一种水冷波纹烟道燃天然气锅炉的制作方法

本发明属于锅炉节能环保技术领域，具体涉及一种水冷波纹烟道燃天然气锅炉。

背景技术：

随着我国“煤改气”政策的深度推进，天然气锅炉也在从小吨位逐渐的往大吨位锅炉进行，其中的一种组装锅炉是szs型的快装，此种锅炉在锅炉生产厂家组装好，然后运到现场，用户的水电接入即可使用，安装时间短，费用较低，产品质量高，采用全膜式壁结构后锅炉漏风率低、锅炉热效率高且锅炉带负荷能力强，基于以上优点，结构为szs型的燃天然气锅炉在市场上发展前景看好。

这种锅炉的典型结构主要包括两个部分，锅炉一侧是偏置的炉膛，炉膛前端部布置燃烧机，炉膛作为提供燃料燃烧的空间，炉膛四周布置水冷膜式壁受热面，这些受热面起到吸热和密封的作用，由于这些受热面主要吸收火焰的辐射热为主加烟气的贴壁冲刷构成的对流换热为辅，习惯上称为辐射受热面；另一侧布置过热器和对流管束或只有对流管束，这些受热面用来吸收烟气流动放出的热量，统称为对流受热面，这两个部分的四周全部用水冷膜式壁进行了密封，从外观上看像个英文字母“d”，因此称为d型锅炉。

在这种d型锅炉大型化的过程中，锅炉内介质的压力、温度和容量都在增加，增加过热器也越来越普遍，但是由于此种这种d型锅炉结构过于紧凑，烟气从炉膛出来后立即进入对流烟道，由于炉膛内充满火焰，火焰燃烧时产生的高温烟气在炉膛内没有经过充分吸热，直接进入了对流烟道,此时的烟温在1350℃以上,如果在对流烟道进口布置有过热器，将导致过热器处的烟温过高，此时将引起过热器由于吸热太多超温爆管,如果直接布置对流管束,在管束直径较小时，此时将由于单位时间内管束吸热太多，将导致对流管内介质的汽化，引起大范围的爆管，该d型锅炉大型化过程中遇到了锅炉参数的升高和炉膛吸热能力下降导致的炉膛出口烟温过高，从而导致对流烟道爆管频繁发生的技术矛盾。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种节能、环保、安全可靠性强、可充分提高热交换效率的水冷波纹烟道燃天然气锅炉。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种水冷波纹烟道燃天然气锅炉，包括上锅筒、下锅筒和燃烧机，上锅筒和下锅筒均沿前后方向水平布置，上锅筒位于下锅筒正上方，上锅筒和下锅筒的左侧之间设有对流边膜式壁，上锅筒和下锅筒的右侧之间设有左侧膜式壁，上锅筒下部和下锅筒上部之间设有对流管束，对流管束设置在对流边膜式壁和左侧膜式壁之间，上锅筒和下锅筒的前侧之间设有向右延伸的前端部直膜式壁，上锅筒和下锅筒的后侧之间设有向右延伸的后端部直膜式壁，前端部直膜式壁和后端部直膜式壁的上部设有顶膜式壁，前端部直膜式壁和后端部直膜式壁的下部设有底膜式壁，前端部直膜式壁和后端部直膜式壁的右侧设有右侧膜式壁，左侧膜式壁和右侧膜式壁之间设有波纹状炉膛，前端部直膜式壁上开设有圆孔，前端部直膜式壁的前侧固定设有一根与圆孔对应通透的安装导管，燃烧机设置在安装导管内并穿过圆孔向波纹状炉膛内部喷射火焰，左侧膜式壁的后侧部与后端部直膜式壁之间具有进入到对流管束内部的气流转向通道，对流边膜式壁的前侧设有排烟口。

波纹状炉膛包括炉膛尾部波纹膜式壁和炉膛顶部波纹膜式壁，炉膛尾部波纹膜式壁竖向设置，炉膛尾部波纹膜式壁的左侧边和右侧边分别与左侧膜式壁和右侧膜式壁的后侧连接，炉膛尾部波纹膜式壁后侧与后端部直膜式壁之间形成尾部水冷湿背烟道，炉膛顶部波纹膜式壁左高右低倾斜设置，炉膛顶部波纹膜式壁的左侧边和右侧边分别与左侧膜式壁和右侧膜式壁的上部连接，炉膛顶部波纹膜式壁的后侧边与炉膛尾部波纹膜式壁上侧边连接，炉膛顶部波纹膜式壁的顶部与顶膜式壁之间形成顶部水平通道，炉膛顶部波纹膜式壁的前侧边与前端部直膜式壁之间具有与顶部水平通道前侧连通的烟气转向通道。

炉膛顶部波纹膜式壁整体为中部低、左右两侧边高的v型结构,炉膛顶部波纹膜式壁顶部与顶膜式壁之间设有至少一道竖向波纹膜式壁，竖向波纹膜式壁将顶部水平通道左右分隔为至少两条水平波纹烟道。

炉膛尾部波纹膜式壁前侧的顶膜式壁、底膜式壁、左侧边膜式壁和右侧边膜式壁均为波纹膜式壁结构；炉膛尾部波纹膜式壁、炉膛顶部波纹膜式壁、竖向波纹膜式壁以及顶膜式壁、底膜式壁、左侧边膜式壁和右侧边膜式壁的波纹膜式壁结构均是由钢管和扁钢焊接后形成直管膜式壁，直管膜式壁再经过具有波浪形的胎具弯曲成波浪曲面状。

前端部直膜式壁和后端部直膜式壁均包括一根u型钢管，u型钢管的上端插入到上锅筒内，u型钢管的下端插入到上锅筒内，u型钢管的上侧直线段和下侧直线段之间通过竖向设置钢管及扁钢连接。

燃烧机由三节组成，相邻两节的圆筒形外壳通过柔性连接管同轴连接，安装导管内壁沿轴线方向设有若干条槽型轨道，燃烧机的圆筒形外壳的外圆设有沿槽型轨道滚动的滚轮，燃烧机的中间一节后侧外圆周设有与安装导管内壁及槽型轨道滑动配合的保温隔热材料；

前端部直膜式壁与燃烧机之间设有两根伸缩调节杆，两根伸缩调节杆的上端与前端部直膜式壁通过上万向铰链连接，两根伸缩调节杆的下端与燃烧机的最后一节上部通过下万向铰链连接，两根伸缩调节杆均倾斜设置，两根伸缩调节杆关于安装导管的中心线左右对称设置。

伸缩调节杆为包括内螺纹套管和伸入并螺纹连接在内螺纹套管内部的螺杆。

上锅筒内设有汽水分离装置。

采用上述技术方案，炉膛尾部波纹膜式壁、炉膛顶部波纹膜式壁、竖向波纹膜式壁以及顶膜式壁、底膜式壁、左侧边膜式壁和右侧边膜式壁的波纹膜式壁结构，充分利用炉膛内部空间，大大提高了热交换的面积。本发明的工作原理为：天然气经过燃烧机向后喷出的火焰在波纹状炉膛燃烧后产生的烟气，在火焰的四周反向流动（烟气在火焰四周可对火焰进行冷却，降低氮氧化物的产生），经过烟气转向通道向上进入到顶部水平通道的至少两条水平波纹烟道内，烟气向后流到尾部水冷湿背烟道，再通过气流转向通道进入到对流管束内部，烟气通过冲刷过热器和对流管束后经排烟口排出锅炉。水冷膜式壁吸收烟气的温度，通过膜式壁内的循环水带走，最后汇集到上锅筒内，给水通过上锅筒进入对流管束然后进入下锅筒，经过上锅筒内的汽水分离装置后，水蒸气供用户使用，水再进入对流管束和膜式壁的循环中。

本发明具有以下有益效果：

第一、由于把现有锅炉的炉膛中多余空间增加了炉膛尾部波纹膜式壁、炉膛顶部波纹膜式壁和竖向波纹膜式壁，进行了空余空间利用，可以明显的缩小锅炉体积，便于锅炉的大型化，降低整体运输成本；

第二：在内部设置了炉膛尾部波纹膜式壁、炉膛顶部波纹膜式壁和竖向波纹膜式壁，延长了烟气在锅炉内部的流动时间，同时这些波纹状的膜式壁在单位空间内可以成倍的增加受热面积，同体积时锅炉的蒸发量可以提高30%以上，波纹状结构的设计可以破坏烟气的边界层，起到强化传热的作用，可以多吸热降低炉膛出来的高温烟气热量，烟气在经过竖向波纹膜式壁两侧的水平波纹烟道吸热后，可以将烟气温度降低到到1050℃左右，很好的保护了对流烟道中的过热器及对流管束，提高锅炉运行的时间，降低了锅炉的维护成本。

第三：经过以上技术创新，可以明显节约钢材消耗量，有效的节约了运行成本，提高锅炉产品的市场竞争力。

第四：炉膛顶部波纹膜式壁的下表面和上表面均受热，其中炉膛顶部波纹膜式壁的中部受热最大，炉膛顶部波纹膜式壁整体为中部低、左右两侧边高的v型结构，这样可以起到加热后的汽水混合物由中部向左上方和右上方自然流动的效果。竖向波纹膜式壁将顶部水平通道左右分隔为至少两条水平波纹烟道，这样不仅可以进一步提高与高温烟气的热交换接触面，而且提高炉膛顶部波纹膜式壁的结构强度。

第五：燃烧机在安装导管内壁设置的槽型轨道内可前后移动，在燃烧机喷气量一定的情况下，可进一步调节燃烧机后端伸入到炉膛内的长度，即调节喷射出的火焰在炉膛内的深度；燃烧机设计三节软连接结构，最后一节伸入到炉膛内部，并通过两根伸缩调节杆可调节最后一节的喷射火焰的方向，并且具有定位燃烧机在安装导管内位置的作用。从而提高燃烧机与不同型号大小锅炉的匹配度，并且相较传统“d”型锅炉燃烧器，可以增加锅炉的蒸发量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2是图1中a-a剖视图；

图3是图1的俯视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-图3所示，本发明的一种水冷波纹烟道燃天然气锅炉，包括上锅筒1、下锅筒2和燃烧机3，上锅筒1和下锅筒2均沿前后方向水平布置，上锅筒1位于下锅筒2正上方，上锅筒1和下锅筒2的左侧之间设有对流边膜式壁4，上锅筒1和下锅筒2的右侧之间设有左侧膜式壁5，上锅筒1下部和下锅筒2上部之间设有对流管束6，对流管束6设置在对流边膜式壁4和左侧膜式壁5之间，上锅筒1和下锅筒2的前侧之间设有向右延伸的前端部直膜式壁7，上锅筒1和下锅筒2的后侧之间设有向右延伸的后端部直膜式壁8，前端部直膜式壁7和后端部直膜式壁8的上部设有顶膜式壁9，前端部直膜式壁7和后端部直膜式壁8的下部设有底膜式壁10，前端部直膜式壁7和后端部直膜式壁8的右侧设有右侧膜式壁11，左侧膜式壁5和右侧膜式壁11之间设有波纹状炉膛，前端部直膜式壁7上开设有圆孔12，前端部直膜式壁7的前侧固定设有一根与圆孔12对应通透的安装导管13，燃烧机3设置在安装导管13内并穿过圆孔12向波纹状炉膛内部喷射火焰，左侧膜式壁5的后侧部与后端部直膜式壁8之间具有进入到对流管束6内部的气流转向通道14，对流边膜式壁4的前侧设有排烟口15。

波纹状炉膛包括炉膛尾部波纹膜式壁16和炉膛顶部波纹膜式壁17，炉膛尾部波纹膜式壁16竖向设置，炉膛尾部波纹膜式壁16的左侧边和右侧边分别与左侧膜式壁5和右侧膜式壁11的后侧连接，炉膛尾部波纹膜式壁16后侧与后端部直膜式壁8之间形成尾部水冷湿背烟道18，炉膛顶部波纹膜式壁17左高右低倾斜设置，炉膛顶部波纹膜式壁17的左侧边和右侧边分别与左侧膜式壁5和右侧膜式壁11的上部连接，炉膛顶部波纹膜式壁17的后侧边与炉膛尾部波纹膜式壁16上侧边连接，炉膛顶部波纹膜式壁17的顶部与顶膜式壁9之间形成顶部水平通道，炉膛顶部波纹膜式壁17的前侧边与前端部直膜式壁7之间具有与顶部水平通道前侧连通的烟气转向通道19。

炉膛顶部波纹膜式壁17整体为中部低、左右两侧边高的v型结构,炉膛顶部波纹膜式壁17顶部与顶膜式壁9之间设有至少一道竖向波纹膜式壁20，竖向波纹膜式壁20将顶部水平通道左右分隔为至少两条水平波纹烟道21。

炉膛尾部波纹膜式壁16前侧的顶膜式壁9、底膜式壁10、左侧边膜式壁和右侧边膜式壁均为波纹膜式壁结构；炉膛尾部波纹膜式壁16、炉膛顶部波纹膜式壁17、竖向波纹膜式壁20以及顶膜式壁9、底膜式壁10、左侧边膜式壁和右侧边膜式壁的波纹膜式壁结构均是由钢管和扁钢焊接后形成直管膜式壁，直管膜式壁再经过具有波浪形的胎具弯曲成波浪曲面状。

前端部直膜式壁7和后端部直膜式壁8均包括一根u型钢管22，u型钢管22的上端插入到上锅筒1内，u型钢管22的下端插入到上锅筒1内，u型钢管22的上侧直线段和下侧直线段之间通过竖向设置钢管及扁钢连接。

燃烧机3由三节组成，相邻两节的圆筒形外壳通过柔性连接管23同轴连接，安装导管13内壁沿轴线方向设有若干条槽型轨道24，燃烧机3的圆筒形外壳的外圆设有沿槽型轨道24滚动的滚轮25，燃烧机3的中间一节后侧外圆周设有与安装导管13内壁及槽型轨道24滑动配合的保温隔热材料26；

前端部直膜式壁7与燃烧机3之间设有两根伸缩调节杆27，两根伸缩调节杆27的上端与前端部直膜式壁7通过上万向铰链连接，两根伸缩调节杆27的下端与燃烧机3的最后一节上部通过下万向铰链连接，两根伸缩调节杆27均倾斜设置，两根伸缩调节杆27关于安装导管13的中心线左右对称设置。

伸缩调节杆27为包括内螺纹套管和伸入并螺纹连接在内螺纹套管内部的螺杆。

上锅筒1内设有汽水分离装置28。后端部直膜式壁8上设有检查孔29。

图中所示的双箭头为烟气流向，单箭头为汽水在膜式壁内的流向。

本发明的工作原理为：天然气经过燃烧机3向后喷出的火焰在波纹状炉膛燃烧后产生的烟气，在火焰的四周反向流动（烟气在火焰四周可对火焰进行冷却，降低氮氧化物的产生），经过烟气转向通道19向上进入到顶部水平通道的至少两条水平波纹烟道21内，烟气向后流到尾部水冷湿背烟道18，再通过气流转向通道14进入到对流管束6内部，烟气通过冲刷过热器和对流管束6后经排烟口15排出锅炉。水冷膜式壁吸收烟气的温度，通过膜式壁内的循环水带走，最后汇集到上锅筒1内，给水通过上锅筒1进入对流管束6然后进入下锅筒2，经过上锅筒1内的汽水分离装置28后，水蒸气供用户使用，水再进入对流管束6和膜式壁的循环中。

本发明具有以下有益效果：

第一、由于把现有锅炉的炉膛中多余空间增加了炉膛尾部波纹膜式壁16、炉膛顶部波纹膜式壁17和竖向波纹膜式壁20，进行了空余空间利用，可以明显的缩小锅炉体积，便于锅炉的大型化，降低整体运输成本；

第二：在内部设置了炉膛尾部波纹膜式壁16、炉膛顶部波纹膜式壁17和竖向波纹膜式壁20，延长了烟气在锅炉内部的流动时间，同时这些波纹状的膜式壁在单位空间内可以成倍的增加受热面积，同体积时锅炉的蒸发量可以提高30%以上，波纹结构的设计很好的破坏烟气的边界层，起到强化传热的作用，可以多吸热降低炉膛出来的高温烟气热量，烟气在经过竖向波纹膜式壁20两侧的水平波纹烟道21吸热后，可以将烟气温度降低到到1050℃左右，很好的保护了对流烟道中的过热器及对流管束6，提高锅炉运行的时间，降低了锅炉的维护成本。

第三：经过以上技术创新，可以明显节约钢材消耗量，有效的节约了运行成本，提高锅炉产品的市场竞争力。

第四：炉膛顶部波纹膜式壁17的下表面和上表面均受热，其中炉膛顶部波纹膜式壁17的中部受热最大，炉膛顶部波纹膜式壁17整体为中部低、左右两侧边高的v型结构，这样可以起到加热后的汽水混合物由中部向左上方和右上方自然流动的效果。

第五：燃烧机3在安装导管13内壁设置的槽型轨道24内可前后移动，在燃烧机3喷气量一定的情况下，可进一步调节燃烧机3后端伸入到炉膛内的长度，即调节喷射出的火焰在炉膛内的深度；燃烧机3设计三节软连接结构，最后一节伸入到炉膛内部，并通过两根伸缩调节杆27可调节最后一节的喷射火焰的方向，并且具有定位燃烧机3在安装导管13内位置的作用。从而提高燃烧机3与不同型号大小锅炉的匹配度，并且相较传统“d”型锅炉燃烧器，可以增加锅炉的蒸发量。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。