CN212179224U - 冷凝式锅炉系统 - Google Patents

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CN212179224U CN202020316789.2U CN202020316789U CN212179224U CN 212179224 U CN212179224 U CN 212179224U CN 202020316789 U CN202020316789 U CN 202020316789U CN 212179224 U CN212179224 U CN 212179224U
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朱晓鹏
任华荣
郭鹏飞
仇颖
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Abstract

本实用新型公开一种冷凝式锅炉系统,其包括燃烧器、炉膛、烟囱、换热器、板式烟气冷凝器;板式烟气冷凝器包括壳体及置于其内的芯体,所述芯体包括叠置并相抵的多个板管,板管内设有空腔或管道或为中空结构,板管表面设有多组平行的凸起,两板管相抵形成烟气通道,板管内形成水侧通道;燃烧器与炉膛连通,炉膛与板式烟气冷凝器的烟气入口相连,烟囱与板式烟气冷凝器的烟气出口连通;换热器与板式烟气冷凝器水侧通道连通;排水管与板式烟气冷凝器烟气通道连通。本系统为一体式冷凝式锅炉系统,其中的板管结构可强化烟气与一次侧循环水的换热,热效率高,所占空间小,优选采用再循环烟气回路的设置,还可降低污染物排放。

Description

冷凝式锅炉系统
技术领域
本实用新型属于制热设备领域,具体涉及一种燃油、燃气的冷凝式热水锅炉系统。
背景技术
在众多锅炉系统中,应用于燃气(油)锅炉的烟气冷凝技术是一种充分回收烟气中的低温显热和水蒸汽冷凝潜热的技术,即回收以天然气等气体作为燃料产生的烟气,该烟气其水露点温度在55~62℃,若将烟气温度降低到此温度以下,烟气中的水蒸气便可冷凝,从而达到回收烟气中的潜热和低温显热的目的,而随着地暖、生活热水等低温负荷的兴起,对冷凝式锅炉系统提出了更高的要求。
现有技术的烟气冷凝锅炉热系统,冷凝器的配置方式一种为预混燃烧匹配铸铝换热器,另一种是配置外置翅片管冷凝器;其中预混燃烧匹配铸铝换热器系统受燃烧稳定性等限制,一般单机功率小于2MW,大型社区供热站等场所需多台并联,存在占地空间大、管理不方便的问题。而外置翅片管冷凝器分体结构存在以下缺点:分体结构复杂,占用空间大,烟气、水回程多,阻力大,风机、水泵容量大电耗高;酸性冷凝水对碳钢、钢铝复合翅式管等材料有腐蚀性,而不锈钢翅片管金属耗量大且翅片管背风侧有积灰现象影响传热。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种冷凝式锅炉系统,其为采用板式烟气冷凝器的一体式锅炉系统,以克服前述冷凝式锅炉系统的一种或多种缺陷。
本实用新型的技术方案为:一种冷凝式锅炉系统,包括燃烧器8、炉膛5、锅炉壳6、烟囱1及换热器3,还包括板式烟气冷凝器2:
-所述板式烟气冷凝器2包括壳体29及置于其内的芯体213,
-所述芯体213包括叠置并相抵的多个板管25,所述板管25内设有空腔或管道;
-所述板管25表面设有多组平行的凸起251,所述两相抵板管之间形成烟气通道216,板管内的空腔或管道形成水侧通道217;
所述燃烧器8与炉膛5连通,炉膛5与板式烟气冷凝器2的烟气通道的入口连通,烟囱1与板式烟气冷凝器2的烟气通道的出口连通;
所述换热器3与板式烟气冷凝器2水侧通道217连通;
所述排水管12与板式烟气冷凝器2烟气通道216连通。
进一步地,所述板管25包括两换热板252,所述换热板252为矩形状,换热板252长边向外弯折形成连接部2521,两连接部2521对接焊连接,所述换热板设有凸起的表面向外;所述两换热板焊接后内部形成为中空结构,所述中空结构形成水侧通道217。
进一步地,所述板管25表面凸起251的延伸方向与板管的长边间的夹角为锐角。
进一步地,相抵板管的凸起251交错布置。
进一步地,所述壳体29上设有与所述烟气通道连通的烟气入口214和烟气出口215,壳体29上设有与所述水侧通道217连通的进水口212和出水口210;所述壳体29的底部设有排水管12,所述排水管12与烟气通道连通;炉膛与板式烟气冷凝器的烟气入口214相连,烟囱1与板式烟气冷凝器的烟气出口215连通;
进一步地,
-所述壳体29包括上联箱27、下联箱21以及连接上联箱27与下联箱21的承压板24;
-上联箱27的底部连接有上主板26,下联箱的顶部连接有下主板22,所述上主板26与下主板22位于所述芯体213的上端部和下端部,与每个板管的上、下端面固定连接;
-上联箱27通过芯体213的水侧通道217与下联箱21连通;
-所述进水口212开设在上联箱27上,所述出水口210开设在下联箱21上;
-烟气入口214与烟气出口215开设在承压板24上。
进一步地,
-所述壳体29包括上联箱27、下联箱21以及连接上联箱27与下联箱21的承压板24;
-上联箱27的底部连接有上主板26,下联箱的顶部连接有下主板22,所述上主板26与下主板22位于所述芯体213的上端部和下端部,与每个板管的上、下端面固定连接,上联箱27通过芯体213的水侧通道217与下联箱21连通;
-所述进水口212开设在上联箱27上,所述出水口210开设在上联箱27上;
-在上联箱27内与进水口212和出水口210相应位置的中部设有隔板211;
烟气入口214与烟气出口215开设在承压板24上。
进一步地,所述承压板24外侧有加强筋23;所述板管采用耐露点腐蚀的金属板冷冲压制成。
进一步地,还包括夹套7,夹套设置在炉膛5与锅炉壳6之间,板式烟气冷凝器2的出水口与所述夹套7连通,夹套7通过水泵4与换热器3连通。
进一步地,还包括混合器10和风机9,所述风机9与燃烧器8连通,所述混合器10与风机9连通,板式烟气冷凝器的烟气出口处设有再循环烟气出口11,所述再循环烟气出口11与混合器10连通。
本实用新型所述的冷凝式锅炉系统,把板式烟气冷凝器整合到燃气/油锅炉系统中,构成了一体式热水锅炉系统,其有益效果在于:多个叠置相抵设置板管构成的芯体,两相抵板管之间形成烟气通道,板管内形成水侧通道,板管上的凸起,能够增强烟体的湍流程度,降低传热边界层厚度,增加传热效果,充分回收冷凝热,提高冷凝式锅炉系统热效率,结构紧凑,空间占用小,金属耗量小;同时能增加板管换热件壁面的自剪切能力,避免烟气中灰尘沉积,延长设备的使用周期,降低维护成本。
附图说明
图1是本实用新型的一个实施例的系统流程结构示意图;
图2是本实用新型的一个实施例的板式烟气冷凝器芯体结构示意图;
图3是本实用新型的一个实施例的板式烟气冷凝器芯体结构示意图;
图4是本实用新型的一个实施例的板式烟气冷凝器芯体结构示意图;
图5是本实用新型的一个实施例的板管结构示意图;
图6是本实用新型的一个实施例的板管结构示意图。
图中:
1-烟囱;2-板式烟气冷凝器;3-换热器;4-水泵;5-炉膛;6-锅炉壳;7-夹套;8-燃烧器;9-风机;10-混合器;11-再循环烟气出口;12-冷凝水管;21-下联箱;22-下主板;23-加强筋;24-承压板;25-板管;251-凸起;252-换热板;2521-连接部;26-上主板;27-上联箱;28-腔室;29-壳体;210-出水口;211-隔板;212-进水口;213-芯体;214-烟气入口;215-烟气出口;216-烟气通道;217-水侧通道。
具体实施方式
为更清晰地阐述,现结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步地说明:
具体实施例1:
如图1和2所示,一种冷凝式锅炉系统,包括燃烧器8、炉膛5、烟囱1及换热器3,还包括板式烟气冷凝器2;
板式烟气冷凝器2包括壳体29及置于其内的芯体213,芯体213包括叠置并相抵的多个板管25,板管25为中空结构,板管25表面设有多组平行的凸起251,两相抵板管25之间形成烟气通道216,板管内形成水侧通道217,壳体29上设有与烟气通道连通的烟气入口214和烟气出口215,壳体29上设有与水侧通道连通的进水口212和出水口210,壳体29的底部设有排水管12,所述排水管12与烟气通道连通;
燃烧器8与炉膛5连通,炉膛5与板式烟气冷凝器2的烟气入口214相连,烟囱1与板式烟气冷凝器2的烟气出口215连通;
换热器3与板式烟气冷凝器2水侧通道217连通;
排水管12与板式烟气冷凝器2烟气通道216连通;
如图1、2和3所示,在本实用新型中所述的冷凝水锅炉系统中,天然气或油等燃料在锅炉燃烧器8中燃烧,产生的烟气通过烟气入口214进入到烟气通道216,与从换热器3中进入到板式烟气冷凝器2水侧通道217中的回水进行换热,使烟气温度降低,当烟气温度降低到露点温度,烟气中的水蒸气便会冷凝,形成冷凝水,达到回收水蒸气中冷凝热的目的,并从排水管12中排出;板式烟气冷凝器2中空状板管25上平行设置的凸起251,在两相抵板管25间形成了触点,增加了烟气在流动时的湍流程度,降低传热边界层厚度,增强了传热效果,提高了热效率,适用于在采暖、生活热水的低温负荷工况,具体地,工况60/30℃供/回水的冷凝式锅炉系统,通过板式烟气冷凝器2,换热器3中30℃的回水可将烟气降温至35℃以下,充分回收烟气中水蒸气得冷凝热,相对于排烟温度在150℃的传统非冷凝式锅炉,回收的烟气中冷凝潜热和显热约为低位发热量的14%,板式烟气冷凝器2高效的传热效果,可将冷凝式锅炉系统效率提高到104%;同时,板管25上的凸起251能增加板管25壁面的自剪切能力,避免气体中灰尘沉积,延长设备的使用周期,降低维护成本;如图5、6所示,板管25表面的凸起251的延伸方向与金属板长边间的夹角为锐角,两相抵板管的凸起251交错布置;倾斜的凸起251,交错相抵,在烟气通道216内形成了多触点的网状流道,增强了烟气在烟气通道216内的湍流强度,提高传热效果;为了进一步适应烟气与回水换热工况的高温环境,如图5所示,板管25包括两换热板252,换热板252为矩形状,换热板252长边向外弯折形成连接部2521,两连接部2对接焊连接;对接焊接形式,避免了搭接焊接的缝隙腐蚀风险。
板管是由耐露点腐蚀的金属板冷冲压制成,由0.5-2.5mm不锈钢、ND钢等耐露点腐蚀的金属板。
如图2、4所示,壳体29包括上联箱27、下联箱21以及连接上联箱27与下联箱21的承压板24,上联箱27的底部连接有上主板26,下联箱的顶部连接有下主板22,上主板26与下主板22位于所述芯体213的上端部和下端部,与每个板管2131的上、下端面固定连接,上联箱27通过换热芯体的水侧通道与下联箱21连通,进水口212开设在上联箱27上,出水口210开设在下联箱21上,烟气入口214与烟气出口215开设在承压板24上;在板式烟气冷凝器2的流程设置过程中,为了保证烟气的冷凝效果,可以选择水侧流道为奇数程,1程、3程或5程,则出水口210和进水口211分别布置在上下两侧。
如图2、3所示,壳体29包括上联箱27、下联箱21以及连接上联箱27与下联箱21的承压板24,上联箱27的底部连接有上主板26,下联箱的顶部连接有下主板22,上主板26与下主板22位于所述芯体213的上端部和下端部,与每个板管2131的上、下端面固定连接,上联箱27通过换热芯体的水侧通道与下联箱21连通,进水口212开设在上联箱27上,出水口210开设在上联箱27上,在上联箱27内与进水口212和出水口210相应位置的中部设有隔板211;烟气入口214与烟气出口215开设在承压板24上;在板式烟气冷凝器2的流程设置过程中,为了保证烟气的冷凝效果,可以选择水侧流道为偶数程,2程、4程或6程,则出水口210和进水口211可均布置在上联箱27上。
如图2所示,为了保证壳体29的强度,承压板24外侧设有加强筋23。
如图1所示,冷凝式锅炉系统还包括夹套7,在炉膛5与锅炉壳6之间,板式烟气冷凝器2出水口212与夹套7连通,夹套7通过水泵4与换热器3连通;夹套7的设置,使换热器3的回水,在经过板式烟气换热器2后,进入夹套7,可起到对炉膛5降温的目的,降低NOx的排放;同时,如图1所示,冷凝式锅炉系统还包括混合器10和风机9,风机9与燃烧器8连通,混合器10与风机9连通,板式烟气冷凝器2的烟气出口215处设有再循环烟气出口11,再循环烟气出口11与混合器10连通,形成了再循环烟气通道,利用烟气的再循环利用,进一步降低了NOx的排放。
实施例2:
一种冷凝式锅炉系统,包括燃烧器8、炉膛5、锅炉壳6、烟囱1及换热器3,还包括板式烟气冷凝器2:
-所述板式烟气冷凝器2包括壳体29及置于其内的芯体213,
-所述芯体213包括叠置并相抵的多个板管25,所述板管25内设有空腔或管道;
-所述板管25表面设有多组平行的凸起251,所述两相抵板管之间形成烟气通道216,板管内的空腔或管道形成水侧通道217;
所述燃烧器8与炉膛5连通,炉膛5与板式烟气冷凝器2的烟气通道的入口连通,烟囱1与板式烟气冷凝器2的烟气通道的出口连通;
所述换热器3与板式烟气冷凝器2水侧通道217连通;
所述排水管12与板式烟气冷凝器2烟气通道216连通。
实施例3:
比实施例2更包括的是,所述板管25包括两换热板252,所述换热板252为矩形状,换热板252长边向外弯折形成连接部2521,两连接部2521对接焊连接,所述换热板设有凸起的表面向外;所述两换热板焊接后内部形成为中空结构,所述中空结构形成水侧通道217。
实施例4:
比实施例2、3更包括的是,所述板管25表面凸起251的延伸方向与板管的长边间的夹角为锐角。
实施例5:
比实施例2、3更包括的是,相抵板管的凸起251交错布置。
实施例6:
比以上实施例更包括的技术内容是,所述壳体29上设有与所述烟气通道连通的烟气入口214和烟气出口215,壳体29上设有与所述水侧通道217连通的进水口212和出水口210;所述壳体29的底部设有排水管12,所述排水管12与烟气通道连通;炉膛与板式烟气冷凝器的烟气入口214相连,烟囱1与板式烟气冷凝器的烟气出口215连通;
实施例7:
比以上实施例更包括的技术内容是,-所述壳体29包括上联箱27、下联箱21以及连接上联箱27与下联箱21的承压板24;
-上联箱27的底部连接有上主板26,下联箱的顶部连接有下主板22,所述上主板26与下主板22位于所述芯体213的上端部和下端部,与每个板管的上、下端面固定连接;
-上联箱27通过芯体213的水侧通道217与下联箱21连通;
-所述进水口212开设在上联箱27上,所述出水口210开设在下联箱21上;
-烟气入口214与烟气出口215开设在承压板24上。
实施例8:
比以上实施例更包括的技术内容是,-所述壳体29包括上联箱27、下联箱21以及连接上联箱27与下联箱21的承压板24;
-上联箱27的底部连接有上主板26,下联箱的顶部连接有下主板22,所述上主板26与下主板22位于所述芯体213的上端部和下端部,与每个板管的上、下端面固定连接,上联箱27通过芯体213的水侧通道217与下联箱21连通;
-所述进水口212开设在上联箱27上,所述出水口210开设在上联箱27上;
-在上联箱27内与进水口212和出水口210相应位置的中部设有隔板211;
-烟气入口214与烟气出口215开设在承压板24上。
实施例9:
比以上实施例更包括的技术内容是,所述承压板24外侧有加强筋23;所述板管采用耐露点腐蚀的金属板冷冲压制成。
实施例10:
比以上实施例更包括的技术内容是,还包括夹套7,夹套设置在炉膛5与锅炉壳6之间,板式烟气冷凝器2的出水口与所述夹套7连通,夹套7通过水泵4与换热器3连通。
实施例11:
比以上实施例更包括的技术内容是,还包括混合器10和风机9,所述风机9与燃烧器8连通,所述混合器10与风机9连通,板式烟气冷凝器的烟气出口处设有再循环烟气出口11,所述再循环烟气出口11与混合器10连通。
需要说明的是,以上的实施例中,进/出气口可以为进/出气道或进/出气通道等替代。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本案的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本案进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本案的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本案技术方案的精神,其均应涵盖在本案请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种冷凝式锅炉系统,包括燃烧器(8)、炉膛(5)、锅炉壳(6)、烟囱(1)及换热器(3),其特征在于,还包括板式烟气冷凝器(2):
-所述板式烟气冷凝器(2)包括壳体(29)及置于其内的芯体(213),
-所述芯体(213)包括叠置并相抵的多个板管(25),所述板管(25)内设有空腔或管道;
-所述板管(25)表面设有多组平行的凸起(251),两相抵板管之间形成烟气通道(216),板管内的空腔或管道形成水侧通道(217);
所述燃烧器(8)与炉膛(5)连通,炉膛(5)与板式烟气冷凝器(2)的烟气通道的入口连通,烟囱(1)与板式烟气冷凝器(2)的烟气通道的出口连通;
所述换热器(3)与板式烟气冷凝器(2)水侧通道(217)连通;
排水管(12)与板式烟气冷凝器(2)烟气通道(216)连通。
2.根据权利要求1所述的一种冷凝式锅炉系统,其特征在于,所述板管(25)包括两换热板(252),所述换热板(252)为矩形状,换热板(252)长边向外弯折形成连接部(2521),两连接部(2521)对接焊连接,所述换热板设有凸起的表面向外;所述两换热板焊接后内部形成为中空结构,所述中空结构形成水侧通道(217)。
3.根据权利要求1或2所述的一种冷凝式锅炉系统,其特征在于,所述板管(25)表面凸起(251)的延伸方向与板管的长边间的夹角为锐角。
4.根据权利要求1或2所述的一种冷凝式锅炉系统,其特征在于,两相抵板管的凸起(251)交错布置。
5.根据权利要求1所述的一种冷凝式锅炉系统,其特征在于,所述壳体(29)上设有与所述烟气通道连通的烟气入口(214)和烟气出口(215),壳体(29)上设有与所述水侧通道(217)连通的进水口(212)和出水口(210);所述壳体(29)的底部设有排水管(12),所述排水管(12)与烟气通道连通;炉膛与所述板式烟气冷凝器的烟气入口(214)相连,烟囱(1)与所述板式烟气冷凝器的烟气出口(215)连通。
6.根据权利要求5所述的一种冷凝式锅炉系统,其特征在于,
-所述壳体(29)包括上联箱(27)、下联箱(21)以及连接上联箱(27)与下联箱(21)的承压板(24);
-上联箱(27)的底部连接有上主板(26),下联箱的顶部连接有下主板(22),所述上主板(26)与下主板(22)位于所述芯体(213)的上端部和下端部,与每个板管(25)的上、下端面固定连接;
-上联箱(27)通过芯体(213)的水侧通道(217)与下联箱(21)连通;
-所述进水口(212)开设在上联箱(27)上,所述出水口(210)开设在下联箱(21)上;
-烟气入口(214)与烟气出口(215)开设在承压板(24)上。
7.根据权利要求5所述的一种冷凝式锅炉系统,其特征在于,
-所述壳体(29)包括上联箱(27)、下联箱(21)以及连接上联箱(27)与下联箱(21)的承压板(24);
-上联箱(27)的底部连接有上主板(26),下联箱的顶部连接有下主板(22),所述上主板(26)与下主板(22)位于所述芯体(213)的上端部和下端部,与每个板管的上、下端面固定连接,上联箱(27)通过芯体(213)的水侧通道(217)与下联箱(21)连通;
-所述进水口(212)开设在上联箱(27)上,所述出水口(210)开设在上联箱(27)上;
-在上联箱(27)内与进水口(212)和出水口(210)相应位置的中部设有隔板(211);
-烟气入口(214)与烟气出口(215)开设在承压板(24)上。
8.根据权利要求6或7所述的一种冷凝式锅炉系统,其特征在于,所述承压板(24)外侧有加强筋(23);所述板管采用耐露点腐蚀的金属板冷冲压制成。
9.根据权利要求1所述的一种冷凝式锅炉系统,其特征在于,还包括夹套(7),夹套设置在炉膛(5)与锅炉壳(6)之间,板式烟气冷凝器(2)的出水口与所述夹套(7)连通,夹套(7)通过水泵(4)与换热器(3)连通。
10.根据权利要求1所述的一种冷凝式锅炉系统,其特征在于,还包括混合器(10)和风机(9),所述风机(9)与燃烧器(8)连通,所述混合器(10)与风机(9)连通,板式烟气冷凝器的烟气出口处设有再循环烟气出口(11),所述再循环烟气出口(11)与混合器(10)连通。
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