CN108413784A - 新型全预混冷凝式换热装置 - Google Patents

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CN108413784A CN201810443148.0A CN201810443148A CN108413784A CN 108413784 A CN108413784 A CN 108413784A CN 201810443148 A CN201810443148 A CN 201810443148A CN 108413784 A CN108413784 A CN 108413784A
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孟继安
戴丁军
卓宏强
孙旭光
胡旭
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Abstract

本发明公开了一种新型全预混冷凝式换热装置,包括壳体、高温换热装置、冷凝换热装置和燃烧器组件,高温换热装置和冷凝换热装置设置在壳体的径向平面内;高温换热装置为若干高温换热单元配合形成的U形结构,U形结构朝与壳体的侧壁配合形成燃烧腔;燃烧器组件燃烧产生的高温烟气位于燃烧腔内,高温烟气依次经过高温换热装置和冷凝换热装置后,从而烟气出口排出。本发明结构紧凑,显著强化了烟气换热,有效提高了换热效率,同时高温换热装置为由若干高温换热单元配合形成的U形结构,提高了板材的利用率,减低了生产成本,提高了生产效率;同时U形结构与壳体配合形成燃烧腔,避免了燃烧器组件的火焰直接灼烧壳体,提高了壳体的使用寿命。

Description

新型全预混冷凝式换热装置
技术领域
本发明涉及换热设备领域,特别涉及新型全预混冷凝式换热装置。
背景技术
全预混冷凝式换热装置是一种常见的换热设备,通常包括壳体、高温换热装置、冷凝换热装置和燃烧器组件,壳体的下端侧壁配合形成燃烧腔,燃烧器组件位于燃烧腔内,高温换热装置位于燃烧腔的上方,冷凝换热装置位于高温换热装置的上方,燃烧器组件在燃烧腔内燃烧,燃烧产生的烟气经过先后经过高温换热装置和冷凝换热装置后排出,燃烧器组件燃烧产生的火焰直接与壳体的侧壁接触,容易造成壳体的局部高温,造成壳体的损坏,减低壳体的使用寿命;同时一般冷凝换热装置的换热主体采用的翅片多为长条形的翅片,长条形的两侧边缘为不规整的且不对称,从而难以实现翅片的连续切割,且容易产生废弃料,造成浪费。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中缺陷,提供一种新型全预混冷凝式换热装置,其具有多组高温换热单元连接形成的U形的高温换热装置,高温换热装置与壳体的侧壁配合形成燃烧腔,能够有效提高烟气换热效率,延长壳体的使用寿命,同时减小了板材的损耗,提高了生产效率。
为实现上述目的,本发明提供一种新型全预混冷凝式换热装置,包括壳体、高温换热装置、冷凝换热装置和燃烧器组件,高温换热装置和冷凝换热装置设置在壳体的径向平面内;
所述壳体具有中空的腔体以及与腔体相连通的烟气出口;
所述高温换热装置包括若干高温换热单元,若干所述高温换热单元相配合在壳体的径向平面形成U形结构,所述高温换热装置的U形结构朝向壳体的侧壁并与壳体的侧壁配合形成燃烧腔;
所述高温换热单元包括高温翅片和换热管,所述高温翅片相互堆叠,换热管插入在高温翅片内;
所述冷凝换热装置为具有冷却管的管式或者管翅式换热结构,包括一个或者一个以上的冷凝换热单元;
所述燃烧器组件包括穿过壳体的侧壁伸入燃烧腔内的燃烧部,所述燃烧部上设置有燃烧孔,所述燃烧孔产生的火焰朝向高温换热装置的U形开口;
所述燃烧器组件燃烧产生的烟气依次经过高温换热装置、冷凝换热装置,最后从烟气出口排出。
进一步设置为:所述燃烧部为板式结构,包括燃烧层,所述燃烧层为平板结构或者弧形板结构的、具有燃烧孔的金属板。
进一步设置为:燃烧器组件还包括混合气连接部和鼓风部,所述混合气连接部连接鼓风部和燃烧部。
进一步设置为:所述高温换热装置的相邻高温换热单元之间采用间隙配合。
进一步设置为:该间隙配合的间隙为0.1~1mm。
进一步设置为:相邻所述高温换热单元之间的间隙内填充有填充物。
进一步设置为:所述壳体内设置有分区隔板组件,所述分区隔板组件包括第一隔板和第二隔板,所述第一隔板与第二隔板交错位于壳体的两侧,第一隔板、第二隔板与壳体配合形成蛇形的冷凝换热通道,所述冷凝换热装置设置在冷凝换热通道内。
进一步设置为:所述第一隔板和第二隔板均为双层板体结构,包括第一板体和朝向冷凝换热装置的第二板体,所述第一板体与第二板体之间呈间隔设置,形成有绝热腔。
进一步设置为:位于冷凝换热装置两侧的第二板体均设置有凸起的凸胞结构,两侧的所述凸胞结构呈交替对应冷凝换热装置的冷却管设置。
与现有技术相比,本发明的新型全预混冷凝式换热装置结构紧凑,显著强化了烟气换热,有效提高了换热效率,同时通过高温换热装置的U形结构与壳体的侧壁围合形成燃烧腔,燃烧器组件在燃烧腔内且燃烧孔朝向高温换热装置,有效提高了高温换热装置与烟气的接触面积,提高了热交换效率,再者,避免了燃烧器组件燃烧产生的火焰直接与壳体接触,避免了壳体局部高温损坏,提高了壳体的使用寿命;同时,高温换热装置由高温换热单元配合形成,有效提高了板材的利用率,减低了生产成本。
附图说明
图1是本发明全预混冷凝式换热装置的结构示意图;
图2是图1的A部放大结构示意图;
图3是图1的B部放大结构示意图;
图4是第一隔板的分离结构示意图。
结合附图在其上标记以下附图标记:
1、壳体;11、烟气出口;12、燃烧腔;13、冷凝换热通道;2、高温换热装置;21、高温换热单元;211、高温翅片;2111、翅片单元配合部;2112、间隙;212、换热管;3、冷凝换热装置;31、冷凝换热单元;311、冷却管;4、燃烧器组件;41、燃烧部;42、混合气连接部;43、鼓风部;5、分区隔板;51、第一隔板;511、第一板体;512、第二板体;5121、凸胞结构;52、第二隔板;HT、高温烟气区;MT、中温烟气区;LT、低温烟气区;E1、第一换热区;E2、第二换热区。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的一个具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
本发明一种新型全预混冷凝式换热装置如图1所示, 包括壳体1、高温换热装置2、冷凝换热装置3和燃烧器组件4,该高温换热装置2和冷凝换热装置3设置在壳体1的径向平面内。
其中,壳体1内设置有腔体,该腔体空间根据烟气的流动和温度分布,划分为高温烟气区HT、中温烟气区MT、低温烟气区LT、第一换热区E1和第二换热区E2,第一换热区E1位于高温烟气区HT和中温烟气区MT之间,第二换热区E2位于中温烟气区MT和低温烟气区LT之间,壳体1设置有与低温烟气区LT相连通的烟气出口11;高温换热装置2位于第一换热区E1内,冷凝换热装置3位于第二换热区E2内,燃烧器组件4燃烧产生高温烟气形成高温烟气区HT,高温烟气按照预定路径流动并先后流过高温换热区、第一换热区E1、中温烟气区MT、第二换热区E2、低温烟气区LT、烟气出口11;高温烟气经过第一换热区E1与高温换热装置2进行热交换,转化为中温烟气并进入中温烟气区MT,中温烟气流过第二换热区E2与冷凝换热装置3进行热交换,转化为低温烟气并进入低温烟气区LT,最后从烟气出口11排出。
在本装置中,高温烟气区HT内的高温烟气温度一般在1000℃~1200℃之间,中温烟气区MT内的中温烟气一般在70℃~200℃之间,低温烟气区LT内的低温烟气一般在55℃以下。
如图1所示,高温换热装置2位于第一换热区E1内,包括若干高温换热单元21,若干高温换热单元21配合在壳体1的径向平面形成U形结构,高温换热装置2的U形开口朝向壳体1的侧壁并与壳体1配合形成燃烧腔12,燃烧器组件4在燃烧腔12内燃烧并产生高温烟气,从而在燃烧腔12内形成高温烟气区HT,高温换热装置2环绕设置在高温烟气区HT的外沿,即燃烧腔12内为高温换热区,外为中、低温烟气区LT;优选高温换热装置2呈侧直设置,高温换热装置2的U形开口呈水平设置,从而烟气中携带的异物不会掉入燃烧孔内造成堵塞,同时烟气冷凝产生的冷凝水也不会落在燃烧器组件4上,从而保证了燃烧器组件4工作的稳定性。
如图3所示,高温换热单元21包括高温翅片211与换热管212,高温翅片211相互堆叠,换热管212插入在高温翅片211内,高温翅片211的两侧均设置有与板体呈预定交叉角设置的翅片单元配合部2111,相邻的高温换热单元21通过翅片单元配合部2111相互配合呈弧状布置,从而便于配合形成U形结构,相邻的高温换热单元21的翅片单元配合部2111为接触配合连接或者间隙2112配合连接,当为间隙2112配合连接时,优选该配合间隙2112为0.1~1mm;优选,翅片单元配合部2111之间的间隙2112内填充有阻燃的填充物,从而能够有效避免高温烟气直接从配合间隙2112间溢出。
如图1所示,燃烧器组件4包括燃烧部41、混合气连接部42和鼓风部43,燃烧部41穿过壳体1的侧壁伸入燃烧腔12内的燃烧部41,燃烧部41为板式结构,包括燃烧层,燃烧层为具有燃烧孔的、平板结构或者弧形板结构的金属板,燃烧孔朝向高温换热装置2,火焰在燃烧孔上燃烧并产生高温烟气,火焰朝向高温换热装置2,在燃烧腔12内形成高温烟气区HT;混合气连接部42连接燃烧部41和鼓风部43,该鼓风部43将混合气(燃气和空气)鼓入燃烧部41并在燃烧孔上燃烧。
如图1和图2所示,冷凝换热装置3位于第二换热区E2内,为具有冷却管311的管式或者管翅式换热结构,包括一个或者一个以上的冷凝换热单元31,在同一冷凝换热单元31内,冷却管311呈阵列设置,优选相邻的三根冷却管311的中心构成等边三角形。
如图1所示,壳体1内还设置有分区隔板5,该分区隔板5包括第一隔板51和第二隔板52,该第一隔板51和第二隔板52交错设置在壳体1相对的两侧壁上并与壳体1侧壁配合形成蛇形的了冷凝换热通道13,冷凝换热装置3上设置在冷凝换热通道13内,通过分区隔板5能够强制烟气的流动,延长烟气流动路径,提高中温烟气与冷凝换热装置3的换热效果。
如图4所示,第一隔板51和第二隔板52均为双层板结构,包括第一板体511和靠近冷凝换热装置3的第二板体512,第一板体511和第二本体之间形成有绝热腔,有效提高了分区隔板5的绝热效果;第二板体512设置有向冷凝换热装置3凸起的凸胞结构5121,两侧的凸胞结构5121呈交替对应冷凝换热装置3的冷却管311设置,能够有效的减小冷却管311与分区隔板5之间的间隙2112,强制烟气经过冷却管311进行换热,提高换热效率。
与现有技术相比,本发明的全预混冷凝式换热装置结构紧凑,显著强化了烟气换热,有效提高了换热效率,同时通过高温换热装置的U形结构与壳体的侧壁围合形成燃烧腔,燃烧器组件在燃烧腔内且燃烧孔朝向高温换热装置,有效提高了高温换热装置与烟气的接触面积,提高了热交换效率,再者,避免了燃烧器组件燃烧产生的火焰直接与壳体接触,避免了壳体局部高温损坏,提高了壳体的使用寿命;同时,高温换热装置由高温换热单元配合形成,有效提高了板材的利用率,减低了生产成本。
以上公开的仅为本发明的实施例,但是,本发明并非局限于此,任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种新型全预混冷凝式换热装置,其特征在于,包括壳体、高温换热装置、冷凝换热装置和燃烧器组件,高温换热装置和冷凝换热装置设置在壳体的径向平面内;
所述壳体具有中空的腔体以及与腔体相连通的烟气出口;
所述高温换热装置包括若干高温换热单元,若干所述高温换热单元相配合在壳体的径向平面形成U形结构,所述高温换热装置的U形结构朝向壳体的侧壁并与壳体的侧壁配合形成燃烧腔;
所述高温换热单元包括高温翅片和换热管,所述高温翅片相互堆叠,换热管插入在高温翅片内;
所述冷凝换热装置为具有冷却管的管式或者管翅式换热结构,包括一个或者一个以上的冷凝换热单元;
所述燃烧器组件包括穿过壳体的侧壁伸入燃烧腔内的燃烧部,所述燃烧部上设置有燃烧孔,所述燃烧孔产生的火焰朝向高温换热装置的U形开口;
所述燃烧器组件燃烧产生的烟气依次经过高温换热装置、冷凝换热装置,最后从烟气出口排出。
2.根据权利要求1所述的新型全预混冷凝式换热装置,其特征在于,所述燃烧部为板式结构,包括燃烧层,所述燃烧层为平板结构或者弧形板结构的、具有燃烧孔的金属板。
3.根据权利要求2所述的新型全预混冷凝式换热装置,其特征在于,燃烧器组件还包括混合气连接部和鼓风部,所述混合气连接部连接鼓风部和燃烧部。
4.根据权利要求1所述的新型全预混冷凝式换热装置,其特征在于,所述高温换热装置的相邻高温换热单元之间采用间隙配合。
5.根据权利要求4所述的新型全预混冷凝式换热装置,其特征在于,该间隙配合的间隙为0.1~1mm。
6.根据权利要求4或5所述的新型全预混冷凝式换热装置,其特征在于,相邻所述高温换热单元之间的间隙内填充有填充物。
7.根据权利要求1所述的新型全预混冷凝式换热装置,其特征在于,所述壳体内设置有分区隔板组件,所述分区隔板组件包括第一隔板和第二隔板,所述第一隔板与第二隔板交错位于壳体的两侧,第一隔板、第二隔板与壳体配合形成蛇形的冷凝换热通道,所述冷凝换热装置设置在冷凝换热通道内。
8.根据权利要求7所述的新型全预混冷凝式换热装置,其特征在于,所述第一隔板和第二隔板均为双层板体结构,包括第一板体和朝向冷凝换热装置的第二板体,所述第一板体与第二板体之间呈间隔设置,形成有绝热腔。
9.根据权利要求7所述的新型全预混冷凝式换热装置,其特征在于,位于冷凝换热装置两侧的第二板体均设置有凸起的凸胞结构,两侧的所述凸胞结构呈交替对应冷凝换热装置的冷却管设置。
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