本發(fā)明具體涉及一種冷凝器內置的水火管燃氣蒸汽鍋爐。

背景技術：

燃氣蒸汽鍋爐是用天然氣、液化氣、城市煤氣、焦爐煤氣等可燃氣體作燃料，利用燃料在爐內燃燒釋放出來的熱量，加熱進入鍋爐中的給水，并使水汽化成蒸汽的熱能轉換裝置。鍋爐輸出的水蒸汽屬于二次能源的一種形式，廣泛應用于工業(yè)和生活中需要蒸汽的各種場合。

燃氣蒸汽鍋爐有多種爐型，20t/h以上大型蒸汽鍋爐的爐型多為水管鍋爐，如D型、O型、廂型等。20t/h以下的中小型燃氣鍋爐的爐型以內燃火管鍋爐為主，其中2t/h以下的小型燃氣鍋爐主要為立式布置，燃燒機一般為下置或上置，煙氣二回程，煙管內插有強化傳熱的擾流片；2-20t/h的燃氣鍋爐主要為臥式布置，以下稱臥式內燃火管鍋爐。

臥式內燃火管鍋爐根據爐膽后部煙氣折返空間的結構型式可分為干背式鍋爐或濕背式鍋爐，干背式鍋爐為煙氣折返空間由耐火材料圍合形成的鍋爐，濕背式鍋爐為煙氣折返空間由浸在爐水中的回燃室組成的鍋爐，有些鍋爐的水管后壁是密封的，高溫煙氣碰到后壁后折返沿爐膽內壁回到爐膽前部，此類回燃式鍋爐也可視為濕背式鍋爐和半濕背鍋爐。半濕背鍋爐為后回煙室部分受熱面被水包圍，部分受熱面不被水包圍，而是用耐火襯層保護。其中濕背式鍋爐的可靠性較高，不存在爐墻燒壞問題，應用最廣。

濕背式臥式內燃火管鍋爐多為鍋殼式順流三回程煙火管結構，第一回程為波形爐膽，燃料在爐膽中燃燒，并將部分熱量傳遞給工質；第二、第三回程為煙管，也有鍋爐的煙管僅布置一個回程。

早期的濕背式臥式內燃火管鍋爐受到蒸汽溫度的限制，排煙溫度一般在200℃以上。天然氣中氫的質量百分比約為20％-25％，氫燃燒后生成水，當排煙溫度較高時，煙氣中的水蒸汽仍處于氣態(tài)，會帶走大量的熱量。據測算，燃燒1m³天然氣產生的水蒸汽，帶走的熱量約4000kJ，占天然氣高位熱值的10％以上。

為了回收煙氣中水蒸氣的潛熱，現在的燃天然氣鍋爐多布置冷凝余熱回收裝置，利用溫度較低的水或空氣冷卻煙氣，使煙氣溫度降低，靠近受熱面區(qū)域的煙氣中水蒸汽冷凝，同時實現煙氣顯熱和水蒸汽潛熱的釋放，將熱量傳遞給水或空氣，實現熱能回收，提高鍋爐熱效率。

現有的臥式內燃帶冷凝余熱回收裝置的煙火管鍋爐，主要存在以下問題：一是受熱面全部為煙管，煙管總長度較長，煙管需要布置成兩個回程，造成鍋爐鍋殼直徑較大；二是爐膽后直接布置回燃室，造成回燃室內煙溫較高，在回燃室管板處容易產生過冷沸騰，影響回燃室管板安全；三是冷凝余熱回收裝置外置，放在鍋爐本體上部或與鍋爐本體布置在一個平面上，是鍋爐占用的空間或面積較大?？傊F有臥式內燃帶冷凝余熱回收裝置煙火管鍋爐存在的煙管回程較多、鍋殼直徑較大，回燃室煙溫較高、回燃室管板處容易過冷沸騰、影響回燃室管板安全，以及冷凝余熱回收裝置外置，鍋爐占用的空間或面積較大的問題都亟待解決。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是提供一種冷凝器內置的水火管燃氣蒸汽鍋爐，以解決現有煙火管蒸汽鍋爐在使用過程中存在結構占地面積大、運行過程中存在安全隱患以及鋼耗更高的問題。

本發(fā)明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

一種冷凝器內置的水火管燃氣蒸汽鍋爐，它包括燃燒器、蒸汽管座、外殼、爐膽、煙管組件、回燃室、冷凝室和煙箱，所述爐膽、煙管組件、回燃室和冷凝室均設置在外殼內，所述燃燒器設置在外殼外且其與爐膽的進口相連通，所述爐膽的出口與回燃室的進口相連通，所述回燃室的出口與煙管組件的進口相連通，所述煙管組件的出口與冷凝室的進口相連通，所述煙箱設置在外殼外且其與冷凝室的出口相連通，煙箱上加工有出煙口，所述爐膽內設置有多組對流管束，所述冷凝室內設置有冷凝管束，所述外殼上設置有蒸汽管座。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明中煙氣流程為爐膽、對流管束、回燃室、煙管組件以及冷凝室相互配合形成的兩回程，與現有的臥式內燃煙氣三回程燃氣鍋爐相比，本發(fā)明的鍋爐直徑有效減小，整體結構緊湊。

2、本發(fā)明的整體結構緊湊且受熱面大，爐膽、對流管束、回燃室、煙管、冷凝管束的所有受熱面全部設置外殼內，使整體結構進一步緊湊，占用空間和面積較小。

3、本發(fā)明中在爐膽的出口處設置有多組對流管束，有效降低了從爐膽內流出的煙氣的煙溫，避免了回燃室的回燃室用前管板和回燃室用后管板處過冷沸騰，使回燃室的安全性能得到保證。

4、本發(fā)明能夠將氣體燃料燃燒形成的2000℃左右的高溫火焰和煙氣降低到100℃以下的煙氣并使煙氣中的部分水蒸氣冷凝，提高鍋爐的工作效率。

5、本發(fā)明能夠使煙氣實現橫向沖刷以及縱向沖刷模式，橫向沖刷模式為煙氣分別沿對流管束的徑向方向以及冷凝管束的徑向方向進行沖刷，縱向沖刷模式為煙氣沿煙管組件的軸向方向進行沖刷。

6、本發(fā)明中對流管束以及冷凝管束的形狀以及位置的設置使單位截面中布置的水管受熱面積大，使本發(fā)明的整體結構更加緊湊。

7、本發(fā)明應用范圍廣泛，適于普及推廣。

附圖說明

圖1示意了本發(fā)明的主視結構剖面圖；

圖2示意了圖1中A-A處的剖視圖；

圖3示意了圖1中B-B處的剖視圖；

圖4示意了圖3中C-C處的剖視圖；

圖5示意了圖1中D-D處的剖視圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步說明

具體實施方式一：結合圖1、圖2、圖3、圖4和圖5說明本實施方式，本實施方式包括燃燒器1、蒸汽管座3、外殼5、爐膽11、煙管組件20、回燃室26、冷凝室18和煙箱15，所述爐膽11、煙管組件20、回燃室26和冷凝室18均設置在外殼5內，所述燃燒器1設置在外殼5外且其與爐膽11的進口相連通，所述爐膽11的出口與回燃室26的進口相連通，所述回燃室26的出口與煙管組件20的進口相連通，所述煙管組件20的出口與冷凝室18的進口相連通，所述煙箱15設置在外殼5外且其與冷凝室18的出口相連通，煙箱15上加工有出煙口16，所述爐膽11內設置有多組對流管束13，所述冷凝室18內設置有冷凝管束17，所述外殼5上設置有蒸汽管座3。

本發(fā)明中燃燒器1為氣體燃燒器，其為現有成品件。

本發(fā)明中外殼5的結構為臥式罐體結構。

本發(fā)明中外殼5的底部設有排污管接口14，外殼5的側面設置有水位計接管28，外殼5上還加工有筒體給水管接口27，筒體給水管接口27傾斜設置在外殼5的頂部位置最佳，用于為外殼5內注入水。本發(fā)明還設置有底座12，用于支撐外殼5以及外殼5內各個構件。

具體實施方式二：結合圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式中爐膽11的形狀為筒形且其外壁為波紋形，多組對流管束13靠近爐膽11的出口端設置，每組對流管束13包括多根弧形管束，每根弧形管束的兩端均固定連接在爐膽11的內壁上，相鄰兩組對流管束13的布置方向相反。

本實施方式中爐膽11的形狀為筒形且其外壁為波紋形，即爐膽11為波紋型筒狀結構。每組對流管束13為長度不同的多根弧形管束，多根弧形管束以長度從小到大排列，每根弧形管束彎曲設置，每根弧形管束的彎曲處朝向爐膽11的徑向方向，如此設置的爐膽11以及多組對流管束13使爐膽11自由膨脹，并做大限度地降低爐膽11的出口煙溫。采用了特殊形狀的水管受熱面，多條對流管束13中相鄰排的對流管束的管子布置方向相反，加強了對煙氣的擾動，使煙氣充滿度好。

其他未提及的結構及連接關系與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：結合圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式中煙管組件20包括多根單管31，多根單管31之間并列設置，每根單管31的一端與回燃室用前管板22相連通，每根單管31的另一端與冷凝室18相連通。

本實施方式中煙管組件20的設置是為了煙氣提供流動通道。單管31為螺紋管、光管或內置擾流子。單管31通過煙管用后板管19與冷凝室18相連通。其他未提及的結構及連接關系與具體實施方式一或二相同。

具體實施方式四：結合圖4說明本實施方式，本實施方式中回燃室26包括回燃室用前管板22、內筒體23和回燃室用后管板24，回燃室用前管板22和回燃室用后管板24分別設置在內筒體23的兩端，所述回燃室用前管板22上加工有大孔徑進口，所述爐膽11的出口通過大孔徑進口與內筒體23相連通，所述回燃室用前管板22上還加工有與單管31一一對應連通的小孔徑出口，所述回燃室用后管板24通過若干個拉桿25與外殼用后管板8相連接。

本實施方式中外殼5包括筒形主體、外殼用前管板2和外殼用后管板8，外殼用前管板2和外殼用后管板8依次設置在筒形主體的兩端。

本實施方式中回燃室用前管板22和回燃室用后管板24的結構均為管板結構，二者均豎直設置起到密封內筒體23兩端的效果，同時內筒體23的橫截面為橢圓形，內筒體23配合回燃室用前管板22和回燃室用后管板24的形狀更加有利于節(jié)省回燃室26的占用空間，使本發(fā)明的整體結構更加緊湊。其他未提及的結構及連接關系與具體實施方式三相同。

具體實施方式五：結合圖4和圖5說明本實施方式，本實施方式中冷凝管束17為蛇形管束，冷凝管束17的兩端均穿過外殼5的殼壁設置外殼5外，冷凝管束17的一端為冷凝管束進水口29，所述冷凝管束17的另一端為冷凝管束出水口30。

本實施方式中冷凝管束17為至少一個冷凝管形成，冷凝管中通入有水，便于輔助冷凝室18實現冷凝的效果。

本實施方式中冷凝管束出水口30與筒體給水管接口27之間連接有連接管，用于從冷凝管束出水口30排出的水流依次通過連接管和筒體給水管接口27進入外殼5中。其他未提及的結構及連接關系與具體實施方式一或四相同。

具體實施方式六：結合圖1說明本實施方式，本實施方式中所述外殼用后管板8上設置有檢查門9，所述檢查門9穿過外殼用后管板8與回燃室26相連通。

本實施方式中檢查門9的設置便于檢修人員穿過回燃室用后管板24、內筒體23以及回燃室用前管板22實現對爐膽11的檢修工作。其他未提及的結構及連接關系與具體實施方式四相同。

具體實施方式七：結合圖1說明本實施方式，本實施方式中所述外殼5的殼壁上加工有人孔門4。本實施方式中人孔門4的設置是為了便于檢修人員進入外殼5內進行檢修。其他未提及的結構及連接關系與具體實施方式一、二、四或六相同。

具體實施方式八：結合圖1說明本實施方式，本實施方式中所述外殼5上設置有壓力表管座7和安全閥管座6。本實施方式中壓力表管座7是為了安裝壓力表而設置，安全閥管座6是為了安裝安全閥而設置，壓力表管座7和安全閥管座6的設置是為了增強本發(fā)明運行時的安全性。

具體實施方式九：結合圖1說明本實施方式，本實施方式中煙箱15的頂部加工有凝結水排放接口10。

本實施方式中凝結水排放接口10的位置設置是為了便于從煙箱15中排出凝結水。

工作過程：

煙氣的流動過程：

首先氣體燃料和空氣在燃燒器1中混合，并噴射到爐膽11中燃燒，燃燒產生的高溫火焰和煙氣，與爐膽11進行輻射換熱，將熱量傳遞給爐膽11外側的工質。然后煙氣進入爐膽11出口處的多組對流管束13中，當煙氣流動到多組對流管束13時，煙氣對對流管束13橫向沖刷并將熱量傳給對流管束13的管內工質。然后，煙氣在回燃室26中轉彎，進入煙管組件20，對煙管組件20多根單管31中流動實現縱向沖刷并放熱，隨后，煙氣進入冷凝室18，橫向沖刷冷凝管束17，煙氣中的部分水蒸氣會冷凝，并將熱量傳遞給工質。最后，煙氣通過煙箱15、出煙口16排出鍋爐，凝結水通過凝結水排放接口10排出鍋爐。

給水流動過程：

首先水流從冷凝管束17的冷凝管束進水口29進入，在冷凝管束17中加熱升溫，再通過冷凝管束出水口30和連接管，進入筒體給水管接口27進入外殼5內，通過爐膽11、回燃室26、對流管束13和煙管組件20的受熱面，以蒸發(fā)或對流的方式吸收熱量，完成水的升溫、蒸發(fā)過程，蒸汽最終從蒸汽管座3送出。