CN2272994Y - 高效热管节能热水锅炉 - Google Patents

Abstract

一种高效热管节能热水锅炉。包括锅炉本体和辅助设备,锅炉本体又包括锅筒、水冷壁管束、前、后墙等，前集箱、左、右侧集箱、链条炉排、炉墙等,前集箱上方引出多根S形并排前拱管,锅筒位于本体上部,锅筒底部设有水冷壁管束,并采用高温高效异形热管,以一适当角度向心交叉错位排列在炉膛中部炽热高温区对流受热面区域,与炽热升腾烟气流对流冲刷,迅速将热量传递给锅炉水介质,其热传导快,热效率高,提高锅炉出力,节约能源。

Description

高效热管节能热水锅炉

本实用新型涉及一种广泛用于居民区集中采暖供热的锅炉，尤指一种采用高温高效异型热管作为传热体的高效热管节能热水锅炉。

众所周知，锅炉是一种利用燃料或其他能源的热能把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。锅炉的发展与应用已有二百余年的历史。经过不断的发展和改进，今天的锅炉已拥有不同型号和规格，但从其结构上讲，大体上分为锅壳式锅炉和水管式锅炉。其中较常采用的是水管式锅炉，它由锅炉本体和辅助设备组成，其中锅炉本体包括锅筒、水冷壁管束、前、后墙管、前集箱、左、右侧集箱、链条炉排、炉墙等，这种水管式锅炉不管采用何种燃料，都是在燃烧的过程中产生高温炽热燃气，当这一炽热燃气流，按照空气动力学原理并借助机械装置和烟囱的抽力，在与烟火管、水管多次碰撞、折射、冲刷过程中换热，再把热量传导给与其周围接触的水介质，由于某些不利因素限制，如受热面积小，烟气流程短，流速快，热交换时间短的影响，故热效率低，加之未设计相应的高效节能消烟拱装置，或设计不理想，或通风给氧不足，使燃料燃烧不充分，烟尘排放浓度高，一些可燃碳分子随之大量逸出，既污染了大气环境又浪费了能源，加之排烟温度高，热损失大，达不到节能降耗消烟除尘的目的，从而使现行的某些锅炉不能安全经济运行，此外，有些锅炉制造者，还延用几十年前的技术，不进行技术改造，不使用新技术，不采纳先进的燃烧技术、传热技术及先进的制造工艺，也是影响锅炉安全经济运行的主要因素。

本实用新型的目的是提供一种高效热管节能热水锅炉，使其具有换热效果好，热效率高，节能降耗，消烟除尘好的优点，以克服现有技术的缺点。

为此，本实用新型采用如下技术方案：

一种高效热管节能热水锅炉，由锅炉本体和辅助设备组成，其中锅炉本体包括锅筒、水冷壁管束、前、后墙管、前集箱、左、右侧集箱、链条炉排、炉墙，其特征在于所述的前集箱上方引出多根弯成S形的并排前拱管，所述的并排前拱管与前条箱相连的前段与水平轴线成角α1，之后其中段向上弯成小于角α1的角α2，而形成多根S形的并排前拱管，再与所述的锅筒相连，此并排的前拱管比所述的左、右侧集箱水平中心线高出一预定高度，此外，在并排的前拱管的上、下部位，抹一预定厚度的耐火混凝土层组成前拱，与所述的锅筒水平轴线向下成一预定角α3设置一排以上的多根炉膛水冷壁管束，它们与左、右侧集箱连接组成对流管束受热面，在所述的水冷壁管束与炉墙两侧为双回程烟道，在所述的对流管束受热面的炽热烟气流双侧烟道中，设置有高效异型热管，此异型热管以不同半径，不同角度弯制成L形，穿入锅筒并焊固，位于所述的锅筒后方设有后墙管与所述的后集箱连接形成炉膛，位于炉膛中高炽热燃区左、右侧集箱上，与所述的炉墙连接砌筑有高效消烟节能拱，下方为链条炉排，此炉排上是燃料煤，为层燃高温炽热区，在高温气流升腾处的上方，位于锅筒的水平轴线向下，呈向心辐射状均布有U形异型热管穿入锅筒并焊固。

其工作原理是：

本实用新型是采用高温高效异型热管作为热传导体，其所涉及的异型热管即L形热管11与U形热管16，是采用本发明人的94216809.7号专利所介绍的“高温高效异型热管”技术制造的，这种高温高效异型热管内装有高温高效热传导介质，并安装在锅炉内受升腾的高温炽热燃气流包围而受热，以沸腾吸收蓄热，冷凝快速放热的最激烈机理相变传热，故热传导系数大，传热速度快，升温快，出力大，热效率高，并能达到高效节能的目的。

本实用新型在锅炉本体炉膛炉排中部的燃煤高炽热燃区(主燃区)，设计了高效消烟节能拱一中拱，当链条炉排以设计速度将燃煤带动进入炉膛，并推进到中拱时，即以特有的几何形状及夹角，将主燃区的高炽热燃气引导到炉膛前拱，前拱将高炽热量集中反射到刚进入炉膛的冷态燃煤层上，经高温辐射使其干燥的同时，温度迅速升高，达到干馏温度(140℃-180℃)后结焦，煤中挥发成分开始逸出，由于经中拱不断将高炽热燃气导入干馏结焦后的燃煤层向前推进，达到主燃区并迅速着火，开始旺燃，同时前拱、中拱随着炉膛升温(1000℃-1300℃)，辐射受热面开始储蓄热量，进行高强度辐射换热，保证主燃区的燃煤充分燃烧，也迫使烟气流中带出的可燃气体和炭尘颗粒，在烟气向前流动与拱壁辐射面碰撞冲刷换热后，使炉排上煤层得到充分燃烧，降低了烟气黑度，这到消烟除尘、节能降耗的目的。

本实用新型具有如下优点：

1、采用高效异型热管的相变传热及化学热强化换热与传统的对流、传导、辐射换热方式相结合，增加了受热面积，提高了热效率。

2、采用了高效异型热管技术作为热传导体，由于传热系数大，升温快，出力大，热效高，节能效果好。

3、采用了高效异型热管作为热传导体，增加了受热面积，能相应地缩小锅炉体积，节约钢材和焊接材料，简化了工艺，节能降耗显著。

4、采用了高效异型热管作为热传导体，起动快，热容量大，传热性能好，出水口温度可保持95℃左右，循环水量增大，能高效快速的满足大吨位供应热水的需要。

5、采用常压运行，锅炉本体不承压，变蒸汽供热为95℃热水供热，减轻了锅炉的热应力，加大了安全系数，节约了能源，提高了经济效益，实现了安全经济运行。

6、设计了高效消烟节能反射拱装置，增大了辐射受热面，能有效地储蓄热量，保证煤燃烧充分，消烟降尘，加之热管传热效果好，热容量大，热效高，节能效果显著，与同类水管卧式快装锅炉相比，单位时间可节煤50％左右。

本实用新型实施例结合附图详细说明如下：

图1为本实用新型结构示意图。

图2为图1所示A-A部位的剖视图。

图号说明：

1锅炉，2前墙管，3前集箱，4左侧集箱，5右侧集箱，6前拱管，7、8水冷壁管束，9、10炉墙，11L形热管，12后墙管，13后集箱，14高效消烟节能拱，15链条炉排，16U形热管。

上述的前拱管6前段与前集箱3的平行轴线所成夹角α1以45°为佳，其中段的夹角α2是15°，在炉膛中，此前拱管6是以多根弯成S形φ51×3的无缝碳素钢管排列而成，与锅筒1连接，此并排的前拱管6比左、右侧集箱4.5中心线高出的高度h为940mm，并在前拱管6排管的上下抹一厚度为50mm的耐火混凝土层组成前拱。在与锅筒水平轴线成一预定角α3，布置3排多根φ51×3炉膛水冷壁管束7、8，此角α3以13°-14°为佳。

上述的高效消烟节能中拱14是在炉膛高效炽热燃区、左、右侧集箱4、5上方，与左、右炉墙9、10连接，以异型耐火砖砌一半径R＝1000mm外抹耐火混凝土的高效消烟节能中拱14。

上述的多根高温高效异型热管是采用无缝碳素钢管，以不同半径、不同角度弯制成L形，在锅筒平行轴线下方双侧炉墙炽热燃气流双侧烟道中，以小于45°的角α4呈向心辐射状穿入锅筒并焊固。此α4以10°为佳。

上述的高温高效U形异型热管，在炉膛高炽热燃区高效消烟节能中拱上方、锅筒水平轴线以下，以小于45°的角α5呈向心辐射布置。此α5亦以10°为佳。

高温高效L形异型热管11与U形异型热管16均采用在无缝碳素钢管中，灌入高温高效热传导介质的工艺制成，此高温高效热传导介质配方按重量百分比是：

    N2           69％

    KMnO4        3％

    H2O2            3％

    CO(NH2)2        3％

    填充液          22％(填充液采用水)。

高温高效异型热管的制造工艺过程如下：

采用φ51×5的无缝碳素钢管，按需要的几何图形和角度弯制成不同的L形或U形，双端加管堵焊接，管堵中心钻φ2.5mm-φ3.5mm的通孔，孔中由-φ2.5mm～φ3.5mm冷拉碳素钢丝消除内应力及除油除锈处理后，沿轴线放入钢管中并焊固，在弯制成型的无缝碳素钢管中，以0.25MPa的压力注入一定剂量的高温高效热传导介质。

Claims (7)

1、一种高效热管节能热水锅炉，由锅炉本体和辅助设备组成，其中锅炉本体包括锅筒、水冷壁管束、前、后墙管、前集箱、左、右侧集箱、链条炉排、炉墙，其特征在于所述的前集箱上方引出多根弯成S形的并排前拱管，所述的并排前拱管与前集箱相连的前段与水平轴线成角α1，之后其中段向上弯成小于角α1的角α2，而形成多根S形的并排前拱管，再与所述的锅筒相连，此并排的前拱管比所述的左、右侧集箱水平中心线高出一预定高度，此外，在并排的前拱管的上、下部位，抹一预定厚度的耐火混凝土层组成前拱，与所述的锅筒水平轴线成一预定角α3设置一排以上的多根炉膛水冷壁管束，它们与左、右侧集箱连接组成对流管束受热面，在所述的水冷壁管束与炉墙两侧为双回程烟道，在所述的对流管束受热面的炽热烟气流双侧烟道中，设置有高效异型热管，此异型热管以不同半径，不同角度弯制成L形，穿入锅筒并焊固，位于所述的锅筒后方设有后墙管与所述的后集箱连接形成炉膛，位于炉膛中高炽热燃区左、右侧集箱上，与所述的炉墙连接砌筑有高效消烟节能拱，下方为链条炉排，此炉排上是燃料煤，为层燃高温炽热区，在高温气流升腾处的上方，位于锅筒的水平轴线向下，呈向心辐射状均布有U形异型热管穿入锅筒并焊固。

2、根据权利要求1所述的高效热管节能热水锅炉，其特征在于所述的多根高温高效异型热管是采用无缝碳素钢管，以不同半径、不同角度弯制成L形，在锅筒平行轴线下方双侧炉墙炽热燃气流双侧烟道中，以小于45°的角α4呈向心辐射状穿入锅筒并焊固。

3、根据权利要求2所述的高效热管节能热水锅炉，其特征在于所述的L形异型热管是采用无缝碳素钢管灌入高温高效热传导介质工艺制成。

4、根据权利要求3所述的高效热管节能热水锅炉，其特征在于所述的高温高效热传导介质按重量百分比的组分为：

N2            69％

KMnO4         3％

N2O2          3％

CO(CH2)2      3％

填充液        22％。

5、根据权利要求1所述的高效热管节能热水锅炉，其特征在于所述的高温高效U形异型热管，在炉膛高炽热燃区高效消烟节能中拱上方、锅筒水平轴线以下，以小于45°的角α5呈向心辐射布置。

6、根据权利要求1所述的高效热管节能热水锅炉，其特征在于所述的U形异型管采用无缝碳素钢管中灌入高温高效热传导介质的工艺制成。

7、根据权利要求6所述的高效热管节能热水锅炉，其特征在于所述的高温高效热传导介质按重量百分比的配方为：

N2              69％

KMnO4           3％

N2O2            3％

CO(CH2)2        3％

填充液          22％。

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