CN112539410A - 一种水冷式燃烧器及冷凝锅炉 - Google Patents

一种水冷式燃烧器及冷凝锅炉 Download PDF

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CN112539410A CN202010096769.3A CN202010096769A CN112539410A CN 112539410 A CN112539410 A CN 112539410A CN 202010096769 A CN202010096769 A CN 202010096769A CN 112539410 A CN112539410 A CN 112539410A
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叶昕
刘靖旻
徐斌
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Suzhou Cq Heat Exchanger Co ltd
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Abstract

本发明提供一种水冷式燃烧器及冷凝锅炉，水冷式燃烧器包括管状体及连接于所述管状体两端的流体箱，所述管状体包括内筒和多根外管，所述内筒沿中心轴线延伸，具有混合腔，所述内筒上开设有多排开孔，所述多根外管平行排列绕设于所述内筒的外侧，且多根外管的长度方向与所述内筒的中心轴线方向一致，所述流体箱具有流体进口和流体出口，所述流体进口和流体出口分别与多根外管连通。本发明的燃烧器不易造成堵塞，换热效果好，能够降低烟气中的氮氧化物含量。

Description

一种水冷式燃烧器及冷凝锅炉
技术领域
本发明涉及锅炉技术领域，具体涉及一种水冷式燃烧器及冷凝锅炉。
背景技术
冷凝锅炉具有高效节能环保的特点，是锅炉行业的发展方向，目前小型冷凝锅炉或燃气冷凝热水器的技术已经逐渐成熟。
燃烧器燃烧时需要大量空气，空气中含有大量杂质，现有的冷凝锅炉多采用表面式金属纤维网结构燃烧器，其表面呈网状，现有的表面式燃烧器通过表面缠绕的金属网，能够对进入燃烧器的空气进行过滤，能够使混合气体分布均匀，同时有一定防回火功能，但是现有的燃烧器易造成燃烧器表面堵塞，需要经常更换、清洗，费时费力，而且一旦堵塞后会大大降低锅炉出力，而且易造成燃烧器损坏，恶劣情况下甚至会导致爆燃等安全隐患。
因此，有必要提供一种新的技术方案。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明公开了一种水冷式燃烧器及冷凝锅炉，具体技术方案如下所述：
一方面，本发明提供一种水冷式燃烧器，包括管状体及连接于所述管状体两端的流体箱，所述管状体包括内筒和多根外管，
所述内筒沿中心轴线延伸，具有混合腔，所述内筒上开设有多排开孔，所述多根外管平行排列绕设于所述内筒的外侧，且多根外管的长度方向与所述内筒的中心轴线方向一致，
所述流体箱具有流体进口、流体出口和进气口，所述流体进口和流体出口分别与多根外管连通，所述进气口与所述混合腔连通。
进一步地，所述多排开孔的轴线方向与内筒的中心轴线方向一致，相邻的两排开孔等间隔交错排列，每排开孔包括多个开孔，
相邻的两根外管等间隔设置，
所述多根外管与所述多排开孔一一对应，每排开孔的垂直中心线与对应的每根外管的径向重合，且每排开孔与对应的每根外管之间具有间隔。
进一步地，相邻的两根外管之间具有间隔；
每排开孔与对应的每根外管之间具有间隔。
进一步地，所述管状体一端的流体箱具有流体进口、流体出口及用于隔开所述流体进口和流体出口的隔板，所述流体进口和流体出口分别与多根外管连通，所述管状体另一端的流体箱具有进气口，所述进气口与所述混合腔连通。
进一步地，所述外管为不锈钢光管，所述光管的外径为15-40mm，所述光管的壁厚为1.0-3.0mm，沿所述管状体的截面方向，多根光管形成环状结构。
进一步地，所述外管为不锈钢翅片管，所述翅片管包括内管及设置于内管外侧的多个翅片，
相邻的两根翅片管等间隔设置，相邻的两根翅片管之间设置有间隔板，所述间隔板的长度与所述翅片管翅片的长度一致，相邻的两个间隔板之间具有间隙，每个间隙与内筒每排开孔一一对应。
进一步地，所述间隔板包括U型槽体，所述U型槽体的长度与所述间隔板的长度一致，沿所述U型槽体的长度方向，自所述U型槽体开口处向外延伸有连接板，所述U型槽体插入相邻的两个翅片管之间，且U型槽体的槽口朝向所述内筒，所述连接板靠近所述内筒。
进一步地，所述翅片管外径为15-40mm，所述翅片管的壁厚为1.0-3.0mm，沿所述管状体的截面方向，多根翅片管形成环状结构。
进一步地，所述管状体还包括环状肋板，所述肋板套设于所述内筒的外侧，所述肋板上开设有容纳槽，所述外管沿中心轴线延伸穿过所述容纳槽。
另一方面，本发明还提供一种冷凝锅炉，其包括上述一方面所述的水冷式燃烧器。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的水冷式燃烧器，其为管状结构，其中以本发明1050kw的水冷式燃烧器为例，该燃烧器的混合腔内火焰面积能够达到1.035m2，能够有效辐射换热面积，降低单位面积燃烧强度，改善燃烧器运行工况。
2、本发明提供的水冷式燃烧器，其燃烧放热均匀，且火焰根部布置有循环水管，有效降低火焰温度，降低氮氧化物生成几率，燃烧产生的氮氧化物含量低。
3、本发明提供的水冷式燃烧器，其具有内筒和外管，内筒作为气流分配筒，内筒具有一定数量的开孔，内筒单个开孔直径为2-4mm，开孔面积合理，合理分配了筒内气流分布，保证燃烧器表面火焰分布均匀，提高了燃烧效率，外管作为水管，能够降低火焰的温度，从而降低了烟气中氮氧化物的含量。
4、本发明提供的水冷式燃烧器，其水管内径可达到15-40mm，水管内部不易堵塞，不需要定期更换清洗，提高锅炉运行的稳定性，其水管间距足够大，不会造成堵塞且安全性能高，因此不需要定期更换燃烧器，保证了锅炉出力的稳定性。
5、本发明提供的水冷式燃烧器，通过在内筒外侧套上肋板，不仅能够固定加强内筒和外管，而且能够控制内筒和外管之间的距离。
6、本发明提供的水冷式燃烧器，其水管为不锈钢材料，可以防止酸性冷凝水的腐蚀，不锈钢材料强度大，可满足炉膛内恶劣的工作环境。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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它附图。
图1是本发明实施例提供的水冷式燃烧器的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的水冷式燃烧器的结构示意图；
图3是图1的主视示意图；
图4是图3的A向剖视示意图；
图5是图3的B向剖视示意图；
图6是图3的D向剖视示意图；
图7是图3的E向剖视示意图；
图8是图7的F部放大示意图；
图9是图1的C部放大示意图；
图10是图6的G部放大示意图；
图11是本发明另一实施例提供的水冷式燃烧器的结构示意图；
图12是图11的H向剖视图；
图13是图12的Ⅱ部放大图。
其中，1-管状体，11-内筒，111-开孔，112-混合腔，12-外管，13-肋板，131-容纳槽，2-流体箱，20a-前水箱，20b-后水箱，21-观火孔，22-流体进口，23-流体出口，24-隔板，25-进气口，121-翅片管，1211-内管，1212-翅片，14-间隔板，141-U型槽体，142-连接板。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以使直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
本发明提供一种水冷式燃烧器，包括管状体1及连接于所述管状体1两端的流体箱2，所述管状体1包括内筒11及位于所述内筒外侧的多根外管12。
所述内筒11沿中心轴线延伸，且具有内表面和外表面，所述内表面形成有混合腔112，所述内筒上开设有多排开孔111。
所述内筒11的管壁厚度为0.2-0.8mm，优选地，内筒11的管壁厚度为0.8mm，内筒11的内径将依据炉膛的大小进行合理的匹配决定。示例中所述内筒11的管壁厚度为0.8mm，所述内筒11的内径为200mm。
所述多排开孔111的轴线方向与内筒11的轴线方向一致，相邻的两排开孔111等间隔交错排列，每排开孔111包括多个开孔111。其中，多个开孔111也可以等间隔排列。
在一个优选的实施例中，多个开孔111的形状包括但不限于腰圆形孔和/或圆孔。所述腰圆形孔和所述圆孔交替等间隔排列，所述腰圆形孔的开口方向与所述内筒11的中心轴线方向一致。
进一步地，腰圆形孔的开口方向与内筒11的轴线方向一致。
本发明提供的水冷式燃烧器，其内筒作为气流分配筒，内筒具有一定数量的开孔，内筒单个开孔直径为2-4mm，开孔面积合理，合理分配了筒内气流分布，保证燃烧器表面火焰分布均匀，提高了燃烧效率。
所述多根外管平行排列绕设于所述内筒11的外侧，且多根外管12的长度方向与所述内筒11的中心轴线方向一致。
进一步地，相邻的两根外管12等间隔设置，优选地，相邻的两根外管12之间具有间隔，示例中相邻的两根外管12之间的间隔为3-5mm，优选地，相邻的两根外管12之间的间隔为5mm。
所述多根外管12与所述多排开孔111一一对应，内筒11的开孔111排数与外管12的数量一致，每排开孔111的垂直中心线与对应的每根外管12的径向重合，且每排开孔111与对应的每根外管12之间具有间隔，每排开孔111与对应的每根外管12之间的间隔为3-5mm，优选地，每排开孔111与对应的每根外管12之间的间隔为5mm，从而使得通过开孔111的混合气能够均匀的分配到外管12外侧或侧边，能够使得外管12换热更加均匀高效。
外管12作为水管，且水管布置在火焰根部，能够有效降低火焰的温度，从而降低了烟气中氮氧化物的含量。
在该实施例中，所述外管12为不锈钢光管，复数根光管组成一个环状结构，其具体尺寸根据锅炉炉膛的尺寸进行匹配决定。所述光管的外径为15-40mm，所述光管的壁厚为1.0-3.0mm。所述光管的长度为800-1500mm，多根光管形成环状结构的内径为150-300mm，示例所述的光管长度为950mm，光管的外径为20mm。示例多根光管形成环状结构的内径为210mm。
本发明提供的水冷式燃烧器，其水管内径可达到15-40mm，水管内部不易堵塞，不需要定期更换清洗，提高锅炉运行的稳定性，其水管间距足够大，不会造成堵塞且安全性能高，因此不需要定期更换燃烧器，保证了锅炉出力的稳定性；且水管为不锈钢材料，可以防止酸性冷凝水的腐蚀，不锈钢材料强度大，可满足炉膛内恶劣的工作环境。
在一个实施例中，所述管状体1还包括环状肋板13，所述肋板13套设于所述内筒11的外侧，所述肋板13上开设有容纳槽131，所述外管12沿中心轴线延伸穿过所述容纳槽131。本发明的肋板可固定加强内筒11和外管12，且能够控制内筒11和外管12之间的距离。
在该实施例中，所述管状体1一端的流体箱具有流体进口22、流体出口23和隔板24，所述隔板24连接于所述流体进口22和流体出口23之间。所述管状体1另一端的流体箱2具有进气口25，所述进气口25与所述混合腔112连通。
具体地，所述流体箱2包括前水箱20a和后水箱20b，所述后水箱20b具有流体进口22、流体出口23和隔板24所述流体进口22和流体出口23分别与多根外管12连通，通过该隔板24将外管12分成进水和出水两个流程。流体如水流从流体进口22进入外管12，水流在外管之间进行至少两次(两个回程)流通后，然后从流体出口23流出。
需要说明的是，通过在后水箱20b中设置隔板24，可将外管12分成多个流程，具体可根据实际情况灵活调整水路流程。
所述前水箱20a具有进气口25，所述进气口25与所述混合腔112连通。外部风机或混合器输送的气体(燃气和空气)通过进气口25进入混合腔112，经内筒11分配后，在外管12的外侧或者在外管12的侧边燃烧，此时通过外管12中水流对燃烧火焰进行冷却作用，从而可降低燃烧所产生的氮氧化物含量。在一个实施例中，外部风机或混合器通过螺杆连接于流体箱上。
所述前水箱20a还具有观火孔21及用于此处安装电子点火器，通过观火孔21可观察到外管12的外侧或者在外管12的侧边燃烧的情况。
在另一个实施例中，所述管状体1一端的流体箱2具有流体进口22，所述管状体1另一端的流体箱2具有流体出口23，流体如水流从流体进口22进入所有外管12，水流在外管12之间进行一次(单程)流通后，然后从流体出口23流出。
本发明的流体箱与管状体通过焊接连接。
实施例
请参阅图11至图13，图11是本发明另一实施例提供的水冷式燃烧器的结构示意图；图12是图11的H向剖视图；图13是图12的Ⅱ部放大图。
在该实施例中，所述外管12为不锈钢翅片管，所述翅片管外径为15-40mm，所述翅片管的壁厚为1.0-3.0mm，翅片宽度2-10mm。
沿所述管状体1的截面方向，多根翅片管形成环状结构，多根翅片管形成环状结构的内径将依据换热器炉膛尺寸进行匹配决定，示例中，所述翅片管形成的管圈内径为300mm。示例中所述翅片管的长度为950mm，翅片管长度、数量及多个翅片管围成的环状结构内径将依据换热器炉膛尺寸进行匹配决定。
示例中所述翅片管的外径为20mm，所述翅片管的壁厚为1.2mm，所述翅片管的长度为950mm，翅片宽度为8.5mm。
所述翅片管121包括内管1211及设置于内管外侧的多个翅片1212，多个翅片等间隔相邻设置。
相邻的两根翅片管121等间隔设置，相邻的两根翅片管121之间设置有间隔板14，所述间隔板14的长度与所述翅片管121翅片的长度一致，相邻的两个间隔板14之间具有间隙，每个间隙与每排开孔111一一对应。
所述间隔板14包括U型槽体141，所述U型槽体141的长度与所述间隔板14的长度一致，沿所述U型槽体141的长度方向，自所述U型槽体141开口处向外延伸有连接板142，所述U型槽体141插入相邻的两个翅片管121之间，且U型槽体141的槽口朝向所述内筒11，所述连接板142靠近所述内筒11。
优选地，所述连接板142与所述U型槽体141垂直连接。
请继续参阅图13，图13中的箭头指向为燃烧器产生的烟气的走向，具体地，燃烧器燃烧产生的烟气通过内筒11的开孔111进行气流分配，通过内筒分配后的烟气一部分从两个间隔板之间的间隙中穿过进入相邻的两个翅片之间的间隙，从而对翅片管内管中的水流进行热交换，使得烟气温度降低，降低了烟气中氮氧化物的含量。
所述内筒11的管壁厚度为0.2-0.8mm，内筒11的管壁厚度为0.8mm。
实施例
本发明还提供一种冷凝锅炉，其特征在于，其包括上述的水冷式燃烧器。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的水冷式燃烧器，其为管状结构，其中以本发明1050kw的水冷式燃烧器为例，该燃烧器的混合腔内火焰面积能够达到1.035m2，能够有效辐射换热面积，降低单位面积燃烧强度，改善燃烧器运行工况。
2、本发明提供的水冷式燃烧器，其燃烧放热均匀，且火焰根部布置有循环水管，有效降低火焰温度，降低氮氧化物生成几率，燃烧产生的氮氧化物含量低。
3、本发明提供的水冷式燃烧器，其具有内筒和外管，内筒作为气流分配筒，内筒具有一定数量的开孔，内筒单个开孔直径为2-4mm，开孔总面积合理，合理分配了筒内气流分布，保证燃烧器表面火焰分布均匀，提高了燃烧效率，外管作为水管，能够降低火焰的温度，从而降低了烟气中氮氧化物的含量。
4、本发明提供的水冷式燃烧器，其水管内径可达到15-40mm，水管内部不易堵塞，不需要定期更换清洗，提高锅炉运行的稳定性，其水管间距足够大，不会造成堵塞且安全性能高，因此不需要定期更换燃烧器，保证了锅炉出力的稳定性。
5、本发明提供的水冷式燃烧器，通过在内筒外侧套上肋板，不仅能够固定加强内筒和外管，而且能够控制内筒和外管之间的距离。
6、本发明提供的水冷式燃烧器，其水管为不锈钢材料，可以防止酸性冷凝水的腐蚀，不锈钢材料强度大，可满足炉膛内恶劣的工作环境。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和变型。

Claims (10)

1.一种水冷式燃烧器，其特征在于，包括管状体(1)及连接于所述管状体两端的流体箱(2)，所述管状体(1)包括内筒(11)和多根外管(12)，
所述内筒(11)沿中心轴线延伸，具有混合腔(112)，所述内筒(11)上开设有多排开孔(111)，
所述多根外管(12)平行排列绕设于所述内筒(11)的外侧，且多根外管(12)的长度方向与所述内筒(11)的中心轴线方向一致，
所述流体箱(2)具有流体进口(22)、流体出口(23)和进气口25，所述流体进口(22)和流体出口(23)分别与多根外管(12)连通，所述进气口(25)与所述混合腔(112)连通。
2.根据权利要求1所述的水冷式燃烧器，其特征在于，所述多排开孔(111)的轴线方向与内筒(11)的中心轴线方向一致，相邻的两排开孔(111)等间隔交错排列，每排开孔(111)包括多个开孔(111)，
相邻的两根外管(12)等间隔设置，
所述多根外管(12)与所述多排开孔(111)一一对应，每排开孔(111)的垂直中心线与对应的每根外管(12)的径向重合，且每排开孔(111)与对应的每根外管(12)之间具有间隔。
3.根据权利要求2所述的水冷式燃烧器，其特征在于，相邻的两根外管(12)之间具有间隔；
每排开孔(111)与对应的每根外管(12)之间具有间隔。
4.根据权利要求3所述的水冷式燃烧器，其特征在于，所述管状体一端的流体箱具有流体进口(22)、流体出口(23)及用于隔开所述流体进口(22)和流体出口(23)的隔板(24)，所述流体进口(22)和流体出口(23)分别与多根外管(12)连通，所述管状体(1)另一端的流体箱(2)具有进气口(25)，所述进气口(25)与所述混合腔(112)连通。
5.根据权利要求1所述的水冷式燃烧器，其特征在于，所述外管(12)为不锈钢光管，所述光管的外径为15-40mm，所述光管的壁厚为1.0-3.0mm，沿所述管状体(1)的截面方向，多根光管形成环状结构。
6.根据权利要求1所述的水冷式燃烧器，其特征在于，所述外管为不锈钢翅片管(121)，所述翅片管包括内管(1211)及设置于内管外侧的多个翅片(1212)，
相邻的两根翅片管(121)等间隔设置，相邻的两根翅片管之间设置有间隔板(14)，所述间隔板的长度与所述翅片管翅片(1212)的长度一致，相邻的两个间隔板之间具有间隙，每个间隙与内筒(11)每排开孔一一对应。
7.根据权利要求1所述的水冷式燃烧器，其特征在于，所述间隔板(14)包括U型槽体(141)，所述U型槽体(141)的长度与所述间隔板的长度一致，沿所述U型槽体的长度方向，自所述U型槽体开口处向外延伸有连接板(142)，所述U型槽体(141)插入相邻的两个翅片管之间，且U型槽体(141)的槽口朝向所述内筒(11)，所述连接板(142)靠近所述内筒(11)。
8.根据权利要求6所述的水冷式燃烧器，其特征在于，所述翅片管外径为15-40mm，所述翅片管的壁厚为1.0-3.0mm，沿所述管状体(1)的截面方向，多根翅片管形成环状结构。
9.根据权利要求1所述的水冷式燃烧器，其特征在于，所述管状体(1)还包括环状肋板(13)，所述肋板(13)套设于所述内筒(11)的外侧，所述肋板(13)上开设有容纳槽(131)，所述外管(12)沿中心轴线延伸穿过所述容纳槽(131)。
10.一种冷凝锅炉，其特征在于，其包括上述权利要求1-9任一所述的水冷式燃烧器。
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