焰压式水管锅炉
阅读说明：本技术 焰压式水管锅炉 (Flame pressure type water pipe boiler ) 是由 管光斌 于 2021-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了蒸汽发生装置领域内的一种焰压式水管锅炉,其立式设置的炉体,炉体内立式设置有列管,列管呈同心圆环形阵列设置,列管由内向外设有三层,内层列管形成的圆形空腔中设有焰压板,焰压板下方为炉膛；炉体内在列管阵列的外周还设有螺旋盘管；相邻层的列管之间、外层列管与螺旋盘管之间分别设有挡烟板,在同层的列管之间、同层的列管内侧或外侧设有隔流部件,使得炉膛内的空间在隔流部件、挡烟板之间形成上下往复的折流通道,折流通道的最外侧连接至排烟口。本装置实现存水量小,同时产汽量大。其可以制成燃煤、燃油、天然气或生物质能源锅炉,可以应用于各种需要蒸汽的场所。(The invention discloses a flame pressure type water tube boiler in the field of steam generation devices, which comprises a vertically arranged boiler body, wherein tubes are vertically arranged in the boiler body and are arranged in a concentric circular array, three layers of tubes are arranged from inside to outside, a flame pressing plate is arranged in a circular cavity formed by the tubes arranged at the inner layer, and a hearth is arranged below the flame pressing plate; the periphery of the tube array in the furnace body is also provided with a spiral coil; smoke baffles are respectively arranged between the tubes in the adjacent layers and between the outer layer tubes and the spiral coil, and flow isolating parts are arranged between the tubes in the same layer and on the inner side or the outer side of the tubes in the same layer, so that a flow baffling channel which reciprocates up and down is formed in the space in the hearth between the flow isolating parts and the smoke baffles, and the outermost side of the flow baffling channel is connected to the smoke outlet. The device realizes small water storage amount and large steam production amount. The composite material can be made into coal-fired, fuel oil, natural gas or biomass energy boilers and can be applied to various places needing steam.)
技术领域
本发明涉及一种蒸汽发生装置，特别涉及一种水管锅炉。
背景技术
目前市场上销售的锅炉主要包括水管锅炉和火管锅炉；水管锅炉的炉水在管中，燃烧室燃烧产生的高温烟气在管外，形成“火包水”的结构；火管锅炉具有较大的水包，燃烧室及高温烟气换热机构设置在水包内，形成“水包火”结构。无论是水管锅炉，还是火管锅炉，目前均存在较大的问题是单位蒸汽产量的锅炉体积较大，炉体内的存水量也比较大，针对目前产汽量2T/h的蒸汽锅炉，其炉体内的存水量通常都在50升以上，经济性较差。
中国专利数据库中，公开了一种燃烧装置，其公开号为：CN204829879U；公开日为：20151202；该装置包括设有燃烧室的炉体，燃烧室内底部设有燃烧托盘，燃烧托盘下侧设有下风腔，燃烧托盘上设有若干进风孔接通下风腔和燃烧室，下风腔下方设有下进风机；炉体底部设有垂直供料装置，所述垂直供料装置的进口与水平供料装置出口相连，水平供料装置的进口设有进料斗，垂直供料装置的出口穿过下风腔和燃烧托盘接通燃烧室；燃烧室的侧壁由内壁和外壁构成，内壁外设有螺旋水管，内壁和外壁之间留有进风通道，所述内壁上设有若干进风喷嘴；炉体上还设有点火燃烧器；燃烧托盘外周留有排渣间隙，排渣间隙下方接通排渣装置。该装置能燃烧秸秆、渣油、生活垃圾等废弃物，可高效供应热烟气。该装置实际上就是一种锅炉，其不足之处在于：该装置炉体的体积不够紧凑，单位蒸汽产量的锅炉体积仍旧较大，其根本原因在于烟气流道设计不够合理，燃烧烟气的利用效率不够高。
发明内容
本发明的目的是提供一种焰压式水管锅炉，使得烟气流道设计合理，烟气利用效率高，从而达到小体积、大升汽量的技术效果。
本发明的目的是这样实现的：一种焰压式水管锅炉，包括立式设置的炉体，炉体内立式设置有列管，所述列管的下端连接在呈圆环形的集水腔上，集水腔与进水管相连，列管的上端连接在蒸汽箱上；所述列管呈同心圆环形阵列设置，列管由内向外设有三层，内层列管形成的圆形空腔中设有焰压板，焰压板下方为炉膛；炉体内在列管阵列的外周还设有螺旋盘管，螺旋盘管可以作为预热水的设备；相邻层的列管之间、外层列管与螺旋盘管之间分别设有挡烟板，所述挡烟板由内层向外层在高度方向上逐层升高，最内层的挡烟板设置在焰压板的周边，在同层的列管之间、同层的列管内侧或外侧设有隔流部件，使得炉膛内的空间在隔流部件、挡烟板之间形成上下往复的折流通道，折流通道的最外侧连接至排烟口。
本发明工作时，燃料在炉膛内燃烧，由于有焰压板的阻挡，燃烧后的高温烟气，会向周边流动，从而沿折流通道依次绕过内层的列管和中间层的列管向上流动，与内层列管及中间层列管进行换热，然后，烟气再向下绕过中间层列管和外层列管之间的间隙，然后进入螺旋盘管所在空间，烟气上行与螺旋盘管进行热交换后，最终汇集并从排烟口离开，此过程中，列管中的水与烟气形成换热，从而产生蒸汽，螺旋盘管中介质也与烟气进行热交换，产生预热水，如果烟气温度较高时，螺旋盘管也可以作为过热器使用。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明烟气流道设计合理，换热充分，由于有焰压板的阻挡，使得最高温的烟气能横向穿过焰压板下方的内层和中间层的列管，这样的横向流动可以实现充分换热，正因为如此，该装置可以将锅炉水位设置在焰压板高度所在位置，由于集水腔和列管下段的存水体积较小，在水位线以上的列管内部则全部为汽相或汽液相混合的空间，最热的烟气加热带有水的管，温度降低后的烟气进一步加热蒸汽或汽液混合物，使水进一步蒸发形成蒸汽，因此，当烟气向上经折流通道流经各层列管时，由于烟气温度已经降低，从而在较小水量的存水情况下，不会造成列管的烧损，可以使得锅炉的体积小，产汽量大，传统的水管锅炉的水管中都是充满水的，蒸汽只是在汽包中蒸发，水管中缺水则极易造成水管烧损，本发明的设计，使得高温的烟气呈梯度分布，列管中不需要充满水，也能正常工作，从而使得本装置实现存水量小，同时产汽量大。其可以制成燃煤、燃油、天然气或生物质能源锅炉，可以应用于各种需要蒸汽的场所。
本发明的进一步改进在于，所述挡烟板包括设置在内层列管与中间层列管之间的第一挡烟板、中间层列管与外层列管之间的第二挡烟板、外层列管与螺旋盘管之间的第三挡烟板；所述隔流部件包括设置在外层列管外侧且位于第三挡烟板下方的第一隔流部件、设置在中间层列管外侧且位于第二挡烟板上侧的第二隔流部件、设置在外层列管外侧且位于第三挡烟板与蒸汽腔之间的第三隔流部件。隔流部件是形成折流通道的关键结构，本发明通过隔流部件与挡烟板之间的位置关系，使得烟气在内层列管、中间层列管、外层列管和螺旋盘管之间既有横向流动，又有纵向流动，实现充分换热，热能由内向外呈梯度分布，越向外层烟气温度越低，可以更加有效地利用烟气中的热能。
作为本发明的进一步改进，所述列管外设有翅片，所述第一隔流部件、第三隔流部件由外层列管外局部设置的翅片连接而成；第二隔流部件为中间层列管外局部设置的翅片相连而成，内层列管外设置的翅片之间留有间隙。翅片可以使得列管更加充分地吸热，而部分翅片连接成隔流部件，在充分吸热的同时，还构成了折流通道的一部分，一件两用，提高了换热效率。
作为本发明的进一步改进，位置低于所述第三挡烟板的螺旋盘管的密度大于位置高于第三挡烟板的螺旋盘管的密度。此时，烟气可以部分穿过螺旋盘管之间的间隙，也可以从螺旋盘管最下端绕行后，再向上，也就是说，位置低于所述第三挡烟板的螺旋盘管可以密布，螺旋之间可以留有间隙，也可以不留间隙；位置高于第三挡烟板的螺旋盘管的螺旋之间留有分流间隙，利于烟气汇集排出。烟气经过分流间隙时，一部分沿螺旋盘管外侧上行，另一部分沿螺旋盘管内侧上行，能更充分换热。
进一步地，所述螺旋盘管为多头或单头螺旋管状设置。
进一步地，所述焰压板呈穹顶形状。穹顶形状可以使得上升的高温烟气能向周边均匀扩散，同时，自身热胀冷缩不会对最内层的列管产生干过大的应力。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图。
图2为图1中本发明的俯视图。
图3为图2中A的局部放大图。
图4为图1中的本发明的工作原理图。
图中，1集水腔，2支撑件，3炉膛，4螺旋盘管，5第三挡烟板，6分流间隙，7炉体，8翅片，801第一隔流部件，802第二隔流部件，803第三隔流部件，9列管，901内层列管，902中间层列管，903外层列管， 10蒸汽箱，11内筒，12蒸汽出口，13排烟口，14第二挡烟板，15焰压板，16第一挡烟板，17进水管。
具体实施方式
实施例1
如图1-4所示，一种焰压式水管锅炉，其炉体7立式设置，炉体7内立式设置有列管9，列管9的下端连接在呈圆环形的集水腔1上，集水腔1与进水管17相连，列管9的上端连接在蒸汽箱10上，蒸汽箱10上设有蒸汽出口12；为减小蒸汽箱10的体积，在蒸汽箱10内设有内筒11，内筒可以作为检修通道使用，也可在其中内置其他换热装置；列管9呈同心圆环形阵列设置，列管9由内向外设有三层，内层列管901形成的圆形空腔中设有焰压板15，焰压板15下方为炉膛3；炉体7内在列管阵列的外周还设有螺旋盘管4，螺旋盘管4可以作为预热水器使用，螺旋盘管4也可以作为蒸汽过热器使用，或者将螺旋盘管4分组，部分用作预热水器使用，部分作为过热器使用；相邻层的列管9之间、外层列管903与螺旋盘管4之间分别设有挡烟板，所述挡烟板由内层向外层在高度方向上逐层升高，最内层的挡烟板设置在焰压板15的周边，在同层的列管之间、同层的列管内侧或外侧设有隔流部件8，使得炉膛3内的空间在隔流部件8、挡烟板之间形成上下往复的折流通道，折流通道的最外侧连接至排烟口13。
挡烟板包括设置在内层列管901与中间层列管902之间的第一挡烟板16、中间层列管902与外层列管903之间的第二挡烟板14、外层列管903与螺旋盘管4之间的第三挡烟板5；隔流部件8包括设置在外层列管903外侧且位于第三挡烟板5下方的第一隔流部件801、设置在中间层列管902外侧且位于第二挡烟板14上侧的第二隔流部件802、设置在外层列管903外侧且位于第三挡烟板5与蒸汽腔之间的第三隔流部件803。
列管外设有翅片8，所述第一隔流部件801、第三隔流部件803由外层列管903外局部设置的翅片8连接而成；第二隔流部件802为中间层列管902外局部设置的翅片8相连而成，内层列管901外设置的翅片8之间留有间隙。翅片8可以使得列管9更加充分地吸热，而部分翅片8连接成隔流部件，在充分吸热的同时，还构成了折流通道的一部分，一件两用，提高了换热效率。
隔流部件不局限于翅片8，也可以筒体的形状其他部件。隔流部件可以是相邻列管上的翅片焊接而成。
螺旋盘管4的底部多点设有支撑件2，支撑件2支撑螺旋盘管4；位置低于所述第三挡烟板5的螺旋盘管4的密度大于位置高于第三挡烟板5的螺旋盘管4的密度。此时，烟气可以部分穿过螺旋盘管4之间的间隙，也可以从螺旋盘管4最下端绕行后，再向上，也就是说，位置低于所述第三挡烟板5的螺旋盘管4可以密布，螺旋之间可以留有间隙，也可以不留间隙；位置高于第三挡烟板5的螺旋盘管4的螺旋之间留有分流间隙6，利于烟气汇集排出。烟气经过分流间隙6时，一部分沿螺旋盘管4外侧上行，另一部分沿螺旋盘管4内侧上行，能更充分换热。
螺旋盘管4可为多头或单头螺旋管状设置。焰压板15优选呈穹顶形状。穹顶形状可以使得上升的高温烟气能向周边均匀扩散，同时，自身热胀冷缩不会对最内层的列管产生干过大的应力。
工作时，燃料在炉膛3内燃烧，由于有焰压板15的阻挡，燃烧后的高温烟气，会向周边流动，从而沿折流通道依次绕过内层的列管和中间层的列管向上流动，与内层列管901及中间层列管902进行换热，然后，烟气再向下绕过中间层列管902和外层列管903之间的间隙，然后进入螺旋盘管4所在空间，烟气上行与螺旋盘管4进行热交换后，最终汇集并从排烟口13离开，此过程中，列管中的水与烟气形成换热，从而产生蒸汽，螺旋盘管4中介质也与烟气进行热交换，产生预热水或过热蒸汽。隔流部件是形成折流通道的关键结构，本发明通过隔流部件与挡烟板之间的位置关系，使得烟气在内层列管901、中间层列管902、外层列管903和螺旋盘管4之间既有横向流动，又有纵向流动，实现充分换热，热能由内向外呈梯度分布，越向外层烟气温度越低，可以更加有效地利用烟气中的热能。
本发明烟气流道设计合理，换热充分，由于有焰压板15的阻挡，使得最高温的烟气能横向穿过焰压板15下方的内层和中间层的列管，这样的横向流动可以实现充分换热，正因为如此，该装置可以将锅炉水位设置在焰压板15高度所在位置，由于集水腔1和列管下段的存水体积较小，在水位线以上的列管内部则全部为汽相或汽液相混合的空间，最热的烟气加热带有水的管，温度降低后的烟气进一步加热蒸汽或汽液混合物，使水进一步蒸发形成蒸汽，因此，当烟气向上经折流通道流经各层列管时，由于烟气温度已经降低，从而在较小水量的存水情况下，不会造成列管的烧损，可以使得锅炉的体积小，产汽量大，传统的水管锅炉的水管中都是充满水的，蒸汽只是在汽包中蒸发，水管中缺水则极易造成水管烧损，本发明的设计，使得高温的烟气呈梯度分布，列管中不需要充满水，也能正常工作，从而使得本装置实现存水量小，同时产汽量大。其可以制成燃煤、燃油、天然气或生物质能源锅炉，可以应用于各种需要蒸汽的场所。
在申请人实践的技术方案中，炉体7直径1200mm，高度3000mm，在锅炉冲充水量30升以下的前提下，蒸汽产量可达2T/h以上，真正做到了体积小，充水量小，产汽量大。也可以把3排立管9改为2排，炉体尺寸也可改变大小，这样可以针对蒸发量大小制定尺寸。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种蒸发量较高的燃气快急炉