本發(fā)明涉及一種鍋爐，尤其涉及具有復(fù)合水冷爐膛的燃氣燃油鍋爐。

背景技術(shù)：

長期以來，我國一直以煤作為主要能源，燃煤鍋爐大量使用，形成了煤煙型大氣污染，尤其是近年來多地發(fā)生的霧霾天氣，進一步促使我國的能源政策和能源結(jié)構(gòu)盡快轉(zhuǎn)型。目前我國的燃煤工業(yè)及生活用鍋爐的使用量巨大，是我國霧霾天氣重要的污染源，因此我國的一些大、中城市近期制定了把工業(yè)或生活燃煤鍋爐改為燃油或燃天然氣的鍋爐政策，這樣不僅可以解決鍋爐燃煤和環(huán)境之間的突出矛盾，而且在西氣東輸?shù)谋尘跋?，政策上也是可操作的，目前及相當一段時間內(nèi)鍋爐“煤改油”或“煤改氣”的政策會保持延續(xù)性。

目前在燃油和燃天然氣鍋爐中，工業(yè)及生活鍋爐使用的szs燃油燃天然氣鍋爐數(shù)量巨大，主要是因為其結(jié)構(gòu)簡單，自動化程度高，生產(chǎn)和安裝的周期短，尤其是中小型鍋爐的適應(yīng)性強，因此深得用戶的青睞，市場上的占有率越來越大。隨著國家及地方政府對燃燒煤的鍋爐限制范圍及噸位越來越大，szs型鍋爐迎來了大發(fā)展期，這種鍋爐的典型結(jié)構(gòu)主要包括兩個部分，鍋爐一側(cè)是偏置的爐膛，爐膛端部布置燃燒器，爐膛作為提供燃料燃燒的空間，爐膛四周布置水冷膜式壁受熱面，這些受熱面起到吸熱和密封的作用，由于這些受熱面主要吸收火焰的輻射熱，因此稱為輻射受熱面；另一側(cè)布置過熱器及對流管束或只有對流管束，這些受熱面用來吸收煙氣流動放出的熱量，統(tǒng)稱為對流受熱面，這兩個部分的四周全部用水冷膜式壁進行了密封，這樣可以作為整體在鍋爐制造單位組裝好后出廠，到現(xiàn)場后便于安裝，縮短安裝時間，方便用戶使用。在這種鍋爐的設(shè)計和使用過程中，由于結(jié)構(gòu)和運輸?shù)南拗?，鍋爐的爐膛一般設(shè)計的比較小，這樣燃料在爐膛內(nèi)部燃燒時放出的熱量不能被四周的單層膜式水冷壁及時吸收，造成了爐膛內(nèi)部的溫度很高，有時可以達到1400°c左右，這樣出現(xiàn)兩個主要問題：一是由于溫度在1200度以上，鍋爐熱力型氮氧化合物大量產(chǎn)生，和當前的環(huán)保政策相悖，為了減少氮氧化合物的產(chǎn)生，燃燒只有盡可能的減少氧氣的供給，造成燃料燃燒不完全，產(chǎn)生了大量的co，不僅浪費了燃料，而且鍋爐操作人員也不安全；二是鍋爐的爐膛出口及以后的對流受熱面布置較困難，主要表現(xiàn)在兩個方面：其一由于爐膛出口煙氣溫度過高，在爐膛出口處不能布置過熱器，避免過熱器的燒壞，這和過熱器需要布置在煙溫最高處的理念相悖，并且在過熱器安裝時如果布置在爐膛出口，可以在過熱器兩面定位，易于安裝和檢查，目前必須采取在過熱器前面即爐膛出口處布置保護過熱器的一部分對流管束，過熱器安裝時只能觀察面向鍋爐外部的過熱器的情況，因為另一面是緊靠爐膛膜式壁的，沒有辦法進行定位和檢查；其二，由于爐膛出口煙氣溫度過高（有的達到1400°c左右），為了降低鍋爐出口的煙氣溫度，不得不多布置對流受熱面，這和需要設(shè)計出緊湊的鍋爐體積便于運輸和安裝的理念相悖，結(jié)果是把一部分受熱面移到鍋爐外面，增加鍋爐節(jié)能受熱面，無論增加那部分受熱面，由于對流受熱面的傳熱強度比輻射傳熱若很多，在同樣的排煙溫度情況下，吸收同樣的熱量，對流受熱面的鋼耗量都大的多，不利于鍋爐的節(jié)能降耗，綜合以上兩點可以看出。對于szs型燃油燃氣鍋爐由于結(jié)構(gòu)和運輸?shù)南拗疲瑐鹘y(tǒng)爐膛四周布置的單層水冷膜式壁吸熱能力有限，導(dǎo)致鍋爐爐膛內(nèi)的溫度過高和爐膛出口煙氣溫度過高，爐膛內(nèi)溫度過高增加了氮氧化合物的產(chǎn)生，雖然采用低供給氧量的辦法可以降低氮氧化合物的產(chǎn)生，但是卻導(dǎo)致了燃料燃燒不完全，爐膛出口煙氣溫度過高使受熱面布置困難，增加了鍋爐的整體鋼耗量及安裝困難，不利于鍋爐的節(jié)能降耗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種在爐膛內(nèi)部有限的空間內(nèi)，設(shè)置螺旋鰭片管以降低爐膛內(nèi)部溫度，從而減少氮氧化物生成的具有復(fù)合水冷爐膛的燃氣燃油鍋爐。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：具有復(fù)合水冷爐膛的燃氣燃油鍋爐，包括鍋爐本體，鍋爐本體內(nèi)部右側(cè)為爐膛，鍋爐本體前部右側(cè)開設(shè)有燃燒器安裝孔，爐膛四周內(nèi)壁設(shè)置有水冷膜式壁，鍋爐本體左側(cè)設(shè)置有上鍋筒和下鍋筒，上鍋筒和下鍋筒通過對流管束連通，爐膛出煙口設(shè)置在爐膛左側(cè)的水冷膜式壁后部，在上鍋筒和下鍋筒之間并位于爐膛出煙口處設(shè)置有過熱器，鍋爐本體左側(cè)前部設(shè)置有鍋爐出煙口，爐膛四周的水冷膜式壁內(nèi)側(cè)均勻設(shè)置有若干根螺旋鰭片管，水冷膜式壁合圍成外爐膛，這些螺旋鰭片管合圍成內(nèi)爐膛，水冷膜式壁和螺旋鰭片管在爐膛內(nèi)形成復(fù)合水冷爐膛，每根螺旋鰭片管在上鍋筒和下鍋筒之間豎直方向布置，螺旋鰭片管與水冷膜式壁間的距離大于水冷膜式壁的水管管徑，所有的螺旋鰭片管的上端均伸入到上鍋筒內(nèi)，所有的螺旋鰭片管的下端均伸入到下鍋筒內(nèi)，螺旋鰭片管伸入到上鍋筒和下鍋筒內(nèi)的長度不大于10mm；在安裝鍋爐時，螺旋鰭片管先于水冷膜式壁組裝到位，螺旋鰭片管與水冷膜式壁對爐膛進行復(fù)合水冷，使爐膛出煙口的煙溫控制在950°c以下。

螺旋鰭片管由螺旋鰭片管本體和鰭片構(gòu)成，螺旋鰭片管本體和鰭片采用一種金屬材料通過熱軋制技術(shù)一體成型，并且通過多次輥壓形成等螺距的螺旋鰭片管，鰭片剖面成梯形，鰭片在螺旋鰭片管本體的軸向方向成螺旋線形。

還包括用于增強螺旋鰭片管內(nèi)冷卻水循環(huán)流動速度的增壓噴水裝置；

增壓噴水裝置包括第一安裝架、第二安裝架、兩個給水泵和兩根供水管，第一安裝架和第二安裝架均設(shè)置在下鍋筒內(nèi)底部，兩根供水管均沿與下鍋筒中心線平行的方向由下鍋筒后端部伸入到下鍋筒內(nèi)，兩根供水管通過u型螺栓、墊片及螺母被分別安裝在第一安裝架和第二安裝架上，供水管的前端封堵，每根供水管后端的進水口均對應(yīng)與一個給水泵的出水口連接，兩根供水管上分別設(shè)置有一個位于鍋爐本體外部的控制閥門，兩根供水管之間通過若干根連接管連通，其中一根供水管上沿長度方向連接有若干根噴射管，每根噴射管的噴射口與一根螺旋鰭片管下端口對應(yīng)，噴射管的噴射口與螺旋鰭片管下端口之間的距離為2-4mm，噴射管的噴射口的內(nèi)徑為3-5mm。

螺旋鰭片管采用從燃燒器安裝孔到爐膛出煙口的方向逐漸由疏變密再到疏的布置方式，螺旋鰭片管與水冷膜式壁的水管間隔交錯布置。

采用上述技術(shù)方案，在燃油燃氣鍋爐的爐膛四周水冷膜式壁內(nèi)部，布置安裝散裝的水冷管，相當于在原來的爐膛基礎(chǔ)上增加了一個水冷爐膛，為了充分利用爐膛有限的空間，布置的水冷管采用螺旋鰭片管，螺旋鰭片管采用整體熱軋制而成，增加火焰?zhèn)鹊奈鼰崦娣e，為了不影響水冷膜式壁的吸熱，布置的螺旋鰭片管的鰭片外沿距離膜式壁最少大于一個膜式壁的水管的管徑，并且螺旋鰭片管與水冷膜式壁的水管間隔交錯布置，螺旋鰭片管的數(shù)量以把爐膛內(nèi)的溫度降低到950℃以下為宜，這樣的溫度可以很好的控制氮氧化物的產(chǎn)生，同時又能在爐膛出煙口布置過熱器，避免由于過熱器的熱負荷太大，過熱蒸汽吸熱能力差而引起爆管，由于充分的利用了爐膛內(nèi)輻射換熱的空間，可以不用增加爐膛以及鍋爐的體積，在維持同樣的排煙溫度時，可以減少上鍋筒和下鍋筒之間對流管束的布置，降低鍋爐的鋼耗量和鍋爐的整體重量及體積。

具體增加鍋爐擴展水冷爐膛方法如下：在爐膛四周的水冷膜式壁，緊靠水冷膜式壁的地方，增加水冷管，形成內(nèi)部散管爐膛，和原來的水冷膜式壁組成復(fù)合水冷結(jié)構(gòu)的爐膛，內(nèi)部的水冷管可以是光管或鰭片管組成，本發(fā)明優(yōu)先采用整體性螺旋鰭片管，此種螺旋鰭片管通過熱軋制技術(shù)，并且通過多次輥壓形成螺旋鰭片管，螺旋鰭片管本體和鰭片是一體成型的，鰭片和螺旋鰭片管本體之間沒有焊接因此材質(zhì)相同，鰭片剖面成梯形，鰭片在螺旋鰭片管本體的軸向方向成螺旋線形，此種結(jié)構(gòu)利于熱量的擴散和煙氣傳熱時的擾動，因此螺旋鰭片管的傳熱系數(shù)很高，單位長度傳熱面積大，可以在有限的空間內(nèi)布置較少的螺旋鰭片管數(shù)量卻成倍的增加受熱面積。由于燃油燃氣鍋爐是具有上鍋筒和下鍋筒布置結(jié)構(gòu)，可以直接把螺旋鰭片管穿在上鍋筒和下鍋筒中間，采用插入式結(jié)構(gòu)，螺旋鰭片管的上端部和下端部穿透鍋筒壁深入到鍋筒內(nèi)部，這樣在鍋爐運行時可以保證螺旋鰭片管在上鍋筒和下鍋筒內(nèi)的端部深埋于水中，保證上鍋筒和下鍋筒在進行輻射換熱時的安全換熱，螺旋鰭片管在鍋筒內(nèi)部采用封閉焊接的方式和鍋筒連接，螺旋鰭片管伸入鍋筒內(nèi)部的長度應(yīng)不大于10mm為宜，在爐膛內(nèi)部布置的螺旋鰭片管的鰭片外沿距離爐膛膜式壁最少大于一個膜式壁的水管的管徑，螺旋鰭片管的數(shù)量以把鍋爐爐膛內(nèi)的溫度降低到950度以下為宜（這個溫度一方面可以滿足輻射換熱，又能減少氮氧化合物的生成），同時應(yīng)滿足鍋爐鍋筒的強度要求，滿足以上兩種要求后，應(yīng)盡可能的多布置內(nèi)層爐膛的螺旋鰭片管，為了不影響燃料的燃燒溫度，在燃燒器安裝孔附近應(yīng)適當減少螺旋鰭片管的布置數(shù)量，在安裝水冷膜式壁內(nèi)側(cè)的螺旋鰭片管時，應(yīng)先于水冷膜式壁組裝到位。

因為爐膛內(nèi)的傳熱屬于輻射傳熱，熱強度大，為了增加水循環(huán)的安全性，在內(nèi)層爐膛的螺旋鰭片管下端口處布置增壓噴水裝置，在供水管上設(shè)置控制閥門，此控制閥門在運行過程中保持全開，噴水的阻力多少由噴水口的尺寸控制，在鍋爐停爐時把控制閥門關(guān)閉，在供水管上設(shè)置噴射管，噴射管的噴射口與螺旋鰭片管下端口對應(yīng)，噴射管的噴射口距離螺旋鰭片管下端口保持在3mm左右較好，噴射管的噴射口尺寸一般保持在3-5mm較好，讓噴射管的噴射口噴出來的高壓水（流速約5米/秒），對螺旋鰭片管可能出現(xiàn)的水循環(huán)動力不足提供補償，保證螺旋鰭片管水循環(huán)的高可靠性，從而更容易降低爐膛內(nèi)的溫度。另外，本發(fā)明中采用兩個給水泵和兩根供水管，并且兩個供水管之間通過若干根連接管連接，這樣不僅可以大大增強噴射管噴出水的流速，而且當一個給水泵發(fā)生故障或檢修時，另一個還可以繼續(xù)工作，從而使增壓水的作業(yè)的不間斷進行，確保爐膛內(nèi)的溫度不發(fā)生大的波動。

采用復(fù)合水冷爐膛后，如果鍋爐帶有過熱器，可以把過熱器直接布置在爐膛出口，不用按原來的布置方式在爐膛出口先布置對流管束，然后再布置過熱器，方便了過熱器的安裝和檢查，對于同樣的鍋爐出口煙氣溫度，可以較少的布置對流管束，減少鍋爐的體積，降低鍋爐的整體鋼耗量，但不降低鍋爐的整體性能。

綜上所述，本發(fā)明在不增加鍋爐體積甚至減小鍋爐體積時降低了爐膛的溫度及爐膛出口的溫度，減少了鍋爐熱力型氮氧化物的生成量，方便了過熱器的布置，減少了鍋爐整體鋼耗量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的主視圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是圖1的左視圖；

圖4是圖3中增壓噴水裝置的放大圖；

圖5是圖2中螺旋鰭片管的放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖5中螺旋鰭片管的鰭片的剖面圖。

具體實施方式

如圖1-圖6所示，本發(fā)明的具有復(fù)合水冷爐膛的燃氣燃油鍋爐，包括鍋爐本體1，鍋爐本體1內(nèi)部右側(cè)為爐膛2，鍋爐本體1前部右側(cè)開設(shè)有燃燒器安裝孔3，爐膛2四周內(nèi)壁設(shè)置有水冷膜式壁4，鍋爐本體1左側(cè)設(shè)置有上鍋筒5和下鍋筒6，上鍋筒5和下鍋筒6通過對流管束7連通，爐膛出煙口23設(shè)置在爐膛2左側(cè)的水冷膜式壁4后部，在上鍋筒5和下鍋筒6之間并位于爐膛出煙口23處設(shè)置有過熱器8，鍋爐本體1左側(cè)前部設(shè)置有鍋爐出煙口9，爐膛2四周的水冷膜式壁4內(nèi)側(cè)均勻設(shè)置有若干根螺旋鰭片管10，水冷膜式壁4合圍成外爐膛，這些螺旋鰭片管10合圍成內(nèi)爐膛，水冷膜式壁4和螺旋鰭片管10在爐膛2內(nèi)形成復(fù)合水冷爐膛，每根螺旋鰭片管10在上鍋筒5和下鍋筒6之間豎直方向布置，螺旋鰭片管10與水冷膜式壁4的距離大于水冷膜式壁4的水管管徑，所有的螺旋鰭片管10的上端均伸入到上鍋筒5內(nèi)，所有的螺旋鰭片管10的下端均伸入到下鍋筒6內(nèi)，螺旋鰭片管10伸入到上鍋筒5和下鍋筒6內(nèi)的長度不大于10mm；在安裝鍋爐時，螺旋鰭片管10先于水冷膜式壁4組裝到位，螺旋鰭片管10與水冷膜式壁4對爐膛2進行復(fù)合水冷，使爐膛出煙口23煙溫控制在950°c以下。

螺旋鰭片管10由螺旋鰭片管本體11和鰭片12構(gòu)成，螺旋鰭片管本體11和鰭片12采用一種金屬材料通過熱軋制技術(shù)一體成型，并且通過多次輥壓形成等螺距的螺旋鰭片管10，鰭片12剖面成梯形，鰭片12在螺旋鰭片管本體11的軸向方向成螺旋線形。

還包括用于增強螺旋鰭片管10內(nèi)冷卻水循環(huán)流動速度的增壓噴水裝置13；

增壓噴水裝置13包括第一安裝架14、第二安裝架15、兩個給水泵16和兩根供水管17，第一安裝架14和第二安裝架15均設(shè)置在下鍋筒6內(nèi)底部，兩根供水管17均沿與下鍋筒6中心線平行的方向由下鍋筒6后端部伸入到下鍋筒6內(nèi)，兩根供水管17通過u型螺栓18、墊片及螺母19被分別安裝在第一安裝架14和第二安裝架15上，供水管17的前端封堵，每根供水管17的后端的進水口均對應(yīng)與一個給水泵16的出水口連接，兩根供水管17上分別設(shè)置有一個位于鍋爐本體1外部的控制閥門22，兩根供水管17之間通過若干根連接管20連通，其中一根供水管17上沿長度方向連接有若干根噴射管21，每根噴射管21的噴射口與一根螺旋鰭片管10下端口對應(yīng)，噴射管21的噴射口與螺旋鰭片管10下端口之間的距離為2-4mm，噴射管21的噴射口的內(nèi)徑為3-5mm。

螺旋鰭片管10采用從燃燒器安裝孔3到爐膛出煙口23的方向逐漸由疏變密再到疏的布置方式，螺旋鰭片管10與水冷膜式壁4的水管間隔交錯布置。

在燃油燃氣鍋爐的爐膛2四周水冷膜式壁4內(nèi)部，布置安裝散裝的水冷管，相當于在原來的爐膛2基礎(chǔ)上增加了一個水冷爐膛2，為了充分利用爐膛2有限的空間，布置的水冷管采用螺旋鰭片管10，螺旋鰭片管10采用整體熱軋制而成，增加火焰?zhèn)鹊奈鼰崦娣e，為了不影響水冷膜式壁4的吸熱，布置的螺旋鰭片管10外沿距離膜式壁最少大于一個膜式壁的水管的管徑，并且螺旋鰭片管10與水冷膜式壁4的水管間隔交錯布置，螺旋鰭片管10的數(shù)量以把爐膛2內(nèi)的溫度降低到950℃以下為宜，這樣的溫度可以很好的控制氮氧化物的產(chǎn)生，同時又能在爐膛出煙口23布置過熱器8，避免由于過熱器8的熱負荷太大，過熱蒸汽吸熱能力差而引起爆管，由于充分的利用了爐膛2內(nèi)輻射換熱的空間，可以不用增加爐膛2以及鍋爐的體積，在維持同樣的排煙溫度時，可以減少上鍋筒5和下鍋筒6之間對流管束7的布置，降低鍋爐的鋼耗量和鍋爐的整體重量及體積。

具體增加鍋爐擴展水冷爐膛2方法如下：在爐膛2四周的水冷膜式壁4，緊靠水冷膜式壁4的地方，增加水冷管，形成內(nèi)部散管爐膛2，和原來的水冷膜式壁4組成復(fù)合水冷結(jié)構(gòu)的爐膛2，內(nèi)部的水冷管可以是光管或鰭片管組成，本發(fā)明優(yōu)先采用整體性螺旋鰭片管10，此種螺旋鰭片管10通過熱軋制技術(shù)，并且通過多次輥壓形成螺旋鰭片管10，螺旋鰭片管本體11和鰭片12是一體成型的，鰭片12和螺旋鰭片管本體11之間沒有焊接因此材質(zhì)相同，鰭片12剖面成梯形，鰭片12在螺旋鰭片管本體11的軸向方向成螺旋線形，此種結(jié)構(gòu)利于熱量的擴散和煙氣傳熱時的擾動，因此螺旋鰭片管10的傳熱系數(shù)很高，單位長度傳熱面積大，可以在有限的空間內(nèi)布置較少的螺旋鰭片管本體11數(shù)量卻成倍的增加受熱面積。由于燃油燃氣鍋爐是具有上鍋筒5和下鍋筒6布置結(jié)構(gòu)，可以直接把螺旋鰭片管10穿在上鍋筒5和下鍋筒6中間，采用插入式結(jié)構(gòu)，螺旋鰭片管10的上端部和下端部穿透鍋筒壁深入到鍋筒內(nèi)部，這樣在鍋爐運行時可以保證螺旋鰭片管10在上鍋筒5和下鍋筒6的端部深埋于水中，保證上鍋筒5和下鍋筒6在進行輻射換熱時的安全換熱，螺旋鰭片管10在鍋筒內(nèi)部采用封閉焊接的方式和鍋筒連接，螺旋鰭片管10伸入鍋筒內(nèi)部的長度應(yīng)不大于10mm為宜，在爐膛2內(nèi)部布置的螺旋鰭片管10的鰭片外沿距離爐膛2膜式壁最少大于一個膜式壁的水管的管徑，螺旋鰭片管10的數(shù)量以把鍋爐爐膛2內(nèi)的溫度降低到950度以下為宜（這個溫度一方面可以滿足輻射換熱，又能減少氮氧化合物的生成），同時應(yīng)滿足鍋爐鍋筒的強度要求，滿足以上兩種要求后，應(yīng)盡可能的多布置內(nèi)層爐膛2的螺旋鰭片管10，為了不影響燃料的燃燒溫度，在燃燒器安裝孔3附近應(yīng)適當減少螺旋鰭片管10的布置數(shù)量，在安裝水冷膜式壁4內(nèi)側(cè)的螺旋鰭片管10時，應(yīng)先于水冷膜式壁4組裝到位。

因為爐膛2內(nèi)的傳熱屬于輻射傳熱，熱強度大，為了增加水循環(huán)的安全性，在內(nèi)層爐膛2的螺旋鰭片管10下端口處布置增壓噴水裝置13，在供水管17上設(shè)置控制閥門22，此控制閥門22在運行過程中保持全開，噴水的阻力多少由噴水口的尺寸控制，在鍋爐停爐時把控制閥門22關(guān)閉，在供水管17上設(shè)置噴射管21，噴射管21的噴射口與螺旋鰭片管10下端口對應(yīng)，噴射管21的噴射口距離螺旋鰭片管10下端口保持在3mm左右較好，噴射管21的噴射口尺寸一般保持在3-5mm較好，讓噴射管21的噴射口噴出來的高壓水（流速約5米/秒），對螺旋鰭片管10可能出現(xiàn)的水循環(huán)動力不足提供補償，保證螺旋鰭片管10水循環(huán)的高可靠性，從而更容易降低爐膛2內(nèi)的溫度。另外，本發(fā)明中采用兩個給水泵16和兩根供水管17，并且兩個供水管17之間通過若干根連接管20連接，這樣不僅可以大大增強噴射管21噴出水的流速，而且當一個給水泵16發(fā)生故障或檢修時，另一個還可以繼續(xù)工作，從而使增壓水的作業(yè)的不間斷進行，確保爐膛2內(nèi)的溫度不發(fā)生大的波動。

本實施例并非對本發(fā)明的形狀、材料、結(jié)構(gòu)等作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。