CN109990459A - 热窝式超导换热炉 - Google Patents

Abstract

热窝式超导换热炉，炉胆内的多个分热罐由上至下排列，相邻分热罐间通过连接竖管连通，下方分热罐的底面上固连有多根导热竖管，各导热竖管的上端与分热罐底面密封固连，各导热竖管下端与位于炉胆底部的加热室连通，炉胆上套管顶部的管口向内弯折与炉胆上部的外壁密封固连，套管内壁与炉胆外壁间的空隙构成与加热室连通的气道，套管上装有排气管，套管的水套上装有进水管和若干个桥接管，桥接管一端与水套连通、另一端与炉胆连通；炉胆上装有超导液加注阀管和出水管；超导液加注阀管与分热罐连通；至少一个的分热罐内装有超导液；导热竖管截留热能，热能利用率高，超导液将热能快速传导至各分热罐，在炉胆内传导热能，热能无间接损耗。

Description

热窝式超导换热炉

技术领域

本发明涉及换热锅炉，具体是一种热窝式超导换热炉。

背景技术

以往的换热锅炉中，为了使锅炉中的水更好的吸收烟火中的热能，提高热效率，大多设置各种弯曲形状的烟火路径，尽可能多的延长烟火行走路线，达到最大化吸收热能的技术效果，复杂和漫长的烟火通道会增加锅炉的占地面积，并且烟火通过时仍是直接给管路中的水套外壁、水管外壁或水箱外壁加热，导热效果没有显著的提升，过于复杂的烟火通道还会使尾烟产生排出阻力，导致燃烧不完全，容易造成烟爆、回火等有害现象，并产生有害烟气，且尾烟余温高、浪费大，因此，市场需要一种换热效率更好的换热锅炉。

发明内容

本发明的目的是提供一种热窝式超导换热炉，换热效率高，节能环保效果好。

本发明的技术方案是：热窝式超导换热炉，其特征在于：具有封闭式的炉胆；炉胆内设有多个中空的分热罐，各分热罐的外壁与炉胆内壁之间设有空隙，各分热罐由上至下依次排列，两相邻分热罐的相对端面上各设有热罐通孔，两热罐通孔之间装有连接竖管，连接竖管上端的管口与上方热罐通孔的孔沿对接密封固连，连接竖管下端的管口与下方热罐通孔的孔沿对接密封固连；最下方分热罐的底端面上固连有多根导热竖管，各导热竖管的上端口沿与分热罐的底端面密封固连，炉胆的底面上设有与各导热竖管数量相同位置对应的多个导热通孔，各导热竖管下端的管口与对应导热通孔的孔沿密封固连；炉胆上套有套管，套管顶部的管口向内弯折与炉胆上部的外壁密封固连，套管内壁与炉胆外壁间的空隙构成环形的气道，套管的下部设有裙边，炉胆底面与裙边内壁合围的空间构成加热室，加热室的顶部沿周与气道的底部连通，套管上装有排气管，排气管的进气口与气道内的顶部空间连通；套管的管壁内设有水套，水套上装有进水管和若干个桥接管，进水管的出水口与水套内的上部空间连通，各桥接管一端与水套内的下部空间连通、另一端与炉胆内的底部空间连通；炉胆上装有超导液加注阀管和出水管；超导液加注阀管的出液口与其中一个分热罐的内部空间连通，出水管的进水口与炉胆内的顶部空间连通。

位于气道内的炉胆外壁上和位于气道内的套管内壁上各设有螺旋状的换热冷凝翅片，两换热冷凝翅片螺旋方向相同、位置上下交错，两换热冷凝翅片的一端与对应的壁体固连，另一端与对面的壁体之间设有间隙；两换热冷凝翅片上设有多个缺口，两翅片上各相邻缺口的位置相错。

所述的超导液加注阀管具有管体，管体内的上端设有螺纹孔，螺纹孔内的底面上设有贯通的液孔，液孔的下端口是所述的超导液加注阀管的出口，所述的螺纹孔内依次装有螺纹连接的锥堵、堵帽，其中，堵帽的下表面与锥堵的上表面活动压接，锥堵的锥面与液孔上端的孔边沿密封压接，锥堵的顶面设有凹槽，该凹槽的底部设有斜孔，斜孔另一端的开口设在位于螺纹孔内锥堵的锥面上。

所述的超导液加注阀管的入口处装有密封堵头。

所述的超导液加注阀管上套有封管，封管的底端与炉胆外壁密封固连，封管的顶端装有封帽，封帽与封管螺纹密封旋接。

各连接竖管的管体外围各套有挡水环，各挡水环的内环面与对应连接竖管的管体之间设有空隙，各挡水环的外环面与炉胆内壁之间密封固连。

所述的分热罐为扁球形。

至少一个的分热罐内装有超导液。

所述的水套上装有排污阀管，排污阀管的入口与水套内的底部空间连通。

所述的排气管的外管壁上贴有若干片温差发电片。

本发明的工作原理是：通过超导液加注阀管将分热罐内加入适量的超导液，并排空空气或抽真空，将回流水或冷水从进水管打入水套内，再由桥接管进入分热罐外部、连接竖管外部和导热竖管外部的炉胆内空间，该空间为热交换腔，最终从炉胆上方的出水管流出；在所述的加热室内放置热源，热源产生的热能向上加热炉胆底部、导热竖管的管壁以及位于导热竖管内的分热罐底面，回流水或冷水在炉胆底部和各导热竖管外壁处吸收热能升温，分热罐内的超导液受热后气化，蒸汽升至各分热罐内将热量交换给分热罐的罐壁，罐壁将热能交换给炉胆内的水或其它热媒体，换热后蒸汽冷凝为超导液流回至最下方的分热罐内再循环；

本发明的优点是：每个导热竖管的里端都是盲端，每个盲端都形成一个热窝空间，热窝空间能将热能截留停留片刻，使热能充分被吸收交换；各分热罐中的超导液蒸汽通过气化冷凝原理，将热能快速传导至各分热罐的罐壁，由于分热罐设置在炉胆内传导热能，不仅导热效率高，并且热能可被全部利用无间接损耗，由于本申请的热窝式超导换热炉对热源的热能利用率高，可使用损耗较低的热源，例如：家用的液化气炉，将液化气炉的炉盘置于加热室内点燃，即可达到很好的换热效果，且无有害尾烟产生，节能环保效果好。

换热冷凝翅片能降低尾烟温度，使热量充分利用，换热冷凝翅片与对面的壁体之间的间隙形成从下至上贯通的烟火通道，换热冷凝翅片上的缺口进一步使尾烟排出顺畅，且尾烟在换热冷凝翅片导引下在烟火通道内呈螺旋状盘升排出，尾烟内可燃成分与热能充分混合交换燃烧，能使燃烧更完全，避免产生有害烟气。

限定结构的超导液加注阀管，能在抽真空或热排空后能迅速关闭密封，最大程度减少空气的二次进入，避免影响分热罐内的真空度、排空度，所述的堵帽能压紧并且对锥堵进行限位，确保锥堵的密封效果。密封堵头能封闭超导液加注阀管，作为超导液加注阀管的第二道密封元件，能有效提高超导液加注阀管的密封寿命。带封帽的封管作为超导液加注阀管的外部密封保护元件，可进一步提高超导液加注阀管的密封寿命。挡水环能在各分热罐之间形成向连接竖管处聚合的水路，使炉胆内的水流在连接竖管周边聚合，迫使水顺着分热罐的罐壁向上分散，能使炉胆内的水充分与各分热罐进行热交换，同时也在连接竖管处对水进行聚合搅拌，使水温均匀。扁球形的分热罐耐压力性能更好，不仅利于内部超导液冷凝回流，球外壁产生的热能加热附着在球壁上的水，水受热后加速上流，带动周边水流运动，所以扁球形的分热罐其特有的形状使炉胆内壁与球形罐外壁之间能更好的使水中的热能形成对流，减少换热时间，提高换热效率；球形表面积大还利于与炉胆内的水进行热交换。排污阀管能排出水套内的污垢，在加注冲洗液进行冲洗或返洗的过程中打开。温差发电片利用尾烟的余温进行发电，进一步降低排放温度、减少污染，发电可供锅炉间的室内照明，或另配蓄电池对温差发电片产生的电力进行储存后使用。

附图说明

图1是本发明热窝式超导换热炉的结构示意图。

图2是图1中局部A的放大结构示意图。

图3是图1中沿B—B方向的剖面结构示意图。

图中1炉胆、2分热罐、3超导液加注阀管的出液口、4液孔、5封帽、6封管、7超导液加注阀管、8出水管、9温度传感器、10水位传感器、11出水阀门、12进水阀门、13进水管、14套管、15气道、16水套、17换热冷凝翅片、18挡水环、19连接竖管、20桥接管、21裙边、22加热室、23导热通孔、24炉胆的底面、25导热竖管、26热源、27加热室门、28支脚、29螺杆、30安装孔、31排污阀管、32超导液、33缺口、34热罐通孔、35排气管、36密封堵头、37管体、38螺纹孔、39堵帽、40锥堵、41液孔上端的孔边沿、42锥堵的锥面、43斜孔、44凹槽、45温差发电片。

具体实施方式

热窝式超导换热炉，如图1至图3所示的结构，其具有封闭式的炉胆1；炉胆内设有多个中空的分热罐2，各分热罐的外壁与炉胆内壁之间设有空隙，各分热罐由上至下依次排列，两相邻分热罐的相对端面上各设有热罐通孔34，两热罐通孔之间装有连接竖管19，连接竖管上端的管口与上方热罐通孔的孔沿对接密封固连，连接竖管下端的管口与下方热罐通孔的孔沿对接密封固连；最下方分热罐的底端面上固连有多根导热竖管25，各导热竖管的上端口沿与分热罐的底端面密封固连，炉胆的底面24上设有与各导热竖管数量相同位置对应的多个导热通孔23，各导热竖管下端的管口与对应导热通孔的孔沿密封固连；炉胆上套有套管14，套管顶部的管口向内弯折与炉胆上部的外壁密封固连，套管内壁与炉胆外壁间的空隙构成环形的气道15，套管的下部设有裙边21，炉胆底面与裙边内壁合围的空间构成加热室22，加热室的顶部沿周与气道的底部连通，套管上装有排气管35，排气管的进气口与气道内的顶部空间连通；套管的管壁内设有水套16，水套上装有进水管13和若干个桥接管20，进水管的出水口与水套内的上部空间连通，各桥接管一端与水套内的下部空间连通、另一端与炉胆内的底部空间连通；炉胆上装有超导液加注阀管7和出水管8；超导液加注阀管的出液口3与其中一个分热罐的内部空间连通，出水管的进水口与炉胆内的顶部空间连通。

所述的分热罐为扁球形。最下方扁球形分热罐的底面可设置为平面底，利于布置导热竖管。所述的热罐通孔设置在对应分热罐端面的中央处，利于超导液冷凝回流。所述的分热罐内装有适量的超导液，超导液在冷凝状态时，置于下方的一个或多个分热罐内。至少一个的分热罐内装有超导液32。所述的超导液又称真空超导液，是现有技术市售商品，根据需要选择正规厂家的合格产品使用。各分热罐、连接竖管、导热竖管外部的炉胆内空间相互连通，该空间装有水或其它热媒，水或其它热媒从进水管泵送入水套内，再由桥接管进入炉胆内空间，该空间也称为热交换腔，加热后的水或其它热媒从炉胆上方的出水管流出供需热用户使用。

位于气道内的炉胆外壁上和位于气道内的套管内壁上各设有螺旋状的换热冷凝翅片17，两换热冷凝翅片螺旋方向相同、位置上下交错，两换热冷凝翅片的一端与对应的壁体固连，另一端与对面的壁体之间设有间隙；两换热冷凝翅片上设有多个缺口33，两翅片上各相邻缺口的位置相错。两换热冷凝翅片螺旋方向相同是指两换热翅片的旋转方向是相同的，两换热冷凝翅片共同沿右旋方向向上螺旋攀升或共同沿左旋方向向上螺旋攀升，目的是避免两换热冷凝翅片相互交叉；两换热冷凝翅片位置上下交错是指两换热冷凝翅片的位置上下相错，避免两换热冷凝翅片相对布置，从而保障气道顺畅，排气阻力低。

根据超导液的类型选择市售的超导液加注阀。本申请则提供了一种如图2所示结构的超导液加注阀，进一步限定了所述的超导液加注阀管具有管体37，管体内的上端设有螺纹孔38，螺纹孔内的底面上设有贯通的液孔4，液孔的下端口是所述的超导液加注阀管的出口，所述的螺纹孔内依次装有螺纹连接的锥堵40、堵帽39，其中，堵帽的下表面与锥堵的上表面活动压接，锥堵的锥面42与液孔上端的孔边沿41密封压接，锥堵的顶面设有凹槽44，该凹槽的底部设有斜孔43，斜孔另一端的开口设在位于螺纹孔内锥堵的锥面上。

为了使各分热罐内保持长期的真空或抽空状态，在所述的超导液加注阀管的入口处装有密封堵头36。在所述的超导液加注阀管上套有封管6，封管的底端与炉胆外壁密封固连，封管的顶端装有封帽5，封帽与封管螺纹密封旋接。

所述的锥堵的锥面压在气孔的口沿上实现密封压接，所述的堵帽与超导液加注阀管中管体的螺纹密封方式，可选择常用的丝扣密封方式，例如四氟带密封、螺纹密封胶等，所述密封堵头与超导液加注阀管中管体的密封方式可采用上述的螺纹密封方式，也可采用焊接、粘接、密封契合等方式密闭所述管体的入口。封管下端口沿通过焊接、粘接与炉胆外壁密封固连，封帽与封管螺纹密封旋接则采用上述螺纹的密封方式，必要时，可采用焊接方式将封帽密封焊接在封管上。采用多道密封方式，目的是使分热罐中的超导液可随热窝式超导换热炉“终身”使用，避免泄漏，降低本申请热窝式超导换热炉的维护成本。

各连接竖管的管体外围各套有挡水环18，各挡水环的内环面与对应连接竖管的管体之间设有空隙，各挡水环的外环面与炉胆内壁之间密封固连。本领域技术人员应当知晓的是：在上述限定的保护范围内，所述的热罐通孔的数量至少为一个，即两分热罐间相邻的端面上设有一组相对的热罐通孔，两热罐通孔之间装有连接竖管；所述的热罐通孔的数量也可以是多个，即两分热罐间相邻的端面上设有多组相对的热罐通孔，每两个相对的热罐通孔之间各装有连接竖管，多根连接竖管能够增加连接竖管外壁与炉胆内水的接触面积，配合挡水环使用时，水流在各连接竖管之间流动，换热效果更佳。

所述的排气管的外管壁上贴有若干片温差发电片45。所述的炉胆上、进水管上、出水管上、水套上各装有温度传感器9，所述的炉胆上装有水位传感器10，各传感器将监测到的水温信号和水位信号传递给控制器或报警器，控制器将各信号显示在显示屏幕上供使用者参考，如信号数值异常，报警器报警提示使用者及时检查热窝式超导换热炉的运行状态，所述的进水管上装有进水阀门12，出水管上装有出水阀门11，通过阀门可调节进出水的流量，从而控制水温。裸露在外部的炉胆外壁及套管外壁用常规方法包覆保温层，温差发电片产生的电能可以通过蓄电池在中转供给上述用电部件使用。

所述的水套上装有排污阀管31，排污阀管的入口与水套内的底部空间连通，打开排污阀管上的阀门可将水套内的水垢、杂物随清洁水、液一同放空。

所述的加热室设有加热室门27，加热室门设置在套管下部的裙边上，打开加热室门便于放入热源26，所述的热源是指通过燃烧产生热能的燃烧器、燃料，尤其推荐使用以天然气、液化气等清洁能源作为燃料的燃烧器；在使用以柴油、煤油等作为燃料的燃烧器时，在排气管上安装尾烟净化装置；在直接使用木材、煤块等燃料时，配置水除尘设备与排气管连通，避免污染环境。所述的热能还可以使用电加热器。

所述的套管的底端沿周均布设有数量至少是三个的安装孔30，各安装孔内装有螺杆29，各螺杆的上端与对应的安装孔螺纹连接，各螺杆的下端固连有支脚28。螺杆式的支脚能调节炉体趋于水平和垂直。

Claims (10)

1.热窝式超导换热炉，其特征在于：具有封闭式的炉胆(1)；炉胆内设有多个中空的分热罐(2)，各分热罐的外壁与炉胆内壁之间设有空隙，各分热罐由上至下依次排列，两相邻分热罐的相对端面上各设有热罐通孔(34)，两热罐通孔之间装有连接竖管(19)，连接竖管上端的管口与上方热罐通孔的孔沿对接密封固连，连接竖管下端的管口与下方热罐通孔的孔沿对接密封固连；最下方分热罐的底端面上固连有多根导热竖管(25)，各导热竖管的上端口沿与分热罐的底端面密封固连，炉胆的底面(24)上设有与各导热竖管数量相同位置对应的多个导热通孔(23)，各导热竖管下端的管口与对应导热通孔的孔沿密封固连；炉胆上套有套管(14)，套管顶部的管口向内弯折与炉胆上部的外壁密封固连，套管内壁与炉胆外壁间的空隙构成环形的气道(15)，套管的下部设有裙边(21)，炉胆底面与裙边内壁合围的空间构成加热室(22)，加热室的顶部沿周与气道的底部连通，套管上装有排气管(35)，排气管的进气口与气道内的顶部空间连通；套管的管壁内设有水套(16)，水套上装有进水管(13)和若干个桥接管(20)，进水管的出水口与水套内的上部空间连通，各桥接管一端与水套内的下部空间连通、另一端与炉胆内的底部空间连通；炉胆上装有超导液加注阀管(7)和出水管(8)；超导液加注阀管的出液口(3)与其中一个分热罐的内部空间连通，出水管的进水口与炉胆内的顶部空间连通。

2.根据权利要求1所述的热窝式超导换热炉，其特征在于：位于气道内的炉胆外壁上和位于气道内的套管内壁上各设有螺旋状的换热冷凝翅片(17)，两换热冷凝翅片螺旋方向相同、位置上下交错，两换热冷凝翅片的一端与对应的壁体固连，另一端与对面的壁体之间设有间隙；两换热冷凝翅片上设有多个缺口(33)，两翅片上各相邻缺口的位置相错。

3.根据权利要求1所述的热窝式超导换热炉，其特征在于：所述的超导液加注阀管具有管体(37)，管体内的上端设有螺纹孔(38)，螺纹孔内的底面上设有贯通的液孔(4)，液孔的下端口是所述的超导液加注阀管的出口，所述的螺纹孔内依次装有螺纹连接的锥堵(40)、堵帽(39)，其中，堵帽的下表面与锥堵的上表面活动压接，锥堵的锥面(42)与液孔上端的孔边沿(41)密封压接，锥堵的顶面设有凹槽(44)，该凹槽的底部设有斜孔(43)，斜孔另一端的开口设在位于螺纹孔内锥堵的锥面上。

4.根据权利要求1所述的热窝式超导换热炉，其特征在于：所述的超导液加注阀管的入口处装有密封堵头(36)。

5.根据权利要求1所述的热窝式超导换热炉，其特征在于：所述的超导液加注阀管上套有封管(6)，封管的底端与炉胆外壁密封固连，封管的顶端装有封帽(5)，封帽与封管螺纹密封旋接。

6.根据权利要求1所述的热窝式超导换热炉，其特征在于：各连接竖管的管体外围各套有挡水环(18)，各挡水环的内环面与对应连接竖管的管体之间设有空隙，各挡水环的外环面与炉胆内壁之间密封固连。

7.根据权利要求1所述的热窝式超导换热炉，其特征在于：所述的分热罐为扁球形。

8.根据权利要求1所述的热窝式超导换热炉，其特征在于：至少一个的分热罐内装有超导液(32)。

9.根据权利要求1所述的热窝式超导换热炉，其特征在于：所述的水套上装有排污阀管(31)，排污阀管的入口与水套内的底部空间连通。

10.根据权利要求1所述的热窝式超导换热炉，其特征在于：所述的排气管的外管壁上贴有若干片温差发电片(45)。