[實用新型]一種貫流式冷凝鍋爐

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220120605.0
• 申請日: 2012-03-28
• 公開（公告）號: CN202521859U
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設計）人: 趙欽新;茍遠波;李鈺鑫;王云剛;鄒小剛;馬海東
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F24H8/00
• 分類號: F24H8/00;F24H9/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

技術領域

本實用新型屬于熱能工程技術領域，特別涉及一種貫流式冷凝鍋爐。

背景技術

隨著我國能源結構的調整，煤炭將逐漸退出一次能源消費，天然氣在一次能源中的比例將逐年增大，同時，由于人民生活水平提高，對生存環(huán)境的要求也將導致天然氣將在很多場合代替煤炭，特別是在大中城市，已經(jīng)出臺相關法律法規(guī)禁止在城市中運行燃煤鍋爐。因此開發(fā)高效環(huán)保的天然氣熱能利用裝置是大勢所趨。

常規(guī)的燃氣鍋爐排煙溫度一般在150℃以上，該溫度遠高于天然氣煙氣水露點溫度(通常為55～60℃)，排煙不僅帶走大量煙氣顯熱，更重要的是煙氣中水蒸氣潛熱得不到充分利用，熱效率較低，不符合我國節(jié)能減排的戰(zhàn)略路線。

冷凝鍋爐采用高效燃燒技術，可以有效降低燃燒過量空氣系數(shù)，提高天然氣燃燒效率，降低NOx生成與排放，同時有利于煙氣中水蒸氣冷凝；采用煙氣熱能深度冷卻技術，可將熱能利用設備排煙溫度降到煙氣露點溫度(或水露點)以下，不僅可以回收利用排煙顯熱，還可利用天然氣燃燒時產生的水蒸氣凝結時放出的大量汽化潛熱，節(jié)約能源，同時凝結液對煙氣中的CO₂，NO_x，SO_x等有害氣體還有一定的吸收脫除作用。

目前市面上出現(xiàn)的冷凝鍋爐和冷凝式兩用爐/熱水器等主要有兩種形式，即分離式和整體式，前者是在常規(guī)鍋爐后加裝冷凝段換熱器；后者是將常規(guī)鍋爐和冷凝換熱器設計為整體結構。不管是那種結構，通常都是采用翅片管等擴展受熱面強化傳熱元件，通過翅片強化擾流，增大對流換熱系數(shù)，同時增大換熱面積從而實現(xiàn)強化傳熱的目的。但是采用擴展受熱面結構必然導致結構復雜，維護修理難度增大。

實用新型內容

為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺點，本實用新型的目的在于提供一種貫流式冷凝鍋爐，有利于發(fā)揮全預混燃燒器輻射換熱能力強的優(yōu)勢，同時采用微縫隙強化傳熱，換熱系數(shù)大，鍋爐結構簡單，成本低且熱效率高，在回水溫度30℃時，鍋爐熱效率可達106％以上。

為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案是：

一種貫流式冷凝鍋爐，包括外殼1，外殼1內部由多個外圈豎直水管依次順排構成外圈環(huán)形水冷壁5，和外圈豎直水管間隔設置的多個內圈豎直水管依次順排構成內圈環(huán)形水冷壁10，內圈環(huán)形水冷壁10包繞構成爐內空間13，爐內空間13被隔板4分為爐膛輻射換熱空間20和排煙煙室21，外圈環(huán)形水冷壁5和內圈環(huán)形水冷壁10下端通過與下管板18脹緊連接同環(huán)形給水集箱16導通，外圈環(huán)形水冷壁5和內圈環(huán)形水冷壁10上端通過與上管板17脹緊連接同環(huán)形出水集箱3相導通，環(huán)形出水集箱3與加熱水出口11、通大氣管座14相導通，環(huán)形出水集箱3上部為上頂板19，全預混金屬纖維燃燒器12安裝在上頂板19上，全預混金屬纖維燃燒器頭部9深入到輻射換熱空間20內部進行輻射換熱，排煙煙室21內部布置有一圈以上的螺旋水冷壁管24，螺旋水冷壁管24與排煙煙室21下方深度冷凝換熱管束23相導通，深度冷凝換熱管束23下方和V形冷凝液收集裝置15相導通，V形冷凝液收集裝置15與排煙及冷凝液排出口7相導通，螺旋水冷壁管24和深度冷凝換熱管束23與給水入口6相連通，并同環(huán)形給水集箱16相導通。

所述內圈環(huán)形水冷壁10和外圈環(huán)形水冷壁5，相鄰豎直水管間留有1～2mm的窄間隙作為煙氣通道，豎直水管既可采用普通圓管，為了強化煙氣對流換熱，亦可在圓管四周焊接角鋼，或直接采用外方內圓管用于強化傳熱。

所述隔板4的橫向分隔部位為從圓柱形爐內空間13中心到外圈環(huán)形水冷壁5豎直水管中心，在鍋爐外殼1內壁面與外圈環(huán)形水冷壁5之間形成煙氣轉彎通道22，隔板4的豎向位置高度可根據(jù)鍋爐功率及鍋爐運行狀況進行調整，以保證鍋爐在最佳工況下運行。

隔板4采用Cr25Ni20耐高溫不銹鋼材料，因為鍋爐運行時，隔板4處于高溫環(huán)境，且缺少冷卻。

在所述內圈環(huán)形水冷壁10和外圈環(huán)形水冷壁5上端包覆有耐火層2，防止此處煙氣溫度過高危害管板-管異性結構連接部位安全運行。

所述外殼1和外圈環(huán)形水冷壁5之間下部以及外圈環(huán)形水冷壁5和內圈環(huán)形水冷壁10之間下部布置傾斜預設角度的冷凝液收集板8，所述外圈環(huán)形水冷壁5和內圈環(huán)形水冷壁10的豎直水管穿過插入冷凝液收集板8。冷凝液收集板8用于收集在鍋爐外殼及環(huán)形水冷壁上冷凝為液態(tài)水的水蒸氣，避免冷凝液在鍋爐下部聚集在鍋爐下部對下管板18造成持續(xù)腐蝕。