專利名稱：一種高能效低能耗大型自然循環(huán)水管鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)鍋爐，尤其涉及到一種用于集中供熱的大型層燃自然 循環(huán)熱水鍋爐。
背景技術(shù)：
目前市場上流行的大型水管鍋爐，爐內(nèi)水循環(huán)方式大都是強(qiáng)制循環(huán)，最近 雖有一種稱復(fù)合循環(huán)方式的鍋爐，只是在停電保護(hù)上有其優(yōu)越性，但實(shí)質(zhì)上也 是強(qiáng)制循環(huán)范疇。強(qiáng)制循環(huán)的弊端 一是增大爐內(nèi)阻力增大循環(huán)泵電耗，二是 大大增多了排污排氣點(diǎn)，操作管理復(fù)雜，三是對停電保護(hù)不利， 一旦停電操作 失誤容易出現(xiàn)超壓和缺水導(dǎo)致鍋爐故障，四是一旦出現(xiàn)爆管故障點(diǎn)難尋找維修 困難，五是一旦鍋筒和集箱內(nèi)沉積污垢清除困難等。因此對設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行 管理有著較高的要求，如果自然循環(huán)方式解決的好，不僅能顯著降低循環(huán)泵動 力能耗符合節(jié)能優(yōu)先的基本國策要求，而且以上弊端能全部克服。之所以曾經(jīng) 地自然循環(huán)熱水鍋爐的安全性差容易爆管， 一是曾流行的上進(jìn)上出的進(jìn)出水方 式對自然循環(huán)不利，二是傳統(tǒng)的自然循環(huán)理論不準(zhǔn)確受到束縛，三是鍋爐結(jié)構(gòu)
不適應(yīng)o
上進(jìn)上出的進(jìn)出水方式，當(dāng)?shù)蜏厮ㄟ^泵的動力打入鍋筒內(nèi)，使大量的低
溫水與熱水混合，泵的動力迅速擴(kuò)散到與鍋筒連通的所有管道管束，如下降 管、輻射對流管束、出水管，這樣不僅使低溫水下降速度和下降量降低，而且 使輻射對流受熱的水上升受阻，容易使部分低溫水走短路提前從出水口通過動 力送往管網(wǎng)，再加下降管的水到下集箱內(nèi)從一端到另一端的流動阻力和時間原 因，以及所有受熱面管束流量分配的原因等，很難保證所有受熱管束能滿足自 然循環(huán)的溫差要求，尤其當(dāng)水質(zhì)不好污垢較多時，很容易將污垢積存在受高溫 輻射的鍋筒底部或進(jìn)入管束內(nèi)，而引起鍋筒底部鼓包和爆管，這就是曾經(jīng)流行 的上進(jìn)上出的自然循環(huán)方式?jīng)]經(jīng)得住運(yùn)行實(shí)踐考驗(yàn)的根本原因。傳統(tǒng)的自然循
環(huán)理論要求的上升與下降的截面比，輻射和對流受熱的水流速，其實(shí)這兩點(diǎn)既 不確切也不科學(xué)，不確切的是，如果采用上進(jìn)上出方式即使加大下降管的截面 比也不會從根本上奏效，如果改變方式即使縮小截面比也會奏效，如果按傳統(tǒng) 的熱水自然循環(huán)對輻射和對流受熱熱水的水流速要求，等于自然循環(huán)無法實(shí)現(xiàn)。 根據(jù)蒸汽鍋爐自然循環(huán)的運(yùn)行實(shí)踐表明，其運(yùn)行的安全性與流速無關(guān)，而與溫 差和足量的低溫水供給適應(yīng)不斷加熱的需要并保證熱水上升的暢通有關(guān)，輻射 與對流受熱面所受熱的強(qiáng)度不同而流速不同，流速與受熱強(qiáng)度和溫差有關(guān)，其 安全性與所有受熱面的低溫水供給量和熱水上升的暢通有關(guān)。目前市場上流行 的大型水管鍋爐因?qū)α魇軣岵糠植捎玫氖巧咝喂芑蚱焓脚殴苤荒懿捎脧?qiáng)制循環(huán) 而無法采用自然循環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的不僅從根本上解決了目前大型水管鍋爐自然循環(huán)的難題，而 且對提高能效降低能耗和煙塵排放效果顯著。
本發(fā)明的自然循環(huán)是這樣實(shí)現(xiàn)的， 一種高能效低能耗大型自然循環(huán)水管鍋 爐包括縱縱置鍋筒、縱橫集箱、水冷壁管、對流管束，墻管、下降管、引射管 等構(gòu)成，其特征是低溫水通過循環(huán)泵的動力從進(jìn)水口直接進(jìn)入鍋爐底部的大直 徑側(cè)下集箱內(nèi)，使水的流速突然大幅度降低，不僅使大量的污垢能沉降在大容 積非受熱面的側(cè)集箱底部可定期通過排污管排除，而且使低溫水能及時足量的 供給各受熱面管束，兩側(cè)水冷壁管和對流管束由大直徑側(cè)下集箱的足量低溫水 直接供給并通過泵的動力壓頭促使水流上升，隨著輻射對流受熱的強(qiáng)弱而以不 同的流速上升，在引射支管的作用下，使低溫水以專向流向和一定的流速和流 量通過后部合理截面的橫集箱供給后拱管和后墻管分三路上升，側(cè)下集箱的足 量低溫水在溫差和泵的壓力下通過前部連通管進(jìn)入前部下橫集箱供給前拱管和 前墻管并強(qiáng)迫上升，各部清晰的水路暢通無阻壓力向同一方向強(qiáng)迫上升匯集至 上鍋筒，高溫水通過出水口送往管網(wǎng)，低溫水通過后部下降管在引射總管的作 用下加速水下降和爐內(nèi)水循環(huán)，這樣不僅系統(tǒng)的全部低溫回水全部進(jìn)入鍋爐底
爐底部的兩側(cè)下集箱，而且使上升到鍋筒內(nèi)混合后的低溫水又通過下降管進(jìn)入 側(cè)下集箱，再通過引射總管和引射支管的作用，連續(xù)驅(qū)動著水在爐內(nèi)大循環(huán)， 因此本發(fā)明能完全實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的自然循環(huán)。
本發(fā)明的局部擴(kuò)大空間、使煙塵在爐內(nèi)擴(kuò)容減速重力沉降及多回程與管束 沖撞慣性分離，均通過落灰裝置封閉清除，對流管束立式布置橫向沖刷，不僅 大大減少受熱面積灰，而且提高換熱效果，因爐本體自支撐結(jié)構(gòu)，自然循環(huán)、 經(jīng)濟(jì)流速，可大幅度降低鋼耗，降低水阻和煙阻，因此可穩(wěn)定熱效率5%左右，
可節(jié)約循環(huán)泵和引風(fēng)機(jī)電耗15%——25%，可節(jié)約鋼材30%左右，可降低煙塵的 原始排放濃度4倍左右，顯然本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的自然循環(huán)，而且實(shí)現(xiàn) 高能效、低能耗、低排放。


圖l是本發(fā)明的主視圖
圖2是本發(fā)明的A-A剖視圖 圖3是本發(fā)明的B-B剖視圖
在圖中
1是底座、2是橫集箱、3是前拱管、4是側(cè)下集箱、5是橫集箱、6是拱口、 7 是前墻管、8是耐火保溫墻、9是外包皮、IO是水冷壁管、ll是爐膛、12是墻 管、13是側(cè)上集箱、14是橫集箱、15是支撐管、16是鍋筒、17是出水口、 18 是連通管、19是橫集箱、20是墻管、21是下降管、22是橫集箱、23是二回程 煙氣進(jìn)口、 24是擋火墻、25是固定件、26是擴(kuò)大空間、27是后墻管、28是排 煙口、 29是耐火保溫墻、30是外包皮、31是橫集箱、32是進(jìn)水口、 33是彎管、 34是防焦集箱、35是落灰裝置、36是橫集箱、37是導(dǎo)塵墻、38是支吊架、39 是后拱管、40是后拱、41是橫集箱、42是前拱、43是連通管、44是耐火保溫 墻、45是外包皮、46是對流管束、47是頂棚管、48是耐火頂棚、49是保溫材 料、50是連通管、51是墻管、52是爐膛側(cè)墻、53是煙墻、54是二回程煙道、 55是三回程煙道、56是防焦管束、57是防焦管束、58是三回程煙氣進(jìn)口、 59
是吹灰口、 60是引射總管、61是引射支管。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明做詳細(xì)的描述
一種高能效低能耗大型自然循環(huán)水管鍋爐，由鍋筒(16)、下降管(21)、側(cè) 上、下集箱(13)、 (4)、支吊架(38)、引射管(60)、 (61)構(gòu)成，其特征是， 頂棚管(47)的上端與鍋筒(16)的兩側(cè)縱向中心偏下徑向連通，其下端與側(cè) 上集箱(13)的頂部中心縱向均布連通；水冷壁管(10)的上端與側(cè)上集箱(13) 的內(nèi)側(cè)中心偏下徑向連通，其下端與側(cè)下集箱(4)的內(nèi)側(cè)中心偏上徑向連通； 對流管束(46)的上端與側(cè)上集箱(13)的外側(cè)中心偏下縱橫順排或叉排連通， 其下端與側(cè)下集箱(4)的側(cè)部中心偏上縱橫順排或叉排連通；橫集箱(14) (19)
(22) (31)分別與側(cè)上、下集箱內(nèi)側(cè)縱向中心連通；橫集箱(5) (41)分別與 側(cè)下集箱內(nèi)側(cè)中心壁外連接；前墻管(7)的上端與橫集箱(14)的下部中心橫 向均布連通，其下端與橫集箱(5)的上部中心橫向均布連通；后墻管(27)的 上端與橫集箱(22)的下部中心橫向均布連通，其下端與橫集箱(36)的上部 中心橫向均布連通；墻管(51)的上端分別與鍋筒(16)的前、后部側(cè)中心偏 下半園均布徑向連通，其下端分別與橫集箱(14) (23)的上部中心橫向均布連 通；連通管(18) (50)的上端與鍋筒下半園徑向連通，其下部與橫集箱(19) 的上部均布連通，墻管(12)的上端與橫集箱(19)的下部中心橫向均布連通， 其下端與橫集箱(41)的上部中心橫向均布連通；墻管(20)的上端與橫集箱
(19)后部偏下橫向均布徑向連通，其下端與橫集箱(36)的上部偏前徑向連 通；后拱管(39)的前端與橫集箱(41)的下部中心橫向均布連通，其后端與 橫集箱(36)的前部橫向均布徑向連通；彎管(33)的上端與橫集箱(31)的 下部橫向均布連通，其下端與橫集箱(36)的后部均布連通；連通管(43)的 上端與側(cè)下集箱(4)的下部連通，其下端與橫集箱(2)的上部連通；前拱管
(3)的上端與橫集箱(5)的下部橫向均布連通，其下端與橫集箱(2)的上部 橫向均布連通；防焦管束(56)的上端與側(cè)下集箱(4)的內(nèi)側(cè)偏下徑向連通，
其下端與防焦集箱(34)的上部縱向均布連通；防焦管束(57)的上端與側(cè)下 集箱(4)的下部縱向均布連通，其下端與防焦集箱(34)的外側(cè)縱向均布徑向 連通。下降管(21)按裝在引射總管(60)的同一方位，其上端與鍋筒(16) 的后或前端底部兩側(cè)徑向連通，其下端與兩側(cè)下集箱(4)的后或前端上部徑向 連通。下降管(21)的上端與鍋筒(16)的后端底部中心偏兩側(cè)徑向連通，其 下端與兩側(cè)下集箱(4)的后端上部徑向連通并對沖引射總管(60)。橫集箱(5) 的兩端與側(cè)下集箱(4)'內(nèi)側(cè)中心離前端一段距離在壁外連接；橫集箱(41)的 前部緊挨拱口 (6)后端與側(cè)下集箱(4)內(nèi)側(cè)中心壁外連接；橫集箱(31)的 兩端與兩側(cè)下集箱(4)的內(nèi)側(cè)中心離后端一段距離穿透壁連通；橫集箱(2)(36)， 分別按裝在底座(1)的前部和后部上面，其兩端裸露在底座(1)側(cè)壁外；橫 集箱(14) (19) (22)分別與側(cè)上集箱(14)的內(nèi)側(cè)中心連通。引射總管(60) 穿入側(cè)下集箱(4)的后端封頭中心向前略超過橫集箱(31)的兩端口，并在引 射總管(60)內(nèi)側(cè)中心對準(zhǔn)橫集箱(31)的兩端口中心離開一點(diǎn)距離按裝引射 支管(61)，其進(jìn)水口 (32)裸露在尾端。在水冷壁管(10)和緊挨其一排對流 管束(46)的中間充填耐火材料構(gòu)成爐膛側(cè)墻(52),在側(cè)上、下集箱(13) (4) 橫向中心或偏心的縱置兩對流管束(46)管排中間充填耐火材料構(gòu)成煙墻(53)， 在其內(nèi)側(cè)為無管束的煙氣走廊二回程煙道(54)，在其外側(cè)為多排對流管束(46) 的三回程煙道(55)。支吊架(38)的上端支頂擋火墻(24)，其兩側(cè)支撐導(dǎo)塵 墻(37)，其下端懸吊后拱管(39)，墻管(12)和墻管(20)的垂直段設(shè)一至 兩道固定件(25)。在后拱(40)的尾部上面按裝落灰裝置(35)。鍋筒(16) 可設(shè)一個或兩個，爐膛(11)的前、后、左、右和頂部可采用光管結(jié)構(gòu)或采用 模式水冷壁結(jié)構(gòu)，各種儀表閥門即溫度計(jì)、壓力表、安全閥、排污閥、傳感器、 接點(diǎn)等按現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)安裝即可。
前后墻管(7) (27) (51)和兩側(cè)最外排對流管束(46)、頂棚管(47)分 別構(gòu)筑充填耐火保溫材料和外包皮(8) ( 9) (44) (48) (9) (29) (45) (49)。
其鍋爐水路，進(jìn)水從進(jìn)水口 (32)進(jìn)入側(cè)下集箱(4)，直接供給水冷壁管
(10)和對流管束(46)上升至側(cè)上集箱(13)通過頂棚管(47)進(jìn)入鍋筒(16)， 引射支管(61)將進(jìn)水打入橫集箱(31)再進(jìn)入橫集箱(36)分別通過后拱管
(39)、墻管(12) (20)、后墻管(27)分三路上升到橫集箱(19) (23)，再分 別通過連通管(18) (50)、墻管(51)進(jìn)入鍋筒(16)，側(cè)下集箱(4)內(nèi)的低 溫水在溫差和泵動力的作用下通過連通管(43)下降進(jìn)入橫集箱(2)再分別通 過前拱管(3)進(jìn)入橫集箱(5),再分別通過前墻管(7)進(jìn)入橫集箱(44)再 通過墻管(51)進(jìn)入鍋筒(16)，使所有的受熱管束各行其道匯總到鍋筒內(nèi)混合， 高溫水通過出水口送往供熱系統(tǒng)，低溫水通過下降管(21)在引射總管(60) 和引射支管(61)的作用下，驅(qū)動爐內(nèi)水大循環(huán)，使加熱的水源源不斷送往供 熱系統(tǒng)。
其鍋爐煙路，煤炭燃燒后通過拱口 (6)進(jìn)入爐膛(11)充分燃燒，高溫火 焰通過擋火墻(24)上端和頂棚管(47)下部通道進(jìn)入擴(kuò)大空間(26)，通過二 回程煙道進(jìn)口 (23)，進(jìn)入二回程煙道(54)向前行至三回程煙道進(jìn)口 (58)， 進(jìn)入三回程煙道向后行至排煙口進(jìn)入脫硫除塵器再通過煙囪排往大氣。
權(quán)利要求
1.一種高能效低能耗大型自然循環(huán)水管鍋爐，由鍋筒(16)、下降管(21)、側(cè)上、下集箱(13)、(4)、支吊架(38)、引射管(60)、(61)構(gòu)成，其特征是，頂棚管(47)的上端與鍋筒(16)的兩側(cè)縱向中心偏下徑向連通，其下端與側(cè)上集箱(13)的頂部中心縱向均布連通；水冷壁管(10)的上端與側(cè)上集箱(13)的內(nèi)側(cè)中心偏下徑向連通，其下端與側(cè)下集箱(4)的內(nèi)側(cè)中心偏上徑向連通；對流管束(46)的上端與側(cè)上集箱(13)的外側(cè)中心偏下縱橫順排或叉排連通，其下端與側(cè)下集箱(4)的側(cè)部中心偏上縱橫順排或叉排連通；橫集箱(14)(19)(22)(31)分別與側(cè)上、下集箱內(nèi)側(cè)縱向中心連通；橫集箱(5)(41)分別與側(cè)下集箱內(nèi)側(cè)中心壁外連接；前墻管(7)的上端與橫集箱(14)的下部中心橫向均布連通，其下端與橫集箱(5)的上部中心橫向均布連通；后墻管(27)的上端與橫集箱(22)的下部中心橫向均布連通，其下端與橫集箱(36)的上部中心橫向均布連通；墻管(51)的上端分別與鍋筒(16)的前、后部側(cè)中心偏下半園均布徑向連通，其下端分別與橫集箱(14)(23)的上部中心橫向均布連通；連通管(18)(50)的上端與鍋筒下半園徑向連通，其下部與橫集箱(19)的上部均布連通，墻管(12)的上端與橫集箱(19)的下部中心橫向均布連通，其下端與橫集箱(41)的上部中心橫向均布連通；墻管(20)的上端與橫集箱(19)后部偏下橫向均布徑向連通，其下端與橫集箱(36)的上部偏前徑向連通；后拱管(39)的前端與橫集箱(41)的下部中心橫向均布連通，其后端與橫集箱(36)的前部橫向均布徑向連通；彎管(33)的上端與橫集箱(31)的下部橫向均布連通，其下端與橫集箱(36)的后部均布連通；連通管(43)的上端與側(cè)下集箱(4)的下部連通，其下端與橫集箱(2)的上部連通；前拱管(3)的上端與橫集箱(5)的下部橫向均布連通，其下端與橫集箱(2)的上部橫向均布連通；防焦管束(56)的上端與側(cè)下集箱(4)的內(nèi)側(cè)偏下徑向連通，其下端與防焦集箱(34)的上部縱向均布連通；防焦管束(57)的上端與側(cè)下集箱(4)的下部縱向均布連通，其下端與防焦集箱(34)的外側(cè)縱向均布徑向連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高能效低能耗大型自然循環(huán)水管鍋爐，其特征是，下降管(21)按裝在引射總管(60)的同一方位，其上端與鍋筒(16) 的后或前端底部兩側(cè)徑向連通，其下端與兩側(cè)下集箱(4)的后或前端上部徑向 連通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高能效低能耗大型自然循環(huán)水管鍋爐，其特 征是，下降管(21)的上端與鍋筒(16)的后端底部中心偏兩側(cè)徑向連通，其 下端與兩側(cè)下集箱(4)的后端上部徑向連通并對沖引射總管(60)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高能效低能耗大型自然循環(huán)水管鍋爐，其特 征是，橫集箱(5)的兩端與側(cè)下集箱(4)內(nèi)側(cè)中心離前端一段距離在壁外連 接；橫集箱(41)的前部緊挨拱口 (6)后端與側(cè)下集箱(4)內(nèi)側(cè)中心壁外連 接；橫集箱(31)的兩端與兩側(cè)下集箱(4)的內(nèi)側(cè)中心離后端一段距離穿透壁 連通；橫集箱(2) (36)，分別按裝在底座(1)的前部和后部上面，其兩端裸 露在底座(1)側(cè)壁外；橫集箱(14) (19) (22)分別與側(cè)上集箱(14)的內(nèi)側(cè) 中心連通。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高能效低能耗大型自然循環(huán)水管鍋爐，其特 征是，引射總管(60)穿入側(cè)下集箱(4)的后端封頭中心向前略超過橫集箱(31) 的兩端口，并在引射總管(60)內(nèi)側(cè)中心對準(zhǔn)橫集箱(31)的商端tr中心離開 一點(diǎn)距離安裝引射支管(61)，其進(jìn)水口 (32)裸露在尾端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高能效低能耗大型自然循環(huán)水管鍋爐，其特征 是，在水冷壁管(10)和緊挨其一排對流管束(46)的中間充填耐火材料構(gòu)成 爐膛側(cè)墻(52)，在側(cè)上、下集箱(13) (4)橫向中心或偏心的縱置兩對流管束 (46)管排中間充填耐火材料構(gòu)成煙墻(53)，在其內(nèi)側(cè)為無管束的煙氣走廊二 回程煙道(54)，在其外側(cè)為多排對流管束(46)的三回程煙道(55)。
7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種高能效低能耗大型自然循環(huán)水管鍋爐，其特 征是，支吊架(38)的上端支頂擋火墻(24)，其兩側(cè)支撐導(dǎo)塵墻(37)，其下 端懸吊后拱管(39)，墻管(12)和墻管(20)的垂直段設(shè)一至兩道固定件(25)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種高能效低能耗大型自然循環(huán)水管鍋爐，其特 征是，在后拱(40)的尾部上面按裝落灰裝置(35)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種高能效低能耗大型自然循環(huán)水管鍋爐，其特 征是，鍋筒(16)可設(shè)一個或兩個，爐膛(11)的前、后、左、右和頂部可采 用光管結(jié)構(gòu)或采用模式水冷壁結(jié)構(gòu)，各種儀表閥門即溫度計(jì)、壓力表、安全閥、 排污閥、傳感器、接點(diǎn)等按現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)安裝即可。
全文摘要
一種高能效低能耗大型自然循環(huán)水管鍋爐，廣泛適用于集中供熱領(lǐng)域。本發(fā)明由鍋筒、縱橫集箱、下降管、引射管、水冷壁、對流管束等構(gòu)成；爐本體自成構(gòu)架大大減少非受熱面的鋼架支撐，大幅度降低鋼耗，自然循環(huán)大大降低爐內(nèi)的水循環(huán)阻力顯著降低循環(huán)泵的電耗，爐本體自除塵、便于污垢沉降和清除，大大減少受熱面的煙塵和污垢，降低流阻和熱阻，顯著降低引風(fēng)機(jī)的電耗，穩(wěn)定運(yùn)行效率，延長使用壽命。本發(fā)明是一種制造簡單，運(yùn)行安全可靠，便于維修或檢修，節(jié)能、降耗、減排非常顯著的集中供熱鍋爐。
文檔編號F24H1/22GK101338940SQ200810147098
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月18日
發(fā)明者森 王 申請人:森 王