[实用新型]一种全预混冷凝热水锅炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种热水锅炉，特别涉及一种全预混热水锅炉，属于锅炉技术领域。

背景技术

天然气燃烧后烟气中约将生成20%(体积份额)的水蒸气，理论上每立方米天然气燃烧可生成1.5kg的水蒸气，每kg的水蒸气在20℃完全冷凝释放的汽化潜热为2453kJ，则每立方米天然气燃烧生成的水蒸气含有3.6MJ的热量，相当于1kWh。如果能使烟气中的水蒸气产生冷凝，同时回收烟气中的汽化潜热和物理显热，能源利用效率提高10%以上；同时，冷凝液可以吸收烟气中的有害气体(SO2、NOx等)和微粒，具有环保作用。烟气复合传热机理的研究，有利于节约能源，减少污染物排放，保护环境，减缓全球暖化倾向，是一项极具潜力的低温余热梯级利用技术。表一是把烟气温度从220℃降低到不同的温度后回收的显热和潜热热量以及热效率增益，本计算按实际冷凝液量计算，可见，复合换热节能的潜力是巨大的。如果按每小时生产4吨蒸汽的燃气锅炉计算(按西安天然气价格1.6元(￥)/m3计算，每年运行300天)，每小时节约天然气47.2m3，每年节约燃料费用54万元人民币。

目前，现有的燃油、燃气热水锅炉大都采用锅壳式和水管式结构，存在利用效率低的问题，一方面石油、天然气的燃烧效率需要进一步提高，另一方面还需要进一步降低天然气利用设备的排烟温度，提高设备转换效率。目前，燃气供暖热水锅炉多采用大气式或扩散式燃烧装置，燃烧效率低，NOx排放高，排烟温度一般在150～180℃以上；锅炉燃烧后的烟气热能缺乏深度利用，造成石油、天然气清洁能源的极大浪费，同时也一定程度上加重了环境污染。

在天然气利用设备系统中采用高效燃烧和烟气深度利用的冷凝锅炉，可以提高石油、天然气燃烧效率、减少NOx排放，同时设备的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潜热，节约能源，同时凝结液对烟气中的CO2，NOx，SOx等有害气体还有一定的吸收作用。因此，开发应用石油、天然气冷凝锅炉，是高效利用石油和天然气，减少环境污染最有效的途径之一。经市场调研发现，现有冷凝锅炉结构存在以下不足：

一是现有冷凝锅炉是常规锅炉对流换热器尾部加装冷凝换热器，组成分离式冷凝锅炉结构，但常规锅炉烟气的凝结换热条件差，热效率增加幅度小；

二是现有分离式冷凝锅炉配备的燃烧器仍采用传统的大气式或扩散式燃烧装置，过量空气系数高，水露点低，限制了水蒸气冷凝换热的潜热回收效率，同时传统燃烧装置燃烧时NOx排放量大，增加了对环境的污染；

三是现有对流和凝结整体换热的冷凝锅炉系统多采用中空的无缝或有缝钢管作为对流和冷凝传热元件，只在烟气和金属接触的壁面上发生对流换热和水蒸气凝结换热，传热元件中心的烟气温度很高，不可能实现烟气流通截面上的整体对流和冷凝换热效果，而发生凝结换热后的金属壁面，也没有有效的措施撕裂冷凝液膜，导致膜状凝结换热效果差，冷凝锅炉热效率增加幅度有限。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中冷凝热水锅炉存在的上述问题，提供一种全预混热水锅炉。

为实现本实用新型的目的，采用了下述的技术方案：一种全预混冷凝热水锅炉，包括炉胆，在炉胆前配置有全预混无焰燃烧器，炉胆后设置有第一对流换热面，所述的第一对流换热面管束采用多根排列的螺纹烟管，第一对流换热面管束的出口连接至后烟箱上部，后烟箱下部连接有第二对流换热面管束，所述的第二对流换热面管束设置在第一对流换热面管束下方，烟气经过后烟箱后180度折回进入第二对流换热面管束，所述的第二对流换热面管束所采用多根排列的带有内翅片的烟管，第二对流换热面的管束出口连接至下前烟箱，进一步的，第二对流换热面管束采用的多根排列的带有内翅片的烟管从烟气进口到出口向下倾斜设置，进一步的，第二对流换热面管束采用的多根排列的带有内翅片的烟管的进口处翅片顶面与烟管中心平面呈45度夹角，进一步的，第一对流换热面管束采用的多根排列的螺纹烟管中设置有扰流片，进一步的，所述的锅炉筒体包括上筒体和下筒体，上下筒体呈8字形，第一对流换热面管束位于上筒体中，第二对流换热面管束位于下筒体中，进一步的，所述的锅炉配备有远程监控系统，配置有自动记录锅炉压力、温度、氧含量、燃气消耗量的装置；锅炉上还设有二次过热保护装置、水位保护装置、压力保护装置，进一步的，所述的锅炉的所有进出口管道设置在锅炉的后背面，可统一连接至母管道上，进一步的，下前烟箱后连接有烟道