一种燃天然气锅炉的曲面炉膛的制作方法

本发明属于锅炉节能环保技术领域，具体涉及一种燃天然气锅炉的曲面炉膛。

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，由于此种锅炉结构过于紧凑，锅炉的对流管束和炉膛都不能太大，并且锅炉吨位变大后，锅炉蒸汽的品质要求也高，但是用于连接对流管束的上下锅筒不能太大，这样锅炉的蒸汽品质如果想提高，要求必须加大上锅筒的直径，又因为是整体出厂，运输尺寸也限制了这种d型锅炉体积增加，综合以上对流管束、炉膛、锅筒、运输几方面的限制，导致该d型锅炉大型化过程中遇到了技术矛盾，出现了锅炉的大型化要求和在现有结构下不能布置太多受热面的矛盾。

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、充分提高热交换效率、可减小锅炉体积的燃天然气锅炉的曲面炉膛。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种燃天然气锅炉的曲面炉膛，包括燃烧机和水冷膜式壁的炉体，炉体前侧的水冷膜式壁上开设有圆孔，炉体前侧的水冷膜式壁外部固定设有一根与圆孔对应通透的安装导管，安装导管沿前后方向水平设置，炉体内后侧竖向设有尾部波纹膜式壁，炉体内水平设有顶部波纹膜式壁，顶部波纹膜式壁后侧边与尾部波纹膜式壁的上侧边连接，顶部波纹膜式壁的左侧边和右侧边分别与炉体左侧的水冷膜式壁和右侧的水冷膜式壁连接，尾部波纹膜式壁后侧与炉体后侧的水冷膜式壁之间形成尾部水冷湿背烟道，顶部波纹膜式壁的顶部与炉体顶的水冷膜式壁之间形成顶部水平通道，顶部波纹膜式壁的前侧边与炉体前侧的水冷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，燃烧机设置在安装导管内并穿过圆孔向炉膛内部喷射火焰。

顶部波纹膜式壁整体为中部低、左右两侧边高的v型结构,顶部波纹膜式壁顶部与炉体顶部的水冷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。

尾部波纹膜式壁前侧的炉体四周的水冷膜式壁也均为波纹膜式壁结构；尾部波纹膜式壁、顶部波纹膜式壁、竖向波纹膜式壁以及炉体四周的波纹膜式壁结构均是采用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。

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；

炉体前侧的水冷膜式壁的内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炉体前侧的水冷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。

采用上述技术方案，在炉体内部设置的尾部波纹膜式壁、顶部波纹膜式壁、竖向波纹膜式壁以及炉体四周的波纹膜式壁结构形成曲面波浪水冷膜式壁结构，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。炉体的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水冷膜式壁的循环中。

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尾部波纹膜式壁、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：在内部设置了尾部波纹膜式壁、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，同时这些波纹状的水冷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：顶部波纹膜式壁的下表面和上表面均受热，其中顶部波纹膜式壁的中部受热最大，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，本发明的一种燃天然气锅炉的曲面炉膛，包括燃烧机1和水冷膜式壁的炉体2，炉体2前侧的水冷膜式壁上开设有圆孔3，炉体2前侧的水冷膜式壁外部固定设有一根与圆孔3对应通透的安装导管4，安装导管4沿前后方向水平设置，炉体2内后侧竖向设有尾部波纹膜式壁5，炉体2内水平设有顶部波纹膜式壁6，顶部波纹膜式壁6后侧边与尾部波纹膜式壁5的上侧边连接，顶部波纹膜式壁6的左侧边和右侧边分别与炉体2左侧的水冷膜式壁和右侧的水冷膜式壁连接，尾部波纹膜式壁5后侧与炉体2后侧的水冷膜式壁之间形成尾部水冷湿背烟道7，顶部波纹膜式壁6的顶部与炉体2顶的水冷膜式壁之间形成顶部水平通道，顶部波纹膜式壁6的前侧边与炉体2前侧的水冷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8，燃烧机1设置在安装导管4内并穿过圆孔3向炉膛内部喷射火焰。

顶部波纹膜式壁6整体为中部低、左右两侧边高的v型结构,顶部波纹膜式壁6顶部与炉体2顶部的水冷膜式壁之间设有至少一道竖向波纹膜式壁9，竖向波纹膜式壁9将顶部水平通道左右分隔为至少两条水平波纹烟道10。

尾部波纹膜式壁5前侧的炉体2四周的水冷膜式壁也均为波纹膜式壁结构；尾部波纹膜式壁5、顶部波纹膜式壁6、竖向波纹膜式壁9以及炉体2四周的波纹膜式壁结构均是采用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。

燃烧机1由三节组成，相邻两节的圆筒形外壳通过柔性连接管11同轴连接，安装导管4内壁沿轴线方向设有若干条槽型轨道12，燃烧机1的圆筒形外壳的外圆设有沿槽型轨道12滚动的滚轮13，燃烧机1的中间一节后侧外圆周设有与安装导管4内壁及槽型轨道12滑动配合的保温隔热材料14；

炉体1前侧的水冷膜式壁的内壁与燃烧机1之间设有两根伸缩调节杆15，两根伸缩调节杆15的上端与炉体1前侧的水冷膜式壁通过上万向铰链连接，两根伸缩调节杆15的下端与燃烧机1的最后一节上部通过下万向铰链连接，两根伸缩调节杆15均倾斜设置，两根伸缩调节杆15关于安装导管4的中心线左右对称设置。

伸缩调节杆15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。

本发明的工作原理为：天然气经过燃烧机1向后喷出的火焰在波纹状炉膛内燃烧后产生的烟气，在火焰的四周向后流动（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8向上进入到顶部水平通道的至少两条水平波纹烟道10内，烟气向后流到尾部水冷湿背烟道7，再通过气流转向通道21进入到对流管束16内部，烟气通过冲刷过热器和对流管束16后经排烟口17排出锅炉。炉体2的水冷膜式壁吸收烟气的温度，通过水冷膜式壁内的循环水带走，最后汇集到上锅筒18内，给水通过上锅筒18进入对流管束16然后进入下锅筒19，经过上锅筒18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16和水冷膜式壁的循环中。炉体1后侧的水冷膜式壁设有检修孔20。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尾部波纹膜式壁5、顶部波纹膜式壁6和竖向波纹膜式壁9，进行了空余空间利用，可以明显的缩小锅炉体2积，便于锅炉的大型化，降低整体运输成本；

第二：在内部设置了尾部波纹膜式壁5、顶部波纹膜式壁6和竖向波纹膜式壁9，延长了烟气在锅炉内部的流动时间，同时这些波纹状的水冷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9两侧的水平波纹烟道10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16，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：顶部波纹膜式壁6的下表面和上表面均受热，其中顶部波纹膜式壁6的中部受热最大，顶部波纹膜式壁6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9将顶部水平通道左右分隔为至少两条水平波纹烟道10，这样不仅可以进一步提高与高温烟气的热交换接触面，而且提高顶部波纹膜式壁6的结构强度。

第五：燃烧机1在安装导管4内壁设置的槽型轨道12内可前后移动，在燃烧机1喷气量一定的情况下，可进一步调节燃烧机1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1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15可调节最后一节的喷射火焰的方向，并且具有定位燃烧机1在安装导管4内位置的作用。从而提高燃烧机1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。

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