CN202675591U

CN202675591U - 高效节能的全预混燃烧加热装置

Info

Publication number: CN202675591U
Application number: CN 201220252815
Authority: CN
Inventors: 吴浩
Original assignee: CHONGQING TONGDA ENERGY EQUIPMENT Ltd
Current assignee: CHONGQING TONGDA ENERGY EQUIPMENT Ltd
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2022-05-31

Abstract

一种高效节能的全预混燃烧加热装置，包括有壳体、电子点火器和燃烧器，壳体下部设置有废气及冷凝水的出口，壳体上部设置有通至壳体内的导气腔，导气腔上设置有空气与燃气全预混的气体入口，壳体内还设置有带进水口和出水口的热交换器，燃烧器设置在壳体的进气口处，壳体内，与燃烧器相对应的位置处留有燃烧空间。本实用新型具有结构简单，成本低，体积小，安装和操作非常方便等优点，它不仅明显降低CO、NO_X等有害物质含量的排放，而且明显增强冷凝效果，显著提高整机热转换效率，具有高效节能环保的优点，完全符合节能、低碳、降低污染的国家能源和环保要求。

Description

高效节能的全预混燃烧加热装置

技术领域

本实用新型涉及一种加热器，特别是一种用于燃气热水器和燃气锅炉上的加热装置。

背景技术

目前，国内燃气锅炉发展水平仍处于初级阶段，不仅整机热效率低，一般在84%～90%范围内，而且排放的烟气中，一氧化碳CO、氮氧化物NO_X等有害物质含量仍然较高。氮氧化物NO_X的毒性比一氧化碳CO高出很多倍，还会形成化学烟雾，对环境危害也很大，近年来引起世界各国的高度重视，日本1976年颁布的燃气锅炉氮氧化物排放标准是130 ppm，最终目标是30ppm；奥地利和德国对燃气锅炉氮氧化物排放标准是：50 ppm -100ppm；荷兰对燃气锅炉氮氧化物排放标准是：30ppm；美国加州南海岸对燃气锅炉氮氧化物排放标准是：30ppm。而我国现在的规范和标准对燃气锅炉的热效率要求不高，最近两年才有检测燃气锅炉性能的规范和标准，更谈不上对燃烧过程中氮氧化物排放量的限制，国内销售的非冷凝燃气锅炉氮氧化物排放大多数在100 ppm -300 ppm，而且天燃气燃烧后的烟气中含有15％～19％的水蒸汽，这些水蒸汽以气态的形式被排放出去，造成能源上的极大浪费。总之，目前国内销售的非冷凝燃气锅炉，无论是节能方面，还是环保方面，均存在着相应的不足。

现有的燃气热水器或燃气锅炉的加热装置一般包括有壳体、电子点火器、燃烧器和热交换器。例如：在CN2842210Y中公开了一种名称为“一种高效换热的全预混燃烧系统”的实用新型专利，该专利包括有壳体、置于壳体内的燃烧装置和点火装置，燃烧装置包括空气、燃气的全预混装置以及与该全预混装置相连通的燃烧器，所述的燃烧器与壳体之间设有筒形热交换器，所述的热交换器的上端和下端分别设有进水口和出水口。与该专利之前的现有技术相比，虽然该专利能够显著地降低烟气中CO、NO_X等有害气体含量，有效吸收烟气显热的同时也吸收烟气中的部分潜热，从而大幅度提高整机热效率，其整机热效率大于85%，但却存在着如下的不足：

1、由于包括有导气套、燃烧器外圈和燃烧器内圈的燃烧器完全设置于壳体内，占据了很大的空间，在必须留有燃烧室的前提下，其筒形的热交换器的热交换面积受到很大的空间限制，冷凝效果差，至使整机热交换效率相对较低，最多不超过98%。

2、由于壳体内设置有体积较大的隔热件10，因此，也直接影响筒形热交换器的热交换面积的有效增大，进一步限制了整机热交换效率的更大提高。

3、由于专门分别设置了冷凝水出口17和排烟管接口18，因此，加工工序较复杂，成本较大。

发明内容

本实用新型的目的就是提供一种结构简单和成本低的高效节能的全预混燃烧加热装置，它不仅明显降低一氧化碳CO、氮氧化物NO_X等有害物质含量的排放，而且明显增强冷凝效果，显著提高整机热转换效率。

本实用新型的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有壳体、电子点火器和燃烧器，壳体下部设置有废气及冷凝水的出口，壳体上部设置有通至壳体内的导气腔，导气腔上设置有空气与燃气全预混的气体入口，壳体内还设置有带进水口和出水口的热交换器，燃烧器设置在壳体的进气口处，壳体内，与燃烧器相对应的位置处留有燃烧空间。

本实用新型是这样工作的，冷水从热交换器的进水口流入，从热交换器的出水口流出；空气与燃气按所设定的比例完全均匀混合后形成燃气全预混气体，从气体入口进入导气腔，再经燃烧器均匀分散地流入壳体的燃烧空间内，电子点火器点火使燃气全预混气体完全燃烧，燃烧形成烟气从废气及冷凝水的出口排出；在此过程中，冷水通过热交换器与高热的燃烧气体、废气进行热交换而变成热水，从而实现使冷水迅速变为高温热水的目的。

在本实用新型中，燃烧器可以是分布有多个过气孔的金属片或陶瓷片，金属片或陶瓷片可以是一层，也可以是二层，均属于现有的成熟技术。燃烧器仅设置于壳体的气体入口处，完全不占用壳体内的空间，使壳体内除燃烧空间外，所有空间均被热交换器占据，使热交换器的热交换面积显著增大，从而显著提高了热交换效率。

在本实用新型中，提高热交换效率的另一个重要因素是：天然气燃烧后其烟气中含有15％～19％的水蒸汽，高热的水蒸汽遇到温度低很多的热交换器下部时，会迅速凝结成液态水，由于热交换器的热交换面积显著增大，也相应显著增大了冷凝面积，从而尽可能多地使废气中的水蒸汽变成液态水，水蒸汽液化成液态水的过程中，必然释放出巨大的热量，该热量经热交换器传递给水，使水升温，从而更进一步地显著提高热交换效率。也正因为这个因素，它可以使热效率达到100%以上，最高可以达到109%。同时，液化成的液态水一定溶有废气中的有害物质，从而进一步降低的有害气体的排放。

在本实用新型中，由于只设置了一个废气及冷凝水的出口，因此，可以简化加工工序，降低制成成本。

在本实用新型基础，可以配以智能化锅炉控制器和自动控制的全预混燃烧技术，构成一整套的智能化燃烧加热系统，它可以根据环境温度、季节的变化和天然气的浓度自动实时调节成空气与天燃气完全预混的最佳比例，根据每时室内采暖热负荷或生活热水需求量的变化而连续调节锅炉的输出，使天燃气实时处于充分完全燃烧状态，从真正意义上实现完全的自动控制，从而显著地降低CO和NOx等有害物质的排放，能够使本实用新型的综合节能达到30%。完全符合节能、低碳、降低污染的国家能源和环保要求。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下的优点：

1、一氧化碳CO、氮氧化物NO_X等有害物质含量的排放明显降低，特别是氮氧化物NO_X的排放含量低于50 ppm，完全符合低碳、降低污染的国家环保要求。

2、整机热转换效率显著提高，与非冷凝式燃气炉的热效率为84% ～ 90%相比，本实用新型的热效率可以提高18%～25%，热效率最高可以达到109%，从而实现充分利用能源和节省能源的目的。

3、结构简单，成本低，体积小，安装和操作非常方便。

附图说明

本实用新型的附图说明如下。

图1是本实用新型第一种实施例的结构示意图。

图2是图1中A-A剖视图。

图3是图1的仰视图。

图4是本实用新型第二种实施例的结构示意图。

图5是图4中B-B剖视图。

图6是本实用新型第三种实施例的结构示意图。

图7是图6中C-C剖视图。

图中：⒈壳体；⒉电子点火器；⒊燃烧器；⒋废气及冷凝水的出口；⒌导气腔；⒍气体入口；⒎进水口；⒏出水口；⒐热交换器；⒑燃烧空间；⒒换热管；⒓过流连接件；⒔过流腔；⒕翅片；⒖保温层；⒗保温层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1、4、6所示，本实用新型包括有壳体1、电子点火器2和燃烧器3，壳体1下部设置有废气及冷凝水的出口4，壳体1上部设置有通至壳体1内的导气腔5，导气腔5上设置有空气与燃气全预混的气体入口6，壳体1内还设置有带进水口7和出水口8的热交换器9，燃烧器3设置在壳体1的进气口处，壳体1内，与燃烧器3相对应的位置处留有燃烧空间10。

本实用新型是这样工作的，冷水从热交换器9的进水口7流入，从热交换器9的出水口8流出；空气与燃气按所设定的比例完全均匀混合后形成燃气全预混气体，从气体入口6进入导气腔5，再经燃烧器3均匀分散地流入壳体1的燃烧空间10内，电子点火器2点火使燃气全预混气体完全燃烧，燃烧形成烟气从废气及冷凝水的出口4排出；在此过程中，冷水通过热交换器9与高热的燃烧气体、废气进行热交换而变成热水，从而实现使冷水迅速变为高温热水的目的。

在本实用新型中，燃烧器3可以是分布有多个过气孔的金属片或陶瓷片，金属片或陶瓷片可以是一层，也可以是二层，均属于现有的成熟技术。燃烧器3仅设置于壳体1的气体入口处，完全不占用壳体1内的空间，使壳体1内除燃烧空间外，所有空间均被热交换器9占据，使热交换器9的热交换面积显著增大，从而显著提高了热交换效率。

在本实用新型中，提高热交换效率的另一个重要因素是：天然气燃烧后其烟气中含有15％～19％的水蒸汽，高热的水蒸汽遇到温度低很多的热交换器9下部时，会迅速凝结成液态水，由于热交换器9的热交换面积显著增大，也相应显著增大了冷凝面积，从而尽可能多地使废气中的水蒸汽变成液态水，水蒸汽液化成液态水的过程中，必然释放出巨大的热量，该热量经热交换器传递给水，使水升温，从而更进一步地显著提高热交换效率。也正因为这个因素，它可以使热效率达到100%以上，最高可以达到109%。同时，液化成的液态水一定溶有废气中的有害物质，从而进一步降低的有害气体的排放。

如图4、5、6、7所示，热交器9可以是一根多弯折的换热管11，换热管11在壳体1内下部至少分布有二层。如图5所示，多弯折的换热管11可以在壳体（1）内下部分布有二层。如图7所示，多弯折的换热管11也可以在壳体1内下部分布有三层。

如图1、2所示，热交器9还可以包括有多根换热管11和多个过流连接件12，多个过流连接件12均设置在壳体1的外壁上，每个过流连接件12与壳体1的外壁围成一个过流腔13，换热管11两端均设置壳体1上，且换热管11是这样通过过流连接件12彼此密闭连通成一条过流通道的：第一根换热管11一端是进水口7，另一端与第一个过流连接件12所在的过流腔13连通，第二根换热管11的一端与第一个过流连接件12所在的过流腔13连通，另一端与第二个过流连接件12所在的过流腔13连通，第三根换热管11的一端与第二个过流连接件12所在的过流腔13连通，另一端与第三个过流连接件12所在的过流腔13连通，依次类推，直至所有换热管11通过各个过流连接件12所在的过流腔13彼此连通成一条密闭的过流通道，最后一根换热管11的一端为出水口8；在壳体1内下部，换热管11至少分布有二层。如图2所示，换热管11在壳体1内下部分布有二层。

如图1、2、4、5、6、7所示，为了增大热交换面积，提高热转换效率，换热管11上设置有翅片14。翅片14可以在换热管11上呈螺旋状分布。

如图2、5、7所示，为了防止从壳体内向外散热，以保证壳体内尽可能多热量传递给水，壳体1前面的内壁或外壁上设置有保温层15。壳体1后面的外壁或内壁上设置有保温层16。

Claims

1.一种高效节能的全预混燃烧加热装置，包括有壳体（1）、电子点火器（2）和燃烧器（3），其特征在于：壳体（1）下部设置有废气及冷凝水的出口（4），壳体（1）上部设置有通至壳体（1）内的导气腔（5），导气腔（5）上设置有空气与燃气全预混的气体入口（6），壳体（1）内还设置有带进水口（7）和出水口（8）的热交换器（9），燃烧器（3）设置在壳体（1）的进气口处，壳体（1）内，与燃烧器（3）相对应的位置处留有燃烧空间（10）。

2.如权利要求1所述的高效节能的全预混燃烧加热装置，其特征在于：热交器（9）是一根多弯折的换热管（11），换热管（11）在壳体（1）内下部至少分布有二层。

3.如权利要求2所述的高效节能的全预混燃烧加热装置，其特征在于：多弯折的换热管（11）在壳体（1）内下部分布有二层。

4.如权利要求2所述的高效节能的全预混燃烧加热装置，其特征在于：多弯折的换热管（11）在壳体（1）内下部分布有三层。

5.如权利要求1所述的高效节能的全预混燃烧加热装置，其特征在于：热交器（9）包括有多根换热管（11）和多个过流连接件（12），多个过流连接件（12）均设置在壳体（1）的外壁上，每个过流连接件（12）与壳体（1）的外壁围成一个过流腔（13），换热管（11）两端均设置壳体（1）上，且换热管（11）是这样通过过流连接件（12）彼此密闭连通成一条过流通道的：第一根换热管（11）一端是进水口（7），另一端与第一个过流连接件（12）所在的过流腔（13）连通，第二根换热管（11）的一端与第一个过流连接件（12）所在的过流腔（13）连通，另一端与第二个过流连接件（12）所在的过流腔（13）连通，第三根换热管（11）的一端与第二个过流连接件（12）所在的过流腔（13）连通，另一端与第三个过流连接件（12）所在的过流腔（13）连通，依次类推，直至所有换热管（11）通过各个过流连接件（12）所在的过流腔（13）彼此连通成一条密闭的过流通道，最后一根换热管（11）的一端为出水口（8）；在壳体（1）内下部，换热管（11）至少分布有二层。

6.如权利要求5所述的高效节能的全预混燃烧加热装置，其特征在于：换热管（11）在壳体（1）内下部分布有二层。

7.如权利要求2、3、4、5或6所述的高效节能的全预混燃烧加热装置，其特征在于：换热管（11）上设置有翅片（14）。

8.如权利要求4所述的高效节能的全预混燃烧加热装置，其特征在于：翅片（14）在换热管（11）上呈螺旋状分布。

9.如权利要求1、2、3、4、5、6或8所述的高效节能的全预混燃烧加热装置，其特征在于：壳体（1）前面的内壁或外壁上设置有保温层（15）。

10.如权利要求1、2、3、4、5、6或8所述的高效节能的全预混燃烧加热装置，其特征在于：壳体（1）后面的外壁或内壁上设置有保温层（16）。