专利名称：一种锅炉的制作方法
技术领域：
一种锅炉技术领域[0001]本实用新型涉及一种锅炉。
背景技术：
[0002]上下集箱之间用数根水管垂直连接构成罐体，一般采用这种构造的锅炉，如果水 管内的水位过高，水管内的沸腾会变得剧烈，蒸汽会和大量的水滴一起被排出上集箱，因而 无法获得较高干度的蒸汽；相反，如果水管内的水位过低，罐体出口的干度会得以提升，但 是水管的上部会因燃烧产生的热量影响出现过热、变形的问题。并且，一旦锅炉的燃烧负荷 发生变化，相应地水位也会发生变动，因此要想确保不仅蒸汽干度高，又不会发生过热的水 位显得相当困难。[0003]另外，炉内的蒸汽干度还受到水管内水(炉水)的浓缩情况的影响。随着蒸发过程 的进行，炉水不断浓缩，出现起泡的现象，受此影响，随蒸汽一起被排出锅炉的水滴量增加， 导致在相同水位的情况下干度进一步下降。[0004]以往的锅炉通过安装汽水分离器来应对上述问题。干度较低的蒸汽从上集箱流入 汽水分离器后，在汽水分离器中除去水分，即所谓的汽水分离。最后，通过汽水分离获得的 干度较高的蒸汽被供给至使用端。[0005]然而，汽水分离器本身存在加工难度大、加工完成后需要检查的部位多等问题，安 装到锅炉上后，会抬高锅炉的成本；相反如果不安装汽水分离器，又存在蒸汽干度达不到希 望值的问题。发明内容[0006]本实用新型目的是针对上述问题，提供一种既不需要安装汽水分离器，又能获得 希望干度的锅炉。[0007]本实用新型的技术方案是一种锅炉，具有上集箱和下集箱，所述上集箱和下集 箱之间通过数根水管连接，在所述上集箱的内部空间中设置有汽水挡板，当上集箱中的汽 水混合流体行进时,让该汽水混合流体与汽水挡板产生冲突。[0008]所述汽水挡板在上集箱的内部空间，与流出蒸汽的主蒸汽管的开口部分具有一定 间隔并成相对的状态安装。[0009]本实用新型的优点是[0010]1、本实用新型在上集箱的内部空间中安装了汽水挡板。这样一来，汽水混合体中 的水分在向上行进的过程中，就会附着在汽水挡板上，并逐渐合为一体最终受重力作用而 落下，从蒸汽中不断被除去。[0011]2、汽水挡板位于上集箱的内部空间中，使得汽水混合流体无法朝主蒸汽管直线流 动，到达主蒸汽管需要花费一定的时间。尤其是从水管向主蒸汽管想沿着竖直方向以直线、 或者接近于直线状态行进的汽水混合体，因为汽水挡板的存在，不得不绕开汽水挡板。受此 影响，汽水混合流体到达主蒸汽管需要花费一定的时间，蒸汽中含有的水分会附着到上集箱内壁上，或是受重力作用而落下，由此很好地除去蒸汽中的水分。
[0012]
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述[0013]图1为本实用新型实施例一中锅炉的侧面结构示意图图(局部剖视)。[0014]图2为本实用新型实施例一中锅炉的结构示意图。[0015]图3为本实用新型实施例二中上集箱的内部构成的局部侧面剖面图。[0016]图4为本实用新型实施例二中上集箱的平面图。[0017]图5为上集箱变形例的平面图。[0018]图6为传统锅炉结构的侧面图(局部剖视)。[0019]其中10-锅炉，20-罐体，30-燃烧器，40-耐火材料，50-外部水位检测装置， 60-给水泵，70-控制部，80-给水管；[0020]21-内包，21A-燃烧室，22-下集箱，22A-下集箱的内部空间，23-水管，23A-外侧 水管列，23B-内侧水管列，24-上集箱，24A-上集箱的内部空间，25-汽水挡板，81-主排水 管，82-主蒸汽管，83-降水管，84-浓缩排水管，85-浓缩排水阀，87a-上连通管87b_下连通 管，88-单向阀。
具体实施方式
[0021]实施例一[0022]如图1和图2所示，本实施例的锅炉具备罐体20、燃烧器30、耐火材料40、外部水 位检测装置50、给水泵60和控制部70。其中，罐体20由内包21、下集箱22、水管23、上集 箱24等部件构成。[0023]内包21是由板材加工而成的圆筒状部件，包在水管23的周围将该水管23与外部 隔离。下集箱22是中空环形筒状的构件，下集箱22上连接有给水管80，通过此给水管80 可以将锅炉用水供给至下集箱22。此外，下集箱22上还连接有主排水管81，此主排水管81 上装有主排水阀82，打开此主排水阀82，可以将下集箱22内部空间的炉水排出锅炉。这里 的炉水是指被导入罐体20内部(下集箱22、水管23等)的锅炉用水。[0024]此外，下集箱22上连接着水管23的下端。水管23与下集箱22和上集箱24分别 连通，是保存炉水的管状构件。通过燃烧器30的燃烧对水管23进行加热，水管23内部的 炉水会沸腾。本实施例中配置有数根水管23，在水管23的排列上，沿着距离罐体20中心 第I半径的第I圆周上配置了外侧水管列23A，沿着距离罐体20中心相比第I半径要小的 第2半径的第2圆周上配置了内侧水管列23B。但是，水管23的排列并非局限于外侧水管 列23A加内侧水管列23B两列这一种，除此之外还有单独I列或者3列以上的排列。[0025]另外，每根水管23的上端与上集箱24相连，水管23内沸腾产生的汽泡会和蒸汽 一起流入上集箱24。上集箱24与上述的下集箱22—样，是中空环形筒状的构件。在此将 以下说明中的上集箱24内部的中空空间称为上集箱24的内部空间24A。此内部空间24A 与水管23的开口部分23s连通，另外也与流出蒸汽的主蒸汽管83的开口部分83s连通。在 此将以下说明中的下集箱22内部的中空空间称为下集箱22的内部空间22A。[0026]如上所述，本实施例中的罐体20的构造是由下集箱22和上集箱24之间用多跟水管23垂直连接而成。[0027]本实施例中的上集箱24比下集箱22以及传统的上集箱24在Z方向上的尺寸设定的更大。换言之，本实施例中的锅炉10，虽然不具备汽水分离器，但是将汽水分离器的汽水分离的功能通过上集箱24来实现。因此，上集箱24的内部空间24A，为了发挥汽水分离的功能，比下集箱22的内部空间22A在Z方向上的尺寸更大。[0028]如上所述，上集箱24的内部空间24A在Z方向上的尺寸变大，意味着从位于上集箱24底面的水管23的开口部分23s到连接在上集箱24顶部的主蒸汽管83的开口部分 83s的流路距离变大。而这2个开口部分之间(开口部分23s与开口部分83s之间)的流路距离的扩大，与实现汽水分离的功能密切关联。[0029]图6表示的是传统的上集箱。如图6所示，传统的上集箱24的内部空间24A在Z 方向上的尺寸与下集箱22的内部空间22A在Z方向上的尺寸大致相同。与此相比，本实施例中的上集箱24，如图2所示，其内部空间24的Z方向尺寸比下集箱22的要大得多。此上集箱24的内部空间24A的高度是指，蒸汽中包含的直径数十μ m的液滴与上升的蒸汽相对抗，受重力作用下降，最终与蒸汽实现分离的距离(时间)。例如，蒸汽的上升速度在O.1 O. 5m/ s e c左右时,获得希望干度所必需的上集箱24的内部空间24A的高度尺寸最低要200 mm。[0030]一般而言，上升的蒸汽速度越慢，上集箱24的内部空间24A的高度越高，汽水分离的性能越好。在本实施例中，上集箱24的内部空间24A的高度在200mm以下时，水滴从蒸汽中分离的时间不够，罐体20的出口处(开口部分83s)无法获得希望的蒸汽干度。相反， 上集箱24的内部空间24A的高度在700mm以上时，可以不受浓缩度影响而获得希望的干度。然而，通过对炉水浓缩度的合理控制，即使上集箱24的内部空间24A的高度在200mm 到700mm之间，也能获得希望的干度。由此，可以避免上集箱24的内部空间24A的高度在 700_以上时所带来的尺寸、重量增大的问题，从而使锅炉结构更紧凑，成本更低。[0031]因此，上述的上集箱24的内部空间24A在Z方向上的尺寸需要在干度高度临界值以上才行。这里的干度高度临界值 是指，上集箱24的内部空间24A排出的蒸汽(下述的汽水混合流体)能够获得希望干度时上集箱24的内部空间24A在Z方向上的尺寸临界值。此干度高度临界值通过实验等求得。[0032]实施例二 [0033]以下结合图3和图4对本发明实施例二进行说明。[0034]首先，上集箱24的中空环状的内部空间中装有汽水挡板25。汽水挡板25在本实施例中，板面方向平行于与Z方向垂直的方向(图4中X Y方向)，安装在上集箱24的内部空间24A中。[0035]从开口部分23s到开口部分83s之间，如果不存在遮挡蒸汽以及蒸汽中包含的水分(在以下说明中，将蒸汽以及蒸汽中包含的水分统称为汽水混合流体。)的物体时，水分可能会和蒸汽一起朝主蒸汽管83的开口部分83s直线流入。但如果在上集箱24的内部空间 24A中安装汽水挡板25，从开口部分23s到开口部分83s之间，汽水混合流体的流动受到汽水挡板25的阻拦，使得汽水混合流体中包含的水分无法直线流出，蒸汽与汽水挡板25冲突时，蒸汽中的水分合为一体，然后落下。而且与没有汽水挡板25时相比，蒸汽达到开口部分83s需要花费更多的时间。因此，蒸汽中包含的大部分水分，在蒸汽到达开口部分83s的这段时间里受重力作用落下，或是附着在汽水挡板25以及上集箱24的内壁上，无法到达主 蒸汽管83的开口部分83s。换言之，汽水挡板25起到了延长汽水混合流体行进流路的作 用。如上所述，汽水挡板25具备进一步提高汽水分离性能的功能。[0036]接下来就汽水挡板25的形状做详细描述。如图4所示，平面观察会发现，汽水挡 板25在上集箱24的内部空间24A的环状区域的一部分(大约一半)成圆弧状布置。另如图 3所示，汽水挡板25的外周侧与内壁24c之间设有间隙A。另一侧，汽水挡板25的内周侧， 沿圆周方向有多处与内壁24c焊接在一起，汽水挡板25与内壁24c之间没有焊接的部位形 成间隙B。但是间隙B比间隙A要更小一些。[0037]此时可以在汽水挡板25圆弧端部的外周侧或内周侧设置切槽。[0038]此外，汽水挡板25还可以在图3的基础有所变形。tWn，可以安装自内周侧向外 周侧逐渐向下方倾斜的汽水挡板25。此时，汽水挡板25上位于最下方的外周侧与内壁24c 之间设置与上述的间隙A相同的间隙，在汽水挡板25与内壁24c之间设置与上述的间隙B 相同的间隙。此外，还可以安装自外周侧向内周侧逐渐向下方倾斜的汽水挡板25。此时，汽 水挡板25上位于最下方的内周侧与内壁24c之间设置与上述的间隙A相同的间隙，在汽水 挡板25与内壁24c之间设置与上述的间隙B相同的间隙。[0039]除此之外，汽水挡板25还可以如图5所示，成环状安装。也就是说，此时的汽水挡 板25几乎分布在整个内部空间24的环状区域中。[0040]接下来，如图3所示，汽水挡板25位于上集箱24的内部空间24A内靠上方的位 置。因此，到达汽水挡板25时的汽水混合流体中的水分，与该汽水挡板25靠近下方的位置 相比，靠近上方的位置时，更容易受重力作用落下，或和内壁24c产生冲突而呈现较少的状 态。此外，水分减少的汽水混合流体与汽水挡板25冲突后，无法朝开口部分83s直线流动， 到达开口部分83s为止需要花费一定的时间。如上所述，将汽水挡板25设置在上集箱24 的内部空间24A内靠上方的位置，可以进一步提高汽水挡板25的汽水分离性能。[0041 ] 就汽水挡板25的安装位置进行说明，在上述构成中，汽水挡板25安装在上集箱24 的内部空间24A内靠上方一侧，除此之外，汽水挡板25安装在上述第一实施例中说明的干 度高度临界值的位置，也就是上集箱24的内部空间24A在Z方向上的尺寸临界值的位置也 是合适的。[0042]另一方面，汽水挡板25安装在靠上方一侧的临界位置，由汽水挡板25上面滞留的 水分不被从开口部分83s流出的蒸汽再次卷入(被吸走)的高度尺寸决定。换言之，汽水挡 板25安装的上限位置设定在与上集箱24的内部空间24A的顶面之间保持规定距离的位置 上。[0043]图2中，上集箱24的内部空间24A连通着降水管84的上端。此降水管84将上集 箱24的内部空间24A中的炉水(多是经过浓缩的炉水)回流至下集箱22。因此，降水管84 的下端也与下集箱22的内部空间22A连通着。并且，此降水管84上连接有浓缩排水管85， 浓缩排水管85上装有浓缩排水阀86。打开此浓缩排水阀86，可以将浓缩的炉水排至外部。 浓缩的炉水是否达到需要排出的程度，由测量电导率的电导率传感器90检测降水管84中 的炉水电导率之后进行判断。[0044]罐体20的上部装有燃烧器30。燃烧器30位于上集箱24的环状孔(符号省略)内， 在被内包21内的水管23包围的内侧(以下称为燃烧室21)生成火焰。为了在燃烧室21内燃烧，燃料以及燃烧用的空气被供给至燃烧器30。此外，罐体20的下部装有耐火材40。耐火材40将罐体20的下部(水管23下部所在的位置(水管缩口部分)及其内侧)封堵，使内侧水管列23B的内侧形成燃烧室21A。另外在内包21内侧的上部，水管23上部所在的位置 (水管缩口部分)也装有耐火材40。[0045]另一方面，外部水位检测装置50是检测罐体20内部(下集箱22、水管23等)炉水水位的装置。此外部水位检测装置50具有水位控制筒51和数根电极棒52。水位控制筒 41是由可以导通的金属，将两端封闭后加工成圆筒形状的构件。此水位控制筒51的上端连接着上连通管87a的下端，上连通管87a的上端与上集箱24的内部空间24A相连。此外， 水位控制筒51的下端连接着下连通管87b的上端，下连通管87b的下端与下集箱22的内部空间22k相连。如此一来，水位控制筒51的上端和下端分别通过上集箱24和下集箱22 与水管23相互连通，水位控制筒51的炉水水位与水管23中的炉水水位保持相同。[0046]水位控制筒51上装有数根电极棒52。电极棒52与水位控制筒之间有电压施加。 通过此电极棒52的前端与炉水接触时的电压的变化，可以检测水位控制筒51内的水位。为了检测水位的上位(上限水位)和下位(下限水位)，通常存在两根以上的电极棒52，除此之夕卜，希望安装I根用来检测中位水位(中间水位)的电极棒52，因为中间水位决定着何时开始向罐体20供给锅炉用水。[0047]给水泵60通过给水管80与下集箱22相连，通过控制部70的控制向下集箱22进行给水。下集箱22与给水泵60之间的给水管80上装有单向阀88，用来防止炉水从下集箱 22倒流至给水泵60 —侧。[0048]控制部70接收外部水位检测装置50等各种传感器的检测信号，同时根据这些检测信号控制燃烧器30、给水泵60等驱动部位的动作。此控制部70具有未图示的C PU (Central Processing Unit)、存储器(R O M (Read Only Memory)、R A M (Random Access Memory)、非易失性存储器等)、马达驱动器等驱动器、总线驱动器、定时器、接口等。此控制部70的C P U将R O M (Read Only Memory)、非易失性存储器以及/或者H D D (Hard Disk Drive)中容纳的各种程序读取到未图不的R A M (Random Access Memory)中，实现对上述驱动部位的控制。现将本实施例锅炉的动作过程进行说明[0050]启动给水泵60，进行给水直至水管23内的炉水上升至规定高度，让燃烧器30燃烧，水管23内的炉水开始沸腾，含有水滴(液滴)的蒸汽从水管23的开口部分23s流入上集箱24的内部空间24A。沸腾产生的汽泡以及突沸溅起的水滴随蒸汽一起，向罐体20的出口 (开口部分83s)流动。[0051]本实施例中，上集箱24的高度设定的是，蒸汽中包含的直径数十μ m的液滴与上升的蒸汽相对抗，受重力作用下降，最终与蒸汽实现分离的距离(时间)。根据蒸汽的上升速度，需要改变必需的Z方向的尺寸，本实施例中，比如蒸汽的上升速度在0.1 0. 5m/ s e c左右时,上集箱24的内部空间24A的Z方向的尺寸设定为200 mm 700 mm。如此一来，从水管23的开口部分23s到主蒸汽管83s为止这段区间内，汽水混合流体在上升过程中，受重力作用，蒸汽中包含的水滴(液滴)落下，从而获得希望的蒸汽干度。[0052]此外，上集箱24，相比传统的上集箱24，本上集箱24的内部空间24A在Z方向上的尺寸设定的更大，从而使从水管23的开口部分23s到主蒸汽管83的开口部分位83s为止这段区间内汽水混合流体的行进流路(流路长度)得以变长。因此使得蒸汽中包含的绝大 部分水分附着到上集箱24的内壁上，或是受重力作用落下等，从蒸汽中不断被除去。[0053]在此对第二实施例中的动作进行说明，通过加大上集箱24的内部空间24A在Z方 向上的尺寸，使得蒸汽中一定程度的水分被除去，这些在一定程度上被除去水分的汽水混 合体中，有一定的比例会与汽水挡板25发生冲突。这部分蒸汽中的水分会附着在汽水挡板 25上，并逐渐合为一体最终受重力作用而落下，从蒸汽中不断被除去。[0054]加之汽水挡板25位于上集箱24的内部空间24A中，因此在上集箱24的内部空间 24A中，汽水混合流体无法朝开口部分83s直线流动，到达开口部分83s为止需要花费一定 的时间。尤其是从水管23的开口部分23s向主蒸汽管83的开口部分83s想沿着Z方向以 直线、或者接近于直线状态行进的汽水混合体，因为汽水挡板25的存在，朝主蒸汽管83的 开口部分83s行进时，不得不绕开汽水挡板25。受此影响，汽水混合流体到达开口部分83s 为止需要花费一定的时间，蒸汽中含有的水分会附着到内壁24c上，或是受重力作用而落 下，由此很好地除去蒸汽中的水分。[0055]如上所述，已经被除去大部分水分的汽水混合流体，在来到汽水挡板25的上方 后，或是在汽水挡板25上方的时候，蒸汽中的水分还会在一定程度上被进一步除去，最终 才来到主蒸汽管83的开口部分83s。此时的蒸汽达到希望的干度，通过主蒸汽管83，将热 量传送到需要使用的地方。[0056]以下再对本实施例锅炉的有益效果进行详细说明[0057]采用上述结构的锅炉10，即使没有汽水分离器，也可以将希望干度的蒸汽供给至 使用端。因此，锅炉10上不存在汽水分离器以及用来连接汽水分离器与上集箱24的管材、 管件等，不但相关材料费得到削减，另外也不存在汽水分离器以及相关管材的加工费用，进 一步降低成本。[0058]此外，在本实施例的锅炉10上，上集箱24的内部空间24A在Z方向上的尺寸，比 下集箱22以及传统上集箱24的设定的更大，从而使从水管23的开口部分23s到主蒸汽管 83的开口部分位83s为止这段区间内汽水混合流体的行进流路(流路长度)得以变长。因 此使得蒸汽中包含的绝大部分水分附着到上集箱24的内壁上，或是受重力作用落下，从蒸 汽中不断被除去。换言之，通过扩大上集箱24在Z方向上的尺寸，使其大于下集箱22以及 传统上集箱24的尺寸，可以很好地发挥汽水分离的功能。[0059]并且，本实施例的锅炉10上，在上集箱24的内部空间24A内安装汽水挡板25后， 使得汽水混合流体与汽水挡板25产生冲突，同时因为汽水挡板25的存在，汽水混合流体在 内部空间24内的上升速度减慢，使汽水混合流体中的水滴(液滴)得以被除去，从而提高蒸 汽干度。也就是说，通过安装汽水挡板25，可以从汽水混合流体中进一步良好地除去水分。[0060]以上对本发明的一个实施例的锅炉10进行了说明。除此之外，本发明的锅炉10 还可以适用循环锅炉、贯流锅炉等。[0061 ] 上述实施例中，对通过安装汽水挡板25来延长流路这一手段进行了说明。延长流 路的手段并非局限于汽水挡板25。比如，可以在上集箱24的内部空间24A内设置类似迷 宫的结构；也可以在隔离入口与出口的小区间内，对上集箱24的内部空间24A进一步细分， 从而延长汽水混合流体的行进流路。[0062]除此之外，还可以通过设置细小网格状的过滤器来实现汽水分离。[0063]当然，上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让人们能 够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本 实用新型主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护 范围之内。
权利要求1.一种锅炉，具有上集箱(24)和下集箱(22)，所述上集箱和下集箱之间通过数根水管(23)连接，其特征在于在所述上集箱(24)的内部空间(24A)中设置有汽水挡板(25)，当上集箱中的汽水混合流体行进时，让该汽水混合流体与汽水挡板(25)产生冲突。
2.根据权利要求1所述的锅炉，其特征在于所述汽水挡板(25)在上集箱(24)的内部空间(24A)，与流出蒸汽的主蒸汽管(83)的开口部分(83S)具有一定间隔并成相对的状态安装。
专利摘要本实用新型公开了一种锅炉，具有上集箱和下集箱，所述上集箱和下集箱之间通过数根水管连接，在所述上集箱的内部空间中设置有汽水挡板，当上集箱中的汽水混合流体行进时，让该汽水混合流体与汽水挡板产生冲突。本实用新型的锅炉既不需要安装汽水分离器，又能获得所需的蒸汽干度。
文档编号F22B37/30GK202835316SQ20122050466
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者森松隆史, 田中孝典, 增田幸一 申请人:三浦工业设备(苏州)有限公司