全膜式壁余热锅炉的制作方法

[0001]
本实用新型涉及余热锅炉技术领域，尤其涉及用于对高温烟气进行降温及余热利用的膜式壁余热锅炉。


背景技术：

[0002]
余热锅炉作为主工艺中高温烟气降温及余热利用设备，通常由钢结构、汽包、换热面、下锅筒、上升管、下降管、灰斗等部分组成，系统复杂，设备部件多，现场施工难度大、施工周期长。
[0003]
通常，余热锅炉根据入口烟气温度高低，分为高温余热锅炉和中低温余热锅炉。作为特种设备，尤其承压件部分，制作安装焊接质量要求高，所受到的监管也非常严格。
[0004]
例如，针对氧化锌回转窑氧气，烟气温度虽然仅600-700℃，但烟气中粉尘很大，含量高达50-100g/m
3
，含有部分氧化锌粉尘，少量未完全氧化的锌粉需要进一步继续氧化，粉尘中含低熔点碱盐量nacl、kcl达到了30％，粉尘粘结性非常强。
[0005]
目前的工艺路线中，在回转窑之后普遍没有设置烟道降温装置，仅采用空气冷却装置，由于粉尘中的低熔点碱盐量nacl、kcl在500℃以上没有完全冷却，粘结性很强，很容易黏附烟道上，堵塞烟道。
[0006]
虽然也有少量采用余热锅炉降温的形式，但是，其炉墙为砌筑结构，同样容易黏附炉墙上。


技术实现要素：

[0007]
本实用新型的目的在于提供一种适用烟温高、烟气需再氧化、烟尘量大且尘粘度强的高温烟气的多行程整体式全膜式壁余热锅炉。
[0008]
为实现上述目的，本实用新型提供一种全膜式壁余热锅炉，包括形成炉体的膜式壁、位于炉体顶部的汽包、位于炉体底部的灰斗、以及连通所述汽包与膜式壁的下降管和上升管；所述膜式壁包括前端墙膜式壁、后端墙膜式壁、两侧墙膜式壁以及位于炉体内部的至少一道隔墙膜式壁；所述前端墙膜式壁设有烟气进口，所述后端墙膜式壁设有烟气出口；所述隔墙膜式壁将炉体内腔划分为使烟气从所述烟气进口向所述烟气出口流动的过程中至少进行一次180度转向的两个或多个行程空间。
[0009]
优选地，所述两侧墙膜式壁的上边缘向所述汽包所在的方向折弯后连接于所述汽包，以形成炉体的顶部，其管道与所述汽包相连通。
[0010]
优选地，对于烟气通道位于下方的所述隔墙膜式壁，其下联管所在的高度依次降低，以使烟气通道的流通面积逐渐减小。
[0011]
优选地，所述炉体内部设有一道隔墙膜式壁，所述隔墙膜式壁将炉体内腔划分为两个行程空间，其第一行程空间与第二行程空间的烟气通道位于所述隔墙膜式壁的下方；
[0012]
或者，所述炉体内部设有至少两道隔墙膜式壁，所述隔墙膜式壁将炉体内腔划分为多个行程空间，其中，第一行程空间与第二行程空间的烟气通道位于第一隔墙膜式壁的
下方，其余各行程空间之间的烟气通道交替位于各隔墙膜式壁的上方和下方。
[0013]
优选地，所述前端墙膜式壁、后端墙膜式壁、以及所述隔墙膜式壁分别设有上部联管；所述上部联管设有多根与所述汽包相连通的上升管，其中，所述前端墙膜式壁、后端墙膜式壁、烟气通道位于下方的所述隔墙膜式壁的上升管所在的平面区域由密封板进行封闭。
[0014]
优选地，所述上升管先向上延伸，然后以向上逐渐聚拢的形式与所述汽包相连通。
[0015]
优选地，所述前端墙膜式壁和后端墙膜式壁的上联管分别包括位于开口区域下方的第一上联管和位于开口区域上方的第二上联管，所述第一上联管与第二上联管通过位于开口区域的多个竖向管道相连通，所述第二上联管通过上升管道与汽包相连通。
[0016]
优选地，所述下降管包括位于所述汽包两端的下降总管，以及与所述下降总管相连通的下降支管；所述前端墙膜式壁、后端墙膜式壁、两侧墙膜式壁以及隔墙膜式壁的下降支管分别与其下部联管相连通。
[0017]
优选地，所述下降总管竖向布置，所述前端墙膜式壁、后端墙膜式壁、两侧墙膜式壁以及隔墙膜式壁的下降支管分别以所述下降总管为中心左右对称分布，各所述下降支管分别经过折弯后与对应的下部联管相连通。
[0018]
优选地，所述前端墙膜式壁、后端墙膜式壁、两侧墙膜式壁的下降支管在炉体端部分别向下折弯后与对应的下部联管相连通。
[0019]
优选地，所述隔墙膜式壁的下降支管在炉体端部先向下折弯，接着向与之对应的所述隔墙膜式壁的下部联管折弯后从两侧墙膜式壁的外侧延伸，然后与所述隔墙膜式壁的下部联管相连通。
[0020]
优选地，所述两侧墙膜式壁的下部联管设有若干间隔分布的支撑部件，以将锅炉通过支撑部件固定在土建平台上。
[0021]
优选地，所述两侧墙膜式壁设有对应于各行程空间的调节检测孔和/或人孔。
[0022]
本实用新型所提供的全膜式壁余热锅炉采用全膜式壁结构，其炉体以及内部的行程分隔部件全部采用膜式壁，运行时，烟气从烟气进口进入炉体内部，沿行程空间限定的路径流动之后，从烟气出口排出，在烟气流动过程中，烟尘不易粘结，防止烟道堵塞，可有效降低烟气温度，进行余热利用。而且，由于烟气在流动的过程中至少进行一次180度转向，可成倍或多倍地增加行程，便于烟尘进行沉降，提高烟尘收集效率。此外，从结构上来讲，膜式壁形成炉体的主体部分，汽包位于炉体顶部，由膜式壁进行支撑，汽包和膜式壁一起构成炉体，下降管等部件也可以有效支撑炉体，组成炉体的膜式壁、汽包以及各种管道相互连接后形成整体式结构，无需设置常规锅炉支架等部件，除灰斗可现场对接外，可全部由锅炉厂制作安装检测后再整体运至现场，现场施工量少，且锅炉结构简单、紧凑，投资少，占地省。
[0023]
在一种优选方案中，所述两侧墙膜式壁设有对应于各行程空间的调节检测孔和/或人孔。通过在锅炉高温段设置多个调节检测孔，可自然补充空气，使未氧化充分的粉尘例如锌粉再氧化。
附图说明
[0024]
图1为本实用新型实施例公开的一种全膜式壁余热锅炉的主体结构示意图；
[0025]
图2为图1所示全膜式壁余热锅炉的内部行程示意图；
[0026]
图3为前端墙膜式壁的结构示意图；
[0027]
图4为第一隔墙膜式壁的结构示意图；
[0028]
图5为第二隔墙膜式壁的结构示意图；
[0029]
图6为第三隔墙膜式壁的结构示意图；
[0030]
图7为后端墙膜式壁的结构示意图；
[0031]
图8为炉体的横截面示意图；
[0032]
图9为图8中a部位的局部放大图；
[0033]
图10为图8中b部位的局部放大图；
[0034]
图11为图8中c部位的局部放大图。
[0035]
图中：
[0036]
1.汽包 2.膜式壁 2-1.管道 2-2.扁钢 3.下降管 4.灰斗 5.前端墙膜式壁 6.后端墙膜式壁 7.两侧墙膜式壁 8.第一隔墙膜式壁 9. 第二隔墙膜式壁 10.第三隔墙膜式壁 11.烟气进口 12.烟气出口 13-1.下降总管 13-2.下降支管 14.下部联管 15.支撑部件 16.土建平台 17.调节检测孔 18.人孔 19.上部联管 19-1.第一上联管 19-2.第二上联管 20.竖向管道 21.上升管 22.密封板
具体实施方式
[0037]
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
[0038]
在本文中，“上、下、内、外”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0039]
请参考图1、图2，图1为本实用新型实施例公开的一种全膜式壁余热锅炉的主体结构示意图；图2为图1所示全膜式壁余热锅炉的内部行程示意图。
[0040]
如图所示，在一种具体实施例中，本实用新型所提供的余热锅炉为全膜式壁结构，主要由汽包1、膜式壁2、下降管3、灰斗4四大部分组成，其中，膜式壁2和汽包1一起形成余热锅炉的炉体，汽包1位于炉体的顶部，灰斗 4位于炉体的底部，下降管3用于将汽包1的两端与膜式壁2相连通。
[0041]
具体地，膜式壁2包括前端墙膜式壁5、后端墙膜式壁6、两侧墙膜式壁 7以及位于炉体内部的第一隔墙膜式壁8、第二隔墙膜式壁9、以及第三隔墙膜式壁10，膜式壁2是用若干管道2-1和位于管道之间的扁钢2-2焊接组成的管屏(见图10)，通常情况下，其管道2-1相互平行并间隔一定距离，管道2-1与管道2-1之间通过扁钢2-2相连接，使用时管道2-1内通入冷却水，所以又称水冷壁，管道2-1和扁钢2-2所吸收的热量可快速给内部的冷却水，管道2-1内部的冷却水受热后自动上升，通过上升管21进入汽包1内部，汽包1内温度较低的冷却水会自动下降到汽包底部，然后从汽包底部的下降管 3进入膜式壁2的下联管，从下部联管14进入膜式壁本身的各个管道2-1，再次进行吸热，如此循环运行，可不断的对炉体内的烟气进行降温，同时，由于冷却水达到一定高温度之后，可作为其他用途，实现对烟气余热的
再利用。
[0042]
整个炉体大致呈中空的长方体形状，两侧墙膜式壁7的上边缘向位于中央位置的汽包1所在的方向折弯后连接于汽包1，以形成“人”字形的炉体顶部，两侧墙膜式壁7的管道2-1直接与汽包1相连通，两侧墙膜式壁7的扁钢2-2直接连接于汽包1。
[0043]
前端墙膜式壁5的上半部分设有一个呈矩形的烟气进口11，后端墙膜式壁6的上半部分设有一个呈矩形的烟气出口12；第一隔墙膜式壁8、第二隔墙膜式壁9和第三隔墙膜式壁10相互平行并间隔一定距离，其中，第一隔墙膜式壁8的上部与炉体内壁密封连接，下部与炉体底部留有适当间距，形成烟气通道，使高温烟气能够通过，第二隔墙膜式壁9的上部与炉体内壁留有适当间距，形成烟气通道，使高温烟气能够通过，下部一直延伸到炉体底部，第三隔墙膜式壁10的上部与炉体内壁密封连接，下部与炉体底部留有适当间距，形成烟气通道，使高温烟气能够通过。
[0044]
如此，三道隔墙膜式壁将炉体内腔划分为四个独立空腔，烟气可在锅炉内部往复运行四个行程，烟气在从烟气进口向烟气出口流动的过程中，在烟气进口处进行第一次90度转向，在第一行程与第二行程之间进行第一次180 度转向，在第二行程与第三行程之间进行第二次180度转向，在第三行程与第四行程之间进行第三次180度转向，在烟气出口处进行第二次90度转向，一共进行两次90度和三次180度的转向，烟气流动路径类似连续的“s”形，从而具有更长的行程。
[0045]
下降管3包括位于汽包1两端的下降总管13-1，以及与下降总管13-1 相连通的下降支管13-2，前端墙膜式壁5、后端墙膜式壁6、两侧墙膜式壁7 以及各隔墙膜式壁的下降支管13-2分别与其下部联管14相连通。
[0046]
下降总管13-1竖向布置，前端墙膜式壁5、后端墙膜式壁6、两侧墙膜式壁7以及隔墙膜式壁的下降支管13-2分别以下降总管13-1为中心左右对称分布，各下降支管13-2分别经过折弯后与对应的下部联管14相连通。
[0047]
具体地，前端墙膜式壁5的两根下降支管13-2在炉体前端分别向下折弯 90度之后，向下竖向延伸，在到达底部之后，再向垂直于前端墙膜式壁5的方向折弯90度，与前端墙膜式壁5的下部联管14的两端相连通。
[0048]
后端墙膜式壁6的两根下降支管13-2在炉体后端分别向下折弯90度之后，向下竖向延伸，在到达底部之后，再向垂直于后端墙膜式壁6的方向折弯90度，与后端墙膜式壁的下部联管14的两端相连通。
[0049]
两侧墙膜式壁7的下部联管14分为前后两部分，以长度对应于第一行程和第二行程的下部联管14为例，其两根下降支管13-2在炉体前端分别向下折弯90度之后，向下竖向延伸，在到达底部之后，再向垂直于前端墙膜式壁 5的方向折弯90度，与下部联管14的一端相连通，此下部联管14的另一端封闭，从图中可以看出，两侧墙膜式壁7对应于第三行程和第四行程的下部联管14与下降管3的连通方式，与对应于第一行程和第二行程的下部联管 14与下降管3的连通方式大前后对称，就不再重复描述。
[0050]
第一隔墙膜式壁8的两个下降支管13-2在炉体前端分别向下折弯90度之后，向下竖向延伸，在到达第一隔墙膜式壁8的下部联管14所在的高度之后，再向垂直于前端墙膜式壁5的方向折弯90度，然后从两侧墙膜式壁7 的外侧向后延伸，在到达第一隔墙膜式壁8的下部联管14所在的位置之后，向炉体内部折弯90度，与第一隔墙膜式壁8的下部联管14的两
端相连通。
[0051]
第二隔墙膜式壁9的两个下降支管13-2在炉体后端分别向下折弯90度之后，向下竖向延伸，在到达第二隔墙膜式壁9的下部联管14所在的高度之后，再向垂直于后端墙膜式壁6的方向折弯90度，然后从两侧墙膜式壁7 的外侧向前延伸，在到达第二隔墙膜式壁9的下部联管14所在的位置之后，向炉体内部折弯90度，与第二隔墙膜式壁9的下部联管14的两端相连通。
[0052]
第三隔墙膜式壁10的两个下降支管13-2在炉体后端分别向下折弯90度之后，向下竖向延伸，在到达第二隔墙膜式壁10的下部联管14所在的高度之后，再向垂直于后端墙膜式壁6的方向折弯90度，然后从两侧墙膜式壁7 的外侧向前延伸，在到达第三隔墙膜式壁10的下部联管14所在的位置之后，向炉体内部折弯90度，与第三隔墙膜式壁10的下部联管14的两端相连通。当然，第二隔墙膜式壁9和第三隔墙膜式壁10的两个下降支管的前半部分也可以共用同一支管，在进行第二次90度折弯之后再分成两路，分别与各自的下部联管14相连通。
[0053]
从侧面观察时，位于炉体前端和后端的各下降总管13-1和下降支管13-2 大体位于同一平面，从前端或后端观察时，位于炉体两侧的各下降支管13-2 也大体位于同一平面。
[0054]
锅炉整体采用立式支撑结构，两侧墙膜式壁7的下部联管14设有若干间隔分布的支撑部件15，由若干支撑部件15直接固定在土建平台16上。
[0055]
此外，两侧墙膜式壁7设有对应于第一行程、第二行程、第三行程的调节检测孔17和人孔18，以第一行程为例，其两侧分别设有两个调节检测孔 17和一个人孔18，在高度方向上，其中一个调节检测孔17位于偏上的位置，另一个调节检测孔17位于偏下的位置，人孔18位于接近炉体底部的位置，其尺寸大于两个调节检测孔17，调节检测孔17和人孔18通常情况下处于关闭状态，在需要开启的情况下可以打开。通过在锅炉高温段设置多个调节检测孔17，可自然补充空气，使未氧化充分的粉尘例如锌粉再氧化，人孔18 则可以供工作人员进入炉体内部进行检修、维护等操作。
[0056]
下面分别对前端墙膜式壁5、第一隔墙膜式壁8、第二隔墙膜式壁9、第三隔墙膜式壁10以及后端墙膜式壁6的具体结构做更为详细的说明。
[0057]
如图3所示，前端墙膜式壁5设有上部联管19，上部联管19分别包括位于开口区域下方的第一上联管19-1和位于开口区域上方的第二上联管 19-2，第一上联管19-1与第二上联管19-2通过位于开口区域的多个竖向管道 20相连通，开口区域两侧的膜式壁管道2-1的上端与第二上联管19-2相连通，下端与第一上联管19-1连通，第二上联管19-2通过上升管21与汽包1相连通，上升管21在“人”字形区域内先向上延伸，然后以向上逐渐聚拢的形式与汽包1底部相连通，上升管21所在的平面区域由密封板22进行封闭(图 1为了清楚的显示上升管21和下降管3与汽包1的连接关系，未示出部分密封板)，图中使用符号标识密封板22，通常可以采用钢板来作为密封板 22使用，密封板22可以将热量传递到上升管21。
[0058]
如图4所示，第一隔墙膜式壁8设有上部联管19，其膜式壁管道2-1 的下端与下部联管14相连通，上端与上部联管19相连通，上部联管19通过上升管21与汽包1相连通，上升管21在“人”字形区域内先向上延伸，然后以向上逐渐聚拢的形式与汽包底部相连通，上升管21所在的平面区域由密封板22进行封闭，下部联管14与炉体底部之间留有适当间距，以
形成烟气通道。
[0059]
如图5所示，第二隔墙膜式壁9设有上部联管19，其膜式壁管道2-1 的下端与下部联管14相连通，上端与上部联管19相连通，上部联管19通过上升管21与汽包1相连通，上升管21内先向上延伸较长的距离，然后在“人”字形区域以向上逐渐聚拢的形式与汽包1底部相连通，上升管21所在的平面区域不全部采用密封板22进行封闭，以形成烟气通道，仅两侧在局部设有密封板22，以控制烟气通孔的流通面积，其下部联管14位于炉体底部，以避免烟气从第二隔墙膜式壁9的下部穿过。
[0060]
如图6所示，第三隔墙膜式壁10设有上部联管19，其膜式壁管道2-1 的下端与下部联管14相连通，上端与上部联管19相连通，上部联管19通过上升管21与汽包1相连通，上升管21在“人”字形区域内先向上延伸，然后以向上逐渐聚拢的形式与汽包1底部相连通，上升管21所在的平面区域由密封板22进行封闭，下部联管14与炉体底部之间留有适当间距，以形成烟气通道。
[0061]
第三隔墙膜式壁10的结构与第一隔墙膜式壁8大体相同，不同之处在于第三隔墙膜式壁10的下部联管14所在的高度低于第一隔墙膜式壁8的下部联管14所在的高度，以减小烟气通道的流通面积。一方面因为锅炉后部烟气温度下降，烟气工况气量会减少，另一方面，可以提高烟气流速，加强传热。
[0062]
如图7所示，后端墙膜式壁6设有上部联管19，上部联管19分别包括位于开口区域下方的第一上联管19-1和位于开口区域上方的第二上联管 19-2，第一上联管19-1与第二上联管19-2通过位于开口区域的多个竖向管道 20相连通，开口区域两侧的膜式壁管道2-1的上端与第二上联管19-2相连通，下端与第一上联管19-1连通，第二上联管19-2通过上升管21与汽包1相连通，上升管21在“人”字形区域内先向上延伸，然后以向上逐渐聚拢的形式与汽包1底部相连通，上升管21所在的平面区域由密封板22进行封闭，其结构与前端墙膜式壁5大体相同。
[0063]
请一并参考图8、图9、图10、图11，图8为炉体的横截面示意图；图 9为图8中a部位的局部放大图；图10为图8中b部位的局部放大图；图 11为图8中c部位的局部放大图。
[0064]
如图所示，第一隔墙膜式壁8、第二隔墙膜式壁9和第三隔墙膜式壁10 将炉体内腔划分为四个独立空腔，膜式壁2是用若干管道2-1和位于管道之间的扁钢2-2焊接组成的管屏，第一隔墙膜式壁8、第二隔墙膜式壁9和第三隔墙膜式壁10的宽度略小于炉体的宽度，两侧墙膜式壁7的长度方向上间断地分为四部分，各隔墙膜式壁的两端分别通过呈“v”字形的扁钢2-2与两侧墙膜式壁7分段的端部相连接，两侧墙膜式壁7与前端墙膜式壁5和后端墙膜式壁6之间通过斜向的扁钢2-2相连接，从而形成四周闭合的结构。
[0065]
锅炉运行时，高温烟气从前端墙膜式壁5的烟气进口11进入余热锅炉第一行程；烟气朝下运行，通过灰斗4与第一隔墙膜式壁8之间的烟气通道横穿，向上进入余热锅炉的第二行程；再通过第二隔墙膜式壁9的上部烟气通道横穿，向下进入余热锅炉第三行程；再通过灰斗4与第三隔墙膜式壁10 之间的烟气通道横穿，向上进入余热锅炉第四行程；最后经后端墙膜式壁6 的烟气出口12离开余热锅炉。
[0066]
烟气在余热锅炉折返过程中，烟气温度逐步降低，烟气中大颗粒粉尘同时会沉降到灰斗4，由灰斗4底部排灰口排出。
[0067]
为有效增强大颗粒粉尘的排放，烟气在第一行程与第二行程时，烟气工况流速控
制在4m/s以下，第三行程与第四行程时，烟气工况流速控制在7m/s 左右。
[0068]
上述实施例仅是本实用新型的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，行程数量根据工艺温度减低参数需要及现场配置情况综合确定，可以设置两行程，也可三行程、五行程甚至更多，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。
[0069]
由于烟气在流动的过程中至少进行一次180度转向，可成倍或多倍地增加行程，便于烟尘进行沉降，提高烟尘收集效率。此外，从结构上来讲，膜式壁 2形成炉体的主体部分，汽包1位于炉体顶部，由膜式壁2进行支撑，汽包1和膜式壁2一起构成炉体，下降管3和上升管21等部件也可以有效支撑炉体，组成炉体的膜式壁2、汽包1以及各种管道相互连接后形成整体式结构，无需设置常规锅炉支架等部件，除灰斗4可现场对接外，可全部由锅炉厂制作安装检测后再整体运至现场，现场施工量少，且锅炉结构简单、紧凑，投资少，可显著节省占地面积。
[0070]
以上对本实用新型所提供的全膜式壁余热锅炉进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

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