[发明专利]一体式承压冷凝锅炉

说明书

本发明涉及一体式冷凝锅炉，涉及锅炉技术领域，包括承压壳体、设置在所述承压壳体内的换热炉胆、与所述换热炉胆连通的燃烧室，以及固定在所述换热炉胆内的冷却管组；在承压壳体上设有与所述换热炉胆连通的出烟管、以及换热介质进、出口，换热介质自下而上在所述承压壳体内以及冷却管组内流通、与炉胆内自上而下的烟气逆流换热；所述换热炉胆包括多级圆柱状的换热室，相邻换热室通过转烟道连通；其中，多级换热室之间按照高温烟气从中部向四周扩散、再从四周向中部聚拢的扩散形式自上而下顺次重复设置；通过承压壳体、换热炉胆、燃烧室以及冷却管组的配合，能够提高换热效率，而且结构简单，制造、安装和应用成本较低。

技术领域

本发明涉及锅炉技术领域，尤其涉及一体式承压冷凝锅炉。

背景技术

冷凝锅炉通过吸收高温烟气中的显热和蒸汽凝结所释放的潜热，达到提高锅炉热效率的目的；其最大热效率可达109％，比普通燃气炉热效率高出15～17％，另一方面，排烟温度大大降低，烟气中的氮氧化物(NO_x)超低排放。冷凝锅炉在国外已有大量的研发和应用。

近些年来，因冷凝锅炉的高效节能逐渐被国内重视起来，但我国在冷凝技术产品的研发、生产和应用方面仍处于起步阶段，尤其是在承压冷凝锅炉方面仍是基本空白，市场亟待开发研究该类产品。

发明内容

本发明实施例提供一体式承压冷凝锅炉，其基于逆流换热、增强烟气侧换热及增强对流换热系数原理，开发适于承压运行的冷凝锅炉，并将其热效率提高至100％以上，大幅降低了承压冷凝锅炉的制造、安装和应用成本。

为实现上述目的，本发明提供了一体式承压冷凝锅炉，其包括承压壳体、设置在承压壳体内的换热炉胆、与换热炉胆连通的燃烧室，以及固定在换热炉胆内的冷却管组；

在承压壳体上设有与换热炉胆连通的出烟管、以及换热介质进、出口，换热介质自下而上在承压壳体内以及冷却管组内流通、与换热炉胆内自上而下的高温烟气逆流换热；

换热炉胆包括多级圆柱状的换热室，相邻换热室通过转烟道连通；其中，多级换热室之间按照高温烟气从中部向四周扩散、再从四周向中部聚拢的扩散形式自上而下顺次重复设置。

本方案中，高温烟气自上而下先由中部向四周扩散，然后由四周向中部聚拢的扩散方式，与自下而上的换热介质形成逆流换热，较低温的换热介质使得烟气的排放温度较低，上部高温烟气使排出的换热介质的温度较高；采用承压壳体和圆柱体结构的换热炉胆，适于承压运行，因此本发明实施例中的承压锅炉排出的换热介质(通常采用水)既可以为高、低温热水，也可为蒸汽。尤其是，每级换热室均具有相对独立的换热腔，高温烟气强制在每级换热室内流通，提高换热效率，且换热室呈圆柱形可实现锅炉的承压运行。与现有技术中需要在炉体外另设配套的冷凝设备相比，本发明实施例采用一体式的冷凝锅炉即可达到《工业锅炉能效限定值及能效等级(GB24500-2020)》中对冷凝锅炉的1级能效的要求，而且结构简单，制造、安装和应用成本较低。

在一种可能的实现方式中，与燃烧室连通的为第一换热室、与第一换热室连通的为第二换热室；第一换热室的上端面中部设有第一进烟口、下端面沿周壁设有第一出烟口；第二换热室上端面设有与第一出烟口对应的第二进烟口、下端面中部设有第二出烟口，第二出烟口用于与第三换热室连通或者与设置在承压壳体上的出烟管连通；其中，高温烟气在第一换热室自中部进入向四周辐射、在第二换热室从四周进入向中部的第二出烟口聚拢，形成对相应冷却管组的横向冲刷。

上述方案中，高温烟气从中部的第一进烟口进入第一换热室，并向四周扩散后从第一出烟口进入到第二换热室；高温烟气从设置在边缘位置的第二进烟口进入到第二换热室，并向中部的第二出烟口聚拢；通过上述方式能够对冷却管组形成横向冲刷，因此烟气以横向冲刷的方式与各换热室内的冷却管组充分换热，相同的原理，适用于第三换热室或其他换热室。