一种新型节能低氮排放的锅炉的制作方法

1.本实用新型涉及燃烧器技术领域，尤其涉及一种利用新纳米复合传热材料与新燃烧技术燃烧器以达到降低耗材、节约能源、低氮排放的新型节能低氮排放的锅炉。


背景技术：

2.随着对环保要求的不断提高，大气整治、锅炉排放治理的开展，燃煤锅炉全面取缔，均被改进为燃气锅炉，且所有锅炉烟气排放中no
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含量小于80mg/nm3；并随着治理，逐步降低至30mg/nm3以下，随着“碳达峰、碳中和”的提出，至各行业节能减排提上日常，特别是钢铁行业降产能尤为突出。
3.现有技术主要具有两种方式，第一种是燃气锅炉节能方式为尾部或锅炉上部加装烟气回收冷凝器吸收预热；第二种是当火焰燃烧温度大于1200℃时，no
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含量急剧上升，降氮核心原理是降低火焰的温度。
4.而基于上述两种方式的主要技术手段分别为：
5.第一种：加大锅炉炉膛、设置内部再循环结构、以及fgr烟气再循环方式；
6.加大炉膛的目的是通过降低炉膛单位面积热负荷来降低燃烧温度，内部再循环是将火焰周边的低温部分回流到火焰中部降温，此方式只能将no
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含量降低到80mg/nm3以下，加装fgr烟气再循环是将锅炉尾部烟囱废气抽回供到火焰中心来降低火焰中心温度，二者结合方可将烟气排放降低到30mg/nm3以下。
7.而该技术存在一些不利问题，首先，锅炉体积加大占地面积大，造成刚才耗量增加15～20％，成本加大；no
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排放不稳定，不是10～100％负荷范围内都是排放达标的，加之环保测试标准是75％负荷状态下合格即可，合格的只是一个点，而更多的负荷下排放是超标的；fgr再循环方式降低锅炉出力，效率也降低1.5％左右，不利于节能。
8.第二种：采用全预混表面燃烧的方式；
9.全预混表面燃烧为燃气与空气预先混合，然后在金属网表面的密集小孔燃烧，为面式燃烧降低no
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排放，此方法可不用加大锅炉体积而能达到no
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排放20mg/nm3左右。
10.但是该种方式同样存在一些不利因素，维护成本高，安全隐患大，燃烧器需要配空气过滤器，根据环境每周清理至少一次，燃烧头至少一个采暖期更换一次；同时，燃烧头容易局部烧损，发生炉膛爆炸事故。
11.综上所述，基于上述现有技术中存在的技术问题，本领域的技术人员亟需研发一种新型锅炉。


技术实现要素：

12.本实用新型的目的是提供一种结构紧凑且新颖、低氮燃烧方式且耐用、不需要繁琐维护、节省材料、成本低的锅炉。
13.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
14.本实用新型的一种新型节能低氮排放的锅炉，该锅炉包括：
15.锅炉本体；
16.集成于所述锅炉本体下部的烟气对流换热器；以及
17.集成于所述烟气对流换热器下部的冷凝换热器；
18.该锅炉的底部具有支座结构，且所述支座结构朝向所述冷凝换热器一侧具有排烟箱；
19.所述排烟箱沿水平方向向外延伸有排烟口；
20.所述锅炉本体表面涂覆有纳米复合涂层；
21.所述锅炉本体的顶部安装有燃烧器组件、以及与所述燃烧器组件配合的送风组件。
22.进一步的，所述锅炉本体包括：
23.呈圆筒结构的炉筒；
24.套设于所述炉筒内部的炉膛；以及
25.安装于所述炉筒上端的锅炉封头；
26.所述炉膛的表面均涂覆有纳米复合涂层；
27.所述燃烧器组件安装于所述锅炉封头上，且所述燃烧器组件的燃烧头贯穿所述锅炉封头并延伸至所述炉膛内部；
28.所述燃烧头位于所述炉膛的上部。
29.进一步的，所述烟气对流换热器包括：
30.与所述锅炉本体连接的辐射炉膛扩散结构，所述辐射炉膛扩散结构内部形成为第一换热腔；
31.集成于所述第一换热腔内部的多根辐射阻断管；以及
32.集成于所述第一换热腔内部的多根对流传热管；
33.多根所述辐射阻断管布置位置靠近所述锅炉本体，且多根所述辐射阻断管沿所述第一换热腔的宽度方向并列布置；
34.多根所述对流传热管布置于所述辐射阻断管远离所述锅炉本体一侧，且多根所述对流传热管并列布置。
35.进一步的，所述辐射炉膛扩散结构具有：
36.靠近所述锅炉本体、并与所述锅炉本体连接的顶部扩散板，所述顶部扩散板均布有与所述炉膛连通的扩散孔；
37.承载所述辐射阻断管和所述对流传热管的第一管板；
38.一端与所述第一管板连接、另一端倾斜向上延伸并与所述顶部扩散板连接的倾斜扩散板；以及集成于侧面的侧扩散板；
39.所述对流换热器结构的底部具有与所述冷凝换热器连接的辐射炉膛底部框架；
40.所述侧扩散板包括第一扩散板体和第二扩散板体；
41.所述第一扩散板体沿竖直方向延伸、并布置于所述烟气对流换热器的侧面，且所述第一扩散板体下端与所述辐射炉膛底部框架连接；
42.所述第一扩散板体与所述第二扩散板体一体式结构；
43.所述第二扩散板体倾斜延伸、且所述第二扩散板体覆盖于所述倾斜扩散板并与所述倾斜扩散板连接。
44.进一步的，所述冷凝换热器包括：
45.与所述辐射炉膛底部框架连接的第二管板；
46.多根冷凝器换热管，所述冷凝器换热管通过所述第二管板安装于所述冷凝换热器内，所述冷凝换热器内部形成为第二换热腔；
47.所述冷凝换热器外部具有冷凝器水套集箱，所述冷凝器水套集箱通过锅炉进水管与外部水源连接以接收外部水源供应的冷水；
48.所述冷凝换热器的底部具有冷凝换热器底部框架，所述冷凝换热器通过所述冷凝换热器底部框架与所述支座结构装配固定；
49.所述冷凝换热器的冷凝器水套集箱的外侧面通过冷凝水套外板封闭。
50.进一步的，所述支座结构包括：
51.所述排烟箱；以及支撑于所述排烟箱底部的支座；
52.所述支座包括支撑于地面的支撑框、以及朝向所述排烟箱延伸的支腿，所述排烟箱通过所述支腿与所述支撑框连接；
53.所述排烟箱与所述冷凝换热器配合一侧具有排烟箱框架，所述排烟箱框架与所述冷凝换热器底部框架装配；
54.所述排烟箱内部中空地形成为排烟腔，且所述排烟口与所述排烟腔连通以向外界排放热交换后的烟气。
55.进一步的，所述燃烧器组件具有：
56.所述燃烧头；以及一端与所述燃烧头连接、另一端向外延伸并与外部燃气气源连接的燃气管道；
57.所述燃气管道上安装有控制燃气输送的阀组。
58.进一步的，所述燃烧头选用旋风燃烧头，所述燃烧头的燃烧口位于周向，燃烧的火焰由所述炉膛的内壁向下延伸。
59.进一步的，所述送风组件包括：
60.与所述燃烧器组件配合的送风管道；以及
61.通过送风弯管与所述送风管道连通的送风风机，所述送风风机为所述燃烧器组件的燃烧提供氧气。
62.在上述技术方案中，本实用新型提供的一种新型节能低氮排放的锅炉，具有以下有益效果：
63.本实用新型的锅炉的锅炉本体涂覆纳米复合涂层后高温时单位面积吸热量能够提高1.5至2倍，大幅度降低了炉膛的温度，通过不必增大炉膛的体积，因此可以减少用钢量，同时也降低了no
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的排放量。
64.本实用新型的锅炉以旋风燃烧头通过多束火焰燃烧，通过使得火焰尽量贴近炉膛内壁，火焰以环形结构沿水冷壁旋转下降，充分冲刷水冷壁，使得火焰温度降低于1200℃，10～100负荷范围内no
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排放保持在25mg/nm3以下。
65.本实用新型的锅炉的锅炉本体的高温辐射区受热面经过纳米复合涂层吸收总负荷75～80％的热量，而不锈钢管组形成的低温对流区，利用翅片管吸热面大的优势，吸收总负荷20～25％的热量；该锅炉减少了锅炉的体积，节约占地面积约60％，节约用钢量约55％，全负荷无级调节供热且持续低氮排放，热效率达到98～105％，无燃烧爆燃爆炸等风
险，安全性更高。
附图说明
66.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
67.图1为本实用新型实施例提供的一种新型节能低氮排放的锅炉的结构示意图；
68.图2为本实用新型实施例提供的一种新型节能低氮排放的锅炉的燃烧头的火焰示意图。
69.附图标记说明：
70.1、锅炉本体；2、烟气对流换热器；3、冷凝换热器；4、支座结构；5、燃烧器组件；6、送风组件；
71.101、炉筒；102、炉膛；103、燃烧器导管；104、锅炉封头；105、纳米复合涂层；
72.201、第一管板；202、辐射阻断管；203、对流传热管；204、顶部扩散板；205、倾斜扩散板；206、第一扩散板体；207、第二扩散板体；208、辐射炉膛底部框架；
73.301、第二管板；302、冷凝器换热管；303、冷凝器水套集箱；304、冷凝换热器底部框架；305、锅炉进水管；306、冷凝水套外板；
74.401、排烟箱；402、排烟口；403、支撑框；404、支腿；
75.501、燃烧头；502、燃气管道；503、阀组；
76.601、送风管道；602、送风弯管；603、送风风机。
具体实施方式
77.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。
78.参见图1～图2所示；
79.本实用新型的一种新型节能低氮排放的锅炉，该锅炉包括：
80.锅炉本体1；
81.集成于锅炉本体1下部的烟气对流换热器2；以及
82.集成于烟气对流换热器2下部的冷凝换热器3；
83.该锅炉的底部具有支座结构4，且支座结构4朝向冷凝换热器3一侧具有排烟箱401；
84.排烟箱401沿水平方向向外延伸有排烟口402；
85.锅炉本体1表面涂覆有纳米复合涂层105；
86.锅炉本体1的顶部安装有燃烧器组件5、以及与燃烧器组件5配合的送风组件6。
87.具体的，本实施例公开了一种新型锅炉结构，主要包括锅炉本体1、烟气对流换热器2、冷凝换热器3，以及集成在锅炉底部的支座结构4，同时，支座结构4上部形成为排烟箱401，而排烟箱401具有向外延伸的排烟口402。本实施例为了能够实现锅炉的低氮排放、以及小体积的设计要求，在锅炉本体1表面涂覆了纳米复合涂层105，通过纳米复合涂层105提高单位面积吸热量；而本实施例公开的锅炉区别于现有技术的锅炉结构，排烟口402设计在
锅炉本体1的底部，燃烧产生的高温烟气以此经过高温辐射区和低温对流区域的处理，降低了烟气温度。本实施例设计到的纳米复合涂层105为硼砂、二氧化硅、氧化锌、氧化锆、氧化钛、氧化铝、氧化锆、粘结剂按比例混合喷涂于炉膛内壁高温烧制而成。
88.优选的，本实施例的锅炉本体1包括：
89.呈圆筒结构的炉筒101；
90.套设于炉筒101内部的炉膛102；以及
91.安装于炉筒101上端的锅炉封头104；
92.炉膛102的表面均涂覆有纳米复合涂层105；
93.燃烧器组件5安装于锅炉封头104上，且燃烧器组件5的燃烧头501贯穿锅炉封头104并延伸至炉膛102内部；
94.燃烧头501位于炉膛102的上部。
95.该处详细介绍了锅炉本体1的结构，其包括炉筒101和位于炉筒101内部的炉膛102，而炉筒101和炉膛102之间可以作为水套区域，之间填充冷水与烟气热交换。将炉膛102都经过纳米复合涂层105的处理，形成为高温辐射区受热面，以此经过纳米复合涂层105吸收总负荷75％～80％的热量。
96.优选的，本实施例的烟气对流换热器2包括：
97.与锅炉本体1连接的辐射炉膛扩散结构，辐射炉膛扩散结构内部形成为第一换热腔；
98.集成于第一换热腔内部的多根辐射阻断管202；以及
99.集成于第一换热腔内部的多根对流传热管203；
100.多根辐射阻断管202布置位置靠近锅炉本体1，且多根辐射阻断管202沿第一换热腔的宽度方向并列布置；
101.多根对流传热管203布置于辐射阻断管202远离锅炉本体1一侧，且多根对流传热管203并列布置。
102.其中，上述的辐射炉膛扩散结构具有：
103.靠近锅炉本体1、并与锅炉本体1连接的顶部扩散板204，顶部扩散板204均布有与炉膛102连通的扩散孔；
104.承载辐射阻断管202和对流传热管203的第一管板201；
105.一端与第一管板201连接、另一端倾斜向上延伸并与顶部扩散板204连接的倾斜扩散板205；以及
106.集成于侧面的侧扩散板；
107.辐射炉膛扩散结构的底部具有与冷凝换热器3连接的辐射炉膛底部框架208；
108.侧扩散板包括第一扩散板体206和第二扩散板体207；
109.第一扩散板体206沿竖直方向延伸、并布置于烟气对流换热器2的侧面，且第一扩散板体206下端与辐射炉膛底部框架208连接；
110.第一扩散板体206与第二扩散板体207一体式结构；
111.第二扩散板体207倾斜延伸、且第二扩散板体207覆盖于倾斜扩散板205并与倾斜扩散板205连接。
112.首先，限定了烟气对流换热器2的结构组成，其通过两侧的第一管板201集成了多
根辐射阻断管202和多根对流传热管203，以及利用上述的辐射炉膛扩散结构形成为该烟气对流换热器2。本实施例公开的烟气对流换热器2作为烟气降温用的第一层低温对流区。
113.优选的，本实施例的冷凝换热器3包括：
114.与辐射炉膛底部框架304连接的第二管板301；
115.多根冷凝器换热管302，冷凝器换热管302通过第二管板301安装于冷凝换热器3内，冷凝换热器3内部形成为第二换热腔；
116.冷凝换热器3外部具有冷凝器水套集箱303，冷凝器水套集箱303通过锅炉进水管305与外部水源连接以接收外部水源供应的冷水；
117.冷凝换热器3的底部具有冷凝换热器底部框架304，冷凝换热器3通过冷凝换热器底部框架304与支座结构4装配固定；
118.冷凝换热器3的冷凝器水套集箱303的外侧面通过冷凝水套外板306封闭。
119.该处详细介绍了冷凝换热器3的结构组成，其利用上述的第二管板301集成了多根冷凝器换热管302，而本实施例的冷凝换热器3作为烟气降温用的第二层低温对流区。
120.通过上述两层低温对流区对烟气的降温处理，经过处理后的烟气进入到锅炉本体1底部的支座结构4的排烟箱401内由排烟口402排出。
121.更为具体的，上述的支座结构4包括：
122.排烟箱401；以及
123.支撑于排烟箱401底部的支座402；
124.支座包括支撑于地面的支撑框403、以及朝向排烟箱401延伸的支腿404，排烟箱401通过支腿404与支撑框403连接；
125.排烟箱401与冷凝换热器3配合一侧具有排烟箱框架，排烟箱框架与冷凝换热器底部框架304装配；
126.排烟箱401内部中空地形成为排烟腔，且排烟口402与排烟腔连通以向外界排放热交换后的烟气。
127.优选的，本实施例中燃烧器组件5具有：
128.燃烧头501；以及
129.一端与燃烧头501连接、另一端向外延伸并与外部燃气气源连接的燃气管道502；
130.燃气管道502上安装有控制燃气输送的阀组503。
131.具体的，本实施例的燃烧头501选用旋风燃烧头，燃烧头501的燃烧口位于周向，燃烧的火焰由炉膛102的内壁向下延伸。
132.送风组件6包括：
133.与燃烧器组件5配合的送风管道601；以及
134.通过送风弯管602与送风管道601连通的送风风机603，送风风机603为燃烧器组件5的燃烧提供氧气。
135.在上述技术方案中，本实用新型提供的一种新型节能低氮排放的锅炉，具有以下有益效果：
136.本实用新型的锅炉的锅炉本体涂覆纳米复合涂层105后高温时单位面积吸热量能够提高1.5至2倍，大幅度降低了炉膛102的温度，通过不必增大炉膛102的体积，因此可以减少用钢量，同时也降低了no
x
的排放量。
137.本实用新型的锅炉以旋风燃烧头通过多束火焰燃烧，通过使得火焰尽量贴近炉膛102内壁，火焰以环形结构沿水冷壁旋转下降，充分冲刷水冷壁，使得火焰温度降低于1200℃，10～100负荷范围内no
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排放保持在25mg/nm3以下。
138.本实用新型的锅炉的锅炉本体1的高温辐射区受热面经过纳米复合涂层105吸收总负荷75～80％的热量，而不锈钢管组形成的低温对流区，利用翅片管吸热面大的优势，吸收总负荷20～25％的热量；该锅炉减少了锅炉的体积，节约占地面积约60％，节约用钢量约55％全负荷无级调节供热且持续低氮排放，热效率达到98～105％，无燃烧爆燃爆炸等风险，安全性更高。
139.以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。