CN1313764C - 一种内热管凝结式燃气加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于冷凝式燃气热水、采暖锅炉的内热管凝结式燃气加热装置，其包括分体设置的控制器及与其电连接的燃气比例调节阀和电磁阀、调速风机，还包括渐变曲管状传热体和双网状燃烧器。渐变曲管状传热体由上部的渐扩与渐缩曲状管形燃烧室及下部的曲状凝结管构成。双网状燃烧器设在渐缩曲状管形燃烧室内，其混气管与燃气比例阀和电磁阀、调速风机相通。曲状凝结管的尾部所设的凝结水和烟气排出口处设有翅片式热管蒸发器。混气管与调速风机之间设有与二者连通的翅片式热管冷凝器，其通过热管与翅片式热管蒸发器接通。本发明内热管凝结式燃气加热装置具有极高的燃料燃烧率，极大的热利用率及传热效率，和极低的环境污染的功效。

Description

一种内热管凝结式燃气加热装置
技术领域
本发明涉及一种燃烧锅炉，尤其是一种用于冷凝式燃气热水、采暖锅炉的内热管凝结式燃气加热装置
背景技术
燃气凝结式换热技术，即燃气冷凝式锅炉、燃气高热值锅炉，是目前国际上极力推行的一种节能和更加环保的锅炉换热技术，它具有热利用率极高，排烟温度低，烟气中有害气体排放量远小于非凝结式燃气换热设备，在冷启动段、间歇启/停、长时间处在低回液温度运行时有很好的安全性和很高的热利用率等特点。尤其随运行过程负荷调节变化时能保持热效率的动态离散性极小，国内外虽已见在冷凝技术方面的相关报道，中国专利96220566.4公开了一种燃气锅炉的热交换器通过热交换管将一定间隔的多个散热片硬钎焊于热交换主体和燃烧室上的热交换器中，不仅可以谋求高容量设计，还可在冷凝方式的锅炉中使用铜质的燃气锅炉的热交换器。但未见到此结构技术的文献报道。目前国际上也仅有少数几家大型锅炉生产公司推出了各自技术风格的专利结构，美国专利5,355,842公开了一种德国菲斯曼公司制造的冷凝式燃气锅炉，采用预混式红外燃烧器，通过风机将一次空气与燃气成比例混合送入燃烧器燃烧。终因其设计冷凝换热体结构复杂，对燃烧器和控制部分的技术参数要求过高，整体制作工艺难度大，造价成本高，即使在发达国家也尚未得到大量普及。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的传热流体结构和燃烧系统合一的总成设计——内热管凝结式燃气加热装置，使其具有体积小、减少金属耗材，整体构造简单，制作工艺难度小、造价成本低，实现核心技术主体部件的集成化，易于规模化生产及新节能技术的推广及普及，以解决上述存在的不足问题。
本发明的目的是这样实现的：一种内热管凝结式燃气加热装置，包括分体设置的控制器及与其电连接的燃气比例调节阀和电磁阀、调速风机，其特征在于它还包括：上部为渐扩与渐缩曲状管形燃烧室、下部为曲状凝结管的渐变曲管状传热体，该渐变曲管状传热体上部的渐扩与渐缩曲状管形燃烧室内设有双网状燃烧器，该渐变曲管状传热体下部的曲状凝结管尾部的凝结水和烟气排出口处设有与其相连通的翅片式热管蒸发器，双网状燃烧器通过混气管与上述燃烧比例调节阀和电磁阀、调速风机连通，混气管与调速风机之间设有与二者连通的翅片式热管冷凝器，该翅片式热管冷凝器通过热管与上述翅片式热管蒸发器接通。
所述双网状燃烧器包括与混气管相连通的燃烧网及设在其与渐扩与渐缩曲状管形燃烧室内壁之间的热催化栅格网。
所述渐扩与渐缩曲状管形燃烧室下部与曲状凝结管上部之间连通有缩颈喷管。
所述曲状凝结管内壁的下部设有强化肋片。
由于本发明采用了以上的技术方案，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、传热体内设置预混燃烧器为双网状燃烧结构和逆式内传热通道，在燃烧室内燃烧火焰以大量的辐射热对渐扩与渐缩曲状管形燃烧室进行首次加热，利用热交换后的高温烟气流密度变化再经过渐扩与渐缩曲状管形燃烧室下部的缩颈喷管进入逆向曲状凝结管交换系统中进一步作有效的凝结换热，利用凝结换热后的凝结水和低温烟气对其翅片式热管蒸发器再进一步加热，然后利用翅片式热管冷凝器对其供燃烧使用的空气进行预热，以期达到减小冷凝技术设备在环境温度变化时热利用率的动态离散性。从而提高了燃烧中的热利用率。在其对外传热的全过程中标准利用率可大于燃气低位热值(QDW)100％。
2、在各种动态参数下热利用率极高，火室热强度大，负荷调制范围宽。由于分体设置的控制器对燃气比例阀和电磁阀、调速风机的控制，在控制功能上可采用最新的程序化数字比例调节控制，控制系统便可根据动态热需求量，成比例调节燃烧功率和保持节制的空气余量。使加热装置在各种系统中动态参数变化时都运行在节能模式下。
3、由于本发明主要由渐变曲管状传热体和双网状燃烧器组成，因此整体构造简单，核心主体部件的集成化程度高，宜于规模化生产和加快新节能技术的推广和普及。
4、由于本发明利用了凝结换热后的凝结水和低温烟气对其供燃烧用的空气进行预热，能源利用率极高，环境污染极小，社会和经济效益显著。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
图1是本发明内热管凝结式燃气加热装置的一种形状结构示意图。
图中：
1、渐变曲管状传热体          2、渐扩与渐缩曲状管形燃烧室
3、曲状凝结管                4、强化肋片
5、凝结水和烟气排出口        6、翅片式热管蒸发器
7、翅片式热管冷凝器          8、双网状燃烧器
9、燃烧网                    10、热催化栅格网
11、燃气比例调节阀和电磁阀   12、调速风机
13、混气管                   14、缩颈喷管
15、控制器
具体实施方式
如图1所示，本发明内热管凝结式燃气加热装置，包括分体设置的控制器15及与其电连接的燃气比例调节阀和电磁阀11、调速风机12，其主要特征是它还包括：渐变曲管状传热体和双网状燃烧器8。渐变曲管状传热体1由其上部的渐扩与渐缩曲状管形燃烧室2及其下部的曲状凝结管3构成，渐扩与渐缩曲状管形燃烧室2的下部与曲状凝结管3的上部之间连通有缩颈喷管14，该渐变曲管状传热体1可由不锈钢板分半成形后采用焊接构成。在曲状凝结管3内壁的下部即烟气通道中设有铝合金的插入元件强化肋片4，以此提高烟气的速度场来加强对流换热的能力，促使烟气中的水蒸汽凝结。在曲状凝结管3尾部的凝结水和烟气排出口5处设有与其连通的铝材制成的翅片式热管蒸发器6，以分离方式相对应的铝材制成的翅片式热管冷凝器7设置在混气管13与调速风机12之间并与此二者连通。渐扩与渐缩曲状管形燃烧室2内设有双网状燃烧器8，双网状燃烧器8包括设在其内置层的燃烧网9及设在其与渐扩与渐缩曲状管形燃烧室内壁之间的热催化栅格网10。前者是由耐热金属丝合股编制成网布构成，后者是由铁铬铝合金型条制成。燃烧网9与钢制混气管13连通，并通过混气管13与燃气比例调节阀和电磁阀11、调速风机12连通。上述翅片式热管冷凝器7通过热管40与翅片式热管蒸发器6接通。
渐变曲管状传热体1的横截面呈空心曲面状，即圆形、椭圆形等。或呈空心多边形，即方形、长方形等。为达到制造方便和降低成本，提高能源利用率的需要，本实施例渐变曲管状传热体1的横截面设置为空心圆形。
本发明在实际工作过程中，燃气从燃烧比例调节阀和电磁阀11及供燃烧用的空气从调速风机12经混合管13进入双网状燃烧器8、渐变曲管状传热体1。由于采用燃气双网状燃烧器，渐变曲管状传热体结构，实现了凝结式采暖、热水加热设备核心部件的集成化和低成本设计。该传热结构因采用了预混辐射式燃气双网状燃烧器8的正压高温作用，可使辐射热及高温烟气流在渐扩与渐缩曲状管形燃烧室2内瞬间达到积聚，对其进行首次高温加热。然后利用热交换后的高温烟气流密度变化，再经过渐扩与渐缩曲状管形燃烧室下部的缩颈喷管14进入逆向曲状凝结管3的热交换系统中进一步作有效的凝结热交换传热，为促使凝结热交换传热在外温压的动态变化下得以顺利完成，在逆式曲状凝结管3中内壁的下部设有强化肋片4的装置。为达到在环境温度变化时保持凝结换热工况的恒定性，在逆式曲状凝结管3尾部的凝结水和烟气排出口5处设有翅片式热管蒸发器6和调速风机12处设有翅片式热管冷凝器7以保持很低的排烟温度，从而使渐变曲管式传热体1在对外部热交换中从上到下形成了一个大的温度梯度场。由此，在其对外传热的热交换全过程中，燃烧标准利用率可大于燃气低位发热量(QDW)100％，更具有随动态条件变化时保持极高的热利用率(在其额定燃烧功率的20％时，其动态热利用率的离散值＜2％)，烟气中的有害气体排放量远小于非冷凝式燃气设备。燃烧功率调制范围宽等特点。因而本发明具有极高的燃料燃烧率，极大的热利用率及传热效率，和极低的环境污染的功效。

Claims (5)

1、一种内热管凝结式燃气加热装置，包括分体设置的控制器(15)及与其电连接的燃气比例调节阀和电磁阀(11)、调速风机(12)，其特征在于它还包括：上部为渐扩与渐缩曲状管形燃烧室(2)、下部为曲状凝结管(3)的渐变曲管状传热体(1)，该渐变曲管状传热体(1)上部的渐扩与渐缩曲状管形燃烧室(2)内设有双网状燃烧器(8)，该渐变曲管状传热体(1)下部的曲状凝结管(3)尾部的凝结水和烟气排出口(5)处设有与其相连通的翅片式热管蒸发器(6)，双网状燃烧器(8)通过混气管(13)与上述燃烧比例调节阀和电磁阀(11)、调速风机(12)连通，混气管(13)与调速风机(12)之间设有与二者连通的翅片式热管冷凝器(7)，该翅片式热管冷凝器(7)通过热管(40)与上述翅片式热管蒸发器(6)接通，所述双网状燃烧器(8)包括与混气管(13)相连通的燃烧网(9)及设在其与渐扩与渐缩曲状管形燃烧室内壁之间的热催化栅格网(10)。
2、根据权利要求1所述的一种内热管凝结式燃气加热装置，其特征在于：所述渐扩与渐缩曲状管形燃烧室(2)下部与曲状凝结管(3)上部之间连通有缩颈喷管(14)。
3、根据权利要求1所述的一种内热管凝结式燃气加热装置，其特征在于：所述曲状凝结管(3)内壁的下部设有强化肋片(4)。
4、根据权利要求1所述的一种内热管凝结式燃气加热装置，其特征在于：所述渐变曲管状传热体(1)的横截面呈空心曲面状。
5、根据权利要求1所述的一种内热管凝结式燃气加热装置，其特征在于：所述渐变曲管状传热体(1)的横截面呈空心多边形。
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