CN108679835B - 一种水加热设备及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水加热设备，包括炉芯、炉体和离心式鼓风机；所述炉体为竖立姿态的空心柱筒结构，所述炉体内部为柱形炉腔，所述炉腔内部同轴心设置有所述炉芯，所述炉芯与所述炉腔内壁之间设置火焰通过间隙；所述炉体上端支撑设置有离心式鼓风机，所述离心式鼓风机的出风筒伸入所述炉腔中；所述炉腔底端设置有废气排出口，所述废气排出口连接排烟管道；第一炉芯、第二炉芯、第三炉芯和第四炉芯为空心耐热薄壁结构内部都充满流动的水，因此第二炉芯、第三炉芯和第四炉芯上所承载的燃液不会因为发生沸腾现象，使燃料燃烧更加平稳，不会产生沸腾飞溅的现象。
Description
技术领域
本发明属于水加热领域，尤其涉及一种水加热设备及其方法。
背景技术
在大型酒店等热水供应场所，需要连续的热水供应，现有的水加热往往采用燃烧锅炉炉或电炉加热，乙醇为很好的可再生燃料，而现有的锅炉设备往往采用固体燃料或煤气等气体燃料，因此需要开发一种适用于液体燃料的水加热锅炉。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种加热过程平稳，热量利用率高的一种水加热设备及其方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种水加热设备，包括炉芯、炉体和离心式鼓风机；所述炉体为竖立姿态的空心柱筒结构，所述炉体内部为柱形炉腔，所述炉腔内部同轴心设置有所述炉芯，所述炉芯与所述炉腔内壁之间设置火焰通过间隙；所述炉体上端支撑设置有离心式鼓风机，所述离心式鼓风机的出风筒伸入所述炉腔中；所述炉腔底端设置有废气排出口，所述废气排出口连接排烟管道。
进一步的，所述炉芯包括第一炉芯、第二炉芯、第三炉芯和第四炉芯；
第一炉芯、第二炉芯、第三炉芯和第四炉芯分别依次从上自下等间距设置；所述第一炉芯、第二炉芯、第三炉芯和第四炉芯为尖端朝下的锥形陀螺形状；所述第一炉芯上侧同轴心凹陷设置有第一导风锥腔，所述第二炉芯上侧同轴心凹陷设置有第二燃料锥腔，所述第三炉芯上侧同轴心凹陷设置有第三燃料锥腔，所述第四炉芯上侧凹陷设置有第四燃料锥腔；
所述第一炉芯、第二炉芯、第三炉芯和第四炉芯上端沿轮廓线一体化分别设置有第一导热环台、第二导热环台、第三导热环台和第四导热环台；所述第一导热环台、第二导热环台、第三导热环台和第四导热环台内部分别为第一环形过渡水腔、第二环形过渡水腔、第三环形过渡水腔和第四环形过渡水腔；
所述第一炉芯、第二炉芯、第三炉芯和第四炉芯为空心耐热薄壁结构，所述第一炉芯、第二炉芯、第三炉芯和第四炉芯的薄壁内部分别为第一加热水腔、第二加热水腔、第三加热水腔和第四加热水腔；所述第一加热水腔、第二加热水腔、第三加热水腔和第四加热水腔的上端分别导通连接第一环形过渡水腔、第二环形过渡水腔、第三环形过渡水腔和第四环形过渡水腔；
还包括若干呈环形阵列分布的第一导通换热立管；所述第一环形过渡水腔与第二环形过渡水腔通过若干第一导通换热立管相互导通连接；还包括若干呈环形阵列分布的第二导通换热立管，第三环形过渡水腔与第四环形过渡水腔通过若干第二导通换热立管互相导通连接；还包括过渡管，所述过渡管同轴心于所述第二炉芯和第三炉芯之间，且所述过渡管上端导通连接所述第二加热水腔底端，所述过渡导热管下端导通连接所述第三加热水腔底端。
进一步的，还包括待加热进水管、出水管、第一燃料供给管、第二燃料供给管和第三燃料供给管；
所述待加热进水管的出水端同轴心从所述炉体底部伸入所述炉腔中，且所述待加热进水管的出水端导通连接所述第四加热水腔下端；所述出水管的进水端同轴心从所述炉体顶部伸入所述炉腔中，且所述出水管的进水端导通连接所述第一加热水腔下端；
所述第一燃料供给管的第一燃油出液端同轴心伸入所述第二燃料锥腔底部；所述第二燃料供给管的第二燃油出液端伸入所述第三燃料锥腔中；所述第三燃料供给管的第三燃油出液端同轴心伸入所述第四燃料锥腔底部。
进一步的，所述出风筒竖向伸入所述第一导风锥腔中；所述第二燃料锥腔、第三燃料锥腔和第四燃料锥腔中分别设置有点火装置。
进一步的，一种水加热设备的方法：水供给装置连续向待加热进水管供给冷水，冷水通过待加热进水管依次沿上升方向依次缓慢流经第四加热水腔、第四环形过渡水腔、第二导通换热立管、第三加热水腔、过渡导热管、第二加热水腔、第二环形过渡水腔、第一导通换热立管、第一环形过渡水腔、第一加热水腔、出水管，并最终从出水管流出；
与此同时，第一燃料供给管、第二燃料供给管和第三燃料供给管连续向第二燃料锥腔、第三燃料锥腔和第四燃料锥腔注入液体燃料，且持续维持第二燃料锥腔、第三燃料锥腔和第四燃料锥腔中的液体燃料为常满状态；此时启动点火装置，第二燃料锥腔、第三燃料锥腔和第四燃料锥腔中的液体燃料被点燃并产生火焰；第四燃料锥腔中产生的火外焰直接加热第三炉芯下外壁，第三炉芯下外壁将热量直接通过热传导的形式给内部的第三加热水腔中的水加热；同理，第三燃料锥腔中产生的火外焰直接加热第二炉芯下外壁，第二加热水腔中产生的火焰直接加热第一炉芯下外壁；与此同时，鼓风机启动，外部空气在鼓风机作用下由出风筒吹向第一导风锥腔中，集中的气流在第一导风锥腔作用下呈发散状散开，在鼓风机连续风压作用下，整个炉腔中的气体整体呈下降趋势运行，并最终通过废气排出口排出，第二燃料锥腔、第三燃料锥腔和第四燃料锥腔中的火焰局部燃烧气体呈上升运行，在下降趋势的助燃空气流配合第二燃料锥腔、第三燃料锥腔和第四燃料锥腔中上升的火焰使炉腔中的氧气供给均匀充足，同时炉腔产生下降趋势的助燃空气气流使火焰产生的能量不至于快速丧失，火焰产生的高温气体会由于密度小而向上涌动，高温低密度气体持续对整个炉芯均匀加热，而第一炉芯、第二炉芯、第三炉芯和第四炉芯为空心耐热薄壁结构内部都充满流动的水，因此第二炉芯、第三炉芯和第四炉芯上所承载的燃液不会因为发生沸腾现象，使燃料燃烧更加平稳，不会产生沸腾飞溅的现象。
有益效果：第一炉芯、第二炉芯、第三炉芯和第四炉芯为空心耐热薄壁结构内部都充满流动的水，因此第二炉芯、第三炉芯和第四炉芯上所承载的燃液不会因为发生沸腾现象，使燃料燃烧更加平稳，不会产生沸腾飞溅的现象。
附图说明
附图1为本发明整体第一结构示意图；
附图2为本发明整体第二结构示意图；
附图3为炉体内部结构示意图；
附图4为炉体正剖视图；
附图5为附图4的标号9处局部示意图；
附图6为附图4的标号12处局部示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
本方案的结构介绍：如附图1至6所示的一种水加热设备，包括炉芯、炉体11和离心式鼓风机28；所述炉体11为竖立姿态的空心柱筒结构，所述炉体11内部为柱形炉腔19，所述炉腔19内部同轴心设置有所述炉芯，所述炉芯与所述炉腔19内壁之间设置火焰通过间隙25；所述炉体11上端支撑设置有离心式鼓风机28，所述离心式鼓风机28的出风筒22伸入所述炉腔19中；所述炉腔19底端设置有废气排出口20，所述废气排出口20连接排烟管道27。
所述炉芯包括第一炉芯3、第二炉芯4、第三炉芯6和第四炉芯8；
第一炉芯3、第二炉芯4、第三炉芯6和第四炉芯8分别依次从上自下等间距设置；所述第一炉芯3、第二炉芯4、第三炉芯6和第四炉芯8为尖端朝下的锥形陀螺形状；所述第一炉芯3上侧同轴心凹陷设置有第一导风锥腔13，所述第二炉芯4上侧同轴心凹陷设置有第二燃料锥腔15，所述第三炉芯6上侧同轴心凹陷设置有第三燃料锥腔16，所述第四炉芯8上侧凹陷设置有第四燃料锥腔18；
所述第一炉芯3、第二炉芯4、第三炉芯6和第四炉芯8上端沿轮廓线一体化分别设置有第一导热环台1、第二导热环台2、第三导热环台(5)和第四导热环台(7)；所述第一导热环台1、第二导热环台2、第三导热环台(5)和第四导热环台(7)内部分别为第一环形过渡水腔40、第二环形过渡水腔39、第三环形过渡水腔5.1和第四环形过渡水腔35；
所述第一炉芯3、第二炉芯4、第三炉芯6和第四炉芯8为空心耐热薄壁结构，所述第一炉芯3、第二炉芯4、第三炉芯6和第四炉芯8的薄壁内部分别为第一加热水腔41、第二加热水腔38、第三加热水腔36和第四加热水腔34；所述第一加热水腔41、第二加热水腔38、第三加热水腔36和第四加热水腔34的上端分别导通连接第一环形过渡水腔40、第二环形过渡水腔39、第三环形过渡水腔5.1和第四环形过渡水腔35；
还包括若干呈环形阵列分布的第一导通换热立管14；所述第一环形过渡水腔40与第二环形过渡水腔39通过若干第一导通换热立管14相互导通连接；还包括若干呈环形阵列分布的第二导通换热立管37，第三环形过渡水腔5.1与第四环形过渡水腔35通过若干第二导通换热立管37互相导通连接；还包括过渡管17，所述过渡管17同轴心于所述第二炉芯4和第三炉芯6之间，且所述过渡管17上端导通连接所述第二加热水腔38底端，所述过渡导热管17下端导通连接所述第三加热水腔36底端。
还包括待加热进水管33、出水管30、第一燃料供给管31、第二燃料供给管10和第三燃料供给管32；
所述待加热进水管33的出水端同轴心从所述炉体11底部伸入所述炉腔19中，且所述待加热进水管33的出水端导通连接所述第四加热水腔34下端；所述出水管30的进水端同轴心从所述炉体11顶部伸入所述炉腔19中，且所述出水管30的进水端导通连接所述第一加热水腔41下端；
所述第一燃料供给管31的第一燃油出液端24同轴心伸入所述第二燃料锥腔15底部；所述第二燃料供给管10的第二燃油出液端10.1伸入所述第三燃料锥腔16中；所述第三燃料供给管32的第三燃油出液端32.1同轴心伸入所述第四燃料锥腔18底部。
所述出风筒22竖向伸入所述第一导风锥腔13中；所述第二燃料锥腔15、第三燃料锥腔16和第四燃料锥腔18中分别设置有点火装置。
本方案的方法、过程、原理以及技术进步整理如下：
水供给装置连续向待加热进水管33供给冷水，冷水通过待加热进水管33依次沿上升方向依次缓慢流经第四加热水腔34、第四环形过渡水腔35、第二导通换热立管37、第三加热水腔36、过渡导热管17、第二加热水腔38、第二环形过渡水腔39、第一导通换热立管14、第一环形过渡水腔40、第一加热水腔41、出水管30，并最终从出水管30流出；
与此同时，第一燃料供给管31、第二燃料供给管10和第三燃料供给管32连续向第二燃料锥腔15、第三燃料锥腔16和第四燃料锥腔18注入液体燃料，且持续维持第二燃料锥腔15、第三燃料锥腔16和第四燃料锥腔18中的液体燃料为常满状态；此时启动点火装置，第二燃料锥腔15、第三燃料锥腔16和第四燃料锥腔18中的液体燃料被点燃并产生火焰；第四燃料锥腔18中产生的火外焰直接加热第三炉芯6下外壁，第三炉芯6下外壁将热量直接通过热传导的形式给内部的第三加热水腔36中的水加热；同理，第三燃料锥腔16中产生的火外焰直接加热第二炉芯4下外壁，第二加热水腔38中产生的火焰直接加热第一炉芯3下外壁；与此同时，鼓风机28启动，外部空气在鼓风机28作用下由出风筒22吹向第一导风锥腔13中，集中的气流在第一导风锥腔13作用下呈发散状散开，在鼓风机28连续风压作用下，整个炉腔19中的气体整体呈下降趋势运行，并最终通过废气排出口20排出，第二燃料锥腔15、第三燃料锥腔16和第四燃料锥腔18中的火焰局部燃烧气体呈上升运行，在下降趋势的助燃空气流配合第二燃料锥腔15、第三燃料锥腔16和第四燃料锥腔18中上升的火焰使炉腔19中的氧气供给均匀充足，同时炉腔19产生下降趋势的助燃空气气流使火焰产生的能量不至于快速丧失，火焰产生的高温气体会由于密度小而向上涌动，高温低密度气体持续对整个炉芯均匀加热，而第一炉芯3、第二炉芯4、第三炉芯6和第四炉芯8为空心耐热薄壁结构内部都充满流动的水，因此第二炉芯4、第三炉芯6和第四炉芯8上所承载的燃液不会因为发生沸腾现象，使燃料燃烧更加平稳，不会产生沸腾飞溅的现象。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种水加热设备，其特征在于：包括炉芯、炉体(11)和离心式鼓风机(28)；所述炉体(11)为竖立姿态的空心柱筒结构，所述炉体(11)内部为柱形炉腔(19)，所述炉腔(19)内部同轴心设置有所述炉芯，所述炉芯与所述炉腔(19)内壁之间设置火焰通过间隙(25)；所述炉体(11)上端支撑设置有离心式鼓风机(28)，所述离心式鼓风机(28)的出风筒(22)伸入所述炉腔(19)中；所述炉腔(19)底端设置有废气排出口(20)，所述废气排出口(20)连接排烟管道(27)；
所述炉芯包括第一炉芯(3)、第二炉芯(4)、第三炉芯(6)和第四炉芯(8)；
第一炉芯(3)、第二炉芯(4)、第三炉芯(6)和第四炉芯(8)分别依次从上自下等间距设置；所述第一炉芯(3)、第二炉芯(4)、第三炉芯(6)和第四炉芯(8)为尖端朝下的锥形陀螺形状；所述第一炉芯(3)上侧同轴心凹陷设置有第一导风锥腔(13)，所述第二炉芯(4)上侧同轴心凹陷设置有第二燃料锥腔(15)，所述第三炉芯(6)上侧同轴心凹陷设置有第三燃料锥腔(16)，所述第四炉芯(8)上侧凹陷设置有第四燃料锥腔(18)；
所述第一炉芯(3)、第二炉芯(4)、第三炉芯(6)和第四炉芯(8)上端沿轮廓线一体化分别设置有第一导热环台(1)、第二导热环台(2)、第三导热环台(5)和第四导热环台(7)；所述第一导热环台(1)、第二导热环台(2)、第三导热环台(5)和第四导热环台(7)内部分别为第一环形过渡水腔(40)、第二环形过渡水腔(39)、第三环形过渡水腔(5.1)和第四环形过渡水腔(35)；
所述第一炉芯(3)、第二炉芯(4)、第三炉芯(6)和第四炉芯(8)为空心耐热薄壁结构，所述第一炉芯(3)、第二炉芯(4)、第三炉芯(6)和第四炉芯(8)的薄壁内部分别为第一加热水腔(41)、第二加热水腔(38)、第三加热水腔(36)和第四加热水腔(34)；所述第一加热水腔(41)、第二加热水腔(38)、第三加热水腔(36)和第四加热水腔(34)的上端分别导通连接第一环形过渡水腔(40)、第二环形过渡水腔(39)、第三环形过渡水腔(5.1)和第四环形过渡水腔(35)；
还包括若干呈环形阵列分布的第一导通换热立管(14)；所述第一环形过渡水腔(40)与第二环形过渡水腔(39)通过若干第一导通换热立管(14)相互导通连接；还包括若干呈环形阵列分布的第二导通换热立管(37)，第三环形过渡水腔(5.1)与第四环形过渡水腔(35)通过若干第二导通换热立管(37)互相导通连接；还包括过渡管(17)，所述过渡管(17)同轴心于所述第二炉芯(4)和第三炉芯(6)之间，且所述过渡管(17)上端导通连接所述第二加热水腔(38)底端，所述过渡导热管(17)下端导通连接所述第三加热水腔(36)底端。
2.根据权利要求1所述的一种水加热设备，其特征在于：还包括待加热进水管(33)、出水管(30)、第一燃料供给管(31)、第二燃料供给管(10)和第三燃料供给管(32)；
所述待加热进水管(33)的出水端同轴心从所述炉体(11)底部伸入所述炉腔(19)中，且所述待加热进水管(33)的出水端导通连接所述第四加热水腔(34)下端；所述出水管(30)的进水端同轴心从所述炉体(11)顶部伸入所述炉腔(19)中，且所述出水管(30)的进水端导通连接所述第一加热水腔(41)下端；
所述第一燃料供给管(31)的第一燃油出液端(24)同轴心伸入所述第二燃料锥腔(15)底部；所述第二燃料供给管(10)的第二燃油出液端(10.1)伸入所述第三燃料锥腔(16)中；所述第三燃料供给管(32)的第三燃油出液端(32.1)同轴心伸入所述第四燃料锥腔(18)底部。
3.根据权利要求2所述的一种水加热设备，其特征在于：所述出风筒(22)竖向伸入所述第一导风锥腔(13)中；所述第二燃料锥腔(15)、第三燃料锥腔(16)和第四燃料锥腔(18)中分别设置有点火装置。
4.根据权利要求3所述 的一种水加热设备的方法，其特征在于：水供给装置连续向待加热进水管(33)供给冷水，冷水通过待加热进水管(33)依次沿上升方向依次缓慢流经第四加热水腔(34)、第四环形过渡水腔(35)、第二导通换热立管(37)、第三加热水腔(36)、过渡导热管(17)、第二加热水腔(38)、第二环形过渡水腔(39)、第一导通换热立管(14)、第一环形过渡水腔(40)、第一加热水腔(41)、出水管(30)，并最终从出水管(30)流出；
与此同时，第一燃料供给管(31)、第二燃料供给管(10)和第三燃料供给管(32)连续向第二燃料锥腔(15)、第三燃料锥腔(16)和第四燃料锥腔(18)注入液体燃料，且持续维持第二燃料锥腔(15)、第三燃料锥腔(16)和第四燃料锥腔(18)中的液体燃料为常满状态；此时启动点火装置，第二燃料锥腔(15)、第三燃料锥腔(16)和第四燃料锥腔(18)中的液体燃料被点燃并产生火焰；第四燃料锥腔(18)中产生的火外焰直接加热第三炉芯(6)下外壁，第三炉芯(6)下外壁将热量直接通过热传导的形式给内部的第三加热水腔(36)中的水加热；同理，第三燃料锥腔(16)中产生的火外焰直接加热第二炉芯(4)下外壁，第二加热水腔(38)中产生的火焰直接加热第一炉芯(3)下外壁；与此同时，鼓风机(28)启动，外部空气在鼓风机(28)作用下由出风筒(22)吹向第一导风锥腔(13)中，集中的气流在第一导风锥腔(13)作用下呈发散状散开，在鼓风机(28)连续风压作用下，整个炉腔(19)中的气体整体呈下降趋势运行，并最终通过废气排出口(20)排出，第二燃料锥腔(15)、第三燃料锥腔(16)和第四燃料锥腔(18)中的火焰局部燃烧气体呈上升运行，在下降趋势的助燃空气流配合第二燃料锥腔(15)、第三燃料锥腔(16)和第四燃料锥腔(18)中上升的火焰使炉腔(19)中的氧气供给均匀充足，同时炉腔(19)产生下降趋势的助燃空气气流使火焰产生的能量不至于快速丧失，火焰产生的高温气体会由于密度小而向上涌动，高温低密度气体持续对整个炉芯均匀加热，而第一炉芯(3)、第二炉芯(4)、第三炉芯(6)和第四炉芯(8)为空心耐热薄壁结构内部都充满流动的水，因此第二炉芯(4)、第三炉芯(6)和第四炉芯(8)上所承载的燃液不会因为发生沸腾现象，使燃料燃烧更加平稳，不会产生沸腾飞溅的现象。
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Effective date of registration: 20190722 Address after: 210000 Unit B, No. 300 Zhihui Road, Kirin Science and Technology Innovation Park, Nanjing, Jiangsu Province Applicant after: Nanjing Halls Biological Technology Co., Ltd. Address before: 226002 General Park Building No. 14, Chongchuan District, Nantong City, Jiangsu Province Applicant before: Nantong Jin Ling Intelligent Technology Co., Ltd. |
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Effective date of registration: 20201116 Address after: 215500 No. 55 Shenzhen Road, Yushan High-tech Development Zone, Changshu City, Jiangsu Province Patentee after: Changshu Zhizhuang Laser Equipment Research Institute Co.,Ltd. Address before: 210000, B building, No. 300, Zhi Hui Road, Qilin science and Technology Innovation Park, Jiangsu, Nanjing, two Patentee before: NANJING HANERSI BIOTECHNOLOGY Co.,Ltd. |