CN208983615U - 一种超低氮真空热水锅炉 - Google Patents

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刘国胜
刘才胜
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Abstract

本实用新型公开了一种超低氮真空热水锅炉，包括锅炉壳体、该锅炉壳体内下方设置有炉胆，该炉胆内具有燃烧室和回燃室，该燃烧室左端与超低氮燃烧器相接，该燃烧室右端与所述回燃室相接，其特征在于：该锅炉壳体与炉胆之间形成有一负压蒸汽室，所述负压蒸汽室设置有上游热交换烟气管、下游热交换烟气管、上游热交换水管及下游热交换水管；该下游热交换烟气管右端与烟气冷凝器相接，该烟气冷凝器通过烟气循环管与所述超低氮燃烧器相接。本实用新型由于回燃室排出的烟气被充分热交换降温后再回流于所述燃烧室内燃烧，可充分降低火焰高温区的燃烧温度，可抑制氮氧化物浓度的升高，且配置超低氮燃烧器，可低氮燃烧，满足低氮排放要求。

Description

一种超低氮真空热水锅炉
技术领域
本实用新型涉及锅炉技术领域，尤其是一种超低氮真空热水锅炉。
背景技术
低氮锅炉是在普通炉型的基础上升级的，它比普通炉子的最大优势就是在于氮氧化物的排放上。低氮锅炉分为两种：一种是氮氧化物排放低于80毫克；另一种是氮氧化物排放低于30毫克，如果要实现超低氮排放的话，必须要使用超低氮燃烧器。
但是现有的超低氮锅炉在使用时，仍然存在不足，分析如下：
第一，由于现有锅炉壳体与炉胆之间的蒸汽腔室为常压，存在其内热水的蒸汽产生温度较高，需要较高温时才可产生汽化而对热交换水管加热，存在来汽慢同时低温区间加热效果差，而存在热量大量浪费；
第二，由于现有水换热管途径行程短，同时也导水换热管在蒸汽腔室内与水蒸汽热交换时间短，不利于冷却水充分热量吸收，当水流速快时，导致供水温度低，不利于大流速时快速加热；
第三，由于现有经回燃室的燃烧后的高温气体利用不充分就被排出，存在热量浪费，同时当部分回流燃烧后，虽然可降低氮氧化物，由于氮氧化物在回收后高温，混入助燃空气后进入燃烧室内，造成不合理的炉膛温度，炉温很高，生成的NOx(氮氧化物)量很多。由于NOx是由于助燃空气中的N2在高温作用下氧化而生成，与炉膛中的温度有很大的联系；当温度高于1800K时，NOx的生成量急剧增加。温度每增加100K，NOx的生成速度将增加6～7倍。
实用新型内容
为解决现有技术中存在上述一个或多个缺陷，本实用新型提供了一种超低氮真空热水锅炉。
为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种超低氮真空热水锅炉，包括锅炉壳体(1)、该锅炉壳体(1)内下方设置有炉胆(2)，该炉胆(2) 内左右两侧分别具有燃烧室(3)和回燃室(4)，该燃烧室(3)左端与超低氮燃烧器(5)相接，该燃烧室(3)右端与所述回燃室(4)相接，其特征在于：该锅炉壳体(1)与炉胆(2)之间形成有一负压蒸汽室(6)，该锅炉壳体(1)上安装有真空排气装置(7)，所述负压蒸汽室(6)内水平设置有上游热交换烟气管(8)、下游热交换烟气管(9)、上游热交换水管(10)及下游热交换水管(11)；该上游热交换烟气管(8)右端与所述回燃室(4)相连通，该上游热交换烟气管(8)左端穿出所述锅炉壳体(1)左侧壁后与烟气箱(12)连通；该下游热交换烟气管(9)左端穿出所述锅炉壳体(1)左侧壁后与所述烟气箱(12) 连通，该下游热交换烟气管(9)右端穿出所述锅炉壳体(1)右侧壁后与烟气冷凝器(13)相接，该烟气冷凝器(13)通过烟气循环管(14)与所述超低氮燃烧器(5)相接；该上游热交换水管(10)左端穿出所述锅炉壳体(1)左侧壁后与过渡水箱(15)连通，该上游热交换水管(10)右端穿出所述锅炉壳体(1)右侧壁后与进水箱(16)连通；该下游热交换水管(11)左端穿出所述锅炉壳体 (1)左侧壁后与过渡水箱(15)连通，该下游热交换水管(11)右端穿出所述锅炉壳体(1)右侧壁后与出水箱(17)连通。
采用上述方案，工作时，所述燃烧室(3)和回燃室(4)内燃烧后产生的高温烟气经上游热交换烟气管(8)进入烟气箱(12)内，然后经下游热交换烟气管(9)进入烟气冷凝器(13)内被再次余热回收，该烟气冷凝器(13)内余热回收后的烟气可经烟气循环管(14)回流后通过所述超低氮燃烧器(5)实现回收循环燃烧；而负压蒸汽室(6)内的水会因炉胆(2)内燃烧而被加热，同时该上游热交换烟气管(8)和下游热交换烟气管(9)内经过的烟气热交换也会对负压蒸汽室(6)内的水加热，该负压蒸汽室(6)内水加热汽化后会与上游热交换水管(10)和下游热交换水管(11)外壁热交换，并实现对上游热交换水管(10)和下游热交换水管(11)内流经的流水加热，最终热水经出水箱 (17)出水后提供至热水用端。第一，由于该锅炉壳体(1)与炉胆(2)之间形成负压蒸汽室(6)，该负压蒸汽室(6)内的气压低，降低了其内水的汽化温度低，可在较低温度下就可对上游热交换水管(10)和下游热交换水管(11) 加热，同时来汽快、低温区间加热效果好，可减少热量浪费；第二，由于该锅炉壳体(1)上安装有真空排气装置(7)，可实现对负压蒸汽室(6)内真空排气，以确保负压蒸汽室(6)内的气压保持在较低值，以保证其内的水汽化温度一直保持低位；第三，由于该负压蒸汽室(6)内设置有上游热交换烟气管(8)和下游热交换烟气管(9)，增加了热交换烟气管((8，9))内高温烟气与负压蒸汽室(6)内水的热交换径行程和时间，利于烟气热量被更好地充分吸收，减少烟气热量流失；第四，由于在负压蒸汽室(6)内热交换后的烟气会进入烟气冷凝器(13)再次热量回收，可降低烟气排出的温度，同时减少热量浪费，第五，由于烟气冷凝器(13)内烟气可经烟气循环管(14)回流后通过所述超低氮燃烧器(5)实现回收循环燃烧，由于燃烧更加充分，可降低烟气中氮氧化物的排出，第六，由于依次经所述负压蒸汽室(6)内热交换和所述烟气冷凝器(13) 内热交换后的烟气温度低，因此经烟气循环管(14)回流后混入助燃空气后进入燃烧室内，不会造成增加燃烧室内温度，有利于减少NOx(即氮氧化物)生成，第七，由于该负压蒸汽室(6)内设置有上游热交换水管(10)和下游热交换水管(11)，增加了热交换水管((10，11))内冷水与负压蒸汽室(6)内蒸汽之间的热交换径行程和时间，利于冷却水充分热量吸收，尤其在热交换水管((10， 11))内水流速加快时具有明显优势。
进一步地，所述下游热交换烟气管(9)位于所述上游热交换烟气管(8) 上方。由于所述上游热交换烟气管(8)内的烟气温度高于所述下游热交换烟气管(9)内的烟气温度，这样利于与负压蒸汽室(6)内水的热量交换。
进一步地，所述上游热交换水管(10)位于所述下游热交换水管(11)上方。由于所述负压蒸汽室(6)内较高温度的蒸汽先对具有较高温度水的下游热交换水管(11)加热，然后再较低温度的蒸汽先对具有较低温度水的上游热交换水管(10)加热，利于蒸汽热量的充分利用，同时使蒸汽温度高度两个热交换水管温度匹配，可提高热交换效果，并减少热量浪费。
进一步地，所述上游热交换烟气管(8)、下游热交换烟气管(9)、上游热交换水管(10)及下游热交换水管(11)均具有多个且平行分布。由于各上游热交换烟气管(8)和各下游热交换烟气管(9)单独工作，由于增加了烟气与负压蒸汽室(6)内水的总热量交换接触面积，可提高热交换效率；另外由于当其中一个或部分热交换烟气管((8，9))内堵塞时，其他未堵塞的热交换烟气管((8，9))仍可正常工作，只是功能降低但不会影响正常工作，大大提高了使用寿命。由于各上游热交换水管(10)和各下游热交换水管(11)单独工作，由于增加了热交换水管(10)与负压蒸汽室(6)内蒸汽的总热交换接触面积，可提高热交换效率；另外由于当其中一个或部分热交换水管((10，11)) 内堵塞时，其他未堵塞的热交换水管((10，11))仍可正常工作，只是功能降低但不会影响正常工作，大大提高了使用寿命。
进一步地，所述烟气冷凝器(13)包括烟道筒(13-1)，该烟道筒(13-1) 内设置有热交换管(13-2)，该热交换管(13-2)呈S形，所述烟道筒(13-1) 上设有进烟口(13-11)、循环出烟口(13-12)和排烟口(13-13)，该下游热交换烟气管(9)右端与进烟口(13-11)相接，该烟气循环管(14)一端与所述循环出烟口(13-12)相接。工作时，经负压蒸汽室(6)内热交换降温后的烟气从可进烟口(13-11)进入烟道筒(13-1)内，而烟气在烟道筒(13-1)内可对热交换管(13-2)内冷却水热交换，并经排烟口(13-13)排出或/和经循环出烟口(13-12)进入所述烟气循环管(14)内。
进一步地，所述热交换管(13-2)外壁上设有螺旋状翘片。采用螺旋状翘片可扩大换热面积，提高热交换效率。
进一步地，所述上游热交换烟气管(8)、下游热交换烟气管(9)、上游热交换水管(10)及下游热交换水管(11)外壁上均设有螺旋状翘片。采用螺旋状翘片可扩大换热面积，提高热交换效率。
进一步地，所述烟道筒(13-1)内设置有折流板(17)。该折流板(17) 的折流作用，加长了烟气路径，可提高烟气在烟道筒(13-1)内的停留时间，利于烟气与热交换管(13-2)之间充分热交换，可提高热量回收率。
本实用新型的有益效果是：
第一，本实用新型由于该锅炉壳体与炉胆之间形成负压蒸汽室，该负压蒸汽室内的气压低，降低了其内水的汽化温度低，可在较低温度下就可对上游热交换水管和下游热交换水管加热，同时来汽快、低温区间加热效果好，可减少热量浪费；
第二，本实用新型由于该锅炉壳体上安装有真空排气装置，可实现对负压蒸汽室内真空排气，以确保负压蒸汽室内的气压保持在较低值，以保证其内的水汽化温度一直保持低位；
第三，本实用新型由于该负压蒸汽室内设置有上游热交换烟气管和下游热交换烟气管，增加了热交换烟气管内高温烟气与负压蒸汽室内水的热交换径行程和时间，利于烟气热量被更好地充分吸收，减少烟气热量流失；
第四，本实用新型由于在负压蒸汽室内热交换后的烟气会进入烟气冷凝器再次热量回收，可降低烟气排出的温度，同时减少热量浪费；
第五，本实用新型由于烟气冷凝器内烟气可经烟气循环管回流后通过所述超低氮燃烧器实现回收循环燃烧，由于燃烧更加充分，可降低烟气中氮氧化物的排出；
第六，本实用新型由于依次经所述负压蒸汽室内热交换和所述烟气冷凝器内热交换后的烟气温度低，因此经烟气循环管回流后混入助燃空气后进入燃烧室内，不会造成增加燃烧室内温度，有利于减少NOx(即氮氧化物)生成，第七，由于该负压蒸汽室内设置有上游热交换水管和下游热交换水管，增加了热交换水管内冷水与负压蒸汽室内蒸汽之间的热交换径行程和时间，利于冷却水充分热量吸收，尤其在热交换水管内水流速加快时具有明显优势。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为上游热交换烟气管、下游热交换烟气管、上游热交换水管、下游热交换水管或热交换管的的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
参见图1-2，一种超低氮真空热水锅炉，包括锅炉壳体1、该锅炉壳体1内下方设置有炉胆2，该炉胆2内左右两侧分别具有燃烧室3和回燃室4，该燃烧室3左端与超低氮燃烧器5相接，该燃烧室3右端与所述回燃室4相接，该锅炉壳体1与炉胆2之间形成有一负压蒸汽室6，该锅炉壳体1上安装有真空排气装置7，所述负压蒸汽室6内水平设置有上游热交换烟气管8、下游热交换烟气管9、上游热交换水管10及下游热交换水管11；该上游热交换烟气管8右端与所述回燃室4相连通，该上游热交换烟气管8左端穿出所述锅炉壳体1左侧壁后与烟气箱12连通；该下游热交换烟气管9左端穿出所述锅炉壳体1左侧壁后与所述烟气箱12连通，该下游热交换烟气管9右端穿出所述锅炉壳体1右侧壁后与烟气冷凝器13相接，该烟气冷凝器13通过烟气循环管14与所述超低氮燃烧器5相接；该上游热交换水管10左端穿出所述锅炉壳体1左侧壁后与过渡水箱15连通，该上游热交换水管10右端穿出所述锅炉壳体1右侧壁后与进水箱 16连通；该下游热交换水管11左端穿出所述锅炉壳体1左侧壁后与过渡水箱 15连通，该下游热交换水管11右端穿出所述锅炉壳体1右侧壁后与出水箱17 连通。
在本实施例中，所述真空排气装置7包括真空泵，该真空泵与负压蒸汽室6 内管道连通且用于负压蒸汽室6内抽真空。
工作时，所述燃烧室3和回燃室4内燃烧后产生的高温烟气经上游热交换烟气管8进入烟气箱12内，然后经下游热交换烟气管9进入烟气冷凝器13内余热回收，该烟气冷凝器13内余热回收后烟气可经烟气循环管14回流后通过所述超低氮燃烧器5实现回收循环燃烧；而负压蒸汽室6内的水会因炉胆2内燃烧而被加热，同时该上游热交换烟气管8和下游热交换烟气管9内经过的烟气热交换加热，该负压蒸汽室6内水汽化后会与上游热交换水管10和下游热交换水管11外壁热交换，并实现对上游热交换水管10和下游热交换水管11内流经的流水加热，最终热水经出水箱17出水后提供至热水用端。
本实用新型工作时具有以下特点，分析如下：第一，由于该锅炉壳体1与炉胆2之间形成负压蒸汽室6，该负压蒸汽室6内的气压低，降低了其内水的汽化温度低，可在较低温度下就可对上游热交换水管10和下游热交换水管11加热，同时来汽快、低温区间加热效果好，可减少热量浪费；第二，由于该锅炉壳体1上安装有真空排气装置7，可实现对负压蒸汽室6内真空排气，以确保负压蒸汽室6内的气压保持在较低值，以保证其内的水汽化温度一直保持低位；第三，由于该负压蒸汽室6内设置有上游热交换烟气管8和下游热交换烟气管9，增加了热交换烟气管(8，9)内高温烟气与负压蒸汽室6内水的热交换径行程和时间，利于烟气热量被更好地充分吸收，减少烟气热量流失；第四，由于在负压蒸汽室6内热交换后的烟气会进入烟气冷凝器13再次热量回收，可降低烟气排出的温度，同时减少热量浪费，第五，由于烟气冷凝器13内烟气可经烟气循环管14回流后通过所述超低氮燃烧器5实现回收循环燃烧，由于燃烧更加充分，可降低烟气中氮氧化物的排出，第六，由于依次经所述负压蒸汽室6内热交换和所述烟气冷凝器13内热交换后的烟气温度低，因此经烟气循环管14回流后混入助燃空气后进入燃烧室内，不会造成增加燃烧室内温度，有利于减少NOx 即氮氧化物生成，第七，由于该负压蒸汽室6内设置有上游热交换水管10和下游热交换水管11，增加了热交换水管(10，11)内冷水与负压蒸汽室6内蒸汽之间的热交换径行程和时间，利于冷却水充分热量吸收，尤其在热交换水管(10， 11)内水流速加快时具有明显优势。
进一步地，所述下游热交换烟气管9位于所述上游热交换烟气管8上方。由于所述上游热交换烟气管8内的烟气温度高于所述下游热交换烟气管9内的烟气温度，这样利于与负压蒸汽室6内水的热量交换。
进一步地，所述上游热交换水管10位于所述下游热交换水管11上方。由于所述负压蒸汽室6内较高温度的蒸汽先对具有较高温度水的下游热交换水管 11加热，然后再较低温度的蒸汽先对具有较低温度水的上游热交换水管10加热，利于蒸汽热量的充分利用，同时使蒸汽温度高度两个热交换水管温度匹配，可提高热交换效果，并减少热量浪费。
进一步地，所述上游热交换烟气管8、下游热交换烟气管9、上游热交换水管10及下游热交换水管11均具有多个且平行分布。由于各上游热交换烟气管8 和各下游热交换烟气管9单独工作，由于增加了烟气与负压蒸汽室6内水的总热量交换接触面积，可提高热交换效率；另外由于当其中一个或部分热交换烟气管(8，9)内堵塞时，其他未堵塞的热交换烟气管(8，9)仍可正常工作，只是功能降低但不会影响正常工作，大大提高了使用寿命。由于各上游热交换水管 10和各下游热交换水管11单独工作，由于增加了热交换水管10与负压蒸汽室 6内蒸汽的总热交换接触面积，可提高热交换效率；另外由于当其中一个或部分热交换水管(10，11)内堵塞时，其他未堵塞的热交换水管(10，11)仍可正常工作，只是功能降低但不会影响正常工作，大大提高了使用寿命。
进一步地，所述烟气冷凝器13包括烟道筒13-1，该烟道筒13-1内设置有热交换管13-2，该热交换管13-2呈S形，所述烟道筒13-1上设有进烟口13-11、循环出烟口13-12和排烟口13-13，该下游热交换烟气管9右端与进烟口13-11 相接，该烟气循环管14一端与所述循环出烟口13-12相接。工作时，经负压蒸汽室6内热交换降温后的烟气从可进烟口13-11进入烟道筒13-1内，而烟气在烟道筒13-1内可对热交换管13-2内冷却水热交换，并分别经排烟口13-13排出和经循环出烟口13-12进入所述烟气循环管14内。
进一步地，所述热交换管13-2外壁上设有螺旋状翘片。采用螺旋状翘片可扩大换热面积，提高热交换效率。
进一步地，所述上游热交换烟气管8、下游热交换烟气管9、上游热交换水管10及下游热交换水管11外壁上均设有螺旋状翘片。采用螺旋状翘片可扩大换热面积，提高热交换效率。
进一步地，所述烟道筒13-1内设置有折流板17。该折流板17的折流作用，加长了烟气路径，可提高烟气在烟道筒13-1内的停留时间，利于烟气与热交换管13-2之间充分热交换，可提高热量回收率。
参见图2，所述上游热交换烟气管8、下游热交换烟气管9、上游热交换水管10、下游热交换水管11及热交换管13-2均包括中空的管体S，该管体S外壁上设有螺旋状翘片S-1。
另外，该该锅炉壳体1内设置有用于检测所述负压蒸汽室6内水位的水位测量器19，以便于水位测量器19水位控制，使该负压蒸汽室6内水位保持下游热交换水管11与下游热交换烟气管9之间，可同时满足上游热交换水管10、下游热交换水管11同时对负压蒸汽室6内水热交换，同时该负压蒸汽室6内水蒸发的热汽对上游热交换水管10、下游热交换水管11热交换。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种超低氮真空热水锅炉，包括锅炉壳体(1)、该锅炉壳体(1)内下方设置有炉胆(2)，该炉胆(2)内左右两侧分别具有燃烧室(3)和回燃室(4)，该燃烧室(3)左端与超低氮燃烧器(5)相接，该燃烧室(3)右端与所述回燃室(4)相接，其特征在于：
该锅炉壳体(1)与炉胆(2)之间形成有一负压蒸汽室(6)，该锅炉壳体(1)上安装有真空排气装置(7)，所述负压蒸汽室(6)内水平设置有上游热交换烟气管(8)、下游热交换烟气管(9)、上游热交换水管(10)及下游热交换水管(11)；
该上游热交换烟气管(8)右端与所述回燃室(4)相连通，该上游热交换烟气管(8)左端穿出所述锅炉壳体(1)左侧壁后与烟气箱(12)连通；
该下游热交换烟气管(9)左端穿出所述锅炉壳体(1)左侧壁后与所述烟气箱(12)连通，该下游热交换烟气管(9)右端穿出所述锅炉壳体(1)右侧壁后与烟气冷凝器(13)相接，该烟气冷凝器(13)通过烟气循环管(14)与所述超低氮燃烧器(5)相接；
该上游热交换水管(10)左端穿出所述锅炉壳体(1)左侧壁后与过渡水箱(15)连通，该上游热交换水管(10)右端穿出所述锅炉壳体(1)右侧壁后与进水箱(16)连通；
该下游热交换水管(11)左端穿出所述锅炉壳体(1)左侧壁后与过渡水箱(15)连通，该下游热交换水管(11)右端穿出所述锅炉壳体(1)右侧壁后与出水箱(17)连通。
2.根据权利要求1所述的超低氮真空热水锅炉，其特征在于，所述下游热交换烟气管(9)位于所述上游热交换烟气管(8)上方。
3.根据权利要求1所述的超低氮真空热水锅炉，其特征在于，所述上游热交换水管(10)位于所述下游热交换水管(11)上方。
4.根据权利要求1所述的超低氮真空热水锅炉，其特征在于，所述上游热交换烟气管(8)、下游热交换烟气管(9)、上游热交换水管(10)及下游热交换水管(11)均具有多个且平行分布。
5.根据权利要求1所述的超低氮真空热水锅炉，其特征在于，所述烟气冷凝器(13)包括烟道筒(13-1)，该烟道筒(13-1)内设置有热交换管(13-2)，该热交换管(13-2)呈S形，所述烟道筒(13-1)上设有进烟口(13-11)、循环出烟口(13-12)和排烟口(13-13)，该下游热交换烟气管(9)右端与进烟口(13-11)相接，该烟气循环管(14)一端与所述循环出烟口(13-12)相接。
6.根据权利要求5所述的超低氮真空热水锅炉，其特征在于，所述热交换管(13-2)外壁上设有螺旋状翘片。
7.根据权利要求5所述的超低氮真空热水锅炉，其特征在于，上游热交换烟气管(8)、下游热交换烟气管(9)、上游热交换水管(10)及下游热交换水管(11)外壁上均设有螺旋状翘片。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的超低氮真空热水锅炉，其特征在于，所述烟道筒(13-1)内设置有折流板(18)。
CN201821033561.1U 2018-07-02 2018-07-02 一种超低氮真空热水锅炉 Active CN208983615U (zh)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112944381A (zh) * 2021-04-23 2021-06-11 王耀 一种燃烧器用内部换热系统

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