专利名称：一种非密闭高温热水锅炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种供热锅炉即热能工程领域。
背景技术：
目前市场上流行的供热锅炉可归为两大类，许多种，一大类为常压锅炉，其主要缺点是受供热系统的限制，不适宜于高层楼房或远距离大面积及高低楼层不等的采暖系统，在运行时调试管理复杂困难，运行不稳定。一大类为承压锅炉，可分为许多种，如水火管锅炉、单双锅筒水管锅炉、管架式水管锅炉，他们的共同缺点是锅炉烟尘的原始排放浓度高。他们的不同缺点是水火管锅炉其主要缺点是耗钢量高，烟风阻力大，耗电高，管板裂纹和爆管故障率高；单、双锅筒水管锅炉，其主要缺点是工艺复杂，体积大，耗钢量偏高；管架式水管锅炉，其主要有三大缺点，其一是必须全强制水循环，对水动力计算和水质要求较高，一旦水流速和水质不符合要求，容易出现爆管和集箱中的积垢难以清除，其二是对停电保护的操作管理要求较高，一旦操作失误容易出现锅炉事故，其三是上、下集箱内、外分别设计许多隔板和排气管、排污管，使之制造工艺上和操作管理上更加复杂和麻烦，本来管架式锅炉耗钢量低的突出优点，因以上缺点的影响是市场占有率最低的一种炉型。
目前国内的高温热水锅炉，全部都是密闭式承压锅炉，其主要缺点是锅炉设计压力较高，耗钢量高，因锅水循环问题而引起的爆管故障难以避免，锅妒的操作管理比较复杂，一旦操作管理失误，容易造成锅炉事故。
本发明从根本上解决了所有承压锅炉的以上缺点，不仅使所有承压热水锅炉降低数倍的工作压力，利用静压既可实现同等效果的高温热水，大幅度降低锅炉本体的耗钢量，或锅炉钢架的耗钢量，更重要的是从根本上解决了锅炉的水循环问题和安全问题，基本上可以杜绝因水循环问题和操作管理不当而引起的锅炉故障和安全事故。
本发明同目前市场上占有率最高的水火管承压锅炉相比的六大显著优势。
1、比新型水火管承压锅炉增大20％的受热面积的条件下，锅炉本体的耗钢量可降低30％左右，生产效率可提高40％左右。
2、锅炉匹配的引风机功率可降低50％左右；，即省电50％左右。
3、锅炉的原始排放浓度可降低国家环保标准的3倍左右。
4、仅省电一项锅炉的综合能效可提高3％左右。
5、从根本上保证了锅炉水循环的可靠，根除了爆管缺陷。
6、从根本上保证了锅炉的安全，不仅减轻了锅炉操作管理的复杂程度，而且可降低锅炉的安全检监成本。
显然本发明的低能耗，低排放，综合能效指标以及锅炉运行的稳定性和安全可靠性，遥遥领先于目前国内乃至国际的所有层燃热水锅炉。其降低能耗的指标也远远超过了国家“十一五规划”所要实现的降耗指标。本发明对落实国家发改委，把“燃煤锅炉列为重点工程之首位”的节能中长期规划有了可靠保证，对落实“十一五规划”五年能耗降低20％左右的目标，使用本发明当年即可超额实现，显然本发明在燃煤锅炉领域，必将对我国建设资源节能型和环境友好型社会作出积极贡献。
发明内容
根据常压锅炉的原理特性，即锅炉的非密闭通过水封管畅通大气，使炉内水容易自由上升下降形成锅水自然循环，炉内只承受限定的最高静压，当热水膨胀，能使水和气体自动通过水封管溢出，在任何工况下均不会超过限定的最高静压，不会出现因气塞而影响水循环，把这一原理特性应用到承压锅炉中，既实现了锅水的自然循环，大大简化了水动力计算，又实现了锅炉的绝对安全，减轻了锅妒操作管理的复杂程度，降低了安全检监成本。
根据承压锅炉通过增加压力来实现高温热水的原理特性，把这一原理特性与非密闭常压锅炉相结合，以供热区域最高楼层限定静压压力，或按所需要的高温热水参数设计相应的静止水柱，将锅炉水封管用管道与系统膨胀水箱连通或静压水柱连通，根据实际需要，既可单点静压定压，也可双点静压定压，既可实现所需参数的高温热水，更容易实现所需参数的低温热水。这样真正实现了常压锅炉与承压锅炉的优点相互补充，缺点相互抵消，可以说是常压锅炉的原理特性与承压锅炉的原理特性相结合的新奇特效。
本发明采用的承压锅炉的结构设计，常压锅炉的锅水循环和系统循环方式，锅炉水封管与系统最高点定压水箱(膨胀水箱)连通，或在锅炉附近处安装水柱静压定压装置与锅炉水封管连通即可。
本发明采用集箱和管束构成的炉膛和烟道，在同样的锅炉体积下，使炉膛容积和烟道截面大大增大，不仅利于充分燃烧，延长高温烟气在炉内的热交换时间，使烟尘在炉膛内低流速自然沉降，而且使烟尘在炉内经过两次大的扩容减速重力沉降，加之烟尘在炉内流向的变化与对流管束的碰撞，使之烟尘在炉内惯性分离落入烟道和灰斗不可受热面，因此实现了锅炉自除尘的功能，完全可替代一级除尘器，大大降低了锅炉烟尘原始排放浓度，再加匹配脱硫除尘设备，使之有效的实现锅炉低排放。
本发明因炉内的经济流速低流阻和锅炉自除尘的功能，可设计与锅炉相匹配的低阻力湿法脱硫除尘设备，引风机进口可直接接锅炉排烟口，不仅可大大降低电耗，而且彻底消除了引风机的酸腐蚀，延长使用寿命。
本发明的炉内积灰全部沉降到炉排上和烟道不可受热面上及灰斗中，并便于彻底清除，保证了锅炉运行的长期稳定。
本发明采用上、下中心集箱和两侧水冷壁管与水冷壁集箱连接构成的炉膛和三回程烟道，使切筑炉墙烟道工艺先进，质量可靠，效率高。
本发明的进水首先从锅炉尾部最低温处进入，经过炉内两回程进入炉膛，非常利于降低排烟温度，提高炉膛温度，并且烟路和水路全部呈逆向对流横向冲刷，显著提高了燃烧效果和热交换效果，使之升温快热效高。
图1为本发明的主视2为本发明的左视3为本发明的俯视4为本发明的拱管示意5为本发明的静压定压装置图在图中1是底座，2是煤斗，3是对承水冷壁集箱，4是连通管5、是前横桌箱，6是前拱，7是炉膛前部第一扩大空间，8是前墙管，9是下中心集箱，10是第三回程烟气进口，11是压力表坐，12是连通管，13是上中心集箱，14是挡火墙，15是加药口，16是炉膛中部第二扩大空间，17是第二回程烟气进口，18是水封管，19是温度计管固，20是出水管，21是连通管，22是后上横集箱，23是炉膛后部扩大空间，24是后墙管，25是烟箱，26是排烟口，27是后下横集箱，28是连通管，29是漏灰孔，30是进水管，31是连通管，32是二回程管架，33是侧对承上集箱，34是炉顶棚，35是水冷壁管，36是炉墙，37是三回程烟道，38是对流管束，39是外包耐火材料，40是侧对承下集箱，41是前拱管下横集箱，42是下连通管，43是前拱管，44是前拱管上横集箱，45是上连通管，46是上连通管，47是后拱管上横集箱，48是后拱管，49是后拱管吊梁，50是连接耐热扁钢，51是下连通管，52是后拱管下横集箱，53是锅炉，54是水封连通管，55是循环管，56是闸阀，57是压力表，58是分集水器，59是连通管，60是拉绳环，61是外包皮、62是溢流管，63是防护帽、64是保温层，65是筒型容器，66是容器底，67是紧固件，68是泄水管，69是支架、70是加强筋、71是软化水，72是软水池、73是给水泵、74是隔板、75是后拱、76是连通管、77安全阀座。
具体实施例方式
下面结合附图，本发明做详细的描述.
一种非密闭高温热水锅炉，包括上、下中心集箱13、9，水冷壁管35，二回程管架32，对承水冷壁集箱3，前、后端管8、24，前横集箱5，后上、下横集箱22、27对流管束38，侧对承上、下集箱33、40，水封管18，筒型容器65等。水冷壁管35和二回程管架32分别与上、下中心集箱和对承水冷壁集箱9、13、3连接，前墙管8分别与上、下中心集箱和前横集箱13，9、5连接，后墙管24与后上、下横集箱22、27连接，对流管束38与侧对承上、下集箱33、40连接，分别通过连通管4、21、28、31、42、45、46、51、76连通构成锅炉的自然循环水路和辐射对流受热面，分别切筑炉墙，炉顶棚，外包耐火材料36、34、39构成炉膛和二三回程烟道7、16、23、17、37，水封管18与筒型容器65或分集水器58连通构成静压定式高温热水锅炉。
水冷壁管35与二回程管架32其两侧立管同轴心布置，每隔一根或数根水冷壁管35布置一根二回程管架32，其下端分别与对承水冷壁集箱3的上部纵向中心均布连接，其上端内侧端分别与下中心集箱9和上中心集箱13的两侧中心径向连接。水冷壁管35和二回程管架32的外壁和顶壁分别切筑炉墙36、炉顶棚34构成炉膛和二三回程烟道7、16、23、17、37。
下中心集箱9的后端至后墙管24内壁一段距离构成低流速烟道23。前后拱管43、48的两端分别与前、后拱管上、下横集箱44、41、47、52连接，上连通管45、46其上端与下中心集箱9连通，其下端与前后拱管上横集箱44、47连通。下连通管42、51其上端分别与对承水冷壁集箱3连通，其下端分别与前后拱管下横集箱41、52连通。筒型容器65的顶端安装防护帽63，离顶端一段距离安装溢流管62并接至软水池72内，其上部和中部安装拉绳环60，其底端安装泄水管68，其外壁装保温材料64和外包皮61，离底端一段距离安装分集水器58，其底端到地坪安装支架69加强筋70，水封管18通过水封连通管64与分集水器58连通构成静压定压系统。给水泵73通过循环管55闸阀56，压力表57与筒型容器65连通构成补水系统。上中心集箱13的上部纵向中心从前至后依次安装压力表11，安全阀77，加药口15，水封管18，温度计管固19，其后端中心安装出水管20。进水管30在侧对承上集箱33的上部纵向中心离后端一段距离连接。隔板74离侧对承上集箱3前端一定距离，其上端与侧对承上集箱3下壁紧靠，其下端与水冷壁管35直段上部外侧炉墙36紧靠。烟箱25其两侧和上下分别与外包耐火材料39和后墙管24紧靠蜜蜂安装，其后端中心偏上安装排烟口26。其后拱75的前端切筑挡火墙14，其中后部有漏灰孔29。
其锅炉水路，进水从进水管30，通过侧对承上集箱33，依次通过对流管束38下降，上升，向前行分别通过连通管76、4、31进入对承水冷壁集箱3和上中心集箱13，再通过水冷壁管35和二回程管架32混合上升，下降，热水汇集到上中心集箱13，通过出水管20送往供热系统。
其锅炉烟路，从煤斗2进煤点火燃烧，通过干留，燃烧放出的高温火焰，从后拱75前端和前拱6后端经过炉膛前部第一扩大空间7，再经挡火墙14上端进入炉膛中部第二扩大空间16，继续后行至炉膛后部经低流速烟道23上行进入第二回程烟道17，前行至第三回程烟气进口10进入第三回程烟气通道37向后行至烟箱25从排烟口26排出。
权利要求
1.一种非密闭高温热水锅炉，包括上、下中心集箱(13)、(9)，水冷壁管(35)，二回程管架(32)，对承水冷壁集箱(3)，前后墙管(8)、(24)，前横集箱(5)，后上、下横集箱(22)、(27)，对流管(38)，侧对承上、下集箱(33)、(40)，水封管(18)，筒型容器(65)等，其特征是，水冷壁管(35)和二回程管架(32)分别与下、下中心集箱和对承水冷壁集箱(9)、(13)、(3)连接，前墙管(8)分别与上、下中心集箱和前横集箱(13)、(9)、(5)连接，后墙管(24)与后上、下横集箱(22)、(27)连接，对流管束(38)与侧对承上、下集箱(33)、(40)连接，分别通过连通管(4)、(21)、(28)、(31)、(42)、(45)、(46)、(51)、(76)连通构成锅炉的自然循环水路和辐射对流受热面，分别砌筑炉墙，炉顶棚，外包耐火材料(36)、(34)、(39)，构成炉膛和二三回程烟道，(7)、(16)、(23)、(17)、(37)，水封管(18)与筒型容器(65)或分集水器(58)连通构成静压定压式高温热水锅炉。
2.根据权利要求1所述的一种非密闭高温热水锅炉，其特征是，水冷壁管(35)与二回程管架(32)其两侧立管同轴心布置，每隔1根或数根水冷壁管(35)布置一根二回程管架(32)，其下端分别与对承水冷壁集箱(3)的上部纵向中心均布连接，其上端内侧端分别与下中心集箱(9)和上中心集箱(13)两侧中心径向连接。水冷壁管(35)和二回程管架(32)的外壁和顶壁分别砌筑炉墙(36)，炉顶棚(34)外包耐火材料(39)构成炉膛和二三回程烟道(7、16、23、17、37)。
3.根据权利要求1所述的一种非密闭高温热水锅炉，其特征是，下中心集箱的后端至后墙管(24)内壁的距离构成扩大空间或低流速烟道(23)。
4.根据权利要求1所述的一种非密闭高温热水锅炉，其特征是，前后拱管(43、48)的两端分别与前后拱管上、下横集箱(44、41、47、52)连接，上连通管(45、46)其上端与下中心集箱(9)连通，其下端与拱管上横集箱(44、47)连通。下连通管(42、51)其上端分别与对承水冷壁集箱(3)连通，其下端分别与前后拱管下横集箱(41、52)连通。
5.根据权利要求1所述的一种非密闭高温热水锅炉，其特征是，筒形容器(65)的顶端安装防护帽(63)，离顶端一段距离安装溢流管(62)，并接至软水池(72)内，其底端安装泄水管(68)，其外壁装保温材料(64)和外包皮(61)，离底端一段距离安装分集水器(58)，其底端到地坪安装支架(69)、加强筋70。水封管(18)通过水封连通管(54)与分集水器(58)连通构成静压定压系统。给水泵(73)通过循环管(55)、闸阀(56)、压力表(57)与筒形容器(65)连通构成补水系统。
6.根据权利要求1所述的一种非密闭高温热水锅炉，其特征是，进水管(30)在侧对承上集箱(33)的上部纵向中心离后端一段距离连接，出水管(20)在上中心集箱(13)的后端管径中心连接。
7.根据权利要求1所述的一种非密闭高温热水锅炉，其特征是，隔板(74)离侧对承上集箱(3)前端一段距离，其上端与侧对承上集箱(3)下壁紧靠，其下端与水冷壁管(35)直段上部外侧炉墙(36)紧靠。
8.根据权利要求1所述的一种非密闭高温热水锅炉，其特征是，烟箱(25)其两侧端和上下分别与外包耐火材料(39)和后墙管(24)紧靠密封，其后端中心偏上安装排烟口(26)。
9.根据权利要求1所述的一种非密闭高温热水锅炉，其特征是，侧对承上、下集箱(33、40)和对流管束(38)，根据锅炉型号的大小，按现有技术设计集箱的直径、大小和对流管束的长短或管排数。
全文摘要
一种非密闭高温热水锅炉，由上、下中心集箱分别与水冷壁管、水冷壁集箱、前、后墙管和前、后横集箱连接，对流管束与侧上、下集箱连接，分别通过连通，构成自然循环水路和辐射对流受热面，分别砌筑炉墙和烟墙构成炉膛和三回程烟道，本发明彻底改变了管架式锅炉强制循环的常规，彻底消除了复杂的排气排污，集箱除垢困难和停电保护等弊端，本发明用静压即可实现高温热水，可实现锅炉的绝对安全无爆管，本发明便于设计经济流速和布置受热面积，不需制造锅筒，用大、中、小型管子即可替代大、中、小型锅炉的锅筒，可显著提高热效率和制造效率，降低原始排放浓度，降低耗电量和耗钢量，是一种高能效低能耗低排放的节能降耗环保安全型锅炉。
文档编号F24H1/40GK1975279SQ20061005723
公开日2007年6月6日 申请日期2006年3月9日 优先权日2005年12月2日
发明者王森 申请人:王森