CN203642145U - 一种大型冷凝式锅壳过热蒸汽锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种大型冷凝式锅壳过热蒸汽锅炉，属于锅炉领域。该锅炉包括锅炉炉膛、设置在锅炉前面的燃烧器接口、燃料燃烧的炉胆、锅炉中间的第二回程管和第三回程管、用于连接第二回程管和炉胆末端的回燃室、连接第二回程管和第三回程管前面端部的第二回燃室以及锅炉顶部的排烟口，所述第一回燃室中设置膜式壁、所述第二回燃室中设置过热器，并在烟道中设置有冷凝器和节能器。该大型冷凝式锅壳过热蒸汽锅炉能够增加了锅炉内水管的受热面积，加快水管内水温的提升速度，缩短了从饱和蒸汽到过热蒸汽的时间，减少了炉内装置的故障率，能够减少能耗，延长锅炉的使用寿命，保证正常生产。

Description

一种大型冷凝式锅壳过热蒸汽锅炉

技术领域

本实用新型涉及一种冷凝式锅炉，特别涉及一种大型冷凝式锅壳过热蒸汽锅炉，属于锅炉领域。

背景技术

长期以来，作为制热设备的锅炉，主要使用煤炭能源进行制热。由于燃煤锅炉会产生大量的烟气，会污染空气，同时，经过燃烧的炉渣也是一种环境污染物。

近些年来，我国发现并开采了大量的天然气，建立了西气东输的大型工程，同时，引进了国外的天然气、燃油等管道，提供了较为丰富油气资源。

随着环保意识的提高，科学技术的不断进步，在加上油气型燃料具有易于输送和使用的便利性，对环境污染极小，发热值高的特点。用油气替代煤炭，为提高城市环境质量提供了一种新途径。

以燃油和燃气作为燃料的锅炉设备开始投放市场，并得到了推广应用，使用清洁能源锅炉经成为一种趋势。一些地区和行业开始限制建设燃煤供热锅炉，开始使用天然气、燃油锅炉，但是对于大型锅壳式过热蒸汽锅炉而言，锅炉的能源消耗相对大，由于设备内装置受到高温过热的影响，会出现不同程度的故障，特别是常年运转的工业锅炉、电站锅炉，一旦出现故障就需要停机、这势必会影响正常的生产。

在电站、机车和船用锅炉中，为了提高整个蒸汽动力装置的循环热效率，采用过热蒸汽，过热蒸汽可以减少汽轮机排汽中的含水率。过热蒸汽温度的高低取决于锅炉的压力、蒸发量、钢材的耐高温性能以及燃料与钢材的比价等因素，对电站锅炉来说，4兆帕的锅炉一般为450℃左右;10兆帕以上的锅炉为540～570℃。少数电站锅炉也有采用更高过热汽温的（甚至可达650℃）蒸汽。

在汽轮机内的过程是一个绝热膨胀过程，此过程中蒸汽压力降低、温度降低。若锅炉生产的是饱和蒸汽，则蒸汽进入汽轮机做功后会变成湿饱和蒸汽，蒸汽将带水（部分蒸汽液化），汽轮机的水冲击和末级叶片的汽蚀。同时，汽轮机转速很高（3000rpm），此时蒸汽中的水滴会对汽轮机造成重大损伤；此外，还会降低汽轮机的相对内效率。因此，锅炉生产的蒸汽在任何时候，只要是送入汽轮机的，就必须保证50℃以上的过热度，可有效避免冲转汽轮机转动以带动发电机工作。即必须生产过热蒸汽，才能满足汽轮机工作的要求。

为了避免尾部受热面低温腐蚀， 无论是传统的燃煤锅炉还是新型清洁型锅炉，排除的烟气都具有很高的温度。采用天然气为燃料的大多数热水锅炉，其排烟温度在140～200 ℃之间。这不仅耗费了大量的能源，而且提高了锅炉的运行成本。

利用燃气和燃油的锅炉，排放的烟气具有相当高的温度150~250℃，其内含有水蒸气约15%~19%（容积成份），是烟气热量的主要携带者。一方面排放到大气中会增加CO₂、SO₂ 、NOx等引起气候变暖，另外，烟道中的烟道气体本身温度就在150~250℃左右，对气候变暖具有很大的影响。

如果将锅炉的排烟温度降到足够低的水平，那么烟气中呈过热状态的水蒸汽就会凝结而放出汽化潜热，使烟气中的汽化潜热得以回收。

冷凝式锅炉除了可以吸收烟气中的潜在热量外，由于水蒸气冷凝过程中，冷凝水可以吸收一部分有害气体, 降低了污染物的排放,有利于环保。

在现有技术中，要将蒸汽从饱和状态提升到过热状态，需要花费较长的时间和消耗更多的能源，而且处于高温高压状态下的炉内装置，特别是过热器的寿命受到了极大的影响，一旦损坏，就得拆开机器进行过热器的更换或维修，同时存在着锅炉存在着烟气热能转换能力低，温度不能降到理想的程度，并且维修频度高、整体效率低下、寿命短等问题，如何能够提高热效率，在较短时间内达到过热蒸汽，降低排放烟气温度，减少有害气体排放，是相关技术人员不断探讨的问题。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是针对生产过热蒸汽花费时间长、消耗能源大，排放烟气温度高、排放有害气体大、浪费能源、锅炉内装置寿命问题，本实用新型专利提供一种大型冷凝式锅壳过热蒸汽锅炉，其目的就是增大炉内水管受热面积，缩短从饱和蒸汽到达过热蒸汽的时间，降低能耗，降低烟气排放温度，减少有害气体排放，减低炉内装置故障，特别是减少过热器等装置的故障，延长设备是使用时间。

本实用新型采取的技术方案是：一种大型冷凝式锅壳过热蒸汽锅炉，包括锅炉炉膛设置在锅炉前面的燃烧器接口、燃料燃烧的炉胆、锅炉中间的第二回程管和第三回程管、用于连接第二回程管和炉胆末端的回燃室、连接第二回程管和第三回程管前面端部的第二回燃室以及锅炉顶部的排烟口，所述第一回燃室中设置膜式壁、第二回燃室中设置过热器，并在烟道中设置有冷凝器和节能器，并在烟道中设置有冷凝器和节能器。所述第一回燃室中设置的膜式壁是由水管和扁平金属条组成的，所述第二回燃室中设置的过热器为纵向设置，所述烟道中设置的冷凝器和节能器为串联设置。所述的一种大型冷凝式锅壳饱和蒸汽锅炉中的冷凝器和节能器设置于锅壳上部的烟道中，经过节能器升温的水返回到锅炉中，经过冷凝器升温后的冷却水以及烟气中含有水分的冷凝水都返回到锅炉中。所述膜式壁的扁平金属条至少有2条与水管相连。

该大型锅壳式过热蒸汽锅炉具有的积极效果是：增加了锅炉内水管的受热面积，加快水管内水温的提升速度，缩短了从饱和蒸汽到过热蒸汽的时间，减少了炉内装置的故障率，能够减少能耗，延长锅炉的使用寿命，保证正常生产。

附图说明

图1是传统的干背式三回程锅壳式锅炉侧面剖面图。

图2是大型冷凝式锅壳过热蒸汽锅炉的侧面剖面图。

图3 是大型冷凝式锅壳过热蒸汽锅炉背面剖面图。

图4 是大型冷凝式锅壳过热蒸汽锅炉正面剖面图。

具体实施方式

以下参照图1、 图2就本发明的具体实施方法进行说明。

图1是传统的干背式三回程锅壳式锅炉侧面剖面图。图中100：回燃室:101:前烟箱、102：烟箱、103：燃烧器接口、104：炉膛、105：波形炉胆、106：第二回程管、107：第三回程管。

以下是传统锅炉中的蒸汽制造过程。连接在燃烧器接口103上的燃烧器将燃气或燃油点燃，在炉膛104中燃烧，为了防止炉胆受热膨胀，一般设计成能够缓解热膨胀的波形炉胆105，燃烧后的烟气经过回燃室100进入第二回程管106，随后再进入第三回程管107中，经过多次往返流动的烟气，将锅炉中的水加热变为蒸汽（或热水）送出使用 ，产生的少量烟气从烟道排出。

如上所述，在一些行业，为了保护设备的安全运行，需要生产过热蒸汽，仅靠普通的加热锅炉能以产出过热蒸汽，增大了加热时间，而且蒸汽蒸发量不高，并且排放高温且含有有害物烟气，既浪费能源，又污染环境。

图2是大型冷凝式锅壳过热蒸汽锅炉的侧面剖面图。图3 是大型冷凝式锅壳过热蒸汽锅炉背面剖面图。其中101：前烟箱、103：燃烧器接口、104：炉膛、105：波形炉胆、106：第二回程管、107：第三回程管、200：过热器、201:前管板、202：后烟箱、203：膜式壁、204：第一回燃室、205：第二回燃室、206：烟道、207：冷凝器、208：节能器。

利用燃烧器在炉膛内点燃燃料，在炉膛内燃烧，然后，火焰以及烟气进入第一回燃室204中，从第一回燃室204出来的烟气进入第二回程管106，然后经过第二回燃室205，进入第三回程管107中，最后从后烟箱进入烟道206中。

本实用新型在第一回燃室204中设置有扁平金属条和水管构成的膜式壁203。

本实用新型在第二回燃室205中设置了有过热器200。

本实用新型在烟道206中串联设置了冷凝器207和节能器208。

以下分别就膜式壁203、过热器200、冷凝器207以及节能器208功能进行说明。

所述成膜式壁203由水管与多个扁平状金属条组成，设置在第一回燃室204中，扁平状金属条至少有2个与水管连接，当火焰和烟气进入第一回燃室204中时，对膜式壁203加热，因膜式壁203中的扁平金属条与水管间保持连接，可将热传递给了水管。膜式壁203提高了热能的吸收能力，加快水温的提升速度，加快水蒸气的蒸发速度。

图4 是大型冷凝式锅壳过热蒸汽锅炉正面剖面图。其中301：饱和蒸汽出口管、302：过热蒸汽出口管。

本实用新型在第二回燃室205中纵向设置了过热器200，从第二回程管106出来的烟气，进入第二回燃室205中，过热器200的管中送入的是饱和蒸汽，饱和蒸汽入口管与锅炉饱和蒸汽出口管301连接，进入第二回燃室205中的蒸汽，在第二回燃室205中与蛇形蒸汽管外的烟气进行热交换，形成过热蒸汽后，从过热蒸汽出口管302送至客户端。过热器200内的蒸汽管外部，焊接了翅片，有利用吸收烟气中的热量，过热器200的作用就是将饱和蒸汽加热成过热蒸汽，防止蒸汽在客户端使用过程中液化，损坏设备。该过热器200可提高锅炉热效率。进入第二回燃室205中的烟气，由于在第一回燃室204中获得了更多的热能，锅炉中可得到较多的饱和干蒸汽和较高温度的蒸汽，因此，降低了在过热器中的加热时间和加热所能源，减少了在过热器中的过热时间，提高了单位时间能过热蒸汽的产出量，因此，能够节约加热能源，加快从饱和蒸汽到过热蒸汽的速度，提高了过热蒸汽的质量，由于降低了过热器的负担，从而减少了过热器的故障率，可延长锅炉的使用寿命。提高了蒸汽温度，降低了蒸汽中的水分含量，减少了是饱和蒸汽含量，提高了空间内的干饱和蒸汽含量。

 在本技术方案中，除了设置膜式壁、过热器外，还在烟道中串联了冷凝器和节能器。从烟道排出的烟气具有150~250℃左右的高温，通过烟道中设置的冷凝器207，能去除烟气中的水分或有害气体，同时可将用于冷凝的冷却水水温提升。

所述冷凝器207是在冷凝管中通入冷却水，烟气通过冷凝管外侧，利用冷却水可以降低烟气的温度，当温度降到水的结露点以下时，烟气中含有的水分结露变成水，与此同时，高温的烟气提升了冷凝管内的冷却水温度，加热后的冷却水可以直接返回到锅炉中继续加热变成蒸汽。

为了提高冷凝效率，冷凝器中的冷凝管，为了提高冷凝效果，外侧焊接着翅片的翅片管，管内通入冷却水，这样可以增大烟气与冷却水管之间的接触面积，大幅度地提高冷凝速度，经过冷凝的水或加热的冷却水客送至锅炉中加热变成蒸汽。

所述节能器208，与冷凝器207一样，串联在烟道中，烟气是通过节能器水套内部管。烟气经过内部管时，加热了与上述相同的外侧焊接着翅片的翅片管，利用烟气中的余热，提高水管中水的温度，降低烟气温度（也可以利用加热贯穿在水套内和水套内管的超导管，超导管温度加热水套内的水温的同时降低烟气温度）经过加热的水直接返回到锅炉中，同样可以节约加热时间，提高锅炉的整体效率。

由上可知，利用该结构的锅炉，带来的有益效果是，具有能够增大回燃室中受热面积，加快水管内水温的提升速度，提高了锅炉的水蒸发速度作用，同时，能够有效地回收烟气的潜热，提高燃料利用效率，也能够降低有害气体的排放，提高锅炉的生产效率。

Claims (3)

1.一种大型冷凝式锅壳过热蒸汽锅炉，包括锅炉炉膛设置在锅炉前面的燃烧器接口、燃料燃烧的炉胆、锅炉中间的第二回程管和第三回程管、用于连接第二回程管和炉胆末端的回燃室、连接第二回程管和第三回程管前面端部的第二回燃室以及锅炉顶部的排烟口，其特征在于：所述第一回燃室中设置膜式壁、第二回燃室中设置过热器，并在烟道中设置有冷凝器和节能器。

2.根据权利要求1所述一种大型冷凝式锅壳过热蒸汽锅炉，其特征在于：所述第一回燃室中设置的膜式壁是由水管和扁平金属条组成的膜式壁，所述第二回燃室中设置的过热器为纵向设置，所述烟道中设置的冷凝器和节能器为串联设置。

3.根据权利要求1所述一种大型冷凝式锅壳过热蒸汽锅炉，其特征在于：所述膜式壁的扁平金属条至少有2条与水管相连。

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