CN202835316U - 一种锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锅炉，具有上集箱和下集箱，所述上集箱和下集箱之间通过数根水管连接，在所述上集箱的内部空间中设置有汽水挡板，当上集箱中的汽水混合流体行进时，让该汽水混合流体与汽水挡板产生冲突。本实用新型的锅炉既不需要安装汽水分离器，又能获得所需的蒸汽干度。

Description

一种锅炉

技术领域

本实用新型涉及一种锅炉。 

背景技术

上下集箱之间用数根水管垂直连接构成罐体，一般采用这种构造的锅炉，如果水管内的水位过高，水管内的沸腾会变得剧烈，蒸汽会和大量的水滴一起被排出上集箱，因而无法获得较高干度的蒸汽；相反，如果水管内的水位过低，罐体出口的干度会得以提升，但是水管的上部会因燃烧产生的热量影响出现过热、变形的问题。并且，一旦锅炉的燃烧负荷发生变化，相应地水位也会发生变动，因此要想确保不仅蒸汽干度高，又不会发生过热的水位显得相当困难。 

另外，炉内的蒸汽干度还受到水管内水（炉水）的浓缩情况的影响。随着蒸发过程的进行，炉水不断浓缩，出现起泡的现象，受此影响，随蒸汽一起被排出锅炉的水滴量增加，导致在相同水位的情况下干度进一步下降。 

以往的锅炉通过安装汽水分离器来应对上述问题。干度较低的蒸汽从上集箱流入汽水分离器后，在汽水分离器中除去水分，即所谓的汽水分离。最后，通过汽水分离获得的干度较高的蒸汽被供给至使用端。 

然而，汽水分离器本身存在加工难度大、加工完成后需要检查的部位多等问题，安装到锅炉上后，会抬高锅炉的成本；相反如果不安装汽水分离器，又存在蒸汽干度达不到希望值的问题。 

发明内容

本实用新型目的是：针对上述问题，提供一种既不需要安装汽水分离器，又能获得希望干度的锅炉。 

本实用新型的技术方案是：一种锅炉，具有上集箱和下集箱，所述上集箱 和下集箱之间通过数根水管连接，在所述上集箱的内部空间中设置有汽水挡板，当上集箱中的汽水混合流体行进时，让该汽水混合流体与汽水挡板产生冲突。 

所述汽水挡板在上集箱的内部空间，与流出蒸汽的主蒸汽管的开口部分具有一定间隔并成相对的状态安装。 

本实用新型的优点是： 

1、本实用新型在上集箱的内部空间中安装了汽水挡板。这样一来，汽水混合体中的水分在向上行进的过程中，就会附着在汽水挡板上，并逐渐合为一体最终受重力作用而落下，从蒸汽中不断被除去。 

2、汽水挡板位于上集箱的内部空间中，使得汽水混合流体无法朝主蒸汽管直线流动，到达主蒸汽管需要花费一定的时间。尤其是从水管向主蒸汽管想沿着竖直方向以直线、或者接近于直线状态行进的汽水混合体，因为汽水挡板的存在，不得不绕开汽水挡板。受此影响，汽水混合流体到达主蒸汽管需要花费一定的时间，蒸汽中含有的水分会附着到上集箱内壁上，或是受重力作用而落下，由此很好地除去蒸汽中的水分。 

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述： 

图1为本实用新型实施例一中锅炉的侧面结构示意图图（局部剖视）。 

图2为本实用新型实施例一中锅炉的结构示意图。 

图3为本实用新型实施例二中上集箱的内部构成的局部侧面剖面图。 

图4为本实用新型实施例二中上集箱的平面图。 

图5为上集箱变形例的平面图。 

图6为传统锅炉结构的侧面图（局部剖视）。 

其中：10-锅炉，20-罐体，30-燃烧器，40-耐火材料，50-外部水位检测装置，60-给水泵，70-控制部，80-给水管； 

21-内包，21A-燃烧室，22-下集箱，22A-下集箱的内部空间，23-水管，23A- 外侧水管列，23B-内侧水管列，24-上集箱，24A-上集箱的内部空间，25-汽水挡板，81-主排水管，82-主蒸汽管，83-降水管，84-浓缩排水管，85-浓缩排水阀，87a-上连通管87b-下连通管，88-单向阀。 

具体实施方式

实施例一： 

如图1和图2所示，本实施例的锅炉具备罐体20、燃烧器30、耐火材料40、外部水位检测装置50、给水泵60和控制部70。其中，罐体20由内包21、下集箱22、水管23、上集箱24等部件构成。 

内包21是由板材加工而成的圆筒状部件，包在水管23的周围将该水管23与外部隔离。下集箱22是中空环形筒状的构件，下集箱22上连接有给水管80，通过此给水管80可以将锅炉用水供给至下集箱22。此外，下集箱22上还连接有主排水管81，此主排水管81上装有主排水阀82，打开此主排水阀82，可以将下集箱22内部空间的炉水排出锅炉。这里的炉水是指被导入罐体20内部（下集箱22、水管23等）的锅炉用水。 

此外，下集箱22上连接着水管23的下端。水管23与下集箱22和上集箱24分别连通，是保存炉水的管状构件。通过燃烧器30的燃烧对水管23进行加热，水管23内部的炉水会沸腾。本实施例中配置有数根水管23，在水管23的排列上，沿着距离罐体20中心第1半径的第1圆周上配置了外侧水管列23A，沿着距离罐体20中心相比第1半径要小的第2半径的第2圆周上配置了内侧水管列23B。但是，水管23的排列并非局限于外侧水管列23A加内侧水管列23B两列这一种，除此之外还有单独1列或者3列以上的排列。 

另外，每根水管23的上端与上集箱24相连，水管23内沸腾产生的汽泡会和蒸汽一起流入上集箱24。上集箱24与上述的下集箱22一样，是中空环形筒状的构件。在此将以下说明中的上集箱24内部的中空空间称为上集箱24的内 部空间24A。此内部空间24A与水管23的开口部分23s连通，另外也与流出蒸汽的主蒸汽管83的开口部分83s连通。在此将以下说明中的下集箱22内部的中空空间称为下集箱22的内部空间22A。 

如上所述，本实施例中的罐体20的构造是由下集箱22和上集箱24之间用多跟水管23垂直连接而成。 

本实施例中的上集箱24比下集箱22以及传统的上集箱24在Ｚ方向上的尺寸设定的更大。换言之，本实施例中的锅炉10，虽然不具备汽水分离器，但是将汽水分离器的汽水分离的功能通过上集箱24来实现。因此，上集箱24的内部空间24A，为了发挥汽水分离的功能，比下集箱22的内部空间22A在Z方向上的尺寸更大。 

如上所述，上集箱24的内部空间24A在Z方向上的尺寸变大，意味着从位于上集箱24底面的水管23的开口部分23s到连接在上集箱24顶部的主蒸汽管83的开口部分83s的流路距离变大。而这2个开口部分之间（开口部分23s与开口部分83s之间）的流路距离的扩大，与实现汽水分离的功能密切关联。 

图6表示的是传统的上集箱。如图6所示，传统的上集箱24的内部空间24A在Z方向上的尺寸与下集箱22的内部空间22A在Z方向上的尺寸大致相同。与此相比，本实施例中的上集箱24，如图2所示，其内部空间24的Z方向尺寸比下集箱22的要大得多。此上集箱24的内部空间24A的高度是指，蒸汽中包含的直径数十μｍ的液滴与上升的蒸汽相对抗，受重力作用下降，最终与蒸汽实现分离的距离（时间）。例如，蒸汽的上升速度在0．1～0．5ｍ／ｓｅｃ左右时，获得希望干度所必需的上集箱24的内部空间24A的高度尺寸最低要200ｍｍ。 

一般而言，上升的蒸汽速度越慢，上集箱24的内部空间24A的高度越高，汽水分离的性能越好。在本实施例中，上集箱24的内部空间24A的高度在200mm以下时，水滴从蒸汽中分离的时间不够，罐体20的出口处（开口部分83s）无法获得希望的蒸汽干度。相反，上集箱24的内部空间24A的高度在700mm以上时，可以不受浓缩度影响而获得希望的干度。然而，通过对炉水浓缩度的合理控制，即使上集箱24的内部空间24A的高度在200mm到700mm之间，也能获得希望的干度。由此，可以避免上集箱24的内部空间24A的高度在700mm以上时所带来的尺寸、重量增大的问题，从而使锅炉结构更紧凑，成本更低。 

因此，上述的上集箱24的内部空间24A在Z方向上的尺寸需要在干度高度临界值以上才行。这里的干度高度临界值是指，上集箱24的内部空间24A排出的蒸汽（下述的汽水混合流体）能够获得希望干度时上集箱24的内部空间24A在Z方向上的尺寸临界值。此干度高度临界值通过实验等求得。 

实施例二： 

以下结合图3和图4对本发明实施例二进行说明。 

首先，上集箱24的中空环状的内部空间中装有汽水挡板25。汽水挡板25在本实施例中，板面方向平行于与Z方向垂直的方向（图4中ＸＹ方向），安装在上集箱24的内部空间24A中。 

从开口部分23s到开口部分83s之间，如果不存在遮挡蒸汽以及蒸汽中包含的水分（在以下说明中，将蒸汽以及蒸汽中包含的水分统称为汽水混合流体。）的物体时，水分可能会和蒸汽一起朝主蒸汽管83的开口部分83s直线流入。但如果在上集箱24的内部空间24A中安装汽水挡板25，从开口部分23s到开口部 分83s之间，汽水混合流体的流动受到汽水挡板25的阻拦，使得汽水混合流体中包含的水分无法直线流出，蒸汽与汽水挡板25冲突时，蒸汽中的水分合为一体，然后落下。而且与没有汽水挡板25时相比，蒸汽达到开口部分83s需要花费更多的时间。因此，蒸汽中包含的大部分水分，在蒸汽到达开口部分83s的这段时间里受重力作用落下，或是附着在汽水挡板25以及上集箱24的内壁上，无法到达主蒸汽管83的开口部分83s。换言之，汽水挡板25起到了延长汽水混合流体行进流路的作用。如上所述，汽水挡板25具备进一步提高汽水分离性能的功能。 

接下来就汽水挡板25的形状做详细描述。如图4所示，平面观察会发现，汽水挡板25在上集箱24的内部空间24A的环状区域的一部分（大约一半）成圆弧状布置。另如图3所示，汽水挡板25的外周侧与内壁24c之间设有间隙A。另一侧，汽水挡板25的内周侧，沿圆周方向有多处与内壁24c焊接在一起，汽水挡板25与内壁24c之间没有焊接的部位形成间隙B。但是间隙B比间隙A要更小一些。 

此时可以在汽水挡板25圆弧端部的外周侧或内周侧设置切槽。 

此外，汽水挡板25还可以在图3的基础有所变形。比如，可以安装自内周侧向外周侧逐渐向下方倾斜的汽水挡板25。此时，汽水挡板25上位于最下方的外周侧与内壁24c之间设置与上述的间隙A相同的间隙，在汽水挡板25与内壁24c之间设置与上述的间隙B相同的间隙。此外，还可以安装自外周侧向内周侧逐渐向下方倾斜的汽水挡板25。此时，汽水挡板25上位于最下方的内周侧与内壁24c之间设置与上述的间隙A相同的间隙，在汽水挡板25与内壁24c之间设置与上述的间隙B相同的间隙。 

除此之外，汽水挡板25还可以如图5所示，成环状安装。也就是说，此时的汽水挡板25几乎分布在整个内部空间24的环状区域中。 

接下来，如图3所示，汽水挡板25位于上集箱24的内部空间24A内靠上方的位置。因此，到达汽水挡板25时的汽水混合流体中的水分，与该汽水挡板25靠近下方的位置相比，靠近上方的位置时，更容易受重力作用落下，或和内壁24c产生冲突而呈现较少的状态。此外，水分减少的汽水混合流体与汽水挡板25冲突后，无法朝开口部分83s直线流动，到达开口部分83s为止需要花费一定的时间。如上所述，将汽水挡板25设置在上集箱24的内部空间24A内靠上方的位置，可以进一步提高汽水挡板25的汽水分离性能。 

就汽水挡板25的安装位置进行说明，在上述构成中，汽水挡板25安装在上集箱24的内部空间24A内靠上方一侧，除此之外，汽水挡板25安装在上述第一实施例中说明的干度高度临界值的位置，也就是上集箱24的内部空间24A在Z方向上的尺寸临界值的位置也是合适的。 

另一方面，汽水挡板25安装在靠上方一侧的临界位置，由汽水挡板25上面滞留的水分不被从开口部分83s流出的蒸汽再次卷入（被吸走）的高度尺寸决定。换言之，汽水挡板25安装的上限位置设定在与上集箱24的内部空间24A的顶面之间保持规定距离的位置上。 

图2中，上集箱24的内部空间24A连通着降水管84的上端。此降水管84将上集箱24的内部空间24A中的炉水（多是经过浓缩的炉水）回流至下集箱22。因此，降水管84的下端也与下集箱22的内部空间22A连通着。并且，此降水管84上连接有浓缩排水管85，浓缩排水管85上装有浓缩排水阀86。打开此浓缩排水阀86，可以将浓缩的炉水排至外部。浓缩的炉水是否达到需要排出 的程度，由测量电导率的电导率传感器90检测降水管84中的炉水电导率之后进行判断。 

罐体20的上部装有燃烧器30。燃烧器30位于上集箱24的环状孔（符号省略）内，在被内包21内的水管23包围的内侧（以下称为燃烧室21）生成火焰。为了在燃烧室21内燃烧，燃料以及燃烧用的空气被供给至燃烧器30。此外，罐体20的下部装有耐火材40。耐火材40将罐体20的下部（水管23下部所在的位置（水管缩口部分）及其内侧）封堵，使内侧水管列23B的内侧形成燃烧室21A。另外在内包21内侧的上部，水管23上部所在的位置（水管缩口部分）也装有耐火材40。 

另一方面，外部水位检测装置50是检测罐体20内部（下集箱22、水管23等）炉水水位的装置。此外部水位检测装置50具有水位控制筒51和数根电极棒52。水位控制筒41是由可以导通的金属，将两端封闭后加工成圆筒形状的构件。此水位控制筒51的上端连接着上连通管87a的下端，上连通管87a的上端与上集箱24的内部空间24A相连。此外，水位控制筒51的下端连接着下连通管87b的上端，下连通管87b的下端与下集箱22的内部空间22A相连。如此一来，水位控制筒51的上端和下端分别通过上集箱24和下集箱22与水管23相互连通，水位控制筒51的炉水水位与水管23中的炉水水位保持相同。 

水位控制筒51上装有数根电极棒52。电极棒52与水位控制筒之间有电压施加。通过此电极棒52的前端与炉水接触时的电压的变化，可以检测水位控制筒51内的水位。为了检测水位的上位（上限水位）和下位（下限水位），通常存在两根以上的电极棒52，除此之外，希望安装1根用来检测中位水位（中间水位）的电极棒52，因为中间水位决定着何时开始向罐体20供给锅炉用水。 

给水泵60通过给水管80与下集箱22相连，通过控制部70的控制向下集箱22进行给水。下集箱22与给水泵60之间的给水管80上装有单向阀88，用来防止炉水从下集箱22倒流至给水泵60一侧。 

控制部70接收外部水位检测装置50等各种传感器的检测信号，同时根据这些检测信号控制燃烧器30、给水泵60等驱动部位的动作。此控制部70具有未图示的ＣＰＵ(Central Processing Unit)、存储器（ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、非易失性存储器等）、马达驱动器等驱动器、总线驱动器、定时器、接口等。此控制部70的ＣＰＵ将ＲＯＭ(Read Only Memory)、非易失性存储器以及／或者ＨＤＤ（Hard Disk Drive）中容纳的各种程序读取到未图示的ＲＡＭ(Random Access Memory)中，实现对上述驱动部位的控制。 

现将本实施例锅炉的动作过程进行说明： 

启动给水泵60，进行给水直至水管23内的炉水上升至规定高度，让燃烧器30燃烧，水管23内的炉水开始沸腾，含有水滴（液滴）的蒸汽从水管23的开口部分23s流入上集箱24的内部空间24A。沸腾产生的汽泡以及突沸溅起的水滴随蒸汽一起，向罐体20的出口（开口部分83s）流动。 

本实施例中，上集箱24的高度设定的是，蒸汽中包含的直径数十μｍ的液滴与上升的蒸汽相对抗，受重力作用下降，最终与蒸汽实现分离的距离（时间）。根据蒸汽的上升速度，需要改变必需的Z方向的尺寸，本实施例中，比如蒸汽的上升速度在0．1～0．5ｍ／ｓｅｃ左右时，上集箱24的内部空间24A的Ｚ方向的尺寸设定为200ｍｍ～700ｍｍ。如此一来，从水管23的开口部分23s到主蒸汽管83s为止这段区间内，汽水混合流体在上升过程中，受重力作 用，蒸汽中包含的水滴（液滴）落下，从而获得希望的蒸汽干度。 

此外，上集箱24，相比传统的上集箱24，本上集箱24的内部空间24A在Z方向上的尺寸设定的更大，从而使从水管23的开口部分23s到主蒸汽管83的开口部分位83s为止这段区间内汽水混合流体的行进流路（流路长度）得以变长。因此使得蒸汽中包含的绝大部分水分附着到上集箱24的内壁上，或是受重力作用落下等，从蒸汽中不断被除去。 

在此对第二实施例中的动作进行说明，通过加大上集箱24的内部空间24A在Z方向上的尺寸，使得蒸汽中一定程度的水分被除去，这些在一定程度上被除去水分的汽水混合体中，有一定的比例会与汽水挡板25发生冲突。这部分蒸汽中的水分会附着在汽水挡板25上，并逐渐合为一体最终受重力作用而落下，从蒸汽中不断被除去。 

加之汽水挡板25位于上集箱24的内部空间24A中，因此在上集箱24的内部空间24A中，汽水混合流体无法朝开口部分83s直线流动，到达开口部分83s为止需要花费一定的时间。尤其是从水管23的开口部分23s向主蒸汽管83的开口部分83s想沿着Z方向以直线、或者接近于直线状态行进的汽水混合体，因为汽水挡板25的存在，朝主蒸汽管83的开口部分83s行进时，不得不绕开汽水挡板25。受此影响，汽水混合流体到达开口部分83s为止需要花费一定的时间，蒸汽中含有的水分会附着到内壁24c上，或是受重力作用而落下，由此很好地除去蒸汽中的水分。 

如上所述，已经被除去大部分水分的汽水混合流体，在来到汽水挡板25的上方后，或是在汽水挡板25上方的时候，蒸汽中的水分还会在一定程度上被进一步除去，最终才来到主蒸汽管83的开口部分83s。此时的蒸汽达到希望的干 度，通过主蒸汽管83，将热量传送到需要使用的地方。 

以下再对本实施例锅炉的有益效果进行详细说明： 

采用上述结构的锅炉10，即使没有汽水分离器，也可以将希望干度的蒸汽供给至使用端。因此，锅炉10上不存在汽水分离器以及用来连接汽水分离器与上集箱24的管材、管件等，不但相关材料费得到削减，另外也不存在汽水分离器以及相关管材的加工费用，进一步降低成本。 

此外，在本实施例的锅炉10上，上集箱24的内部空间24A在Z方向上的尺寸，比下集箱22以及传统上集箱24的设定的更大，从而使从水管23的开口部分23s到主蒸汽管83的开口部分位83s为止这段区间内汽水混合流体的行进流路（流路长度）得以变长。因此使得蒸汽中包含的绝大部分水分附着到上集箱24的内壁上，或是受重力作用落下，从蒸汽中不断被除去。换言之，通过扩大上集箱24在Z方向上的尺寸，使其大于下集箱22以及传统上集箱24的尺寸，可以很好地发挥汽水分离的功能。 

并且，本实施例的锅炉10上，在上集箱24的内部空间24A内安装汽水挡板25后，使得汽水混合流体与汽水挡板25产生冲突，同时因为汽水挡板25的存在，汽水混合流体在内部空间24内的上升速度减慢，使汽水混合流体中的水滴（液滴）得以被除去，从而提高蒸汽干度。也就是说，通过安装汽水挡板25，可以从汽水混合流体中进一步良好地除去水分。 

以上对本发明的一个实施例的锅炉10进行了说明。除此之外，本发明的锅炉10还可以适用循环锅炉、贯流锅炉等。 

上述实施例中，对通过安装汽水挡板25来延长流路这一手段进行了说明。延长流路的手段并非局限于汽水挡板25。比如，可以在上集箱24的内部空间 24A内设置类似迷宫的结构；也可以在隔离入口与出口的小区间内，对上集箱24的内部空间24A进一步细分，从而延长汽水混合流体的行进流路。 

除此之外，还可以通过设置细小网格状的过滤器来实现汽水分离。 

当然，上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (2)

1.一种锅炉，具有上集箱（24）和下集箱（22），所述上集箱和下集箱之间通过数根水管（23）连接，其特征在于：在所述上集箱（24）的内部空间（24A）中设置有汽水挡板（25），当上集箱中的汽水混合流体行进时，让该汽水混合流体与汽水挡板（25）产生冲突。

2.根据权利要求1所述的锅炉，其特征在于：所述汽水挡板（25）在上集箱（24）的内部空间（24A），与流出蒸汽的主蒸汽管（83）的开口部分（83S）具有一定间隔并成相对的状态安装。

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