一种带尾部急冷受热面的角管式锅炉的制作方法

[0001]
本发明涉及锅炉技术领域，尤其涉及一种带尾部急冷受热面的角管式锅炉。


背景技术：

[0002]
危险废物是指在操作、储存、运输、处理和处置不当时会对人体健康或环境带来重大威胁的废物。随着工业的快速发展，工业生产过程中排放的危险废物日益增多。目前对危险废物进行处理的方式主要有填埋和焚烧二种处理方式，由于填埋处理方式需要较多的场地，且难以达到环保要求，因此对于很多危险废物的处理方式更倾向于焚烧处理方式。
[0003]
目前，危险废物焚烧后产生的高温烟气都是采用传统的水冷壁锅炉进行余热收集，传统的水冷壁锅炉存在如下缺陷：一、锅炉、汽包采用钢架支撑固定，水冷壁采用钢架上部悬吊结构悬挂固定，钢架的总体载荷大，因而钢架使用的钢材量也较大，这会大大增加锅炉的制造成本；二、水冷壁中设置有管束受热面，由于管束的各管子之间间距较小，而高温烟气中含有熔融的高温灰颗粒，熔融的高温灰颗粒容易粘接在管束受热面上，因而容易产生积灰堵塞现象，影响锅炉的正常运行；三、以往锅炉内烟气在500℃时采用喷水急速冷却到200℃，这不仅浪费了热量，还浪费了水源。


技术实现要素：

[0004]
本发明所需解决的技术问题是：提供一种结构简单紧凑、制造成本低、不易产生积灰堵塞现象、且能将烟气在二秒内快速从500℃冷却到200℃的带尾部急冷受热面的角管式锅炉。
[0005]
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：所述的一种带尾部急冷受热面的角管式锅炉，包括：锅炉本体和汽包；所述的锅炉本体的结构包括：内腔四周设置墙式水冷壁的水冷壁烟道和位于水冷壁烟道后方的尾部急冷受热面烟道，汽包设置于水冷壁烟道后侧上方角部，在尾部急冷受热面烟道的空腔中设置有竖向管束；在水冷壁烟道中部竖向设置有隔墙式水冷壁，隔墙式水冷壁将水冷壁烟道分隔成前后两个具有独立空腔的竖向烟道：第一水冷壁烟道和第二水冷壁烟道，在第一水冷壁烟道的底部敞开口处固定设置有第一灰斗，在第一灰斗的出灰口处设置有第一排灰阀，在第二水冷壁烟道的底部敞开口处固定设置有第二灰斗，在第二灰斗的出灰口处设置有第二排灰阀，在尾部急冷受热面烟道的底部敞开口处固定设置有第三灰斗，在第三灰斗的出灰口处设置有第三排灰阀；进口烟道通过第一水冷壁烟道的下端部通孔与第一水冷壁烟道的内腔连通，在隔墙式水冷壁上部设置有连通第一水冷壁烟道的空腔和第二水冷壁烟道的空腔的凝渣管，在第二灰斗上设置有连接烟道，连接烟道通过尾部急冷受热面烟道的下端部通孔与尾部急冷受热面烟道的内腔连通，排烟烟道通过尾部急冷受热面烟道的上端部通孔与尾部急冷受热面烟道的内腔连通；在隔墙式水冷壁下部还设置有使第一水冷壁烟道的下部空腔和第二水冷壁烟道的下部空
腔连通与否的烟气旁通阀机构；在水冷壁烟道上部设置有与墙式水冷壁、隔墙式水冷壁连通的第一上集箱，在水冷壁烟道下部设置有与墙式水冷壁、隔墙式水冷壁连通的第一下集箱，在第一下集箱上设置有使水冷壁烟道支撑于用于安装锅炉的混凝土平台上的支撑结构；在尾部急冷受热面烟道上部设置有与管束连通的第二上集箱，在尾部急冷受热面烟道下部设置有与管束连通的第二下集箱；汽包上设置有进水口、出水下降管口、汽水混合物进口和饱和蒸汽出口，汽包的出水下降管口分别与二根第一下降管和一根第二下降管连通，二根第一下降管分别分布于水冷壁烟道后方的二个角部、且二根第一下降管分别与第一下集箱的内腔连通，第二下降管与第二下集箱的内腔连通，汽包的汽水混合物进口分别与第一上集箱的内腔和上升管连通，上升管与第二上集箱的内腔连通；在水冷壁烟道前方二个角部分别竖向设置有一根汽水再循环管，二根汽水再循环管顶部分别与第一上集箱的内腔连通，各汽水再循环管下部分别与第一下集箱的内腔连通；汽包、二根第一下降管、二根汽水再循环管、第一上集箱、第一下集箱构成角管框架结构。
[0006]
进一步地，前述的一种带尾部急冷受热面的角管式锅炉，其中，汽包上的汽水混合物进口分别与第一上集箱的内腔、集气管和上升管连通，在集气管上间隔设置有若干分支集气管，各分支集气管分别与第一上集箱的内腔连通。
[0007]
进一步地，前述的一种带尾部急冷受热面的角管式锅炉，其中，布置于尾部急冷受热面烟道的内腔中的管束由若干竖向设置的鳍片管构成，各鳍片管顶部均与第二上集箱的内腔连通，各鳍片管底部均与第二下集箱的内腔连通。
[0008]
进一步地，前述的一种带尾部急冷受热面的角管式锅炉，其中，各竖向设置的鳍片管成矩形队列方式均匀间隔排列于尾部急冷受热面烟道的内腔中。
[0009]
进一步地，前述的一种带尾部急冷受热面的角管式锅炉，其中，在第一水冷壁烟道上、沿烟气流动方向间隔设置有若干用于对第一水冷壁烟道内的水冷壁受热面进行吹灰的第一激波吹灰器；在第二水冷壁烟道上、沿烟气流动方向间隔设置有若干用于对第二水冷壁烟道的水冷壁受热面进行吹灰的第二激波吹灰器；在尾部急冷受热面烟道上、沿烟气流动方向间隔设置有若干用于对管束受热面进行吹灰的第三激波吹灰器。
[0010]
进一步地，前述的一种带尾部急冷受热面的角管式锅炉，其中，在第一水冷壁烟道上、以及第二水冷壁烟道上均分别设置有至少一个检修人孔。
[0011]
本发明的有益效果是：
①
水冷壁烟道通过支撑结构支撑于用于安装锅炉的混凝土平台上，汽包、二根第一下降管、二根汽水再循环管、第一上集箱、第一下集箱构成了稳定的角管框架结构，因而水冷壁及汽包不需要支撑或悬吊于钢架上，设置于锅炉外的钢架不承担水冷壁烟道及汽包的重量，钢架平台仅作为日常锅炉操作及维护用，大大降低了钢架载荷，因而可以大大降低耗钢量、从而降低锅炉的制造成本；
②
第一水冷壁烟道和第二水冷壁烟道采用空腔结构，空腔内烟气流速较低，因而进入第一水冷壁烟道的空腔和第二水冷壁烟道的空腔中的高温烟气，高温烟气中的大部分熔融的高温灰颗粒有足够的时间充分从熔融状态完全冷却到固体状态并沉降到第一灰斗或第二灰斗中，大大降低了出现积灰堵塞现象的概率；
③
尾部急冷受热面烟道的内腔中的管束结构，不仅可以提高烟速，尽量将灰通过高烟速携带出管束受热面，而且管束结构的受热面较大，进入尾部急冷受热面烟道的内腔中的烟气纵向冲刷各鳍片管受热面，可以使烟气在二秒内快速从500℃冷却到200℃，降低
二恶英的产生量；
④
在低负荷工作时，通过打开烟气旁通阀机构，使得进入第一水冷壁烟道的下部空腔中烟气中的部分烟气直接通过烟气旁通阀机构、第二水冷壁烟道的下部空腔、连接烟道进入尾部急冷受热面烟道的内腔中，提高进入尾部急冷受热面烟道的内腔中的烟气温度，保证进入尾部急冷受热面烟道的内腔中的烟气温度不低于500℃，降低二恶英的产生量，避免出现低温腐蚀现象；
⑤
各第一激波吹灰器、各第二激波吹灰器、各第三激波吹灰器的设置，大大减少了灰在水冷壁受热面及管束受热面上的粘连现象，进一步降低了出现积灰堵塞现象的概率。
附图说明
[0012]
图1是本发明所述的一种带尾部急冷受热面的角管式锅炉的结构示意图。
[0013]
图2是图1中俯视方向的局部结构示意图。
具体实施方式
[0014]
下面结合附图及优选实施例对本发明所述的技术方案作进一步详细的说明。
[0015]
如图1和图2所示，本实施例所述的一种带尾部急冷受热面的角管式锅炉，包括：锅炉本体和汽包。所述的锅炉本体的结构包括：内腔四周设置墙式水冷壁的水冷壁烟道1和位于水冷壁烟道1后方的尾部急冷受热面烟道2，汽包5设置于水冷壁烟道1后侧上方角部，在尾部急冷受热面烟道2的空腔中设置有竖向管束。在水冷壁烟道1的中部竖向设置有隔墙式水冷壁13，隔墙式水冷壁13将水冷壁烟道1的空腔分隔成前后两个具有独立空腔的竖向烟道：第一水冷壁烟道11和第二水冷壁烟道12，此时第一水冷壁烟道11和第二水冷壁烟道12共用隔墙式水冷壁13，隔墙式水冷壁13双面受热，水冷壁烟道1前部的墙式水冷壁和隔墙式水冷壁13构成第一水冷壁烟道11的水冷壁受热面，水冷壁烟道1后部的墙式水冷壁和隔墙式水冷壁13构成第二水冷壁烟道12的水冷壁受热面，第一水冷壁烟道11和第二水冷壁烟道12中的墙式水冷壁、隔墙式水冷壁13采用模块结构出厂可以降低现场安装工作量。
[0016]
如图1所示，本实施例中，在第一水冷壁烟道11的底部敞开口处固定设置有与第一水冷壁烟道11的内腔连通的第一灰斗111，在第一灰斗111的出灰口处设置有第一排灰阀，在第二水冷壁烟道12的底部敞开口处固定设置有与第二水冷壁烟道12的内腔连通的第二灰斗121，在第二灰斗121的出灰口处设置有第二排灰阀，在尾部急冷受热面烟道2的底部敞开口处固定设置有与尾部急冷受热面烟道2的内腔连通的第三灰斗21，在第三灰斗21的出灰口处设置有第三排灰阀。
[0017]
如图1所示，本实施例中，进口烟道3通过第一水冷壁烟道11的下端部通孔与第一水冷壁烟道11的内腔连通，在隔墙式水冷壁13上部设置有连通第一水冷壁烟道11的空腔和第二水冷壁烟道12的空腔的凝渣管，在第二灰斗121上设置有连接烟道6，连接烟道6通过尾部急冷受热面烟道2的下端部通孔与尾部急冷受热面烟道2的内腔连通，排烟烟道4通过尾部急冷受热面烟道2的上端部通孔与尾部急冷受热面烟道2的内腔连通。在隔墙式水冷壁13下部还设置有使第一水冷壁烟道11的下部空腔和第二水冷壁烟道12的下部空腔连通与否的烟气旁通阀机构7，烟气旁通阀机构7采用耐高温的、可以调节阀门开口大小的烟气旁通阀机构，烟气旁通阀机构属于常规结构，因而这里不再赘述。只要保证打开烟气旁通阀机构7后，从进口烟道3进入第一水冷壁烟道11的下部空腔中的部分高温烟气能直接通过烟气旁
通阀机构7的阀门开口进入第二水冷壁烟道12的下部空腔、和从第二水冷壁烟道12上部空腔往下流的烟气混合。直接通过烟气旁通阀机构7的高温烟气流量大小和烟气旁通阀机构7的阀门开口大小有关，这样可以很方便地控制进入尾部受热面烟道2的内腔中的烟气温度。当关闭烟气旁通阀机构7后，从进口烟道3进入第一水冷壁烟道11的下部空腔中的所有高温烟气向上流动后通过凝渣管从第二水冷壁烟道12顶部进入第二水冷壁烟道12的上部空腔中、并向下流动，然后通过连接烟道6进入尾部急冷受热面烟道2的下部空腔中、并向上流动后通过连接烟道6排出。
[0018]
如图1所示，本实施例中，在水冷壁烟道11上部设置有与墙式水冷壁、隔墙式水冷壁13连通的第一上集箱14，在水冷壁烟道11下部设置有与墙式水冷壁、隔墙式水冷壁13连通的第一下集箱15，在第一下集箱15上设置有使水冷壁烟道11支撑于用于安装锅炉的混凝土平台上的支撑结构，这里，支撑结构可以采用常见的类似钢结构的支撑结构，这种属于常规结构，因而这里不再赘述。在尾部急冷受热面烟道2上部设置有与管束连通的第二上集箱22，在尾部急冷受热面烟道2下部设置有与管束连通的第二下集箱23。汽包5上设置有进水口、出水下降管口、汽水混合物进口和饱和蒸汽出口，汽包5的出水下降管口分别与二根第一下降管81和一根第二下降管82连通，二根第一下降管81分别分布于水冷壁烟道11后方的二个角部、且二根第一下降管11分别与第一下集箱15的内腔连通，第二下降管82与第二下集箱23的内腔连通，汽包5的汽水混合物进口分别与第一上集箱14的内腔和上升管83连通，上升管83与第二上集箱22的内腔连通。在水冷壁烟道11的前方二个角部分别竖向设置有一根汽水再循环管84，二根汽水再循环管84的顶部均与第一上集箱14的内腔连通，二根汽水再循环管84的下部均与第一下集箱15的内腔连通。汽包5、二根第一下降管81、二根汽水再循环管84、第一上集箱14、第一下集箱15构成角管框架结构。
[0019]
如图1所示，本实施例中在上述基础上还增加了集气管85，具体为：汽包5上的汽水混合物进口分别与第一上集箱14的内腔、集气管85和上升管83连通，在集气管85上间隔设置有若干分支集气管86，各分支集气管86分别与第一上集箱14的内腔连通。此时，第一上集箱14的内腔中的汽水混合物部分直接进入汽包5的汽水混合物进口中，第一上集箱14的内腔中的另一部分汽水混合物则通过各分支集气管86、集气管85后再进入汽包5的汽水混合物进口中。
[0020]
如图2所示，本实施例中，布置于尾部急冷受热面烟道2的内腔中的管束由若干竖向设置的鳍片管24构成，各鳍片管24的顶部均与第二上集箱22的内腔连通，各鳍片管24的底部均与第二下集箱23的内腔连通。各竖向设置的鳍片管24成矩形队列方式均匀间隔排列于尾部急冷受热面烟道2的内腔中。
[0021]
为减少水冷壁受热面及管束受热面上的积灰影响水与烟气之间的间接换热，如图1所示，本实施例中，在第一水冷壁烟道11上、沿烟气流动方向间隔设置有若干用于对第一水冷壁烟道11的水冷壁受热面进行吹灰的第一激波吹灰器91；在第二水冷壁烟道12上、沿烟气流动方向间隔设置有若干用于对第二水冷壁烟道12的水冷壁受热面进行吹灰的第二激波吹灰器92；在尾部急冷受热面烟道2上、沿烟气流动方向间隔设置有若干用于对管束受热面进行吹灰的第三激波吹灰器93。各第一激波吹灰器91、各第二激波吹灰器92、各第三激波吹灰器93可以采用自动控制，定时激波吹灰，以满足出口烟温要求。
[0022]
如图1所示，本实施例中，在第一水冷壁烟道11上、以及第二水冷壁烟道12上均分
别设置有至少一个检修人孔100。
[0023]
带尾部急冷受热面的角管式锅炉的烟气流程为：危废燃烧炉燃烧产生的高温烟气经进口烟道3进入第一水冷壁烟道11的下部内腔中并向上流动，烟气流动过程中与第一水冷壁烟道11中的水冷壁受热面管内的水间接换热后通过凝渣管从第二水冷壁烟道12顶部流入第二水冷壁烟道12的上部内腔中，然后向下流动，烟气流动过程中与第二水冷壁烟道12的中的水冷壁受热面管内的水间接换热后通过连接烟道6进入尾部急冷受热面烟道2的下部内腔中并向上流动，烟气流动过程中与管束内的水间接换热后通过连接烟道6排出。
[0024]
当出现低负荷工况时，打开烟气旁通阀机构7，危废燃烧炉燃烧产生的高温烟气经进口烟道3进入第一水冷壁烟道11的下部内腔中后分为二路：一路进入第一水冷壁烟道11的内腔中并向上流动，烟气流动过程中与第一水冷壁烟道11中的水冷壁受热面管内的水间接换热后通过凝渣管从第二水冷壁烟道12顶部第二水冷壁烟道12的上部内腔中，然后向下流动，烟气流动过程中与第二水冷壁烟道12的中的水冷壁受热面管内的水间接换热后通过连接烟道6进入尾部急冷受热面烟道2的下部内腔中。
[0025]
另一路直接通过烟气旁通阀机构7、第二水冷壁烟道12的下部空腔、连接烟道6进入尾部急冷受热面烟道2的下部内腔中。
[0026]
二路汇集于尾部急冷受热面烟道2的下部内腔中后向上流动，烟气流动过程中与管束内的水间接换热后通过连接烟道6排出。
[0027]
带尾部急冷受热面的角管式锅炉的水汽流程为：通常是104℃的水通过汽包5的进水口进入汽包5中，然后经汽包5的出水下降管口分成二路：一路通过二根第一下降管81进入第一下集箱15的内腔中，然后向上分别流入墙式水冷壁、隔墙式水冷壁13的管内，此时，第一水冷壁烟道11中的水冷壁受热面管内的水吸收位于第一水冷壁烟道11的内腔中的烟气中的热量后进入第一上集箱14中，第二水冷壁烟道12中的水冷壁受热面管内的水吸收位于第二水冷壁烟道12的内腔中的烟气中的热量后也进入第一上集箱14中，位于第一上集箱14中的汽水混合物部分直接进入汽包5中，还有部分则通过分支集气管16、集气管85进入汽包5中。
[0028]
另一路通过第二下降管82进入第二下集箱23的内腔中，然后向上流入管束中，吸收位于尾部急冷受热面烟道2的内腔中的烟气中的热量后进入第二上集箱22中，位于第二上集箱22中的汽水混合物通过上升管85进入汽包5中。
[0029]
进入汽包5中的汽水混合物经汽包5中的汽水分离器装置将饱和蒸汽分离，分离出来的饱和蒸汽经汽包5的蒸汽出口输出至用气点。
[0030]
以上所述仅是本发明的较佳实施例，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明要求保护的范围。
[0031]
本发明的优点为：
①
水冷壁烟道1通过支撑结构支撑于用于安装锅炉的混凝土平台上，汽包5、二根第一下降管81、二根汽水再循环管84、第一上集箱14、第一下集箱15构成了稳定的角管框架结构，因而水冷壁及汽包5不需要支撑或悬吊于钢架上，设置于锅炉外的钢架不承担水冷壁烟道1及汽包5的重量，钢架平台仅作为日常锅炉操作及维护用，大大降低了钢架载荷，因而可以大大降低耗钢量、从而降低锅炉的制造成本；
②
经进口烟道3进入第一水冷壁烟道11的下部内腔中的高温烟气以辐射为主，高温烟气中含有熔融的高温灰颗粒，容易粘接在水冷壁受热面上，而这里第一水冷壁烟道11和第二水冷壁烟道12采用空腔
结构，空腔内烟气流速较低，因而进入第一水冷壁烟道11的空腔和第二水冷壁烟道12的空腔中的高温烟气，高温烟气中的大部分熔融的高温灰颗粒有足够的时间充分从熔融状态完全冷却到固体状态并沉降到第一灰斗111或第二灰斗121中，大大降低了出现积灰堵塞现象的概率；
③
尾部急冷受热面烟道2的内腔中的管束结构，不仅可以提高烟速，尽量将灰通过高烟速携带出管束受热面，而且管束结构的受热面较大，进入尾部急冷受热面烟道2的内腔中的烟气纵向冲刷各鳍片管受热面，可以使烟气在二秒内快速从500℃冷却到200℃，降低二恶英的产生量；
④
在低负荷工作时，通过打开烟气旁通阀机构7，使得进入第一水冷壁烟道11的下部空腔中烟气中的部分烟气直接通过烟气旁通阀机构7、第二水冷壁烟道12的下部空腔、连接烟道6进入尾部急冷受热面烟道2的下部内腔中，提高进入尾部急冷受热面烟道2的内腔中的烟气温度，保证进入尾部急冷受热面烟道2的内腔中的烟气温度不低于500℃，降低二恶英的产生量，避免出现低温腐蚀现象；
⑤
各第一激波吹灰器91、各第二激波吹灰器92、各第三激波吹灰器93的设置，大大减少了灰在水冷壁受热面及管束受热面上的粘接现象，进一步降低了出现积灰堵塞现象的概率。

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