CN110260515A - 冷凝式燃气锅炉换热器、换热器用合金及锅炉 - Google Patents

冷凝式燃气锅炉换热器、换热器用合金及锅炉 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种冷凝式燃气锅炉换热器，包括换热器本体，本体内设置相连通的燃烧腔与排烟腔，燃烧腔与排烟腔之间设置冷凝水道，冷凝水道与本体一体设置；冷凝水道的外表面一体设置或固定设置有散热凸起，冷凝水道越靠近燃烧腔排布越密。本发明在换热器的外表面设置散热凸起，增加了换热面积，加强换热器对烟气的冷凝效果。本发明还公开了换热器用合金，包含以下重量百分数的组分：硅：8％～11％，镁：0.2％～0.45％，铁：≤0.2％，钛：0.02％～0.14％，锶：0.01％～0.03％，余量为铝。制得的冷凝热交换器实物力学性能达到国外同等水平，其抗拉强度和屈服强度与进口热交换器相当，但延伸率和抗冲击能力更优越。

Description

冷凝式燃气锅炉换热器、换热器用合金及锅炉
技术领域
本发明涉及一种冷凝式燃气锅炉换热器、换热器用合金及锅炉。
背景技术
在传统锅炉中，燃料在锅炉燃烧后，排烟温度相对较高，烟气中的水蒸汽仍处于气态，会带走大量的热量.在各类化石燃料中，天燃气的氢含量最高，氢的质量百分比约为20％到25％，因此，排烟中含有大量的水蒸汽，据测算，燃烧1平方米天燃气产生的蒸汽要带走的热量纸为4000KJ，约为其高位发热量的10％以上。因此冷凝锅炉应运而生，其通过对烟气冷凝回收烟气中的热能，利用温度较低的水或空气冷却烟气，实现烟气温度降低，靠近换热面区域，烟气中水蒸汽冷凝，同时实现烟气显热释放和水蒸汽凝结潜热释放，而换热器内的水或空气吸热而被加热，实现热能回收，提高锅炉热效率。
全预混变频冷凝式燃气锅炉是一种使用天然气为燃料的高效、环保、节能锅炉，锅炉热效率高达109.1％，较常规锅炉节能40％，锅炉排烟温度最低可达30℃，使用成本极低的PVC烟囱，并且烟气污染很小，氮氧化物排放不超过30ppm，达到欧洲“蓝天使用”标准，完全符合北京最新环保排放标准。随着国家对节能减排要求的进一步提高和相关政策的逐步完善，特别是燃气锅炉越来越严格的NOX排放要求，将促进全预混变频冷凝式燃气锅炉的高速发展。
“清煤降氮”工程是完成PM2.5年均浓度达到60微克/立方米目标的重要保障措施；2017年年初接到市政府颁发《北京市2017年大气污染防治攻坚方案的通知》的文件，文件明确规定2017年10月之前新建天然气锅炉采用低氮燃烧或烟气再循环技术，氮氧化物排放控制在30毫克/立方米以下；仅北京市而言，要基本淘汰远郊区平原地区10蒸吨以下和建成区35蒸吨以下燃煤锅炉，完成4000蒸吨左右燃煤锅炉清洁能源改造任务，新建的燃气锅炉都必须达到氮氧化物30毫克/立方米的排放限值；随着“煤改气”工程的迫切需求，全预混变频冷凝式燃气锅炉将是必然的选择！但是目前的冷凝水燃气锅炉，包括全预混变频冷凝式燃气锅炉，其换热效率仍然不够高，烟气潜热吸收并不高效。
目前各国都在大力研发冷凝燃气锅炉，其换热器的研发目前我国生产的换热器其抗拉强度和屈服强度仍然不够高，并且延伸率和抗冲击能力较差，目前本领域主要着重在提高耐腐性、耐磨性上面，力学性能上主要在于提高抗拉强度和屈服强度；公布号为CN109425241A的专利：热交换器，其具备：多个铝挤压成型材料的热交换管；以及含铝材料制翅片，其配置在相邻的热交换管之间，利用钎料与热交换管接合，热交换管的管壁包括由形成所述铝挤压成型材料的Al合金构成的主体部、和由Al－Si－Zn构成且覆盖主体部的外表面的包覆层，在热交换管的管壁的主体部的外侧表层部形成有由形成包覆层的Al－Si－Zn合金中的Zn及Si扩散而成的扩散层，在热交换管的管壁的最外表面与扩散层的最深部之间的范围内，该范围内的自然电位最低的低电位部分和与该低电位部分相比自然电位高出60mV以上的高电位部分以低电位部分位于管壁的最外表面侧的方式存在。其热交换管的管壁包括由形成所述铝挤压成型材料的Al合金构成的主体部、和由A l－Si－Zn合金构成且覆盖主体部的外表面的包覆层，在热交换管的主体部的外侧表层部形成有由形成包覆层的Al－Si－Zn合金中的Zn及Si扩散而成的扩散层，在热交换管的管壁的最外表面与扩散层的最深部之间的范围内，该范围内的自然电位最低的低电位部分和与该低电位部分相比自然电位高出60mV以上的高电位部分以低电位部分位于管壁的最外表面侧的方式存在，因此从热交换管的管壁的外表面开始的腐蚀在所述高电位部分停止，因此能够减小腐蚀深度，提高热交换管的耐腐蚀性，其耐腐蚀性高，但其延伸率和抗冲击能力仍然较差；未检索到有关提高换热器延伸率和抗冲击能力的技术文献。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种冷凝式燃气锅炉换热器，能加强换热器对烟气的冷凝效果，能够更好的吸热，大大加强了本换热器的热交换效率，确保换热更高效；保证高效吸收烟气潜热；全铸铝高效冷凝换热器维护保养非常简单；还能确保水利平衡，工作状态接近完美。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种冷凝式燃气锅炉换热器，包括换热器本体，本体内设置相连通的燃烧腔与排烟腔，燃烧腔与排烟腔之间设置冷凝水道，冷凝水道与本体一体设置；冷凝水道的外表面一体设置或固定设置有散热凸起，冷凝水道越靠近燃烧腔排布越密。在换热器的外表面设置散热凸起，增加了换热面积，加强换热器对烟气的冷凝效果；越靠近燃烧腔部分的水道排布更密集，能够更好的吸热，大大加强了本换热器的热交换效率，确保换热更高效。
进一步的技术方案是，冷凝水道内固定设置或一体设置有热交换增强柱，热交换增强柱的两端均与冷凝水道的内壁相连，热交换增强柱呈圆柱体形；所述冷凝水道其靠近燃烧腔的部分还设置内部流道，内部流道由若干块支板构成，每块支板间设有间距，支板的一端连接在冷凝水道内壁上、另一端与冷凝水道内壁设有间距；每块支板由若干段首尾相连的Z字形板构成。这样除了在换热器外表面设置增强换热器比表面积的散热凸起外，还在换热器内表面也设置增强换热的圆柱体(即热交换增强柱)，这样使得换热器的内外表面均大大增加了换热面积，换热效果得到非常大的增强，使得冷凝水道内的水其吸热效果增强，加强对烟气的冷凝效果。越靠近燃烧腔部分的水道排布更密集，能够更好的吸热，大大加强了本换热器的热交换效率，确保换热更高效。
进一步的技术方案为，冷凝水道包括水道主体部分以及与水道主体部分相连通的水道末端部分，水道末端部分为紧贴燃烧腔腔内壁的环形流道，环形流道的端部设置出水口，水道主体部分为若干段首尾相连的Z字形管，水道主体部分其一端与水道末端部分相连通，水道主体部分的另一端设置进水口；所述燃烧腔与排烟腔分别位于本体内两端；散热凸起呈针状或柱状，散热凸起越靠近排烟腔排布越密。进水口出水口的设置配合燃烧腔排烟腔的设置使得烟气的流通方向与冷凝水的流通方向相反，加强换热效果，加强烟气的冷凝效果；并且出水口前的水道末端部分设置成环形是为了进一步增强水道与燃烧腔的充分接触(因为燃烧腔内的烟气温度最高)，增强冷凝水道内水的吸热效果。
进一步的技术方案为，相邻散热凸起其旋转轴线的间距为10mm或12mm；散热凸起其直径为6mm或7mm。冷凝式燃气锅炉换热器本体采用铸铝制成，相邻散热凸起其旋转轴线的间距10mm已是加工的极限，再小无法加工出。水道其宽度越靠近燃烧腔数值越小，比如水道宽分别为59.5mm、49.5mm、41.5mm及35.5mm(最后几道靠近燃烧腔的水道宽度都是35.5mm左右，且内置内部流道，构成内部流道的相邻支板间的间距为1.5mm或1.4mm或1.7mm)热交换增强柱其直径为9mm。
另一种技术方案为，换热器本体底端设置冷凝水排水端，冷凝水排水端上连通设置冷凝水收集管，冷凝水收集管的另一端与中和器相连通，中和器表面绕设水管，水管的进水口与冷水进水管相连，水管的出水口与温水出水管相连，中和器材质采用纯度为99.5％的纯铝或不锈钢。温水出水管用于家用厨房、干区台盆的洗漱洗涤用水，这样单独设置热出水的方式(利用中和器中和反应时的放热来加热冷水能够用于洗漱或洗涤碗筷等)，能够避免市面上冷凝式燃气锅炉换热器其在使用时如果既有人洗澡又有人洗漱(或在厨房使用热水)会导致淋浴房热水出水水压降低的情况，避免了相互的干扰，提高了生活质量。中和器材质采用纯度为99.5％的纯铝或不锈钢，既满足了中和器需要防腐的需求，又满足了中和器向进水管传热的需求。还可以在锅炉的排烟管处设置次级换热器，次级换热器进一步利用已经被锅炉本体内的换热器吸收一定燃烧后气体的显热及潜热后的烟气的热量，次级换热器的冷水进水管内通入的冷水经次级换热器换热后成为适于洗碗及洗脸刷牙用的温水，并且次级换热器处的冷水进水管及热水出水管独立于淋浴房的进出水管(淋浴房的进出水管与锅炉换热器的冷水进水管及热水出水管相连通<此处并非次级换热器的冷水进水管及热水出水管>)设置能够避免相互之间的影响。
本发明还提供的技术方案为，包含所述换热器的冷凝式燃气锅炉，换热器本体底端设置冷凝水排水端，冷凝水排水端上连通设置冷凝水收集管，冷凝水收集管的另一端与中和器相连通，中和器的上端连通设有氢气回收管，沿氢气的流通方向在氢气回收管道上依次连接有冷水箱、氢气提纯器、加压机、氢气储存罐、第一电磁阀以及超量氢储罐，第一电磁阀的信号输入端与PLC控制器的信号输出端电性连接，氢气储存罐上设有用于检测其内部气体压力的气体压力检测仪，气体压力检测仪的信号输出端与PLC控制器的信号输入端电性连接，氢气储存罐上还连通有氢气输气管，氢气输气管上设置第二电磁阀，氢气输气管的输气端口连接副燃烧器，第二电磁阀的信号输入端也与PLC控制器的信号输出端电连接。超量氢储罐上还连接有泄压阀，泄压阀与气体泄露检测报警器连接，一旦电磁阀或氢气输气管发生堵塞故障，超量氢储罐内氢气压力超过预警值后，泄压阀可保证超量氢储罐内氢气压力不会继续上升，当泄压阀有气体发出后，会触发气体泄露检测报警仪发出警报，提醒相关人员及时的排除设备故障。其中，氢气储存罐及超量氢储罐上设有氢气纯度分析仪，且氢气纯度分析仪的检测探头设置在氢气储存罐及超量氢储罐的内部，氢气纯度分析仪用于检测和显示氢气储存罐及超量氢储罐内氢气的纯度，以供相关工作员参考
进一步的技术方案为，副燃烧器设置在锅炉本体一侧的副锅炉壳体内，副锅炉壳体固定连接在锅炉本体外壁上，副锅炉壳体内还设有第二换热器，第二换热器的进水管为冷水进水管，第二换热器的出水管为温水出水管，副锅炉壳体的上端连通设置有排烟管，副锅炉壳体的下端连通设置有冷凝水回收管，冷凝水回收管与中和器相连通。利用中和反应释放的氢气(冷凝液具有一定的酸性并含有一些有害物质，在中和器中加入镁用于改变水质。其化学反应式如下：Mg+2H2O＝Mg(OH)2+H2↑，Mg(OH)2+2HNO3＝Mg(NO3)2+2H2O，Mg(OH)2+H2SO4＝MgS04+2H2O，Mg+2HNO3＝Mg(NO3)2+H2↑，Mg+H2SO4＝MgSO4+H2↑。反应生成物硝酸镁，硫酸镁不具有腐蚀性且溶于水，可以与生活废水一同排放掉。)可以设置副燃烧器，这样回收利用氢气，虽然中和反应的氢气量不大，但正好可以用来二次利用以将冷水加热到温水的温度适合干区台盆及厨房温水用水的需求，且由于副燃烧器独立于主锅炉，这样在有人沐浴时即使打开厨房或干区台盆处的热水水阀，也不会影响淋浴房的出水水压，解决了市面上普遍存在的一旦家中有人洗澡再打开其他区域的热水水阀就会造成水温下降或水压下降的情况，提高了家居的使用舒适度。
本发明还提供冷凝式燃气锅炉换热器用合金，包含以下重量百分数的组分：
硅：8％～11％，镁：0.2％～0.45％，铁：≤0.2％，钛：0.02％～0.14％，锶：0.01％～0.03％，余量为铝。对铸铝材料的流动性进行研究后发现，Si含量为8～11％时既可保持足够的共晶相，又为进一步采用固溶强化和弥散强化留有空间；而Mg元素的加入能够形成Mg2Si弥散强化相，提高合金的力学性能；不过Mg含量的选择需要平衡强度与延伸率之间的反向关系，选取Mg含量为0.2％至0.45％；而Fe元素存在于合金中则大大削弱了基体，降低合金的机械性能；因此尽量将Fe含量控制在0.2％以下；而Ti元素能够起到晶粒细化的作用，Ti的最佳含量为0.02％～0.14％；研究了Sr对材料金相组织、力学性能、吸气等影响后，确定Sr变质剂最佳的加入量为0.02％左右。
进一步的技术方案为，硅：9.5％～10.5％，镁：0.28％～0.30％，铁：0.13％，钛：0.09％～0.11％，锶：0.02％，余量为铝。
本发明还提供制备所述合金的方法，按照所述原料配比，配制合金用的金属炉料：称取工业纯铝、高纯Mg、Al-Si中间合金、Al-Ti中间合金及Al-Sr中间合金；装炉前对金属炉料预热，预热温度为350～450℃，并且在350～450℃下保温2～4小时；其中Mg金属在200～250℃下保温2～4小时；按0.5wt％～0.8wt％的量称量六氯乙烷，并将六氯乙烷保存在密封的干燥器中，六氯乙烷使用前置于熔炉旁预热；将称重好的变质剂在300～400℃烘烤3～4小时且置于炉边预热；
清理坩埚表面并预热，同时在烘箱中加热打渣勺以及钟罩至300℃；随后使用喷壶对坩埚内壁以及熔炼工具进行均匀喷涂；喷壶内的涂料由氧化锌、水玻璃、热水配制而成，比例为：质量百分数为10％的氧化锌、7％的水玻璃及余量，余量为水；将按照预定成分配置好的合金加入纯铝以及铝硅中间合金中，通电熔炼；将合金液升温至680℃后加入纯镁，加入纯镁时，用钟罩压入合金液中并保持至镁完全熔化为止；然后将合金液升温至750～780℃后对原料进行精炼除气工艺：采用旋转吹干燥的氮气或者氩气进行除气精炼，除气时间不少于15分钟；后静置15～20分钟，然后撇渣；然后合金液降温至730℃，依次加入AlSr10中间合金，AlTi5中间合金；中间合金用钟罩压入合金液并保持至合金完全熔化为止；再次精炼后调整合金液温度至730℃，浇注化学分析试样，浇注单铸拉伸试棒；其中熔化炉的容量为5kg，石墨坩埚的容重为5kg。其中，六氯乙烷为C2Cl6。
本发明的优点和有益效果在于：在换热器的外表面设置散热凸起，增加了换热面积，加强换热器对烟气的冷凝效果；越靠近燃烧腔部分的水道排布更密集，能够更好的吸热，大大加强了本换热器的热交换效率，确保换热更高效；独特的全水冷设计保证高效吸收烟气潜热；较宽的水道使得全铸铝高效冷凝换热器维护保养非常简单；换热器内部较少的平行水流道，确保水利平衡，工作状态接近完美。除了在换热器外表面设置增强换热器比表面积的散热凸起外，还在换热器内表面也设置增强换热的圆柱体(即热交换增强柱)，这样使得换热器的内外表面均大大增加了换热面积，换热效果得到非常大的增强，使得冷凝水道内的水其吸热效果增强，加强对烟气的冷凝效果。进水口出水口的设置配合燃烧腔排烟腔的设置使得烟气的流通方向与冷凝水的流通方向相反，加强换热效果，加强烟气的冷凝效果；并且出水口前的水道末端部分设置成环形是为了进一步增强水道与燃烧腔的充分接触(因为燃烧腔内的烟气温度最高)，增强冷凝水道内水的吸热效果。
温水出水管用于家用厨房、干区台盆的洗漱洗涤用水，这样单独设置热出水的方式(利用中和器中和反应时的放热来加热冷水能够用于洗漱或洗涤碗筷等)，能够避免市面上冷凝式燃气锅炉换热器其在使用时如果既有人洗澡又有人洗漱(或在厨房使用热水)会导致淋浴房热水出水水压降低的情况，避免了相互的干扰，提高了生活质量。中和器材质采用纯度为99.5％的纯铝或不锈钢，既满足了中和器需要防腐的需求，又满足了中和器向进水管传热的需求。
利用中和反应释放的氢气可以设置副燃烧器，这样回收利用氢气，虽然中和反应的氢气量不大，但正好可以用来二次利用以将冷水加热到温水的温度适合干区台盆及厨房温水用水的需求，且由于副燃烧器独立于主锅炉，这样在有人沐浴时即使打开厨房或干区台盆处的热水水阀，也不会影响淋浴房的出水水压，解决了市面上普遍存在的一旦家中有人洗澡再打开其他区域的热水水阀就会造成水温下降或水压下降的情况，提高了家居的使用舒适度。
附图说明
图1是本发明一种冷凝式燃气锅炉换热器实施例一的中部纵轴方向的剖面图；
图2是图1的部分放大示意图；
图3是图1补足被剖部分后的侧视图；
图4是图1补足被剖部分后纵剖图的侧视图；
图5是图4中上部分的放大示意图；
图6为镁元素加入量的多少与抗拉强度和断裂伸长率的关系图；
图7为铁元素加入量的多少与抗拉强度和断裂伸长率的关系图；
图8为钛元素加入量的多少与抗拉强度和相对伸长率的关系图；
图9是是锶元素加入量为0.02％时的换热器合金材的电镜照片；
图10是本发明实施例四的示意图；
图11是本发明实施例五的示意图。
图中：1、换热器本体；2、燃烧腔；3、排烟腔；4、冷凝水道；5、散热凸起；6、热交换增强柱；7、支板；8、水道主体部分；9、水道末端部分；10、出水口；11、进水口；12、冷凝水收集管；13、中和器；14、水管；15、冷水进水管；16、温水出水管；17、氢气回收管；18、冷水箱；19、氢气提纯器；20、加压机；21、氢气储存罐；22、第一电磁阀；23、超量氢储罐；24、气体压力检测仪；25、氢气输气管；26、第二电磁阀；27、副燃烧器；28、副锅炉壳体；29、第二换热器；30、排烟管；31、冷凝水回收管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
如图1至图5所示(图4所言纵剖是指图4是图1沿图1的中部纵向剖开后的视图)，本发明是一种冷凝式燃气锅炉换热器，包括换热器本体1，本体内设置相连通的燃烧腔2与排烟腔3，燃烧腔2与排烟腔3之间设置冷凝水道4，冷凝水道4与本体一体设置；冷凝水道4的外表面一体设置有散热凸起5，冷凝水道4越靠近燃烧腔2排布越密。冷凝水道4内固定设置有热交换增强柱6，热交换增强柱6的两端均与冷凝水道4的内壁相连，热交换增强柱6呈圆柱体形。冷凝水道4其靠近燃烧腔2的部分还设置内部流道，内部流道由若干块支板7构成，每块支板7间设有间距，支板7的一端连接在冷凝水道4内壁上、另一端与冷凝水道4内壁设有间距；每块支板7由若干段首尾相连的Z字形板构成。冷凝水道4包括水道主体部分8以及与水道主体部分8相连通的水道末端部分9，水道末端部分9为紧贴燃烧腔2腔内壁的环形流道，环形流道的端部设置出水口10，水道主体部分8为若干段首尾相连的Z字形管，水道主体部分8其一端与水道末端部分9相连通，水道主体部分8的另一端设置进水口11。燃烧腔2与排烟腔3分别位于本体内两端；散热凸起5呈针状，散热凸起5越靠近排烟腔3排布越密。相邻散热凸起5其旋转轴线的间距为10mm或12mm(靠近排烟腔部分的散热凸起5其旋转轴线的间距为10mm；靠近燃烧腔部分的散热凸起5其旋转轴线的间距为12mm)。
本发明还提供制备所述合金的方法，
其熔炼过程如下：
原材料：工业纯铝，高纯Mg，Al-Si中间合金，Al-Ti中间合金，Al-Sr中间合金
精炼除气工艺：采用旋转吹干燥的氮气或者氩气进行除气精炼，除气时间不少于15分钟
由于新旧原料中的化学元素在不同的熔炼炉中的烧损率不同，所以在配置合金
过程中，必须依据表5中的数据，计算各元素的初始含量。
表5 各元素烧损率
表中数据适于以中间合金熔炼工作合金。当Mg以纯金属形式加入时，其烧损量增大，分别可达10～30％(Al-Mg合金例外)和10～15％。
使用设备：5Kg熔化炉、5Kg石墨坩埚、钟罩、打渣勺。
熔炼工艺：
配制合金用的各种金属炉料(包括纯金属、中间合金、回炉料)，必须在装炉前进行下列准备工作，以便保证合金的质量。
(1)炉料的化学成分，表面状态和其他的质量指标必须经过化验，检查是否符合规定的材料牌号及其技术标准的要求。
(2)金属炉料经过破碎、压断、切割后的块度应该符合装炉要求。
(3)金属炉料必须清洁，不得带有氧化物、泥沙、芯骨、油污、水分、镶嵌件以及其它杂质。必须经过喷砂处理，或者用钢丝刷刷干净，并保存在干燥通风的地方。
(4)金属炉料在装炉前必须预热，预热温度一般为350～450℃下保温2～4小时。其中Mg金属在200～250℃下保温2～4小时。
非金属辅助料的准备
①六氯乙烷
(1)按规定用量称重；
(2)保存在密封的干燥器中；使用前置于熔炉旁预热。
②变质剂
(1)将称重好的变质剂在300～400℃烘烤3～4小时
(2)置于炉边预热待用。
熔炼工艺过程
(1)清理坩埚表面并预热，同时在烘箱中加热打渣勺以及钟罩至300℃。随后使用喷壶对坩埚内壁以及熔炼工具进行均匀喷涂。涂料一般由氧化锌、水玻璃、热水配制而成，常用的比例为：10％的氧化锌；7％的水玻璃；余量为水。
(2)按预定成分配置好合金，加入纯铝以及铝硅中间合金，通电熔炼。
(3)将合金液升温至680℃，加入纯镁。加入时，用钟罩压入合金液中并保持至镁完全熔化为止。
(4)将合金液升温至750～780℃，采用旋转干燥的氮气或者氩气进行除气精炼，除气时间不少于15分钟。静置15～20分钟，撇渣。
(5)合金液降温至730℃，依次加入AlSr10(也即在铝锶合金中，Sr的重量百分比为9.0％～11.0％)中间合金，AlTi5(在铝钛合金中，钛的重量百分比4％～6％)中间合金。中间合金用钟罩压入合金液并保持至合金完全熔化为止。
(6)再次精炼后调整合金液温度至730℃，浇注化学分析试样，浇注单铸拉伸试棒。
冷凝式燃气锅炉换热器用合金，包含以下重量百分数的组分：
硅：8.5％，镁：0.28％，铁：0.13％，钛：0.09％，锶：0.02％，余量为铝。制备所述合金的方法，按照所述原料配比，对纯铝、纯硅、纯镁、纯铁进行125℃～145℃的预热，后将纯硅打碎成小块，将其用铝箔包起后，在200℃±5℃的温度下再次预热；后将预热后的纯铝锭放入熔炼炉中升温，待炉温达到750℃时保温，直至金属铝呈熔融态；熔融完全后，将经过预热的纯硅、纯钛和纯锶再加入到熔体中，充分搅拌至所加入组分完全熔化，升温到950℃并保温20-25min，再降温至850℃后，将经过预热后的钝镁加入到熔体中，充分搅拌至其熔化完全，并保温5min±2min；待合金熔体温度降到760℃时，加入0.5wt％～0.8wt％六氯乙烷进行精炼，去除表面浮渣，保温10min±3min后扒渣；后重新升温至850℃，加入Al-P中间合金，P元素加入量为合金总重的0.1％±0.05％，搅拌，保温15-20min，使Al-P中间合金充分熔化完全；然后，将熔体由850℃升温至1050℃，保温5分钟，然后冷却至850℃；反复三次，进行熔体过热处理，最后保温在850℃，进行扒渣，保温5分钟，加入的金属模具的型腔内进行浇铸，其中，金属型模具在浇注前需预热到250℃-350℃，得到相应的铸态铝合金；再将得到的铸态铝合金在495℃～565℃的温度条件下，保温8小时进行固溶化处理，而后放入50℃～80℃水中冷却；再放入温度为180℃～200℃的温度条件下进行时效处理保温10小时，得到相应的铝合金。
在时效处理后还进行如下工艺步骤：对于具有所述铝合金的化学成分的铝合金铸块，以450～550℃的温度实施1小时以上的热处理的热处理工序；在所述热处理后，以热终轧的结束温度250℃以上并低于300℃的条件实施热轧的热轧工序；在所述热轧后，实施冷加工率96％以上的冷加工的冷加工工序；在所述冷加工后，实施以160℃～260℃的温度保持1～6小时的调质退火的调质退火工序。
实施例二：
与实施例一的不同在于：冷凝式燃气锅炉换热器用合金，包含以下重量百分数的组分：硅：9.5％，镁：0.30％，铁：0.13％，钛：0.11％，锶：0.02％，余量为铝。
实施例三：
与实施例一的不同在于：冷凝式燃气锅炉换热器用合金，包含以下重量百分数的组分：硅：9％，镁：0.29％，铁：0.13％，钛：0.10％，锶：0.02％，余量为铝。
参照GB T 6892-2006一般工业用铝及铝合金挤压型材对上述三个实施例制成的换热器测试，结果如下：
镁元素的加入量与抗拉强度和断裂伸长率的关系，如图6所示(其余元素含量为实施例一的配比含量)，Mg元素的加入能够形成Mg2Si弥散强化相，提高合金的力学性能；不过Mg含量的选择需要平衡强度与延伸率之间的反向关系，选取Mg含量为0.25％至0.35％；
铁元素的加入量与抗拉强度和断裂伸长率的关系，如图7所示(其余元素含量为实施例一的配比含量)，Fe元素存在于合金中则大大削弱了基体，降低合金的机械性能；因此尽量将Fe含量控制在0.2％以下；
钛元素的加入量与抗拉强度和相对伸长率的关系，如图8所示(其余元素含量为实施例一的配比含量)，Ti元素能够起到晶粒细化的作用，Ti的最佳含量为0.08％～0.14％；
图9是锶元素加入量(其余元素含量为实施例一的配比含量)为0.02％左右的电镜照片，可见吸气较少，金相组织较好。
实施例四：
与实施例一的不同在于：如图10所示，换热器本体1底端设置冷凝水排水端，冷凝水排水端上连通设置冷凝水收集管12，冷凝水收集管12的另一端与中和器13相连通，中和器13表面绕设水管14，水管14的进水口与冷水进水管15相连，水管14的出水口与温水出水管16相连，中和器13材质采用纯度为99.5％的纯铝或不锈钢。
实施例五：
与实施例一的不同在于：如图11所示，包含所述换热器的冷凝式燃气锅炉，换热器本体1底端设置冷凝水排水端，冷凝水排水端上连通设置冷凝水收集管12，冷凝水收集管12的另一端与中和器13相连通，中和器13的上端连通设有氢气回收管17，沿氢气的流通方向在氢气回收管17道上依次连接有冷水箱18、氢气提纯器19、加压机20、氢气储存罐21、第一电磁阀22以及超量氢储罐23，第一电磁阀22的信号输入端与PLC控制器的信号输出端电性连接，氢气储存罐21上设有用于检测其内部气体压力的气体压力检测仪24，气体压力检测仪24的信号输出端与PLC控制器的信号输入端电性连接，氢气储存罐21上还连通有氢气输气管25，氢气输气管25上设置第二电磁阀26，氢气输气管25的输气端口连接副燃烧器27，第二电磁阀26的信号输入端也与PLC控制器的信号输出端电连接。副燃烧器27设置在锅炉本体一侧的副锅炉壳体28内，副锅炉壳体28固定连接在锅炉本体外壁上，副锅炉壳体28内还设有第二换热器29，第二换热器29的进水管为冷水进水管15，第二换热器29的出水管为温水出水管16，副锅炉壳体28的上端连通设置有排烟管30，副锅炉壳体28的下端连通设置有冷凝水回收管31，冷凝水回收管31与中和器13相连通。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，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 (10)

1.冷凝式燃气锅炉换热器，其特征在于，包括换热器本体，本体内设置相连通的燃烧腔与排烟腔，燃烧腔与排烟腔之间设置冷凝水道，冷凝水道与本体一体设置；冷凝水道的外表面一体设置或固定设置有散热凸起，冷凝水道越靠近燃烧腔排布越密。
2.根据权利要求1所述的冷凝式燃气锅炉换热器，其特征在于，所述冷凝水道内固定设置或一体设置有热交换增强柱，热交换增强柱的两端均与冷凝水道的内壁相连，热交换增强柱呈圆柱体形；所述冷凝水道其靠近燃烧腔的部分还设置内部流道，内部流道由若干块支板构成，每块支板间设有间距，支板的一端连接在冷凝水道内壁上、另一端与冷凝水道内壁设有间距；每块支板由若干段首尾相连的Z字形板构成。
3.根据权利要求2所述的冷凝式燃气锅炉换热器，其特征在于，所述冷凝水道包括水道主体部分以及与水道主体部分相连通的水道末端部分，水道末端部分为紧贴燃烧腔腔内壁的环形流道，环形流道的端部设置出水口，水道主体部分为若干段首尾相连的Z字形管，水道主体部分其一端与水道末端部分相连通，水道主体部分的另一端设置进水口；所述燃烧腔与排烟腔分别位于本体内两端；散热凸起呈针状或柱状，散热凸起越靠近排烟腔排布越密。
4.根据权利要求3所述的冷凝式燃气锅炉换热器，其特征在于，相邻散热凸起其旋转轴线的间距为10mm或12mm；散热凸起其直径为6mm或7mm。
5.根据权利要求4所述的冷凝式燃气锅炉换热器，其特征在于，换热器本体底端设置冷凝水排水端，冷凝水排水端上连通设置冷凝水收集管，冷凝水收集管的另一端与中和器相连通，中和器表面绕设水管，水管的进水口与冷水进水管相连，水管的出水口与温水出水管相连，中和器材质采用纯度为99.5％的纯铝或不锈钢。
6.包含权利要求4所述换热器的冷凝式燃气锅炉，其特征在于，换热器本体底端设置冷凝水排水端，冷凝水排水端上连通设置冷凝水收集管，冷凝水收集管的另一端与中和器相连通，中和器的上端连通设有氢气回收管，沿氢气的流通方向在氢气回收管道上依次连接有冷水箱、氢气提纯器、加压机、氢气储存罐、第一电磁阀以及超量氢储罐，第一电磁阀的信号输入端与PLC控制器的信号输出端电性连接，氢气储存罐上设有用于检测其内部气体压力的气体压力检测仪，气体压力检测仪的信号输出端与PLC控制器的信号输入端电性连接，氢气储存罐上还连通有氢气输气管，氢气输气管上设置第二电磁阀，氢气输气管的输气端口连接副燃烧器，第二电磁阀的信号输入端也与PLC控制器的信号输出端电连接。
7.根据权利要求6所述的冷凝式燃气锅炉，其特征在于，副燃烧器设置在锅炉本体一侧的副锅炉壳体内，副锅炉壳体固定连接在锅炉本体外壁上，副锅炉壳体内还设有第二换热器，第二换热器的进水管为冷水进水管，第二换热器的出水管为温水出水管，副锅炉壳体的上端连通设置有排烟管，副锅炉壳体的下端连通设置有冷凝水回收管，冷凝水回收管与中和器相连通。
8.如权利要求1至4中任一项所述冷凝式燃气锅炉换热器用合金，其特征在于，包含以下重量百分数的组分：
硅：8％～11％，镁：0.2％～0.45％，铁：≤0.2％，钛：0.02％～0.14％，锶：0.01％～0.03％，余量为铝。
9.根据权利要求8所述的冷凝式燃气锅炉换热器用合金，其特征在于，硅：8.5％～9.5％，镁：0.28％～0.30％，铁：0.13％，钛：0.09％～0.11％，锶：0.02％，余量为铝。
10.制备如权利要求7所述合金的方法，其特征在于，按照所述原料配比，配制合金用的金属炉料：称取工业纯铝、高纯Mg、Al-Si中间合金、Al-Ti中间合金及Al-Sr中间合金；装炉前对金属炉料预热，预热温度为350～450℃，并且在350～450℃下保温2～4小时；其中Mg金属在200～250℃下保温2～4小时；按0.5wt％～0.8wt％的量称量六氯乙烷，并将六氯乙烷保存在密封的干燥器中，六氯乙烷使用前置于熔炉旁预热；将称重好的变质剂在300～400℃烘烤3～4小时且置于炉边预热；
清理坩埚表面并预热，同时在烘箱中加热打渣勺以及钟罩至300℃；随后使用喷壶对坩埚内壁以及熔炼工具进行均匀喷涂；喷壶内的涂料由氧化锌、水玻璃、热水配制而成，比例为：质量百分数为10％的氧化锌、7％的水玻璃及余量，余量为水；将按照预定成分配置好的合金加入纯铝以及铝硅中间合金中，通电熔炼；将合金液升温至680℃后加入纯镁，加入纯镁时，用钟罩压入合金液中并保持至镁完全熔化为止；然后将合金液升温至750～780℃后对原料进行精炼除气工艺：采用旋转吹干燥的氮气或者氩气进行除气精炼，除气时间不少于15分钟；后静置15～20分钟，然后撇渣；然后合金液降温至730℃，依次加入AlSr10中间合金，AlTi5中间合金；中间合金用钟罩压入合金液并保持至合金完全熔化为止；再次精炼后调整合金液温度至730℃，浇注化学分析试样，浇注单铸拉伸试棒；其中熔化炉的容量为5kg，石墨坩埚的容重为5kg。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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