專利名稱：一種冷凝型蓄熱式燃燒天然氣鍋爐系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種冷凝型蓄熱式燃燒天然氣鍋爐系統(tǒng)，屬于熱工設備，天然氣鍋爐領域。
背景技術：
目前，各類天然氣鍋爐一般采用煙火管或水管鍋爐，金屬消耗大，排煙溫度高，常用的天然氣熱水鍋爐系統(tǒng)排煙一般在110℃以上，蒸汽鍋爐排煙溫度一般在200℃以上。由于天然氣具有較高的氫含量，燃燒產(chǎn)物中含有大量水蒸氣。天然氣的高低位發(fā)熱量差值很大。因而高溫排放煙氣導致目前的天然氣鍋爐不僅耗用大量金屬，熱效率也不高。為了有效提高天然氣鍋爐熱效率，出現(xiàn)了煙氣熱能回收裝置，利用換熱器，采用低溫工質(zhì)與煙氣換熱，降低排煙溫度。但是目前天然氣工業(yè)鍋爐一般為正壓運行，排煙的允許壓降有限，導致天然氣工業(yè)鍋爐無法廣泛采用燃煤鍋爐采用的尾部受熱面。更重要的是天然氣燃燒后煙氣余熱的很大比例是煙氣中的水蒸氣汽化潛熱，其余熱回收明顯不同于燃煤鍋爐煙氣余熱回收，因為只有低于煙氣露點溫度的低溫工質(zhì)才有可能回收天然氣鍋爐的煙氣中的汽化潛熱。此外中小型天然氣鍋爐采用臥式三回程的比較多，除火筒內(nèi)燃燒火焰溫度較高，其它兩個回程內(nèi)煙氣溫度逐漸降低，導致傳熱溫差大幅度減小，金屬受熱面的利用率原地于火筒受熱面。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術結構的不足，本發(fā)明提供一種冷凝型蓄熱式燃燒天然氣鍋爐系統(tǒng)。提供一種能有效降低天然氣鍋爐金屬消耗和提高鍋爐熱效率的新型天然氣鍋爐系統(tǒng)。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是包括鍋爐本體、U型燃燒室、蓄熱式燃燒器和組合式煙氣冷凝換熱。其特點是鍋爐本體仍為容積式圓柱型金屬受壓鍋筒，鍋筒內(nèi)布置U型燃燒室，U型管燃燒室兩端對稱連接蓄熱式天然氣燃燒器，兩個蓄熱式燃燒器通過四通閥與天然氣燃燒用空氣和燃燒后煙氣連通；燃燒器上方布置組合式煙氣冷凝換熱器，組合式煙氣冷凝換熱器的煙氣側分別與四通閥煙氣通道和引風機連接，組合式煙氣冷凝換熱器煙氣側底部安裝密封的冷凝液排放管道至冷凝水處理系統(tǒng)，組合式煙氣冷凝換熱器的水側通道可以分別與鍋爐給水管路、給水箱或其它用熱水系統(tǒng)相連；四通閥煙氣出口管道除與組合式煙氣冷凝換熱器煙氣側相連接，同時有一帶閥門支路(旁通管)跨過組合式煙氣冷凝換熱器直接連接到組合式煙氣冷凝換熱器的煙氣出口管路；鍋爐的風煙系統(tǒng)采用引風機，在組合式煙氣冷凝換熱器后部布置引風機將煙氣排向煙筒。
本發(fā)明的工作原理是這樣的，鍋爐本體的兩個交替工作的蓄熱式燃燒器分別設在U型燃燒室的兩端，兩個蓄熱式燃燒器與連接空氣和煙氣通道的四通閥連接，室溫空氣通過四通閥進入蓄熱式換熱燃燒器的陶瓷蓄熱換熱器，在陶瓷蓄熱式換熱器中，空氣被加熱到接近燃燒室內(nèi)溫度，通過旋流板，高溫空氣高速旋轉射入燃燒室內(nèi)，與天然氣混合燃燒，高速旋流形成渦旋，卷吸煙氣回流，降低燃燒區(qū)域氧氣含量，導致低氧燃燒，減少氮氧化物生成，未充分燃燒的可燃氣體在燃燒室后部氧化，燃燒室內(nèi)形成較均勻的溫度分布，燃燒產(chǎn)物煙氣通過燃燒室另一側蓄熱式燃燒器的陶瓷蓄熱換熱器將煙氣溫度降低到200℃以下，煙氣通過四通閥排向組合式煙氣冷凝換熱器，煙氣溫度明顯下降，煙氣中含有的水蒸氣部分冷凝，凝結液由組合式換熱器底部排出到冷凝液處理器或下水系統(tǒng)。四通閥按設定的頻率工作，對空氣、煙氣和天然氣系統(tǒng)進行切換，同時切換天然氣供氣系統(tǒng)，停止一側燃燒器，啟動另一側燃燒器，兩個蓄熱式換熱器分別被煙氣加熱蓄熱和加熱空氣放熱?？諝夂蜔煔馔ㄟ^組合式煙氣冷凝換熱器后部的引風機提供動力流動。組合式煙氣冷凝換熱器的煙氣側有帶調(diào)節(jié)閥門的旁通管連接，用以調(diào)整煙氣側阻力和出口溫度。鍋爐給水首先進入組合式煙氣冷凝換熱器，冷卻煙氣，給水被加熱后，鍋爐給水由組合式煙氣冷凝換熱器進入鍋爐本體，出水或蒸汽送出鍋爐給用戶系統(tǒng)。為保證鍋爐安全運行，對于蒸汽鍋爐系統(tǒng)，當鍋爐處于非補水期間，由煙氣冷凝換熱器加熱后的給水直接進入鍋爐補水箱。此外組合式煙氣冷凝換熱器具有多種組合方式，可以不與鍋爐給水系統(tǒng)相連，而是只與補水箱連接，目的是加熱補水箱內(nèi)水；此外還可以將組合式煙氣冷凝換熱器與其它需要加熱的系統(tǒng)連接；組合式煙氣冷凝換熱器還可以同時加熱鍋爐給水、給水箱水和其它系統(tǒng)工質(zhì)，因為組合式煙氣冷凝換熱器可以串連和并聯(lián)使用。
本發(fā)明的有益效果，本發(fā)明用于天然氣鍋爐，包括熱水鍋爐和蒸汽鍋爐。本發(fā)明的鍋爐系統(tǒng)中組合式煙氣冷凝換熱器安裝在蓄熱式燃燒器上方，和鍋爐本體構成一體化設備，本發(fā)明采用一體化控制系統(tǒng)，燃燒器、四通閥、給水和煙氣冷凝換熱器采用統(tǒng)一的控制系統(tǒng)。采用本發(fā)明，天然氣鍋爐制造金屬耗量可以減少20％以上，鍋爐熱效率可以提高到98％以上。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)圖。
圖1給出了本發(fā)明的系統(tǒng)示意，包括鍋爐本體(1)、U型管燃燒室(2)、蓄熱式天然氣燃燒器(3)、空氣煙氣四通閥(4)、點火器(5)、天然氣供氣管(6)、空氣管(7)、煙道(8)和煙氣冷凝換熱器(9)、換熱器煙氣旁通管(10)和引風機(11)；此外還有鍋爐給水管(12)、鍋爐給水箱(13)、冷凝液排放管(14)和鍋爐出水管或出汽管(15)。
下面結合附圖和實施例對實用新型進一步說明。
具體實施例方式
實施例1如圖1所示，一種冷凝型蓄熱式天然氣鍋爐系統(tǒng)，主要包括鍋爐本體(1)、鍋筒、U型管燃燒室(2)、蓄熱式燃燒器(3)和煙氣冷凝換熱器(9)。其主要特征在于鍋筒為圓筒型金屬受壓容器外殼，在鍋筒內(nèi)布置U型燃燒室(2)，為光管或波紋管結構；U型管燃燒室(2)兩端對稱連接蓄熱式天然氣燃燒器(3)，兩個蓄熱式天然氣燃燒器(3)通過金屬空氣煙氣四通閥(4)與鍋爐燃燒用空氣管(7)和煙道(8)連通使燃燒后煙氣通過；蓄熱式天然氣燃燒器(3)上方布置組合式煙氣冷凝換熱器(9)，組合式煙氣冷凝換熱器(9)的煙氣側分別與金屬空氣煙氣四通閥(4)、煙道(8)和煙筒連接，組合式煙氣冷凝換熱器(9)煙氣側底部安裝密封的冷凝液排放管道(14)，組合式煙氣冷凝換熱器(9)的水側通道可以分別與鍋爐給水管路(12)、給水箱(13)或其它用熱水系統(tǒng)相連；金屬空氣煙氣四通閥(4)煙氣出口管道除與組合式煙氣冷凝換熱器(9)煙氣側相連接，同時有一帶閥門支路(旁通管)(10)跨過組合式煙氣冷凝換熱器(9)直接連接到組合式煙氣冷凝換熱器(9)的煙氣出口管路；鍋爐的風煙系統(tǒng)采用引風機(11)，在組合式煙氣冷凝換熱器(9)后部布置引風機(11)將煙氣排向煙筒。
點火器(5)布置在蓄熱式燃燒器(3)出口用來點燃主火焰。
天然氣供氣管(6)與蓄熱式燃燒器(3)連接提供燃燒用天然氣。
鍋爐出水管或出汽管(15)與鍋爐本體(1)鍋筒相連。
實施例2上述的U型燃燒室可以在鍋筒內(nèi)布置一個或兩個，同時對應一對或兩對蓄熱式燃燒器。上述的組合式煙氣冷凝換熱器可以給鍋爐給水(補水)、給水箱或其它用熱系統(tǒng)加熱，可以同時加熱幾個系統(tǒng)，也可以只加熱一個系統(tǒng)。
權利要求
1.冷凝型蓄熱式天然氣鍋爐系統(tǒng)，包括鍋爐本體、U型燃燒室、蓄熱式燃燒器和組合式煙氣冷凝換熱，其特征是鍋爐本體為容積式圓柱型金屬受壓鍋筒，鍋筒內(nèi)布置U型燃燒室，U型管燃燒室兩端對稱連接蓄熱式天然氣燃燒器，兩個蓄熱式燃燒器通過四通閥與天然氣燃燒用空氣和燃燒后煙氣連通；燃燒器上方布置組合式煙氣冷凝換熱器，組合式煙氣冷凝換熱器的煙氣側分別與四通閥煙氣通道和引風機連接，組合式煙氣冷凝換熱器煙氣側底部安裝密封的冷凝液排放管道至冷凝水處理系統(tǒng)，組合式煙氣冷凝換熱器的水側通道可以分別與鍋爐給水管路、給水箱或其它用熱水系統(tǒng)相連；四通閥煙氣出口管道除與組合式煙氣冷凝換熱器煙氣側相連接，同時有一帶閥門支路跨過組合式煙氣冷凝換熱器直接連接到組合式煙氣冷凝換熱器的煙氣出口管路；鍋爐的風煙系統(tǒng)采用引風機，在組合式煙氣冷凝換熱器后部布置引風機將煙氣排向煙筒。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種冷凝型蓄熱式天然氣鍋爐系統(tǒng)，其特征是在鍋筒內(nèi)布置U型燃燒室為光管或波紋管結構。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種冷凝型蓄熱式天然氣鍋爐系統(tǒng)，其特征是所述的U型燃燒室在鍋筒內(nèi)布置一個或兩個，同時對應一對或兩對蓄熱式燃燒器。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種冷凝型蓄熱式天然氣鍋爐系統(tǒng)，其特征是所述的組合式煙氣冷凝換熱器可以給鍋爐給水或補水、給水箱或其它用熱系統(tǒng)加熱，可以同時加熱幾個系統(tǒng)，也可以只加熱一個系統(tǒng)。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種冷凝型蓄熱式天然氣鍋爐系統(tǒng)，其特征是煙氣冷凝換熱器為蛇型結構的金屬翅片管單元結構，組合單元優(yōu)化值為1-3，每個單元具有獨立的進水管和出水管以及底部冷凝液排放管。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種冷凝型蓄熱式天然氣鍋爐系統(tǒng)，其特征是鍋爐包括熱水鍋爐和蒸汽鍋爐。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種冷凝型蓄熱式天然氣鍋爐系統(tǒng)，其特征是組合式煙氣冷凝換熱器安裝在蓄熱式燃燒器上方，和鍋爐本體構成一體化設備。
全文摘要
一種冷凝型蓄熱式燃燒天然氣鍋爐系統(tǒng)，鍋爐本體鍋筒內(nèi)布置U型燃燒室，U型管燃燒室兩端對稱連接交替工作的蓄熱式天然氣燃燒器，空氣和煙氣通過四通閥與鍋爐燃燒用空氣和燃燒后煙氣連通；燃燒器上方布置的組合式煙氣冷凝換熱器與四通閥煙氣出口連接，煙氣側底部安裝密封的冷凝液排放管道，組合式煙氣冷凝換熱器的煙氣側有帶調(diào)節(jié)閥門的旁通管連接，用以調(diào)整煙氣側阻力和出口溫度，鍋爐給水首先進入組合式煙氣冷凝換熱器，冷卻煙氣，給水被加熱后，鍋爐給水由組合式煙氣冷凝換熱器進入鍋爐本體，對于蒸汽鍋爐系統(tǒng)，當鍋爐處于非補水期間，由煙氣冷凝換熱器加熱后的給水直接進入鍋爐補水箱，可以同時加熱鍋爐給水、給水箱水和其它系統(tǒng)工質(zhì)。
文檔編號F23L15/00GK101078564SQ20071011810
公開日2007年11月28日 申請日期2007年6月28日 優(yōu)先權日2007年6月28日
發(fā)明者賈力 申請人:北京交通大學