CN215112533U - 一种高参数低氮冷凝快装燃气蒸汽锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种燃气锅炉，具体涉及一种高参数低氮冷凝快装燃气蒸汽锅炉，为了解决工业锅炉蒸汽压力等级低，中温中压蒸汽锅炉介质温度高，烟气温度高，排烟损失大，锅炉效率低，燃烧产生的大量的热力型和快速型氮氧化物，降低环境质量，以及高参数自然循环蒸汽锅炉无法实现快装出厂的问题，它包括锅炉本体、Ⅰ级节能器、Ⅱ级节能器、空气预热器、过热器、顶置锅筒；中温中压过热蒸汽，提高蒸汽做功能力，可用于背压式汽轮发电机组做功；多级受热面布置，逐级降低排烟温度，提高锅炉冷凝效率，设置空气预热器，适用于寒冷地区，预热空气，保证燃烧工况稳定，以天然气为燃料，结合先进的FGR技术，实现低NOx排放≤30mg/Nm³，满足国内最严格的环保指标。

Description

一种高参数低氮冷凝快装燃气蒸汽锅炉

技术领域

本实用新型涉及一种燃气锅炉，具体涉及一种高参数低氮冷凝快装燃气蒸汽锅炉。

背景技术

工业锅炉蒸汽压力等级低，产生的蒸汽仅能用于工业生产，无法最大限度挖掘蒸汽的做功能力。

中温中压蒸汽锅炉介质温度高，烟气温度高，排烟损失大，锅炉效率低。同时，天然气燃烧会产生大量的热力型和快速型氮氧化物，降低环境质量。

高参数自然循环蒸汽锅炉为保证工质流动的可靠性，需提高工质侧的重位压差，即增加设备的运输高度，这就使得部分锅炉无法实现快装出厂。

实用新型内容

本实用新型专利的目的：本实用新型是为了解决工业锅炉蒸汽压力等级低，中温中压蒸汽锅炉介质温度高，烟气温度高，排烟损失大，锅炉效率低，燃烧产生的大量的热力型和快速型氮氧化物，降低环境质量，以及高参数自然循环蒸汽锅炉无法实现快装出厂的问题，本实用新型提出一种高参数低氮冷凝快装燃气蒸汽锅炉。

本实用新型的目的是这样实现的：一种高参数低氮冷凝快装燃气蒸汽锅炉，它包括锅炉本体、Ⅰ级节能器、Ⅱ级节能器、空气预热器、过热器、顶置锅筒；

所述锅炉本体的烟气出口经过连接烟道与Ⅱ级节能器的入口连接，Ⅱ级节能器的出口与Ⅰ级节能器的入口连接，Ⅰ级节能器的出口与空气预热器的入口相连，空气预热器的出口接入烟囱；

系统给水与Ⅰ级节能器的进水口相连，Ⅰ级节能器的出水口与Ⅱ级节能器的进水口相连，Ⅱ级节能器的出水口与顶置锅筒相连，顶置锅筒通过下降管和锅炉本体相连，顶置锅筒的饱和蒸汽引出管与低温过热器相连，过热器出口与系统蒸汽管道相连。

进一步地，所述的锅炉本体包括：上锅筒、下锅筒、前水冷壁、后水冷壁、膜式壁、对流管束、引出管组和密封装置。

所述上锅筒和下锅筒通过对流管束连接，上锅筒和下锅筒上下对称设置，所述上锅筒一端的侧部通过引出管组与前水冷壁连接，上锅筒另一端的侧部通过引出管组与后水冷壁连接，前水冷壁的下端和后水冷壁的下端均与下锅筒连接，所述上锅筒和下锅筒还通过膜式壁连接，膜式壁布置在前水冷壁和后水冷壁之间；

所述上锅筒和下锅筒均通过下降管与锅筒连接。

再进一步地，Ⅰ级节能器包括进口集箱Ⅰ、出口集箱Ⅰ、蛇形翅片管组Ⅰ、框架Ⅰ；

所述进口集箱Ⅰ和出口集箱Ⅰ对称布置在框架Ⅰ上，进口集箱Ⅰ和出口集箱Ⅰ通过蛇形翅片管组Ⅰ连接，框架Ⅰ的两端均设有接口；

Ⅱ级节能器Ⅱ包括进口集箱Ⅱ、出口集箱Ⅱ、蛇形翅片管组Ⅱ、框架Ⅱ；

所述进口集箱Ⅱ和出口集箱Ⅱ对称布置在框架Ⅱ上，进口集箱Ⅱ和出口集箱Ⅱ通过蛇形翅片管组Ⅱ连接，框架Ⅱ的两端均设有接口；

框架Ⅰ的一个接口与框架Ⅱ的一个接口连接，框架Ⅰ的另一个接口与空气预热器连接，框架Ⅱ的另一个接口与连接烟道连接；

系统给水与进口集箱Ⅰ连接，出口集箱Ⅰ与进口集箱Ⅱ连接，出口集箱Ⅱ与顶置锅筒连接。

进一步地，蛇形翅片管组Ⅰ和蛇形翅片管组Ⅱ均采用顺列纯逆流布置。

再进一步地，蛇形翅片管组Ⅰ和蛇形翅片管组Ⅱ均采用碳钢螺旋翅片。

进一步地，顶置锅筒包括锅筒、锅内装置、保温层和支座；

锅筒通过支座设置在锅炉本体上，保温层设置在锅筒外部，锅筒内部设有锅内装置。

再进一步地，过热器包括分配集箱、中间集箱Ⅰ、中间集箱Ⅱ、汇集集箱、管束固定装置和蛇形管组；

分配集箱、中间集箱Ⅰ、中间集箱Ⅱ和汇集集箱由一端至另一端依次竖直排布，分配集箱和中间集箱Ⅰ通过一个蛇形管组连接，中间集箱Ⅱ和汇集集箱通过另一个蛇形管组连接，蛇形管组通过管束固定装置固定；

中间集箱Ⅰ和中间集箱Ⅱ通过减温器连接。

进一步地，空气预热器包括钢架、管箱、两个烟气接管和两个空气接管；

管箱布置在钢架上，管箱每端接口分别与一个烟气接管连接，管箱内管束错列布置，所述管箱的侧壁对称开设两个预留孔，每个预留孔分别与一个空气接管连接，一个烟气接管与框架Ⅰ的接口连接，另一个烟气接管与烟囱A连接。

有益效果：中温中压过热蒸汽，提高蒸汽做功能力，可用于背压式汽轮发电机组做功。多级受热面布置，逐级降低排烟温度，提高锅炉冷凝效率。设置空气预热器，适用于寒冷地区，预热空气，保证燃烧工况稳定。以天然气为燃料，并结合先进的FGR技术，实现低 NOx排放≤30mg/Nm3，满足国内最严格的环保指标。实现了高参数锅炉的快装化出厂，保证了高压力的自然循环蒸汽锅炉水循环的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的整体示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的左视图；

图4为Ⅰ级节能器的示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为图4的左视图；

图7为Ⅱ级节能器的示意图；

图8为图7的俯视图；

图9为图7的左视图；

图10为空气预热器的示意图；

图11为过热器的示意图；

图12为图11的俯视图；

图13为图11的左视图；

图14为顶置锅筒的示意图；

图15为图14的俯视图；

图16为图14的左视图；

图17为图14的左视剖视图；

图18为本实用新型的工作原理图；

图19为锅炉本体的示意图；

图20为图19的俯视图；

图21为图19的左视图；

图22为图19的右视图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本实用新型实施例的限定。

具体实施方式一：一种高参数低氮冷凝快装燃气蒸汽锅炉，它包括锅炉本体1、Ⅰ级节能器2、Ⅱ级节能器3、空气预热器4、过热器5、顶置锅筒6；

所述锅炉本体1的烟气出口经过连接烟道7与Ⅱ级节能器3的入口连接，Ⅱ级节能器 3的出口与Ⅰ级节能器2的入口连接，Ⅰ级节能器2的出口与空气预热器4的入口相连，空气预热器4的出口接入烟囱A；

系统给水与Ⅰ级节能器2的进水口相连，Ⅰ级节能器2的出水口与Ⅱ级节能器3的进水口相连，Ⅱ级节能器3的出水口与顶置锅筒6相连，顶置锅筒6通过下降管8和锅炉本体1相连，顶顶置锅筒6的饱和蒸汽引出管9与过热器5相连，过热器5出口与系统蒸汽管道B相连。

具体实施方式二：所述的锅炉本体1包括：上锅筒11、下锅筒12、前水冷壁13、后水冷壁14、膜式壁15、对流管束16、引出管组17和密封装置18。

所述上锅筒11和下锅筒12通过对流管束16连接，上锅筒11和下锅筒12上下对称设置，所述上锅筒11一端的侧部通过引出管组17与前水冷壁13连接，上锅筒11另一端的侧部通过引出管组17与后水冷壁14连接，前水冷壁13的下端和后水冷壁14的下端均与下锅筒12连接，所述上锅筒11和下锅筒12还通过膜式壁15连接，膜式壁15布置在前水冷壁13和后水冷壁14之间；

所述上锅筒11和下锅筒12均通过下降管8与锅筒11连接。

本实施方式中：密封装置通过耐热钢板于锅炉本体管束焊接实现密封，钢板内部敷设硅酸铝纤维毡进行隔热，纤维毡内表面捣制造混凝土。

其他实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：Ⅰ级节能器2包括进口集箱Ⅰ21、出口集箱Ⅰ22、蛇形翅片管组Ⅰ23、框架Ⅰ24；

所述进口集箱Ⅰ21和出口集箱Ⅰ22对称布置在框架Ⅰ24上，进口集箱Ⅰ21和出口集箱Ⅰ22通过蛇形翅片管组Ⅰ23连接，框架Ⅰ24的两端均设有接口；

Ⅱ级节能器Ⅱ3包括进口集箱Ⅱ31、出口集箱Ⅱ32、蛇形翅片管组Ⅱ33、框架Ⅱ34；

所述进口集箱Ⅱ31和出口集箱Ⅱ32对称布置在框架Ⅱ34上，进口集箱Ⅱ31和出口集箱Ⅱ32通过蛇形翅片管组Ⅱ33连接，框架Ⅱ34的两端均设有接口；

框架Ⅰ24的一个接口与框架Ⅱ34的一个接口连接，框架Ⅰ24的另一个接口与空气预热器4连接，框架Ⅱ34的另一个接口与连接烟道7连接；

系统给水与进口集箱Ⅰ21连接，出口集箱Ⅰ22与进口集箱Ⅱ31连接，出口集箱Ⅱ32与顶置锅筒6连接。

其他实施方式与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：蛇形翅片管组Ⅰ23和蛇形翅片管组Ⅱ33均采用顺列纯逆流布置。

其他实施方式与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：蛇形翅片管组Ⅰ23和蛇形翅片管组Ⅱ33均采用碳钢螺旋翅片。

其他实施方式与具体实施方式三相同。

具体实施方式六：顶置锅筒6包括锅筒61、锅内装置62、保温层63和支座64；

锅筒61通过支座64设置在锅炉本体1上，保温层63设置在锅筒61外部，锅筒61内部设有锅内装置62。

其他实施方式与具体实施方式三相同。

具体实施方式七：过热器5包括分配集箱51、中间集箱Ⅰ52、中间集箱Ⅱ53、汇集集箱54、管束固定装置55和蛇形管组56；

分配集箱51、中间集箱Ⅰ52、中间集箱Ⅱ53和汇集集箱54由一端至另一端依次竖直排布，分配集箱51和中间集箱Ⅰ52通过蛇形管组56连接，中间集箱Ⅱ53和汇集集箱54 通过另一个蛇形管组56连接，蛇形管组56通过管束固定装置55固定；

中间集箱Ⅰ52和中间集箱Ⅱ53通过减温器57连接。

本实施方式中：过热器通过蒸汽引出管道与锅炉本体相连，蛇形管组布置在锅炉本体内的对流管束区域。

所述过热器包括低温过热器(主要包括中间集箱Ⅱ和汇集集箱)和高温过热器(主要包括分配集箱和中间集箱Ⅰ)，低温过热器和低温过热器通过减温器相连，高温过热器出口与系统蒸汽管道相连。

其他实施方式与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：空气预热器4包括钢架43、管箱44、两个烟气接管41和两个空气接管42；

管箱44布置在钢架43上，管箱44每端接口分别与一个烟气接管41连接，管箱44内管束错列布置，所述管箱44的侧壁对称开设两个预留孔，每个预留孔分别与一个空气接管42连接，一个烟气接管41与框架Ⅰ24的接口连接，另一个烟气接管41与烟囱A连接。

其他实施方式与具体实施方式七相同。

工作原理：

本实用新型的目的是提供一种高参数低氮冷凝快装燃气蒸汽锅炉。通过对锅炉受热面的优化调整，布置低温、高温过热器，产生中温中压过热蒸汽，用于背压式汽轮发电机组做功，做功后的蒸汽通过减温减压装置用于供暖或生产，提高蒸汽利用率。

锅炉本体侧面布置Ⅰ级节能器、Ⅱ级节能器、空气预热器，利用低温给水和空气逐级降低烟温，有效回收烟气中的显热和汽化潜热。

采用烟气再循环低氮技术(FGR)降低NOx排放，利用空气预热器提高空气温度，热空气与再循环烟气混合后，保证混合后的气体温度在水露点温度以上，消除烟气侧的冷凝水。

顶置锅炉、锅炉本体均快装运至安装现场，两设备间汽水管道在安装现场连接，最终实现整个锅炉系统的快装出厂。

(1)烟气侧：锅炉本体烟气出口经过连接烟道与Ⅱ级、Ⅰ级节能器相连，Ⅰ级节能器出口与空气预热器相连，空气预热器出口接入烟囱；

燃料经由燃烧器喷进炉膛，与助燃空气在炉膛内混合燃烧、生成绝热燃烧温度为1700-1800℃的高温烟气。高温烟气在炉膛内部进行辐射换热，离开炉膛后进入对流区，依次冲刷凝渣管、对流管束、高温过热器、低温过热器、对流管束后进入尾部烟道，再冲刷Ⅱ级、Ⅰ级节能器、空气预热器，最后由烟囱排入大气。

(2)工质侧：系统给水与Ⅰ级节能器进水口相连，Ⅰ级节能器出水口与Ⅱ级节能器进水口相连，Ⅱ级节能器出水口与顶置锅筒相连，顶置锅筒通过下降管和本体下锅筒相连，顶置锅筒饱和蒸汽引出管与低温过热器相连，低温过热器通过减温器与高温过热器相连，高温过热器出口与系统蒸汽管道相连。

锅炉除氧水通过锅炉给水泵打入Ⅰ、Ⅱ级节能器后进入顶置锅筒，顶置锅筒通过下降管和本体下锅筒相连，炉水通过炉膛辐射换热及对流管束换热，汽水混合物进入上锅筒，上锅筒通过蒸汽引出管和顶置锅筒联通，顶置锅筒内有三级汽水分离装置，饱和蒸汽由顶置锅筒进入低温过热器，再通过高温过热器加热至额定蒸汽温度后送出。(

烟气再循环(FGR)系统方案：

系统采用一台再循环风机，再循环烟气的取点位置在空气预热器烟气侧出口，经再循环风机吸烟气送至混风箱。冷空气通过鼓风机进入空气预热器，经空气预热器加热后，送至混风箱，烟气和热空气在混风箱内混合后进入燃烧器，保证混风温度在烟气露点温度以上，避免产生烟气侧冷凝水。(详见图18)

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种高参数低氮冷凝快装燃气蒸汽锅炉，其特征在于：它包括锅炉本体(1)、Ⅰ级节能器(2)、Ⅱ级节能器(3)、空气预热器(4)、过热器(5)、顶置锅筒(6)；

所述锅炉本体(1)的烟气出口经过连接烟道(7)与Ⅱ级节能器(3)的入口连接，Ⅱ级节能器(3)的出口与Ⅰ级节能器(2)的入口连接，Ⅰ级节能器(2)的出口与空气预热器(4)的入口相连，空气预热器(4)的出口接入烟囱(A)；

系统给水与Ⅰ级节能器(2)的进水口相连，Ⅰ级节能器(2)的出水口与Ⅱ级节能器(3)的进水口相连，Ⅱ级节能器(3)的出水口与顶置锅筒(6)相连，顶置锅筒(6)通过下降管(8)和锅炉本体(1)相连，顶置锅筒(6)的饱和蒸汽引出管(9)与过热器(5)相连，过热器(5)出口与系统蒸汽管道(B)相连。

2.根据权利要求1所述的一种高参数低氮冷凝快装燃气蒸汽锅炉，其特征在于：所述的锅炉本体(1)包括：上锅筒(11)、下锅筒(12)、前水冷壁(13)、后水冷壁(14)、膜式壁(15)、对流管束(16)、引出管组(17)和密封装置(18)；

所述上锅筒(11)和下锅筒(12)通过对流管束(16)连接，上锅筒(11)和下锅筒(12)上下对称设置，所述上锅筒(11)一端的侧部通过引出管组(17)与前水冷壁(13)连接，上锅筒(11)另一端的侧部通过引出管组(17)与后水冷壁(14)连接，前水冷壁(13)的下端和后水冷壁(14)的下端均与下锅筒(12)连接，所述上锅筒(11)和下锅筒(12)还通过膜式壁(15)连接，膜式壁(15)布置在前水冷壁(13)和后水冷壁(14)之间；

所述上锅筒(11)和下锅筒(12)均通过下降管(8)与顶置锅筒(6)连接；

密封装置(18)包覆设置在对流管束(16)的外部。

3.根据权利要求2所述的一种高参数低氮冷凝快装燃气蒸汽锅炉，其特征在于：Ⅰ级节能器(2)包括进口集箱Ⅰ(21)、出口集箱Ⅰ(22)、蛇形翅片管组Ⅰ(23)、框架Ⅰ(24)；

所述进口集箱Ⅰ(21)和出口集箱Ⅰ(22)对称布置在框架Ⅰ(24)上，进口集箱Ⅰ(21)和出口集箱Ⅰ(22)通过蛇形翅片管组Ⅰ(23)连接，框架Ⅰ(24)的两端均设有接口；

Ⅱ级节能器(3)包括进口集箱Ⅱ(31)、出口集箱Ⅱ(32)、蛇形翅片管组Ⅱ(33)、框架Ⅱ(34)；

所述进口集箱Ⅱ(31)和出口集箱Ⅱ(32)对称布置在框架Ⅱ(34)上，进口集箱Ⅱ(31)和出口集箱Ⅱ(32)通过蛇形翅片管组Ⅱ(33)连接，框架Ⅱ(34)的两端均设有接口；

框架Ⅰ(24)的一个接口与框架Ⅱ(34)的一个接口连接，框架Ⅰ(24)的另一个接口与空气预热器(4)连接，框架Ⅱ(34)的另一个接口与连接烟道(7)连接；

系统给水与进口集箱Ⅰ(21)连接，出口集箱Ⅰ(22)与进口集箱Ⅱ(31)连接，出口集箱Ⅱ(32)与顶置锅筒(6)连接。

4.根据权利要求3所述的一种高参数低氮冷凝快装燃气蒸汽锅炉，其特征在于：蛇形翅片管组Ⅰ(23)和蛇形翅片管组Ⅱ(33)均采用顺列纯逆流布置。

5.根据权利要求3所述的一种高参数低氮冷凝快装燃气蒸汽锅炉，其特征在于：蛇形翅片管组Ⅰ(23)和蛇形翅片管组Ⅱ(33)均采用碳钢螺旋翅片。

6.根据权利要求3所述的一种高参数低氮冷凝快装燃气蒸汽锅炉，其特征在于：顶置锅筒(6)包括锅筒(61)、锅内装置(62)、保温层(63)和支座(64)；

锅筒(61)通过支座(64)设置在锅炉本体(1)上，保温层(63)设置在锅筒(61)外部，锅筒(61)内部设有锅内装置(62)。

7.根据权利要求6所述的一种高参数低氮冷凝快装燃气蒸汽锅炉，其特征在于：过热器(5)包括分配集箱(51)、中间集箱Ⅰ(52)、中间集箱Ⅱ(53)、汇集集箱(54)、管束固定装置(55)和蛇形管组(56)；

分配集箱(51)、中间集箱Ⅰ(52)、中间集箱Ⅱ(53)和汇集集箱(54)由一端至另一端依次竖直排布，分配集箱(51)和中间集箱Ⅰ(52)通过一个蛇形管组(56)连接，中间集箱Ⅱ(53)和汇集集箱(54)通过另一个蛇形管组(56)连接，蛇形管组(56)通过管束固定装置(55)固定；

中间集箱Ⅰ(52)和中间集箱Ⅱ(53)通过减温器(57)连接。

8.根据权利要求7所述的一种高参数低氮冷凝快装燃气蒸汽锅炉，其特征在于：空气预热器(4)包括钢架(43)、管箱(44)、两个烟气接管(41)和两个空气接管(42)；

管箱(44)布置在钢架(43)上，管箱(44)每端接口分别与一个烟气接管(41)连接，管箱(44)内管束错列布置，所述管箱(44)的侧壁对称开设两个预留孔，每个预留孔分别与一个空气接管(42)连接，一个烟气接管(41)与框架Ⅰ(24)的接口连接，另一个烟气接管(41)与烟囱(A)连接。

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