CN106152517A - 一种梯度冷凝式燃气供热机组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种梯度冷凝式燃气供热机组，包括本体、高效换热装置、尾部烟箱、底座、及连接管路。所述的高效换热装置，由外壳、管束、方形内筒组成，为了增大单位体积的传热面积，管束采用强化传热措施在其外表面增加设置了螺旋翅片。为了使高温烟气与低温流体能充分接触，在方形内筒结构设计上使管束与高温烟气方向垂直且梯度阵列布置，并使外壳与方形内筒间通过管束形成低温流体的直流通道。管束与从本体出烟口喷出的高温烟气呈逆错流形式布置，增加了管束内低温流体在高温烟气间的滞留时间，使排烟温度可低于70℃。本发明具有结构简单、成本低、运行安全、节能环保的特点，通过高效换热装置实现梯度冷凝换热，有效地回收了排烟中显热与汽化潜热，提高了热效率。
Description
技术领域：
本发明涉及一种新型燃气供热机组，具体来说是一种梯度冷凝式燃气供热机组，属于建筑行业供热采暖技术领域。
背景技术
一般来说，冷凝余热回收锅炉的设计原理主要在于两个方面：(1)降低排烟温度，使烟气能达到露点温度，形成冷凝水，释放出汽化潜热；(2)有效吸收烟气中的余热，减少显热损失。当烟气冷却至露点，烟气中的水蒸气便开始冷凝、析出。烟气露点主要取决于烟气中水蒸气的分压力，水蒸气的分压力升高，露点升高，反之亦然。当烟气温度低于露点时，水蒸气便开始局部冷凝，由于水蒸气的冷凝，水蒸气分压减小，对应的露点也降低，直到其降为与烟气温度相同，此时达到一个新的饱和水蒸气平衡状态，冷凝停止。因此，当烟温低于露点时，只是一部分水蒸气冷凝。而且，烟气露点还与燃气的组成以及燃烧的过剩空气系数等有关。
普通燃气锅炉受换热器结构的限制，排烟温度较高，远高于烟气露点，汽化潜热无法利用。而冷凝余热回收锅炉通过增加冷凝换热器、改变换热方式和结构等措施使排烟温度降低，不仅能够充分吸收烟气的显热，还能利用烟气中部分水蒸气的汽化潜热，比普通燃气锅炉的热效率提高5％～10％，如若以天然气低热值计算，则冷凝余热回收锅炉的热效率可以达到甚至超过100％。目前，市场上流行的冷凝余热回收锅炉在结构上都设有高效冷凝换热器和空气预热器，用来吸收锅炉尾部排烟中的显热和水蒸气冷凝所释放的潜热，这样势必造成系统的庞大和设备结构的复杂，工程造价也很高。
发明内容
针对上述现有技术的不足，提出并公开一种梯度冷凝式燃气供热机组，具体说是一种没有设置专用空气预热器和冷凝换热器，采用烟气-水逆错流换热形式的梯度冷凝式常压热水燃气供热机组。
本发明的技术方案如下：
一种梯度冷凝式燃气供热机组，包括本体(1)、高效换热装置(2)、尾部烟箱(3)、底座(4)、及连接管路(5)，其特征在于所述本体(1)为立式结构，所述高效换热装置(2)通过两对方形法兰分别与本体(1)和尾部烟箱(3)进行连接，所述底座(4)通过焊接和螺栓连接方式分别与本体(1)和高效换热装置(2)连接；所述高效换热装置(2)由外壳(2-1)、管束(2-2)、方形内筒(2-3)组成，所述高效换热装置2的管束2-1外表面设置有螺旋翅片；所述方形内筒(2-3)的两侧管板上设置有错列的梯形阵列孔束，方形内筒(2-3)两端焊接有用于连接本体(1)和尾部烟箱(4)的方形法兰；所述管束(2-2)与方形内筒(2-3)两侧梯形阵列布置的板孔束焊接成形，使管束(2-2)与本体(1)出烟口横向垂直布置，构成与本体(1)排出水平方向的烟气呈错流形式；所述外壳(2-1)由窄L型钢板设置在方形内筒(2-3)外侧形成流体夹层，使管束(2-2)内孔与流体夹层形成低温流体通道。
所述本体(1)上设置有大气连通管、燃烧机接口和供热机组低温流体出口，高效换热装置(2)两端设置有方形法兰，本体(1)出烟口和尾部烟箱(3)进烟口分别设置有方形法兰。高效换热装置(2)通过两对方形法兰分别与本体(1)和尾部烟箱(3)进行连接，底座(4)通过焊接和螺栓连接方式分别与本体(1)和高效换热装置(2)连接。
所述连接管路(5)连接本体(1)与高效换热装置(2)的水路通道、供热机组低温流体出入口、以及大气连通管。本体(1)与高效换热装置(2)的低温流体通道连接管路(5)设置在靠近本体的高效换热器(2)下部，供热机组低温流体入口设置在靠近尾部烟箱(3)一端的高效换热装置(2)下部，供热机组低温流体出口设置在本体(1)的右上侧部，大气连通管设置在本体(1)的顶部。
为了使烟气能与之错流布置的管束(2-2)中的流体换热能力更强，将低温流体入口设置在靠近尾部烟箱(3)一端的高效换热装置(2)的尾部下方，与高温烟气形成逆错流的梯度冷凝换热方式，可更有效的回收尾气排烟中的显热与汽化潜热。
为了增大单位体积的传热面积，管束(2-2)采用强化传热措施在其外表面增加设置了螺旋翅片。为了使高温烟气与低温流体能充分接触，在方形内筒(2-1)结构设计上使管束(2-2)与高温烟气方向垂直且梯度阵列布置，并使外壳(2-3)与方形内筒(2-1)间通过管束(2-2)形成低温流体的直流通道，使高温烟气与低温流体增加了接触时间，使排烟温度更低。管束(2-2)与从本体(1)出烟口喷出的高温烟气呈逆错流形式布置，增加了管束(2-2)内低温流体在高温烟气间的滞留时间，使排烟温度可低于70℃，外壳(2-3)的窄L型水通道使低温流体流速更快，有效地回收了排烟中显热与汽化潜热，因而大大提高了换热效率。
采用本发明所提供的技术方案，可取得的有益效果是：(1)本发明采用强化传热措施在管束外表面设置了螺旋翅片，在有效的空间内使换热面积增加了7倍以上；(2)本发明结构简单，可选用现有的金属材料和通用零部件，并采用常规的工艺加工制作，容易实施；(3)本发明在结构设计上采用管束与高温烟气呈逆错流形式布置，增加了管束内低温流体在高温烟气间的滞留时间，机组排烟温度可低于70℃；(4)本发明具有结构简单、成本低、运行安全、节能环保的特点，通过高效换热装置实现梯度冷凝换热，有效地回收了排烟中显热与汽化潜热，提高了热效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1、本体，2、高效换热装置，2-1、外壳，2-2、管束，2-3、方形内筒，3、尾部烟箱，4、底座，5、连接管路。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明进一步说明，并详细阐述具体实施方法。
一种梯度冷凝式燃气供热机组，包括本体(1)、高效换热装置(2)、尾部烟箱(3)、底座(4)、及连接管路(5)。
高效换热装置(2)由外壳(2-1)、管束(2-2)、方形内筒(2-3)组成，在方形内筒(2-3)的两侧管板上设置有错列的梯形阵列孔束，两端焊接有用于连接本体(1)和尾部烟箱(4)的方形法兰，管束(2-2)与方形内筒(2-3)两侧梯形阵列布置的板孔束焊接成形，使管束(2-2)与本体(1)出烟口横向垂直布置，构成与本体(1)排出水平方向的烟气呈错流形式。外壳(2-1)由窄L型钢板设置在方形内筒(2-3)外侧形成流体夹层，使管束(2-2)内孔与流体夹层形成低温流体通道。
本体(1)上设置有大气连通管、燃烧机接口和供热机组低温流体出口，高效换热装置(2)两端设置有方形法兰，本体(1)出烟口和尾部烟箱(3)进烟口分别设置有方形法兰。高效换热装置(2)通过两对方形法兰分别与本体(1)和尾部烟箱(3)进行连接，底座(4)通过焊接和螺栓连接方式分别与本体(1)和高效换热装置(2)连接。
连接管路(5)连接本体(1)与高效换热装置(2)的水路通道、供热机组低温流体出入口、以及大气连通管。本体(1)与高效换热装置(2)的低温流体通道连接管路(5)设置在靠近本体的高效换热器(2)下部，供热机组低温流体入口设置在靠近尾部烟箱(3)一端的高效换热装置(2)下部，供热机组低温流体出口设置在本体(1)的右上侧部，大气连通管设置在本体(1)的顶部。
为了使烟气能与之错流布置的管束(2-2)中的流体换热能力更强，将低温流体入口设置在靠近尾部烟箱(3)一端的高效换热装置(2)的尾部下方，与高温烟气形成逆错流的梯度冷凝换热方式，可更有效的回收尾气排烟中的显热与汽化潜热。
Claims (2)
1.一种梯度冷凝式燃气供热机组，包括本体(1)、高效换热装置(2)、尾部烟箱(3)、底座(4)、及连接管路(5)，其特征在于所述本体(1)为立式结构，所述高效换热装置(2)通过两对方形法兰分别与本体(1)和尾部烟箱(3)进行连接，所述底座(4)通过焊接和螺栓连接方式分别与本体(1)和高效换热装置(2)连接；所述高效换热装置(2)由外壳(2-1)、管束(2-2)、方形内筒(2-3)组成，所述高效换热装置2的管束2-1外表面设置有螺旋翅片；所述方形内筒(2-3)的两侧管板上设置有错列的梯形阵列孔束，方形内筒(2-3)两端焊接有用于连接本体(1)和尾部烟箱(4)的方形法兰；所述管束(2-2)与方形内筒(2-3)两侧梯形阵列布置的板孔束焊接成形，使管束(2-2)与本体(1)出烟口横向垂直布置，构成与本体(1)排出水平方向的烟气呈错流形式；所述外壳(2-1)由窄L型钢板设置在方形内筒(2-3)外侧形成流体夹层，使管束(2-2)内孔与流体夹层形成低温流体通道。
2.根据权利要求1所述的一种梯度冷凝式燃气供热机组，其特征在于所述低温流体入口设置在靠近尾部烟箱(3)一端的高效换热装置(2)的尾部下方，与高温烟气形成逆错流的梯度冷凝换热。
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