CN107965799A - 一种废热回收节能集成蒸汽灶 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及蒸汽灶领域，尤其涉及一种废热回收节能集成蒸汽灶。本发明包括蒸汽灶主体，蒸汽灶主体内设置有燃烧室，燃烧室内安装有炉头；所述蒸汽灶主体内还设置有蒸汽室和顺次连通的若干余热交换腔，蒸汽室上设置有蒸汽出口，燃烧室的出烟口连通有导热机构，导热机构穿过蒸汽室，导热机构穿过蒸汽室之后按若干余热交换腔依次连通的顺序依次穿过若干余热交换腔；沿废气在导热机构内的流动方向上的最后一个余热交换腔上连接有自来水进水管；蒸汽灶主体上还安装有补水箱，补水箱上设置有浮球阀，浮球阀的另一端与蒸汽室通过管道连通。本发明提供了一种分段回收废气热量、提高废气热量利用率的废热回收节能集成蒸汽灶。
Description
技术领域
本发明涉及蒸汽灶领域，尤其涉及一种废热回收节能集成蒸汽灶。
背景技术
蒸汽在国民生产和生活领域中有着广阔的用途，生活中如蒸饭、蒸馒头、烹调、桑拿、消毒、美容等，在生产中如化工加热、洗染、制药、建材生产、食品生产等。
专利申请号为CN92241374.6的实用新型专利公布了一种蒸汽灶，其加热装置由燃油喷射燃烧器，热交换通道和拉风烟道组成，在盛水容器的外部设有同盛水容器连通的水箱，因为热交换通道盘曲在盛水容器内部。水箱又具有依靠水位控制的进水单向阀和依靠水压差控制的出水单向阀。能使盛水容器保持额定水位。因此，这种蒸汽灶热效率高，能保持连续的供汽状态，此外，选配电驱动自动点火燃油喷射雾化燃烧器后，这种蒸汽灶燃烧完全，使用又十分方便。
上述蒸汽灶虽能提高燃烧热效率，但蒸汽灶产生的废气并没有得到有效利用，其综合热效率仍较低。当前，蒸汽灶的热量流失相当严重，尤其，大量高热废气直接排放到大气中。现有技术中的也有对蒸汽灶废气进行利用的情况，但都是简单的进行单级加热，废气的热量利用率较低，排放废气的温度较高。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种分段回收废气热量、提高废气热量利用率的废热回收节能集成蒸汽灶，解决了现有蒸汽灶热量流失严重的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种废热回收节能集成蒸汽灶，包括蒸汽灶主体，蒸汽灶主体内设置有燃烧室，燃烧室内安装有炉头；所述蒸汽灶主体内还设置有蒸汽室和顺次连通的若干余热交换腔，蒸汽室上设置有蒸汽出口，燃烧室的出烟口连通有导热机构，导热机构穿过蒸汽室，导热机构穿过蒸汽室之后按若干余热交换腔依次连通的顺序依次穿过若干余热交换腔；沿废气在导热机构内的流动方向上的最后一个余热交换腔上连接有自来水进水管；蒸汽灶主体上还安装有补水箱，补水箱上设置有浮球阀，浮球阀的另一端与蒸汽室通过管道连通。
作为本发明的优选方案，所述蒸汽灶主体内设置两个余热交换腔，两个余热交换腔分别为中温余热交换腔、低温余热交换腔，中温余热交换腔、低温余热交换腔连通；导热机构包括顺次连通的高温废气导热管、中温废气导热管、低温废气导热管，高温废气导热管设置于蒸汽室内，中温废气导热管设置于中温余热交换腔内，低温废气导热管设置于低温余热交换腔内；自来水进水管连接于低温余热交换腔上。
作为本发明的优选方案，高温废气导热管的壁厚、中温废气导热管的壁厚、低温废气导热管的壁厚依次降低。
作为本发明的优选方案，所述中温余热交换腔连通有用于收集中温余热交换腔排出的热水的储存箱，储存箱安装于蒸汽灶主体上。
作为本发明的优选方案，沿废气在导热机构内的流动方向上的第一个余热交换腔上安装有闭水温度探针，沿废气在导热机构内的流动方向上的第二个余热交换腔上安装有开水温度探针；自来水进水管上安装有电磁阀，蒸汽灶主体安装有控制器，闭水温度探针、开水温度探针分别与控制器的输入端口电连接，电磁阀与控制器的输出端口电连接；当开水温度探针的检测的温度高于开水温度设定值时控制器控制电磁阀打开，当闭水温度探针的检测的温度低于闭水温度设定值时控制器控制电磁阀关闭。
作为本发明的优选方案，所述蒸汽灶主体上分别安装有触摸屏和手动气阀，触摸屏与炉头的阀门电连接，手动气阀连接于炉头的管路上。
作为本发明的优选方案，所述导热机构远离燃烧室的一端连接有强排风机，强排风机的进风口与导热机构连通。
作为本发明的优选方案，高温废气导热管的横截面积、中温废气导热管的横截面积、低温废气导热管的横截面积依次降低。
作为本发明的优选方案，所述蒸汽灶主体上安装有增氧鼓风机，增氧鼓风机的出风口与炉头连通。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、导热机构内的高温段与蒸汽室充分换热，从而蒸汽室不仅受到炉头燃烧来加热，还受到导热机构的高温段加热，蒸汽产生的效率提高。导热机构的后段依次与各余热交换腔换热，从而各余热换热腔的水均能被加热。由于导热机构内废气的温度在换热过程中逐渐降低，则沿废气在导热机构内流动方向上的各余热交换腔被加热的程度逐渐降低。
当自来水进水管打开后，水流沿与废气流动相反的方向流动，被加热的热水被往第一个余热交换腔的方向推。被加热的热水从第一个余热交换腔导出来，加以利用。由于废气的热量被多个余热交换腔分别回收和利用，使得废气的热量被彻底吸收，进一步提高了废气热量的利用率。
蒸汽室由补水箱通过浮球阀对其进行补水，避免蒸汽室缺水。若蒸汽室与第一个余热交换腔连通，第一个余热交换腔内的水的加热速度要高于蒸汽室中产生蒸汽而蒸发的速度，则第一个余热交换腔内的水会越来越多，且水温会逐渐接近沸点。而本发明的蒸汽室与第一个余热交换腔并不连通，避免第一个余热交换腔的水温逐渐接近蒸汽室后，第一个余热交换腔直接产生蒸汽的问题。这样，避免了蒸汽和热水的浪费，从而，间接地提高了废气的利用率。
由于废气被蒸汽室利用后，还分别与各余热交换腔进行换热，进入第一个余热交换腔之前的水已被多次加热，其温度可更大程度的接近第一个余热交换腔的水的温度，进入第一个余热交换腔所需要的被继续加热的热量较少，废气余热被充分利用。经过分段和多级换热，本发明的蒸汽灶的热效率可提高到95％以上。
2、高温废气通过高温废气导热管与蒸汽室进行换热，500℃～600℃的高温废气变为140℃以上的中温废气。中温废气通过中温废气导热管与中温余热交换腔进行换热，140℃以上的中温废气变为80℃左右的低温废气。低温废气通过低温废气导热管与低温余热交换腔进行换热，80℃左右的低温废气变为30℃左右废气，废气被排出。此过程中高温废气导热管、中温废气导热管、低温废气导热管中的水分别加热，且温度呈梯度降低。当自来水进水管打开时，低温余热交换腔内的低温水被压入中温余热交换腔。当余热交换腔的个数为两个时，废气温度可被降低到30℃，废气中的可用热量被充分吸收，最大程度的利用了废气热量。
3、高温废气导热管壁厚、中温废气导热管壁厚、低温废气导热管的壁厚依次降低，从而各段导热管均能适应其内废气的温度，保证各段导热管具有合适的耐热性。在保证导热管具有足够耐热能力的情况下，将导热管设置为不同壁厚，使得导热管的壁厚尽量减小，保证各段导热管具有更大的热交换效率。
4、当蒸汽室内的水过多时，多余沸水流入储存箱，加以利用。
5、当开水温度探针检测的温度高于开水温度设定值时，控制器控制电磁阀打开，则各余热交换腔内的水往温度高的方向被推进。当闭水温度探针探测的温度值低于闭水温度设定值时，控制器控制电磁阀关闭，水流静止。通过电磁阀和控制器来自动控制，使得第一个余热交换腔的水温始终接近于所需要的热水温度。较低温度的热水能及时进入第一个余热交换腔，减少了热水与外界的热量交换，从而减少了热量的散失，进一步提高了热量利用效率。
6、采用触摸屏与手动相结合的方式，方便操作。
7、导热机构的尾端连接强排风机，使得废气的流动更加顺畅，同时减轻燃烧室的内压，使氧气和氢气流速加快，从而，减少一氧化碳和其他碳氧化合物的生成。同时，由于尾气中大量冷凝水的生成使得排放尾气中的有害成分大大减少，排放比普通灶更加环保。
8、根据气态平衡方程计算，水的温度越高体积越大，设置高温废气导热管横截面积、中温废气导热管横截面积、低温废气导热管的横截面积依次降低，可保持高温废气导热管、中温废气导热管、低温废气导热管中气压大致相同，保证废气与各余热交换腔充分换热。
9、增氧鼓风机可对燃烧室进行及时供氧，提高燃气的燃烧率，减少一氧化碳的生成。
附图说明
图1是本发明的俯视图；
图2是本发明的仰视图；
图3是本发明的主视图；
图4是本发明的后视图。
图中，1-蒸汽灶主体，2-燃烧室，3-炉头，4-蒸汽室，5-导热机构，11-补水箱，12-浮球阀，6-中温余热交换腔，7-低温余热交换腔，51-高温废气导热管，52-中温废气导热管，53-低温废气导热管，61-闭水温度探针,71-开水温度探针，72-电磁阀，8-控制器，13-触摸屏，14-手动气阀，9-强排风机，15-增氧鼓风机。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图1、图2、图3所示，本发明包括蒸汽灶主体1，蒸汽灶主体1内设置有燃烧室2，燃烧室2内安装有炉头3；其特征在于，所述蒸汽灶主体1内还设置有蒸汽室4和顺次连通的若干余热交换腔，蒸汽室4上设置有蒸汽出口，燃烧室2的出烟口连通有导热机构5，导热机构5穿过蒸汽室4，导热机构5穿过蒸汽室4之后按若干余热交换腔依次连通的顺序依次穿过若干余热交换腔；沿废气在导热机构5内的流动方向上的最后一个余热交换腔上连接有自来水进水管；蒸汽灶主体1上还安装有补水箱11，补水箱11上设置有浮球阀12，浮球阀12的另一端与蒸汽室4通过管道连通。
导热机构5内的高温段与蒸汽室4充分换热，从而蒸汽室4不仅受到炉头3燃烧来加热，还受到导热机构5的高温段加热，蒸汽产生的效率提高。导热机构5的后段依次与各余热交换腔换热，从而各余热换热腔的水均能被加热。由于导热机构5内废气的温度在换热过程中逐渐降低，则沿废气在导热机构5内流动方向上的各余热交换腔被加热的程度逐渐降低。
当自来水进水管打开后，水流沿与废气流动相反的方向流动，被加热的热水被往第一个余热交换腔的方向推。被加热的热水从第一个余热交换腔导出来，加以利用。由于废气的热量被多个余热交换腔分别回收和利用，使得废气的热量被彻底吸收，进一步提高了废气热量的利用率。
蒸汽室4由补水箱11通过浮球阀12对其进行补水，避免蒸汽室4缺水。若蒸汽室4与第一个余热交换腔连通，第一个余热交换腔内的水的加热速度要高于蒸汽室4中产生蒸汽而蒸发的速度，则第一个余热交换腔内的水会越来越多，且水温会逐渐接近沸点。而本发明的蒸汽室4与第一个余热交换腔并不连通，避免第一个余热交换腔的水温逐渐接近蒸汽室4后，第一个余热交换腔直接产生蒸汽的问题。这样，避免了蒸汽和热水的浪费，从而，间接地提高了废气的利用率。
由于废气被蒸汽室4利用后，还分别与各余热交换腔进行换热，进入第一个余热交换腔之前的水已被多次加热，其温度可更大程度的接近第一个余热交换腔的水的温度，进入第一个余热交换腔所需要的被继续加热的热量较少，废气余热被充分利用。经过分段和多级换热，本发明的蒸汽灶的热效率可提高到95％以上。
实施例二
在实施例一的基础上，所述蒸汽灶主体1内设置两个余热交换腔，两个余热交换腔分别为中温余热交换腔6、低温余热交换腔7，中温余热交换腔6、低温余热交换腔7连通；导热机构5包括顺次连通的高温废气导热管51、中温废气导热管52、低温废气导热管53，高温废气导热管51设置于蒸汽室4内，中温废气导热管52设置于中温余热交换腔6内，低温废气导热管53设置于低温余热交换腔7内；自来水进水管连接于低温余热交换腔7上。
高温废气通过高温废气导热管51与蒸汽室4进行换热，500℃～600℃的高温废气变为140℃以上的中温废气。中温废气通过中温废气导热管52与中温余热交换6腔进行换热，140℃以上的中温废气变为80℃左右的低温废气。低温废气通过低温废气导热管53与低温余热交换腔7进行换热，80℃左右的低温废气变为30℃左右废气，废气被排出。此过程中高温废气导热管51、中温废气导热管52、低温废气导热管53中的水分别加热，且温度呈梯度降低。当自来水进水管打开时，低温余热交换腔7内的低温水被压入中温余热交换腔6。当余热交换腔的个数为两个时，废气温度可被降低到30℃，废气中的可用热量被充分吸收，最大程度的利用了废气热量。
实施例三
在实施例一或实施例二的基础上，高温废气导热管51的壁厚、中温废气导热管52的壁厚、低温废气导热管53的壁厚依次降低。
高温废气导热管51的壁厚、中温废气导热管52的壁厚、低温废气导热管53的的壁厚依次降低，从而各段导热管均能适应其内废气的温度，保证各段导热管具有合适的耐热性。在保证导热管具有足够耐热能力的情况下，将导热管设置为不同壁厚，使得导热管的壁厚尽量减小，保证各段导热管具有更大的热交换效率。
实施例四
在上述任意一项实施例的基础上，所述中温余热交换腔6连通有用于收集中温余热交换腔排出的热水的储存箱，储存箱安装于蒸汽灶主体1上。当蒸汽室4内的水过多时，多余沸水流入储存箱，加以利用。
实施例五
在上述任意一项实施例的基础上，沿废气在导热机构5内的流动方向上的第一个余热交换腔上安装有闭水温度探针61，沿废气在导热机构5内的流动方向上的第二个余热交换腔上安装有开水温度探针71；自来水进水管上安装有电磁阀72，蒸汽灶主体1安装有控制器8，闭水温度探针61、开水温度探针71分别与控制器8的输入端口电连接，电磁阀72与控制器8的输出端口电连接；当开水温度探针71的检测的温度高于开水温度设定值时控制器8控制电磁阀72打开，当闭水温度探针61的检测的温度低于闭水温度设定值时控制器8控制电磁阀72关闭。
当开水温度探针71检测的温度高于开水温度设定值时，控制器8控制电磁阀72打开，则各余热交换腔内的水往温度高的方向被推进。当闭水温度探针61探测的温度值低于闭水温度设定值时，控制器8控制电磁阀72关闭，水流静止。通过电磁阀72和控制器8来自动控制，使得第一个余热交换腔的水温始终接近于所需要的热水温度。较低温度的热水能及时进入第一个余热交换腔，减少了热水与外界的热量交换，从而减少了热量的散失，进一步提高了热量利用效率。
实施例六
如图4所示，在上述任意一项实施例的基础上，所述蒸汽灶主体1上分别安装有触摸屏13和手动气阀14，触摸屏13与炉头3的阀门电连接，手动气阀14连接于炉头3的管路上。采用触摸屏13与手动相结合的方式，方便操作。
实施例七
在上述任意一项实施例的基础上，所述导热机构5远离燃烧室2的一端连接有强排风机9，强排风机9的进风口与导热机构5连通。
导热机构5的尾端连接强排风机9，使得废气的流动更加顺畅，同时减轻燃烧室4的内压，使氧气和氢气流速加快，从而，减少一氧化碳和其他碳氧化合物的生成。同时，由于尾气中大量冷凝水的生成使得排放尾气中的有害成分大大减少，排放比普通灶更加环保。
实施例八
在上述任意一项实施例的基础上，高温废气导热管51的横截面积、中温废气导热管52的横截面积、低温废气导热管53的横截面积依次降低。
根据气态平衡方程计算，水的温度越高体积越大，设置高温废气导热管51横截面积、中温废气导热管52横截面积、低温废气导热管53的横截面积依次降低，可保持高温废气导热管51、中温废气导热管52、低温废气导热管53中气压大致相同，保证废气与各余热交换腔充分换热。
实施例九
在上述任意一项实施例的基础上，所述蒸汽灶主体1上安装有增氧鼓风机15，增氧鼓风机15的出风口与炉头3连通。增氧鼓风机15可对燃烧室4进行及时供氧，提高燃气的燃烧率，减少一氧化碳的生成。
Claims (9)
1.一种废热回收节能集成蒸汽灶，包括蒸汽灶主体(1)，蒸汽灶主体(1)内设置有燃烧室(2)，燃烧室(2)内安装有炉头(3)；其特征在于，所述蒸汽灶主体(1)内还设置有蒸汽室(4)和顺次连通的若干余热交换腔，蒸汽室(4)上设置有蒸汽出口，燃烧室(2)的出烟口连通有导热机构(5)，导热机构(5)穿过蒸汽室(4)，导热机构(5)穿过蒸汽室(4)之后按若干余热交换腔依次连通的顺序依次穿过若干余热交换腔；沿废气在导热机构(5)内的流动方向上的最后一个余热交换腔上连接有自来水进水管；蒸汽灶主体(1)上还安装有补水箱(11)，补水箱(11)上设置有浮球阀(12)，浮球阀(12)的另一端与蒸汽室(4)通过管道连通。
2.根据权利要求1所述的一种废热回收节能集成蒸汽灶，其特征在于，所述蒸汽灶主体(1)内设置两个余热交换腔，两个余热交换腔分别为中温余热交换腔(6)、低温余热交换腔(7)，中温余热交换腔(6)、低温余热交换腔(7)连通；导热机构(5)包括顺次连通的高温废气导热管(51)、中温废气导热管(52)、低温废气导热管(53)，高温废气导热管(51)设置于蒸汽室(4)内，中温废气导热管(52)设置于中温余热交换腔(6)内，低温废气导热管(53)设置于低温余热交换腔(7)内；自来水进水管连接于低温余热交换腔(7)上。
3.根据权利要求2所述的一种废热回收节能集成蒸汽灶，其特征在于，高温废气导热管(51)的壁厚、中温废气导热管(52)的壁厚、低温废气导热管(53)的壁厚依次降低。
4.根据权利要求2所述的一种废热回收节能集成蒸汽灶，其特征在于，所述中温余热交换腔(6)连通有用于收集中温余热交换腔排出的热水的储存箱，储存箱安装于蒸汽灶主体(1)上。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种废热回收节能集成蒸汽灶，其特征在于，沿废气在导热机构(5)内的流动方向上的第一个余热交换腔上安装有闭水温度探针(61)，沿废气在导热机构(5)内的流动方向上的第二个余热交换腔上安装有开水温度探针(71)；自来水进水管上安装有电磁阀(72)，蒸汽灶主体(1)安装有控制器(8)，闭水温度探针(61)、开水温度探针(71)分别与控制器(8)的输入端口电连接，电磁阀(72)与控制器(8)的输出端口电连接；当开水温度探针(71)的检测的温度高于开水温度设定值时控制器(8)控制电磁阀(72)打开，当闭水温度探针(61)的检测的温度低于闭水温度设定值时控制器(8)控制电磁阀(72)关闭。
6.根据权利要求5所述的一种废热回收节能集成蒸汽灶，其特征在于，所述蒸汽灶主体(1)上分别安装有触摸屏(13)和手动气阀(14)，触摸屏(13)与炉头(3)的阀门电连接，手动气阀(14)连接于炉头(3)的管路上。
7.根据权利要求1所述的一种废热回收节能集成蒸汽灶，其特征在于，所述导热机构(5)远离燃烧室(2)的一端连接有强排风机(9)，强排风机(9)的进风口与导热机构(5)连通。
8.根据权利要求7所述的一种废热回收节能集成蒸汽灶，其特征在于，高温废气导热管(51)的横截面积、中温废气导热管(52)的横截面积、低温废气导热管(53)的横截面积依次降低。
9.根据权利要求1或7或8所述的一种废热回收节能集成蒸汽灶，其特征在于，所述蒸汽灶主体(1)上安装有增氧鼓风机(15)，增氧鼓风机(15)的出风口与炉头(3)连通。
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