CN111412656B - 一种燃烧换热一体化的燃气采暖壁挂炉体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃烧换热一体化的燃气采暖壁挂炉体，由前锅片与后锅片构成，外形结构包括等压风道连接板，承露盘连接板，螺栓连接孔，收缩过度段，密封紧固板，和密封槽；烟气通道内具有水冷防回火翅片，燃烧室，粗换热针翅和细换热针翅；水循环通道内包含进水口，出水口水道对接口，撑销钉和筋板结构；创新性的结构设计使其兼具稳定的连接、定位和密封结构和卓越的换热性能；采用水冷翅片与内置式燃烧室将燃烧换热集于一体，降低污染物排放且便于维护；由收缩过度段划分粗换热针翅和细换热针翅增强了炉体的整体传热效率；模块化组建，任意配置满足各种供热功率需求，灵活多样；多种铸造工艺可选，性能优越的同时结构稳定，性价比优势得天独厚。
Description
技术领域
本发明属于提高能量利用效率、节能环保的家用供暖设备领域，具体涉及一种燃烧换热一体化的燃气采暖壁挂炉体。
背景技术
燃气采暖壁挂炉是将天然气的化学能转变成热能实现采暖的供应终端，再配合地板采暖是目前使人体最具舒适感的分布式供热形式。其技术核心是通过热源、环境、建筑系统节能理念将天然气进行超低氧、超低氮、超高效率燃烧后的烟气进行超高效紧凑换热并将排烟温度降低到水露点温度以下，实现系统深度动态节能减排。
近年来，目前市场上推出的新兴铸铝硅镁燃气采暖壁挂炉效率较高，但核心技术受国外掌控，受制于此销售市场利润被大幅瓜分，且目前主流燃气采暖热水炉水道结构优化不足，存在着诸多问题，典型的一体式铸铝硅镁换热炉片通常具有下降水道结构，构成U型回路，如荷兰铸铝硅镁冷凝换热器公司贝卡尔特的专利WO 2015/024712、WO 2016/055392A1等，该水道结构易出现过冷沸腾导致传热恶化并由于气泡挤压产生噪音甚至破坏换热器结构等不良现象，其次铸铝硅镁、铸铁材质商用燃气采暖炉都具有在非供暖期的干法保养时循环水难以排干的水道结构问题。
为提高壁挂炉效率，节约清洁燃料，节能减排，实现保卫蓝天的重要任务，同时为节约成本，未来本专利提出的一种燃烧换热一体化的燃气采暖壁挂炉体将燃烧器部件集成在换热器炉体中，方便拆卸清洗维修，具有极大的市场需求与发展前景。
发明内容
为了打破国外铸铝硅镁燃气采暖壁挂技术垄断，同时进行燃烧换热一体的创新设计，本发明提供一种燃烧换热一体化的燃气采暖壁挂炉体。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种燃烧换热一体化的燃气采暖壁挂炉体，主体由前锅片01与后锅片02装配而成；
所述前锅片01和后锅片02均为一侧内凹中空结构，顶部为开有螺栓连接孔15的等压风道连接板11，底部为开有螺栓连接孔15的承露盘连接板12，前锅片01和后锅片02左右两侧规律的排布着密封紧固板14，前锅片01和后锅片02的左右侧端面开有分别连通前锅片01和后锅片02中空结构的水道对接口33，前锅片01和后锅片02内凹侧顶部为具有流通燃气、空气预混合气体的水冷防回火翅片21，水冷防回火翅片21下部为燃烧室22，燃烧室22下部依次设置有粗换热针翅23和细换热针翅24；前锅片01和后锅片02内凹侧的对侧具有收缩过度段13；前锅片01的左右侧端面开有密封槽16；后锅片02还包括处于同侧的底部进水口31和顶部出水口32，底部进水口31和顶部出水口32与水道对接口33处于对侧，前锅片01与后锅片02装配后由位于其内侧端面的水道对接口33联通，形成完整联通的内部水循环通道36，水循环通道36内具体包含规则分布着拉撑销钉34和筋板35；
由前锅片01与后锅片02的内凹侧装配后形成中间内腔，预混合气流经水冷防回火翅片21后点火后在燃烧室22中充分燃烧，燃烧室22下方形成的高温烟气依次流经粗换热针翅23和细换热针翅24完成对流和冷凝换热过程。
所述前锅片01与后锅片02整体采用耐热合金、不锈钢、铝硅镁合金或硅铝合金铸造，工艺上采用低压压铸、高压压铸、砂型铸造、熔模铸造或消失模铸造的铸造手段。
所述前锅片01与后锅片02整体壁厚为3～8mm，收缩过度段13共设置多处，第一处位于燃烧室22和粗换热针翅23间，第二处位于粗换热针翅23和细换热针翅24阵列间，第三处选择性的设置在细换热针翅24阵列由上而下四分之一至二分之一位置处，密封紧固板14采用螺栓连接方式，两侧数量分别为2～6和3～8个且均匀排布，密封槽16的截面为2～5mm宽的方形密封槽或直径为2～5mm的半圆形槽，贯通前锅片01上下端，一共4～16个。
所述螺栓连接孔15孔径为2～10mm，密封紧固板14上具有与螺栓连接孔15直径相同的连接通孔，等压风道连接口11和承露盘连接口12采用密封垫片或表面涂抹密封胶以密封混合燃气和高温烟气，密封槽16中涂塞具弹性、耐高温特性的密封胶或嵌入密封条以确保高温烟气和循环水工质的密封。
所述水冷防回火翅片21，粗换热针翅23和细换热针翅24都呈现等间距规律分布，水冷防回火翅片21高度为5～25cm，间距2～8cm，根据工艺要求选择单侧对置或双侧对插布置，减小间隙防止回火，粗换热针翅23经热工计算顶部温度后切削去局部超温区域，粗换热针翅23和细换热针翅24拔模斜度大于1.2，直径为3～12mm，且高度与直径比小于等于3，同时各自的间隙因装配需求不小于其直径。
所述粗换热针翅23和细换热针翅24底部具有1～3mm的圆角，顶端为圆顶，每两排为一组，高矮掺插共设置两组高度，两组高度之和较装配后的前锅片01与后锅片02烟气通道宽度小0.5～2.5mm。
所述燃烧室22高度为4～20cm，宽度为8～40cm，为防止燃气未燃尽，在前锅片01与后锅片02表面喷涂隔热材料或固定隔热板，或在燃烧室22顶部加装钝体孔板起到稳燃作用。
所述水循环通道36宽度为5～20cm，拉撑销钉34和筋板35均贯通水循环通道36前后端面，拉撑销钉34直径为3～15cm，筋板35厚度为3～9cm。
所述筋板35分隔水循环通道36使之形成三维蛇型爬升通道，筋板35的间距一致或从下往上逐级递减，使水循环通道36中水流速控制在0.3～1.8m/s，避免局部过冷沸腾现象。
根据所需换热功率选取多对前锅片01与后锅片02，装配堆叠构成联排供热机组，从而形成任意所需功率供热矩阵。
与现有技术相比较，本发明具有如下优点：
1、本发明采用成熟的铸造工艺，产品经过严格的热工设计，规划各部件的尺寸能使炉体效率居于市场前列，模块化组建适配各种功率大小的供热机组。
2、铝市场价格低且价位稳定，换热系数高、抗腐蚀性能优秀且密度低，拥有制作换热器的高性价比。
3、本发明的循环水通道呈三维蛇形上升形状，无下降流动，降低循环障碍和热工损失。
4、本发明采用对半开合装配结构设计、后加工和装配简单，连接密封可靠并方便拆卸维护，实现高温烟气和水循环通道的便捷高效清扫。
附图说明
图1为本发明一种燃烧换热一体化的燃气采暖壁挂炉体的整体示意图。
图2为前锅片立体示意图。
图3为后锅片立体示意图。
图4(a)为水冷防回火翅片单侧对置形式示意图。
图4(b)为水冷防回火翅片双侧对插布置形式示意图。
图5为后锅片的水循环通道处剖面示意图。
图6为前锅片和后锅片装配后联通的水循环通道示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地详细描述：
实施例一
如图1、图5和图6所示，一种燃烧换热一体化的燃气采暖壁挂炉体，其主体由前锅片01与后锅片02装配而成；所述前锅片01和后锅片02均为一侧内凹中空结构，顶部为开有螺栓连接孔15的等压风道连接板11，底部为开有螺栓连接孔15的承露盘连接板12，前锅片01和后锅片02左右两侧规律的排布着密封紧固板14，前锅片01和后锅片02的左右侧端面开有分别连通前锅片01和后锅片02中空结构的水道对接口33，前锅片01和后锅片02内凹侧顶部为具有流通燃气、空气预混合气体的水冷防回火翅片21，水冷防回火翅片21下部为燃烧室22，燃烧室22下部依次设置有粗换热针翅23和细换热针翅24；前锅片01和后锅片02内凹侧的对侧具有收缩过度段13；前锅片01的左右侧端面开有密封槽16；后锅片02还包括处于同侧的底部进水口31和顶部出水口32，底部进水口31和顶部出水口32与水道对接口33处于对侧，前锅片01与后锅片02装配后由位于其内侧端面的水道对接口33联通，形成完整联通的内部水循环通道36，水循环通道36内具体包含规则分布着拉撑销钉34和筋板35。
如图2所示，由前锅片01与后锅片02装配后形成的中间内腔，内腔的顶端具有流通燃气、空气预混合气体的水冷防回火翅片21，预混合气流经水冷防回火翅片21后点火后在燃烧室22中充分燃烧，燃烧室22下方形成的高温烟气依次流经粗换热针翅23和细换热针翅24完成对流和冷凝换热过程。
所述前锅片01与后锅片02整体采用耐热合金、不锈钢、铝硅镁合金或硅铝合金铸造，工艺上采用低压压铸、高压压铸、砂型铸造、熔模铸造或消失模铸造的铸造手段。
如图2和图3所示，所述前锅片01与后锅片02整体壁厚为3～8mm，收缩过度段13共设置2～3处，第一处位于燃烧室22和粗换热针翅23间，第二处位于粗换热针翅23和细换热针翅24阵列间，第三处选择性的设置在细换热针翅24阵列由上而下四分之一至二分之一位置处，密封紧固板14采用螺栓连接方式，两侧数量分别为2～6和3～8个且均匀排布，密封槽16的截面为2～5mm宽的方形密封槽或直径为2～5mm的半圆形槽，贯通前锅片01上下端，一共4～16个。
所述螺栓连接孔15孔径为2～10mm，密封紧固板14上具有与螺栓连接孔15直径相同的连接通孔，等压风道连接口11和承露盘连接口12采用密封垫片或表面涂抹密封胶以密封混合燃气和高温烟气，密封槽16中涂塞具弹性、耐高温特性的密封胶或嵌入密封条以确保高温烟气和循环水工质的密封。
所述水冷防回火翅片21，粗换热针翅23和细换热针翅24都呈现等间距规律分布，水冷防回火翅片21高度为5～25cm，间距2～8cm，如图4(a)所示，呈单侧对置布置，减小间隙防止回火，粗换热针翅23经热工计算顶部温度后切削去局部超温区域，粗换热针翅23和细换热针翅24拔模斜度大于1.2，直径为3～12mm，且高度与直径比小于等于3，同时各自的间隙因装配需求不小于其直径。
所述粗换热针翅23和细换热针翅24底部具有1～3mm的圆角，顶端为圆顶，每两排为一组，高矮掺插共设置两组高度，两组高度之和较装配后的前锅片01与后锅片02烟气通道宽度小0.5～2.5mm。
所述燃烧室22高度为4～20cm，宽为8～40cm，为防止燃气未燃尽，在换热器对3表面喷涂隔热材料或固定隔热板，也可以在燃烧室顶部加装钝体孔板起到稳燃作用。
所述水循环通道36宽度为5～20cm，拉撑销钉34和筋板35均贯通水循环通道36前后端面，拉撑销钉34直径为3～15cm，筋板35厚度为3～9cm。
所述筋板35分隔水循环通道36使之形成三维蛇型爬升通道，筋板35的间距可一致或从下往上逐级递减，使水循环通道36中水流速控制在0.3～1.8m/s，避免局部过冷沸腾现象。
根据所需换热功率选取多对前锅片01与后锅片02，装配堆叠构成联排供热机组，从而形成任意所需功率供热矩阵。
实施案例二
在本实施例中，对于与实施案例一相同的结构，给予相同的符号，并省略相同的说明。
所述收缩过度段13共设置3处，第三处设置在细换热针翅24阵列由上而下四分之一至二分之一位置处。
实施案例三
在本实施例中，对于与实施案例一相同的结构，给予相同的符号，并省略相同的说明。
所述前锅片01与后锅片02沿高度方向上整体呈1～20°倾角或弧度，以替代收缩过度段13收束烟气，保证烟气流速换热要求的功能。
实施案例四
在本实施例中，对于与实施案例一相同的结构，给予相同的符号，并省略相同的说明。
如图4(b)所示，所述水冷防回火翅片21为双侧对插布置。
实施案例五
在本实施例中，对于与实施案例一相同的结构，给予相同的符号，并省略相同的说明。
前锅片01与后锅片02可采用一体铸造形式，需在侧边设置一个矩形或圆形排沙口，再采用一块盖板焊接或采用螺栓紧固密封排沙口，防止烟气泄露。
本发明通过创新性的结构设计使其兼具稳定的连接、定位和密封结构和卓越的换热性能；采用水冷翅片与内置式燃烧室将燃烧换热集于一体，降低污染物排放且便于维护；由收缩过度段划分粗换热针翅和细换热针翅增强了炉体的整体传热效率；模块化组建，任意配置满足各种供热功率需求，灵活多样；多种铸造工艺可选，性能优越的同时结构稳定，性价比优势得天独厚。
Claims (9)
1.一种燃烧换热一体化的燃气采暖壁挂炉体，其特征在于：主体由前锅片(01)与后锅片(02)装配而成；
所述前锅片(01)和后锅片(02)均为一侧内凹中空结构，顶部为开有螺栓连接孔(15)的等压风道连接板(11)，底部为开有螺栓连接孔(15)的承露盘连接板(12)，前锅片(01)和后锅片(02)左右两侧规律的排布着密封紧固板(14)，前锅片(01)和后锅片(02)的左右侧端面开有分别连通前锅片(01)和后锅片(02)中空结构的水道对接口(33)，前锅片(01)和后锅片(02)内凹侧顶部为具有流通燃气、空气预混合气体的水冷防回火翅片(21)，水冷防回火翅片(21)下部为燃烧室(22)，燃烧室(22)下部依次设置有粗换热针翅(23)和细换热针翅(24)；前锅片(01)和后锅片(02)内凹侧的对侧具有收缩过度段(13)；前锅片(01)的左右侧端面开有密封槽(16)；后锅片(02)还包括处于同侧的底部进水口(31)和顶部出水口(32)，底部进水口(31)和顶部出水口(32)与水道对接口(33)处于对侧，前锅片(01)与后锅片(02)装配后由位于其内侧端面的水道对接口(33)联通，形成完整联通的内部水循环通道(36)，水循环通道(36)内具体包含规则分布着拉撑销钉(34)和筋板(35)；
所述收缩过度段(13)共设置多处，第一处位于燃烧室(22)和粗换热针翅(23)间，第二处位于粗换热针翅(23)和细换热针翅(24)阵列间，第三处选择性的设置在细换热针翅(24)阵列由上而下四分之一至二分之一位置处，
由前锅片(01)与后锅片(02)的内凹侧装配后形成中间内腔，预混合气流经水冷防回火翅片(21)后点火后在燃烧室(22)中充分燃烧，燃烧室(22)下方形成的高温烟气依次流经粗换热针翅(23)和细换热针翅(24)完成对流和冷凝换热过程；
所述筋板(35)分隔水循环通道(36)使之形成三维蛇型爬升通道，筋板(35)的间距一致或从下往上逐级递减，使水循环通道(36)中水流速控制在0.3～1.8m/s，避免局部过冷沸腾现象。
2.根据权利要求1所述的一种燃烧换热一体化的燃气采暖壁挂炉体，其特征在于：所述前锅片(01)与后锅片(02)整体采用耐热合金、不锈钢、铝硅镁合金或硅铝合金铸造，工艺上采用低压压铸、高压压铸、砂型铸造、熔模铸造或消失模铸造的铸造手段。
3.根据权利要求1所述的一种燃烧换热一体化的燃气采暖壁挂炉体，其特征在于：所述前锅片(01)与后锅片(02)整体壁厚为3～8mm，密封紧固板(14)采用螺栓连接方式，两侧数量分别为2～6和3～8个且均匀排布，密封槽(16)的截面为2～5mm宽的方形密封槽或直径为2～5mm的半圆形槽，贯通前锅片(01)上下端，一共4～16个。
4.根据权利要求1所述的一种燃烧换热一体化的燃气采暖壁挂炉体，其特征在于：所述螺栓连接孔(15)孔径为2～10mm，密封紧固板(14)上具有与螺栓连接孔(15)直径相同的连接通孔，等压风道连接口(11)和承露盘连接口(12)采用密封垫片或表面涂抹密封胶以密封混合燃气和高温烟气，密封槽(16)中涂塞具弹性、耐高温特性的密封胶或嵌入密封条以确保高温烟气和循环水工质的密封。
5.根据权利要求1所述的一种燃烧换热一体化的燃气采暖壁挂炉体，其特征在于：所述水冷防回火翅片(21)，粗换热针翅(23)和细换热针翅(24)都呈现等间距规律分布，水冷防回火翅片(21)高度为5～25cm，间距2～8cm，根据工艺要求选择单侧对置或双侧对插布置，减小间隙防止回火，粗换热针翅(23)经热工计算顶部温度后切削去局部超温区域，粗换热针翅(23)和细换热针翅(24)拔模斜度大于1.2，直径为3～12mm，且高度与直径比小于等于3，同时各自的间隙因装配需求不小于其直径。
6.根据权利要求1所述的一种燃烧换热一体化的燃气采暖壁挂炉体，其特征在于：所述粗换热针翅(23)和细换热针翅(24)底部具有1～3mm的圆角，顶端为圆顶，每两排为一组，高矮掺插共设置两组高度，两组高度之和较装配后的前锅片(01)与后锅片(02)烟气通道宽度小0.5～2.5mm。
7.根据权利要求1所述的一种燃烧换热一体化的燃气采暖壁挂炉体，其特征在于：所述燃烧室(22)高度为4～20cm，宽度为8～40cm，为防止燃气未燃尽，在前锅片(01)与后锅片(02)表面喷涂隔热材料或固定隔热板，或在燃烧室(22)顶部加装钝体孔板起到稳燃作用。
8.根据权利要求1所述的一种燃烧换热一体化的燃气采暖壁挂炉体，其特征在于：所述水循环通道(36)宽度为5～20cm，拉撑销钉(34)和筋板(35)均贯通水循环通道(36)前后端面，拉撑销钉(34)直径为3～15cm，筋板(35)厚度为3～9cm。
9.根据权利要求1所述的一种燃烧换热一体化的燃气采暖壁挂炉体，其特征在于：根据所需换热功率选取多对前锅片(01)与后锅片(02)，装配堆叠构成联排供热机组，从而形成任意所需功率供热矩阵。
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