CN1252428C

CN1252428C - 冷凝燃气锅炉的热交换器配置结构

Info

Publication number: CN1252428C
Application number: CNB031409520A
Authority: CN
Inventors: 郑龙铉; 许祐锡
Original assignee: GYONGTONG BOILER CO Ltd
Current assignee: Kyung Dong Boiler Co Ltd
Priority date: 2002-05-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2023-05-23
Also published as: US7353781B2; JP2003343926A; CN1460820A; US20040031480A1

Abstract

本发明涉及一种冷凝燃气锅炉的热交换器配置结构，该冷凝燃气锅炉包括外壳和燃气燃烧器，该热交换器配置结构包括：显热部热交换器，以规定倾斜度倾斜的方式设置于上述外壳的内部；潜热部热交换器，其以与显热部热交换器相同的面积，相互保持水平的方式设置于显热部热交换器的上部；冷凝水接纳部，设置于上述显热部热交换器与潜热部热交换器之间，一端与上述外壳的内侧一壁面接触，另一端与上述外壳的内侧另一壁面间隔开地设置；排气流板，设置于上述潜热部热交换器的外壁上，其一端与上述外壳的内侧一壁面间隔开，另一端与上述外壳的内侧另一壁面接触。从而使传热面积达到最大，形成显热和冷凝条件，使热交换效率提高，确保装置紧凑和耐腐蚀性。

Description

冷凝燃气锅炉的热交换器配置结构

技术领域

本发明涉及冷凝燃气锅炉(condensing gas boiler)的热交换器配置结构，更具体地说，本发明涉及下述冷凝燃气锅炉的热交换器配置结构，其使传热面积达到最大，形成显热和冷凝条件，使热交换效率提高，可确保整个装置紧凑，及耐腐蚀性。

背景技术

用于一般家庭、公共建筑物等的锅炉应用于供暖、热水。根据所提供的燃料的形式，这样的锅炉大致分为燃油锅炉与燃气锅炉。

如果对具有相同容量的燃油锅炉和燃气锅炉进行比较，则在购买价格方面，燃油锅炉的价格低于燃气锅炉，但是，燃气锅炉具有其燃料消耗量低于燃油锅炉的优点。

但是，从长期看，对于燃油锅炉和燃气锅炉这两者，消费者应担负的费用几乎是相同的。在这里，实际的情况是，如果为供给煤气的地区，则使用燃气锅炉，如果为不供给煤气的其它的地区，则多数采用燃油锅炉。

另一方面，在与气体燃烧的过程中产生的水蒸气与低温的物体，空气接触时，变为水(H₂O)的过程中，产生热能。此时，象燃气锅炉再次吸收所产生的热量，提高热效率那样进行设计的方式称为“冷凝燃气锅炉”。这样的冷凝燃气锅炉与通常的一般的燃气锅炉相比较，不仅其热效率较高，而且燃料比显著减少，由此，近来，冷凝燃气锅炉的使用量日益增加。

由于冷凝燃气锅炉采用燃烧热，直接对供热水进行加热，并且再度对排气的冷凝潜热进行吸收，故其热效率提高。为此，考虑到其热效率，冷凝燃气锅炉广泛采用铜材料。但是，在热交换器的内部，由于冷凝时所产生的酸性水分与排气中的硫氧化物，氮氧化物和燃烧热而产生腐蚀，为了抑制该现象，近来，还具有采用具有耐腐蚀性的铝，或不锈钢材料。

但是，虽然铝，或不锈钢材料的耐腐蚀性优良，然而，另一方面，由于热效率较低，故必须增加热交换器本身的尺寸，以便确保相同热量，这样，具有无法使整个冷凝燃气锅炉紧凑的缺点。

另外，由于在过去的冷凝燃气锅炉中，排气的流向是相同的，故其按照显热部与潜热部热交换器的垂直方向的面积不同的方式设置，但有热交换效率减小的缺点。

发明内容

于是，本发明是为了改善前述那样的问题而提出的，本发明的目的在于提供一种冷凝燃气锅炉的热交换器配置结构，其使传热面积达到最大，形成显热和冷凝条件，使热交换效率提高，可确保整个装置紧凑，确保耐腐蚀性。

用于实现上述那样的目的的本发明提供一种冷凝燃气锅炉的热交换器配置结构，其中，该冷凝燃气锅炉包括外壳，在该外壳的内部，设置有燃烧室；燃气燃烧器，该燃气燃烧器设置于上述燃烧室内部的下部，其特征在于，该热交换器配置结构包括：

显热部热交换器，该显热部热交换器按照相对外壳的横截面水平轴线，以规定倾斜度倾斜的方式设置于上述外壳的内部，以便从上述燃气燃烧器的燃烧热量中吸收显热；

潜热部热交换器，该潜热部热交换器按照与显热部热交换器相同的面积，相互保持平行的方式设置于显热部热交换器的上部，以便燃烧时产生的排气朝向排气口流动；

冷凝水接纳部，该冷凝水接纳部相互平行地设置于上述显热部热交换器与潜热部热交换器之间，其一端与上述外壳的内侧一壁面接触，另一端与上述外壳的内侧另一壁面间隔开地设置；

排气流板，该排气流板以平行于上述潜热部热交换器的方式设置于上述潜热部热交换器的外壁上，其一端与上述外壳的内侧一壁面间隔开，另一端与上述外壳的内侧另一壁面接触，该排气流板以使得冷凝水和排气流沿相同方向流落的方式对它们进行引导。

在这里，下述方式是有效的，该方式为：上述显热部热交换器和潜热部热交换器具有双重结构，其中，上述显热部热交换器和潜热部热交换器各自的内部由铜制管形成，与此同时，上述显热部热交换器和潜热部热交换器各自的外部由铝制管构成，在上述外部的铝制管的外周面上，通过滚轧成型的方式，形成吸热翅片。

另外，还具有下述情况，即，上述显热部热交换器具有单一结构，其中，整个热交换器由相同材料的管形成，在上述相同材料的管外周面上，通过滚轧成型的方式，形成吸热翅片，上述潜热部热交换器具有双重结构，其中，该潜热部热交换器的内部由铜制管形成，与此同时，该潜热部热交换器的外部由铝制管形成，在上述外部的铝制管的外周面上，通过滚轧成型的方式，形成吸热翅片。

此外，最好，在上述冷凝水接纳部和排气流板上，以一定的间隔间隙，形成有多个排气阻挡突出部，该多个排气阻挡突出部从板面突出，阻止排气流。

最好，上述冷凝水接纳部和排气流板中的至少1个具有双重的空气层，上述冷凝水接纳部和排气流板中的至少1个的侧壁由隔热材料形成。

在上述显热部热交换器上，还设置有多个排气阻挡体，该多个排气阻挡体促进热交换效率的提高。

此时，最好，上述多个排气阻挡体内部呈中空的管状，上述显热部热交换器与排气阻挡体之间相互连接，可使流入显热部热交换器中的供热水相互循环。

特别是，最好，在不采用上述排气阻挡体的场合，上述显热部热交换器的吸热翅片上部的一部分按照与上述排气流的方向相反的方式进行弯曲处理，实现弯曲。

在上述外壳的上部，按照成整体贯通的方式形成有排气口，从而使产品紧凑。

附图说明

图1为本发明的冷凝燃气锅炉的基本的组成图；

图2为本发明的另一实施例的冷凝燃气锅炉的基本的组成图；

图3为图2的潜热部热交换器区域的放大图；

图4为图2的显热部热交换器区域的放大图；

图5a～图5e为表示设置于显热部热交换器中的排气阻挡体的另一

实施例的图；

图6为用于表示本发明的显热部热交换器与排气阻挡体的配置状态的，沿图5a中的A-A线的剖视图；

图7和图8为本发明的又一实施例，其分别为表示对形成于显热部热交换器的外周面上的吸热翅片部进行弯曲处理的状态的剖视图和透视图。

具体实施方式

下面根据附图，对本发明的各实施例进行具体描述，但是，同一部件采用同一标号。

图1为本发明的冷凝燃气锅炉的基本的组成图，图2为本发明的另一实施例的冷凝燃气锅炉的基本的组成图，图3为图2的潜热部热交换器区域的放大图，图4为图2的潜热部热交换器区域的放大图。

象这些附图所示的那样，本发明的冷凝燃气锅炉具有外壳10，该外壳10形成该锅炉的外形，在其内部，形成有燃烧室12。

在外壳10的侧壁上，填充有隔热材料10c，该隔热材料10c用于阻止燃烧室12的内部的热气朝向外部排放，提高燃烧效率。在该外壳10的上部，形成排气口14。在本实施例中，在单独的排气导向板(图中未示出)，或后面将要描述的潜热部热交换器30一侧的外壳10的上部，成整体设置有排气口14。因此，不仅可使产品的整体紧凑，而且可降低成本。

在上述外壳10内的燃烧室12的下部，设置有燃气燃烧器16。本发明的冷凝燃气锅炉不采用朝下燃烧式，而采用朝上燃烧式，该燃气燃烧器16可采用本生(Bunsen)式燃烧器等。

在燃烧室12的上部，设置有多个显热部热交换器20。该显热部热交换器20采用通过燃气燃烧器16燃烧的热量，直接对供热水进行加热。这样的显热部热交换器20按照下述方式设置，该方式为：相对外壳10的横截面水平轴线，具有一定的倾斜度，以便不仅排气流顺利，而且使传热面积达到最大。

这样的显热部热交换器20具有双重结构，其内部采用铜制管，以便具有耐腐蚀性，其外部由铝制管构成，该显热部热交换器20可按照在上述外部的铝制管的外周面上，通过滚轧成型的方式，形成吸热翅片21的方式使用。

显然，也可根据情况，不将该显热部热交换器20分为内部和外部的双重结构，而使其整体形成单一结构，由热交换效率良好的铜制管构成，在其外周面上，通过滚轧成型的方式，形成吸热翅片21，以便上述该显热部热交换器20几乎不受腐蚀的影响。

在上述显热部热交换器20的一端，安装有使供热水排出的供热水出口接头22。

另一方面，在本发明的各该显热部热交换器20的上部，设置有多个排气阻挡体25，以便获得由排气阻挡产生的，直至在显热部热交换器20的背面处为最大程度的热交换效率。

即，在该显热部热交换器20的外周面上，通过滚轧成型的方式，形成吸热翅片21的场合，由于不具有将通过该显热部热交换器20的排气流阻挡的功能的部分，故不能够使高温的排气的流动达到极大。

于是，在该显热部热交换器20的上部，在吸热翅片21和吸热翅片21之间，按照与排气流方向相反的方式设置上述这样的排气阻挡体25。

此时，各排气阻挡体25在排气流用的空间部25a，相互间隔开地设置，其基本上呈V字形。

另外，在上述显热部热交换器20的上部，设置有潜热部热交换器30。

上述潜热部热交换器30也与该显热部热交换器20相同，按照相对外壳10的横截面水平轴线，以规定的倾斜度倾斜的方式设置。

此时，上述潜热部热交换器30按照沿燃气燃烧器16的燃烧热量朝向排气口14流动的垂直方向，与该显热部热交换器20相同的面积设置。

因此，沿排出排气的潜热部热交换器30，依次进行热交换，实现大量的热交换，直至终端部，达到最大程度，由此，可提供排气产生的潜热和冷凝条件，使传热面积达到最大，使热交换效率提高，同时，可使整个装置紧凑。

此外，最好，上述潜热部热交换器30具有双重结构，其中，由于冷凝水的腐蚀的危险性较大，故与该显热部热交换器20相同，在其内部，采用铜制管，以便获得耐腐蚀性，其外部由铝制管形成，在外部的铝制管的外周面上，通过滚轧成型的方式，形成吸热翅片31。

在本实施例中，潜热部热交换器30沿侧方向成一排排列，但是，也可按照2层，多重结构和多重排列方式构成，还可根据需要，单独分离地排列。

在上述潜热部热交换器30的一端，设置有供热水流入的供热水入口接头32，在潜热部热交换器30与显热部热交换器20的一端，设置将它们相互连接的连接部54。

该连接部54也可按照与图示的场合不同的方式，将显热部和潜热部热交换器20、30连接。

在上述显热部热交换器20与潜热热交换器30之间，相互平行地设置有冷凝水接纳部40。

该冷凝水接纳部40的一端与外壳10的内侧一壁面10a接触，另一端与外壳10的内侧另一壁面10b隔开设置。

此时，在与上述另一壁面10b隔开设置的离开间隙中，形成排气流。

此外，在该冷凝水接纳部40的一端，形成有冷凝水排出口42，该冷凝水排出口42使下述冷凝水排出，该冷凝水是在潜热部热交换器30的热交换作用时产生的，其收集于冷凝水接纳部40中。

在上述潜热部热交换器30的外壁上，设置有排气流板50，该排气流板50对经过显热部热交换器20的排气流进行导向。

上述排气流板50具有下述的排气流路功能，即，在其与潜热部热交换器30之间，按照与冷凝水流落的方向相同的方式，引导排气流。

即，上述排气流板50按照其一端与外壳10的内侧一壁面10a离开，另一端与外壳10的内侧另一壁面10b接触，与上述潜热部热交换器30相互平行的方式设置。

上述冷凝水接纳部40与排气流板50具有双重的空气层，以便防止热效率降低，其侧壁可由隔热材料形成。另一方面，在上述冷凝水接纳部40与排气流板50上，以规定的间隔间距，形成有朝向潜热部热交换器30，从板面突出的多个排气阻挡突出部52，以便在潜热部热交换器30的整个区域，进行热交换。

上述排气阻挡突出部52最大程度地阻止排气流，由此，提高潜热部热交换器30的热交换效率。上述冷凝水接纳部40与排气流板50，均与显热部热交换器20和潜热部热交换器30相同，倾斜地设置。

如果通过这样的方案，燃气燃烧器动作，进行燃烧，则排气在经过显热部热交换器20的同时，实现热交换。接着，经过上述显热部热交换器20的排气通过相互间隔开地设置的排气阻挡体25的空间部25a，朝向冷凝水接纳部40流动。在该冷凝水接纳部40的下部，将上述排气气体引导到与外壳10的另一壁面10b间隔开地设置的间隔间隙中。

象这样引导的排气依次与设置于排气流板50的底部上的潜热部热交换器30进行热交换。此时，通过设置于该冷凝水接纳部40和排气流板50上的各排气阻挡突出部52，使潜热部热交换器30的热交换效率进一步提高。在上述潜热部热交换器30的热交换作用时产生的冷凝水收集于该冷凝水接纳部40中，然后，通过冷凝水排出口42而排出。

将在依次通过潜热部热交换器30的同时，进行热交换的排气引导到排气流板50的一端与外壳10的内侧一壁面10a的间隔间隙后，其上浮到顶侧，通过外壳10的顶部排气口14，排到外部。

如果象这样，采用本发明的冷凝燃气锅炉，可使传热面积达到最大，形成显热和冷凝条件，使热交换效率提高，可确保使装置的整体紧凑，确保耐腐蚀性。

另一方面，图5a～图5e为表示设置于显热部热交换器中的排气阻挡体的另一实施例的图。

即，图5a所示的排气阻挡体25a呈圆形状，图5b所示的排气阻挡体25b呈菱形状。另外，图5c所示的排气阻挡体25c呈各边弯曲的菱形状，图5d所示的排气阻挡体25d呈倒三角形状，图5e所示的排气阻挡体25e呈海鸥状。

这样的排气阻挡体25a～25e均具有排气同样在各部分之间流动的空间部(图中未示出)，采用该排气阻挡体25a～25e的目的在于提高显热部热交换器20的热交换效率。

特别是，按照本发明，在上述那样的排气阻挡体25a～25e的场合，其按照下述方式构成，即：象图6所示的那样，由于上述排气阻挡体25a～25e的内部完全呈管状，故使流入显热部热交换器20中的供热水形成分支在该排气阻挡体25a～25e的内部循环。

即，如果上述排气阻挡体25a～25e与显热部热交换器20之间按照供热水可相互循环的方式连接，则经过上述潜热部热交换部30，流入上述显热部热交换器20的供热水还以形成分支的方式流入上述排气阻挡体25a～25e的内部，象这样流入，在上述排气阻挡体25a～25e的内部流动的供热水会从碰到排气阻挡体25a～25e的外周面的排气中吸收热量，得到加热，然后与显热部热交换器20的内部的供热水汇合，实现循环。

于是，显然，在上述排气阻挡体25a～25e本身中，也由于产生热交换过程，结果热交换面积增加，同时能够最大程度地吸收排气的潜热，可使热交换效率进一步提高。

另外，图7和图8表示本发明的又一实施例，在图7和图8中，未设置单独的排气阻挡体，按照与排气流的方向相反的方式，对形成于上述显热部热交换器20的外周面上的吸热翅片21的上部的一部分进行弯曲处理，吸热翅片21的弯曲的部位起排气阻挡体的作用，由此，通过上述吸热翅片21的简单弯曲结构，可提高热交换效率。

显然，象这样，对上述吸热翅片21的一部分进行弯曲处理而弯曲的结构也可适用于潜热部热交换器30的吸热翅片31。

特别是，显然，本发明的排气阻挡体25，25a～26e可采用与图示的类型不同的形状。

另外，在上述的实施例中，沿高度方向，显热部热交换器与潜热部热交换器相互间隔开，但是，还具有按照燃烧室的尺寸，使它们重合的情况。此外，虽然通过连接部，将显热部热交换器与潜热部热交换器相互连接，但是，它们仍可分离开。

本发明的效果

如上所述，如果采用本发明的冷凝燃气锅炉的热交换器配置结构，则获得下述效果，即，使传热面积达到最大，形成显热和冷凝条件，使热交换效率提高，确保整个装置紧凑，确保耐腐蚀性。

Claims

1.一种冷凝燃气锅炉的热交换器配置结构，该冷凝燃气锅炉包括：外壳，在该外壳的内部设置有燃烧室；燃气燃烧器，该燃气燃烧器设置于上述燃烧室内部的下部，其特征在于，该热交换器配置结构包括：

潜热部热交换器，该潜热部热交换器按照与显热部热交换器相同的面积，相互保持平行的方式设置于显热部热交换器的上部，以便燃烧时产生的排气朝向以贯通方式形成于外壳的顶部的排气口流动；

冷凝水接纳部，该冷凝水接纳部相互平行地设置于上述显热部热交换器与潜热部热交换器之间，其一端与上述外壳的内侧一壁面接触，另一端与上述外壳的内侧另一壁面间隔开设置；

排气流板，该排气流板以平行于上述潜热部热交换器的方式设置于上述潜热部热交换器的外壁上，其一端与上述外壳的内侧一壁面间隔开，另一端与上述外壳的内侧另一壁面接触，该排气流板沿相同的方向引导冷凝水和排气流。

2.根据权利要求1所述的冷凝燃气锅炉的热交换器配置结构，其特征在于，上述显热部热交换器和潜热部热交换器具有双重结构，其中，上述显热部热交换器和潜热部热交换器各自的内部由铜制管形成，与此同时，上述显热部热交换器和潜热部热交换器各自的外部由铝制管构成，在上述外部的铝制管的外周面上，通过滚轧成型的方式，形成吸热翅片。

3.根据权利要求1所述的冷凝燃气锅炉的热交换器配置结构，其特征在于，上述显热部热交换器具有单一结构，其中，整个热交换器由相同材料的管形成，在上述相同材料的管外周面上，通过滚轧成型的方式，形成吸热翅片，上述潜热部热交换器具有双重结构，其中，该潜热部热交换器的内部由铜制管形成，与此同时，该潜热部热交换器的外部由铝制管形成，在上述外部的铝制管的外周面上，通过滚轧成型的方式，形成吸热翅片。

4.根据权利要求1～3中的任何一项所述的冷凝燃气锅炉的热交换器配置结构，其特征在于，在上述显热部热交换器上，还设置有多个排气阻挡体，该多个排气阻挡体有助于热交换效率的提高。

5.根据权利要求4所述的冷凝燃气锅炉的热交换器配置结构，其特征在于，上述多个排气阻挡体内部呈中空的管状，上述显热部热交换器与排气阻挡体之间相互连接，可使流入显热部热交换器中的供热水相互循环。

6.根据权利要求1～3中的任何一项所述的冷凝燃气锅炉的热交换器配置结构，其特征在于，在上述冷凝水接纳部和排气流板上，以规定的间隔间隙，形成有多个排气阻挡突出部，该多个排气阻挡突出部从板面突出，阻止排气流。

7.根据权利要求6所述的冷凝燃气锅炉的热交换器配置结构，其特征在于，上述冷凝水接纳部和排气流板中的至少1个具有双重的空气层，上述冷凝水接纳部和排气流板中的至少1个的侧壁由隔热材料形成。

8.根据权利要求2或3所述的冷凝燃气锅炉的热交换器配置结构，其特征在于，上述显热部热交换器的吸热翅片上部的一部分按照与上述排气流的方向相反的方式进行弯曲处理，实现弯曲。

9.根据权利要求8所述的冷凝燃气锅炉的热交换器配置结构，其特征在于，在上述冷凝水接纳部和排气流板上，以规定的间隔间隙，形成有多个排气阻挡突出部，该多个排气阻挡突出部从板面突出，阻止排气流。

10.根据权利要求9所述的冷凝燃气锅炉的热交换器配置结构，其特征在于上述冷凝水接纳部和排气流板中的至少1个具有双重的空气层，上述冷凝水接纳部和排气流板中的至少1个的侧壁由隔热材料形成。

11.根据权利要求4所述的冷凝燃气锅炉的热交换器配置结构，其特征在于，在上述冷凝水接纳部和排气流板上，以规定的间隔间隙，形成有多个排气阻挡突出部，该多个排气阻挡突出部从板面突出，阻止排气流。

12.根据权利要求11所述的冷凝燃气锅炉的热交换器配置结构，其特征在于，上述冷凝水接纳部和排气流板中的至少1个具有双重的空气层，上述冷凝水接纳部和排气流板中的至少1个的侧壁由隔热材料形成。

13.根据权利要求5所述的冷凝燃气锅炉的热交换器配置结构，其特征在于，在上述冷凝水接纳部和排气流板上，以规定的间隔间隙，形成有多个排气阻挡突出部，该多个排气阻挡突出部从板面突出，阻止排气流。

14.根据权利要求13所述的冷凝燃气锅炉的热交换器配置结构，其特征在于，上述冷凝水接纳部和排气流板中的至少1个具有双重的空气层，上述冷凝水接纳部和排气流板中的至少1个的侧壁由隔热材料形成。