CN103261791B - 具有功率调节装置的燃气锅炉及燃气锅炉的功率调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有功率调节装置的燃气锅炉及燃气锅炉的功率调节方法，其中，与锅炉的功率值成比例地均匀调节空气与燃烧用气体的混合比的功率调节装置的结构得到简化，且无论在锅炉功率为高功率的情况还是低功率的情况均可通过连续改变供应空气与燃烧用气体的混合物的量来准确控制锅炉功率而提高调节比。为此，本发明的具有功率调节装置的燃气锅炉包括送风机、燃气阀门、燃烧器、燃烧室、热交换器及排气罩，其特征在于，所述送风机的吸入口上具有功率调节装置，该功率调节装置包括：供气口，用于向所述送风机供应外界空气；空气调节阀门，用于调节通过所述供气口得到供应的空气的量；排气口，用于排出经过所述燃气阀门的燃气；燃气调节阀门，用于调节经过所述排气口的燃烧用气体的量；阀门驱动部，用于驱动所述空气调节阀门和燃气调节阀门；而且，所述空气调节阀门与所述燃气调节阀门形成为一体，所述空气调节阀门与所述供气口之间的距离以及所述燃气调节阀门与所述排气口之间的距离等量变化，并通过调节所述空气调节阀门与所述供气口之间的距离以及所述燃气调节阀门与所述排气口之间的距离而连续调节燃烧器的功率。

Description

具有功率调节装置的燃气锅炉及燃气锅炉的功率调节方法
技术领域
本发明涉及一种具有功率调节装置的燃气锅炉及燃气锅炉的功率调节方法，尤其涉及一种将用于与锅炉功率值成比例地均匀调节空气与燃烧用气体的混合比的功率调节装置的结构进行简化，并且即使在锅炉的设定功率值处于低功率区域的情况下也能准确调节锅炉功率的具有功率调节装置的燃气锅炉及燃气锅炉的功率调节方法。
背景技术
如图1所示，现有技术中的一般燃气锅炉包括：送风机10，通过吸入外界空气而供应燃烧所需的空气；燃气阀门20，用于调节与通过所述送风机10吸入的空气混合的燃烧用气体的的供应；燃烧器30，燃烧通过所述送风机10供应的空气与燃烧用气体的混合物；燃烧室40，进行通过所述燃烧器30的燃烧；热交换器50，用于进行在所述燃烧器30中产生的燃烧气体与取暖水等热媒之间的热交换；排气罩60，用于排出经过所述热交换器50的燃烧气体。
在如此构成的燃气锅炉中，改变锅炉功率意味着要改变燃烧器30的功率，而为了改变燃烧器30的功率，需要将空气量与燃气量按功率比进行调整。
然而由于现有技术中的燃气锅炉将用于供应外界空气的送风机10与用于调节燃烧用气体供应量的燃气阀门20构成为相互分离的独立要素，并需要具备专门用于与送风机10中的空气供应量成比例地控制燃气阀门20中的燃气供应量的设备，因而存在装置的构成复杂，且不容易对空气与燃烧用气体的混合比进行匹配于设定的锅炉功率的准确的控制的问题。
另外，改变空气量的方法即为改变送风机10的转数的方法，在需要锅炉的高功率时高速旋转送风机10，而在需要低功率时低速旋转送风机10。
此时，随着送风机10由高速旋转变为低速旋转，转数将减小，从而使送风机10供应的空气的风压也减弱。
这种情况下，如果风压减小到预定数值以下，便即使送风机10以低速旋转，也不能从送风机10得到空气的供应。
因此，现有技术中的通过在燃气锅炉中减小送风机10转数而减少空气供应量，并在燃气阀门20环节上与之成比例地减少燃烧用气体供应量的方式在降低锅炉功率方面存在限度，因此存在无法增大锅炉的调节比（Turn-DownRatio；TDR）的范围的问题。
其中，调节比（TDR）指在燃气量可调的气体燃烧装置中最大燃气消耗量与最小燃气消耗量之间的比值，根据能够将用于维持稳定火焰的最小燃气消耗量最低调至多少而制约调节比，对于燃气锅炉而言，调节比越大，取暖及热水的使用方便性增加，并可减小温控时的偏差，且可以提高设备的耐用性。
发明内容
技术问题
本发明是为了解决如上所述技术问题而提供的，其目的在于提供一种与锅炉的功率值成比例地均匀调节空气与燃烧用气体的混合比的功率调节装置的结构得到简化的具有功率调节装置的燃气锅炉。
本发明的另一目的在于提供一种无论在锅炉功率为高功率的情况还是低功率的情况均可通过连续改变供应空气与燃烧用气体的混合物的量来准确控制锅炉功率而提高调节比的具有功率调节装置的燃气锅炉及燃气锅炉的功率调节方法。
技术方案
为了实现如上所述的目的，本发明的具有功率调节装置的燃气锅炉包括：送风机，通过吸入外界空气而供应燃烧所需的空气；燃气阀门，用于限制与所述空气混合的燃烧用气体的供应；燃烧器，燃烧通过所述送风机供应的空气与燃气的混合物；燃烧室，进行通过所述燃烧器的燃烧；热交换器，吸收在所述燃烧器中产生的燃烧气体的燃烧热；排气罩，用于排出经过所述热交换器的燃烧气体，其中，经过所述燃气阀门的燃烧用气体被供应到所述送风机的吸入口，其特征在于，所述送风机的吸入口上具有功率调节装置，该功率调节装置包括：供气口，用于向所述送风机供应外界空气；空气调节阀门，用于调节通过所述供气口供应的空气的量；排气口，用于排出经过所述燃气阀门的燃气；燃气调节阀门，用于调节经过所述排气口的燃烧用气体的量；阀门驱动部，用于驱动所述空气调节阀门和燃气调节阀门，而且，所述空气调节阀门与所述燃气调节阀门形成为一体，并通过调节所述空气调节阀门与所述供气口之间以及所述燃气调节阀门与所述排气口之间的距离而连续地调节燃烧器的功率。
此时，可以构成为所述空气调节阀门与所述供气口之间的距离和所述燃气调节阀门与所述排气口之间的距离等量变化。
并且，其特征在于，所述空气调节阀门与燃气调节阀门借助于同一个阀门驱动部而作为一体被驱动，从而连续地调节空气与燃烧用气体的供应量。
而且，可以构成为所述空气调节阀门与燃气调节阀门以同心结构结合于作为共同轴的阀门移动轴，而所述供气口和排气口则以同心的圆筒形状分别配备于通过所述空气调节阀门和燃气调节阀门的往复运动而开闭的位置。
并且，可以构成为所述燃气阀门和排气口被配备于所述阀门移动轴的轴线上，而所述空气调节阀门和供气口被分别配备于所述燃气阀门和排气口的外侧周围。
而且，可以构成为所述燃气阀门抵接于所述排气口的位置的高度低于空气调节阀门抵接于所述供气口的位置的高度，从而防止通过所述排气口排出的燃烧用气体通过所述供气口泄漏而在所述送风机内部的混合室中与供应空气混合。
本发明的燃气锅炉的功率调节方法包括如下步骤：设定锅炉的功率值；比较设定的所述功率值与临界功率值的大小；在设定的所述功率值为临界功率值以上的情况下，通过改变所述送风机的转数而改变锅炉的功率，而在设定的所述功率值小于临界功率值的情况下，则与设定的所述功率值对应地调节流体的流量。
此时，可以构成为在所述功率调节装置中调节流体流动量的步骤是在将对应于所述临界功率值的送风机的转数维持在预定水平的状态下进行。
有益效果
根据基于本发明的具有功率调节装置的燃气锅炉及燃气锅炉的功率调节方法时，通过配备一体地形成于送风机吸入口的空气调节阀门和燃气调节阀门，并借助于同一个阀门驱动部来等量调节空气调节阀门和燃气调节阀门的开启量，从而可以简化功率调节装置的结构，并具有能够与燃烧器的功率值成比例地均匀控制空气与燃烧用气体的混合比的效果。
而且，根据本发明时，即使在锅炉的设定功率处于低功率区域的情况下也可以通过功率调节装置中的流量调节而准确控制功率，从而具有通过提高调节比而改善锅炉性能的效果。
附图说明
图1为简要表示现有技术中的一般燃气锅炉的构成的剖视图。
图2为根据本发明的具有功率调节装置的燃气锅炉的外观立体图。
图3是将功率调节装置从图2中分离而表示的立体图。
图4和图5为构成图3所示功率调节装置的功率调节块的剖切立体图，其中，图4为阀门关闭状态的剖切立体图，而图5为阀门开启状态的剖切立体图。
图6为表示根据本发明的燃气锅炉中锅炉的功率与送风机的转数之间的关系的曲线图。
图7为表示根据本发明的燃气锅炉的功率调节方法的顺序图。
符号说明：
10：送风机                   11：送风机入口
12：送风机出口               20：燃气阀门
21：燃气供应管             30：燃烧器
40：燃烧室                 50：热交换器
60：排气罩                100：功率调节装置
100a：功率调节块        110：空气流入管
112：空气调节阀门         114：供气口
120：燃气流入管           122：燃气调节阀门
124：排气口               130：壳体
135：阀门固定件           136：引导部
140：上部封盖             150：阀门驱动部
160：阀门移动轴           162：弹簧
170：混合室               200：送风机
300：燃烧室               400：热交换器
410：显热热交换器         420：潜热热交换器
500：排气罩
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明优选实施例的构成及作用。
图2为具有根据本发明的功率调节装置的燃气锅炉的外观立体图。
根据本发明一个实施例的燃气锅炉包括：功率调节装置100，与锅炉的设定功率成比例地均匀调节空气与燃烧用气体的混合比；送风机200，与所述功率调节装置100连成一体而将空气与燃烧用气体的混合物供应给燃烧器（未图示）；燃烧室300，内置所述燃烧器，并用于进行燃烧；显热热交换器410，用于吸收在所述燃烧室300产生的燃烧产物的显热；热交换器400，由用于吸收包含于在所述显热热交换器410中完成热交换的燃烧产物中的水蒸气的潜热的潜热热交换器420构成；排气罩500，用于将通过所述热交换器400的燃烧气体向外界排出。
图3是将功率调节装置从图2中分离而表示的立体图，而图4和图5为构成图3所示功率调节装置的功率调节块的剖切立体图，其中图4为阀门关闭状态的剖切立体图而图5为阀门开启状态的剖切立体图。
所述功率调节装置100为用于在锅炉功率值不足预定值的低功率区域中与设定功率值成比例地调节空气与燃烧用气体的混合物流量的装置，包括：壳体130，两侧配备空气流入管110和燃气流入管120，并在内部完成空气与燃烧用气体的混合；上部封盖140，结合于所述壳体130的上侧；阀门驱动部150，位于所述上部封盖140的上部，并提供用于使空气调节阀门112和燃气调节阀门122进行往复运动的动力。
所述燃气流入管120具有用于限制燃烧用气体的供应的燃气阀门（未图示），当该燃气阀门开启时，经由该燃气阀门的燃烧用气体将通过所述燃气流入管120而供应到送风机200的吸入口。
所述阀门驱动部150为用于根据设定的锅炉输出信号而将空气调节阀门112和燃气调节阀门122作为整体予以驱动的共同的驱动源，其可以由双向马达构成。
在所述功率调节装置100的结构中，由壳体130及其内部构成物所构成的功率调节块100a结合于送风机200的吸入口而用于调节外界空气与燃烧用气体的供应量。
所述功率调节块100a的外形包括：壳体130，两侧具有外界空气赖以流入的空气流入口110和燃烧用气体赖以流入的燃气流入管120；阀门固定件135，结合于所述壳体130的上部，且中央部具有用于引导借助于所述阀门驱动部150而被驱动的阀门移动轴160的上下运动的引导部136。
所述壳体130的内部具有：供气口114，连接于空气流入管110而起到将流入的空气供应到送风机200的吸入口的通道作用；排气口124，在所述燃气阀门开启时起到将顺着燃气流入管120流入的燃烧用气体供应到送风机200的吸入口的通道作用。
当以图4和图5所示的方向为基准时，所述供气口114与排气口124具有上部开放的圆筒形结构，且在排气口124的外侧周围具有所述供气口114，而排气口124的外侧面与供气口114的内侧面之间的空间设置有用于混合空气与燃烧用气体的混合室170，从而与位于下方的送风机200吸入口连通。
燃气调节阀门122和空气调节阀门112以与所述阀门移动轴160形成同心圆的形状一体地结合于所述排气口124与供气口114的上侧，并且燃气调节阀门122和空气调节阀门112与借助于阀门驱动部150而被驱动的阀门移动轴160的上下运动联动而也上下移动，从而分别开闭排气口124和供气口114。
所述燃气调节阀门122和排气口124配备于阀门移动轴160的轴线上，而所述空气调节阀门112和供气口114配备于所述燃气调节阀门122和排气口124的外侧周围。
所述排气口124的上端具有低于供气口114的上端的高度，而所述燃气调节阀门122的下端具有低于空气调节阀门112的下端的高度，从而可以在所述燃气调节阀门122和空气调节阀门112开启而发生空气与燃烧用气体的混合时，能够形成防止由排气口124排出的燃烧用气体通过供气口114泄漏而顺利地通向混合室170内部的流路。
并且，所述空气调节阀门112与阀门固定件135之间夹设有弹簧162，用于施加使空气调节阀门112与燃气调节阀门122向供气口114与排气口124侧施压的弹性力，因此可在空气调节阀门112与燃气调节阀门122关闭的状态下阻断流体的流动。
参照图5，当阀门移动轴160借助于阀门驱动部150而向上移动时，一体地结合于所述阀门移动轴160的空气调节阀门112与燃气调节阀门122也将向上移动，这种情况下，燃气调节阀门122与排气口124之间拉开的距离L1和空气调节阀门112与供气口114之间拉开的距离L2将等量变化。
正如这样，本发明中通过将空气调节阀门112与燃气调节阀门122一体地配备于阀门移动轴160，并使空气调节阀门112与燃气调节阀门122借助于同一个阀门驱动部150而同时进行往复运动而调节空气和燃烧用气体的供应量，从而可以简化功率调节装置100的结构，且可以与锅炉设定功率成比例地连续而均匀地调节空气与燃烧用气体的混合比。
图6为表示根据本发明的燃气锅炉中锅炉的功率与送风机的转数之间的关系的曲线图。
如上所述构成的本发明的燃气锅炉在用户设定的锅炉功率值处于临界功率值P1以上的高功率区域时，通过与设定的功率值成比例地改变送风机200的转数来调节空气供应量而调节锅炉的功率，而在用户设定的锅炉的功率值处于小于临界功率值P1的低功率区域时，则在维持临界功率值P1下的送风机200的预定转数R1的状态下，在所述功率调节装置100中与设定功率值对应地调节空气和燃烧用气体的流动量。
其中，所述临界功率值P1指高功率与低功率的界限值，可将所述临界功率值P1设定为当送风机200的转数由高速减少为低速时因风压减弱而使送风机200中的空气供应量成为零的时间点上的送风机200转数所对应的功率值或稍大于该功率值的功率值。
如上所述，在锅炉的设定功率值处于高功率区域的情况下，可通过调节送风机200的转数而匹配设定的功率值，而在设定的功率值处于低功率区域的情况下则在将送风机200的转数维持在预定转数R1的状态下，在功率调节装置100中调节流量而匹配设定的功率值，因而可以在从高功率区域到低功率区域的整个区域中连续而准确地控制锅炉的功率，由此可以增大调节比的范围。
正如这样，根据本发明时能够解决只采用改变送风机200的转数的方式的情况（不仅在高功率区域中如此，在低功率区域中也如此）下由低功率区域中的风压减弱引起的锅炉功率调节的受限的问题。
以下，说明如上所述地构成的根据本发明的锅炉的功率调节方法。图7为表示根据本发明的燃气锅炉的功率调节方法的顺序图。
首先，当用户按照所要设定的供暖负荷或热水供应负荷而设定锅炉的功率值（S10）后，配备于锅炉中的控制单元（未图示）便对用户设定的功率值与临界功率值P1的大小相互进行比较（S20）。
比较结果，如果锅炉的设定功率值为临界功率值P1以上，所述控制单元便判断设定的功率值处于高功率区域，从而在功率调节装置100开放的状态下根据设定的锅炉功率值调节送风机200的转数，以便于将空气与燃烧用气体混合成预定的混合比而予以供应，由此对锅炉的功率进行调节（S30）。
与此相反，如果由用户将设定功率值与临界功率值P1进行比较的结果为锅炉的设定功率值小于临界功率值P1，所述控制单元便判断设定的功率值处于低功率区域而将送风机200的转数控制为维持临界功率值P1时的送风机200转数R1（S40），并与设定功率值成比例地控制功率调节装置100的阀门驱动部150的动作，从而调节空气与燃烧用气体的供应流量（S50）。
正如这样，根据基于本发明的锅炉的功率调节方法时，在设定的锅炉功率值处于低功率区域的情况下则采用在将送风机的转数固定在一定水平的状态（与现有技术中的送风机转数改变方式不同）下在功率调节装置100中对混合流体的流量进行调节的方式，从而在低功率区域中也能够连续而准确地控制在设定的功率值。

Claims (7)

1.一种具有功率调节装置的燃气锅炉，包括：
送风机，通过吸入外界空气而供应燃烧所需的空气；
燃气阀门，用于限制与所述空气混合的燃烧用气体的供应；
燃烧器，燃烧通过所述送风机供应的空气与燃气的混合物；
燃烧室，进行通过所述燃烧器的燃烧；
热交换器，吸收在所述燃烧器中产生的燃烧气体的燃烧热；
排气罩，用于排出经过所述热交换器的燃烧气体，
其中，经过所述燃气阀门的燃烧用气体被供应到所述送风机的吸入口，其特征在于，所述送风机的吸入口上具有功率调节装置，该功率调节装置包括：
供气口，用于向所述送风机供应外界空气；
空气调节阀门，用于调节通过所述供气口供应的空气的量；
排气口，用于排出经过所述燃气阀门的燃气；
燃气调节阀门，用于调节经过所述排气口的燃烧用气体的量；
阀门驱动部，用于驱动所述空气调节阀门和燃气调节阀门，
而且，所述空气调节阀门与所述燃气调节阀门形成为一体，通过调节所述空气调节阀门与所述供气口之间以及所述燃气调节阀门与所述排气口之间的距离而连续地调节燃烧器的功率，
所述功率调节装置通过比较锅炉的设定功率值与临界功率值的大小而只在所述设定功率值小于所述临界功率值的情况下与所述设定功率值对应地调节所述空气和燃烧用气体的流动量，且所述流动量的调节是在将对应于所述临界功率值的送风机的转数维持在预定水平的状态下进行。
2.如权利要求1所述的具有功率调节装置的燃气锅炉，其特征在于，所述空气调节阀门与所述供气口之间的距离和所述燃气调节阀门与所述排气口之间的距离等量变化。
3.如权利要求1所述的具有功率调节装置的燃气锅炉，其特征在于，所述空气调节阀门与燃气调节阀门借助于同一个阀门驱动部而作为一体被驱动，从而连续地调节空气与燃烧用气体的供应量。
4.如权利要求1所述的具有功率调节装置的燃气锅炉，其特征在于，所述空气调节阀门与燃气调节阀门以同心结构结合于作为共同轴的阀门移动轴，而所述供气口和排气口则以同心的圆筒形状分别配备于通过所述空气调节阀门和燃气调节阀门的往复运动而开闭的位置。
5.如权利要求4所述的具有功率调节装置的燃气锅炉，其特征在于，所述燃气阀门和排气口被配备于所述阀门移动轴的轴线上，而所述空气调节阀门和供气口被分别配备于所述燃气阀门和排气口的外侧周围。
6.如权利要求5所述的具有功率调节装置的燃气锅炉，其特征在于，所述燃气阀门抵接于所述排气口的位置的高度低于空气调节阀门抵接于所述供气口的位置的高度，从而防止通过所述排气口排出的燃烧用气体通过所述供气口泄漏而在所述送风机内部的混合室中与供应空气混合。
7.一种燃气锅炉的功率调节方法，其中，包括如下步骤：
设定锅炉的功率值；
比较设定的所述功率值与临界功率值的大小；
在设定的所述功率值为临界功率值以上的情况下，通过改变所述送风机的转数而改变锅炉的功率，而在设定的所述功率值不足临界功率值的情况下，则在权利要求1至权利要求5中的任意一项所述的功率调节装置中与设定的所述功率值对应地调节流体的流量，
在所述功率调节装置中调节流体流动量的步骤是在将对应于所述临界功率值的送风机的转数维持在预定水平的状态下进行。
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