CN110186190A - 燃气冷凝真空相变锅炉 - Google Patents

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张春雨
赵慧武
马登斌
江维光
付恒厚
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Abstract

本发明实施例提供了一种燃气冷凝真空相变锅炉，该燃气冷凝真空相变锅炉包括锅炉本体和与锅炉本体通过烟气通道连接的冷凝器，燃气冷凝真空相变锅炉产生的烟气通过烟气通道与供暖系统的回水在冷凝器内直接接触进行热交换。本发明实施例提供的燃气冷凝真空相变锅炉高效节能，安全可靠。

Description

燃气冷凝真空相变锅炉
技术领域
本发明涉及锅炉技术领域，特别是涉及一种燃气冷凝真空相变锅炉。
背景技术
燃气冷凝真空相变锅炉，是通过冷凝烟气中的水蒸气、使得其中的汽化潜热得以利用、从而提高热效率的锅炉。燃气冷凝真空相变锅炉的关键在于冷凝技术，是一种新型节能、环保的技术；它的原理并不复杂，简单的概括就是通过对烟气冷凝，回收烟气中的热能，从而达到提高锅炉效率的目的。
传统燃气真空相变锅炉中，排烟温度一般在120～180℃，甚至更高，使得燃料(例如天然气：CH4+2O2→CO2+2H2O)燃烧时产生的水，在烟气中的状态是处于过热状态的水蒸汽，随烟气从烟囱中流失。传统真空相变锅炉热效率一般只能达到85％～91％。而冷凝燃气真空相变锅炉，它把排烟温度降低到58℃冷凝温度以下，充分回收了烟气中的显热和水蒸汽的凝结潜热，热效率最高可达106％(按低位热值计算)。
传统燃气真空相变锅炉使用寿命短，存在安全隐患，制造成本高：传统冷凝锅炉是通过烟道中增设冷凝器实现的，因为排烟温度低，一般冷凝水都凝结在冷凝器的外表面上，会发生露点腐蚀，所以冷凝器一般采用耐腐蚀钢管制作，材料成本高，制作复杂，锅炉成本高。即使是耐腐蚀钢材制作，由于长期浸泡在冷凝水中，抗腐蚀效果一般，容易泄露影响锅炉安全稳定运行。
最关键的是，传统冷凝锅炉不容易回收冷凝水。
发明内容
本发明提供一种燃气冷凝真空相变锅炉，能够解决现有技术中锅炉不环保节能、寿命短的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种燃气冷凝真空相变锅炉，燃气冷凝真空相变锅炉包括锅炉本体和与锅炉本体通过烟气通道连接的冷凝器，燃气冷凝真空相变锅炉产生的烟气通过烟气通道与供暖系统的回水在冷凝器内直接接触进行热交换。
其中，冷凝器的内壁设有淋水盘，淋水盘具有多个孔，回水穿越多个孔后与烟气进行直接热交换。
其中，淋水盘为多个，且在竖直方向上间隔设置。
其中，相邻的淋水盘其中一个一端与冷凝器的左壁连接，另一端与冷凝器的右壁不连接；相邻的淋水盘另一个一端与冷凝器的左壁不连接，另一端与冷凝器的右壁连接。
其中，冷凝器的上部设有用于回水进入的进水口和用于热交换后的烟气流出的出烟口，出烟口连接有烟囱，冷凝器的下部设有用于热交换后的回水流出的出水口，出水口连接有水泵。
其中，燃气冷凝真空相变锅炉还包括换热器组，换热器组通过换热通道连接设于锅炉本体的上方，换热器组包括供暖热水换热器和生活热水换热器，热交换后的回水通过水泵抽出与供暖热水换热器进行热交换形成供暖热水，生活用水通过生活热水换热器进行热交换后形成生活热水。
其中，锅炉本体的上部设有烟管，烟管与换热通道和烟气通道分别连接。
其中，锅炉本体内部为真空，锅炉本体的下部设有燃烧室，燃烧室浸没在水中。
其中，燃烧室内设有波纹炉胆，燃气冷凝真空相变锅炉产生的烟气与包覆在波纹炉胆水外的水进行热交换。
其中，燃气冷凝真空相变锅炉还包括鼓风机和燃烧器，燃烧器一端与鼓风机连接，另一端与锅炉本体连接，鼓风机用于吸收燃烧用的空气。
本发明实施例提供的燃气冷凝真空相变锅炉通过将燃气冷凝真空相变锅炉的产生的烟气通过烟气通道与供暖系统的回水直接接触进行热交换，本发明实施例提供的燃气冷凝锅炉高效节能，安全可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：
图1是本发明燃气冷凝真空相变锅炉一实施例的结构原理示意简图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1是本发明燃气冷凝真空相变锅炉一实施例的结构原理示意简图。本发明实施例的燃气冷凝真空相变锅炉包括鼓风机21、燃烧器22、锅炉本体11、烟管19、烟气通道12、冷凝器13、烟囱14、水泵15和换热器组。
鼓风机21用于吸收燃烧用的空气。
燃烧器22用于燃料燃烧，燃烧器22一端与鼓风机21连接，另一端与锅炉本体11连接，燃烧器22设于锅炉本体11的下部，燃烧室浸没在水中。本实施例的燃烧器22采用全预混金属纤维表面式低氮燃烧器22，是以特种金属纤维作为燃烧表面，燃烧强度可以达到2500kw/㎡，火焰短，仅为传统扩散式火焰的三分之一。这样，燃烧室20就相对缩小很多，锅炉整体尺寸缩小。波纹炉胆201整体呈圆柱形。
锅炉本体11内部为真空，锅炉本体11的上部设有烟管19，烟管19与换热通道18和烟气通道12分别连接，换热器组通过换热通道18连接设于锅炉本体11的上方，换热器组包括供暖热水换热器16和生活热水换热器17，热交换后的回水通过水泵15抽出与供暖热水换热器16进行热交换形成供暖热水，生活用水通过生活热水换热器17进行热交换后形成生活热水。
冷凝器13的上部设有用于回水进入的进水口132和用于热交换后的烟气流出的出烟口(未标示)，出烟口连接有烟囱14，冷凝器13的下部设有用于热交换后的回水流出的出水口133，出水口133连接有水泵15。冷凝器13的内壁设有淋水盘131，淋水盘131具有多个孔，回水穿越多个孔与烟气进行热交换。在本实施例中，淋水盘131为多个，且在竖直方向上间隔设置。相邻的淋水盘131其中一个一端与冷凝器13的左壁连接，另一端与冷凝器13的右壁不连接；相邻的淋水盘131另一个一端与冷凝器13的左壁不连接，另一端与冷凝器13的右壁连接。通过上述设置能够延长烟气在冷凝器13内的停留时间，让烟气充分参与热交换。在本实施例中，淋水盘131为筛状多孔钢板，回水通过多个孔分散成多股细小的水流，水流呈柱状或水滴状，不会被烟气带走，热交换效果好。
以上介绍了本发明实施例的燃气冷凝真空相变锅炉的结构，下面结合附图1说明本实施例的燃气冷凝真空相变锅炉的工作过程。
燃烧用空气通过鼓风机21吸入进入燃烧器22参与燃烧，空气和天然气在燃烧器22内充分燃烧产生的高温烟气首先与浸没在水中的波纹炉胆201进行热交换，然后经由烟管19通过烟气通道12与冷凝器13中的供暖系统回水进行热交换，回水从冷凝器13的上部的进水口132进入，通过层层叠置的淋水盘131与高温烟气进行充分的热交换，使得回水变热，高温烟气降温，降温后的烟气从出烟口流出，经由烟囱14排入大气，变热的回水经由出水口133通过水泵15抽出与供暖热水换热器16进行热交换，加热至合适的温度后进入采暖管道，参与供暖系统供热。
本发明实施例的燃气冷凝真空相变锅炉具有以下优点：
1.高效节能：气水直接换热式燃气冷凝真空相变锅炉采用烟气与水在冷凝器内直接接触式换热，极强地回收了烟气中的显热和水蒸气的潜热，并且全部冷凝水在烟气被回水冷却的过程中凝结成水，与回水混在一起，起到了回收冷凝水的作用，极大地提高了设备的热效率。
2.安全可靠：气水直接换热式燃气冷凝真空相变锅炉是真空负压运行。所以机组运行起来非常安全，故障率低，完全排除了锅炉承压爆炸的隐患。
3.体积更小巧：一是因为气水直接换热式燃气冷凝真空相变锅炉采用了金属纤维表面燃烧式燃烧器，是以特种金属纤维作为燃烧表面，燃烧强度可以达到2500kw/㎡，火焰短，仅为传统扩散式火焰的三分之一。这样，燃烧室就相对缩小很多，锅炉整体尺寸缩小；二是采用独特的淋水盘换热结构设计的冷凝器，使得设备的体积和重量都远小于同规格的传统锅炉的冷凝器。可安装于地下室、裙楼或建筑物的顶部。
4.独特高效简单的冷凝器：制造简单，免维护，而且回水靠重力自然喷淋，不耗电，运行成本低；与烟气混合均匀，无死角；回水呈柱状或水滴状，不会被烟气带走，冷凝效果好。
5.升温速度快：气水直接换热式燃气冷凝真空相变锅炉由于采用蒸气冷凝换热，所以它加热水的速度非常快。只需启动很短时间即可达到供水温度要求。这种快速升温的特点是任何采暖和生活用水设备所不能比拟的。
6.绿色环保：气水直接换热式燃气冷凝真空相变锅炉采用全预混表面纤维燃烧器，锅炉的烟气排放物NOx的排放量小于30mg/m3。远远低于国际及地方锅炉烟气排放标准中的相关要求。
7.使用寿命长：真空锅炉由于真空锅炉内部是大气密闭的整体，而在运行时，中间介质水中的氧析出，排出炉外，炉内长期不会发生氧腐蚀，一次性加入小量的热媒水，有限小量的钙镁离子，运行时不增不减，因此锅炉内部不发生结垢，增加了锅炉使用的寿命，是一般锅炉寿命1.5～2倍。换热器部分采用不锈钢管制造，耐腐蚀，设计使用寿命超过15年以上。
8.一机多用，可以一台锅炉同时提供取暖水、生活热水、泳池加热等。
9.高度的自动化，楼宇自控连接，无人化管理。
10.减少雾霾：烟气与水在直接换热时，直接对烟气中的超微细烟尘进行吸收，因此，在最大程度上消除了PM2.5，减少雾霾。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种燃气冷凝真空相变锅炉，其特征在于，所述燃气冷凝真空相变锅炉包括锅炉本体和与所述锅炉本体通过烟气通道连接的冷凝器，所述燃气冷凝真空相变锅炉产生的烟气通过所述烟气通道与供暖系统的回水在所述冷凝器内直接接触进行热交换。
2.根据权利要求1所述的燃气冷凝真空相变锅炉，其特征在于，所述冷凝器的内壁设有淋水盘，所述淋水盘具有多个孔，所述回水穿越所述多个孔后与所述烟气进行直接热交换。
3.根据权利要求2所述的燃气冷凝真空相变锅炉，其特征在于，所述淋水盘为多个，且在竖直方向上间隔设置。
4.根据权利要求3所述的燃气冷凝真空相变锅炉，其特征在于，相邻的所述淋水盘其中一个一端与所述冷凝器的左壁连接，另一端与所述冷凝器的右壁不连接；相邻的所述淋水盘另一个一端与所述冷凝器的左壁不连接，另一端与所述冷凝器的右壁连接。
5.根据权利要求4所述的燃气冷凝真空相变锅炉，其特征在于，所述冷凝器的上部设有用于所述回水进入的进水口和用于热交换后的所述烟气流出的出烟口，所述出烟口连接有烟囱，所述冷凝器的下部设有用于热交换后的所述回水流出的出水口，所述出水口连接有水泵。
6.根据权利要求5所述的燃气冷凝真空相变锅炉，其特征在于，所述燃气冷凝真空相变锅炉还包括换热器组，所述换热器组通过换热通道连接设于所述锅炉本体的上方，所述换热器组包括供暖热水换热器和生活热水换热器，热交换后的回水通过所述水泵抽出与所述供暖热水换热器进行热交换形成供暖热水，所述生活用水通过所述生活热水换热器进行热交换后形成生活热水。
7.根据权利要求6所述的燃气冷凝真空相变锅炉，其特征在于，所述锅炉本体的上部设有烟管，所述烟管与所述换热通道和所述烟气通道分别连接。
8.根据权利要求1-7任一项所述的燃气冷凝真空相变锅炉，其特征在于，所述锅炉本体内部为真空，所述锅炉本体的下部设有燃烧室，所述燃烧室浸没在水中。
9.根据权利要求8所述的燃气冷凝真空相变锅炉，其特征在于，所述燃烧室内设有波纹炉胆，所述燃气冷凝真空相变锅炉产生的烟气与包覆在所述波纹炉胆水外的水进行热交换。
10.根据权利要求9所述的燃气冷凝真空相变锅炉，其特征在于，所述燃气冷凝真空相变锅炉还包括鼓风机和燃烧器，所述燃烧器一端与所述鼓风机连接，另一端与所述锅炉本体连接，所述鼓风机用于吸收燃烧用的空气。
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