[实用新型]一种贯流式冷凝锅炉

说明书

技术领域

本实用新型属于热能工程技术领域，特别涉及一种贯流式冷凝锅炉。

背景技术

随着我国能源结构的调整，煤炭将逐渐退出一次能源消费，天然气在一次能源中的比例将逐年增大，同时，由于人民生活水平提高，对生存环境的要求也将导致天然气将在很多场合代替煤炭，特别是在大中城市，已经出台相关法律法规禁止在城市中运行燃煤锅炉。因此开发高效环保的天然气热能利用装置是大势所趋。

常规的燃气锅炉排烟温度一般在150℃以上，该温度远高于天然气烟气水露点温度(通常为55～60℃)，排烟不仅带走大量烟气显热，更重要的是烟气中水蒸气潜热得不到充分利用，热效率较低，不符合我国节能减排的战略路线。

冷凝锅炉采用高效燃烧技术，可以有效降低燃烧过量空气系数，提高天然气燃烧效率，降低NOx生成与排放，同时有利于烟气中水蒸气冷凝；采用烟气热能深度冷却技术，可将热能利用设备排烟温度降到烟气露点温度(或水露点)以下，不仅可以回收利用排烟显热，还可利用天然气燃烧时产生的水蒸气凝结时放出的大量汽化潜热，节约能源，同时凝结液对烟气中的CO₂，NO_x，SO_x等有害气体还有一定的吸收脱除作用。

目前市面上出现的冷凝锅炉和冷凝式两用炉/热水器等主要有两种形式，即分离式和整体式，前者是在常规锅炉后加装冷凝段换热器；后者是将常规锅炉和冷凝换热器设计为整体结构。不管是那种结构，通常都是采用翅片管等扩展受热面强化传热元件，通过翅片强化扰流，增大对流换热系数，同时增大换热面积从而实现强化传热的目的。但是采用扩展受热面结构必然导致结构复杂，维护修理难度增大。

实用新型内容

为了克服上述现有技术存在的缺点，本实用新型的目的在于提供一种贯流式冷凝锅炉，有利于发挥全预混燃烧器辐射换热能力强的优势，同时采用微缝隙强化传热，换热系数大，锅炉结构简单，成本低且热效率高，在回水温度30℃时，锅炉热效率可达106％以上。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种贯流式冷凝锅炉，包括外壳1，外壳1内部由多个外圈竖直水管依次顺排构成外圈环形水冷壁5，和外圈竖直水管间隔设置的多个内圈竖直水管依次顺排构成内圈环形水冷壁10，内圈环形水冷壁10包绕构成炉内空间13，炉内空间13被隔板4分为炉膛辐射换热空间20和排烟烟室21，外圈环形水冷壁5和内圈环形水冷壁10下端通过与下管板18胀紧连接同环形给水集箱16导通，外圈环形水冷壁5和内圈环形水冷壁10上端通过与上管板17胀紧连接同环形出水集箱3相导通，环形出水集箱3与加热水出口11、通大气管座14相导通，环形出水集箱3上部为上顶板19，全预混金属纤维燃烧器12安装在上顶板19上，全预混金属纤维燃烧器头部9深入到辐射换热空间20内部进行辐射换热，排烟烟室21内部布置有一圈以上的螺旋水冷壁管24，螺旋水冷壁管24与排烟烟室21下方深度冷凝换热管束23相导通，深度冷凝换热管束23下方和V形冷凝液收集装置15相导通，V形冷凝液收集装置15与排烟及冷凝液排出口7相导通，螺旋水冷壁管24和深度冷凝换热管束23与给水入口6相连通，并同环形给水集箱16相导通。

所述内圈环形水冷壁10和外圈环形水冷壁5，相邻竖直水管间留有1～2mm的窄间隙作为烟气通道，竖直水管既可采用普通圆管，为了强化烟气对流换热，亦可在圆管四周焊接角钢，或直接采用外方内圆管用于强化传热。

所述隔板4的横向分隔部位为从圆柱形炉内空间13中心到外圈环形水冷壁5竖直水管中心，在锅炉外壳1内壁面与外圈环形水冷壁5之间形成烟气转弯通道22，隔板4的竖向位置高度可根据锅炉功率及锅炉运行状况进行调整，以保证锅炉在最佳工况下运行。

隔板4采用Cr25Ni20耐高温不锈钢材料，因为锅炉运行时，隔板4处于高温环境，且缺少冷却。

在所述内圈环形水冷壁10和外圈环形水冷壁5上端包覆有耐火层2，防止此处烟气温度过高危害管板-管异性结构连接部位安全运行。

所述外壳1和外圈环形水冷壁5之间下部以及外圈环形水冷壁5和内圈环形水冷壁10之间下部布置倾斜预设角度的冷凝液收集板8，所述外圈环形水冷壁5和内圈环形水冷壁10的竖直水管穿过插入冷凝液收集板8。冷凝液收集板8用于收集在锅炉外壳及环形水冷壁上冷凝为液态水的水蒸气，避免冷凝液在锅炉下部聚集在锅炉下部对下管板18造成持续腐蚀。