CN106091382A - 燃气冷凝锅炉及其换热装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种燃气冷凝锅炉及其换热装置。其中，换热装置用于燃气冷凝锅炉，燃气冷凝锅炉产生的烟气与供暖系统的回水在换热装置中直接接触进行热交换。本发明实施例提供的燃气冷凝锅炉及其换热装置高效节能，安全可靠。

Description

燃气冷凝锅炉及其换热装置

技术领域

本发明涉及锅炉技术领域，特别是涉及一种燃气冷凝锅炉及其换热装置。

背景技术

冷凝燃气锅炉，是通过冷凝烟气中的水蒸汽，使得其中的汽化潜热得以回收利用，从而提高热效率的锅炉。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，从而达到提高锅炉效率的目的。

传统燃气锅炉中，排烟温度一般在120～180℃，甚至更高，使得燃料(例如天然气：CH4+2O2→CO2+2H2O)燃烧时产生的水，在烟气中是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％。而冷凝燃气锅炉，它把排烟温度降低到58℃冷凝温度以下，充分回收了烟气中的显热和水蒸汽的气化潜热，热效率最高可达106％(按低位热值计算)。

传统燃气锅炉节能效果差，占地面积大，升温速度缓慢：传统冷凝锅炉采用管式换热器，传热系数小，换热效果差，锅炉机组启动时升温速度缓慢，需要的时间长。而且为得到冷凝效果，只有增大换热面积，占地面积很大。

传统燃气锅炉使用寿命短，存在安全隐患：传统冷凝锅炉采用管式换热器，冷凝水凝结在管壁上，会发生低温腐蚀，管壁减薄导致泄露，不但锅炉使用寿命短，而且影响锅炉安全稳定运行。

发明内容

本发明提供一种燃气冷凝锅炉及其换热装置，能够解决现有技术中锅炉不环保节能、寿命短的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种换热装置，换热装置用于燃气冷凝锅炉，燃气冷凝锅炉产生的烟气与供暖系统的回水在换热装置中直接接触进行热交换。

其中，燃气冷凝锅炉包括筒体，换热装置设于筒体内，换热装置为淋水盘，淋水盘具有多个孔，回水穿越多个孔与烟气进行热交换。

其中，淋水盘为多个，且在竖直方向上间隔设置。

其中，相邻的淋水盘其中一个一端与换热装置的左壁连接，另一端与换热装置的右壁不连接；相邻的淋水盘另一个一端与换热装置的左壁不连接，另一端与换热装置的右壁连接。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种燃气冷凝锅炉，燃气冷凝锅炉包括如前的换热装置。

其中，燃气冷凝锅炉包括筒体，换热装置设于筒体内，换热装置上部设有回水水箱，筒体的右端设有冷空气进口，左端设有热空气出口，筒体的上端设有回水进口，回水水箱内设有换热器，来自供暖系统的回水从回水进口进入并与从冷空气进口进入的冷空气通过换热器进行热交换，冷空气热交换后变为热空气从热空气出口流出。

其中，换热器包括一截面呈圆形的基管，基管的外表面形成多圈等距设置的翅片，基管的内表面形成多圈等距设置的螺纹或翅片，基管、基管外表面形成的翅片以及螺纹采用同种材质一体成型。

其中，燃气冷凝锅炉还包括燃烧器，热空气通过热风道进入燃烧器参与燃烧。

其中，燃气冷凝锅炉还包括波纹炉胆燃烧室，波纹炉胆燃烧室设于筒体内部，空气通过燃烧器进入燃烧室参与燃烧，燃烧后产生的烟气与包覆在燃烧室外的水进行热交换。

其中，燃气冷凝锅炉还包括转向室，燃烧后产生的烟气经过热交换后通过转向室进入换热装置。

本发明实施例提供的燃气冷凝锅炉及其换热装置通过将燃气冷凝锅炉产生的烟气与供暖系统的回水直接接触进行热交换，本发明实施例提供的燃气冷凝锅炉及其换热装置高效节能，安全可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本发明燃气冷凝锅炉一实施例的剖面结构示意简图；

图2是图1所示的燃气冷凝锅炉的换热装置的结构示意图；

图3是图1所示的燃气冷凝锅炉的换热器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1是本发明燃气冷凝锅炉一实施例的剖面结构示意简图。本发明实施例的燃气冷凝锅炉包括燃烧器21、筒体22、波纹炉胆燃烧室23、转向室24、换热装置25、回水水箱26、冷空气进口27、热空气出口28、换热器29、烟囱30、补水箱31、出水管32。

燃烧器21用于燃料燃烧，本实施例的燃烧器采用金属纤维表面燃烧式燃烧器21，是以特种金属纤维作为燃烧表面，燃烧强度可以达到2500kw/㎡，火焰短，仅为传统扩散式火焰的三分之一。这样，燃烧室就相对缩小很多，锅炉整体尺寸缩小。波纹炉胆燃烧室23整体呈圆柱形，筒体22的外壁采用保温外护板，用于保持锅炉内的温度。波纹炉胆燃烧室23能够强化炉膛内的传热。

请结合参照图2，图2是图1所示的燃气冷凝锅炉的结构简图。筒体22内设有换热装置25，换热装置25的上部设有进水口251和出烟口252、下部设有出水口253和进烟口254，在本实施例中，进水口251进来的水为从回水水箱26热交换后的回水，出水口253流出的水进入筒体22下部，进烟口254进来的烟为从转向室24进入的烟气，出烟口252流出的烟为进行热交换后的冷却烟气。换热装置25的内壁设有淋水盘255，淋水盘255具有多个孔，回水穿越多个孔与烟气进行热交换。在本实施例中，淋水盘255为多个，且在竖直方向上间隔设置。相邻的淋水盘255其中一个一端与换热装置25的左壁连接，另一端与换热装置25的右壁不连接；相邻的淋水盘另一个一端与换热装置25的左壁不连接，另一端与换热装置25的右壁连接。通过上述设置能够延长烟气在筒体22内的停留时间，让烟气充分参与热交换。在本实施例中，淋水盘255为筛状多孔钢板，回水通过多个孔分散成多股细小的水流，水流呈柱状或水滴状，不会被烟气带走，热交换效果好。

换热装置25上部设有回水水箱26，筒体22的右端设有冷空气进口27，左端设有热空气出口28，筒体22的上端设有回水进口，回水水箱26内设有换热器29，来自供暖系统的回水从回水进口进入并与从冷空气进口27进入的冷空气通过换热器29进行热交换，冷空气热交换后变为热空气从热空气出口28流出。

请结合参阅图3，图3是图1所示的燃气冷凝锅炉的换热器的结构示意图。本发明实施例的换热器29包括基管1，该基管1的截面呈圆形，基管1的外表面形成多圈等距设置的翅片2，翅片2可呈螺旋形等距设置于基管1的外表面，也可为H形翅片等距设置于基管1的外表面，本领域技术人员可根据具体情况设置，优选地，基管1的外表面形成的翅片2的高度为5-8mm。基管1的内表面形成有多圈等距设置的螺纹3或翅片(图未示)，基管1、基管1的外表面形成的翅片2以及螺纹3采用同种材质一体成型。

本发明的换热器具有以下优点：

1.体积小，重量轻，便于安装。传统的换热器体积庞大，在满足相同热负荷的工况时，内螺纹外翅片管换热器体积又只有传统管壳式换热器的1/10左右，占地面积小，节省空间；同时也因为体积小、重量轻，更加便于安装、拆卸。

2.结垢少，维护方便。换热器结垢会直接降低换热效果，达不到工艺要求，影响生产效率，增加维护费用，因此尽量降低结垢倾向是内螺纹外翅片管式换热器设计重要因素。内螺纹外翅片管是根据用户不同的循环水量，设计换热管螺旋线的螺距及螺纹的深度，轧制而成的螺旋换热管件，利用流体在特制螺旋槽管内以一定流速旋转流动，达到湍流状态，管壁附近的流速增加，横向冲刷管壁，使水垢附着不到管壁上；其二是该换热管是用特殊工艺制作的换热元件，本身带有热胀冷缩的能力，收缩和膨胀能起到自洁的作用；其三是该换热管在正常运行时，由于在特制的螺旋管通过，会产生固定范围高频颤动，使介质中的杂质处于悬浮状态，这也是使管壁不会积垢的重要因素。

3.耐温、耐压，寿命长。内螺纹外翅片管换热器的换热管束和管板采用相同材质，具有统一的膨胀系数，不会由于压力和温度变化而引起换热器的变形。换热器无需加装减温、减压装置，最高耐温400℃，耐压5.3MPa。

4.高效节能。内螺纹外翅片管换热器因其独特的设计，显著地提高换热能力，尤其在有相变的换热工况时，较传统换热器更有显著优势。在汽水交换如蒸汽加热水的工况下，常规的管壳式换热器换热系数k值一般最高为6000W/(m²·℃)，内螺纹外翅片管换热器其换热系数k值可高达14000W/(m²·℃)。

值得说明的是，本发明实施例的燃气冷凝锅炉还包括补水箱31，补水箱31用于在筒体22内的水缺少时，向筒体22内补水。

以上介绍了本发明实施例的燃气冷凝锅炉的结构，下面结合附图1-3说明燃气冷凝锅炉的工作过程。

燃烧用空气通过冷空气进口27进入回水水箱26，在回水水箱26内通过换热器29进行换热使得回水温度降低，冷空气加热变热空气，热空气通过热风道进入燃烧器21参与燃烧。天然气进入燃烧器21并在波纹炉胆燃烧室23内充分燃烧，产生的高温烟气与沉浸在水中的波纹炉胆燃烧室23进行换热，换热后的烟气通过转向室24进入换热装置25，换热装置25接收从回水水箱26热交换后的回水并与烟气直接接触进行热交换，热交换后，冷却烟气，加热回水，烟气通过烟囱30排入大气。被加热的回水流入至筒体22的下部，被波纹炉胆燃烧室23加热，最终达到预设温度后经过出水管32被循环水泵抽出，参与供暖系统供热。

本发明实施例的燃气冷凝锅炉具有以下优点：

1.因为采用气水直接换热的方式，简化了锅炉结构，缩小了换热面积，锅炉占地面积小，耗费钢材少，制造成本低。

2.烟气与水在直接换热时，烟气中的水蒸汽凝结成的冷凝水混合在水中，起到回收冷凝水的作用，这对新疆等干旱少雨的地区尤为重要。

3.烟气与水在直接换热时，水升温时氧的溶解度降低，起到了除氧的作用，系统无需除氧器，减少了受热面的氧腐蚀，延长了锅炉的使用寿命。

4.采用波纹炉胆，强化炉膛内的传热。

5.采用金属纤维表面燃烧式燃烧器，缩小了燃烧室体积。

6.采用淋水盘式换热装置，回水通过重力下落，无需任何能量，省电节能。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种换热装置，其特征在于，所述换热装置用于燃气冷凝锅炉，所述燃气冷凝锅炉产生的烟气与供暖系统的回水在所述换热装置中直接接触进行热交换。

2.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，所述燃气冷凝锅炉包括筒体，所述换热装置设于所述筒体内，所述换热装置的内壁设有淋水盘，所述淋水盘具有多个孔，所述回水穿越所述多个孔后与所述烟气进行直接热交换。

3.根据权利要求2所述的换热装置，其特征在于，所述淋水盘为多个，且在竖直方向上间隔设置。

4.根据权利要求3所述的换热装置，其特征在于，相邻的所述淋水盘其中一个一端与所述换热装置的左壁连接，另一端与所述换热装置的右壁不连接；相邻的所述淋水盘另一个一端与所述换热装置的左壁不连接，另一端与所述换热装置的右壁连接。

5.一种燃气冷凝锅炉，其特征在于，所述燃气冷凝锅炉包括如权利要求1-4任一项的换热装置。

6.根据权利要求5所述的燃气冷凝锅炉，其特征在于，所述燃气冷凝锅炉包括筒体，所述换热装置设于所述筒体内，所述换热装置上部设有回水水箱，所述筒体的右端设有冷空气进口，左端设有热空气出口，所述筒体的上端设有回水进口，所述回水水箱内设有换热器，来自所述供暖系统的回水从所述回水进口进入并与从所述冷空气进口进入的冷空气通过换热器进行热交换，所述冷空气热交换后变为热空气从所述热空气出口流出。

7.根据权利要求6所述的燃气冷凝锅炉，其特征在于，所述换热器包括一截面为圆形的基管，所述基管的外表面形成多圈等距设置的翅片，所述基管的内表面形成多圈等距设置的螺纹或翅片，所述基管、所述基管外表面形成的所述翅片以及所述螺纹采用同种材质一体成型。

8.根据权利要求7所述的燃气冷凝锅炉，其特征在于，所述燃气冷凝锅炉还包括燃烧器，所述热空气通过热风道进入所述燃烧器参与燃烧。

9.根据权利要求8所述的燃气冷凝锅炉，其特征在于，所述燃气冷凝锅炉还包括波纹炉胆燃烧室，所述波纹炉胆燃烧室设于所述筒体内部，所述空气通过所述燃烧器进入所述燃烧室参与燃烧，燃烧后产生的烟气与包覆在所述燃烧室外的水进行间接热交换。

10.根据权利要求9所述的燃气冷凝锅炉，其特征在于，所述燃气冷凝锅炉还包括转向室，燃烧后产生的烟气经过热交换后通过所述转向室进入所述换热装置。