CN101592402A

CN101592402A - 用于燃气锅炉的热交换装置的结构

Info

Publication number: CN101592402A
Application number: CNA2008101470884A
Authority: CN
Inventors: 朴鲁镇
Original assignee: Daesung Industrial Co Ltd
Current assignee: Daesung Industrial Co Ltd
Priority date: 2008-05-26
Filing date: 2008-08-15
Publication date: 2009-12-02
Also published as: EP2128538A2; US8191512B2; KR20090012134U; KR200448105Y1; EP2128538A3; US20090288813A1

Abstract

本发明公开了一种用于燃气锅炉的热交换装置的结构，特别是一种高负载自下向上型燃烧冷凝锅炉的热交换装置。在该燃气锅炉系统中具有连接到燃烧室下部的通风设备，该热交换装置以如下方式构成，用于接收高压、高速废气流的文丘里管路径安装在废气管道中，该废气管道形成在显热交换器和潜热交换器之间，其中在显热交换器中进行第一热交换，经过第一热交换的废气流入潜热交换器中，因此显热交换器和潜热交换器优选独立于燃烧后的废气。另外，弯曲形废气引导件和V形引导件安装在潜热交换器的上部以引导经过第一热交换且从显热交换器中排出的废气流，使得在潜热交换器中的第二热交换中产生的冷凝水可以顺利地排出且热效率提高。

Description

用于燃气锅炉的热交换装置的结构

技术领域

本发明涉及一种采用自下至上型燃烧器燃烧系统的燃气锅炉。更具体地，本发明涉及一种装配有用于有效排出废气和冷凝水的废气引导设备的热交换装置，该热交换装置位于用于燃气锅炉的废热收集设备中，其中该废热收集设备收集通常在和经过显热交换器的热水进行热交换后产生的废热，然后作为废气通过潜热交换器排出，使得热效率提高，减少燃气消耗。

背景技术

通常，燃气锅炉被构造成通过燃烧燃料例如燃气而产生的废气的热量和水例如热水的热量在设置于燃烧室上部的热交换器中进行热交换，从而加热房间或水。

燃气在燃气锅炉内燃烧所产生的燃烧气体被供应以通过热交换器进行热交换，然后作为废气排出到燃气锅炉的外面。如此排出的废气的温度低于燃烧气体初始温度。

燃气在燃气锅炉中燃烧而产生的燃烧气体被供应以通过热交换器进行热交换，并且然后作为废气排出到燃气锅炉外面。在这种情况下，燃烧气体的温度低于燃烧气体的初始温度但是高于室温。因此，已经在研究一种回收废气潜热的方法。

图1示出了传统的燃气锅炉10。参考该图，废热收集设备80安装到燃气锅炉10的燃烧室13的上部。

燃气锅炉10包括通风设备11、燃烧器12、燃烧室13、显热交换器20、管道30和容纳潜热交换器60的腔室50。

更具体地，通风设备11安装在燃气锅炉10的最下端，包括马达和通风风扇。马达通过提供的外部电源旋转，从而驱动外部空气进入燃气锅炉10。通风风扇通过马达的旋转力而旋转，吸入外部空气使之通过与外部流体连通的开口，然后施加通风力将外部空气发送通过与燃气锅炉内部流体连通的开口。

显热交换器20设置在燃烧室13内的上部。由于显热交换器20包括多个用于热水循环的管61，热水通过流经潜热交换器60的管62循环，然后被供应到显热交换器20的管61。

废热收集设备80包括安装到显热交换器20上部的管道30，还包括腔室50、废气引导件51、废气罩70、潜热交换器60、排水管53和热挡板40。

管道30安装在燃烧室13的显热交换器20的上部。在管道30内部形成文丘里管(Venturi)元件31以增加废气通过其中的流动速度，使得从燃烧室13供应的废气当到达管道30的出口时比开始时运行得更快。另外，管道30的内部是双壁形式，并且填充隔离材料，从而尽可能抑制管道30中不想要的热量损失。

腔室50呈顶部开口的箱形，并且紧密地接触管道30的上端。热挡板40被设置在腔室50的下端和管道30的上端之间，密封管道30和腔室50之间的连接部分，同时阻隔不想要的热传导。

已经提出双热交换作为用于回收废气潜热的方法。据此，废气在进行初始燃烧气体热交换的显热交换器中进行热交换，然后在设置于显热交换器上部的潜热交换器中再次进行热交换。因此，首先在显热交换器中、其次在潜热交换器中进行燃烧气体和废气之间的热交换。但是，由于废气通过废气罩直接排出到外部，热效率仍不令人满意。

而且，依据双热交换方法，在显热交换器的热交换中，在作为热水通道的各个管中产生的冷凝水落到显热交换器中，因此显热交换器的热效率变差。此外，湿气和冷凝水中包含的氧化氮可渗入显热交换器和其它电子设备，因此损坏设备，例如通过产生腐蚀。

另外，由于潜热交换器直接安装到显热交换器上，在执行相对高温度热交换的显热交换器和执行相对低温度热交换的潜热交换器之间产生温度差。显热交换器和潜热交换器之间的温度差会导致热转移或热流通。结果，两个热交换器的热效率都变差。

由于上述问题是因为显热交换器和潜热交换器之间的相对位置而产生的，最近已经开发了构造为将潜热交换器安装在显热交换器外面的双热交换器。更具体地，该双热交换器以这种方式构造，依据双结构加热器，燃烧器安装在锅炉上部。依据该结构，燃烧器中产生的热量通过显热交换器的中央向下运行并且和显热交换器进行热交换。另外，当在显热交换器中热交换的废气通过安装在显热交换器外面的潜热交换器向上运行时，再次进行热交换。但是，由于显热交换器和潜热交换器直接曝露在燃烧室的热量中，热交换器的所有部件都需要具有高的耐热性，因此增加制造成本且组装过程复杂。

发明内容

因此，本发明为了解决上述问题而作出，本发明的一个目的是提供热交换装置，该热交换装置用于具有废热收集设备的燃气锅炉中，通过用管道连接显热交换器和潜热交换器，在热交换器之间没有任何机械通风装置或回流防止设备，且在管道中形成文丘里管路径，能够增强路径中的流速，而彼此分离地安装显热交换器和潜热交换器，能够防止两个热交换器之间的热转换和热流通。

本发明的另一个目的是提供一种装配有废气引导设备的热交换器，使得废气在通过废气罩排出以前，被废气引导设备引导到潜热交换器中，该废气引导设备例如是弯曲形废气引导件或V形引导件，从而最大化热效率且有利于冷凝水的排出。

一种用于燃气锅炉的热交换装置的结构，其位于具有连接到燃烧室下部的通风设备的高负荷自下向上型燃烧冷凝锅炉中，其中，该热交换装置包括：用于接收高压、高速废气流的文丘里管路径被安装在废气管道中，该废气管道形成在显热交换器和潜热交换器之间，其中在显热交换器中进行第一热交换，经过第一热交换的废气流入潜热交换器中，因此显热交换器和潜热交换器优选独立于燃烧后的废气，其中弯曲形废气引导件和V形引导件安装在潜热交换器的上部以引导经过第一热交换且从显热交换器中排出的废气流，使得在潜热交换器中的第二热交换中产生的冷凝水可以顺利地排出且热效率提高。

依据本发明，可通过提供热交换装置实现上述和其它目的，在该热交换装置中，显热交换器设置在燃烧室上部，其目的是当在显热交换器中进行了第一热交换的废气在通过管道连接到显热交换器后端的潜热交换器中再次进行热交换时收集废气的热量，然后通过容纳潜热交换器的腔室排出。

燃烧室的显热交换器和潜热交换器可以仅通过管道彼此流体连通，而在热交换器之间没有安装专门的排气设备或回流防止设备。另外，文丘里管元件形成在管道中，通过增强管道中的流动速度，使得管道中的热损失最小。

而且，本发明的特征在于管道的内壁具有双壁结构，并且在双壁之间填充隔离材料。因此，直到首先通过显热交换器热交换的废气到达潜热交换器，热损失都能受到抑制。

此外，本发明的特征在于提供弯曲形废气引导件以在容纳潜热交换器的腔室中形成废气路径，该潜热交换器包括多个管，并且具有V形的V形引导件进一步从弯曲形废气引导件连续地连接。因此，废气流被向下转移，因此有利于冷凝水的排出。特别地，冷凝水可被收集到向下流动的端部且通过专门的开口排出。另外，热效率可以最大化。

附图说明

通过下面的详细描述，并结合附图，可以更清楚地理解本发明上述和其它目的、特征和其它优势，其中：

图1是依据传统技术的废热收集设备的截面图；

图2是依据本发明实施例的燃气锅炉的截面图。

具体实施方式

下文中，将参考附图详细描述本发明的典型实施例。

图2示出依据本发明实施例的燃气锅炉10的废气引导设备。与图1中相同的元件将用相同的附图标记标示。

连接到弯曲形废气引导件51′的V形引导件52改变通过管道30引导到腔室50中的废气的流动，从而增强热效率和促进冷凝水的排出。在弯曲形废气引导件51′的末端，废气的方向从向下流动再次改变成为向上流动。尽管图2中只示出了一个V形引导件52，但是V形引导件52的数量不作特别限制。即，如果需要可以提供多个V形引导件52。弯曲形废气引导件51′具有向下的弯曲部分。但是，弯曲形废气引导件51′可以是不同于图中所示的形状。弯曲形废气引导件51′和V形引导件52都安装到潜热交换器60的上部。

当废气在弯曲形废气引导件51′末端向下流动时，从潜热交换器60中产生的冷凝水落下，而废气通过废气罩70排出到外部。这里，冷凝水通过排水管53排出。

废气运行通过腔室50和管道30之间的连通单元以及弯曲形废气引导件51′和废气罩70之间的连通单元。

废气罩70形成于紧密接触弯曲形废气引导件51′的上端。更具体地，该废气罩70形成为管的形式，在其下端的一侧开放以与形成在弯曲形废气引导件51′一端开口的流体连通，在其上端的另一侧开放以与燃气锅炉10的外部流体连通。

潜热交换器60具有与显热交换器20类似的形式。更具体地，潜热交换器60大致具有箱体的形式，其中包括一个或多个弯曲的管61。而且，潜热交换器60形成为与腔室50的内表面形状相应以被容纳且固定在腔室50中。

排水管53在腔室50底部的一侧开口，使在腔室50中收集的冷凝水通过该排水管排出到外面。该排水管53形成为具有预定宽度的突出管。

依据本发明的实施例，管道30连接到腔室50的一侧，与腔室50流体连通，在另一侧废气罩70和弯曲形废气引导件51′流体连通。在腔室50的与废气罩70相对的一侧，安装排水管53以与外部流体连通。

腔室50的底部朝着排水管53一侧更低，因此冷凝水更容易通过排水管53排出。

另外，隔离材料32置入连接显热交换器20和潜热交换器60的管道30中，使得潜热交换器60中的冷凝水和废气的低温不会传导到显热交换器20中。

从上面描述中可以明显得到的是，在废热收集设备中，其中显热交换器设置在燃烧室的上部，从而当首先在显热交换器中热交换的废气在通过管道与显热交换器后端连接的潜热交换器中再次进行热交换时收集废气的热量，然后通过容纳潜热交换器的腔室排出，文丘里管元件形成在管道中，在显热交换器和潜热交换器之间没有安装任何专用废气排出设备或回流防止设备。因此，管道中的流速增加，从而可以最小化管道中损失的热量。而且，由于来自潜热交换器的雾气或水滴可以不影响显热交换器的性能，可以提高热交换装置的热效率。

本发明在防止潜热交换器中产生的冷凝水接触并损坏燃气锅炉其它部件的方面也是有效的，这是因为由于腔室的存在使潜热交换器与腔室中的其它部件分离。

此外，依据本发明实施例，通过通风设备发送的废气在管道中的文丘里管元件中运行的同时被加速。因此，可以防止通过显热交换器和潜热交换器的循环中的废气流动速度下降。

而且，弯曲形废气引导件形成在容纳潜热交换器的腔室中以形成废气通道，V形引导件形成为与弯曲形废气引导件连续地连接，使得废气的流动向下转换。因此，热效率提高，同时有利于冷凝水的排出。

尽管为了解释说明的目的已经公开了本发明的优选实施例，本领域技术人员可以理解，在不背离由所附权利要求公开的本发明的范围和精神的前提下，可以进行不同的变形、增加和替代。

Claims

1、一种用于燃气锅炉的热交换装置的结构，其位于具有连接到燃烧室下部的通风设备的高负荷自下向上型燃烧冷凝锅炉中，其特征在于，该热交换装置包括：用于接收高压、高速废气流的文丘里管路径被安装在废气管道中，该废气管道形成在显热交换器和潜热交换器之间，其中在显热交换器中进行第一热交换，经过第一热交换的废气流入潜热交换器中，因此显热交换器和潜热交换器优选独立于燃烧后的废气，其中弯曲形废气引导件和V形引导件安装在潜热交换器的上部以引导经过第一热交换且从显热交换器中排出的废气流，使得在潜热交换器中的第二热交换中产生的冷凝水可以顺利地排出且热效率提高。

2、根据权利要求1所述的用于燃气锅炉的热交换装置的结构，其特征在于，其中使显热交换器和潜热交换器相互连接的废气管道填充有隔离材料，从而防止潜热交换器中的冷凝水和废气的低温传导到显热交换器。

3、根据权利要求1所述的用于燃气锅炉的热交换装置的结构，其特征在于，其中V形引导件有多个，且弯曲形废气引导件向下弯曲。