CN1793749A - 烟气－水直接接触换热燃气热水装置 - Google Patents

烟气－水直接接触换热燃气热水装置 Download PDF

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张仁元
刘焕彬
柯秀芳
黄金
毛凌波
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  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

Abstract

本发明公开了一种烟气－水直接接触换热燃气热水装置，该装置包括主燃烧器、直接接触换热器、不锈钢圆柱形筒体、液体喷淋器、进水管、出水管、排烟孔及水槽，上述直接接触换热器安装在不锈钢圆柱形筒体内且位于本装置的上部，与进水管相通的液体喷淋器处于直接接触换热器的上方，液体喷淋器的上方安装有排烟孔；主燃烧器位于本装置的下部，安装在直接接触换热器和水槽之间，水槽位于本装置底部并与出水管相通；该装置排烟温度低，换热面积大大增加，换热效率高，无换热温度端差，易于小温差传热，结构简单，易于运行检修和安装制造，可为家庭、宾馆及生产企业提供50～90℃的热水。

Description

烟气—水直接接触换热燃气热水装置
技术领域
本发明属于高效换热技术领域，具体涉及一种烟气—水直接接触换热燃气热水装置。
背景技术
现有的家用燃气热水装置(器、锅炉)，采用扩散燃烧和间壁式换热方式。扩散燃烧易产生不完全燃烧，间壁式换热的换热系数小，排烟温度高，显热和潜热损失大，受结构限制，换热面积增加有限，换热效率低；换热存在较大温度端差，其热效率一般在80～85％，在热水装置使用较长时间后水侧管壁产生的水垢还会造成换热系统下降而导致长期热效率只有60～70％。此外，烟气中的污染物直接排放，污染环境严重。直接接触换热技术是将燃气燃烧后产生的烟气立即与被加热液体进行直接接触，燃烧过程产生的热量几乎全部被被加热液体吸收，是一种全新的换热技术，也是一种高效的换热技术。采用直接接触换热技术，极大地增加了烟气与水两相的接触面积，瞬间完成传热传质，达到强化换热提高换热效率的目的。直接接触换热技术一般适用于燃油和燃气，不适合于燃煤。因为煤燃烧后烟气中水蒸汽含量较少，水蒸汽分压力低，导致水露点大约在30℃左右，即使烟温冷却到50℃也不会产生冷凝。另外煤中有一定的硫分和灰分，直接接触换热后的水一般不能再利用。而用油或气作燃料，它的烟气中的水蒸汽含量高，直接接触换热后的水质稍作处理即可利用。
发明内容
本发明的目的就是提供一种带有直接接触换热器的高效烟气—水直接接触换热燃气热水装置。
该装置包括主燃烧器1、直接接触换热器2、不锈钢圆柱形筒体3、液体喷淋器4、进水管5、出水管6、排烟孔8及水槽14，上述直接接触换热器2安装在不锈钢圆柱形筒体3内且位于本装置的上部，与进水管5相通的液体喷淋器4处于直接接触换热器2的上方，液体喷淋器4的上方安装有排烟孔8；主燃烧器1位于本装置的下部，安装在直接接触换热器2和水槽14之间，水槽14位于本装置底部并与出水管6相通。
上述直接接触换热器1是填料塔或筛盘塔塔式换热器。
上述填料塔塔式换热器所采用的填料是金属、聚丙稀或磁制的拉西环、鲍尔环、勒辛环、鞍形环。
上述填料的堆积形式为散堆或整堆。
上述筛盘塔塔式换热器所采用的筛盘是多孔的。
上述筛盘的堆积是整堆的。
上述不锈钢圆柱形筒体3外侧包有保温层7。
上述主燃烧器1由引风机9、混合管10、火道11、挡水板12、保温层13构成；上述引风机9、混合管10、火道11水平放置且按顺序连接，挡水板12安装在火道11的上方，火道11外侧装有保温层13。挡水板的设置主要防止喷淋而下的热水进入火道产生熄火。
上述保温层7、保温层13内填充有硅酸铝、硅酸钙、岩棉或珍珠岩保温材料。
上述挡水板12为半圆形，由耐热不锈钢制成，固定在火道前端顶部。
本装置工作时，引风机将空气吸入混合管与燃料预混并经燃烧器喷头喷出进入火道中燃烧，燃烧过程产生的高温烟气由火道流出，经挡水板进入填料塔或筛盘塔底部，向上部流动，与经上部液体喷淋器喷出的自上而下的液滴相遇，进行直接接触换热，烟气流经填料塔或筛盘塔后经热水器上部排烟孔排出。液滴向下流动，聚集于水槽中，经水槽侧出口管流出。经过填料塔或筛盘塔的热交换，烟气出口温度接近于室温，水的温升可达25～55℃，可低于露点温度。当被加热水温度为80℃以上时，其热效率为90％以上，当水的温升为25～55℃时，其热效率可达92～98％。
与公知技术相比本发明具有的优点及积极效果：
(1)排烟温度低，小于50℃，烟气中的水蒸汽在传质过程中凝结，放出潜热，使烟气更充分地释放出它的热量，因此显热和潜热损失少；
(2)气液两相离散接触，换热表面为气液的交界面，液体在填料表面形成膜层与烟气换热，换热面积大大增加；
(3)烟气与水直接接触换热，减少由于烟管管壁的存在和长期运行产生的水垢的附加热阻，因此无间壁热阻，无污垢热阻，换热效率高；
(4)无换热温度端差，易于小温差传热；
(5)结构简单，易于运行检修和安装制造；
(6)烟气排放污染物少，减少对环境的污染。
附图说明
附图1为本发明的烟气—水直接接触换热燃气热水装置结构示意图。
具体实施方式
该装置包括主燃烧器1、直接接触换热器2、不锈钢圆柱形筒体3、液体喷淋器4、进水管5、出水管6、排烟孔8及水槽14，上述直接接触换热器2安装在不锈钢圆柱形筒体3内且位于本装置的上部，与进水管5相通的液体喷淋器4处于直接接触换热器2的上方，液体喷淋器4的上方安装有排烟孔8；主燃烧器1位于本装置的下部，安装在直接接触换热器2和水槽14之间，水槽14位于本装置底部并与出水管6相通。
上述直接接触换热器1是填料塔或筛盘塔塔式换热器。
上述填料塔塔式换热器所采用的填料是金属、聚丙稀或磁制的拉西环、鲍尔环、勒辛环、鞍形环。
上述填料的堆积形式为散堆或整堆。
上述筛盘塔塔式换热器所采用的筛盘是多孔的。
上述筛盘的堆积是整堆的。
上述不锈钢圆柱形筒体3外侧包有保温层7。
上述主燃烧器1由引风机9、混合管10、火道11、挡水板12、保温层13构成；上述引风机9、混合管10、火道11水平放置且按顺序连接，挡水板12安装在火道11的上方，火道11外侧装有保温层13。挡水板的设置主要防止喷淋而下的热水进入火道产生熄火。
上述保温层7、保温层13内填充有硅酸铝、硅酸钙、岩棉或珍珠岩保温材料。
本装置工作时，引风机将空气吸入混合管与燃料预混并经燃烧器喷头喷出进入火道中燃烧，燃烧过程产生的高温烟气由火道流出，经挡水板进入填料塔或筛盘塔底部，向上部流动，与经上部液体喷淋器喷出的自上而下的液滴相遇，进行直接接触换热，烟气流经填料塔或筛盘塔后经热水器上部排烟孔排出。液滴向下流动，聚集于水槽中，经水槽侧出口管流出。经过填料塔或筛盘塔的热交换，烟气出口温度接近于室温，水的温升可达25～55℃，可低于露点温度。当被加热水温度为80℃以上时，其热效率为90％以上，当水的温升为25～55℃时，其热效率可达92～98％。
实验1
1)实验条件
一台流量为8L/min高效烟气—水直接接触换热燃气家用热水器，使用液化石油气，经脉冲点火后开始使用，自来水进口水温为22℃，运行时间15分钟，实测液化石油气的热值是46.65MJ/kg，热水PH值6.52。
2)实验结果
热水出口水温为47℃，产生的热水共有120kg，而消耗的液化石油气是0.276kg，从试验数据计算得到热水器的热效率为98.2％。
实验2
1)实施条件
一台流量为20升/分的高效烟气—水直接接触换热燃气家用热水器，使用液化石油气，经脉冲点火后开始使用，自来水进口水温为10℃，运行20分钟，实测液化石油气的热值是46.705MJ/kg，热水PH值6.55。
2)实施结果
热水出口水温为65℃，产生的热水共有400kg，而消耗的液化石油气是2.066kg，从试验数据得到热水器的热效率为95.3％。

Claims (10)

1、一种烟气-水直接接触换热燃气热水装置，其特征在于：该装置包括主燃烧器(1)、直接接触换热器(2)、不锈钢圆柱形筒体(3)、液体喷淋器(4)、进水管(5)、出水管(6)、排烟孔(8)及水槽(14)，上述直接接触换热器(2)安装在不锈钢圆柱形筒体(3)内且位于本装置的上部，与进水管(5)相通的液体喷淋器(4)处于直接接触换热器(2)的上方，液体喷淋器(4)的上方安装有排烟孔(8)；主燃烧器(1)位于本装置的下部，安装在直接接触换热器(2)和水槽(14)之间，水槽(14)位于本装置底部并与出水管(6)相通。
2、根据权利要求1所述的烟气-水直接接触换热燃气热水装置，其特征在于：上述直接接触换热器(2)是填料塔或筛盘塔塔式换热器。
3、根据权利要求2所述的烟气-水直接接触换热燃气热水装置，其特征在于：上述填料塔塔式换热器所采用的填料是金属、聚丙稀或磁制的拉西环、鲍尔环、勒辛环、鞍形环。
4、根据权利要求3所述的烟气-水直接接触换热燃气热水装置，其特征在于：上述填料的堆积形式为散堆或整堆。
5、根据权利要求2所述的烟气-水直接接触换热燃气热水装置，其特征在于：上述筛盘塔塔式换热器所采用的筛盘是多孔的。
6、根据权利要求5所述的烟气-水直接接触换热燃气热水装置，其特征在于：上述筛盘的堆积是整堆的。
7、根据权利要求1所述的烟气-水直接接触换热燃气热水装置，其特征在于：上述不锈钢圆柱形筒体(3)外侧包有保温层(7)。
8、根据权利要求1所述的烟气-水直接接触换热燃气热水装置，其特征在于：上述主燃烧器(1)由引风机(9)、混合管(10)、火道(11)、挡水板(12)、保温层(13)构成；上述引风机(9)、混合管(10)、火道(11)水平放置且按顺序连接，挡水板(12)安装在火道(11)的上方，火道(11)外侧包有保温层(13)。
9、根据权利要求7或8所述的烟气-水直接接触换热燃气热水装置，其特征在于：上述保温层(7)、保温层(13)内填充有硅酸铝、硅酸钙、岩棉或珍珠岩保温材料。
10、根据权利要求8所述的烟气-水直接接触换热燃气热水装置，其特征在于：上述挡水板(12)为半圆形，由耐热不锈钢制成，固定在火道前端顶部。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102345932A (zh) * 2011-10-17 2012-02-08 北京林和森环保技术有限公司 塔式热水锅炉
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