CN110132041A - 一种换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种换热器，包括：燃烧室、高温烟气传递管、若干夹套管及冷凝排烟管，高温烟气传递管、若干夹套管及冷凝排烟管沿燃烧室的周向布置；燃烧室与高温烟气传递管连通；若干夹套管依次连通；夹套管包括：内管、套设在内管外的外管、端盖；高温烟气传递管与其中一夹套管连通；冷凝排烟管与另一夹套管连通。该换热器能提高换热效率，保障点火成功率，合理布局结构，减小设备空间占用率，提高设备经济性。

Description

一种换热器

技术领域

本发明涉及热交换的技术领域，具体涉及一种换热器。

背景技术

燃料锅炉是日常生活或工业生产广泛使用的一种锅炉，利用燃料燃烧释放的热能把水加热到额定温度，以为有需求的场所进行供暖或为工业生产提供热水。

传统燃料锅炉的内部换热方式俗称为火包水形式，只能单面吸热，向外的散热面积较大，设备体积较大。

现有燃料锅炉因换热器结构设置不合理，存在容易点火失败、传热效率低、装置体积过大、成本较高的问题。换热器的热阻过大会导致燃爆等威胁换热器自身结构或严重时产生安全事故的问题，而换热器的热阻过小又会导致点火困难，或无法正常点火，增加点火次数会加速点火装置的老化和损耗，无法正常点火会导致换热器无法工作，燃料锅炉丧失产热功能。传热效率是换热器的重要性能指标，关系到燃料锅炉的产热效果。装置体积过大造成材料的浪费、设备成本的上升，降低燃料锅炉的经济性。

发明内容

本发明提供了一种热水锅炉，解决了以上所述的技术问题。

本发明解决上述技术问题的方案如下：一种换热器，包括：燃烧室、高温烟气传递管、若干夹套管及冷凝排烟管，其中：

所述高温烟气传递管、若干所述夹套管及所述冷凝排烟管沿所述燃烧室的周向布置；

所述燃烧室与所述高温烟气传递管连通；所述燃烧室设置有供燃烧棒伸入的空腔；

若干所述夹套管依次连通；所述夹套管包括：内管、套设在所述内管外的外管、固定在所述外管与所述内管端部并将所述内管与所述外管之间的夹套空间封闭的端盖；

所述高温烟气传递管与其中一所述夹套管连通；

所述冷凝排烟管与另一所述夹套管连通；所述冷凝排烟管的底部设置排烟口；

其中，所述燃烧棒在所述燃烧室内工作产生的高温烟气依次流经所述高温烟气传递管、若干所述夹套管及所述冷凝排烟管。

作为优选，所述燃烧室与所述高温烟气传递管、若干所述夹套管及所述冷凝排烟管固定连接。

作为优选，所述燃烧室设置为空心圆柱；

所述高温烟气传递管、所述夹套管及所述冷凝排烟管都设置成圆管。

作为优选，所述高温烟气传递管、所述夹套管及所述冷凝排烟管的外径相同。

作为优选，所述夹套管的所述外管靠近两端分别开设有第一导烟口及第二导烟口；

所述高温烟气传递管的烟气进口与所述燃烧室的烟气出口连接，所述高温烟气传递管的烟气出口与对应所述夹套管的所述第一导烟口连接；

相邻所述夹套管的所述第一导烟口或所述第二导烟口连接；

所述冷凝排烟管的烟气进口与对应所述夹套管的所述第二导烟口连接。

作为优选，所述第一导烟口、所述第二导烟口、所述高温烟气传递管的烟气出口及所述冷凝排烟管的烟气进口都设置为形状相同的长条形孔。

作为优选，所述高温烟气传递管、所述夹套管及所述冷凝排烟管相互紧靠；

所述高温烟气传递管与对应所述夹套管通过焊接固定，且形成的焊缝将所述高温烟气传递管的烟气出口及对应所述夹套管的所述第一导烟口的边缘位置密封；

相邻所述夹套管通过焊接固定，且形成的焊缝将相邻所述夹套管的所述第一导烟口或所述第二导烟口的外沿位置密封；

所述冷凝排烟管与对应所述夹套管通过焊接固定，且形成的焊缝将所述冷凝排烟管的烟气进口与对应所述夹套管的所述第二导烟口的边缘位置密封。

作为优选，还包括箱体，

所述箱体内部设置有容置空间；

所述燃烧室、所述高温烟气传递管、若干所述夹套管及所述冷凝排烟管设置在所述容置空间内；

所述箱体的下部开设导热介质进口，上部开设导热介质出口；

所述燃烧室的顶部伸出所述箱体，且所述燃烧室与所述箱体的顶板接触部位设置有密封垫；

所述燃烧室、所述高温烟气传递管及若干所述夹套管都压设在所述箱体的底板上；

所述冷凝排烟管的底部伸出所述箱体，且所述冷凝排烟管与所述箱体的底板接触部位设置有密封垫；

其中，导热介质充入所述箱体后，将所述燃烧室、所述高温烟气传递管、若干所述夹套管及所述冷凝排烟管包裹。

作为优选，所述燃烧室、所述高温烟气传递管、若干所述夹套管及所述冷凝排烟管的材质为铜。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了由燃烧室、高温烟气传递管、若干夹套管及冷凝排烟管组成的换热器，燃烧室与高温烟气传递管连通；若干夹套管依次连通；夹套管包括：内管、套设在内管外的外管、端盖；高温烟气传递管与其中一夹套管连通；冷凝排烟管与另一夹套管连通；冷凝排烟管的底部设置排烟口；高温烟气传递管、若干夹套管及冷凝排烟管沿燃烧室的周向布置，使燃烧棒在燃烧室内工作产生的高温烟气依次流经高温烟气传递管、若干夹套管及冷凝排烟管，高温烟气流通通道设置合理，在降低设备空间占用的情况下尽可能延长流通长度，保障烟气能充分换热，提高换热器的换热能力。通过设置燃烧室连通高温烟气传递管的结构，有效改善烟气流通通道的热阻力，保障燃烧室点火顺利，保证换热器工作的稳定性和顺畅性。该换热器工作时，换热介质会包裹在燃烧室、高温烟气传递管、若干夹套管及冷凝排烟管的外部，对于夹套管，通过内管、外管及端盖都能与换热介质进行热量交换，增大了换热接触面积，提高换热器的传热效率。这样，有效解决了现有技术中换热效率低、点火困难、设备体积大成本高的技术问题，实现了提高换热效率，保障点火成功率，合理布局结构，减小设备空间占用率，提高设备经济性的技术效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明中实施例提供的换热器的结构俯视图；

图2为图1的结构主视图；

图3为图1的结构左视；

图4为相邻夹套管的位置示意图；

图5为相邻夹套管的焊接示意图；

图6为本发明中实施例提供的换热器包含箱体的结构示意图；

图7为图6的局部剖面示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

10燃烧室、20高温烟气传递管、30夹套管、31外管、32内管、33端盖、34第一导烟口、35第二导烟口、40冷凝排烟管、41排烟口、50焊缝、 60箱体、61导热介质进口、62导热介质出口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参见附图1～3，一种换热器，包括：燃烧室10、高温烟气传递管20、若干夹套管30及冷凝排烟管40，其中：

高温烟气传递管20、若干夹套管30及冷凝排烟管40沿燃烧室10的周向布置，此种结构布局，在减小空间占用的情况下尽可能的保障烟气流通通道的长度，保障烟气能充分换热，提高换热器的热交换能力。同时，有效节约设备制作的材料成本，提高换热器的经济性。

燃烧室10与高温烟气传递管20连通；燃烧室10设置有供燃烧棒伸入的空腔，空腔的顶部通过法兰结构与燃气输送装置对接固定，这样，保证燃料锅炉整体呈竖直布置，有效减小占地面积，能适应部分面积有限的使用场地。

若干夹套管30依次连通；夹套管30包括：内管33、套设在内管33外的外管31、固定在外管31与内管33端部并将内管33与外管31之间的夹套空间封闭的端盖32；高温烟气传递管20与其中一夹套管30连通；冷凝排烟管40与另一夹套管30连通；冷凝排烟管40的底部设置排烟口41；其中，燃烧棒在燃烧室10内工作产生的高温烟气依次流经高温烟气传递管20、若干夹套管30及冷凝排烟管40。

通过设置燃烧室10连通高温烟气传递管20的结构，有效改善烟气流通通道的热阻力，保障燃烧室10点火顺利，保证换热器工作的稳定性和顺畅性。该换热器工作时，换热介质会包裹在燃烧室10、高温烟气传递管20、若干夹套管 30及冷凝排烟管40的外部，对于夹套管30，通过内管33、外管31及端盖32 都能与换热介质进行热量交换，增大了换热接触面积，提高换热器的传热效率。

进一步的，燃烧室10通过烟气管连接高温烟气传递管20，实现与高温烟气传递管20、若干夹套管30及冷凝排烟管40的固定连接，其中，燃烧室10还可以通过连接杆焊接固定若干夹套管30及冷凝排烟管40，保障换热器整体的结构强度。燃烧室10设置为空心圆柱；高温烟气传递管20、夹套管30及冷凝排烟管40都设置成圆管；高温烟气传递管20、夹套管30及冷凝排烟管40的外径相同。经实践总结了以下优选的实施例，选用燃烧室10的外径与夹套管30的外径的比例控制在3：1～5：1的范围，且控制燃烧室10或者夹套管30的长度为外径的3～4倍时，换热器的换热效率较高，换热效果突出。

进一步的，参见附图4和5，夹套管30的外管31靠近两端分别开设有第一导烟口34及第二导烟口35，这样保证高温烟气会在整个夹套管30内的夹套空间内流动，即保证了流通通道的长度。高温烟气传递管20的烟气进口与燃烧室 10的烟气出口连接，高温烟气传递管20的烟气出口与对应夹套管30的第一导烟口34连接；相邻夹套管30的第一导烟口34或第二导烟口35连接；冷凝排烟管40的烟气进口与对应夹套管30的第二导烟口35连接。

进一步的，第一导烟口34、第二导烟口35、高温烟气传递管20的烟气出口及冷凝排烟管40的烟气进口都设置为形状相同的长条形孔，经实践总结了以下优选的实施例，长条形孔为矩形孔，且矩形孔的长度控制在夹套管30长度的 1/3～1/2，矩形孔的宽度控制在夹套管30外径的1/4～1/8；保障整个烟气通道的气流通畅及燃气点火顺畅。

进一步的，高温烟气传递管20、夹套管30及冷凝排烟管40相互紧靠；高温烟气传递管20与对应夹套管30通过焊接固定，且形成的焊缝50将高温烟气传递管20的烟气出口及对应夹套管30的第一导烟口34的边缘位置密封；相邻夹套管30通过焊接固定，且形成的焊缝50将相邻夹套管30的第一导烟口34 或第二导烟口35的外沿位置密封；冷凝排烟管40与对应夹套管30通过焊接固定，且形成的焊缝50将冷凝排烟管40的烟气进口与对应夹套管30的第二导烟口35的边缘位置密封。焊接工艺成熟，操作便利，降低设备制造难度和成本。

进一步的，参见附图6和7，还包括箱体60，箱体60内部设置有容置空间；燃烧室10、高温烟气传递管20、若干夹套管30及冷凝排烟管40设置在容置空间内；箱体60的下部开设导热介质进口61，上部开设导热介质出口62；燃烧室10的顶部伸出箱体60，且燃烧室10与箱体60的顶板接触部位设置有密封垫；燃烧室10、高温烟气传递管20及若干夹套管30都压设在箱体60的底板上；冷凝排烟管40的底部伸出箱体60，且冷凝排烟管40与箱体60的底板接触部位设置有密封垫。

其中，导热介质充入箱体60后，将燃烧室10、高温烟气传递管20、若干夹套管30及冷凝排烟管40包裹。

进一步的，燃烧室10、高温烟气传递管20、若干夹套管30及冷凝排烟管 40的材质为铜，可以选用纯度较高的黄铜，热传导性能优良，保障换热器的换热性能。

下面通过具体实例来介绍本申请的换热器的工作原理：

导热介质为水；将夹套管30设置为内管33、外管31及端盖32的结构，高温烟气传递管20、若干夹套管30及冷凝排烟管40沿燃烧室10的圆周布置，燃烧产生的高温烟气依次流经高温烟气传递管20、若干夹套管30及冷凝排烟管 40，箱体60内的水完全包裹夹套管30，既为一种“水包火”的换热方式，燃烧室10、高温烟气传递管20、冷凝排烟管40、内管33、外管31及端盖32都能与水进行热量交换，增大了换热接触面积，提高传热效率而节省资源。相较于现有的燃料锅炉换热器的单面吸热和单面散热，本申请的换热效率和散热效果明显更高。

燃烧室10可设计为单层无缝管或双层无缝管，以单层无缝管为例：将天然气与空气在未进入燃烧室10前，按各需量的比例进行预混合后形成助燃气体，助燃气体由高压风机输送到燃烧室10的空腔内，在封闭的无缝管内进行燃烧，产生的高温烟气依次流经高温烟气传递管20、若干夹套管30及冷凝排烟管40，最终烟温下降出现冷凝状态，再由冷凝排烟管40把废气送入尾气处理部件中，使废气中的氮氧化物、二氧化硫及颗粒物等被处理后，再排放到大气，以实现绿色低碳的标准。

燃料棒在燃烧室10内燃烧产生的高温烟气依次经过高温烟气传递管20、夹套管30的夹套空间及冷凝排烟管40后，从冷凝排烟管40的底部出口排出；水从导热介质进口61送入并填满箱体60后，水会包裹燃烧室10、高温烟气传递管20、夹套管30及冷凝排烟管40，高温烟气不断将热量传递到水中，升温后的水从导热介质出口62送出箱体60。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种换热器，其特征在于，包括：燃烧室、高温烟气传递管、若干夹套管及冷凝排烟管，其中：

所述高温烟气传递管、若干所述夹套管及所述冷凝排烟管沿所述燃烧室的周向布置；

所述燃烧室与所述高温烟气传递管连通；所述燃烧室设置有供燃烧棒伸入的空腔；

若干所述夹套管依次连通；所述夹套管包括：内管、套设在所述内管外的外管、固定在所述外管与所述内管端部并将所述内管与所述外管之间的夹套空间封闭的端盖；

所述高温烟气传递管与其中一所述夹套管连通；

所述冷凝排烟管与另一所述夹套管连通；所述冷凝排烟管的底部设置排烟口；

其中，所述燃烧棒在所述燃烧室内工作产生的高温烟气依次流经所述高温烟气传递管、若干所述夹套管及所述冷凝排烟管。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述燃烧室与所述高温烟气传递管、若干所述夹套管及所述冷凝排烟管固定连接。

3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，

所述燃烧室设置为空心圆柱；

所述高温烟气传递管、所述夹套管及所述冷凝排烟管都设置成圆管。

4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述高温烟气传递管、所述夹套管及所述冷凝排烟管的外径相同。

5.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，

所述夹套管的所述外管靠近两端分别开设有第一导烟口及第二导烟口；

所述高温烟气传递管的烟气进口与所述燃烧室的烟气出口连接，所述高温烟气传递管的烟气出口与对应所述夹套管的所述第一导烟口连接；

相邻所述夹套管的所述第一导烟口或所述第二导烟口连接；

所述冷凝排烟管的烟气进口与对应所述夹套管的所述第二导烟口连接。

6.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于，

所述第一导烟口、所述第二导烟口、所述高温烟气传递管的烟气出口及所述冷凝排烟管的烟气进口都设置为形状相同的长条形孔。

7.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于，

所述高温烟气传递管、所述夹套管及所述冷凝排烟管相互紧靠；

所述高温烟气传递管与对应所述夹套管通过焊接固定，且形成的焊缝将所述高温烟气传递管的烟气出口及对应所述夹套管的所述第一导烟口的边缘位置密封；

相邻所述夹套管通过焊接固定，且形成的焊缝将相邻所述夹套管的所述第一导烟口或所述第二导烟口的外沿位置密封；

所述冷凝排烟管与对应所述夹套管通过焊接固定，且形成的焊缝将所述冷凝排烟管的烟气进口与对应所述夹套管的所述第二导烟口的边缘位置密封。

8.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，还包括箱体，

所述箱体内部设置有容置空间；

所述燃烧室、所述高温烟气传递管、若干所述夹套管及所述冷凝排烟管设置在所述容置空间内；

所述箱体的下部开设导热介质进口，上部开设导热介质出口；

所述燃烧室的顶部伸出所述箱体，且所述燃烧室与所述箱体的顶板接触部位设置有密封垫；

所述燃烧室、所述高温烟气传递管及若干所述夹套管都压设在所述箱体的底板上；

所述冷凝排烟管的底部伸出所述箱体，且所述冷凝排烟管与所述箱体的底板接触部位设置有密封垫；

其中，导热介质充入所述箱体后，将所述燃烧室、所述高温烟气传递管、若干所述夹套管及所述冷凝排烟管包裹。

9.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，

所述燃烧室、所述高温烟气传递管、若干所述夹套管及所述冷凝排烟管的材质为铜。