技术领域
背景技术
[0002] 我国，是世界上产煤和用煤大国，由于煤相对电、气、油
能源数倍的廉价，是中小型常压燃煤环保锅炉生产与使用量最多的国家。为促进我国能源与环保协调发展，国家环保总局于十多年前已下文推广应用符合国家节能减排要求的型煤锅炉。运行实践证明，上燃式消烟技术使型煤锅炉具有非常好的的环保性能，型煤常压锅炉现已大至10.5MW。
[0003] 但十几年的运行实践，现有型煤锅炉暴露出很多技术不足：由于产品结构不合理, 致自身多项
热损失很大、实际热效率低，节能远不达标；因烟气流程及受热面布置不合理等多种原因，导致酸
腐蚀严重,多数产品的使用寿命仅有5～6年,有的使用4年即因
酸蚀透水而报废; 有的在一个供暖期内因酸蚀等故漏水而停炉两次进行抢修;结构不合理，导致热工技术性能低下，实际热功率远远低于额定值,不能满足实际供暖需要,致室内供暖
温度低于标准下限，还导致锅炉运行不可靠，致售后维修的工程量很大、维修成本很高，每逢供暖之前,都要投入很多时间、人
力和财力到现场维修。还有为数不少的必须开
门摆煤,致有因
炉膛内瞬间偶生
正压喷出火焰烧伤司炉工面部的事故发生。
[0004] 已有的型煤锅炉中，炉体箱形的，锅水流速很低、甚至局部停滞，既不利于热传导,致运行中必产生局部“
过冷沸腾”，炉体温差很大而产生强大破坏
应力叠加作用,酿成炉胆开裂透水而报废的特别短命的恶果,损失惨重，无法估量，造成箱形型煤锅炉毁誉失信的负面影响至今尚存。
[0005] 以仿单锅筒纵置式工业锅炉外形的CDZH型常压水火管型煤锅炉为例，其燃烧设备的纵向平轨是与锅水连通的水管结构，存在被污垢腐蚀而漏水的停炉事故隐患。型煤托排结构不合理,使得与之
接触的型煤碎裂而有小
块煤漏到
风室,尤其
铸铁型煤托排
抗拉强度仅是其抗压强度的三分之一，再加上结构不合理造成的应力集中，致在主燃区段易碎断损坏，经常发生型煤成堆地漏下去的事故,而增加了固体不完全
燃烧热损失至少在3%以上，一般一个供暖期内,现有
铸铁型煤托排损坏报废的达四成之多;采用纵向布置的火管作为
对流受热面,不能随时清灰,为抗堵塞不得不加粗通径等等的结构不合理都在增加自身的几项热损失,决定了其实际热效率达不到其图纸上标称的78%,远低于型煤锅炉的国家节能指标，并因酸腐蚀等故使主机使用寿命短。
[0006] 选用定型的链条炉排燃烧设备的CDZL型的型煤锅炉,外购成套链条炉排的价格昂贵，致型煤锅炉的造价翻倍，还存在烧断链的恶性停炉事故隐患。
[0007] 另外，铅垂水管的
管束箱，清灰不方便，积灰不及时清除，不利于受热面导热而降低了锅炉运行热效率。
发明内容
[0008] 本发明申请的发明目的在于提供一种采用自然
通风技术规范，节能减排两大技术性能优异，热效率达84.9%＞78%，保证运行安全、可靠，主机使用寿命长的无火管无砖砌常压热水型煤锅炉。
[0009] 本发明
专利申请提供的无火管无砖砌常压热水型煤锅炉技术方案，其主要技术内容是：一种无火管无砖砌常压热水型煤锅炉，锅炉本体外表面设有保温层，本体底部风室空间内,由横梁、横梁托持的纵向平轨及在纵向平轨上面移动的型煤托排,组成独立的燃烧设备，纵向平轨与给煤平台相衔接，纵向平轨上方空间为
燃烧室，燃烧室由燃烧室顶板、四围
辐射受热面及顶板和四围受热面的保温层构成，燃烧室顶部水夹层的上部为管束箱，燃烧室和管束箱的受热面与四围
外墙板之间为相互连通的水夹层，燃烧室进煤口设有闸板门,后墙出渣口设有出渣罩和水封筒，管束箱后墙设有出烟箱；燃烧室顶部水夹层前端设有与管束箱燃火流相通的喉口，管束箱烟气通道中布置有横水管对流受热面，管束箱上水夹层中设有回水引射装置和匀吸出水装置；型煤托排与型煤四周接触宽度不小于17mm,型煤托排与燃烧室两侧控轨之间的间隙为型煤托排列长的3%～4.2%，列长超过0.9m则采用每列双并, 型煤托排承载能力不小于给
煤油缸启动推力的23倍；风室空间内，由距前外墙板0.8m～1.38m的风隔板分隔形成风室，风室空间四围内壁设有保温层，风室的操作
侧壁设有插板式调风门，本调风门的总共进风截面面积为0.07m2～0.11m2/0.7MW；燃烧室纵向长度与型煤托排列长之比为5.67～8.98：1,燃烧室内最大容煤量≥2.3t/0.7MW,型煤
煤层最大高度≤720mm,在煤层最大高度时的烟火流通截面面积为0.22m2～0.37m2/0.7MW。其中，所述的列长为燃烧设备的炉排宽度，所述的承载能力是指许用的承拉和承压能力。
[0010] 在上述的整体技术方案中，燃烧室顶板和左右侧受热板、管束箱上、下和两侧受热板均设有膨胀弯，两相邻膨胀弯的间距不超过2.9m，用于化解锅炉运行中热胀冷缩所产生的破坏应力，从而确保锅炉主机运行安全、可靠; 膨胀弯采用壁厚与受热炉胆平板等厚的无缝
钢管与受热炉胆钢板以双面填
角封水
焊缝焊固后
切除无缝钢管多余部分而成，保证强度足够，且制造简单。
[0011] 在上述的整体技术方案中，所述的出水匀吸装置的热水引出管与管束箱等长，热水引出管上方均布有若干匀吸孔；所述的回水引射装置包括回水主管、与回水主管连通的若干回水支管所构成的回水引射
喷嘴和下降槽，回水支管沿管束箱顶部水夹层铅垂通向两侧炉墙水夹层，回水引射喷嘴与下降槽
槽口对中，下降槽固定于两侧炉墙水夹层外墙板上，且有水层隔开受热面。
[0012] 在上述的整体技术方案中，所述的闸板门,设有与锅水连通的强制
循环水冷却系统冷却夹层，确保闸板门被烧不
变形、不漏风、封闭可靠、不失效，保证锅炉运行工况稳定、良好，还杜绝闸板门内产汽，确保安全。
[0013] 本发明申请公开的无火管无砖砌常压热水型煤锅炉技术方案，其燃烧设备、燃烧室、辐射受热面、对流受热面和火焰流程全面合理布置而确立的锅炉整体结构,保证了型煤完全燃烧须有的高温、充分供
氧和足够长的燃烧时间，彻底根除了酸腐蚀，以及回水引射装置和匀吸出水装置的复合循环技术使锅
水循环流速数倍的提高，有利于热传导、不产生局部“过冷沸腾”,保证炉体内无渣垢沉积死角,极大的缩小了炉体温差及由温差所产生的破坏应力，其热工性能优异，实现了节能目的，本技术方案钢板夹水炉墙的锅炉本体表面可用苯板保温,从而全面减少热损失,保证热效率达到84.9%>78%，保证锅炉运行安全、可靠,主机无故障运行十年以上;司炉操作安全又方便和省心、省力。炉体前部给煤平台，后部出烟箱和出渣罩均与锅炉本体焊固在一起，燃烧设备独立，为快装型煤锅炉，相比
砖砌炉墙的
现有技术，成倍的减少大件运输量，且司炉操作方便、省心、省力。
附图说明
[0014] 图1为发明申请的三维总图。
[0015] 图2为拆除右侧外墙板，显示燃烧室、管束箱及回水引射装置和匀吸出水装置的结构图。
[0016] 图3为去除外墙板结构、显现燃烧室和管束箱受热面内墙板和回水引射装置和匀吸出水装置的三维结构图。
[0017] 图4为图2横向剖视结构图。
[0018] 图5为给煤平台的型煤给煤状态三维图。
[0019] 图6为回水引射装置结构图。
[0020] 图7为匀吸出水装置结构图。
具体实施方式
[0021] 本发明申请公开的无火管无砖砌常压热水型煤锅炉，锅炉本体底部的风室空间内，由横梁1、横梁1托持纵向平轨2及在纵向平轨2上面移动的型煤托排3，共同组成独立的、全钢结构燃烧设备。纵向平轨2上方空间为燃烧室6，燃烧室6由燃烧室顶板、四围辐射受热面及其上的保温层构成。燃烧室顶部水夹层13上部为管束箱7，燃烧室顶部水夹层13前部设有与管束箱7燃火流相通的喉口5，燃烧室6和管束箱7受热面与四围外墙板之间为相互连通的水夹层。管束箱7烟气通道中布置有横水管，构成对流受热面，横水管两端与两侧水夹层相通，叉排布置于管束箱7的烟气通道中,且与水平夹角为4.8°～8.8°，利于锅水循环，提高热传导率，锅炉本体外表面设有苯板保温层。给煤平台40
焊接固定于燃烧室6前墙进煤口处，进煤口设有闸板门36, 本闸板门36设有与锅水连通的强制循环水冷却系统的冷却夹层，闸板门36的进水源于回水座106上的引出管，引出管上设有快
阀；闸板门36的出水管通入管束箱顶部水夹层18，管路上也设有快阀，以避免燃烧室高温使闸板门36变形，保证燃烧室6不漏风，门动运行不失效。在闸板门36关严的状态下，司炉工可以从容不迫按规范要求在型煤托排3上摆放型煤，闸板门36打开、由推煤油缸4推动给煤，再关闭闸板36的时间在20秒之内，相比现有的对开门结构，多倍缩短了进煤口开放、使冷风进入燃烧室6的时间，燃烧工况稳定，基本不受影响，同时杜绝了司炉工被烧伤的事故隐患，确保司炉工的人身操作安全，型煤之间有缝隙，利于型煤燃烧充分供氧。后墙出渣口外设有出渣罩24和水封筒27，出渣口由铰接于后墙板的辐射热
挡板21关闭，挡阻燃烧室6内的辐射热，利于保持燃烧室6内的高温，在
排渣的一瞬间被推开,倾渣后即自重铅垂挡住辐射热。管束箱7后端设出烟箱28，与出烟减阻弯头29相连。管束箱7的操作侧有与铅垂面斜角呈8°～12°而自重关闭的清灰门32,用于方便的随时清除管束箱7内的积灰，保持锅炉运行热效率不降低，省煤。
[0022] 燃烧设备的横梁1、纵向平轨2和型煤托排3均选用塑性好的普通低
碳结构钢制造。以1.4MW规格型煤常压锅炉为例，列长大于0.9m采用每列双并的列长1200mm，最下层每块型煤底面四周与型煤托排3的接触宽度不小于17mm,型煤托排3与燃烧室两侧控轨12之间的总间隙为型煤托排列长的3%～4.2%，具体的，每个型煤托排重量为11Kg≤14Kg，只有现有技术铸铁型煤托排重量的二分之一。两托排并为一列，其常温下的承载能力为80,000Kg,是推煤油缸4启动推力2,340Kg的34倍>23倍，以确保其在炉内升温后强度减弱、尤其是加上偏载的极端工况下，均可保证其足够的承载强度，不损环，燃烧设备运行无故障、不漏煤。所述的承载能力是指许用的承拉和承压能力。本型煤炉排重量轻，制造成本成倍降低。
[0023] 燃烧室6的长度与型煤托排列长之比为5.67～8.98：1，燃烧室6的最大容煤量≥2.3t/0.7MW, 型煤煤层的最大高度≤720mm，炉内煤层最大高度时的烟火流通截面积为
0.22～0.37m2/0.7MW。仍以1.4MW规格型煤常压锅炉为例，燃烧室6纵佝长度与型煤托排列长之比为5.67：1，保证每列型煤平均在燃烧室内
停留时间长达35小时>23小时;最大容煤量为5.4t≥4.6t/1.4MW, 型煤煤层的最大高度为640mm<720mm，炉内煤层最大高度为640mm时的烟火流通截面积为0.45m2/1.4MW，保证锅炉热工技术性能优良，出力足够。燃烧室6四围辐射受热面上设有耐火利燃保温层31，燃烧室6顶板表面经抓固钉固定有耐火利燃保温层
30，该耐火利燃保温层30为前端薄向后端逐渐增厚耐火利燃保温层，适当降低水冷度，保持燃烧室高温，有利于型煤完全燃烧。
[0024] 通常，被推出燃烧室的煤渣,手摸不很烫，能够用手从出渣罩24内拿出型煤托排3,证明固体不完全燃烧热损失和灰渣物理热损失不超标，燃烧室能够保持燃烧高温、具有充足供氧等利于型煤完全燃烧的良好条件,保证气体不完全燃烧损失也不超标。
[0025] 风室100是由距前外墙板内表面0.8～1.38m处的风隔板23分隔形成，风室100操作侧墙板上设有插板式调风门22，实现供氧量无级调控，控制型煤洁净燃烧的燃烧速度,达到无级调控锅炉出力、实现室内昼夜24小时恒温达标供暖又节能的目的，本调风门22的总进风截面积为0.07～0.11m2/0.7MW。风隔板23的设置使燃烧供风、供氧不直走喉口5的
短路，风室100四围墙板内壁设有耐火利燃保温层，其厚度为80～100mm，以减少热损失,有利于保持燃烧室高温，利于型煤完全燃烧。型煤燃烧的高温火焰流由喉口5进入管束箱7，横向冲刷横水管，叉排布置的横水管使火焰流曲径流动，延长换热流程，控制排烟温度略低于
临界温度，降低排烟热损失，为6.34%左右，又避免管束箱后端产生酸腐蚀。
[0026] 燃烧室6顶板和左右侧受热板、管束箱7上下板和两侧
管板受热板均设有膨胀弯37。所述的膨胀弯37采用壁厚与受热炉胆平板等厚的无缝钢管与受热炉胆钢板以双面填角封水焊缝焊固后切除无缝钢管多余部分而成,制造工艺结构性良好;没有压力设备等工艺装备的小厂都可以按施工图优质、高效、低耗地制成。相邻两道膨胀弯的间距不超过2.9m，从而确保锅炉主机运行安全、可靠。
[0027] 管束箱上水夹层18中设有回水引射装置和匀吸出水装置，两装置的设置，有效缩小炉体温差，使锅水循环倍率与流速多倍提高，消除炉体渣垢沉积死角，保障运行安全可靠、有利于热传导，换热效率大大提高。如图3所示，回水引射装置包括沿炉体纵向延伸的回水主管16，与回水主管16连通的若干回水支管17沿管束箱顶部水夹层18铅垂通向两侧炉墙水夹层，回水引射喷嘴34与下降槽35槽口对中，下降槽35固定于两侧炉墙水夹层外墙板上，且有水层隔开受热面。锅炉回水由回水主管16分经回水支管17，通过回水引射喷嘴34以约2米/秒的流速喷出，卷吸锅内热水组成混合
流体，顺下降槽35带入锅水底层及水层隔开的炉胆受热面空间。与回水主管16相连通连接的侧喷管10，其水平喷出口11设置于燃烧室顶部水夹层13的一侧，其水平喷出口11的喷射流速为2m/秒，与回水引射装置配合，侧喷管10推动燃烧室顶部水夹层13的水流动，增加该水夹层参与锅水循环的流动速度，有利于燃烧室顶板高温辐射受热面和管束箱下板受热面的热传导，提高热效率的同时，降低燃烧室6顶板与前端封水板的温度，保证不被烧鼓包、烧变形，保证不开裂。所述的出水匀吸装置的热水引出管19与管束箱7等长纵向布置，热水引出管19上方均匀设有若干匀吸孔109，匀吸孔109吸入流速为0.5米/秒，水夹层炉体顶层，即管束箱7顶部水夹层18的热水通
过热水引出管19上的布置的匀吸孔109集中输送至供暖外网系统。
[0028] 回水引射装置和出水匀吸装置两者协同作用，不仅使循环流量增大,数倍地提高了“水冷壁”中水的流速,避免产生“过冷沸腾”对炉体的破坏作用的同时, 减少炉体温差,将破坏应力减为很小,有利于燃火的热量由受热面传导给锅水,加大受热面的换热量,有利于提高热效率、降低排烟热损失，尤其对于锅炉炉体较长的型煤锅炉而言，炉体内再无渣垢沉积死角，从而保证锅炉运行安全可靠、换热效率高、热损失低，保证锅炉主机使用寿命长达十年以上，必不可少、至关重要的一技术手段。
[0029] 唯有本方案的夹水炉墙锅炉本体外表面可以采用苯板作为保温层，即可达到令人满意的保温效果，实测外表面温度几同锅炉房内
环境温度，手摸感到凉，炉体表面
散热损失极小，为≤2%，同比现有技术，如CDZH型的型煤锅炉,手摸其外
包装彩板外表面能感到很热甚至有点烫,现有技术CDZH型的炉体表面散热损失明显高于本方案的炉体表面散热损失。
[0030] 出渣罩24及装在其下插入水中的水封筒27,确保控风可靠,是保证锅炉正常运行中不可缺少的两个部件。出渣罩24内有倾斜45°的倾渣斜板,在托住被推离纵向平轨2尾端的一型煤托排3之同时,将型煤托排3上的型煤炉渣全部倾入出渣罩24内,经罩下的水封筒27排出炉外,确保排渣顺利、不滞堵;出渣罩24的操作侧设有与铅垂面斜角为8°～12°的自重关闭式托排取出门25，后面设有与铅垂面斜角为8°～12°的自重关闭式的渣焦捣碎门26,打开渣焦捣碎门26即可方便地捣碎卡在落渣梁上的大块结焦的炉渣。
[0031] 综上所述，本无火管无砖砌常压热水型煤锅炉技术方案,实践证明:本发明的排烟热损失能控制在6.34％左右,固体不完全燃烧损失≤5.00％、炉体表面散热损失≤2.00％、气体不完全燃烧损失≤1.00％、灰渣物理热损失≤0.76％，以上五项热损失合计为15.10％，实现热效率高达84.90﹪的节能指标，且主机运行安全、可靠,使用寿命长达10年以上无故障。
[0032] 与现有技术仿单锅筒纵置式工业锅炉外形的CDZH1.4MW的型煤锅炉同比耗煤量，按型煤的实际发热量同为15,960KJ/Kg,市场价同按600元/t计算,一个供暖期内同按151天计,本方案较图上标称热效率78%的CDZH1.4MW型煤锅炉，省煤34.28t,让用户节省煤钱20,568元，每0.7MW一个供暖期内节省煤钱达万元之多。
[0033] 无火管无砖砌常压热水型煤锅炉,燃烧室内的燃火流经喉口进入管束箱对流换热,管束箱合理布置有足够的对流受热面，控制排烟温度为154C°，略低于临界温度,避免管束箱尾端产生酸腐蚀，其两个回程的总体结构,确保无热交换死区,没有产生酸腐蚀的低温部位而彻底远离了酸腐蚀、保证锅炉主机使用寿命长达十年以上。
