CN105423369A - 一种商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统 - Google Patents

一种商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统 Download PDF

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    • F24CDOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C13/00Stoves or ranges with additional provisions for heating water

Abstract

本发明公开了一种商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统,涉及商用及类似用途燃气锅灶的高温烟气的废热回收及热水供应技术领域,主要由燃气锅灶、烟气-水换热器、水箱等组成。本发明的商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统从根本上克服了传统炉灶废热利用系统的系统复杂、造价高、控制困难、故障频繁、水温不能恒定、资源浪费等缺陷,有着显著的优越性。

Description

一种商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统
技术领域
本发明涉及商用及类似用途燃气锅灶的高温烟气的废热回收及热水供应技术领域,更具体地说是一种商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统。
背景技术
近年来,随着国家环保政策日趋严格、人民生活水平的提高,天然气(包括管道天然气、液化天然气、压缩天然气、石油液化气等气体燃料)燃料得到迅速普及使用,由于相对于电力价格更为经济,并且中式炊事习惯需要高温火力,因此商用燃气锅灶在大中专学校食堂、各类饭店宾馆、医院、机关企事业单位公共食堂等各种场合大量投入使用,而商用燃气锅灶的热利用效率实际还不到35%(炒灶不到25%、大锅灶不到40%),大锅灶排烟口温度高达550~600℃,炒灶排烟温度还要高,大量的热能被白白浪费,因此燃气锅灶具有巨大的节能潜力。以一所20000在校生的大学为例,商用燃气炉灶投入使用量大约50~80台,如将热利用效率提高20%,每台灶每天可节省的燃气量大约4立方米,学校每年可节省燃料65000立方米,每年直接的节能效益约20万元,同时由于降低了排烟温度,从而改善了食堂炊事环境,也减少了火灾等安全隐患。
现有的商用燃气锅灶烟气废热回收,基本上都是将热回收装置安装于每台炉灶的炉膛及后续排烟口,将自来水接到每个热回收装置进水口,进水口安装电磁阀,在出水口安装温度传感器,当温度传感器检测到热回收装置上部水温达到设定温度时,进水电磁阀打开,常温自来水进入热回收装置内,将热水顶出,并送入储存水箱待用,当温度传感器检测到出水温度低于设定值,关闭上水电磁阀。
该做法理论上可行,但实际中,由于每台热回收装置都安装有电磁阀和温度传感器,任何一个温度传感器损坏或失灵、电磁阀关闭不严或故障,都将导致系统甚至炉灶不能正常使用;由于可能的故障点多,且排查难度大,因此使用中维修频繁、维修耗时长;所有热回收装置的温度传感器测量灵敏度、准确度和精度并不能完全相同,在使用不同炉灶时,废热回收装置产生的热水温度并不相同造成水温无法恒定;水箱未及时使用的剩余水由于散热造成水温偏低且无法再加热最终导致水箱水温不符合使用要求;当水箱达到满水时炉灶所产生的多余热水将无法储存只得通过水箱溢流造成热量和水资源的双重浪费;因此,该做法难以做到恒温供水,同时并没有充分利用商用炉灶烟气废热。
发明内容
本发明的目的是为了弥补现有技术的不足,提供一种商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统,包括多台燃气大锅灶、一台储水箱,其特征在于:所述的多台燃气大锅灶上都安装有烟气-水换热器,烟气-水换热器由进水总管、出水总管、方形翅片管组成,进水总管和出水总管竖直安装,进水总管和出水总管之间安装有方形翅片管,方形翅片管上安装有翅片,储水箱的中下部位置安装有换热回水总管,烟气-水换热器上的出水总管的顶部都安装在换热回水总管上,储水箱的底部安装有换热供水总管,烟气-水换热器上的进水总管的底部都安装在换热供水总管上,换热供水总管末端安装有清洗排污阀,水箱的上部安装有水箱进水管,水箱进水管上安装有电磁阀和热量计,水箱进水管上还安装有手动上水阀,手动上水阀和电磁阀之间并联连接,水箱的下部安装有热水供水管,热水供水管安装在水箱上高于换热回水总管的位置,热水供水管上安装有热量计,热水供水管和水箱的底部还安装有一个余水供应管,余水供应管上安装有余水供应电磁阀和余水供应手动阀,余水供应电磁阀和余水供应手动阀之间并联连接。
所述的一种商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统,其特征在于:所述的燃气大锅灶的个数为2个或2个以上。
所述的一种商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统,其特征在于:所述的水箱为双层不锈钢保温水箱,整体聚氨酯发泡保温成型。
所述的一种商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统,其特征在于:所述的方形翅片管由优质碳素钢或不锈钢制成,翅片由铝合金或不锈钢制成。
所述的一种商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统,其特征在于:所述的水箱的下部安装有水温传感器和液位传感器,水温传感器、液位传感器联锁控制水箱进水管上的电磁阀。
所述的一种商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统,其特征在于:所述的换热回水总管和换热供水总管都为倾斜管,倾斜度不小于3%。
所述的一种商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统,其特征在于:所述的换热供水总管上并联的安装有N台循环加热泵,N为1或大于1的自然数,热水供水管上并联的安装有多台恒压供水变频泵和一个手动自流阀,恒压供水变频泵的个数为1个或1个以上。
本发明的工作原理为:
本发明用于有效利用商业燃气锅灶所排放的高温废气中的热量并进行恒温储存和提供生活热水,在提高能源利用效率、解决炊事或其它场合热水需求的同时,改善炊事场所工作环境、消除火灾隐患、降低食堂排烟系统负担。本专利基于温差自然循环加热和恒温、变液位控制的分布式商用燃气锅灶烟气废热无动力回收系统,包括热水供应系统,采用了烟气-水顺流换热器原理、温差自然循环原理、恒温变液位控制原理、流量温度积分测量得热量原理、热水自重供水原理。炉灶使用时段,液位传感器检测水箱液位高度,若存水高度不足,将打开上水电磁阀直到满足温差循环的水位高度,若干台商业燃气炉灶排烟口上安装烟气-水方形翅片管换热器,进出水口并联并与水箱连通,每台烟气-水方翅片管换热器作为一个独立的加热装置,炉灶使用时,高温烟气流经烟道将换热器管道内水加热,在温差作用下,管道内加热后的水向上流动回到水箱,水箱内温度较低的水补充到换热器内,水箱水不断被循环加热,当水箱内水温达到使用要求时,水箱上部补水电磁阀打开向水箱内补入常温自来水,当补水后水箱水温出现下降到某设定值,上水电磁阀自动关闭。随着炉灶使用时间的延长,电磁阀在温度传感器控制下不断打开向水箱内补充自来水,使水箱水位逐渐抬高直至满水位,在此过程中,水箱内水温基本保持不变,即在热水加热制备同时可随时供应符合要求的热水。在水箱满水情况下,由受液位控制的上水电磁阀和浮球阀双重保护作用下,不再向水箱补水,水箱内热水在原设定温度基础上继续升温,直到热水使用时水箱液位下降再向水箱补入自来水,将水温逐渐降回到原设定温度。自来水上水管道安装的热量计测量补水流量和热量积分值,热水供应管道出口同时也安装有热量计,测量热水供应流量和热量积分值。
本发明的优点在于:
(1)本发明在不影响商用燃气锅灶使用效果和使用状态情况下,根据其结构尺寸,合理地在排烟口加装烟气-水方形翅片管换热器,分布式安装于每个锅灶换热器作为独立加热热源,通过烟气-水换热,将任意投入使用的炉灶高温烟气中携带的热量进行充分吸收利用,通过水箱内热水温度检测控制补水电磁阀的补水量,保持动态控制液位高度而使水箱水温恒定,实现恒温热水供应的目标;
(2)利用温差自然循环原理,自动循环加热水箱热水,同时不会产生未使用炉灶换热器水的流动造成换热器向空气反向散热而降低系统得热效果,相对于水泵强制循环加热,避免了无谓的电力消耗和降低系统换热效率;
(3)本发明的废热回收及热水供应系统分散加热,集中控制,若干个炉灶换热器并联使用,组成一个废热回收加热模块(组);若干个模块(组)再并联构成整个炉灶烟气废热回收系统,整个废热回收及供应系统的储热水箱具备储热、补水、动态恒水温液位控制、进一步升温、自动循环再加热和自动恒温供水等功能,只在水箱上安装一只补水电磁阀和温度传感器,而无需在每台换热器进出口位置安装上水电磁阀和温度传感器。从根本上克服了传统炉灶废热利用系统的系统复杂、造价高、控制困难、故障频繁、水温不能恒定、资源浪费等缺陷,有着显著的优越性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为储水箱无法高置时本发明的结构示意图。
图3为本发明烟气-水换热器的结构示意图。
具体实施方式
参见附图,一种商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统,包括多台燃气大锅灶1、一台储水箱2,所述的多台燃气大锅灶1上都安装有烟气-水换热器3,烟气-水换热器3由进水总管4、出水总管5、方形翅片管6组成,进水总管4和出水总管5竖直安装,进水总管4和出水总管5之间安装有方形翅片管6,方形翅片管6上安装有翅片7,储水箱2的中下部位置安装有换热回水总管8,烟气-水换热器3上的出水总管5的顶部都安装在换热回水总管8上,储水箱2的底部安装有换热供水总管9,烟气-水换热器2上的进水总管4的底部都安装在换热供水总管9上,换热供水总管9的末端安装有清洗排污阀10,储水箱2的上部安装有水箱进水管11,水箱进水管11上安装有电磁阀12和热量计13,水箱进水管11上还安装有手动上水阀14,手动上水阀14和电磁阀12并联连接,储水箱2的下部安装有热水供水管15,热水供水管15安装在储水箱2上高于换热回水总管8的位置,热水供水管15上安装有热量计16,热水供水管15和储水箱2的底部之间还安装有一个余水供应管17,余水供应管17上安装有余水供应电磁阀18和余水供应手动阀19,余水供应电磁阀18和余水供应手动阀19之间并联连接;所述的燃气大锅灶(炒灶)1的个数为2个或2个以上;所述的储水箱2为双层不锈钢保温水箱,整体聚氨酯发泡保温成型;所述的方形翅片管6由优质碳素钢或不锈钢制成,翅片7由铝合金或不锈钢制成;所述的储水箱2的下部安装有水温传感器20和液位传感器21,水温传感器20、液位传感器21连锁控制水箱进水管11上的电磁阀12;所述的换热回水总管8和换热供水总管9都为倾斜管,倾斜度不小于3%;参见附图2,当储水箱2无法高置时,所述的换热供水总管9上并联的安装有N台循环加热泵22,N为1或大于1的自然数,热水供水管15上并联的安装有多台恒压供水变频泵23和一个手动自流阀24,恒压供水变频泵23的个数为1个或1个以上。

Claims (7)

1.一种商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统,包括多台燃气大锅灶、一台储水箱,其特征在于:所述的多台燃气大锅灶上都安装有烟气-水换热器,烟气-水换热器由进水总管、出水总管、方形翅片管组成,进水总管和出水总管竖直安装,进水总管和出水总管之间安装有方形翅片管,方形翅片管上安装有翅片,储水箱的中下部位置安装有换热回水总管,烟气-水换热器上的出水总管的顶部都安装在换热回水总管上,储水箱的底部安装有换热供水总管,烟气-水换热器上的进水总管的底部都安装在换热供水总管上,换热供水总管的末端安装有清洗排污阀,储水箱的上部安装有水箱进水管,水箱进水管上安装有电磁阀和热量计,水箱进水管上还安装有手动上水阀,手动上水阀和电磁阀并联连接,储水箱的下部安装有热水供水管,热水供水管安装在储水箱上高于换热回水总管的位置,热水供水管上安装有热量计,热水供水管和储水箱的底部之间还安装有一个余水供应管,余水供应管上安装有余水供应电磁阀和余水供应手动阀,余水供应电磁阀和余水供应手动阀之间并联连接。
2.根据权利要求1所述的一种商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统,其特征在于:所述的燃气大锅灶的个数为2个或2个以上。
3.根据权利要求1所述的一种商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统,其特征在于:所述的储水箱为双层不锈钢保温水箱,整体聚氨酯发泡保温成型。
4.根据权利要求1所述的一种商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统,其特征在于:所述的方形翅片管由优质碳素钢或不锈钢制成,翅片为方形或H形,由铝合金或不锈钢制成。
5.根据权利要求1所述的一种商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统,其特征在于:所述的储水箱的下部安装有水温传感器和液位传感器,水温传感器、液位传感器连锁控制水箱进水管上的电磁阀。
6.根据权利要求1所述的一种商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统,其特征在于:所述的换热回水总管和换热供水总管都为倾斜管,倾斜度不小于3%。
7.根据权利要求1所述的一种商用燃气锅灶烟气废热无动力回收及热水供应系统,其特征在于:所述的换热供水总管上并联的安装有N台循环加热泵,N为1或大于1的自然数,热水供应管上并联安装有多台恒压供水变频泵和一个手动自流阀,恒压供水变频泵的个数为1个或1个以上。
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