CN213542430U - 一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉 - Google Patents

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弓振宇
李东
张志祥
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本实用新型公开了一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,包括:立式的锅炉本体,在锅炉本体的内部安装有波形炉胆,在锅炉本体的外部设置有耐火绝热层,在锅炉本体的外部设有伸入波形炉胆全预混超低氮燃烧器,在锅炉本体内部竖直设置有若干根对流烟管,每根对流烟管的进烟端伸入波形炉胆的内部、排烟端从下管板伸出锅炉本体,在锅炉本体的下管板下方设有集烟箱,在集烟箱内的中部设有扁平蚊香型螺旋翅片盘管冷凝器,扁平蚊香型螺旋翅片盘管冷凝器的出水端伸入并连通锅炉本体、进水端伸出集烟箱,在集烟箱的下部侧壁上设有出烟口,在锅炉本体的顶端设置有与锅炉本体内部汽水空间相连通的出蒸汽口。本实用新型具有锅炉效率高且占地面积小的优点。

Description

一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉
技术领域
本实用新型涉及冷凝蒸汽锅炉设备技术领域,具体涉及一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉。
背景技术
近几年国内雾霾天气严重,PM2.5大面积超标,影响PM2.5的主要气体成分是氮氧化物(NOX)。随着国家对环保要求不断提高,先后发布了TSG G0002《锅炉节能技术监督管理规程》第一号修改单,国市监特设〔2018〕227号《关于加强锅炉节能环保工作的通知》等法规和文件,对国内锅炉的设计热效率和大气污染物初始排放浓度的限定值有了进一步的提高,特别是控制NOX的排放越来越严格。
目前市场上的燃气低氮冷凝蒸汽锅炉多数为三回程结构,带分体式烟气节能器和冷凝器的,其烟气流程较长,结构复杂,占地空间大。其配置的分体式冷凝器多为高频焊接碳钢螺旋翅片管,翅片根部有褶皱,难以焊透,换热效率不足,只能加大螺旋翅片换热管的长度,增大冷凝换热器体积,使烟气中的高温水蒸气冷凝。同时碳钢翅片耐腐蚀、耐磨蚀性能较差,1立方米的天然气在燃烧的过程中,能够产生约1.6公斤的冷凝水,冷凝水中含有硝酸、亚硝酸等酸性成分,PH<5,酸性较强,对只有0.5mm左右厚的碳钢翅片具有极强的腐蚀性,造成冷凝失效,导致锅炉效率降低。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种使用可靠、锅炉效率高且占地空间小的单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉。
为实现上述目的,本实用新型采用了如下技术方案:一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,包括:立式的锅炉本体,在锅炉本体的内部安装有纵向设置的顶端开口且底端封闭的波形炉胆,波形炉胆的封闭端向下伸入到锅炉本体内部的汽水空间,波形炉胆的开口端向上伸出锅炉本体,在锅炉本体的外部设置有耐火绝热层,耐火绝热层延伸覆盖波形炉胆的开口端,在锅炉本体的外部设置有全预混超低氮燃烧器,全预混超低氮燃烧器的燃烧头从波形炉胆的开口端向下伸入到波形炉胆的内部,在波形炉胆下方的锅炉本体内部汽水空间中竖直设置有若干根对流烟管,每根对流烟管的进烟端从波形炉胆底部的炉胆管板向上伸入并连通波形炉胆的内部,每根对流烟管的排烟端从锅炉本体底部的下管板向下伸出锅炉本体,在锅炉本体的下管板下方设置有集烟箱,各对流烟管的排烟端从锅炉本体底部的下管板向下伸出锅炉本体后伸入集烟箱,在集烟箱内的中部设置有扁平蚊香型螺旋翅片盘管冷凝器,所述扁平蚊香型螺旋翅片盘管冷凝器的出水端从锅炉本体底部的下管板向上伸入并连通锅炉本体内部的汽水空间,所述扁平蚊香型螺旋翅片盘管冷凝器的进水端水平伸出集烟箱,在集烟箱的下部侧壁上设置有便于烟气排出的出烟口,在锅炉本体的顶端设置有与锅炉本体内部汽水空间相连通的出蒸汽口。
进一步地,前述的一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,其中:波形炉胆伸入到锅炉本体内部汽水空间的部位与锅炉本体内壁之间留有间隙,波形炉胆的开口端设置有耐火绝热层。
进一步地,前述的一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,其中:对流烟管为直扭纹管。
进一步地,前述的一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,其中:扁平蚊香型螺旋翅片盘管冷凝器的螺旋翅片采用不锈钢材质,翅片根部和钢管采用激光全焊透焊接。
进一步地,前述的一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,其中:在集烟箱的底部设置有冷凝水排出口,冷凝水排出口连接有U型烟气冷凝水排出管。
进一步地,前述的一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,其中:在锅炉本体的顶端设置有伸入锅炉本体内部汽水空间的安全阀。
进一步地,前述的一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,其中:在锅炉本体的中上部设置有水位控制筒。
进一步地,前述的一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,其中:在锅炉本体的顶端设置有伸入锅炉本体内部汽水空间的缺水电极,在锅炉本体的顶端设置有伸入锅炉本体内部汽水空间的用于检测的压力的压力表和压力传感器。
进一步地,前述的一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,其中:在锅炉本体的出蒸汽口处设置有汽水分离器和主汽阀。
进一步地,前述的一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,其中:在锅炉本体底部的下管板上设置有与锅炉本体内部汽水空间相连通的排水管,在排水管上设置有控制阀门。
通过上述技术方案的实施,本实用新型的有益效果是:(1)采用全预混低氮表面燃烧机,燃烧比例调节技术,智能锅炉控制器配合以天然气组合比例调节阀和全预混变频风机及金属纤维表面燃烧头,保证最佳的空燃比,火焰小,散热面积大,火焰温度低,同时火焰小缩短了氧、氮等气体在火焰中的停留时间,热反应NOx和燃料NOx都得到了明显的抑制,烟气NOx排放可达到≤30mg/Nm3的超低氮排放要求;并自动调节锅炉出力来满足动态热负荷,使锅炉热输出曲线尽量贴近动态热需求曲线,较少无效输出,也达到低NOX排放效果;
(2)采用直扭纹管作为对流烟管,减少锅炉换热回程,改变烟管初始形状,减小烟气流通截面积,具有改变管内烟气层流对流换热为湍流对流换热,降低烟管中心至管壁的烟气温度梯度,且加快烟气流速,强化烟气侧传热,从而使高温烟气迅速降温,使烟气中的水蒸气冷凝成冷凝水排出,从而提高锅炉效率;
(3)内置式扁平蚊香型螺旋翅片盘管冷凝器,换热面积大,体积小,能充分回收烟气中水蒸气的潜热和显热,达到冷凝节能的效果;螺旋翅片采用不锈钢材质,翅片根部和钢管采用激光全焊透焊接,传热效率高,可是高温烟气中的水蒸气深度冷凝,同时不锈钢翅片耐腐蚀性优秀,使用周期长;
(4)采用波形炉胆及直扭纹管减小锅炉本体的轴向伸缩变形,减轻炉胆、烟管伸长在炉胆与管板,烟管与管板连接处所造成的应力集中,避免本体应力腐蚀开裂,延长了锅炉整体的使用寿命;
(5)烟气从上向下为单回程换热,锅炉占地显著减小。
附图说明
图1为本实用新型所述的一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉的立面剖视图。
图2为图1的A-A向剖视图。
图3为图1中所示的对流烟管的旋扭部分剖视图。
图4为图1中所示的扁平蚊香型螺旋翅片盘管冷凝器中的扁平螺旋翅片盘管的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作,困此不能理解为对本实用新型的限制。
如图1、图2、图3、图4所示,所述的一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,包括:立式的锅炉本体1,在锅炉本体1的内部安装有纵向设置的顶端开口且底端封闭的波形炉胆2,波形炉胆2的封闭端向下伸入到锅炉本体1内部的汽水空间3,波形炉胆2的开口端向上伸出锅炉本体1,在锅炉本体1的外部设置有耐火绝热层4,耐火绝热层4延伸覆盖波形炉胆2的开口端,在锅炉本体1的外部设置有全预混超低氮燃烧器5,全预混超低氮燃烧器5电连接有变频风机52,全预混超低氮燃烧器5的燃烧头51从波形炉胆2的开口端向下伸入到波形炉胆2的内部,在波形炉胆2下方的锅炉本体1内部汽水空间3中竖直设置有若干根对流烟管6,每根对流烟管6的进烟端从波形炉胆2底部的炉胆管板21向上伸入并连通波形炉胆2的内部,每根对流烟管6的排烟端从锅炉本体1底部的下管板7向下伸出锅炉本体1,在锅炉本体1的下管板7下方设置有集烟箱8,各对流烟管6的排烟端从锅炉本体1底部的下管板7向下伸出锅炉本体1后伸入集烟箱8,在集烟箱8内的中部设置有扁平蚊香型螺旋翅片盘管冷凝器9,所述扁平蚊香型螺旋翅片盘管冷凝器9的出水端92从锅炉本体1底部的下管板7向上伸入并连通锅炉本体1内部的汽水空间3,所述扁平蚊香型螺旋翅片盘管冷凝器9的进水端91水平伸出集烟箱8,在扁平蚊香型螺旋翅片盘管冷凝器9的进水端91依次设置有截止阀17、止回阀18及给水泵19,在集烟箱8的下部侧壁上设置有便于烟气排出的出烟口10,在锅炉本体1的顶端设置有与锅炉本体1内部汽水空间3相连通的出蒸汽口;在本实施例中,在锅炉本体1的出蒸汽口处设置有汽水分离器11和主汽阀12,这样能够供用户使用洁净干燥的蒸汽;
在本实施例中,波形炉胆2伸入到锅炉本体1内部汽水空间3的部位与锅炉本体1内壁之间留有间隙,波形炉胆2的开口端设置有耐火绝热层13,这样可以使汽水空间内的水能够将波形炉胆2伸入到汽水空间内部的部分全部浸在内部,从而保证波形炉胆对汽水空间内部水的加热效果,同时避免波形炉胆与汽水空间的罐壁直接接触,造成汽水空间过热损坏,同时避免波形炉胆在长度方向的冷热伸缩变化,减小炉胆开口端与本体焊接部位的压力集中;
在本实施例中,对流烟管6为直扭纹管,通过改变烟管初始形状,能减小烟气流通截面积,能改变管内烟气层流对流换热为湍流对流换热,降低烟管中心至管壁的烟气温度梯度,且加快烟气流速,强化烟气侧传热,从使高温烟气中的水蒸气部分冷凝;
在本实施例中,扁平蚊香型螺旋翅片盘管冷凝器9的螺旋翅片采用不锈钢材质,翅片根部和钢管采用激光全焊透焊接,这样可以进一步提高传热效率,换热面积大、体积小,能充分回收高温烟气中水蒸气的潜热和显热,达到冷凝节能的效果,同时不锈钢翅片耐腐蚀性优秀,不会随着烟气和冷凝水的冲刷腐蚀失效而降低传热效果,不会减小锅炉的整体热效率;
在本实施例中,在集烟箱8的底部设置有冷凝水排出口,冷凝水排出口连接有U型烟气冷凝水排出管14,这样可以防止烟气从冷凝水排出口直接排出;在本实施例中,在锅炉本体1的顶端设置有伸入锅炉本体1内部汽水空间3的安全阀15,这样当汽水空间中压力超过安全阀的限定值时,安全阀打开,从而对锅炉进行保护;在本实施例中,在锅炉本体1的中上部设置有水位控制筒16,通过控制器控制位于冷凝器进水端91的截止阀17和止回阀18后的给水泵19的启停以维持当汽水空间3中水位的稳定;
在本实施例中,在锅炉本体1的顶端设置有伸入锅炉本体1内部汽水空间3的缺水电极20,当汽水空间中水位低于限定极低水位时,缺水电极20会向控制器发送缺水信号,控制器控制锅炉停机联锁保护;在本实施例中,在锅炉本体1的顶端设置有伸入锅炉本体1内部汽水空间3的用于检测的压力的压力表21和压力传感器22,这样能够反映出从汽水空间内压力,便于自动控制锅炉的运转情况;
在本实施例中,在锅炉本体1底部的下管板7上设置有与锅炉本体1内部汽水空间3相连通的排水管23,在排水管23上设置有控制阀门24,这样在锅炉不使用的时候,能通过排水管23将汽水空间内的炉水排出;
本实用新型的优点是:
(1)采用全预混低氮表面燃烧机,燃烧比例调节技术,智能锅炉控制器配合以天然气组合比例调节阀和全预混变频风机及金属纤维表面燃烧头,保证最佳的空燃比,火焰小,散热面积大,火焰温度低,同时火焰小缩短了氧、氮等气体在火焰中的停留时间,热反应NOx和燃料NOx都得到了明显的抑制,烟气NOx排放可达到≤30mg/Nm3的超低氮排放要求;并自动调节锅炉出力来满足动态热负荷,使锅炉热输出曲线尽量贴近动态热需求曲线,较少无效输出,也达到低NOX排放效果;
(2)采用直扭纹管作为对流烟管,减少锅炉换热回程,改变烟管初始形状,减小烟气流通截面积,具有改变管内烟气层流对流换热为湍流对流换热,降低烟管中心至管壁的烟气温度梯度,且加快烟气流速,强化烟气侧传热,从而使高温烟气迅速降温,使烟气中的水蒸气冷凝成冷凝水排出,从而提高锅炉效率;
(3)内置式扁平蚊香型螺旋翅片盘管冷凝器,换热面积大,体积小,能充分回收烟气中水蒸气的潜热和显热,达到冷凝节能的效果;螺旋翅片采用不锈钢材质,翅片根部和钢管采用激光全焊透焊接,传热效率高,可是高温烟气中的水蒸气深度冷凝,同时不锈钢翅片耐腐蚀性优秀,使用周期长;
(4)采用波形炉胆及直扭纹管减小锅炉本体的轴向伸缩变形,减轻炉胆、烟管伸长在炉胆与管板,烟管与管板连接处所造成的应力集中,避免本体应力腐蚀开裂,延长了锅炉整体的使用寿命;
(5)烟气从上向下为单回程换热,锅炉占地显著减小。
以上所述仅是本实用新型的较佳实施例,并非是对本实用新型作任何其他形式的限制,而依据本实用新型的技术实质所作的任何修改或等同变化,仍属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,包括:立式的锅炉本体,其特征在于:在锅炉本体的内部安装有纵向设置的顶端开口且底端封闭的波形炉胆,波形炉胆的封闭端向下伸入到锅炉本体内部的汽水空间,波形炉胆的开口端向上伸出锅炉本体,在锅炉本体的外部设置有耐火绝热层,耐火绝热层延伸覆盖波形炉胆的开口端,在锅炉本体的外部设置有全预混超低氮燃烧器,全预混超低氮燃烧器的燃烧头从波形炉胆的开口端向下伸入到波形炉胆的内部,在波形炉胆下方的锅炉本体内部汽水空间中竖直设置有若干根对流烟管,每根对流烟管的进烟端从波形炉胆底部的炉胆管板向上伸入并连通波形炉胆的内部,每根对流烟管的排烟端从锅炉本体底部的下管板向下伸出锅炉本体,在锅炉本体的下管板下方设置有集烟箱,各对流烟管的排烟端从锅炉本体底部的下管板向下伸出锅炉本体后伸入集烟箱,在集烟箱内的中部设置有扁平蚊香型螺旋翅片盘管冷凝器,所述扁平蚊香型螺旋翅片盘管冷凝器的出水端从锅炉本体底部的下管板向上伸入并连通锅炉本体内部的汽水空间,所述扁平蚊香型螺旋翅片盘管冷凝器的进水端水平伸出集烟箱,在集烟箱的下部侧壁上设置有便于烟气排出的出烟口,在锅炉本体的顶端设置有与锅炉本体内部汽水空间相连通的出蒸汽口。
2.根据权利要求1所述的一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,其特征在于:波形炉胆伸入到锅炉本体内部汽水空间的部位与锅炉本体内壁之间留有间隙,波形炉胆的开口端设置有耐火绝热层。
3.根据权利要求1所述的一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,其特征在于:对流烟管为直扭纹管。
4.根据权利要求1所述的一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,其特征在于:扁平蚊香型螺旋翅片盘管冷凝器的螺旋翅片采用不锈钢材质,翅片根部和钢管采用激光全焊透焊接。
5.根据权利要求1所述的一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,其特征在于:在集烟箱的底部设置有冷凝水排出口,冷凝水排出口连接有U型烟气冷凝水排出管。
6.根据权利要求1所述的一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,其特征在于:在锅炉本体的顶端设置有伸入锅炉本体内部汽水空间的安全阀。
7.根据权利要求1所述的一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,其特征在于:在锅炉本体的中上部设置有水位控制筒。
8.根据权利要求1所述的一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,其特征在于:在锅炉本体的顶端设置有伸入锅炉本体内部汽水空间的缺水电极,在锅炉本体的顶端设置有伸入锅炉本体内部汽水空间的用于检测的压力的压力表和压力传感器。
9.根据权利要求1所述的一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,其特征在于:在锅炉本体的出蒸汽口处设置有汽水分离器和主汽阀。
10.根据权利要求1所述的一种单回程全预混低氮冷凝蒸汽锅炉,其特征在于:在锅炉本体底部的下管板上设置有与锅炉本体内部汽水空间相连通的排水管,在排水管上设置有控制阀门。
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CN114110549A (zh) * 2021-11-19 2022-03-01 西安交通大学 一种缝隙式蚊香管状蒸汽锅炉

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