CN100570233C - 可以在正规型与冷凝型之间相互转换的锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可以容易地从正规型燃油锅炉转换成冷凝型燃油锅炉或者进行相反转换的锅炉，从而降低了锅炉的制造成本。通过在该锅炉的外壳中垂直安装潜热交换器以及燃烧室和主热交换器，能够减小锅炉的尺寸、减轻锅炉的重量。该锅炉包括燃烧室、热交换区和外壳。在该锅炉作为正规型锅炉时，通风筒设置在该外壳的上部，用于排放燃料在该燃烧室中燃烧产生的废气，以及噪声吸收容器设置在该外壳上部，用于使该通风筒与该外壳连接。在该锅炉作为冷凝型锅炉时，噪声吸收容器与该外壳的上部连接，用于封闭该外壳的上部，以及该通风筒与该噪声吸收容器分离。

Description

可以在正规型与冷凝型之间相互转换的锅炉

技术领域

本发明涉及一种可以在正规型与冷凝型之间相互转换的锅炉，更具体地说，涉及这样一种锅炉，该锅炉通过在两种类型的锅炉中共用外壳和热交换器，可以很容易地从正规型燃油锅炉转换成冷凝型燃油锅炉或者进行相反转换，因此不必为了提供两种类型的锅炉而提供单独制造设备，从而极大地降低了锅炉的制造成本，并且这种锅炉容易制造，通过在锅炉的外壳中垂直安装潜热交换器以及燃烧室和主热交换器，能够减小它的尺寸、减轻它的重量。

背景技术

锅炉是一种使用燃烧热将水加热后向住宅和办公室的独立房间提供热水的设备，而燃烧热是在锅炉中燃烧燃料时产生的。为了实现加热房屋或者在房屋中供应热水的目的，锅炉已被广泛应用。根据加热水的热源或者锅炉中所使用燃料的种类，锅炉分为多种类型。例如，根据锅炉中使用的燃料，锅炉分为使用LPG或LNG的燃气锅炉和使用燃油的燃油锅炉。

此外，锅炉还分为正规型锅炉和冷凝型锅炉。为了重复使用可能在正规型锅炉中浪费的能量，研发了冷凝型锅炉。冷凝型锅炉操作如下：

锅炉的燃料包括氢气(H₂)，当这种燃料燃烧时氢气与氧气(O₂)发生反应，从而生成水(H₂O)并产生热量。由于水中含有热量，这些水转化成水蒸汽，然后水蒸汽以废气的形式排放到外界。因而，如果水蒸汽的温度低于100℃，那么水蒸汽将会再次转化成水。

当物质的形态变化时，潜热会从物质中释放出来或者被吸收到物质中去。因此，当废气中包含的水蒸汽液化成水时，就产生了潜热。冷凝型锅炉包括潜热交换器，从而使用潜热加热水。根据冷凝型锅炉，废气中包含的显热和水蒸汽中包含的潜热能同时回收，从而提高了锅炉的热效率，使之达到95％～105％。因此，为了减少能量的消耗，优选广泛使用这种高效率的冷凝型锅炉。

然而，为了将这种冷凝设计应用到燃油锅炉上，用于回收废气中潜热的潜热交换器与能够吸收燃烧显热的主热交换器在锅炉中必须分开安装。与燃气锅炉不同的是，由于燃油燃料中含有硫磺成分，燃油锅炉可能产生强酸性的冷凝水，因此潜热产生器必须使用具有优异抗强酸性冷凝水的材料制造。为此，冷凝型燃油锅炉必须装备主热交换器和潜热交换器，它们使用彼此不同的材料制造。

图1是传统冷凝型燃油锅炉的示意性剖视图。这种传统冷凝型燃油锅炉包括用来吸收锅炉中燃料燃烧时产生的显热的主热交换器12，和与主热交换器12平行排列、同时在它们之间形成有预定间隔的潜热交换器16，用于从供给主热交换器12的废气中吸收余热和潜热。主热交换器12的下部装配有燃烧室11，在燃烧室中燃料通过燃烧器10燃烧。另外，在主热交换器12中安装有许多通风筒14。通风筒14连接着燃烧室11的上部，用于传送燃烧室11产生的废气。为了使热水循环，在燃烧室11的外周部分和通风筒14之间安装有蓄水箱13。当燃料在锅炉中燃烧时产生的废气的显热将应用在通过蓄水箱13循环流动的热水上。

图1所示的箭头表示了废气的流动方向。如图1所示，废气沿着通风筒14从主热交换器12的燃烧室11向上流动，转移到噪声吸收容器15中，该噪声吸收容器连接着主热交换器12的上部和潜热交换器16的上部，因此废气进入潜热交换器16。潜热交换器16具有圆柱体结构，并且潜热交换器16的上部与噪声吸收容器15相通。潜热交换器16的内部装配有许多通风筒18，这些通风筒与安装在潜热交换器16下部的通风筒支座19相通。另外，在通风筒18之间还安装有蓄水箱17，在那里储存热水。废气的潜热穿过潜热交换器16，转移到蓄水箱17所储存的热水中。

一般来说，因废气中包含的水蒸汽在穿过潜热交换器16时液化而产生的冷凝水表现出很强的酸性，所以冷凝水可能造成环境污染。为此，用来收集冷凝水的通风筒支座19和用来中和通风筒支座19收集的冷凝水的中和单元21安装在通风筒18的下部。通风筒支座19的一端与潜热交换器16的通风筒18相通，通风筒支座19的另一端与通风筒20连接，因此穿过通风筒18的废气可以通过通风筒20排放到外界。

然而，具有上述结构的传统冷凝型燃油锅炉表现出的一个问题是，用来从废气中回收潜热的潜热交换器与主热交换器分开安装，因此必须为传统冷凝型燃油锅炉提供单独制造设备和夹具。也就是说，为了制造传统冷凝型燃油锅炉，必须提供单独组装线和额外的劳动力。另外，由于冷凝型燃油锅炉的零件不能用于正规型燃油锅炉，所以制造成本可能增加，同时生产率降低。

此外，具有上述结构的传统冷凝型燃油锅炉表现出的另一个问题是，与那些仅从废气中吸收显热的正规型燃油锅炉相比，传统冷凝型燃油锅炉的体积和重量可能会增加。为此，需要相当大的空间来安装传统冷凝型燃油锅炉，同时传统冷凝型燃油锅炉的制造过程也很复杂。

发明内容

因此，有鉴于上述问题做出了本发明，本发明的一个目的是提供一种锅炉，通过形成包括第一热交换器和第二热交换器的热交换区，该锅炉可以容易地从正规型燃油锅炉转换成冷凝型燃油锅炉或者进行相反转换，如果需要，该第一热交换器和第二热交换器可以用隔板相互隔离，从而使得不需要根据锅炉的类型提供单独制造设备，这样降低了锅炉的制造成本。

本发明的另一个目的是提供一种锅炉，该锅炉可以容易地从正规型锅炉转换成冷凝型锅炉或者进行相反转换，并且通过如下方式构建锅炉，即该锅炉包括燃烧室，该燃烧室具有用来产生向下方向的热量的燃烧器，该锅炉还包括用来吸收燃烧室产生的显热的主热交换器以及用来吸收来自主热交换器的废气中的余热和潜热的潜热交换器，使得燃烧室、主热交换器和潜热交换器垂直地安装在该锅炉的外壳中，从而可以容易地制造重量较轻、尺寸较小的锅炉。

为实现上述目的，本发明提供了一种可以在正规型和冷凝型之间转换的锅炉，该锅炉包括：燃烧室，用于通过在其中燃烧燃料产生高温燃烧热；热交换区，包括第一热交换器和第二热交换器，用于通过吸收高温燃烧热将热量用于加热水；以及外壳，在其内部形成有用来使加热的水循环的蓄水箱，其中，该外壳中形成有第一、第二和第三连接孔，循环室形成在该外壳的下部，燃烧器设置在该燃烧室的上部用于产生向下方向的热量，该燃烧室垂直地安装在第一连接孔中，该燃烧室的下部与该循环室相通，该第一热交换器垂直地安装在第二连接孔中，与该燃烧室接近，并且该第一热交换器的下部与该循环室相通，该第二热交换器垂直地安装在第三连接孔中，并且与该第一热交换器接近，以及在该外壳的侧部形成有插入孔，用于在将正规型锅炉转换成冷凝型锅炉时插入通风筒支座，其中，在该锅炉作为正规型锅炉时，该第二热交换器的下部与该循环室相通，通风筒设置在该外壳的上部，用于排放燃料在该燃烧室中燃烧产生的废气，以及噪声吸收容器设置在该外壳上部，用于使该通风筒与该外壳相通；以及在该锅炉作为冷凝型锅炉时，该第二热交换器的下部通过在该循环室中形成的隔板与该循环室隔离，通风筒通过通风筒支座与该第二热交换器相通，用于将该第二热交换器中的废气排放到外界，噪声吸收容器与该外壳的上部连接，用于封闭该外壳的上部同时将来自该第一热交换器的废气导入该第二热交换器，以及该通风筒与该噪声吸收容器分离，其中该隔板由从该插入孔插入到该循环室中的通风筒支座的外周部分所限定，该第一热交换器用来吸收高温燃烧热的显热，该第二热交换器用来吸收从该第一热交换器输出的废气中的余热和潜热。

再一方面，本发明提供了一种将正规型燃油锅炉转换成冷凝型燃油锅炉或者进行相反转换的方法，该方法包括以下步骤：将通风筒支座从该锅炉外壳的侧部插入循环室，形成用于隔离该循环室与第二热交换器的隔板；使通风筒与噪声吸收容器分离，并封闭该噪声吸收容器的上部；以及通过该通风筒支座使该通风筒与该第二热交换器相通，使得当废气经过燃烧室、循环室、第一热交换器、噪声吸收容器、第二热交换器、通风筒支座和通风筒循环时，第一热交换器吸收废气中的显热，该第二热交换器吸收废气中的潜热。

附图说明

结合附图，从下面详细的说明中将可以更清楚本发明前述的和其他的目的、特征以及优点。附图中：

图1是传统冷凝型燃油锅炉的示意性剖视图；

图2是根据本发明一个实施例的正规型燃油锅炉的示意性剖视图；

图3是根据本发明一个实施例的正规型燃油锅炉的运行状态的剖视图；

图4是根据本发明一个实施例的正规型燃油锅炉的组装结构的组装图；

图5是根据本发明一个实施例的冷凝型燃油锅炉的示意性剖视图；以及

图6是根据本发明一个实施例的冷凝型燃油锅炉的运行状态的剖视图。

具体实施方式

下面参考附图详细地描述本发明的优选实施例。

图2是根据本发明一个实施例的正规型燃油锅炉的示意性剖视图，图3是根据本发明一个实施例的正规型燃油锅炉的运行状态的剖视图，以及图4是根据本发明一个实施例的正规型燃油锅炉的组装结构的组装图。

如图2～图4所示，本发明的锅炉可以从正规型转换成冷凝型或者进行相反转换，其包括安装在锅炉的外壳30中的燃烧室40和热交换区50，该锅炉的内部装备有蓄水箱31。外壳30呈圆柱体结构，它具有足够的强度抵抗内部压力。连接孔33、34和35形成在外壳30中。

燃烧室40呈空心圆柱体结构，它的上部和下部是开放的。燃烧器41设在燃烧室40的上部，以便沿向下方向产生热量。燃烧室40容纳在连接孔33中，使得燃烧室40的下部与设在锅炉外壳30下部的循环室32相通。当水从蓄水箱31流过时，燃料在燃烧室40中燃烧时产生的高温燃烧热通过热交换区50转移到水中，以将热水供应到所需地方。

传统正规型燃油锅炉也具有上述外壳30、燃烧室40和热交换区50。然而，根据本发明，燃烧室40和热交换区50的结构得到了改进，使得锅炉可以很容易地从正规型燃油锅炉转换成冷凝型燃油锅炉，或者进行相反转换。

也就是说，热交换区50包括第一热交换器51和第二热交换器52，它们可以转换成冷凝型燃油锅炉的主热交换器和潜热交换器。另外，燃烧室40、第一热交换器51和第二热交换器52分别垂直地容纳在外壳30的连接孔33、34和35中。此外，锅炉外壳30的下部设有循环室32。在外壳30的侧部形成有插入孔36。另外，噪声吸收容器53和通风筒60被连接到外壳30的上部。

因此，如图3所示，通过安装在燃烧室40上部的燃烧器41使燃料在燃烧室40中燃烧，使得燃烧器41可以沿朝向燃料的向下方向产生热量。另外，来自燃料燃烧的高温废气经过循环室32、热交换区50、噪声吸收容器53和通风筒60排放到外界。此时，因为循环室32连接着热交换区50的第一热交换器51和第二热交换器52，所以进入循环室32的废气分散到热交换区50的第一热交换器51和第二热交换器52。然后废气被收集到噪声吸收容器53，并通过通风筒60排放到外界。

与此同时，热水热交换器90以盘绕的形式安装在外壳30的内周部分上，以便使用者可以不考虑加热用于加热房间的水，而通过经热水热交换器90循环水来使用热水。

根据具有上述结构的正规型锅炉，当正规型锅炉转换成冷凝型锅炉时，第一热交换器51和第二热交换器52可以容易地转换成主热交换器51′和潜热交换器52′。在下文中，将详细地描述正规型锅炉转换成冷凝型锅炉的过程。

图5和图6是冷凝型燃油锅炉的示意性剖视图和运行状态图，该冷凝型燃油锅炉是由图2和图3所示的正规型燃油锅炉转换成的。如图5和图6所示，冷凝型燃油锅炉也包括在其内部形成有连接孔33、34和35的外壳30、燃烧室40和燃烧器41，这些与正规型燃油锅炉的相同。

主热交换器51′和潜热交换器52′与正规型燃油锅炉的第一热交换器51和第二热交换器52相同。因此，主热交换器51′和潜热交换器52′垂直地容纳在锅炉外壳30的连接孔34和35中。

在这种情况下，潜热交换器52′与邻近的主热交换器51′对齐排列，并且潜热交换器52′的下部与通风筒支座70相通，该通风筒支座从锅炉外壳30的侧部插入到循环室32中。

通风筒支座70的一端插入到位于锅炉外壳30侧部的插入孔36中，以便与潜热交换器52′相通，通风筒支座70的另一端与用于将废气排放到外界的通风筒60相通。另外，在通风筒支座70的前端形成有隔板71，以便防止潜热交换器52′在循环室32中与主热交换器51′相通。

噪声吸收容器53安装在外壳30的上部。噪声吸收容器53封闭了外壳30的上部，而且在它们之间形成了空腔，因此废气可以从主热交换器51′进入潜热交换器52′。

与图2所示的正规型燃油锅炉不同的是，图5所示的冷凝型燃油锅炉进一步包括通风筒支座70以及中和单元80。另外，通风筒60与通风筒支座70连接，而不是与噪声吸收容器53连接。

也就是说，通风筒支座70从外壳30的侧部固定地插入到循环室32中，通风筒60与噪声吸收容器53分离，因而噪声吸收容器53的上部是封闭的，并且分离的通风筒60与通风筒支座70相连，由此，将正规型燃油锅炉转换成冷凝型燃油锅炉。

具体来说，这里隔板54和隔板71借助于通风筒支座70形成，使得循环室32与潜热交换器52′隔离。在下文中，参照图6描述本发明的冷凝型燃油锅炉的运行。

首先，燃料在具有燃烧器41的燃烧室40中燃烧，并且来源于燃料燃烧的高温废气进入循环室32。由于借助于通风筒支座70形成的隔板54和隔板71，使得循环室32与潜热交换器52′隔离，所以进入循环室32的废气仅仅传输到主热交换器51′，这与图3所示的废气流动路径不同。因此，当正规型燃油锅炉转换成冷凝型燃油锅炉时，第一交换器51转换成为主热交换器51′，用来将废气的显热供给流过蓄水箱31的水。在图3中，噪声吸收容器53的上部和下部是开放的，以使热交换区50经过噪声吸收容器53与通风筒60相通，与图3所示的噪声吸收容器53不同的是，图5所示的噪声吸收容器53的上部是封闭的，以使主热交换器51′经过噪声吸收容器53与潜热交换器52′相通，于是，经过噪声吸收容器53的废气进入潜热交换器52′。图3所示的正规型燃油锅炉的第二热交换器52具有与第一热交换器51基本上相同的功能。然而，在冷凝型燃油锅炉中，潜热交换器52′可以接收经过主热交换器51′时已经进行过热交换的废气，所以可根据废气中所含水蒸汽的状态进行潜热热交换。已经通过潜热交换器52′的废气通过通风筒支座70和通风筒60排放到外界。

另外，通风筒支座70可以用作冷凝水收集器。一般来说，在冷凝型燃油锅炉中，水在经过潜热交换器52′时转化成具有强酸性的冷凝水，从而造成环境污染。为了解决上述问题，本发明提供了用来收集冷凝水的冷凝水收集器以及用来中和储存在该冷凝水收集器中的冷凝水的中和单元80。通风筒支座70与中和单元80连接，使得储存在通风筒支座70中的冷凝水可以进入中和单元80。与此同时，通风筒支座70设置有隔板54和隔板71，使得正规型燃油锅炉可以转换成为冷凝型燃油锅炉，并且使得在正规型燃油锅炉转换成为冷凝型燃油锅炉之后可以收集冷凝水。

本发明的冷凝型燃油锅炉在使用中可以有多种变化。例如，热水热交换器90可以以盘绕的形式安装在锅炉外壳的内周部分上，以便使用者可以不考虑加热用于加热房间的水，而通过经热水热交换器90循环水来使用热水。另外，为了延迟废气的流动，在主热交换器51′或者潜热交换器52′中可以安装折流板。在这种情况下，废气与热水之间的热交换时间将会增加，因而可以提高热效率。

工业实用性

从前文可知，根据本发明的锅炉可以在正规型与冷凝型之间相互转换，正规型锅炉的结构被设计成与冷凝型锅炉的结构基本相同，所以不必根据锅炉类型提供单独制造设备。另外，在两种类型锅炉中可以共用零件，所以锅炉的制造成本显著降低。

此外，燃烧室、主热交换器和潜热交换器整合在一起安装在锅炉的外壳中，因此可以减小锅炉的体积和重量。因为燃烧室、主热交换器和潜热交换器垂直地容纳在锅炉的外壳中，所以本发明的锅炉便于制造。

虽然本发明已经描述了有关目前认为最实用并且最优选的实施例，但是应当理解本发明并不局限于公开的实施例和附图，而是覆盖所附权利要求的精神和范围内的各种更改和变化。

Claims (4)

1.一种可以在正规型和冷凝型之间转换的锅炉，所述锅炉包括：

燃烧室，用于通过在其中燃烧燃料产生高温燃烧热；

热交换区，包括第一热交换器和第二热交换器，用于通过吸收高温燃烧热将热量用于加热水；以及

外壳，在其内部形成有用来使加热的水循环的蓄水箱，其中，所述外壳中形成有第一、第二和第三连接孔，循环室形成在所述外壳的下部，燃烧器设置在所述燃烧室的上部用于产生向下方向的热量，所述燃烧室垂直地安装在第一连接孔中，所述燃烧室的下部与所述循环室相通，所述第一热交换器垂直地安装在第二连接孔中，与所述燃烧室接近，并且所述第一热交换器的下部与所述循环室相通，所述第二热交换器垂直地安装在第三连接孔中，并且与所述第一热交换器接近，以及在所述外壳的侧部形成有插入孔，用于在将正规型锅炉转换成冷凝型锅炉时插入通风筒支座，

其中，在所述锅炉作为正规型锅炉时，所述第二热交换器的下部与所述循环室相通，通风筒设置在所述外壳的上部，用于排放燃料在所述燃烧室中燃烧产生的废气，以及噪声吸收容器设置在所述外壳上部，用于使所述通风筒与所述外壳相通；以及

在所述锅炉作为冷凝型锅炉时，所述第二热交换器的下部通过在所述循环室中形成的隔板与所述循环室隔离，通风筒通过通风筒支座与所述第二热交换器相通，用于将所述第二热交换器中的废气排放到外界，噪声吸收容器与所述外壳的上部连接，用于封闭所述外壳的上部同时将来自所述第一热交换器的废气导入所述第二热交换器，以及所述通风筒与所述噪声吸收容器分离，其中所述隔板由从所述插入孔插入到所述循环室中的通风筒支座的外周部分所限定，所述第一热交换器用来吸收高温燃烧热的显热，所述第二热交换器用来吸收从所述第一热交换器输出的废气中的余热和潜热。

2.如权利要求1所述的锅炉，其中，在所述锅炉作为冷凝型锅炉时，所述通风筒支座将所述第二热交换器和所述通风筒产生的冷凝水向中和单元排放。

3.如权利要求1所述的锅炉，其中，所述外壳在其外周部分上设有热水热交换器。

4.一种使用如权利要求1所述的可转换的锅炉将正规型燃油锅炉转换成冷凝型燃油锅炉或者进行相反转换的方法，所述方法包括以下步骤：

将通风筒支座从所述锅炉外壳的侧部插入循环室，形成用于隔离所述循环室与第二热交换器的隔板；

使通风筒与噪声吸收容器分离，并封闭所述噪声吸收容器的上部；以及

通过所述通风筒支座使所述通风筒与所述第二热交换器相通，使得当废气经过燃烧室、循环室、第一热交换器、噪声吸收容器、第二热交换器、通风筒支座和通风筒循环时，第一热交换器吸收废气中的显热，所述第二热交换器吸收废气中的潜热。

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