专利名称：一种高能效低能耗大型自然循环水管锅炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工业锅炉，尤其涉及到一种用于集中供热的大型层燃自然 循环热水锅炉。
背景技术：
目前市场上流行的大型水管锅炉，炉内水循环方式大都是强制循环，最近 虽有一种称复合循环方式的锅炉，只是在停电保护上有其优越性，但实质上也 是强制循环范畴。强制循环的弊端 一是增大炉内阻力增大循环泵电耗，二是 大大增多了排污排气点，操作管理复杂，三是对停电保护不利， 一旦停电操作 失误容易出现超压和缺水导致锅炉故障，四是一旦出现爆管故障点难寻找维修 困难，五是一旦锅筒和集箱内沉积污垢清除困难等。因此对设计、制造和运行 管理有着较高的要求，如果自然循环方式解决的好，不仅能显著降低循环泵动 力能耗符合节能优先的基本国策要求，而且以上弊端能全部克服。之所以曾经 地自然循环热水锅炉的安全性差容易爆管， 一是曾流行的上进上出的进出水方 式对自然循环不利，二是传统的自然循环理论不准确受到束缚，三是锅炉结构
不适应o
上进上出的进出水方式，当低温水通过泵的动力打入锅筒内，使大量的低
温水与热水混合，泵的动力迅速扩散到与锅筒连通的所有管道管束，如下降 管、辐射对流管束、出水管，这样不仅使低温水下降速度和下降量降低，而且 使辐射对流受热的水上升受阻，容易使部分低温水走短路提前从出水口通过动 力送往管网，再加下降管的水到下集箱内从一端到另一端的流动阻力和时间原 因，以及所有受热面管束流量分配的原因等，很难保证所有受热管束能满足自 然循环的温差要求，尤其当水质不好污垢较多时，很容易将污垢积存在受高温 辐射的锅筒底部或进入管束内，而引起锅筒底部鼓包和爆管，这就是曾经流行 的上进上出的自然循环方式没经得住运行实践考验的根本原因。传统的自然循
环理论要求的上升与下降的截面比，辐射和对流受热的水流速，其实这两点既 不确切也不科学，不确切的是，如果采用上进上出方式即使加大下降管的截面 比也不会从根本上奏效，如果改变方式即使縮小截面比也会奏效，如果按传统 的热水自然循环对辐射和对流受热热水的水流速要求，等于自然循环无法实现。 根据蒸汽锅炉自然循环的运行实践表明，其运行的安全性与流速无关，而与温 差和足量的低温水供给适应不断加热的需要并保证热水上升的畅通有关，辐射 与对流受热面所受热的强度不同而流速不同，流速与受热强度和温差有关，其 安全性与所有受热面的低温水供给量和热水上升的畅通有关。目前市场上流行 的大型水管锅炉因对流受热部分采用的是蛇形管或旗式排管只能采用强制循环 而无法采用自然循环。
发明内容
本发明的目的不仅从根本上解决了目前大型水管锅炉自然循环的难题，而 且对提高能效降低能耗和烟尘排放效果显著。
本发明的自然循环是这样实现的， 一种高能效低能耗大型自然循环水管锅 炉包括纵纵置锅筒、纵横集箱、水冷壁管、对流管束，墙管、下降管、引射管 等构成，其特征是低温水通过循环泵的动力从进水口直接进入锅炉底部的大直 径侧下集箱内，使水的流速突然大幅度降低，不仅使大量的污垢能沉降在大容 积非受热面的侧集箱底部可定期通过排污管排除，而且使低温水能及时足量的 供给各受热面管束，两侧水冷壁管和对流管束由大直径侧下集箱的足量低温水 直接供给并通过泵的动力压头促使水流上升，随着辐射对流受热的强弱而以不 同的流速上升，在引射支管的作用下，使低温水以专向流向和一定的流速和流 量通过后部合理截面的橫集箱供给后拱管和后墙管分三路上升，侧下集箱的足 量低温水在温差和泵的压力下通过前部连通管进入前部下横集箱供给前拱管和 前墙管并强迫上升，各部清晰的水路畅通无阻压力向同一方向强迫上升汇集至 上锅筒，高温水通过出水口送往管网，低温水通过后部下降管在引射总管的作 用下加速水下降和炉内水循环，这样不仅系统的全部低温回水全部进入锅炉底
炉底部的两侧下集箱，而且使上升到锅筒内混合后的低温水又通过下降管进入 侧下集箱，再通过引射总管和引射支管的作用，连续驱动着水在炉内大循环， 因此本发明能完全实现稳定可靠的自然循环。
本发明的局部扩大空间、使烟尘在炉内扩容减速重力沉降及多回程与管束 冲撞惯性分离，均通过落灰装置封闭清除，对流管束立式布置横向冲刷，不仅 大大减少受热面积灰，而且提高换热效果，因炉本体自支撑结构，自然循环、 经济流速，可大幅度降低钢耗，降低水阻和烟阻，因此可稳定热效率5%左右，
可节约循环泵和引风机电耗15%——25%，可节约钢材30%左右，可降低烟尘的 原始排放浓度4倍左右，显然本发明不仅实现稳定可靠的自然循环，而且实现 高能效、低能耗、低排放。
图l是本发明的主视图
图2是本发明的A-A剖视图 图3是本发明的B-B剖视图
在图中
1是底座、2是横集箱、3是前拱管、4是侧下集箱、5是横集箱、6是拱口、 7 是前墙管、8是耐火保温墙、9是外包皮、IO是水冷壁管、ll是炉膛、12是墙 管、13是侧上集箱、14是横集箱、15是支撑管、16是锅筒、17是出水口、 18 是连通管、19是横集箱、20是墙管、21是下降管、22是横集箱、23是二回程 烟气进口、 24是挡火墙、25是固定件、26是扩大空间、27是后墙管、28是排 烟口、 29是耐火保温墙、30是外包皮、31是横集箱、32是进水口、 33是弯管、 34是防焦集箱、35是落灰装置、36是横集箱、37是导尘墙、38是支吊架、39 是后拱管、40是后拱、41是横集箱、42是前拱、43是连通管、44是耐火保温 墙、45是外包皮、46是对流管束、47是顶棚管、48是耐火顶棚、49是保温材 料、50是连通管、51是墙管、52是炉膛侧墙、53是烟墙、54是二回程烟道、 55是三回程烟道、56是防焦管束、57是防焦管束、58是三回程烟气进口、 59
是吹灰口、 60是引射总管、61是引射支管。
具体实施例方式
下面结合附图，对本发明做详细的描述
一种高能效低能耗大型自然循环水管锅炉，由锅筒(16)、下降管(21)、侧 上、下集箱(13)、 (4)、支吊架(38)、引射管(60)、 (61)构成，其特征是， 顶棚管(47)的上端与锅筒(16)的两侧纵向中心偏下径向连通，其下端与侧 上集箱(13)的顶部中心纵向均布连通；水冷壁管(10)的上端与侧上集箱(13) 的内侧中心偏下径向连通，其下端与侧下集箱(4)的内侧中心偏上径向连通； 对流管束(46)的上端与侧上集箱(13)的外侧中心偏下纵横顺排或叉排连通， 其下端与侧下集箱(4)的侧部中心偏上纵横顺排或叉排连通；横集箱(14) (19)
(22) (31)分别与侧上、下集箱内侧纵向中心连通；横集箱(5) (41)分别与 侧下集箱内侧中心壁外连接；前墙管(7)的上端与横集箱(14)的下部中心横 向均布连通，其下端与横集箱(5)的上部中心横向均布连通；后墙管(27)的 上端与横集箱(22)的下部中心横向均布连通，其下端与横集箱(36)的上部 中心横向均布连通；墙管(51)的上端分别与锅筒(16)的前、后部侧中心偏 下半园均布径向连通，其下端分别与横集箱(14) (23)的上部中心横向均布连 通；连通管(18) (50)的上端与锅筒下半园径向连通，其下部与横集箱(19) 的上部均布连通，墙管(12)的上端与横集箱(19)的下部中心横向均布连通， 其下端与横集箱(41)的上部中心横向均布连通；墙管(20)的上端与横集箱
(19)后部偏下横向均布径向连通，其下端与横集箱(36)的上部偏前径向连 通；后拱管(39)的前端与横集箱(41)的下部中心横向均布连通，其后端与 横集箱(36)的前部横向均布径向连通；弯管(33)的上端与横集箱(31)的 下部横向均布连通，其下端与横集箱(36)的后部均布连通；连通管(43)的 上端与侧下集箱(4)的下部连通，其下端与横集箱(2)的上部连通；前拱管
(3)的上端与横集箱(5)的下部横向均布连通，其下端与横集箱(2)的上部 横向均布连通；防焦管束(56)的上端与侧下集箱(4)的内侧偏下径向连通，
其下端与防焦集箱(34)的上部纵向均布连通；防焦管束(57)的上端与侧下 集箱(4)的下部纵向均布连通，其下端与防焦集箱(34)的外侧纵向均布径向 连通。下降管(21)按装在引射总管(60)的同一方位，其上端与锅筒(16) 的后或前端底部两侧径向连通，其下端与两侧下集箱(4)的后或前端上部径向 连通。下降管(21)的上端与锅筒(16)的后端底部中心偏两侧径向连通，其 下端与两侧下集箱(4)的后端上部径向连通并对冲引射总管(60)。横集箱(5) 的两端与侧下集箱(4)'内侧中心离前端一段距离在壁外连接；横集箱(41)的 前部紧挨拱口 (6)后端与侧下集箱(4)内侧中心壁外连接；横集箱(31)的 两端与两侧下集箱(4)的内侧中心离后端一段距离穿透壁连通；横集箱(2)(36)， 分别按装在底座(1)的前部和后部上面，其两端裸露在底座(1)侧壁外；横 集箱(14) (19) (22)分别与侧上集箱(14)的内侧中心连通。引射总管(60) 穿入侧下集箱(4)的后端封头中心向前略超过横集箱(31)的两端口，并在引 射总管(60)内侧中心对准横集箱(31)的两端口中心离开一点距离按装引射 支管(61)，其进水口 (32)裸露在尾端。在水冷壁管(10)和紧挨其一排对流 管束(46)的中间充填耐火材料构成炉膛侧墙(52),在侧上、下集箱(13) (4) 横向中心或偏心的纵置两对流管束(46)管排中间充填耐火材料构成烟墙(53)， 在其内侧为无管束的烟气走廊二回程烟道(54)，在其外侧为多排对流管束(46) 的三回程烟道(55)。支吊架(38)的上端支顶挡火墙(24)，其两侧支撑导尘 墙(37)，其下端悬吊后拱管(39)，墙管(12)和墙管(20)的垂直段设一至 两道固定件(25)。在后拱(40)的尾部上面按装落灰装置(35)。锅筒(16) 可设一个或两个，炉膛(11)的前、后、左、右和顶部可采用光管结构或采用 模式水冷壁结构，各种仪表阀门即温度计、压力表、安全阀、排污阀、传感器、 接点等按现有技术标准设计安装即可。
前后墙管(7) (27) (51)和两侧最外排对流管束(46)、顶棚管(47)分 别构筑充填耐火保温材料和外包皮(8) ( 9) (44) (48) (9) (29) (45) (49)。
其锅炉水路，进水从进水口 (32)进入侧下集箱(4)，直接供给水冷壁管
(10)和对流管束(46)上升至侧上集箱(13)通过顶棚管(47)进入锅筒(16)， 引射支管(61)将进水打入横集箱(31)再进入橫集箱(36)分别通过后拱管
(39)、墙管(12) (20)、后墙管(27)分三路上升到橫集箱(19) (23)，再分 别通过连通管(18) (50)、墙管(51)进入锅筒(16)，侧下集箱(4)内的低 温水在温差和泵动力的作用下通过连通管(43)下降进入横集箱(2)再分别通 过前拱管(3)进入橫集箱(5),再分别通过前墙管(7)进入橫集箱(44)再 通过墙管(51)进入锅筒(16)，使所有的受热管束各行其道汇总到锅筒内混合， 高温水通过出水口送往供热系统，低温水通过下降管(21)在引射总管(60) 和引射支管(61)的作用下，驱动炉内水大循环，使加热的水源源不断送往供 热系统。
其锅炉烟路，煤炭燃烧后通过拱口 (6)进入炉膛(11)充分燃烧，高温火 焰通过挡火墙(24)上端和顶棚管(47)下部通道进入扩大空间(26)，通过二 回程烟道进口 (23)，进入二回程烟道(54)向前行至三回程烟道进口 (58)， 进入三回程烟道向后行至排烟口进入脱硫除尘器再通过烟囱排往大气。
权利要求
1.一种高能效低能耗大型自然循环水管锅炉，由锅筒(16)、下降管(21)、侧上、下集箱(13)、(4)、支吊架(38)、引射管(60)、(61)构成，其特征是，顶棚管(47)的上端与锅筒(16)的两侧纵向中心偏下径向连通，其下端与侧上集箱(13)的顶部中心纵向均布连通；水冷壁管(10)的上端与侧上集箱(13)的内侧中心偏下径向连通，其下端与侧下集箱(4)的内侧中心偏上径向连通；对流管束(46)的上端与侧上集箱(13)的外侧中心偏下纵横顺排或叉排连通，其下端与侧下集箱(4)的侧部中心偏上纵横顺排或叉排连通；横集箱(14)(19)(22)(31)分别与侧上、下集箱内侧纵向中心连通；横集箱(5)(41)分别与侧下集箱内侧中心壁外连接；前墙管(7)的上端与横集箱(14)的下部中心横向均布连通，其下端与横集箱(5)的上部中心横向均布连通；后墙管(27)的上端与横集箱(22)的下部中心横向均布连通，其下端与横集箱(36)的上部中心横向均布连通；墙管(51)的上端分别与锅筒(16)的前、后部侧中心偏下半园均布径向连通，其下端分别与横集箱(14)(23)的上部中心横向均布连通；连通管(18)(50)的上端与锅筒下半园径向连通，其下部与横集箱(19)的上部均布连通，墙管(12)的上端与横集箱(19)的下部中心横向均布连通，其下端与横集箱(41)的上部中心横向均布连通；墙管(20)的上端与横集箱(19)后部偏下横向均布径向连通，其下端与横集箱(36)的上部偏前径向连通；后拱管(39)的前端与横集箱(41)的下部中心横向均布连通，其后端与横集箱(36)的前部横向均布径向连通；弯管(33)的上端与横集箱(31)的下部横向均布连通，其下端与横集箱(36)的后部均布连通；连通管(43)的上端与侧下集箱(4)的下部连通，其下端与横集箱(2)的上部连通；前拱管(3)的上端与横集箱(5)的下部横向均布连通，其下端与横集箱(2)的上部横向均布连通；防焦管束(56)的上端与侧下集箱(4)的内侧偏下径向连通，其下端与防焦集箱(34)的上部纵向均布连通；防焦管束(57)的上端与侧下集箱(4)的下部纵向均布连通，其下端与防焦集箱(34)的外侧纵向均布径向连通。
2. 根据权利要求1所述的一种高能效低能耗大型自然循环水管锅炉，其特征是，下降管(21)按装在引射总管(60)的同一方位，其上端与锅筒(16) 的后或前端底部两侧径向连通，其下端与两侧下集箱(4)的后或前端上部径向 连通。
3. 根据权利要求1所述的一种高能效低能耗大型自然循环水管锅炉，其特 征是，下降管(21)的上端与锅筒(16)的后端底部中心偏两侧径向连通，其 下端与两侧下集箱(4)的后端上部径向连通并对冲引射总管(60)。
4. 根据权利要求1所述的一种高能效低能耗大型自然循环水管锅炉，其特 征是，横集箱(5)的两端与侧下集箱(4)内侧中心离前端一段距离在壁外连 接；横集箱(41)的前部紧挨拱口 (6)后端与侧下集箱(4)内侧中心壁外连 接；横集箱(31)的两端与两侧下集箱(4)的内侧中心离后端一段距离穿透壁 连通；横集箱(2) (36)，分别按装在底座(1)的前部和后部上面，其两端裸 露在底座(1)侧壁外；横集箱(14) (19) (22)分别与侧上集箱(14)的内侧 中心连通。
5. 根据权利要求1所述的一种高能效低能耗大型自然循环水管锅炉，其特 征是，引射总管(60)穿入侧下集箱(4)的后端封头中心向前略超过横集箱(31) 的两端口，并在引射总管(60)内侧中心对准横集箱(31)的商端tr中心离开 一点距离安装引射支管(61)，其进水口 (32)裸露在尾端。
6.根据权利要求1所述的一种高能效低能耗大型自然循环水管锅炉，其特征 是，在水冷壁管(10)和紧挨其一排对流管束(46)的中间充填耐火材料构成 炉膛侧墙(52)，在侧上、下集箱(13) (4)横向中心或偏心的纵置两对流管束 (46)管排中间充填耐火材料构成烟墙(53)，在其内侧为无管束的烟气走廊二 回程烟道(54)，在其外侧为多排对流管束(46)的三回程烟道(55)。
7.根据权利要求l所述的一种高能效低能耗大型自然循环水管锅炉，其特 征是，支吊架(38)的上端支顶挡火墙(24)，其两侧支撑导尘墙(37)，其下 端悬吊后拱管(39)，墙管(12)和墙管(20)的垂直段设一至两道固定件(25)。
8. 根据权利要求l所述的一种高能效低能耗大型自然循环水管锅炉，其特 征是，在后拱(40)的尾部上面按装落灰装置(35)。
9. 根据权利要求l所述的一种高能效低能耗大型自然循环水管锅炉，其特 征是，锅筒(16)可设一个或两个，炉膛(11)的前、后、左、右和顶部可采 用光管结构或采用模式水冷壁结构，各种仪表阀门即温度计、压力表、安全阀、 排污阀、传感器、接点等按现有技术标准设计安装即可。
全文摘要
一种高能效低能耗大型自然循环水管锅炉，广泛适用于集中供热领域。本发明由锅筒、纵横集箱、下降管、引射管、水冷壁、对流管束等构成；炉本体自成构架大大减少非受热面的钢架支撑，大幅度降低钢耗，自然循环大大降低炉内的水循环阻力显著降低循环泵的电耗，炉本体自除尘、便于污垢沉降和清除，大大减少受热面的烟尘和污垢，降低流阻和热阻，显著降低引风机的电耗，稳定运行效率，延长使用寿命。本发明是一种制造简单，运行安全可靠，便于维修或检修，节能、降耗、减排非常显著的集中供热锅炉。
文档编号F24H1/22GK101338940SQ200810147098
公开日2009年1月7日 申请日期2008年8月18日 优先权日2008年8月18日
发明者森 王 申请人:森 王