CN107131645A - 一种深度冷凝壁挂炉系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种深度冷凝壁挂炉系统，特别涉及一种烟气先后经过普通冷凝换热器和带热泵的冷凝换热器的思路。本发明的系统主要包括蒸发器、冷凝换热器、主换热器、燃烧器三通阀、燃气调节阀、热水交换器、水泵、排气阀、膨胀水箱、冷凝器、热泵、膨胀阀、风机。在壁挂炉的高温烟气排放前，使其经过先经过普通冷凝换热器降低温度，再经过带热泵的冷凝器二次降温，使其排烟热损失降低，并将烟气中水蒸气和部分污染物冷凝排出，提高锅炉效率和污染物排放标准。通过两种冷凝换热器并存，使带热泵的冷凝器换热量减少，热泵功耗降低，同时烟气余热回收率提高。通过主换热器和热水换热器可使燃气热量传给供暖回水和进口冷水，从而提供供暖热水和生活热水。
Description
技术领域
本发明涉及一种深度冷凝壁挂炉系统，属于民用锅炉设备的提高效率领域以及清洁排放领域。
背景技术
壁挂炉具有方便安装、安全高效等特点，在家用取暖领域具有很大的市场。
普通壁挂炉排烟温度一般在120℃以上，造成排烟带走热损失偏大，污染物排放指标较高，热效率一般在85%左右；一般冷凝式壁挂炉可以利用排烟热量加热供暖回水和给水，降低排烟热损失和污染物排放量，热效率一般在100%左右；深度冷凝壁挂炉可以利用热泵做功使排烟中高温水蒸气冷凝程度更高，锅炉污染物排放更少，其热效率可以达到108%左右。
目前家用取暖市场中冷凝式壁挂炉很多，一般冷凝式壁挂炉由于供暖回水温度不低，使烟气中高温水蒸气冷凝程度较低；而增加热泵做功可使烟气中高温水蒸气深度冷凝，使锅炉更高效，排气更清洁，因此设计一种深度冷凝壁挂炉系统就显得尤为重要。
发明内容
本发明提出的深度冷凝壁挂炉系统，目的是采用热泵做功使烟气中高温水蒸气深度冷凝，以达到比一般冷凝锅炉更好地降低锅炉排烟热损失、提高锅炉效率和清洁排放的效果。
本发明为解决上面技术问题所采用的技术方案是：
主要包括蒸发器、热泵、冷凝器、膨胀阀、冷凝换热器、主换热器、燃烧器、三通阀、热水交换器、水泵、排气阀、膨胀水箱、风机、烟囱所构成的深度冷凝壁挂炉系统。
所述的降低烟气热损失和污染物排放量的方法为在壁挂炉烟气出口前接深度冷凝换热装置，使烟气温度降低，供暖回水温度提高，烟气中部分污染物凝结集中处理。
所述深度冷凝换热装置包扩蒸发器、热泵、冷凝器、膨胀阀构成的循环系统和临近此系统的一个冷凝换热器，其中蒸发器和冷凝换热器都带有冷凝液排放出口，烟气先后经过冷凝换热器和蒸发器降温，供暖回水先后经过冷凝换热器和冷凝器升温。
所述深度冷凝壁挂炉系统中，燃气燃烧产生的热量用来加热主换热器中供暖回水，产生的烟气经过深度冷凝换热装置回收余热后通过烟囱排放；部分供暖回水在主换热器和热水换热器之间构成循环，供暖回水进入壁挂炉后与循环的供暖回水混合后进入深度冷凝换热装置进行烟气余热回收，然后经过主换热器吸热升温，部分进入热水交换器循环，部分出壁挂炉成为供暖热水；冷水进入壁挂炉后经过热水交换器吸收来自高温循环的供暖回水的热量后，出壁挂炉成为生活热水。
所述冷凝换热器，可使高温烟气中水蒸气部分凝结，对供暖回水进行第一次加热，减少后面带热泵的换热循环的换热量，从而降低热泵耗功。
所述蒸发器，可使内部的制冷剂从烟气中吸热，降低烟气温度，同时使部分水蒸气凝结，部分污染物溶进冷凝式中；其中的制冷剂可根据换热温度选用适合的类型。
所述热泵，可对高温制冷剂做功，使其升压升温。
所述冷凝器，可通过高温高压制冷剂放热，对供暖回水进行二次加热。
所述膨胀阀，可使低温制冷剂降压降温，使其比一般冷凝器锅炉回水温度更低，从而达到使烟气中水蒸气深度凝结的效果。
所述蒸发器、冷凝换热器的材料为耐腐蚀钢材，或易更换廉价材料，或根据烟气成分选用不同材质。
所述热水交换器，可以使循环的供暖回水加热冷水，从而提高生活热水。
所述冷凝器、热水交换器的材料为耐腐蚀钢材，或易更换廉价材料。
所述三通阀，可以控制所构成的深度冷凝壁挂炉仅供应热水、仅供暖或同时供暖和供应热水。
所述水泵，可以提供供暖回水的流动动力，其上的排气阀可以排除壁挂炉中循环水产生的不凝结气体。
所述膨胀水箱，可对供暖回水起缓冲压力波动及部分给水的作用。
所述风机，可保证烟气克服阻力顺畅流通。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做出示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。图1为本发明的深度冷凝壁挂炉系统示意图；
图1中：
1.烟囱；2. 蒸发器；3. 冷凝换热器；4. 风机；5. 主换热器；6. 燃烧器；7. 燃气调节阀；8. 三通阀；9. 热水换热器；10. 水泵；11. 排气阀；12. 膨胀水箱；13. 冷凝器；14. 热泵；15. 膨胀阀；
A. 供暖热水；B. 生活热水；C. 燃气进口；D. 冷水进口；E. 供暖回水；F. 冷凝水出口。
具体实施方式
结合图1可以看出烟气深度冷凝的实施过程是：冷凝换热器安装在壁挂炉的烟气出口处，蒸发器安装在冷凝换热器的上面，使烟气先后经过冷凝换热器和蒸发器降温；供暖回水先后经过冷凝换热器和冷凝器升温；蒸发器、热泵、冷凝器、膨胀阀构成自循环系统，来完成烟气和锅炉回水间的换热过程；其中蒸发器和冷凝换热器都带有冷凝液排放出口。
本发明提出的深度冷凝壁挂炉系统的运行过程是：燃气进口的燃气在燃烧器燃烧，产生的热量用来加热主换热器中供暖回水，产生的烟气经过深度冷凝换热装置回收余热后通过烟囱排放；部分供暖回水在主换热器和热水换热器之间构成循环，供暖回水进入壁挂炉后与循环的供暖回水混合后进入深度冷凝换热装置进行烟气余热回收，然后经过主换热器吸热升温，部分进入热水交换器循环，部分出壁挂炉成为供暖热水；冷水进入壁挂炉后经过热水交换器吸收来自高温循环的供暖回水的热量后，出壁挂炉成为生活热水。
本发明所述实施方案，其核心思想是：通过蒸发器、热泵、冷凝器、膨胀阀构成的自循环系统使进入蒸发器的制冷剂温度比供暖回水温度更低，烟气中携带的高温水蒸气因低温制冷剂而凝结更多，降低了排烟热损失，提高了锅炉效率，部分污染物溶进冷凝水中以液体形式排除，降低了锅炉污染物排放量；因为冷凝换热器的存在，可吸收烟气中部分余热对供暖回水进行第一次加热，减少后面带热泵的换热循环的换热量，从而降低热泵耗功，使深度冷凝壁挂炉的制造成本降低且效率更高。
所述实施方案，可通过调节阀门控制仅供暖、仅供应热水或同时供暖和供应热水。
所述实施方案，可通过更改换热器材质，适用于不同燃料的壁挂炉。
Claims (5)
1.一种深度冷凝壁挂炉系统，该系统主要包括蒸发器、冷凝换热器、主换热器、燃烧器三通阀、燃气调节阀、热水交换器、水泵、排气阀、膨胀水箱、冷凝器、热泵、膨胀阀、风机，其特征在于：在壁挂炉的高温烟气排放前，使其经过先经过普通冷凝换热器降低温度，再经过带热泵的冷凝器二次降温，使其排烟热损失降低，并将烟气中水蒸气和部分污染物冷凝排出，提高锅炉效率和污染物排放标准；通过主换热器和热水换热器可使燃气热量传给供暖回水和进口冷水，从而提供供暖热水和生活热水。
2.根据权利要求1所述的深度冷凝壁挂炉系统，其特征在于，冷凝换热器和带热泵的冷凝器并存，冷凝换热器器先吸收部分烟气余热，使带热泵的冷凝器换热量减少，热泵功耗降低，同时提高烟气余热回收效率。
3.根据权利要求1所述的蒸发器、热泵、冷凝器、膨胀阀，其特征在于构成自循环系统，内部存在制冷剂，可使进入蒸发器的制冷剂温度比供暖回水温度更低，从而达到烟气中水蒸气深度冷凝的效果。
4.根据权利要求1所述的三通阀，其特征在于，控制深度冷凝壁挂炉仅供应热水、仅供暖或同时供暖和供应热水。
5.根据权利要求1-4所述的深度冷凝壁挂炉系统，可通过更换换热器材料适用于不同燃料的壁挂炉。
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