專利名稱：一種角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及熱能工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
2000年以來，伴隨著我國工業(yè)化和城市化的發(fā)展以及節(jié)能環(huán)保要求的提高、城市供熱需求的巨幅增大，大容量層燃燃煤集中供熱鍋爐進入了快速發(fā)展時期。層燃鍋爐大型化是我國新形勢下節(jié)能減排推廣應(yīng)用的主要成功經(jīng)驗。根據(jù)對市場上大容量層燃燃煤集中供熱鍋爐運行狀況的調(diào)研，水火管鍋爐是鍋爐發(fā)展過程中由內(nèi)燃轉(zhuǎn)變?yōu)橥馊嫉倪^渡產(chǎn)品， 不適宜進一步大型化；水管鍋爐是層燃熱水鍋爐大型化和參數(shù)提高的必由之路，而在水管鍋爐結(jié)構(gòu)中，角管式熱水鍋爐結(jié)構(gòu)合理，原材料消耗少，長周期運行安全可靠，高效節(jié)能，減排環(huán)保，必將成為我國集中供熱站大容量熱水鍋爐的首選爐型。目前，已經(jīng)生產(chǎn)的角管式鍋爐是我國在1992年通過GEF項目從國外眾多的工業(yè)鍋爐產(chǎn)品中經(jīng)過專家遴選之后引進的技術(shù)產(chǎn)品，主要有自然循環(huán)和強制循環(huán)兩種結(jié)構(gòu)，運行多年來，相繼出現(xiàn)一些問題，一直沒有獲得市場認可，經(jīng)過市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，引進技術(shù)除燃燒系統(tǒng)中的開式爐膛和爐拱技術(shù)不適合我國煤種外，現(xiàn)有角管技術(shù)在長周期運行安全方面存在如下隱患(1)現(xiàn)有自然循環(huán)的角管式熱水鍋爐全部采用膜式水冷壁制造，鑒于膜式水冷壁采用光管和扁鋼組焊而成，一旦發(fā)生膜式水冷壁爆管事故，維修難度非常大，維修周期長， 現(xiàn)場維修時的對接焊質(zhì)量難以保證，容易留下焊接隱患，成為新的爆管誘因。由于熱水鍋爐供熱負荷極不穩(wěn)定，熱水流量隨時間變動較大，自然循環(huán)時，經(jīng)常會發(fā)生停滯或倒流的非正常水動力工況，惡化傳熱能力，造成壁溫飛升，以致引起爆管的悲劇。(2)另外，熱水鍋爐在供熱過程中具有很大的負荷變動性，循環(huán)水量在50% 100%之間變動，負荷變動時，自然循環(huán)和強制循環(huán)的熱水鍋爐的最低安全水速難以保持， 爐膛水冷壁向下流動的管束中可能因水流速過低引起水循環(huán)的停滯和倒流等危險工況，現(xiàn)有的強制循環(huán)角管式熱水鍋爐的低負荷運行和停電保護頗受質(zhì)疑。市場上運行的強制循環(huán)的熱水鍋爐，多數(shù)情況下，膜式水冷壁的上、下集箱內(nèi)部布置了隔板，把整個水冷壁受熱面分割成了向上和向下流動的循環(huán)回路，向下流動的循環(huán)回路在低負荷運行和突然停電時， 勢必會出現(xiàn)水循環(huán)的停滯和倒流的水動力工況，這種工況的存在嚴重威脅到熱水鍋爐運行管理安全，因此，現(xiàn)有強制循環(huán)方式可能發(fā)生的低負荷和停電保護問題影響了先進技術(shù)產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)，避免了引起爆管、低負荷運行和停電保護的缺陷，實現(xiàn)了節(jié)省鋼架、氣密性好、漏風少、不會引起爆管、燃燒效率高、確保該結(jié)構(gòu)在任何負荷下都可以安全可靠地工作、具有超強的停電保護功能以及有效地降低了煙氣中硫酸結(jié)露引起的低溫腐蝕和堵灰的危險工況。[0007]為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)，包括豎直貼附于帶有前后相靠的爐膛103和對流豎井101 的鍋爐的前墻102外壁且兩側(cè)角嵌卡合于該前墻102外壁兩側(cè)棱的前墻并兩側(cè)墻角管4， 前墻并兩側(cè)墻角管4與前墻上部的鍋筒10導通，前墻并兩側(cè)墻角管4通過連通管9同豎直貼附于鍋爐的對流豎井101后方外壁且兩側(cè)角嵌卡合于該對流豎井101后方外壁兩側(cè)棱的對流豎井并兩側(cè)墻角管30相導通，前墻并兩側(cè)墻角管4和對流豎井并兩側(cè)墻角管30分別與前墻102外壁下部的前墻膜式水冷壁下集箱2和爐膛103后方外壁下部的爐膛后墻膜式水冷壁下集箱40導通，對流豎井101前方相靠的爐膛103的上方按前后順序依次設(shè)置有爐膛前墻膜式水冷壁上集箱18和爐膛后墻膜式水冷壁上集箱19，爐膛前墻膜式水冷壁上集箱18和爐膛后墻膜式水冷壁上集箱19分別通過管道同各自上方的前水平連通管17和后水平連通管21相導通，而前水平連通管17和后水平連通管21分別同分布在鍋爐的左右側(cè)墻前部的前垂直連通管15和左右側(cè)墻后部的后垂直連通管沈相導通，該左右側(cè)墻上帶有側(cè)墻角板30，前垂直連通管15和后垂直連通管沈同左右側(cè)墻下方設(shè)置的側(cè)墻膜式水冷壁下集箱1連通，而在鍋爐的左右側(cè)墻上方設(shè)置的側(cè)墻膜式水冷壁上集箱14與鍋筒10相連通，鍋筒10的上部與對流豎井101后墻下方的對流豎井后墻膜式壁下集箱38依次通過上水平連通管13和上垂直連通管33導通連接，在對流豎井101的后方外壁下方的對流豎井后墻膜式壁下集箱38與對流豎井后墻膜式水冷壁四相連通，對流豎井后墻膜式水冷壁四上串聯(lián)連通布置了第一級省煤器31、第二級省煤器34和第三級省煤器36，對流豎井后墻膜式水冷壁四也同鍋爐頂部的爐頂出口集箱20連通。所述的第一級省煤器31、第二級省煤器34和第三級省煤器36的受熱面均為旗式結(jié)構(gòu)受熱面。所述的前墻并兩側(cè)墻角管4、側(cè)墻角板30以及對流豎井101后墻構(gòu)成自支撐結(jié)構(gòu)， 它們的內(nèi)部水的流向為全部下降流動。所述的鍋爐內(nèi)的爐膛前墻模式水冷壁6的上端和下端分別同爐膛前墻膜式水冷壁上集箱18和前墻膜式水冷壁下集箱2相連通，后墻膜式水冷壁觀的上端和下端分別同爐膛后墻膜式水冷壁上集箱19和爐膛后墻膜式水冷壁下集箱40導通，側(cè)墻模式水冷壁7 的上端和下端分別同側(cè)墻膜式水冷壁上集箱14和側(cè)墻膜式水冷壁下集箱1導通，對流豎井膜式水冷壁四分別同爐頂出口集箱20和對流豎井后墻膜式壁下集箱38導通，爐膛前墻模式水冷壁6的受熱面、后墻膜式水冷壁觀的受熱面、側(cè)墻模式水冷壁7的受熱面以及對流豎井膜式水冷壁四的受熱面全部上升流動。所述的對流豎井后墻膜式壁下集箱38的兩端均與對流豎井101后墻和側(cè)墻角板 30相非導通式連接。所述的爐膛103和對流豎井101內(nèi)的膜式水冷壁內(nèi)的工質(zhì)水全部上升流動，而其所有的受熱面管保持無下降流動。利用大直徑角管構(gòu)成框架系統(tǒng)，兼做支撐和工質(zhì)水的下降和循環(huán)連通管，省卻鋼架；全部采用膜式水冷壁受熱面，省卻耐火材料和隔熱、保溫材料，氣密性好，漏風少，燃燒效率高；所有受熱面中的工質(zhì)水全部上升流動，所有受熱面管無下降流動，下降流動均為非受熱面管，完全杜絕了常規(guī)自然循環(huán)或常規(guī)強制循環(huán)回路設(shè)計中因為存在部分水冷壁管下降流動可能出現(xiàn)的停滯或倒流的非正常水動力工況，膜式水冷壁中的工質(zhì)水全部上升流動確保工質(zhì)水具有較高的質(zhì)量流速，有效地消除過冷沸騰發(fā)生時可能出現(xiàn)的水冷壁管壁溫升高而引起爆管的危險工況；更為有效的是，水循環(huán)結(jié)構(gòu)采用單鍋筒輔助的強制循環(huán)方式，增大了水容量，確保該系統(tǒng)在任何負荷下都可以安全可靠地工作；該循環(huán)系統(tǒng)在突然停電后， 自動放氣閥打開，鍋筒、下降管和上升管又可構(gòu)成自然循環(huán)回路，具有超強的停電保護功能；工質(zhì)水被各級受熱面不斷加熱后進入煙氣溫度最低的第一級省煤器，提高了省煤器受熱面金屬壁面溫度，有效地降低了煙氣中硫酸結(jié)露引起的低溫腐蝕和堵灰的危險工況。

附圖是本實用新型的側(cè)視透明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作更詳細的說明。如附圖所示，受熱面全部強制上升流動的角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)，包括豎直貼附于帶有前后相靠的爐膛103和對流豎井101的鍋爐的前墻102外壁且兩側(cè)角嵌卡合于該前墻102 外壁兩側(cè)棱的前墻并兩側(cè)墻角管4，前墻并兩側(cè)墻角管4與前墻上部的鍋筒10導通，前墻并兩側(cè)墻角管4通過連通管9同豎直貼附于鍋爐的對流豎井101后方外壁且兩側(cè)角嵌卡合于該對流豎井101后方外壁兩側(cè)棱的對流豎井并兩側(cè)墻角管30相導通，前墻并兩側(cè)墻角管 4和對流豎井并兩側(cè)墻角管30分別與前墻102外壁下部的前墻膜式水冷壁下集箱2和爐膛103后方外壁下部的爐膛后墻膜式水冷壁下集箱40導通，對流豎井101前方相靠的爐膛 103的上方按前后順序依次設(shè)置有爐膛前墻膜式水冷壁上集箱18和爐膛后墻膜式水冷壁上集箱19，爐膛前墻膜式水冷壁上集箱18和爐膛后墻膜式水冷壁上集箱19分別通過管道同各自上方的前水平連通管17和后水平連通管21相導通，而前水平連通管17和后水平連通管21分別同分布在鍋爐的左右側(cè)墻前部的前垂直連通管15和左右側(cè)墻后部的后垂直連通管沈相導通，該左右側(cè)墻上帶有側(cè)墻角板30，前垂直連通管15和后垂直連通管沈同左右側(cè)墻下方設(shè)置的側(cè)墻膜式水冷壁下集箱1連通，而在鍋爐的左右側(cè)墻上方設(shè)置的側(cè)墻膜式水冷壁上集箱14與鍋筒10相連通，鍋筒10的上部與對流豎井101后墻下方的對流豎井后墻膜式壁下集箱38依次通過上水平連通管13和上垂直連通管33導通連接，在對流豎井 101的后方外壁下方的對流豎井后墻膜式壁下集箱38與對流豎井后墻膜式水冷壁四相連通，對流豎井后墻膜式水冷壁四上串聯(lián)連通布置了第一級省煤器31、第二級省煤器34和第三級省煤器36，對流豎井后墻膜式水冷壁四也同鍋爐頂部的爐頂出口集箱20連通。所述的第一級省煤器31、第二級省煤器34和第三級省煤器36的受熱面均為旗式結(jié)構(gòu)受熱面。所述的前墻并兩側(cè)墻角管4、側(cè)墻角板30以及對流豎井101后墻構(gòu)成自支撐結(jié)構(gòu)，它們的內(nèi)部水的流向為全部下降流動。所述的鍋爐內(nèi)的爐膛前墻模式水冷壁6的上端和下端分別同爐膛前墻膜式水冷壁上集箱18和前墻膜式水冷壁下集箱2相連通，后墻膜式水冷壁觀的上端和下端分別同爐膛后墻膜式水冷壁上集箱19和爐膛后墻膜式水冷壁下集箱40導通，側(cè)墻模式水冷壁7的上端和下端分別同側(cè)墻膜式水冷壁上集箱14和側(cè)墻膜式水冷壁下集箱 1導通，對流豎井膜式水冷壁四分別同爐頂出口集箱20和對流豎井后墻膜式壁下集箱38 導通，爐膛前墻模式水冷壁6的受熱面、后墻膜式水冷壁觀的受熱面、側(cè)墻模式水冷壁7的受熱面以及對流豎井膜式水冷壁四的受熱面全部上升流動。所述的對流豎井后墻膜式壁下集箱38的兩端均與對流豎井101后墻和側(cè)墻角板30相非導通式連接。所述的爐膛103 和對流豎井101內(nèi)的膜式水冷壁內(nèi)的工質(zhì)水全部上升流動，而其所有的受熱面管保持無下降流動。 本實用新型的工作原理是當鍋爐的回水被送入與鍋筒導通的回水集箱11時，通過鍋筒10中的水空間隔板12下部進行分配之后通過前墻中間下降管3、前墻并兩側(cè)墻角管 4、連通管9、對流豎井后墻和側(cè)墻角板30分別分配給前墻膜式水冷壁下集箱2和爐膛后墻膜式水冷壁下集箱40，然后通過爐膛前墻模式水冷壁6和墻膜式水冷壁觀上升流動吸收爐膛103中高溫煙氣放出的熱量，被加熱到預(yù)設(shè)的溫度后，分別進入爐膛前墻膜式水冷壁上集箱18和爐膛后墻膜式水冷壁上集箱19，然后通過爐膛前墻膜式水冷壁上集箱18和爐膛后墻膜式水冷壁上集箱19的前水平連通管17和后水平連通管21分配給左右側(cè)墻前部的垂直連通管15和左右側(cè)墻后部的垂直連通管沈在爐墻外不受熱下降流動，均勻分配給左右側(cè)墻膜式水冷壁下集箱1，通過側(cè)墻模式水冷壁7吸收爐膛103中高溫煙氣放出的熱量上升流動，被加熱到更高的溫度后，分別進入側(cè)墻膜式水冷壁上集箱14，并匯入鍋筒10 的上部，在鍋筒中混合后通過上水平連通管13和上垂直連通管33分配給對流豎井后墻膜式壁下集箱38，經(jīng)過對流豎井后墻膜式壁下集箱38分配給對流豎井膜式水冷壁四、第一級省煤器31、第二級省煤器34和第三級省煤器36，通過在布置三級省煤器的對流豎井后墻膜式水冷壁管內(nèi)的中間位置焊接的垂直于水冷壁管中心線的非完全堵板，根據(jù)堵板的橫截面積占管內(nèi)流通面積的90%，只在水冷壁管的向火側(cè)保留了 10%的弓形面積以冷卻對流豎井后墻上升的水冷壁管，以此確保了 90%的水流經(jīng)第一級省煤器31、第二級省煤器34和第三級省煤器36，對流豎井后墻膜式水冷壁四、第一級省煤器31、第二級省煤器34和第三級省煤器36吸熱后上升流動至爐頂出口集箱20，并經(jīng)垂直連通管22進入熱水鍋爐出口集箱 23，回水經(jīng)過各級受熱面不斷吸熱，達到額定出口熱水溫度送入管網(wǎng)；而當煤或生物質(zhì)或垃圾等固體燃料在鍋爐底部的爐排105、前拱5以及后拱管束35組成的爐膛中引燃、燃燒和燃盡，除此之外，固體燃料干燥后分解出的揮發(fā)份和高溫煙氣攜帶的固體顆粒從爐膛103底部進入爐膛103進一步燃燒和燃盡，把燃料燃燒放出的熱量通過輻射換熱傳遞給側(cè)墻模式水冷壁7，爐膛前墻模式水冷壁6、墻膜式水冷壁28以及爐膛后墻水冷凝渣管束27，經(jīng)爐膛后墻水冷凝渣管束27的輻射和對流換熱后，高溫煙氣通過轉(zhuǎn)彎煙室轉(zhuǎn)彎180°后進入對流豎井101，依次橫向沖刷第一級省煤器31、第二級省煤器34和第三級省煤器36，煙氣在本體完成換熱后從鍋爐的煙氣出口 39排出。
權(quán)利要求1.一種角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于包括豎直貼附于帶有前后相靠的爐膛(103)和對流豎井(101的鍋爐的前墻(102)外壁且兩側(cè)角嵌卡合于該前墻(102)外壁兩側(cè)棱的前墻并兩側(cè)墻角管，前墻并兩側(cè)墻角管(4)與前墻上部的鍋筒(10)導通，前墻并兩側(cè)墻角管(4)通過連通管(9)同豎直貼附于鍋爐的對流豎井(101)后方外壁且兩側(cè)角嵌卡合于該對流豎井(101)后方外壁兩側(cè)棱的對流豎井并兩側(cè)墻角管(30)相導通，前墻并兩側(cè)墻角管 (4)和對流豎井并兩側(cè)墻角管(30)分別與前墻(10 外壁下部的前墻膜式水冷壁下集箱 (2)和爐膛(103)后方外壁下部的爐膛后墻膜式水冷壁下集箱GO)導通，對流豎井(101) 前方相靠的爐膛(103)的上方按前后順序依次設(shè)置有爐膛前墻膜式水冷壁上集箱(18)和爐膛后墻膜式水冷壁上集箱(19)，爐膛前墻膜式水冷壁上集箱(18)和爐膛后墻膜式水冷壁上集箱(19)分別通過管道同各自上方的前水平連通管(17)和后水平連通管相導通，而前水平連通管(17)和后水平連通管分別同分布在鍋爐的左右側(cè)墻前部的前垂直連通管(1 和左右側(cè)墻后部的后垂直連通管06)相導通，該左右側(cè)墻上帶有側(cè)墻角板 (30)，前垂直連通管(1 和后垂直連通管06)同左右側(cè)墻下方設(shè)置的側(cè)墻膜式水冷壁下集箱(1)連通，而在鍋爐的左右側(cè)墻上方設(shè)置的側(cè)墻膜式水冷壁上集箱(14)與鍋筒(10) 相連通，鍋筒(10)的上部與對流豎井(101)后墻下方的對流豎井后墻膜式壁下集箱(38) 依次通過上水平連通管(1 和上垂直連通管(3 導通連接，在對流豎井(101)的后方外壁下方的對流豎井后墻膜式壁下集箱(38)與對流豎井后墻膜式水冷壁09)相連通，對流豎井后墻膜式水冷壁09)上串聯(lián)連通布置了第一級省煤器(31)、第二級省煤器(34)和第三級省煤器(36)，對流豎井后墻膜式水冷壁09)也同鍋爐頂部的爐頂出口集箱O0)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的第一級省煤器(31)、第二級省煤器(34)和第三級省煤器(36)的受熱面均為旗式結(jié)構(gòu)受熱面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的前墻并兩側(cè)墻角管G)、側(cè)墻角板(30)以及對流豎井(101)后墻構(gòu)成自支撐結(jié)構(gòu)，它們的內(nèi)部水的流向為全部下降流動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的鍋爐內(nèi)的爐膛前墻模式水冷壁(6)的上端和下端分別同爐膛前墻膜式水冷壁上集箱(18)和前墻膜式水冷壁下集箱( 相連通，后墻膜式水冷壁08)的上端和下端分別同爐膛后墻膜式水冷壁上集箱(19)和爐膛后墻膜式水冷壁下集箱GO)導通，側(cè)墻模式水冷壁(7)的上端和下端分別同側(cè)墻膜式水冷壁上集箱(14)和側(cè)墻膜式水冷壁下集箱(1)導通，對流豎井膜式水冷壁09)分別同爐頂出口集箱OO)和對流豎井后墻膜式壁下集箱(38)導通，爐膛前墻模式水冷壁(6)的受熱面、后墻膜式水冷壁08)的受熱面、側(cè)墻模式水冷壁(7)的受熱面以及對流豎井膜式水冷壁09)的受熱面全部上升流動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的對流豎井后墻膜式壁下集箱(38)的兩端均與對流豎井(101)后墻和側(cè)墻角板(30)相非導通式連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的爐膛 (103)和對流豎井(101)內(nèi)的膜式水冷壁內(nèi)的工質(zhì)水全部上升流動，而其所有的受熱面管保持無下降流動。
專利摘要一種角管水循環(huán)結(jié)構(gòu)，由置在爐排之上的爐膛、膜式水冷壁受熱面和與其毗鄰的對流豎井膜式壁受熱面組成，鍋爐本體由布置在結(jié)構(gòu)四角的大直徑鋼管、鍋爐和集箱構(gòu)成的自支撐的框架式結(jié)構(gòu)，避免了引起爆管、低負荷運行和停電保護的缺陷，實現(xiàn)了節(jié)省鋼架、氣密性好、漏風少、不會引起爆管、燃燒效率高、確保該系統(tǒng)在任何負荷下都可以安全可靠地工作、具有超強的停電保護功能以及有效地降低了煙氣中硫酸結(jié)露引起的低溫腐蝕和堵灰的危險工況。
文檔編號F24H9/00GK202254307SQ20112026949
公開日2012年5月30日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者劉志起, 張吉虎, 成丁南, 王云剛, 賈曉琳, 趙欽新, 鮑穎群 申請人:西安交通大學