[实用新型]一种圆柱形低氮节能承压水管锅炉结构

说明书

本实用新型公开了一种圆柱形低氮节能承压水管锅炉结构，包括上封头、外壳、燃烧器分配头、水冷壁管束、水冷火焰管束、辐射管束、高温对流管束、低温对流管束、下降管束、下封头、外置冷凝器、预混合器。燃烧器侧面进气，采用密排布置管、金属孔板、陶瓷孔板等用于防回火和稳焰；燃烧器可拆卸设计，方便维修与保养；燃烧器分配头的水冷火焰管束采用平面或凸形布置，最大化利用炉膛空间；采用锅炉本体上的水冷火焰管束冷却火焰，解决了水冷燃烧器的热量分配问题。本实用新型实现了平面、曲面燃烧器的机炉一体化，结构紧凑，在较低过量空气系数下实现低氮和超低氮燃烧，突破国外低氮燃烧器厂商在蒸汽锅炉领域的技术垄断。

技术领域

本实用新型涉及燃气锅炉技术领域，具体涉及一种圆柱形低氮节能承压水管锅炉结构。

背景技术

根据我国的能源规划，到2035年天然气占一次能源的比例将提升至 15％以上，年使用量可达6400亿立方米以上。2019年我国天然气消费量 3067亿立方米，未来15年内，天然气年使用量将高速增长。我国工业燃料用气占天然气总用量的30％左右，工业领域需求的锅炉多为压力低于2.45MPa的低压小容量锅炉，包括低压热水锅炉和低压蒸汽锅炉。目前35 蒸吨以下的燃煤锅炉已基本淘汰，低压小容量锅炉这一细分市场已被燃气锅炉所独占。伴随着工业的发展和天然气供应量的不断增加，未来15年内35蒸吨以下的燃气低压锅炉必将以每年5％以上的速度增加，低压燃气锅炉有着光明的前景。

目前市场上的主流承压蒸汽锅炉有水管式和火管式。火管式锅炉包括立式横烟管锅炉、卧式内燃湿背锅炉(WNS)等，水管式锅炉包括贯流式锅炉、D型锅炉、角管锅炉等。主流蒸汽锅炉的配套燃烧器多为扩散式燃烧器和圆柱表面燃烧器，都留有巨大的炉膛空间。近年来，平面/曲面燃烧器技术迅速发展，水冷燃烧器、多孔陶瓷板燃烧器、金属纤维/丝网燃烧器，火焰均匀稳定，调节比可达1:5以上，火焰温度低于1100℃，氮氧化物排放低于30mg，符合最新的环保标准，广泛应用于燃气热水锅炉和燃气壁挂炉等小型燃气锅炉，但还未进入承压燃气锅炉市场。平面/曲面燃烧器为表面燃烧器，火焰悬浮在面板上方200mm的空间内，不需要巨大的炉膛空间，只需利用锅炉的一面炉墙即可布置燃烧器，为此需要设计一种全新的炉型来匹配平面/曲面燃烧器。缩小炉膛空间，强化换热，合理布置不同温度下的受热面，同时保证锅炉承压能力和维修保养的便利性，因此需要开发匹配平面/曲面燃烧器的紧凑高效锅炉。

CN201821004317.2公开了一种低氮不锈钢冷凝热水锅炉，炉膛由上向下布置，火焰依次经过一级换热器和二级冷凝换热器，所用燃烧器为矩形平面燃烧器，不同层级之间的水通过前后水室连通转弯。该型锅炉是一种适配平面燃烧器的热水锅炉，炉膛空间小，换热元件紧凑，但没有承压能力，无法生成蒸汽。CN201621007598.8公开了一种低氮燃烧的蒸汽锅炉，由炉膛、上下锅炉腔、燃烧器等组成，炉膛包括水冷壁、用于降低火焰温度的第一水冷管、进行辐射换热的第二水冷管、用于对流换热的第三水冷管。内部采用多排的错列光管，烟气侧一但结垢则难以清洗，用于冷却火焰的水冷管束易积碳堵塞，也需定期清洗，炉体维修不便。

目前市场上缺少适配平面/曲面燃烧器的便于检修的承压燃气锅炉，为此开发新型立式水管锅炉。

发明内容

为了实现平面/曲面燃烧器的机炉一体化，开发便于检修、维护，体积紧凑，实现低氮冷凝的可承压天然气锅炉，本实用新型的目的在于提供一种圆柱形低氮高效承压水管锅炉结构，采用上下封头和中间立式水管、圆柱形外壳的锅炉本体结构，配合可拆卸平面/曲面燃烧器、外置冷凝换热器。中间的立式水管包括水冷壁管束、水冷火焰管束、辐射管束、高温对流管束和低温对流管束五个分区；外壳连接上下椭球/球型封头并包覆这水冷壁管束；减少了锅炉本体散热损失；全水管换热，并随烟温变化优化水管的排布，提高平均换热系数。

为了达到上述目的，本专利采用如下技术方案：