一种冷凝式燃气壁挂炉
技术领域
本发明属于燃气具技术领域,涉及一种燃气锅炉,特别是一种冷凝式燃气壁挂炉。
背景技术
冷凝燃气锅炉,顾名思义就是冷凝式的燃气锅炉,现在的冷凝燃气锅炉可以分为冷凝家用燃气锅炉和冷凝商用燃气锅炉,产品也可区分为冷凝落地式锅炉和冷凝壁挂式锅炉二个系列。冷凝式燃气壁挂炉其中最为重要的自然就是冷凝技术的实现。冷凝锅炉的关键在于冷凝技术,是一种新型节能、环保的技术,它的原理并不复杂,简单的概括就是通过对烟气冷凝回收烟气中的热能。传统锅炉中,排烟温度一般在160~250℃,甚至更高,使得燃料燃烧时产生的水(例如天然气:CH4+2O2→CO2+2H2O)在烟气中处于过热状态的水蒸汽,随烟气从烟囱中流失。传统锅炉热效率一般只能达到85%~91%。而冷凝式燃气壁挂炉,它把排烟温度降低到50~70℃,充分回收了烟气中的显热和水蒸汽的凝结潜热,热效率甚至可超过100%。如中国专利【授权公告号:CN201177465Y】公开了一种燃气热水器用冷凝式换热器。包括换热室、换热管、进烟口、排烟口、冷水入口,热水出口,设在换热室中的冷凝水出口,其特征在于,所述换热室是由换热器外壳及换热器内筒构成一个横切面为环形的通道,换热器内筒及换热器外壳分别与进烟口、排烟口连接,换热管以螺旋管形式布置在换热室内,烟气沿换热室轴线方向运动,与换热室内的换热管接触。工作时烟气沿着环形通道运动,与布置在其中的螺旋式换热管均匀接触,但是该类产品在冷 凝水生成时容易使得燃烧器熄灭,且冷凝水无法排出,容易在换热管表面形成水膜,阻碍换热,降低热效率。此外现有的冷凝式燃气壁挂炉还存在着工作声响过大的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题,提出了一种冷凝式燃气壁挂炉,它对于冷凝式燃气壁挂炉的排烟热吸收利用率高,锅炉的热效率高。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现:一种冷凝式燃气壁挂炉,其特征在于,包括壳体、以及设置在壳体内的主换热器、燃气进气管、空气进气管、风机组件、冷凝装置、排烟管和板式交换器总成,所述燃气进气管上设置有燃气比例阀,所述空气进气管和燃气进气管共同连接在预混器上,所述预混器设置在风机组件入口处,所述主换热器包括炉芯和以螺旋上行形式设置在炉芯外壁上的水道,所述风机组件连接在炉芯的顶部,所述冷凝装置设置在炉芯的底部,所述排烟管的一端与冷凝装置相连接,另一端向上穿过壳体且与壳体外界相连通,所述板式交换器总成与水道的进水口及出水口相连接。
本技术方案中,燃气和空气经过风机组件入口的预混器进行混合,再经过风机吹送至炉芯内的燃烧室。燃气比例阀可自动调节燃气用量,使之与空气的混合比例始终保持最佳燃烧混合比,实现最佳燃烧工况。风机可根据热负荷输出要求的变化调整转速来调节用气量,使温度达到设定要求,又能达到节能的目的。
在上述的冷凝式燃气壁挂炉中,所述炉芯内腔的上部具有一用于供燃气燃烧、朝上敞口的燃烧腔室,所述燃烧腔室的顶部设置有一燃烧网布,所述燃烧腔室内设置有点火电极,所述炉芯内腔还具有若干个根部连接在炉芯的内壁上且能将吸收的热量传导 至水道的吸热柱。燃气和空气的混合气体可在燃烧网布上燃烧,燃烧产生的烟气可在风机作用下通过相邻吸热柱之间的缝隙由上往下流动,从而在炉芯内腔中实现与吸热柱的热交换,吸热柱吸收烟气中的热量,再传递至水道,使水道进口初始水温升高,同时烟气温度被下降至原始温度,而水蒸气则以凝结状态排出,即烟气中的显热和水蒸气的汽化潜热都被充分回收利用,使得壁挂炉的热效率大大提高。
在上述的冷凝式燃气壁挂炉中,所述吸热柱横向设置且呈错位的阵列排列,所述吸热柱成对设置在炉芯内腔中,两个成对设置的吸热柱顶面之间具有可供烟气下行的间隙。烟气可从吸热柱的间隙由上往下流动,吸热柱上下两层之间相互错位,烟气下行时候可以逐一经过各个吸热柱,吸热效率更高,两个成对设置的吸热柱分别设置在炉芯内壁的前后壁上。相邻成对设置的所述吸热柱之间的间隙位置各不相同。烟气在成对设置的吸热柱之间辗转向下流动,而不会直接下行,可以提高换热回收效果。所述吸热柱的设置密度由上往下逐渐增大。
在上述的冷凝式燃气壁挂炉中,所述燃烧腔室位于炉芯内腔的上部且由吸热柱隔成上大下小的斗状结构,所述燃烧腔室呈横向设置的三棱柱结构,所述燃烧腔室的纵截面呈V型。燃烧腔是上大下小,便于烟气由上往下流动且经过炉芯内由吸热柱隔成的排烟通道排出。设置在炉芯内壁上的吸热柱的柱面构成V型燃烧腔室的两个侧面,燃烧腔室的V型底部位于两个相对设置的吸热柱的间隙处,燃气燃烧后产生的烟气由燃烧腔室向下流入到对置的两个吸热柱之间的间隙并向下流动。
在上述的冷凝式燃气壁挂炉中,所述燃烧腔室的上方设置有一燃烧盖,所述燃烧盖包括进风口、出风口、以及设置在进风口和出风口之间的进气缓冲腔,所述进风口与风机组件相连通,所 述出风口与燃烧腔室相连通,所述燃烧网布设置在出风口和燃烧腔室之间。燃烧网布固定在燃烧室外端面与燃烧盖出风口法兰面之间,纵截面呈U型结构,燃烧面积更大,热效率更高。燃气和空气的混合气经缓冲腔缓冲后达到燃烧室,通过燃烧网布的网孔透入到燃烧腔中,经点火电极点火后在燃烧网布表面燃烧,燃烧网布为金属编织物,网孔分布均匀,使得火焰燃烧更加充分且稳定。火焰在风机作用下朝下喷射燃烧,产生的烟气也由上往下运动,最后通过排烟管进行排放。
在上述的冷凝式燃气壁挂炉中,所述进风口倾斜朝下敞口,所述出风口朝下敞口,所述进风口和出风口之间的夹角为120~150°。进风口和出风口之间存在一定夹角,优选值为135°,且两者之间具有的进气缓冲腔可以避免燃气和空气的混合气体直冲炉腔,造成燃烧不稳定或火焰回火影响风机组件的性能。
在上述的冷凝式燃气壁挂炉中,所述水道、吸热柱和炉芯为铝材一体铸造成型的整体式结构。铸铝件铸造工艺简单、热传导效果好且不易锈蚀,比一般传统的不锈钢材质轻盈,导热效果更好。
在上述的冷凝式燃气壁挂炉中,所述壳体为封闭式结构且壳体顶部具有能连通壳体内外的空气进口,所述空气进口为套设在排烟管上部且嵌装在壳体上的环状套管结构,所述空气进气管的进气口为位于壳体内的敞口结构,所述空气进气管的出气口与风机组件相连接。将壳体的空气进口和排烟管结合在一起,结构更加简单,锅炉组装更加方便。空气进气管由若干段不同直径的管子组成,内径由小变大,且下段管子部分内插于上段管子中,构成偏心腔,能有效对气流进行缓冲,降低风速,将噪音控制在较低的范围内。
在上述的冷凝式燃气壁挂炉中,所述冷凝装置包括设置在炉 芯下方的冷凝盘、与冷凝盘通过冷凝排水管相连接的冷凝水封,所述冷凝水封包括罐体和盖体,所述罐体具有水封腔、检测腔、用于隔离水封腔和检测腔的隔板,以及穿插在检测腔底面上的出水管,所述盖体具有一能插设在水封腔内的入水管。水封腔可以积聚冷凝水并对烟气进行水封,入水管的底部插入到水中,检测腔和入水管之间的间隙可以积聚用于检测的水,两者通过隔板相分离,避免水封腔内的积水过多的流入检测腔并由检测腔排出,从而使得水封腔内能够始终保持有水存在,进而避免烟气外漏进入到室内,冷凝水封罐和冷凝水封盖扣合连接,使得两者的拆装十分方便。
在上述的冷凝式燃气壁挂炉中,所述板式交换器总成具有与水道进出水口相连接的用于加热生活冷水的加热管路、生活冷水接口、生活热水接口、供暖出水接口、供暖回水接口和三通阀,所述加热管路的两端分别连接在水道的进水口和出水口上,所述生活冷水接口和生活热水接口之间具有若干换热管路,所述供暖回水接口、水道的进水口及加热管路通过三通阀进行连通或隔断。当启动生活用水时,三通阀打开,主换热器水道与板式热交换器管路形成内部循环,生活冷水经板式热交换器后与内部循环中的热水进行热交换以获得所需的生活热水;当生活用水停用时,三通阀关闭,主换热器水道中的水则不经板式热交换管路,而直接与供暖设备外部循环管路相通,最后由供暖回水接口回到主换热器。
与现有技术相比,本发明具有以下的优点:1、燃气和空气在风机前预混,由风机吹送至燃烧室,燃烧盖为呈一定角度的弯头结构,可以对混合气进行缓冲后再进入燃烧室,燃烧网布则为U型状的均匀的金属编织物,燃烧有效面积更大,燃烧更充分,火焰更稳定,燃烧效率更高,热效率最高可达到108%;2、燃烧盖 的进风口和出风口均朝下设置,风机组件引入的燃气和空气的混合气体经过进气缓冲腔缓冲后可以降低进气的声响,也可防止火焰回火影响风机性能,提高使用舒适性和安全性;3、冷凝水封的盖体可直接扣合在罐体上,拆装方便,从而使得对水封腔的加水及对检测腔的抽样检测均十分简单快捷,而且水封腔和检测腔及排水管相分离,能够保证水封腔中始终具有积水,避免有害气体外漏;4、冷凝装置设置在炉芯下方,冷凝产生的冷凝水也不会向上流动,不会在炉芯内壁及吸热柱上产生水膜,因而也不会影响热效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的侧面局部剖视图。
图3是本发明的俯视图。
图4是本发明的仰视图。
图5是本发明中主换热器的结构示意图。
图6是本发明中主换热器的右视结构示意图。
图7是图6中A-A截面图。
图8是图6中B-B截面图。
图9是图7中C-C截面图。
图10是本发明中空气进气管的剖视图。
图11是本发明中燃烧盖的剖视图。
图12是本发明中冷凝水封的剖视图。
图13是本发明中冷凝水封的侧视图。
图14是本发明中冷凝水封的仰视图。
图15是本发明中板式交换器总成的工作原理简图。
图中,1、壳体;2、主换热器;2a、炉芯;2b、水道;2c、 进水口;2d、出水口;2e、吸热柱;2f、燃烧腔室;3、燃气进气管;4、空气进气管;4a、进气口;4b、出气口;4c、折弯段;5、燃烧盖;5a、进风口;5b、出风口;5c、进气缓冲腔;6、风机组件;7、燃烧网布;8、点火器;9、点火电极;10、排烟管;11、空气进口;12、冷凝盘;13、燃气比例阀;14、膨胀水箱;15、板式交换器总成;15a、安全阀排水口;15b、供暖出水接口;15c、生活热水接口;15d、燃气接口;15e、生活冷水接口;15f、供暖回水接口;15g、加热管路;15h、换热管路;15i、三通阀;15j、循环水泵;16、冷凝排水管;17、供暖回水管;18、供暖出水管;20、冷凝水封;20a、罐体;20a1、水封腔;20a2、检测腔;20a3、隔板;20a4、出水管;20a5、安装孔;20a6、环形槽;20a7、排污口;20b、盖体;20b1、入水管;21、密封圈;22、密封垫片;23、密封盖;24、安全阀;25、预混器。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图,对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例。
参照图1和图2,本实施例为一种冷凝式燃气壁挂炉,包括壳体1、以及设置在壳体1内的主换热器2、燃气进气管3、空气进气管4、燃烧盖5、风机组件6、冷凝装置、排烟管10、膨胀水箱14和板式交换器总成15。燃烧盖5设置在主换热器2的顶部且与风机组件6相连。燃气进气管3一端用于通入燃气,另一端与风机组件6相连接,燃气进气管3和空气进气管4共同连接在风机组件6前端的预混器25上,燃气进气管3上设置有燃气比例阀13,该燃气比例阀13用于调整燃气的进气量,进而调整燃气在混合气体中的比例,提高燃烧效率。板式交换器总成15上连接有一安全阀24,安全阀24是保证锅炉正常运行的必要设备,当 锅炉压力超过工作压力的一定范围就要开启设置在壳体1底部的安全阀排水口15a放出锅炉内的汽水压力防止锅炉超压爆炸。冷凝装置包括设置在炉芯2a下方的冷凝盘12、与冷凝盘12通过冷凝排水管16相连接的冷凝水封20。
参照图12、图13和图14,冷凝水封20包括罐体20a和盖体20b,罐体20a具有水封腔20a1、检测腔20a2、用于隔离水封腔20a1和检测腔20a2的隔板20a3,以及穿插在检测腔20a2底面上的出水管20a4,盖体20b具有一能插设在水封腔20a1内的入水管20b1。罐体20a为椭圆柱状结构,隔板1e设置在罐体20a的短轴位置上,罐体20a的顶端具有一环形槽20a6。冷凝水封盖20b包括一能扣合在罐体20a上的盖体20b和一穿插在盖体20b上的入水管20b1,入水管20b1和盖体20b为注塑成型的一体式结构。
盖体20b和罐体20a之间通过嵌装在环形槽20a6内的密封圈21进行密封。入水管20b1位于水封腔20a1内,其底端距离水封腔20a1的底部的间距为5~8mm,优选为6mm,水封腔20a1的底部具有一排污口20a7,排污口20a7上通过螺纹旋接有一密封盖23,密封盖23的底面内壁与排污口20a7的底端之间设置有密封垫片22。
参照图1、图2、图4和图15,壳体1底部具有与燃气进气管3相连的燃气接口15d。板式交换器总成15具有与水道2b相连通的加热管路15g、生活冷水接口15e、生活热水接口15c、供暖出水接口15b和供暖回水接口15f,三通阀15i用于使得水道2b的进水口2c与供暖回水接口15f或加热管路15g相连通,三通阀15i和水道2b的进水口2c之间还具有循环水泵15j,通过三通阀15i的自动转换操作,可以保证生活用水的优先使用。生活冷水接口15e和生活热水接口15c之间具有一换热管路15h,供暖出水接口15b和水道2b的出水口2d相连接,供暖回水接口 15f与水道2b的进水口2c相连接。生活冷水接口15e为壁挂炉生活冷水进口,生活热水接口15c为供应生活所需的热水,供暖出水接口15b和供暖回水接口15f可以实现对地暖用水的循环加热,提高热使用率和节约用水。
参照图4、图12和图13,罐体20a的长轴的外壁底部上设置有对称设置有2个安装孔20a5,安装孔20a5、出水管20a4和罐体20a为注塑成型的一体式结构。冷凝水封20通过上述2个安装孔、出水管20a4和排污口20a7可连接固定在壳体1的底板上。
参照图1和图10,空气进气管4位于壳体1内,包括具有进气口4a的进气管4d、具有出气口4b的出气管4e和用于连接进气管4d和出气管4e的连接管件4f,出气口4b用于与风机组件6相连接。连接管件4f插接在出气管4e内,进气管4d内插在连接管件4f的偏心位置上,连接管件4f的外壁和用于连接进气管4e的内壁之间构成一偏心回流腔4c,能有效降低空气流动速度,把噪音减少到最低范围。
参照图1、图2和图3,排烟管10的底端与冷凝盘12相连接,排烟管10的上部插设在壳体1中,壳体1的顶部具有一能连通壳体1内外的空气进口11,空气进口11为套设在排烟管10上部且嵌装在壳体1上的环状结构。
参照图5、图6、图7、图8和图9,主换热器2包括炉芯2a和以螺旋管形式设置在炉芯2a外壁上的水道2b,水道2b的进水口2c设置在主换热器2的下部,出水口2d设置在主换热器2的上部。炉芯2a内腔具有供燃气燃烧的燃烧腔室2f和若干个吸热柱2e,吸热柱2e的根部连接在炉芯2a的内壁上且能将吸收的热量传导至水道2b。本实施例中,吸热柱2e横向设置且呈错位的阵列排列,即上下层之间的吸热柱2e相对错开,从而可对下行的烟气进行分流,提高吸热效率。
参照图8和图9,燃烧腔室2f位于炉芯2a内腔的上部且由吸热柱2e隔成上大下小的斗状结构,燃烧腔室2f呈横向设置的三棱柱结构,燃烧腔室2f的纵截面呈V型。吸热柱2e成对设置在炉芯2a内腔中,位于燃烧腔室2f前后两侧的两个成对设置的吸热柱2e顶面构成燃烧腔室2f的倾斜壁面。位于燃烧腔室2f下方的两个成对设置的吸热柱2e之间具有可供烟气下行的间隙,且上下或左右相邻的成对设置的吸热柱2e之间的间隙位置各不相同,即成对设置的吸热柱2e之间的间隙形成一个如图9所示的近似锯齿状的烟气下行通道,该设计可使得烟气在下行过程中流动方向发生变化,提高吸热效率。
参照图7和图9,吸热柱2e的设置密度由上往下逐渐增大。
本实施例中,水道2b、吸热柱2e和炉芯2a为一体铸造成型的整体式铸铝件,铸造工艺简单、热传导效果好且不易锈蚀。
参照图11,燃烧盖5的进风口5a倾斜朝下敞口且用于与风机组件6相连通,出风口5b朝下敞口且用于与燃烧腔2f相连通,进风口5a与出风口5b的夹角为135°。进气缓冲腔5c设置在进风口5a和出风口5b之间用于对风机组件6导出的混合气体进行缓冲以降低声响。
参照图1、图2和图9,燃烧盖5的出风口5b上设置有一向下凸起的网格状燃烧网布7,燃烧网布7的纵截面为向下凸起的U型结构,燃烧腔室2f内位于燃烧网布7的下方横向设置有一点火电极9,该点火电极9由设置在主换热器2前壁上的点火器8控制进行点火,燃烧网布7的U型设计和火焰下喷的燃烧方式可使得燃气在燃烧网布7上燃烧更加均匀、燃烧范围更广泛,加热效果更好。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例 做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。