一种新型WNS全预混超低氮锅炉的制作方法

一种新型wns全预混超低氮锅炉
技术领域
1.本实用新型涉及蒸汽锅炉结构技术领域，特别是涉及一种新型wns全预混超低氮锅炉。

背景技术：

2.wns型锅炉具有炉体紧凑、占地面积小、升压快、安装方便等优点，在小型锅炉(1～20t/h)市场中占有很高的比例。wns锅炉主要炉型为 gb/t16508.1-2013中如附图3所示带内部回燃室的湿背式锅炉、如附图4所示带外部转烟室的湿背式锅炉，以及如附图5所示带外部转烟室的半湿背式锅炉。但是这几种炉型由于存在回燃室，造成锅炉结构复杂、制造工艺繁琐、制造周期长，成本一直无法降低。目前大部分wns蒸汽锅炉采用大气式或扩散式燃烧装置，过量空气系数大，水露点低，限制了烟气中水蒸汽汽化潜热的吸收。大多数产品采用烟气再循环(fgr)，配合低氮燃烧器和大炉膛实现低氮氧化物的排放。现有的fgr结构依靠加大的炉胆作为第一回程，然后再附加反相的烟管的第二回程，炉膛加大造成锅炉体积增大，增加钢耗量的同时也增加了占地面积。fgr 技术降低了锅炉热效率，同时也会在再循环管道中存有冷凝水，腐蚀再循环管道。现有的锅炉由于回燃室的存在造成了防爆门里侧的烟温高达1000℃左右，防爆门外侧的钢板容易掉漆变形。

技术实现要素：

3.为了克服现有蒸汽锅炉中存在的体积大、重量大等相关问题，本实用新型提供一种结构紧凑、热效率高的卧式全预混蒸汽锅炉。为了实现该目的，采用以下方案：
4.一种新型wns全预混超低氮锅炉，包括锅炉壳体及其内部的锅炉炉胆、第一烟管组、第二烟管组、位于锅炉炉胆前方的锅炉前管板、位于锅炉炉胆后方炉胆管板、位于锅炉壳体内部后方的锅炉后管板、位于锅炉后管板后方的后烟箱、位于锅炉前管板前方的前烟箱；所述锅炉壳体后端外部设置防爆门。
5.所述锅炉炉胆前方通过锅炉前管板固定设置于锅炉壳体上、后方通过炉胆管板与第一烟管组连通，第一烟管组后方通过锅炉后管板固定设置于锅炉壳体上，第一烟管组后方与后烟箱连通；所述第二烟管组一端与后烟箱连通、另一端与前烟箱连通。
6.优选的，所述第一烟管组与第二烟管组平行设置。
7.优选的，所述锅炉壳体前端设置与锅炉炉胆连接的全预混燃烧器。
8.烟气由第一烟管组、后烟箱、第二烟管组进入前烟箱。
9.优选的，所述第一烟管组和第二烟管组分别由相互平行的一组烟管组成，第一烟管组的烟管数量多于第二烟管组，第二烟管组作为第二回程起到辅助加热效果。
10.优选的，所述烟管为螺纹烟管。螺纹烟管的外侧螺旋压制有2mm深的凹槽，能破坏传热流动边界层，加强烟气扰动，增强换热效果。
11.优选的，第一烟管组的螺纹烟管在炉胆管板上以锅炉炉胆中心线为圆心等弧长排列。
12.优选的，所述锅炉壳体外部上方还设置顺次连接的转烟室和热交换器。
13.优选的，所述热交换器选节能器、冷凝器和空气预热器中的两种或两种以上的组合。
14.优选的，所述锅炉的水路结构包括设置于锅炉背面的给水管、与冷凝器连接的冷凝器进水管和冷凝器出水管、与节能器连接的节能器进水管和节能器出水管、与锅炉连接的锅炉进水管、回水管，给水管设置总给水阀，所述冷凝器进水管、冷凝器出水管、节能器进水管、节能器出水管和回水管分别设置各自的阀门；
15.总给水阀后分成两个支路，一个支路连接带有阀门的冷凝器进水管通入冷凝器，另一个支路连接锅炉进水管通入锅炉，锅炉进水管上顺次设置进水阀一、进水阀二和进水阀三；所述回水管设置于进水阀二与锅炉进水管进锅炉端之间；所述冷凝器出水管、节能器进水管分别由冷凝器和节能器连出后汇合成一个水路，与锅炉进水管交叉，交叉点位于进水阀一和进水阀二之间；所述节能器出水管与锅炉进水管交叉，交叉点位于进水阀二和回水管与锅炉进水管交叉点之间。
16.冷凝器和节能器可以为锅炉提供预热的温水。通过控制各个管路上的阀门的开闭调整水流方向。
17.优选的，所述锅炉炉胆采用波形炉胆，不仅增加了受热面积，而且还能减轻由于热胀冷缩产生的热应力。
18.与传统的湿背式蒸汽锅炉相比相比，本实用新型的有益效果是：
19.1、本实用新型提供的新型wns全预混超低氮锅炉，采用全预混燃烧器，燃烧空间更小，氮氧化物排放小于30mg/m3，采用螺纹烟管强化传热。
20.2、本结构取消了锅炉内部的回燃室，减小锅炉直径，同时降低制造成本，缩短制造周期。锅炉上部的节能器后面除了可以连接冷凝器，也可以采用空气预热器，空气预热器采用钢铝复合翅片管，换热系数大，排烟温度更低。
21.3、本结构中锅炉水容积小，从锅炉点火启动到产生额定负荷的蒸汽所用时间变短(锅炉启动速度快)，潜在的危害降低。
22.4、本装置锅炉体积小，运输方便，占地面积小，占用空间小，降低锅炉房成本。锅炉本体采用两回程结构(整体是三回程结构)，烟气阻力小，燃烧器要求的背压低，燃烧器噪音小。取消回燃室后，防爆门接触的烟气温度降低，防爆门外部钢板不容易变形。
附图说明
23.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
24.图1为本实用新型提供的一种新型wns全预混超低氮锅炉结构示意图；
25.图2为本实用新型提供的一种新型wns全预混超低氮锅炉背面结构示意图；
26.其中，101-锅炉壳体，102-锅炉前管板，103-波形炉胆，104-炉胆管板，105
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第一烟管组，106-第二烟管组，107-后烟箱，108-防爆门，109-第二烟管组，110
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冷凝器，111-节能器，112-前烟箱，113-全预混燃烧器，114-转烟室，115-给水管， 116-冷凝器进水管，117-冷凝器出水管，118-节能器进水管，119-节能器出水管， 120-锅炉进水管，121-回水管，
122-进水阀一，123-进水阀二，124-进水阀三， 125-锅炉蒸汽出口。
27.图3为现有技术中带内部回燃室的湿背式锅炉；
28.图4为现有技术中带外部转烟室的湿背式锅炉；
29.图5为现有技术中带外部转烟室的半湿背式锅炉；
30.其中，图a)为双回称锅炉，b)为三回程锅炉；
31.1-筒形壳体，2-炉胆，3-前管板，4-后管板，5-烟管，6-转烟室筒体，7-转烟室前管板，8-转烟室后管板，9-集箱，10-管墙，11-耐火砖。
具体实施方式
32.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
33.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
34.现有技术中wns锅炉主要炉型包括筒形壳体1、前管板3、后管板4，及其内部的炉胆2、烟管5；如图3所示的带内部回燃室的湿背式锅炉，于筒形壳体1内部、炉胆2末端设置转烟室筒体6、以及转烟室前管板7和转烟室后管板8；如图4所示的带外部转烟室的湿背式锅炉，于筒形壳体1末端设置集箱9和管墙10；如图5所示带外部转烟室的半湿背式锅炉，于炉胆2末端设置转烟室筒体6和转烟室前管板 7，于转烟室筒体6后方设置耐火砖。
35.这几种炉型由于存在回燃室，造成锅炉结构复杂、制造工艺繁琐、制造周期长，成本一直无法降低。
36.实施例1：一种新型wns全预混超低氮锅炉
37.为了解决这些问题，本实用新型提供一种新型wns全预混超低氮锅炉，如图1所示，包括锅炉壳体101及其内部的波形炉胆103、第一烟管组105、第二烟管组109、位于波形炉胆103前方的锅炉前管板102、位于波形炉胆103后方炉胆管板 104、位于锅炉壳体101内部后方的锅炉后管板106、位于锅炉后管板106后方的后烟箱107、位于锅炉前管板102前方的前烟箱112，以及锅炉蒸汽出口125；
38.所述波形炉胆103前方通过锅炉前管板102固定设置于锅炉壳体101上、后方通过炉胆管板104与第一烟管组105连通，第一烟管组105后方通过锅炉后管板106 固定设置于锅炉壳体101上，第一烟管组105后方与后烟箱107连通；所述第二烟管组109一端与后烟箱107连通、另一端与前烟箱112连通；所述第一烟管组105 与第二烟管组109平行设置；
39.锅炉壳体101前端设置与波形炉胆103连接的全预混燃烧器113，全预混燃烧器113采用金属纤维燃烧头，金属纤维织物均匀透气，燃烧稳定。
40.烟气由第一烟管组105、后烟箱107、第二烟管组109进入前烟箱112。
41.所述第一烟管组105和第二烟管组106分别由相互平行的一组烟管组成，作为第一对流受热面，第一烟管组105是主要加热机构，其烟管数量多于作为第二对流受热面第二烟管组106，第二烟管组106作为第二回程起到辅助加热效果。
42.所述烟管为螺纹烟管。螺纹烟管的外侧螺旋压制有2mm深的凹槽，能破坏传热流动边界层，加强烟气扰动，增强换热效果。
43.第一烟管组105的螺纹烟管在炉胆管板上以锅炉炉胆中心线为圆心等弧长排列；所述第二烟管组109为均匀排布的若干列烟管，其数量可以由本领域技术人员根据锅炉尺寸而定，其排布设置可参考传统的双回程锅炉，在此不做赘述。
44.所述锅炉壳体101外部上方还设置顺次连接的转烟室114、节能器111和冷凝器110；烟气在后烟箱内部经过180度折转进入第二烟管组109，第二烟管组109 的出口连接锅炉前管板102，烟气在前烟箱112向上折转进入锅炉上部的节能器和冷凝器(或者加装空气预热器)，然后再经过烟囱排入大气。
45.锅炉炉胆采用波形炉胆不仅增加了受热面积，而且还能减轻由于热胀冷缩产生的热应力。
46.所述锅炉壳体101后端外部还设置防爆门108。
47.以上为蒸汽锅炉的结构。
48.所述冷凝器110还可以直接替换为空气预热器，调整加热温度等控制参数，作为热水锅炉使用。
49.本实用新型提供的设备的水路结构，如图2所示，图2为进水时水路方向；包括设置于锅炉背面的给水管115、冷凝器进水管116、冷凝器出水管117、节能器进水管118、节能器出水管119、锅炉进水管120、回水管121，所述给水管115通过水泵向本装置提供冷水，所述冷凝器进水管116、冷凝器出水管117、节能器进水管118、节能器出水管119和回水管121分别设置各自的阀门。
50.给水管115设置总给水阀，总给水阀后分成两个支路，一个支路连接带有阀门的冷凝器进水管116通入冷凝器，另一个支路连接锅炉进水管120通入锅炉，锅炉进水管120上顺次设置进水阀一122、进水阀二123和进水阀三124；所述回水管121设置于进水阀二123与锅炉进水管120进锅炉端之间；所述冷凝器出水管117、节能器进水管118分别由冷凝器和节能器连出后汇合成一个水路，与锅炉进水管 120交叉，交叉点位于进水阀一122和进水阀二123之间；所述节能器出水管119 与锅炉进水管120交叉，交叉点位于进水阀二123和回水管121与锅炉进水管120 交叉点之间。
51.冷凝器进水管116和冷凝器出水管117与冷凝器111连接，分别为冷凝器111提供冷水、输出预热的温水；节能器进水管118和节能器出水管119与节能器110连接，分别为节能器110提供冷水、输出预热的温水；锅炉进水管120与锅炉连接，为锅炉提供冷水或者预热的温水。通过控制各个管路上的阀门的开闭调整水流方向。
52.正常使用时，首先控制进水阀一122打开、进水阀二123关闭、冷凝器出水管 117阀门关闭，给水管115提供的冷水由冷凝器进水管116和节能器进水管118分别进入冷凝器和节能器，经热交换后成为预热的温水，而后控制进水阀一122关闭、进水阀二123和进水阀三124打开、进水阀回水管121上阀门关闭，冷凝器出水管 117和节能器出水管119将预热后温水由锅炉进水管120输入锅炉。冷凝器和节能器的设置作为第三回程起到进水预热作用，可有效回收利用烟道中的热量，进一步降低排烟温度，提高能源利用率。
53.在进行冷凝器和节能器维修时，给水管115中冷水直接由锅炉进水管120进入锅炉内部；在进行锅炉检修时，锅炉里的水由回水管121放入水箱。
54.锅炉工作时，空气和天然气按一定比例混合后全预混燃烧器，生成的烟气在波形炉胆内通过辐射换热后进入第一对流受热面的第一烟管组。烟气在第一对流受热面内通过对流换热后烟温大幅度下降，在后烟箱处只有400多度，对防爆门有很好的保护。烟气在后烟箱折转进入第二对流受热面的第二烟管组，到达前烟箱后烟温只有200多度。烟气再向上折转进入节能器，节能器采用螺旋翅片管，由于螺旋翅片管在单位体积内有很大的受热面积，同时对烟气有扰流作用，所以烟气经过节能器后降温明显，只有100度左右。烟气再进入冷凝器(或空气预热器，空气预热器采用钢铝复合翅片管，烟气走管内，空气走管外)，冷凝器的螺旋翅片管采用耐腐蚀的nd钢材质，经过冷凝器(或空气预热器)后，烟温会降低到70度以下，烟气会产生不少冷凝水，冷凝水会吸收烟气中的有害气体(so2和nox等)和微粒，具有环保作用，氮氧化物的排放量小于30mg/m3。冷凝水进入回收装置，经过处理后供锅炉再次使用。
55.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种新型wns全预混超低氮锅炉，其特征在于，包括锅炉壳体及其内部的锅炉炉胆、第一烟管组、第二烟管组、位于锅炉炉胆前方的锅炉前管板、位于锅炉炉胆后方炉胆管板、位于锅炉壳体内部后方的锅炉后管板、位于锅炉后管板后方的后烟箱、位于锅炉前管板前方的前烟箱；所述锅炉壳体后端外部设置防爆门。2.根据权利要求1所述的一种新型wns全预混超低氮锅炉，其特征在于，所述锅炉炉胆前方通过锅炉前管板固定设置于锅炉壳体上、后方通过炉胆管板与第一烟管组连通，第一烟管组后方通过锅炉后管板固定设置于锅炉壳体上，第一烟管组后方与后烟箱连通；所述第二烟管组一端与后烟箱连通、另一端与前烟箱连通。3.根据权利要求2所述的一种新型wns全预混超低氮锅炉，其特征在于，所述第一烟管组与第二烟管组平行设置。4.根据权利要求3所述的一种新型wns全预混超低氮锅炉，其特征在于，所述锅炉壳体前端设置与锅炉炉胆连接的全预混燃烧器。5.根据权利要求4所述的一种新型wns全预混超低氮锅炉，其特征在于，所述第一烟管组和第二烟管组分别由相互平行的一组烟管组成，第一烟管组的烟管数量多于第二烟管组。6.根据权利要求5所述的一种新型wns全预混超低氮锅炉，其特征在于，所述烟管为螺纹烟管；所述锅炉炉胆采用波形炉胆。7.根据权利要求6所述的一种新型wns全预混超低氮锅炉，其特征在于，第一烟管组的螺纹烟管在炉胆管板上以锅炉炉胆中心线为圆心等弧长排列。8.根据权利要求7所述的一种新型wns全预混超低氮锅炉，其特征在于，所述锅炉壳体外部上方还设置顺次连接的转烟室和热交换器。9.根据权利要求8所述的一种新型wns全预混超低氮锅炉，其特征在于，所述热交换器选自节能器、冷凝器和空气预热器中的两种或两种以上的组合。10.根据权利要求9所述的一种新型wns全预混超低氮锅炉，其特征在于，还包括水路结构，所述水路结构包括设置于锅炉背面的给水管、与冷凝器连接的冷凝器进水管和冷凝器出水管、与节能器连接的节能器进水管和节能器出水管、与锅炉连接的锅炉进水管和回水管；给水管设置总给水阀，所述冷凝器进水管、冷凝器出水管、节能器进水管、节能器出水管和回水管分别设置各自的阀门；总给水阀后分成两个支路，一个支路连接带有阀门的冷凝器进水管通入冷凝器，另一个支路连接锅炉进水管通入锅炉，锅炉进水管上顺次设置进水阀一、进水阀二和进水阀三；所述回水管设置于进水阀二与锅炉进水管进锅炉端之间；所述冷凝器出水管、节能器进水管分别由冷凝器和节能器连出后汇合成一个水路，与锅炉进水管交叉，交叉点位于进水阀一和进水阀二之间；所述节能器出水管与锅炉进水管交叉，交叉点位于进水阀二和回水管与锅炉进水管交叉点之间。

技术总结

本实用新型公开了一种新型WNS全预混超低氮锅炉，包括锅炉壳体及其内部的锅炉炉胆、第一烟管组、第二烟管组、位于锅炉炉胆前方的锅炉前管板、位于锅炉炉胆后方炉胆管板、位于锅炉壳体内部后方的锅炉后管板、位于锅炉后管板后方的后烟箱、位于锅炉前管板前方的前烟箱；锅炉壳体后端外部设置防爆门。锅炉壳体外部上方还设置顺次连接的转烟室和热交换器。与传统的湿背式蒸汽锅炉相比，本结构燃烧空间更小，氮氧化物排放量小；本结构取消了锅炉内部的回燃室，减小锅炉直径，同时降低制造成本，缩短制造周期。锅炉上部的节能器后面除了可以连接冷凝器，也可以采用空气预热器，空气预热器采用钢铝复合翅片管，换热系数大，排烟温度更低。排烟温度更低。排烟温度更低。