[发明专利]一种管式燃气冷凝锅炉及系统

权利要求书

1.一种管式燃气冷凝锅炉，其特征在于：包括进出口侧壳体(1-8)、转弯侧壳体(1-9)、设置在出口侧壳体(1-8)和转弯侧壳体(1-9)间的锅炉本体以及设置在锅炉本体底部的承露盘(1-7)；所述锅炉本体包括壳体以及设置在壳体内圆管水冷壁(1-1)、辐射降温段(1-2)、对流降温段(1-3)、深度冷却段(1-4)、深度冷凝段(1-5)和全预混燃烧器(1-6)，所述圆管水冷壁(1-1)贴壁分布在壳体内顶部和两侧中上下部，辐射降温段(1-2)分布在壳体内中部，对流降温段(1-3)分布在壳体内下部，深度冷却段(1-4)分布在壳体内且位于对流降温段(1-3)和圆管水冷壁(1-1)下部，深度冷凝段(1-5)分布在壳体内且位于深度冷却段(1-4)下部，全预混燃烧器(1-6)位于壳体内辐射降温段(1-2)上部；所述进出口侧壳体(1-8)上设置冷凝段进口(2-1)和辐射段出口(2-4)；所述承露盘(1-7)底部设置排水口(2-5)，端部设置烟囱口(2-6)；全预混燃烧器(1-6)点火后产生的高温烟气冲刷圆管水冷壁(1-1)和辐射降温段(1-2)后依次通过对流降温段(1-3)、深度冷却段(1-4)、深度冷凝段(1-5)和承露盘(1-7)，烟气冷凝生成的冷凝水被收集在承露盘(1-7)底部的排水口(2-5)排出，烟气从承露盘(1-7)端部上的烟囱口(2-6)排出；冷凝锅炉的工质通过进出口侧壳体(1-8)上的冷凝段进口(2-1)进入锅炉吸热，从辐射段出口(2-4)离开锅炉。

2.根据权利要求1所述的一种管式燃气冷凝锅炉，其特征在于：所述圆管水冷壁(1-1)，包括顶部水冷壁和两侧水冷壁；水冷壁由若干直径6mm～40mm、壁厚0.3mm～2mm的圆管组成，相邻圆管相切，防止烟气从圆管之间的缝隙泄露；顶部水冷壁与辐射降温段(1-2)之间形成炉膛空间；顶部水冷壁的圆管中心点连线形状是半圆形或半椭圆形；圆管水冷壁(1-1)外侧有不锈钢壳体，不锈钢壳体与圆管水冷壁(1-1)之间的空隙进一步阻隔热量散失，在空隙处填充保温材料。

3.根据权利要求1所述的一种管式燃气冷凝锅炉，其特征在于：所述辐射降温段(1-2)和对流降温段(1-3)，由若干直径为12mm～40mm、壁厚为0.3mm～2mm的圆管组成；辐射降温段(1-2)由单层或双层错列圆管组成，横向相对节距1.2～2，纵向相对节距1.1～2；对流降温段(1-3)由2～4层的圆管组成，横向相对节距1.2～2，纵向相对节距1.1～2；辐射降温段(1-2)具有冷却火焰的作用，显著降低NOx排放，烟气通过辐射降温段(1-2)降至900℃以下。

4.根据权利要求1所述的一种管式燃气冷凝锅炉，其特征在于：所述深度冷却段(1-4)和深度冷凝段(1-5)由若干直径为8mm～40mm、壁厚为0.3mm～2mm的圆管组成；深度冷却段(1-4)由2～6层错列圆管组成，横向相对节距1.05～1.5，纵向相对节距1.05～1.5，错列密布圆管之间的小缝隙显著强化层流传热；深度冷凝段(1-5)由2～6层错列圆管组成，横向相对节距1.05～1.5，纵向相对节距0.8～1.5，错列密布圆管之间的小缝隙能够显著强化冷凝换热；设计烟气最高流速低于6m/s，确保阻力低于100Pa；烟气流经深度冷却段(1-4)降低至80～200℃，流经深度冷凝段1-5降低至48℃以下；由于烟气温度不断降低、体积不断缩小，深度冷却段(1-4)和深度冷凝段(1-5)沿烟气流动方向的每层圆管数量不断减少，锅炉尾部外观呈倒梯形状。

5.根据权利要求1所述的一种管式燃气冷凝锅炉，其特征在于：所述深度冷却段(1-4)和深度冷凝段(1-5)采用错列菱形管结构，所述菱形管的横截面呈菱形，菱形的长轴长度为8mm～30mm，短轴长度为4mm～20mm，菱形四个角加圆角处理，菱形管整体呈错列布置，横向相对节距1.05～1.5，纵向相对节距0.5～1.5；斜向相邻菱形管之间形成0.05mm～5mm的平行平板间隙，烟气在平板间隙中流动，进入下一个平板间隙时烟气流动方向发生改变，进一步强化换热。