《水泥窯窯頭餘熱鍋爐》是安徽海螺川崎節能設備製造有限公司於2013年10月26日申請的發明專利，該專利申請號為2013105171280，公布號為CN103574569A，專利公布日為2014年2月12日，發明人是汪寧、肖傑玉、周健、劉大柱、方偉、黃煌、宋明俊。
《水泥窯窯頭餘熱鍋爐》揭示了一種水泥窯窯頭餘熱鍋爐，該鍋爐的廢氣入口位於其頂端，廢氣出口位於其底端，所述的鍋爐內自上而下設有過熱器、蒸發器和省煤器。該鍋爐受熱面結構運行穩定，爆管率低，使用壽命長，熱效率高。
2019年5月16日，《水泥窯窯頭餘熱鍋爐》獲得安徽省第六屆專利獎優秀獎。
（概述圖為《水泥窯窯頭餘熱鍋爐》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：水泥窯窯頭餘熱鍋爐
- 公布號：CN103574569A
- 公布日：2014年2月12日
- 申請號：2013105171280
- 申請日：2013年10月26日
- 申請人：安徽海螺川崎節能設備製造有限公司
- 地址：安徽省蕪湖市弋江區九華南路1007號
- 發明人：汪寧、肖傑玉、周健、劉大柱、方偉、黃煌、宋明俊
- 代理機構：蕪湖安匯智慧財產權代理有限公司
- 代理人：朱聖榮
- Int.Cl.：F22B1/18(2006.01)I；F27D17/00(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
水泥窯餘熱回收利用技術就是利用水泥窯窯頭的熟料廢氣設計鍋爐，布置鍋爐受熱面，回收利用熟料廢氣中的熱量，該技術需要對鍋爐受熱面進行合理布置，這樣可以提高鍋爐的換熱效率，減少受熱面磨損，提高鍋爐使用壽命，降低成本，並能夠保證鍋爐運行的可靠和滿足用戶的需要。截至2013年10月，鍋爐還存在受熱面布置缺陷的問題，仍需要通過改進來提高鍋爐熱利用率。
發明內容
專利目的
《水泥窯窯頭餘熱鍋爐》所要解決的技術問題是實現一種提高現有鍋爐受熱面的換熱效率，減少受熱面磨損，提高鍋爐使用壽命，降低成本，以保證鍋爐運行的可靠和滿足用戶的需要。
技術方案
《水泥窯窯頭餘熱鍋爐》採用的技術方案為：一種水泥窯窯頭餘熱鍋爐，該鍋爐的廢氣入口位於其頂端，廢氣出口位於其底端，所述的鍋爐內自上而下設有過熱器、蒸發器和省煤器。
所述的過熱器、蒸發器和省煤器內部分別設有過熱器管排、蒸發器管排和省煤器管排，所述的管排均固定在框架結構內，且框架結構外設有用於運輸保護的可拆卸面板。 所述的省煤器管排入口端設有入水管道，所述的入水管道設有水泵，省煤器管排出口通過管道經汽包連線蒸發器管排，所述的蒸發器管排出口通過管道經汽包連線過熱器管排，所述的過熱器管排出口通過管道與汽輪機連線。
所述的過熱器管排、蒸發器管排和省煤器管排出入口均設於鍋爐側壁，管排水平置於鍋爐內。
所述的蒸發器管排入口處高度低於其出口處高度。
所述的蒸發器每層管排之間相互交錯排列。
所述的管排均為螺旋鰭片管，所述的過熱器管排規格為Φ51x3.5，翅片節距為6.25毫米，高度為24毫米，厚度為1.2毫米，蒸發器管排和省煤器管排的規格為Φ38x3.5，翅片節距為6.25毫米，高度為21毫米，厚度為1.2毫米。
所述的鍋爐壁外層為輕型護板爐牆，內層保溫層採用矽酸鋁纖維板，厚度為150-170毫米。
所述的框架結構內設有沿廢氣流動方向設定的導流板。
改善效果
《水泥窯窯頭餘熱鍋爐》的優點在於該鍋爐受熱面結構運行穩定，爆管率低，使用壽命長，熱效率高。
附圖說明
圖1為水泥窯生產線窯頭餘熱鍋爐結構示意圖；
圖2為水泥窯生產線窯頭餘熱鍋爐結構側視圖；
上述圖中的標記均為：1、過熱器；2、蒸發器；3、省煤器；圖1中箭頭A為廢氣入口；箭頭B為廢氣出口。
技術領域
《水泥窯窯頭餘熱鍋爐》涉及水泥窯餘熱回收利用技術。
權利要求
1.《水泥窯窯頭餘熱鍋爐》所述鍋爐的廢氣入口位於其頂端，廢氣出口位於其底端，所述的鍋爐內自上而下設有過熱器、蒸發器和省煤器；所述的過熱器、蒸發器和省煤器內部分別設有過熱器管排、蒸發器管排和省煤器管排，所述的管排均固定在框架結構內，且框架結構外設有用於運輸保護的可拆卸面板；所述的蒸發器管排入口處高度低於其出口處高度；所述的框架結構內設有沿廢氣流動方向設定的導流板；所述的蒸發器每層管排之間相互交錯排列；所述的管排均為螺旋鰭片管，所述的過熱器管排規格為Φ51x3.5，翅片節距為6.25毫米，高度為24毫米，厚度為1.2毫米，蒸發器管排和省煤器管排的規格為Φ38x3.5，翅片節距為6.25毫米，高度為21毫米，厚度為1.2毫米；所述的鍋爐壁外層為輕型護板爐牆，內層保溫層採用矽酸鋁纖維板，厚度為150-170毫米。
2.根據權利要求1所述的水泥窯窯頭餘熱鍋爐，其特徵在於：所述的省煤器管排入口端設有入水管道，所述的入水管道設有水泵，省煤器管排出口通過管道經汽包連線蒸發器管排，所述的蒸發器管排出口通過管道經汽包連線熱器管排，所述的過熱器管排出口通過管道與汽輪機連線。
3.根據權利要求1或2所述的水泥窯窯頭餘熱鍋爐，其特徵在於：所述的過熱器管排、蒸發器管排和省煤器管排出入口均設於鍋爐側壁，管排水平置於鍋爐內。
實施方式
參見圖1、2可知，《水泥窯窯頭餘熱鍋爐》採用立式布置結構，鍋爐的廢氣入口位於其頂端，廢氣出口位於其底端，煙氣流速低於5米/秒，煙氣流向如圖1中箭頭所示，鍋爐內自上而下設有過熱器1、蒸發器2和省煤器3，這樣的結構使得鍋爐占地面積減小，煙氣流動更均勻。
過熱器1、蒸發器2和省煤器3內部分別設有過熱器管排、蒸發器管排和省煤器管排，由於採用立式結構，管排出入口均設於鍋爐側壁，管排水平置於鍋爐內，這樣水循環方式為自然循環，可靠性強，穩定性好，操作維護方便，且省去了強制循環的循環泵的投資、運行及維修等費用。
過熱器1作用是將飽和蒸汽加熱成為一定溫度的過熱蒸汽，該鍋爐的過熱器1布置在鍋爐煙氣入口側，水平布置在鍋爐最上層，依靠對流換熱吸取熱量，鍋爐的過熱器1採用的是螺旋鰭片管，對流過熱器1接受較高溫度的煙氣沖刷，以吸收煙氣對流熱為主，煙氣的輻射熱為輔。過熱器1主要由螺旋鰭片管和兩個箱體框架組成。過熱器管排與箱體框架採用焊接連線。過熱器1螺旋鰭片管數目的多少與蒸汽流速有關，蒸汽流速大，對流換熱效果好，金屬管子能得到較好的冷卻，但蒸汽壓降增加；管壁冷卻還與蒸汽密度有關，密度大，冷卻效果好，但阻力損失大。
蒸發器2的作用是依靠爐內流動的廢熱與蒸發受熱面的熱交換，使蒸發器內的飽和水，蒸發成飽和蒸汽。由於該鍋爐採用的是對流蒸發受熱面，所以鍋爐中的蒸發器2是由對流管束組成的，鍋爐的蒸發器採用也是螺旋鰭片管。蒸發器2管排入口處高度低於其出口處高度，來保證其沿介質流向向上傾斜。蒸發器2換熱面進行交錯排列，有效改變廢氣的流向，增加廢氣在鍋爐內部停留的時間，增大了鍋爐的換熱效率。
省煤器3的作用是加熱鍋爐的給水，提高進入汽包的水溫。該鍋爐的省煤器3水平布置在鍋爐垂直煙道的下部，依靠對流換熱吸取熱量，鍋爐的省煤器3採用的是螺旋鰭片管。對流式省煤器主要由框架及螺旋鰭片管所構成。煙氣經過省煤器3後鍋爐排煙溫度降至100℃以下，提高了鍋爐效率，並可減小因溫差而引起的汽包壁的熱應力，延長汽包的使用壽命。
煙氣自上而下通過鍋爐內的過熱器1、蒸發器和省煤器3。過熱器1、蒸發器和省煤器3之間連線關係如下：水通過鍋爐給水泵升壓泵進入該鍋爐省煤器3進行加熱，經過省煤器3後水由50-60℃加熱到167℃，加熱後的水分送到汽包，進入汽包的水，由汽包底部的管道引入鍋爐的蒸發器2，蒸發出的飽和蒸汽再進入鍋爐的汽包，經過汽水分離後送入過熱器1進一步加熱成為360℃的過熱蒸汽進入汽輪機做功。
由於過熱器1、蒸發器2和省煤器3的管排均採用具有高擴展受熱面的螺旋鰭片管，可以獲得最佳的傳熱效果和最低的煙氣阻力，使得鍋爐結構緊湊，體積小，重量輕，節省設備初投資。另外，採用螺旋鰭片管還可減小鍋爐煙氣側阻力，使系統引風機的電功率減小，從而降低鍋爐的運行費用。其中管排優選尺寸如下：過熱器管排規格為Φ51x3.5，翅片節距為6.25毫米，高度為24毫米，厚度為1.2毫米，蒸發器管排和省煤器管排的規格為Φ38x3.5，翅片節距為6.25毫米，高度為21毫米，厚度為1.2毫米，這樣的尺寸結構是經過實驗獲得的最佳管排布置尺寸，能夠最高效的進行熱交換，同時能夠降低磨損程度。
為了方便運輸和設備安裝，所有管排均固定在框架結構內，且框架結構外設有用於運輸保護的可拆卸面板，在運輸是裝上面板，即成貨櫃形式，安裝在鍋爐內時，只需要拆除面板，僅保留框架固定管排即可，這樣過熱器管排、蒸發器管排和省煤器管排可以在工廠內焊接後，與管箱組裝完成後發運，現場焊接即可，同時上述結構使得鍋爐各部分重量可以傳遞給管排框架（鋼架），框架垂直均勻受力，結構簡單。並且鍋爐蒸發受熱面採用多集箱燈籠管結構，有效解決管束熱膨脹問題。
由於煙氣中不可避免含有顆粒比較大，硬度較高的灰。為防止磨損的發生，採用合理的流速設計，管排框架結構內設有沿廢氣流動方向設定的導流板，組織煙氣動力場，使煙氣流動均勻，避免出現煙氣走廊而造成的傳熱效率降低和局部過速磨損。
該鍋爐受熱面採用管箱式結構，能保證鍋爐密封性能優良。鍋爐整體採用鋼板全焊接密封，外層為輕型護板爐牆，內層保溫層採用矽酸鋁纖維板，厚度為150-170毫米，並採用特殊的管子穿牆密封裝置及專用爐門裝置，從而解決了鍋爐運行中漏風嚴重的難題，減少鍋爐漏風和熱損失，提高了鍋爐的效率，同時降低了引風機的電耗。
榮譽表彰
2019年5月16日，《水泥窯窯頭餘熱鍋爐》獲得安徽省第六屆專利獎優秀獎。
