專利名稱：真空相變?nèi)細(xì)饧訜釥t的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種低鋼耗、高能效的氣體燃料鍋爐，用于加熱油或水等流體，屬熱工技術(shù)領(lǐng)域。
目前國(guó)內(nèi)各油田原油集輸系統(tǒng)中采用的加熱爐大部分是燃燒天然氣的水套爐。它利用裝在鍋筒中的熱媒水的自然對(duì)流將火管和煙管中燃?xì)獾臒崃總鬟f給盤(pán)管中的油。這種水套爐存在的主要缺點(diǎn)是傳熱系數(shù)小，所需換熱面積大，從而使鍋爐體積和鋼材消耗量增大；有氧腐蝕和硫腐蝕，因而使用壽命低；火管、煙管、盤(pán)管全部在一個(gè)鍋筒中，因此鍋爐直徑大，熱媒水量大，起動(dòng)慢；排煙溫度高，鍋爐效率低。
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)水套爐的上述缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)。本實(shí)用新型采用使熱媒水發(fā)生相變的方法，利用沸騰和凝結(jié)的換熱方式，大大增強(qiáng)傳熱效果；火管和煙管設(shè)計(jì)成矩形，使布置更緊湊，以減小鍋筒體積和熱媒水量；煙管內(nèi)設(shè)置翅片管，以增加煙氣側(cè)的有效換熱面積；設(shè)有抽氣裝置以防止氧腐蝕和因不凝氣體的存在而使傳熱惡化；控制排煙溫度，達(dá)到既防止低溫硫腐蝕又保持鍋爐的高效率。
本實(shí)用新型為分離鍋筒式，它由裝有熱媒水6并布置有火管和煙管7的主鍋筒9與裝蒸汽2并布置有盤(pán)管1的副鍋筒3用聯(lián)結(jié)管4聯(lián)結(jié)而成。為了增加煙氣側(cè)有效換熱面積，在煙管7中設(shè)置翅片管簇8。氣體燃料和空氣的混合物在火管5中燃燒，所生成的高溫燃?xì)馔ㄟ^(guò)火管5和煙管7以及翅片管簇8的壁面將熱量傳給熱媒水6，并使之沸騰。所產(chǎn)生的蒸汽通過(guò)聯(lián)結(jié)管4上升至副鍋筒3中，在布置于副鍋筒3中的盤(pán)管1的外壁上凝結(jié)成水，并將熱量傳給盤(pán)管中需要加熱的油。凝結(jié)水再通過(guò)聯(lián)結(jié)管4流回主鍋筒9。
主鍋筒9中的熱媒水6和副鍋筒3中的蒸汽2處于飽和狀態(tài)，其溫度相同，為飽和溫度；兩個(gè)鍋筒中的壓力亦相同，為與飽和溫度相對(duì)應(yīng)的飽和壓力。當(dāng)熱負(fù)荷下降時(shí)，熱媒水6和蒸汽2的溫度和壓力在一定范圍內(nèi)相應(yīng)地降低。在油田集輸系統(tǒng)中，加熱后的油溫一般為85℃左右，可以將滿負(fù)荷時(shí)熱媒水和蒸汽的溫度設(shè)計(jì)為高出油溫25℃左右，這樣鍋筒內(nèi)的飽和壓力稍微超過(guò)大氣壓力，為微正壓。在低負(fù)荷時(shí)，由于所需傳熱溫差減小，熱媒水和蒸汽的溫度可降至100℃以下，相應(yīng)的飽和壓力降至0.1MPa以下，并使鍋筒內(nèi)具有一定的真空度。因此鍋筒內(nèi)的壓力將隨負(fù)荷的改變?cè)诖髿鈮毫Ω浇儎?dòng)，不會(huì)產(chǎn)生較高的正壓和負(fù)壓，從而可降低鍋筒強(qiáng)度方面的要求，并保證矩形的火管和煙管不會(huì)產(chǎn)生顯著變形。
為避免低于50％負(fù)荷時(shí)排煙溫度過(guò)低而引起低溫硫腐蝕，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)成雙煙管，并在煙管出口設(shè)置活動(dòng)擋板，低負(fù)荷時(shí)可關(guān)閉兩個(gè)煙管中的一個(gè)。
由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的受熱面積比相同容量的水套爐下降30％以上；鍋爐體積和鋼材消耗量下降50％左右；熱媒水量?jī)H為水套爐的20％左右；由于鍋筒內(nèi)無(wú)空氣，而且煙氣不與冷油管接觸，因而氧腐蝕和低溫硫腐蝕得以基本避免；鍋爐效率可達(dá)87％，而目前油田運(yùn)行的水套爐效率低于80％。
本實(shí)用新型的原則結(jié)構(gòu)如


圖1所示。圖中1－盤(pán)管；2－蒸汽；3－副鍋筒；4－聯(lián)結(jié)管；5－火管；6－熱媒水；7－煙管；8－翅片管簇；9－主鍋筒。
為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，作如下進(jìn)一步說(shuō)明1)為維持低負(fù)荷下鍋筒內(nèi)的真空度，可在副鍋筒3的頂部裝一小型抽氣裝置。當(dāng)泄漏進(jìn)鍋筒的空氣達(dá)到一定濃度時(shí)，抽氣裝置自動(dòng)開(kāi)啟，排出鍋筒內(nèi)的空氣，以免副鍋筒3內(nèi)存在不凝氣體而影響蒸汽在盤(pán)管1外凝結(jié)放熱，同時(shí)亦可避免鍋筒內(nèi)部發(fā)生氧腐蝕。
2)為防止矩形火管5和煙管7在正壓和負(fù)壓下產(chǎn)生變形，應(yīng)從剛度的角度選取較厚鋼板并在火管和煙管外側(cè)設(shè)置加強(qiáng)筋。
3)如果采用煙囪自然通風(fēng)，不設(shè)鼓風(fēng)機(jī)或引風(fēng)機(jī)，則應(yīng)將煙管中的翅片管簇布置得較稀，以免煙氣流動(dòng)阻力過(guò)大而不能保證火管中有足夠的負(fù)壓。
4)煙管中的翅片管簇8，特別是它的前部，處于高溫?zé)煔庵?，為避免燒壞翅片，宜采用較小的翅高，并可在煙氣進(jìn)入翅片管簇前布置幾排光管。
5)為保證被加熱的油溫符合規(guī)定要求，可通過(guò)油溫來(lái)控制進(jìn)入燃燒器中的燃料量。
6)為保證較高的鍋爐效率，應(yīng)選擇能在不同負(fù)荷下自動(dòng)控制空氣過(guò)剩系數(shù)維持在1.2左右的燃燒器。
權(quán)利要求1.一種燃?xì)饧訜釥t，其特征在于它是由裝熱媒水的主鍋筒9和裝飽和蒸汽的副鍋筒3通過(guò)聯(lián)結(jié)管4結(jié)合而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)饧訜釥t，其特征在于主鍋筒9中的火管5和煙管7設(shè)計(jì)成矩形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)饧訜釥t，其特征在于煙管7中設(shè)置翅片管簇8。
專利摘要本實(shí)用新型是一種低鋼耗、高能效的氣體燃料鍋爐，用于加熱油或水等流體，屬熱工技術(shù)領(lǐng)域。它利用熱煤水的相變換熱，通過(guò)沸騰和凝結(jié)將燃?xì)鉄崃總鬟f給被加熱流體，并通過(guò)采取分設(shè)裝水和存汽的鍋筒、采用矩形火管和煙管、在煙管中布置翅片管簇、使鍋筒內(nèi)蒸汽壓力接近常壓、增設(shè)抽氣裝置和煙管擋板等措施達(dá)到了強(qiáng)化傳熱機(jī)制、縮小鍋爐體積、減小鋼材用量、防止金屬腐蝕、提高鍋爐效率等目的。
文檔編號(hào)F22B31/00GK2180886SQ9324492
公開(kāi)日1994年10月26日 申請(qǐng)日期1993年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月16日
發(fā)明者嚴(yán)家騄, 尚德敏, 曾向東, 姜寶成 申請(qǐng)人:嚴(yán)家騄