[发明专利]斜管式锥形燃烧室立式锅炉

说明书

本发明涉及斜管式锥形燃烧室高效能立式锅炉，尤其是小型锅炉的改型。

目前的锅炉种类及形态不一，有竖形锅炉、火锅炉、寇尼-锅炉、兰卡夏锅炉、船舶锅炉、水管锅炉等。就小型锅炉而言，也有竖型锅炉、火管锅炉、横管式水管锅炉等类型。例如中国实用新型CN86204561中就披露过一种水管锅炉，它的主体由可容水的炉体和位于炉体中心部位的换热部件构成，换热部件的进水端与炉体容水空间连通，其出水端与热水，开水或蒸汽容器连通，其出水端可延伸至炉外。

简单竖形锅炉，内有炉膛，外包复着水，炉膛上端部，设有两横管用以连通水，可增加受热面积，又可加强燃烧的强度，还有助于水的循环。火管锅炉，如考克兰锅炉，将锅炉下方炉膛内的燃气导入数组横置的火管，使火管四周的水遇热产生蒸汽。

上述两种小型锅炉，存在着下述缺点：

简单的竖型锅炉，其水受热面积仅为炉膛的表面积，受热部分也仅限于靠近炉膛壁的水，该受热方式不科学，不经济。

这类竖型锅炉，由于传热面积小，蒸发量为0.4T/hr以下，而且由于水循环性不好，横管内壁产生水垢，再有烟囱管和上部暴露在蒸汽中，下部又浸在炉水中，近烟囱管处水温度变化大，易受腐蚀。

由于火管锅炉比竖型锅炉有较大的传热面积，因此热效率稍高，蒸发量也为0.6T/hr，而该类锅炉由于管板的火管管端直接接触高温，上部管板容易堆积烟灰，所以管端与管板容易被烧损，又如烟管上部暴露在蒸汽中，容易过热，而水与蒸汽温差较大，水面附近的管子易腐蚀。

属于火管锅炉的考兰克兰锅炉，固然增大受热面积，而在竖形锅炉中为热效率最高，其蒸发量可以提高到1.0-1.5T/hr，因为它的烟管容易附着水垢，内部清扫困难，传热面上产生的汽泡也不易除去。

本发明的设计能改善上述缺陷，但有下列需注意的问题。

锅炉中热损失包括下列几种：不完全燃烧的热量损失;烟气带走的热损失;烟气中水分传热及潜热损失;辐射，传导及其他热损失;其中又以被烟气带走的热损失为最大，本发明的要点在于有效地利用烟气，如可以在烟道中安装省煤器及空气预热等装置，因为性能良好的锅炉，由烟气带走的热损失应不超过20%。

锅炉的能量其运用上及设计上受循环水的限制，而循环目的是为了安全和提高锅炉效率，循环越快，水吸热越多，汽化越快，锅炉效率越高，同时水循环情况良好，可快速除去汽泡，防止水管局部过热及温度上升不均而造成的水管破裂及腐蚀现象，而且不易在管内壁结成水垢，至于管子因热胀冷缩不匀产生弯曲变形，扩管部分及铆钉不能保持良好气密时，可使炉板龟裂，因此要达到良好自然循环也重要。

为了提高锅炉效率，除使燃料中热量尽量发挥外，必须使燃料燃烧产生的热全部被循环水（或蒸汽）吸收，所以如何既能使料材完全燃烧，又改进传热面两侧的状况，即减低烟尘与盐垢的厚度，增加烟气流速，增加循环水流速，（改进水循环状况），再有要使热损失减至最低限度，使燃烧室保持高温度（如此不仅燃烧速度快而且易使燃料完全燃烧），这也是很重要。

综上所述，本发明的设计及改进点在于增加传热面积，改进循环水能产生良好的自然循环，汽化迅速，避免水垢产生及水管破裂变形，充分利用烟气，减少热损失，避免烟囱或管体因位于冷水界面而所能受到破坏或腐蚀，避免火焰直接烧及或损坏管板，或燃及邻行管使燃烧室较易保持高温度。

本发明的主要目的是有效地增加传（受）热面积，提高锅炉效率，是通过采用交错式水管设置而实现的。

本发明利用水管斜行式的引导作用，可以使水循环良好，达到产汽迅速，水垢少，除净汽泡，防止管局部过热及温度上升不匀可能造成的变形、破裂、腐蚀等缺点。

本发明的另一目的是延长烟气加热路径，提高效率，不象通常烟囱采用中央部位设置，能有效增加热停留时间，减少烟气带走的热损失，这是通过将烟道旁移实现的。

本发明的另一个目的在于，不象通常锅炉产生过热受损，及会产生汽水界面处的腐蚀，这是通过将本发明的烟囱（道）完全设置在水中实现的。

本发明的烟囱（道）旁移设置于炉身的径向位置，与垂直或烟囱的直角焊接处的伸缩应力与应变比较较小，不太容易产生龟裂，这也是本发明的目的。