒸发器和所述第二蒸发器底部的进口联箱与其下方的排污联箱之间通过第一连通支管连接；所述第三蒸发器和所述第四蒸发器底部的进口联箱与其下方的排污联箱之间通过第二连通支管连接；所述第五蒸发器和所述第六蒸发器底部的进口联箱与其下方的排污联箱之间通过第三连通支管连接。
可选的，所述第一蒸发器和所述第二蒸发器顶部的出口联箱与所述锅筒之间通过第一上升管连接；所述第一蒸发器和所述第二蒸发器顶部的出口联箱与所述锅筒之间通过第二上升管连接；所述第一蒸发器和所述第二蒸发器顶部的出口联箱与所述锅筒之间通过第三上升管连接。
本发明另一个目的是提供一种自然循环的锅炉装置的自然循环系统的工作方法，包括以下步骤：
步骤一，高温烟气自所述烟气进口流入，依次经过所述过热器、所述蒸发器、和所述省煤器，最后从所述烟气出口排出；
步骤二，炉水由所述锅筒通过所述下降管进入所述排污联箱；
步骤三，从所述排污联箱流入所述进口联箱均分至所述蒸发器内的受热面管束，经高温烟气换热后流动至所述单排出口联箱；
步骤四，从所述单排出口联箱流入所述出口联箱后，经所述上升管流动回到所述锅筒内。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供的一种自然循环的锅炉装置，该锅炉采用自然循环结构，蒸发器内的受热面管束无汽阻现象，可以更好地进行换热，水循环更加可靠，且去掉了强制循环泵，大幅降低了现场的用电负荷；该排污联箱位于蒸发器的下方，采用低点排污结构，彻底将锅炉的积水排尽。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为一种自然循环的锅炉装置的主视图；
图2为一种自然循环的锅炉装置的蒸发器部分的仰视图；
图3为一种自然循环的锅炉装置的自然循环系统的局部视图；
图中：1、锅筒；2、过热器；3、第一蒸发器；4、第二蒸发器；5、第三蒸发器；6、第四蒸发器；7、第五蒸发器；8、第六蒸发器；9、第一省煤器；10、第二省煤器；11、第三省煤器；12、烟气进口；13、烟气出口；14、上升管；1401、第一上升管；1402、第二上升管；1403、第三上升管；15、下降管；16、受热面管束；17、连通支管；1701、第一连通支管；1702、第二连通支管；1703、第三连通支管18、排污联箱；19、进口联箱；20、单排出口联箱；21、出口联箱。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
下面结合附图和实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1～图3所示为一种自然循环的锅炉装置，包括烟气进口12、烟气出口13、锅筒1、过热器2、蒸发器和省煤器，烟气进口12、过热器2、蒸发器、省煤器和烟气出口13顺次连接；每个蒸发器的下方均具有排污联箱18，锅筒1位于蒸发器的上方，锅筒1通过下降管15与排污联箱18的进口连接；每个蒸发器的底部均具有进口联箱19，进口联箱19与排污联箱18的出口通过若干连通支管17一一对应连接；每个蒸发器的顶部均具有出口联箱21，出口联箱21通过上升管14与锅筒1连接。余热烟气自进口到出口依次经过过热器、蒸发器、省煤器，采用管箱式结构可将锅炉漏风降至最低，减少锅炉漏风热损失，提高锅炉热效率。各管箱模块化设计，便于生产及现场安装。该锅炉采用自然循环结构，蒸发器内的受热面管束无汽阻现象，可以更好地进行换热，水循环更加可靠，且去掉了强制循环泵，大幅降低了现场的用电负荷；该排污联箱位于蒸发器的下方，采用低点排污结构，彻底将锅炉的积水排尽。
作为一种可选实施方式，如图3所示，每个蒸发器内均具有受热面管束16，受热面管束16的一端连接进口联箱19，另一端连接出口联箱21。该受热面管束用于与高温烟气换热。
作为一种可选实施方式，如图3所示，受热面管束16由若干排直管组成，其中每排直管的顶部均连接有单排出口联箱20，单排出口联箱20与出口联箱21连接。该受热面管束为直管结构，均为上升管，不存在汽阻现象，水循环可靠。该受热面管束的材质包括但不限于合金钢、优质碳素结构钢中的至少一种。
作为一种可选实施方式，如图3所示，相邻的每两个蒸发器为一组；每组蒸发器下方的排污联箱18之间并联。该排污联箱之间通过下降管的下端并联。
作为一种可选实施方式，如图2和图3所示，每组蒸发器对应的下降管15的管径相同，沿烟气运动方向每组蒸发器对应的连通支管17的管径逐次减小，且下降管15与第一连通支管1701的管径比为10/3，下降管15与第二连通支管1702的管径比为5/1，下降管15与第三连通支管1703的管径比为20/3；沿烟气运动方向每组蒸发器对应的连通支管17的数量也逐次减少。该下降管和连通支管的材质包括但不限于优质碳素结构钢、合金钢中的至少一种。可选的，余热烟气从入口至出口，温度依次降低，所以蒸发器的吸热能力也依次降低，可根据蒸发器箱体吸热量灵活合理布置下降管和连通支管的数量，使水循环更加稳定可靠。
作为一种可选实施方式，第一组蒸发器对应的上升管14与其他组蒸发器对应的上升管14的管径比为2/1；其他组蒸发器对应的上升管14的管径相等。可选的，余热烟气从入口至出口，温度依次降低，所以蒸发器的吸热能力也依次降低，可根据蒸发器箱体吸热量灵活合理布置上升管的管径，使水循环更加稳定可靠。
作为一种可选实施方式，第一组蒸发器对应的上升管14与受热面管束16的管径比为5/2；其他组蒸发器对应的上升管14与受热面管束16的管径比均为5/1。可选的，余热烟气从入口至出口，温度依次降低，所以蒸发器的吸热能力也依次降低，可根据蒸发器箱体吸热量灵活合理布置上升管和受热面管束的管径，使水循环更加稳定可靠。
作为一种可选实施方式，如图1和图2所示，蒸发器的数量为6个，包括由前至后相邻设置的第一蒸发器3、第二蒸发器4、第三蒸发器5、第四蒸发器6、第五蒸发器7和第六蒸发器8；省煤器的数量为3个，包括由前至后相邻设置的第一省煤器9、第二省煤器10和第三省煤器11；第一蒸发器3和第二蒸发器4底部的进口联箱19与其下方的排污联箱18之间通过第一连通支管1701连接；第三蒸发器5和第四蒸发器6底部的进口联箱19与其下方的排污联箱18之间通过第二连通支管1702连接；第五蒸发器7和第六蒸发器8底部的进口联箱19与其下方的排污联箱18之间通过第三连通支管1703连接。
作为一种可选实施方式，如图1所示，第一蒸发器3和第二蒸发器4顶部的出口联箱21与锅筒1之间通过第一上升管1401连接；第一蒸发器3和第二蒸发器4顶部的出口联箱21与锅筒1之间通过第二上升管1402连接；第一蒸发器3和第二蒸发器4顶部的出口联箱21与锅筒1之间通过第三上升管1403连接。该上升管的材质包括但不限于优质碳素结构钢、合金钢中的至少一种。
如图1和图3所示，本发明还提供一种自然循环的锅炉装置的自然循环系统的工作方法，包括以下步骤：
步骤一，高温烟气自烟气进口12流入，依次经过过热器2、蒸发器、和省煤器，最后从烟气出口13排出；
步骤二，炉水由锅筒1通过下降管15进入排污联箱18；
步骤三，从排污联箱18流入进口联箱19均分至蒸发器内的受热面管束16，经高温烟气换热后流动至单排出口联箱20；
步骤四，从单排出口联箱20流入出口联箱21后，经上升管14流动回到锅筒1内。
综上所述，本发明提供的一种自然循环的锅炉装置，该锅炉采用自然循环结构，蒸发器内的受热面管束无汽阻现象，可以更好地进行换热，水循环更加可靠，且去掉了强制循环泵，大幅降低了现场的用电负荷；该排污联箱位于蒸发器的下方，采用低点排污结构，彻底将锅炉的积水排尽。根据余热烟气从入口至出口，温度依次降低，合理的布置了上升管与下降管的数量及口径，使水循环更加稳定可靠。
本发明还提供一种自然循环的锅炉装置的整体布置原理：
如图1所示，烟气自烟气进口12到烟气出口13依次经过过热器2、第一蒸发器3、第二蒸发器4、第三蒸发器5、第四蒸发器6、第五蒸发器7、第六蒸发器8、第一省煤器9、第二省煤器10、第三省煤器11，采用管箱式结构可将锅炉漏风降至最低，减少锅炉漏风热损失，提高锅炉热效率。各管箱模块化设计，便于生产及现场安装。锅炉给水经过除氧器后通过给水泵送入省煤器，然后进入锅筒，与锅筒内已有的水混合成炉水，通过下降管送往各级蒸发段，生成的汽水混合物通过各级蒸发器出口集箱的汽水引出管回到锅筒，设于锅筒内的汽水分离装置分离出饱和蒸汽，饱和蒸汽从锅筒顶部引出至过热器进口，蒸汽经过过热器加热后，通过喷水减温器进入汇汽集箱，达到额定参数的过热蒸汽经主蒸汽阀送往汽轮机发电。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自然循环的锅炉装置，其特征在于，包括烟气进口(12)、烟气出口(13)、锅筒(1)、过热器(2)、蒸发器和省煤器，所述烟气进口(12)、所述过热器(2)、所述蒸发器、所述省煤器和所述烟气出口(13)顺次连接；
每个所述蒸发器的下方均具有排污联箱(18)，所述锅筒(1)位于所述蒸发器的上方，所述锅筒(1)通过下降管(15)与所述排污联箱(18)的进口连接；
每个所述蒸发器的底部均具有进口联箱(19)，所述进口联箱(19)与所述排污联箱(18)的出口通过连通支管(17)一一对应连接；每个所述蒸发器的顶部均具有出口联箱(21)，所述出口联箱(21)通过上升管(14)与所述锅筒(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种自然循环的锅炉装置，其特征在于，每个所述蒸发器内均具有受热面管束(16)，所述受热面管束(16)的一端连接所述进口联箱(19)，另一端连接所述出口联箱(21)。
3.根据权利要求2所述的一种自然循环的锅炉装置，其特征在于，所述受热面管束(16)由若干排直管组成，其中每排所述直管的顶部均连接有单排出口联箱(20)，所述单排出口联箱(20)与所述出口联箱(21)连接。
4.根据权利要求1所述的一种自然循环的锅炉装置，其特征在于，相邻的每两个所述蒸发器为一组；每组蒸发器下方的所述排污联箱(18)之间并联。
5.根据权利要求4所述的一种自然循环的锅炉装置，其特征在于，每组蒸发器对应的下降管(15)的管径相同，沿烟气运动方向每组蒸发器对应的连通支管(17)的管径逐次减小，且所述下降管(15)与所述连通支管(17)的管径比为6/5～7/1；沿烟气运动方向每组蒸发器对应的连通支管(17)的数量逐次减少。
6.根据权利要求4所述的一种自然循环的锅炉装置，其特征在于，第一组蒸发器对应的上升管(14)与其他组蒸发器对应的上升管(14)的管径比为6/5～3/1；其他组蒸发器对应的上升管(14)的管径相等。
7.根据权利要求4所述的一种自然循环的锅炉装置，其特征在于，第一组蒸发器对应的上升管(14)与所述受热面管束(16)的管径比为6/5～4/1；其他组蒸发器对应的上升管(14)与所述受热面管束(16)的管径比均为4/3～6/1。
8.根据权利要求1所述的一种自然循环的锅炉装置，其特征在于，所述蒸发器的数量为6个，包括由前至后相邻设置的第一蒸发器(3)、第二蒸发器(4)、第三蒸发器(5)、第四蒸发器(6)、第五蒸发器(7)和第六蒸发器(8)；所述省煤器的数量为3个，包括由前至后相邻设置的第一省煤器(9)、第二省煤器(10)和第三省煤器(11)；
所述第一蒸发器(3)和所述第二蒸发器(4)底部的进口联箱(19)与其下方的排污联箱(18)之间通过第一连通支管(1701)连接；
所述第三蒸发器(5)和所述第四蒸发器(6)底部的进口联箱(19)与其下方的排污联箱(18)之间通过第二连通支管(1702)连接；
所述第五蒸发器(7)和所述第六蒸发器(8)底部的进口联箱(19)与其下方的排污联箱(18)之间通过第三连通支管(1703)连接。
9.根据权利要求8所述的一种自然循环的锅炉装置，其特征在于，所述第一蒸发器(3)和所述第二蒸发器(4)顶部的出口联箱(21)与所述锅筒(1)之间通过第一上升管(1401)连接；
所述第一蒸发器(3)和所述第二蒸发器(4)顶部的出口联箱(21)与所述锅筒(1)之间通过第二上升管(1402)连接；
所述第一蒸发器(3)和所述第二蒸发器(4)顶部的出口联箱(21)与所述锅筒(1)之间通过第三上升管(1403)连接。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种自然循环的锅炉装置的自然循环系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，高温烟气自所述烟气进口(12)流入，依次经过所述过热器(2)、所述蒸发器、和所述省煤器，最后从所述烟气出口(13)排出；
步骤二，炉水由所述锅筒(1)通过所述下降管(15)进入所述排污联箱(18)；
步骤三，从所述排污联箱(18)流入所述进口联箱(19)均分至所述蒸发器内的受热面管束(16)，经高温烟气换热后流动至所述单排出口联箱(20)；
步骤四，从所述单排出口联箱(20)流入所述出口联箱(21)后，经所述上升管(14)流动回到所述锅筒(1)内。
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