CN110832257B - 用于分段式热交换器的铸造段 - Google Patents

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Abstract

用于冷凝式热单元的分段式热交换器的铸造段包括两个铸造壁、用于生成烟道气体的燃烧腔室和由两个铸造壁界定的水流通道。水流通道被设置，用于通过两个铸造壁中的至少一个铸造壁经由热传递通过烟道气体加热水流。水流通道包括沿其长度的第一部分、第二部分和第三部分。在第一部分中，中间壁被设置在两个铸造壁之间，使得曲折流动通道设置在第一部分中。第三部分至少330°地围绕燃烧腔室。第二部分将第一部分与第三部分连接。第二部分平行并沿着第三部分的至少一部分延伸。在第二部分中两个铸造壁之间的平均距离大于在第三部分中两个铸造壁之间的平均距离。在第二部分中两个铸造壁之间的平均距离大于在第一部分中两个铸造壁之间的平均距离。

Description

用于分段式热交换器的铸造段
技术领域
本发明涉及用于分段式热交换器的铸造段、包括这种铸造段的分段式热交换器、以及涉及热单元(heat cell)。
背景技术
由并排组装铸造段构成的分段式热交换器是已知的。WO2016/055395A1示出了这种分段式热交换器的示例。
WO2015/024712A1公开了一种用于热单元的分段式热交换器。分段式热交换器具有两个端部段和设置在组装在热交换器中的两个端部段之间的一个或多个中间段。燃烧腔室与中间段垂直地设置在分段式热交换器中。每个中间段具有用于待加热流体的至少一个流动通道。在每两个连续段之间存在用于烟道气体的至少一个流动通道。分段式热交换器的总宽度在远离燃烧腔室的方向上、在长度的至少一部分上减小。用于烟道气体的流动通道的深度在远离燃烧腔室的方向上减小。界定中间段的两个壁之间的距离在远离燃烧腔室的方向上增加。
发明内容
本发明的第一方面是一种用于冷凝式热单元的分段式热交换器的铸造段。铸造段包括两个铸造壁、用于生成烟道气体的燃烧腔室和由两个铸造壁界定的水流通道。优选地，两个铸造壁彼此平行。水流通道被设置，用于通过两个铸造壁中的至少一个铸造壁经由热传递通过烟道气体加热水流；并且优选通过两个铸造壁中的每一个铸造壁。水流通道包括沿其长度的第一部分、第二部分和第三部分。在第一部分中，中间壁被设置在两个铸造壁之间，使得曲折流动通道设置在第一部分中。第三部分至少330°地围绕燃烧腔室，优选至少340°地围绕，更优选地至少350°地围绕。第二部分将第一部分与第三部分连接。第二部分平行于第三部分的至少一部分第三部分的至少一部分并沿着第三部分的至少一部分延伸。在第二部分中两个铸造壁之间的平均距离大于在第三部分中两个铸造壁之间的平均距离。在第二部分中两个铸造壁之间的平均距离大于在第一部分中两个铸造壁之间的平均距离。
本发明的铸造段具有以下优点(由于水流通道的第二部分的较大宽度)，当在分段式热交换器中使用铸造段时，燃烧腔室的更好冷却被获得。令人惊讶地，用这种分段式热交换器可以获得较低的NOX水平。
当在第二部分上设置销(在铸造壁外部突出)时，由于水流通道的第二部分的较大宽度，销较短，以及因此销的温度保持在最大允许的销温度之下。
另一个积极的效果是，由于以密封方式连接的表面的温度降低，所以可以在分段式热交换器中相邻的铸造段之间使用更便宜的密封材料。
优选地，水流通道被设置为用于在与烟道气体流动相反的方向上的水流动。
在优选实施例中，第一部分中的两个铸造壁之间的平均距离等于第三部分中的两个铸造壁之间的平均距离。
优选地，第二部分中的两个铸造壁之间的最大距离至少是第三部分中的两个铸造壁之间的最大距离的两倍。
优选地，在第二部分的至少一部分的横截面中，第二部分的宽度逐渐增加达到水流通道的第二部分的最大宽度。
在优选的铸造段中，第二部分由两个铸造壁和铸造侧壁界定。铸造侧壁被设置以形成包括铸造段的分段式热交换器的侧壁的一部分。铸造侧壁的外侧被设置有多个肋。更优选地，肋是整体铸造的肋。更优选地，肋垂直于两个铸造壁设置。肋被设置以加强水流通道的第二部分。在更优选的实施例中，两个铸造壁各自包括在第二部分外部延伸的延伸部；并且肋连接铸造壁的两个延伸部。
优选地，至少一个(且优选两个铸造壁)在第二部分处包括延伸到铸造段外部的突出部，用于增加到流过第二部分的水的热传递。突出部可以例如是：销、鳍或肋；或者销、鳍和/或肋的组合。根据本发明的铸造段可以作为中间段被设置在分段式热交换器中。对于这样的中间段，两个铸造壁优选地设置有在铸造壁外部延伸的突出部，以增加热气体到流过水通道的水的热传递。前部和端部段优选地仅在两个铸造壁中的一个上、更特别地当使用分段式热交换器时将与热气体接触的铸造壁上具有突出部。
优选地，至少一个(以及优选两个铸造壁)在第一部分和第三部分处包括从铸造壁延伸到外部的突出部，以便增加从烟道气体到流过水流通道的水的热传递。突出部可以例如是：销、鳍或肋；或者销、鳍和/或肋的组合。根据本发明的铸造段可以作为中间段被设置在分段式热交换器中。对于这样的中间段，两个铸造壁优选地设置有在铸造壁外部延伸的突出部，以增加热气体到流过水通道的水的热传递。前部和端部段优选地仅在两个铸造壁中的一个上、更特别地当使用分段式热交换器时将与热气体接触的铸造壁上具有突出部。
在铸造段中，其中至少一个(优选是两个)铸造壁包括在第一部分处、在第二部分处和在第三部分处的突出部，优选地，在第二部分的铸造壁上的突出部的密度高于在第三部分的铸造壁上的突出部的密度。由于在水流通道的第二部分中从热气体到水的改进的热传递，这种铸造段提供了其中组装铸造段的分段式热交换器的进一步改进的性能。在这样的实施例中，优选地，第二部分的铸造壁上的突出部的横截面的表面积小于第三部分的铸造壁上的任何突出部的横截面。
优选地，水流通道的第二部分不包括内部加强销，也不包括内部加强肋。
优选地，第一部分和/或第三部分包括连接两个铸造壁的多个加强销或加强肋。
优选地，铸造段是单体铸造，也称为整体铸造。这意味着铸造段在一次铸造操作中被整体地铸造。
优选地，铸造段由铝或铝合金铸造而成。
本发明的第二方面是一种分段式热交换器。分段式热交换器包括根据在本发明的第一方面的任何实施例中所述的多个铸造段。每个铸造段的燃烧腔室的组合提供了用于安装燃烧器的腔室，该燃烧器用于生成烟道气体。在分段式热交换器中，铸造段设置有彼此平行的多个铸造段的铸造壁。
优选地，界定相邻铸造段的第二部分的铸造壁之间的最近距离小于30mm，优选地小于25mm。
本发明的第三方面是一种热单元。热单元包括根据本发明第二方面的任何实施例中所述的分段式热交换器。在用于安装燃烧器的腔室中设置燃烧器。优选地，燃烧器是表面稳定的完全预混合气体燃烧器。
附图说明
图1和图2示出了根据本发明的示例性铸造段。
图3示出图1沿着平面III-III的横截面。
具体实施方式
图1和图2示出了根据本发明的铸造段。图1示出了铸造段的前视图100。当铸造段是用于分段式热交换器的中间段的铸造段时，在铸造段的另一侧上的视图是类似的。当铸造段用于分段式热交换器的前部或端部段时，另一侧是不同的，因为在另一侧处在热交换器中没有烟道气体沿着段流动；以及因此通常在该侧不设置用于增加热传递的突出部。图2示出了通过铸造段的横截面200。图3示出了图1沿着平面III-III的横截面300。
示例性铸造段在一次铸造操作中由适当的铝合金铸造而成；以及因此是整体的或单体铸造的。
铸造段包括用于生成热气体的燃烧腔室102、202；用于待加热的水流动的水流通道204；以及界定水流通道的两个平行的铸造金属壁105、305，用于在热气体和流过水流通道的水之间传递热。当多个铸造段彼此平行地组装时，燃烧腔室的组合设置用于安装预混合气体燃烧器的腔室，该预混合气体燃烧器用于产生热烟道气体，该热烟道气体将其热通过两个金属壁传递到流过水流通道的水。
当该段是用于分段式热交换器的中间段时，两个金属壁105在其外侧包括从金属壁垂直延伸的突出部107、108，以增加从热气体到在水通道中流动的水的热传递。当段是端部或前部段时，优选地，仅一侧(面向热气体流过的通道的一侧)包括这样的突出部。突出部可以是销107和/或鳍108。
水流通道204包括沿其长度的第一部分230，第二部分232、332和第三部分234、334。在第一部分中，中间壁212设置在两个铸造壁之间，使得曲折流动通道设置在第一部分中。第三部分围绕燃烧腔室。第二部分将第一部分与第三部分连接。第二部分平行并沿着第三部分的至少一部分延伸。如可以从图3注意到的，第二部分232、332中的两个铸造壁之间的平均距离大于第三部分234、334中的两个铸造壁之间的平均距离。
在本示例中，第二部分的最大宽度(即水通道第二部分中两个铸造壁之间的最大距离)为85mm。在该示例中，第三部分的最大宽度(即水通道的第三部分中的两个铸造壁之间的最大距离)为35mm。在本示例中，第一部分的最大宽度(即水通道的第一部分中的两个铸造壁之间的最大距离)为35mm。在第二部分的横截面中，第二部分的宽度逐渐增加到水流通道的第二部分的最大宽度；该宽度由两个铸造壁之间的距离界定。
在示例性铸造段中，第二部分中的两个铸造壁之间的平均距离大于第一部分中的两个铸造壁之间的平均距离。这是由于以下事实，第一部分中的两个铸造壁之间的平均距离等于第三部分中的两个铸造壁之间的平均距离。
第二部分由两个铸造壁105、305和由铸造侧壁340界定。铸造侧壁被设置以形成包括铸造段的分段式热交换器的侧壁的一部分。两个铸造壁各自包括延在第二部分外部延伸的延伸部142、342。铸造侧壁的外侧设置有多个肋244。肋连接铸造壁的两个延伸部。
在示例性铸造段中，两个铸造壁在第二部分处包括延伸到铸造段外部的多个销150、350，用于增加到流过第二部分的水的热传递。两个铸造壁在第一部分和第三部分处包括从铸造壁延伸到外部的突出部，以便增加从烟道气体到流过水流通道的水的热传递。第二部分的铸造壁上的突出部的密度高于第三部分的铸造壁上的突出部107、307的密度。
在示例性铸造段中，水流通道的第二部分不包括内部加强销也不包括内部加强肋。第一部分包括连接两个铸造壁的多个加强销252。此外，第三部分包括连接两个铸造壁的多个加强销254、354。
当示例性铸造段被组装在分段式热交换器中时，界定相邻铸造段的第二部分的铸造壁之间的最近距离为21mm。

Claims (17)

1.一种用于冷凝式热单元的分段式热交换器的铸造段，
其中所述铸造段包括：
-两个铸造壁，
-燃烧腔室，用于生成烟道气体，以及
-水流通道，由所述两个铸造壁界定，用于通过所述两个铸造壁中的至少一个铸造壁经由热传递而通过烟道气体加热所述水流；
其中所述水流通道包括沿其长度的第一部分、第二部分和第三部分；
其中在所述第一部分中，中间壁被设置在所述两个铸造壁之间，使得曲折流动通道被设置在所述第一部分中；
其中所述第三部分至少330°地围绕所述燃烧腔室；
其中所述第二部分将所述第一部分与所述第三部分连接；
其中所述第二部分平行于所述第三部分的至少一部分并沿着所述第三部分的至少一部分延伸；
其特征在于：在所述第二部分中所述两个铸造壁之间的平均距离大于在所述第三部分中所述两个铸造壁之间的平均距离；以及
其中在所述第二部分中所述两个铸造壁之间的平均距离大于在所述第一部分中所述两个铸造壁之间的平均距离。
2.根据权利要求1所述的铸造段，其中所述水流通道被构造成通过所述两个铸造壁中的每一个铸造壁经由热传递而通过烟道气体加热所述水流。
3.根据权利要求1或2所述的铸造段，其中所述第二部分中的所述两个铸造壁之间的最大距离至少是所述第三部分中的所述两个铸造壁之间的最大距离的两倍。
4.根据权利要求1或2所述的铸造段，
其中在所述第二部分的至少一部分的横截面中，所述第二部分的宽度逐渐增加达到所述水流通道的所述第二部分的最大宽度。
5.根据权利要求1或2所述的铸造段，
其中所述第二部分由所述两个铸造壁和由铸造侧壁界定；
其中所述铸造侧壁被设置以形成包括所述铸造段的所述分段式热交换器的侧壁的一部分；
其中所述铸造侧壁的外侧被设置有多个肋。
6.根据权利要求5所述的铸造段，
其中所述两个铸造壁各自包括在所述第二部分外部延伸的延伸部；以及其中所述肋连接所述铸造壁的两个延伸部。
7.根据权利要求1或2所述的铸造段，其中至少一个铸造壁包括在所述第二部分处延伸到所述铸造段外部的突出部，用于增加到流过所述第二部分的水的热传递。
8.根据权利要求7所述的铸造段，其中两个铸造壁包括在所述第二部分处延伸到所述铸造段外部的突出部，用于增加到流过所述第二部分的水的热传递。
9.根据权利要求1或2所述的铸造段，其中至少一个铸造壁包括在所述第一部分和所述第三部分处从所述铸造壁延伸到外部的突出部，以增加从所述烟道气体到流过所述水流通道的水的热传递。
10.根据权利要求9所述的铸造段，其中两个铸造壁包括在所述第一部分和所述第三部分处从所述铸造壁延伸到外部的突出部，以增加从所述烟道气体到流过所述水流通道的水的热传递。
11.根据权利要求7所述的铸造段，其中至少一个铸造壁包括在所述第一部分和所述第三部分处从所述铸造壁延伸到外部的突出部，以增加从所述烟道气体到流过所述水流通道的水的热传递，并且
其中在所述第二部分的所述铸造壁上的突出部的密度高于在所述第三部分的所述铸造壁上的突出部的密度。
12.根据权利要求1或2所述的铸造段，其中所述水流通道的所述第二部分不包括内部加强销，也不包括内部加强肋。
13.根据权利要求1或2所述的铸造段，其中所述第一部分和/或所述第三部分包括连接所述两个铸造壁的多个加强销或加强肋。
14.根据权利要求1或2所述的铸造段，其中所述铸造段是单体铸造。
15.一种分段式热交换器，
其中所述分段式热交换器包括多个根据权利要求1所述的铸造段；
其中所述铸造段中的每个铸造段的所述燃烧腔室的组合提供用于安装燃烧器的腔室，所述燃烧器用于生成烟道气体；
其中在所述分段式热交换器中，所述铸造段设置有彼此平行的多个铸造段的所述铸造壁。
16.根据权利要求15所述的分段式热交换器，
其中界定相邻铸造段的第二部分的所述铸造壁之间的最近距离小于30mm。
17.一种热单元，包括根据权利要求15至16中任一项所述的分段式热交换器；其中燃烧器被设置在用于安装燃烧器的所述腔室中。
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