專利名稱:可以燃燒褐煤的高溫水汽水兩用鍋爐的制作方法
一種可以燃燒褐煤的高溫水汽水兩用鍋爐，屬于鍋爐技術(shù)范疇。它是在自然循環(huán)水管蒸汽鍋爐的基礎(chǔ)上，對汽水循環(huán)回路、煙氣回路以及鍋爐結(jié)構(gòu)等方面作了調(diào)整和改進，使能燃燒褐煤或低熱值的煙煤，并能提供高溫熱水或飽和蒸汽，又能同時提供高溫熱水和一定數(shù)量的飽和蒸汽。
在取暖系統(tǒng)中，為節(jié)約能源，越來越多地采用熱水系統(tǒng)，尤其是國務(wù)院82年節(jié)能指令第四號下達以后，全國大、中、小城市都注意了集中供熱，因而對容量較大的熱水鍋爐需求不斷增加。許多用戶對鍋爐的要求，往往是需要熱水，同時也需要蒸汽。例如一方面需要熱水以供采暖，另一方面也需要蒸汽以用于蒸飯、消毒以及某些生產(chǎn)工藝。一般說來，采暖總是具有季節(jié)性的，過了采暖期，只能停爐，這就影響了鍋爐不能充分利用。如果鍋爐既能供水又能供汽，則采暖期可以多供熱水少供汽，而采暖期外則可以轉(zhuǎn)為生產(chǎn)蒸汽用于生產(chǎn)，從而大大提高鍋爐的利用系數(shù)，取得良好節(jié)約效果。
另外，為節(jié)約能源，要求鍋爐能夠燃用低熱值的煤種，特別是我國擁有豐富的褐煤資源，應該致力發(fā)展可以燃用褐煤的工業(yè)層燃爐。
CN85204783號實用新型，提出了一種汽水多用工業(yè)爐； CN85105700號發(fā)明專利，提出了一種汽水兩用生活鍋爐，都是立式結(jié)構(gòu)，容量較小，不能燃燒褐煤。
本實用新型的目的，是針對前述的兩方面需要，研制一種容量大，能夠燃用褐煤或低發(fā)熱值煤種的可以產(chǎn)生高溫水汽水兩用鍋爐。
本實用新型的技術(shù)措施和實施例如下為介紹本實用新型的結(jié)構(gòu)和原理，請參照附圖進行說明。
圖1為可以燃燒褐煤的高溫水汽水兩用鍋爐示意圖；圖2為水管系統(tǒng)總圖；圖3為圖2B－B視圖；圖4為上鍋筒內(nèi)增設(shè)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為上鍋筒內(nèi)水位示意圖；圖6為燃燒室、燃燼室、前拱、后拱的布置示意圖；圖7為燃燒煙氣分布及后拱作用示意圖。F為著火區(qū)，M為主燃燒區(qū)，B為燃燼區(qū)，細線為含有過剩空氣的氣流，粗線為高溫燃燒氣流，虛線為含揮發(fā)物的氣流。
各圖中標號含義如下1－前拱 2－煤斗 3－爐排 4－后拱 5－水冷壁管束6－下鍋筒 7－上鍋筒 8－省煤器 10－前聯(lián)箱11－引出管 12－左右聯(lián)箱 13－上聯(lián)箱 14－下聯(lián)箱15－連接管 16－后拱管排 17－上升管 18－對流管束19、20、21－下降管 22－蒸汽出口23－汽水分離器 24－回水、給水管25－飽和水引出管 26－分配管 27－引水口28－爐膛(燃燒室) 29－燃燼室按照圖1，可以看出本實用新型所提出的鍋爐，上下鍋筒(7、6)均為橫向布置，其管系和爐膛布置基本上和自然循環(huán)雙鍋筒水管蒸汽鍋爐相似。鍋爐內(nèi)的水汽循環(huán)主要有三個回路輻射受熱面，由人字形的水冷壁管束(5)組成，位于爐膛(28)的左右側(cè)壁及頂棚，上端聯(lián)于縱向布置的上聯(lián)箱(13)，下端連于左右聯(lián)箱(12)，左右聯(lián)箱(12)呈前高后低的傾斜方式緊靠于往復推動爐排(3)的兩側(cè)，同時起著防焦箱的作用；每側(cè)水冷壁各由兩根下降管(19、20)供水，分別接在左右聯(lián)箱(12)的前后兩端；水由上鍋筒(7)內(nèi)的分配管(26)經(jīng)下降管(19、20)到左右聯(lián)箱(12)分配到水冷壁管束(5)受熱介質(zhì)集中于上聯(lián)箱(13)，再經(jīng)上升管(17)進入上鍋筒(7)，形成第一個回路；對流管束(18)由上下鍋筒之間的垂直彎管構(gòu)成，水由上鍋筒(7)經(jīng)由受熱較弱的一側(cè)(下降區(qū))對流管束下降到下鍋筒(6)，再由下鍋筒另一側(cè)受熱較強的一側(cè)(上升區(qū))對流管束回到上鍋筒，形成第二個回路；后拱管回路，水由上鍋筒(7)內(nèi)的分配管(26)經(jīng)下降管(21)到下聯(lián)箱(14)，分配到后拱管排(16)吸熱后上升注入上鍋筒(7)形成第三回路。這三個回路受熱后的水、汽介質(zhì)均匯集于上鍋筒(7)內(nèi)，自然地形成一個上升區(qū)(熱水區(qū))而靠近分配管(26)的附近則形成一個下降區(qū)(冷水區(qū))，進入鍋爐的蒸汽則集中于上鍋筒的上部，形成一個飽和蒸汽空間，如果蒸汽出口(22)的閥門沒有打開，則蒸汽自然地在鍋筒上部保持一定壓力。作為本實用新型鍋爐的一個最主要的特征是適當放大了上鍋筒(7)的尺寸，以增加水容積，并在水空間一定深度處設(shè)置了飽和水引出管(25)，這個引水管(25)伸到熱水區(qū)的適當部位上，設(shè)置了一定數(shù)量的引出口(27)，該引出口可做成喇叭狀邊緣呈鋸齒形，在引出飽和水時可以阻止形成旋渦而抽帶蒸汽，為了在引出飽和水時，保證水循環(huán)可靠，能夠合理地補充水量并將給水和回水適當?shù)胤峙涞礁飨陆倒?19、20、21)以及對流受熱管束(18)的低溫一側(cè)(即下降區(qū))，在上鍋筒(7)內(nèi)設(shè)置了分配管(26)其相對位置示于圖3。為保證能夠?qū)崿F(xiàn)鍋爐水汽兩用，上鍋筒(7)內(nèi)的水位應作一定限制如圖5所示，即最高水位，H應在距離鍋筒頂部200～250毫米處，最低水位L應定于鍋筒中心線下70毫米處。飽和水引出管(25)上的取水引出口(27)的位置應在最低水位以下＞50毫米。
本實用新型鍋爐可有兩種運行方式第一在上鍋筒(7)的上部保持有蒸汽空間，水位在一定范圍內(nèi)允許波動，此時鍋爐的運行和一般自然循環(huán)水管蒸汽鍋爐極為相似。上鍋筒(7)上部的蒸汽空間既起汽水分離的作用，又可在供水時作為保持恒壓的膨脹空間。在此運行方式下，鍋爐又可以有三種情況1、完全供應飽和水(即在鍋爐內(nèi)存在壓力時，自上鍋筒(7)內(nèi)引出的水是接近飽和溫度的水，此處稱之為飽和水)。
2、部分供應飽和水，部分供應飽和蒸汽。
3、完全供應飽和蒸汽。
第二滿水運行方式。此時鍋爐的運行和一般自然循環(huán)鍋筒式熱水鍋爐，采用上鍋筒進水(給水回水)上鍋筒出水(熱水引出)的運行方式基本相同。在采用這種運行方式時，要求熱網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)置恒壓裝置。
本實用新型在上述第一種運行方式中，當完全供汽或部分供汽、供水時，其汽水分離過程和一般蒸汽鍋爐完全相同，由于本鍋爐的上鍋筒(7)直徑比同容量蒸汽鍋爐的鍋筒尺寸大，并提高了允許的最高水位，可以容納較大的水量，只要保持水位波動在正常水位的上下，供出的蒸汽經(jīng)過汽水分離器(23)，可以保證其品質(zhì)不低于一般蒸汽鍋爐，而在部份供汽部份供水時，其蒸汽干度還可高于一般蒸汽鍋爐，當鍋爐全部供水時，由于上鍋筒(7)上部保留了一個蒸汽空間，有一個汽水分界面，還可以將上升管內(nèi)由于水力或熱力偏差而產(chǎn)生的少量蒸汽分離出來，保證水循環(huán)的安全，同時可使在加熱過程中由水里析出的溶解氣體分離出來，進入蒸汽空間，從而可以為熱網(wǎng)提供一個加熱除氧的作用，有助于解決各型熱水鍋爐普遍感到頭疼的氧腐蝕問題。
為使本實用新型鍋爐能夠燃燒劣質(zhì)煤特別是黑龍江省札蘭諾爾褐煤和吉林舒蘭褐煤，其工作質(zhì)低發(fā)熱值在2800大卡／公斤左右，工作水份高達25％，為使進入爐排的煤能夠及早引燃，保證其在爐膛內(nèi)燃燒完全，并使煙氣流所含灰粒盡可能在爐內(nèi)多沉淀一些，以達到消煙除塵的效果，在爐膛設(shè)計上采取了適當?shù)拇胧?參看圖6、圖7)1、設(shè)置前拱(1)以前聯(lián)箱(10)作為水冷梁(見圖1)，采用異形耐火磚砌筑而成，其作用是使爐膛(28)的著火燃燒區(qū)溫度升高。前聯(lián)箱(10)兩端通過連接管(15)(和左右聯(lián)箱(12)接通，并通過引出管(11)和上聯(lián)箱(13)接通2、設(shè)置低長的后拱(4)其與爐排(3)的夾角為3～5度，拱長l2為整個爐排長度L的60～65％，拱高b取500～600毫米。設(shè)置既低又長的后拱是迫使高溫煙氣流向著火燃燒區(qū)(圖7中F)，有利于新燃料接受高溫煙氣層的輻射與對流放熱，而使之干燥、干餾并著火；同時和前拱(1)配合形成“喉部(a)”使著火區(qū)產(chǎn)生的大量揮發(fā)物在此處和由后拱(4)強迫流來的含有過量空氣的高溫煙氣混合，而燃燒更為完全。
3、設(shè)置燃燼室(29)，由于低長的后拱(4)，使爐膛(28)在后拱(4)的上部空間形成一個燃燼室(29)，爐內(nèi)的高溫煙氣流經(jīng)此室延長了停留時間，從而有利于可燃氣體和固體可燃物的燃燼。同時采用了高煙速進入燃燼室，使煙氣形成旋流，造成飛灰及碳粒子分離的條件，使本鍋爐的出口煙氣含煙量較低。
4、加大往復式推動爐排(3)的傾角，取其角度為18～20度，目的是使爐排上低熱值的褐煤層可以加厚，并便于排渣。
根據(jù)上述方案設(shè)計的具體鍋爐有以下特點1、在上鍋筒內(nèi)設(shè)置了區(qū)別于一般自然循環(huán)蒸汽鍋爐的飽和水引出管(25)，使鍋爐可以同時供水和供汽，又可單獨供水或供汽，其供水溫度又可以對應運行壓力下的飽和溫度作任意調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)范圍可在95～160℃之間。
2、可以在上鍋筒內(nèi)的配水管(26)設(shè)專用的送水插管，將回水直接送到給水冷壁管及后拱管供水的下降管入口處以及對流管束下降區(qū)，從而保證鍋爐在完全供熱水的情況下充分供水保證鍋內(nèi)的自然循環(huán)不被破壞。
3、在飽和水引出管上，設(shè)置了兩個帶鋸齒邊緣的喇叭形引出口，可以防止渦流，避免引出熱水時帶汽。
4、上鍋筒在留有蒸汽空間時，又可兼作熱網(wǎng)的定壓設(shè)備，為采暖系統(tǒng)的設(shè)計帶來方便。
5、采用傾斜式往復推動爐排和低而長的后拱，配以燃燼室，使本鍋爐可以燃用低熱值為2800大卡／公斤，含水量達25％的褐煤，保證穩(wěn)定工作。
權(quán)利要求
1.一種可以燃燒褐煤的高溫水汽水兩用鍋爐，由構(gòu)成汽水循環(huán)回路的上鍋筒[7]、下鍋筒[6]、上聯(lián)箱[13]、下聯(lián)箱[14]、前聯(lián)箱[10]、左右聯(lián)箱[12]、下降管[19、20、21]、上升管[17]、水冷壁管束[5]、對流管束[18]和省煤器[8]以及構(gòu)成燃燒系統(tǒng)的爐排[3]、前拱[1]、后拱[4]、爐膛[28]等組成，其特征在于(1)所說的上鍋筒[7]較一般設(shè)計放大了尺寸，增大了水容積，并在上鍋筒[7]內(nèi)設(shè)置了飽和水引出管[25]和分配管[26]；在飽和水引出管[25]上設(shè)置了一定數(shù)量的引水口[27]；(2)所說的上下鍋筒[7、6]均為橫向布置，兩者間由呈垂直彎管形的對流管束[18]聯(lián)通；(3)所說的水冷壁管束[5]呈人字形，上端聯(lián)于縱向布置的上聯(lián)箱[13]，下端聯(lián)于左右聯(lián)箱[12]，構(gòu)成爐膛[28]的兩側(cè)壁和頂棚；所說的左右聯(lián)箱[12]呈前高后低狀傾斜布置，緊靠于爐排[3]的兩側(cè)，且左右聯(lián)箱[12]的前后端各由下降管[19、20]和上鍋筒[7]內(nèi)的分配管[26]接通；所說的上聯(lián)箱徑上升管[17]和上鍋筒[7]聯(lián)通；(4)所說的前拱[1]以前聯(lián)箱[10]作為水冷梁砌耐火磚構(gòu)成；該前聯(lián)箱[10]兩端通過連接管[15]和左右聯(lián)箱[12]接通；并通過引出管[11]和上聯(lián)箱[13]接通；(5)所說的后拱[4]內(nèi)設(shè)有后拱管排[16]；該后拱管排[16]上端接到上鍋筒[7]，下端接到下聯(lián)箱[14]；且所說的后拱[4]呈壓低和拉長的形式，將爐膛[28]的后部隔開成為燃燼室[29]；(6)所說的下聯(lián)箱[14]作橫向布置，通過下降管[21]和上鍋筒[7]內(nèi)的分配管[26]接通；(7)所說的爐排[3]采用大斜傾角度的往復式爐排。
2.如權(quán)利要求
1所述的可以燃燒褐煤的高溫水汽水兩用鍋爐，其特征在于所說的飽和水引出管〔25〕上設(shè)置了兩個喇叭狀帶鋸齒邊緣的引出口〔27〕；所說的配水管〔26〕設(shè)置了專用的管子插到下降管〔19、20、21〕的入口處。
3.如權(quán)利要求
1、2所述的可燃燒褐煤的高溫水汽水兩用鍋爐，其特征在于所說的后拱〔4〕與爐排〔3〕之間的夾角為3～5度；后拱〔4〕的根部距離爐排〔3〕的高度b為500～600毫米，后拱〔4〕的長度l2為整個爐排長度L的60～65％；所說的爐排〔3〕的傾角為18～20度。
專利摘要
一種可以燃燒褐煤的高溫水汽水兩用鍋爐。它是在自然循環(huán)水管蒸汽鍋爐的基礎(chǔ)上，對汽水循環(huán)回路、煙氣回路以及鍋爐結(jié)構(gòu)等方面作了調(diào)整和改進，特別是放大了鍋筒，增加水容積，增設(shè)了飽和水引出管及鋸齒形邊緣的喇叭狀引水口；壓低和拉長了爐膛的后拱，從而形成一個有助于燃燒完全的燃燼室；采用了大傾斜角度的往復式爐排，使鍋爐能夠燃燒褐煤。該鍋爐可以專門提供熱水或蒸汽，也可以同時提供熱水和蒸汽。
文檔編號F22B19/00GK87207837SQ87207837
公開日1988年11月16日 申請日期1987年5月7日
發(fā)明者董珊, 李忠基, 劉淑文, 凌人賓 申請人:哈爾濱市長征鍋爐廠, 哈爾濱建筑工程學院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan