CN204943886U - 热泵和热交换器和锅炉一体的节能锅炉机组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型热泵和热交换器和锅炉一体的节能锅炉机组属于有热泵、热交换器和光伏发电与锅炉组合一体式余热利用生活用热水的节能锅炉机组。锅炉把燃烧后的烟气输入水气型热泵风降温，再输入水气热交换器水降温。锅炉燃烧室内设有多根漏斗形导水管，水气型热泵设有烟气空气热交换室，水气热交换器内的烟气散热管上设有可转动翅片，可转动翅片与光伏太阳能电池连接。优点：夏天可以选用水气热交换器和水气型热泵双机组节能工作状态，冬天才启用锅炉，还能利用锅炉烟气余热，对锅炉烟气余热利用效率高。
Description
技术领域
本实用新型属于锅炉的余热利用技术领域，特别是涉及有热泵、热交换器和光伏发电与锅炉组合一体式余热利用生活用热水的节能锅炉机组。
背景技术
现在燃气型锅炉内的燃烧室和水箱的结构与燃煤型锅炉相同，燃烧室和水箱的接触面小，大量燃烧室内的热量不能充利用而被燃烧室向外排放，浪费燃烧室内的热资源。
现在对锅炉排放的热烟气体余热利用大都用水气型热交换器，要把大于1000摄氏度的烟气降到30-50摄氏度排放，水气型热交换器的体积要非常大。而且水气型热交换器中，输气管前后段的温度差太大，使输气管很易被损坏。
发明内容
本实用新型的目的是提供在燃烧室内充分利用首次热源，并用热泵、热交换器分级利用烟气余热，加光伏电池的电能补充能量的热泵和热交换器和锅炉一体的生活用热水节能锅炉机组。
本实用新型的结构是：
热泵和热交换器和锅炉一体的节能锅炉机组，包括锅炉1，其特征在于：还包括水气热交换器2和水气型热泵3，通过烟气管道4，锅炉1把燃烧后的烟气输入水气型热泵3，水气型热泵3把管道中的烟气用风降温，用风降温过的烟气输入水气热交换器2，水气热交换器2把管道中的烟气用水降温，用水降温过的烟气从烟囱排放；形成水气型热泵3首先用冷风对烟气进行高温区降温，再把用冷风已降温的烟气排给水气热交换器2，水气热交换器2用冷水对烟气再进行降温，水气型热泵3和水气热交换器2两个降温设备分高低温度区域对锅炉1排放的、在管道中烟气降温后排放；有关设备的结构和连接关系如下：
锅炉1、水气热交换器2和水气型热泵3通过烟气管道4相连通的结构为和烟气的流向依次为：锅炉1、烟气管道4、水气型热泵3、烟气管道4、水气热交换器2、烟囱排放；
锅炉1、水气热交换器2和水气型热泵3都有水箱5，通过水管6相连通的结构为和水的流向依次为：进水管20、水气热交换器2的水箱5、水管6、水气型热泵3的水箱5、水管6、锅炉1的水箱5、使用水的出水管9；
锅炉1的结构：在靠近烟气管道4出口的锅炉燃烧室7内，上下方向设有多根漏斗形导水管8，漏斗形导水管8的上端与锅炉1水箱5的上端相通，漏斗形导水管8的下端与锅炉1水箱5的下端相通，漏斗形导水管8是上面大下面小的漏斗形管子；锅炉燃烧室7在锅炉1内靠下面的位置，即锅炉1水箱5上面的空间大于下面的空间；锅炉1水箱5上面有使用水出水管9、锅炉1水箱5下面与水气型热泵3水箱5连通；锅炉燃烧室7通过烟气管道4与水气型热泵3的回旋盘式烟气散热管28连通。
在锅炉燃烧室7内，设置上下方向即纵向的漏斗形导水管8，目的在于增加燃烧火焰与被加热水的接触面，提高热效率。用上面大下面小的漏斗形导水管8目的在使管内下面的水温高于上面的水温，有利于锅炉1的水箱5中，有温度差的水能够自然混合均匀。漏斗形导水管8设在靠近烟气管道4出口，目的是少影响燃烧的天然气在刚进入锅炉燃烧室7的气流方向。
水气型热泵3的结构：在水气型热泵3的进气口25外还设有烟气空气热交换室26，烟气空气热交换室26壳体上设有空气进气窗27，在烟气空气热交换室26壳体内设有回旋盘式烟气散热管28；回旋盘式烟气散热管28的进气端与锅炉燃烧室7的烟气出管相通，回旋盘式烟气散热管28的出气端与水气热交换器2的进气体分配室13相通；水气型热泵3水箱5的进水端分别与水气热交换器2的进气的水气热交换分室10和出气的水气热交换分室11的水端连通，水气型热泵3水箱5的出水端与锅炉1水箱5连通。
水气型热泵3可以利用空气的热能，在夏天，当用热水量不多时，可用水气型热泵3代替锅炉1的作用，节约能源又减少污染。更重要的是，同样的烟气温度，水气型热泵3对水的加热提升温度高于水气热交换器2对水的加热提升温度，当锅炉1输出的烟气温度只有150摄氏度时，水气型热泵3可以把水加热到80摄氏度，还可以调节输出水温稳定在60-100摄氏度的某一个温度值，而水气热交换器2输出水只能随烟气温度变化而变化。对于旅馆等生活用的锅炉，输出水温要恒定是必要的，所以，本发明要用水气型热泵3对烟气热量利用，而不仅用水气热交换器2对烟气热量利用。
水气热交换器2的结构：包括进气的水气热交换分室10和出气的水气热交换分室11，进气的水气热交换分室10进气端的进气体分配室13通过烟气管道4与水气型热泵3回旋盘式烟气散热管28的出气端相通，进气的水气热交换分室10的出气端和出气的水气热交换分室11的进气端都与共用气体分配室12相通，出气的水气热交换分室11的出气端与烟囱相通；
进气的水气热交换分室10的水箱5和出气的水气热交换分室11的水箱5分别设有进水管20；
气水气热交换分室10和出气的水气热交换分室11的内部结构相同，其内部结构都是：气水气热交换分室10水箱5的箱体14中设有多根烟气散热管15，每烟气散热管15的两端分别都与箱体14两端连接，并且每烟气散热管15的两端分别与进气体分配室13和共用气体分配室12相通；出气的水气热交换分室11水箱5的箱体14中设有多根烟气散热管15，每烟气散热管15的两端分别都与箱体14两端连接，并且每烟气散热管15的两端分别与共用气体分配室12和烟囱相通。
用进气体分配室13把烟气均匀的分配给进气的水气热交换分室10中的烟气散热管15，和共用气体分配室12把烟气均匀的分配给出气的水气热交换分室11中的烟气散热管15，原因是水箱5中的水与烟气散热管15的烟气温度差别大，如果用回旋管结构，同一个水箱5中的烟气管前后段温度差别大，烟气管易被损坏。而本发明的一个水箱5中，烟气散热管15与水的温度差相同，则本发明的烟气散热管15不易被温度差这个因素损坏。
在水气型热泵3烟气空气热交换室26中，有的回旋盘式烟气散热管28外壁之间用散热板16连接，有的回旋盘式烟气散热管28外壁之间设有可转动翅片17；可转动翅片17包括转轴18和固定在转轴18上的翅片19，转轴18的两端分别与两根回旋盘式烟气散热管28转动连接；至少有两根回旋盘式烟气散热管28外壁之间设有多个可转动翅片17，每个可转动翅片17的转轴18相平行。
烟气空气热交换室26中的可转动翅片17主要使水气型热泵3在吸入空气时，使空气在经过回旋盘式烟气散热管28时的直线流向变为曲线流向，增加了被吸入水气型热泵3的空气与回旋盘式烟气散热管28的接触时间和接触的散热面积，旋盘式烟气散热管28对吸入的空气加热效率提高。
在水气热交换器2中，有的烟气散热管15外壁之间用散热板16连接，有的烟气散热管15外壁之间设有可转动翅片17；可转动翅片17包括转轴18和固定在转轴18上的翅片19，转轴18的两端分别与两根烟气散热管15转动连接；至少有两根烟气散热管15外壁之间设有多个可转动翅片17，每个可转动翅片17的转轴18相平行；每个可转动翅片17都有一块翅片19用一根连杆21连接，该连杆21与减速电机22转动中轴23上的摆动短柱24连接。
在水气热交换器2中的可转动翅片17主要使水气热交换器2水箱中的水变为曲线流动，增加了散热水与烟气散热管15的接触时间和接触的散热面积，烟气散热管15对散热水的加热效率提高。
同一个可转动翅片17上不同翅片19与转轴18的中心轴线夹角不相同。
即同一个可转动翅片17上不同翅片19面之间的倾斜角不相同，使水气热交换器2内的吸热用水的流动被转动同翅片19的力量划动成不规则流动，使水气热交换分室中，在烟气散热管15中的烟气在进入箱体14位置和流出箱体14位置的管外散热水的水温度差尽量减少，特别是离烟气散热管15壁远近不同的水增加流动而温差减少。总之，更有利于把烟气散热管15中的烟气热量传递给管外、箱体14内的散热水。
同一个可转动翅片17上不同翅片19面之间的倾斜角不相同，对回旋盘式烟气散热管28外的空气也产生不规则流动，更增加了被吸入水气型热泵3的空气与回旋盘式烟气散热管28的接触时间和接触的散热面积，旋盘式烟气散热管28对吸入的空气加热效率更提高。
还包括光伏太阳能电池板29，光伏太阳能电池板29与水气热交换器2的减速电机22连接，为减速电机22供电。
还包括光伏太阳能电池板29，光伏太阳能电池板29与水气热交换器2中的翅片19连接。把光伏太阳能电池板29的电能通过电阻型发热的金属翅片19，把电能转化为水的热量。
本实用新型的优点：本实用新型的生活用热水节能锅炉机组有两种工作状态：第一种在夏天，可以选用水气热交换器和水气型热泵双机组节能工作状态，用水气热交换器和光伏太阳能电池板利用太阳光能，还用水气型热泵利用空气中的热能，最后用水气型热泵输出60摄氏度左右的生活用水。第二种在冬天，是在第一种的基础上，增加锅炉，除锅炉内产生热水外，水气热交换器和水气型热泵还利用锅炉排出的烟气余热；使锅炉内热、烟气余热、空气热、太阳光能都能被利用来产生生活用热水。对锅炉烟气余热利用效率高。
水气热交换器中的翅片即能用于改变水流方向，提高水对烟气散热管中的烟气热量吸收，又可作为光伏太阳能电池的电发热元件，使电发热元件的热水的效率更高。
水气型热泵输出的热水温度高于水气热交换器，而且水气型热泵输出的热水温度比水气热交换器输出的热水温度稳定，水气型热泵把温度更好、温度更稳定的热水输出锅炉水箱，对锅炉水箱更安全。即有水气型热泵的烟气余热利用机组比只有水气热交换器的烟气余热利用机组更安全。
水气热交换器的进气体分配室和共用气体分配室分别把烟气均匀分散到烟气散热管内，使多根烟气散热管均匀受热，烟气散热管更耐用。
附图说明
图1是本实用新型的锅炉内部，靠近烟气管道出口的横截面结构示意图；
图2是本实用新型的水气热交换器的转动翅片结构示意图；
图3是本实用新型的水气热交换器横截面结构示意图；
图4是本实用新型的总体结构示意图。
图中1是锅炉、2是水气热交换器、3是水气型热泵、4是烟气管道、5是水箱、6是水管、7是锅炉燃烧室、8是导水管、9是使用水出水管、10是进气的水气热交换分室、11是出气的水气热交换分室、12是共用气体分配室、13是进气体分配室、14是箱体、15是烟气散热管、16是散热板、17是转动翅片、18是转轴、19是翅片、20是进水管、21是连杆、22是减速电机、23是转动中轴、24是摆动短柱、25是进气口、26是烟气空气热交换室、27是空气进气窗、28是回旋盘式烟气散热管、29是光伏太阳能电池板。
具体实施方式
实施例1，热泵和热交换器和锅炉一体的节能锅炉机组
如图1、2、3、4，本机组包括锅炉1，还包括水气热交换器2和水气型热泵3，通过烟气管道4，锅炉1把燃烧后的烟气输入水气型热泵3，水气型热泵3把管道中的烟气用风降温，用风降温过的烟气输入水气热交换器2，水气热交换器2把管道中的烟气用水降温，用水降温过的烟气从烟囱排放；形成水气型热泵3首先用冷风对烟气进行高温区降温，再把用冷风已降温的烟气排给水气热交换器2，水气热交换器2用冷水对烟气再进行降温，水气型热泵3和水气热交换器2两个降温设备分高低温度区域对锅炉1排放的、在管道中烟气降温后排放；有关设备的结构和连接关系如下：
锅炉1、水气热交换器2和水气型热泵3通过烟气管道4相连通的结构为和烟气的流向依次为：锅炉1、烟气管道4、水气型热泵3、烟气管道4、水气热交换器2、烟囱排放；
锅炉1、水气热交换器2和水气型热泵3都有水箱5，通过水管6相连通的结构为和水的流向依次为：进水管20、水气热交换器2的水箱5、水管6、水气型热泵3的水箱5、水管6、锅炉1的水箱5、使用水的出水管9；
锅炉1的结构：在靠近烟气管道4出口的锅炉燃烧室7内，上下方向设有多根漏斗形导水管8，漏斗形导水管8的上端与锅炉水箱5的上端相通，漏斗形导水管8的下端与锅炉1水箱5的下端相通，漏斗形导水管8是上面大下面小的漏斗形管子；锅炉燃烧室7在锅炉1内靠下面的位置，即锅炉1水箱5上面的空间大于下面的空间；锅炉1水箱5上面有使用水出水管9、锅炉1水箱5下面与水气型热泵3水箱5连通；锅炉燃烧室7通过烟气管道4与水气型热泵3的回旋盘式烟气散热管28连通；
水气型热泵3的结构：在水气型热泵3的进气口25外还设有烟气空气热交换室26，烟气空气热交换室26壳体上设有空气进气窗27，在烟气空气热交换室26壳体内设有回旋盘式烟气散热管28；回旋盘式烟气散热管28的进气端与锅炉燃烧室7的烟气出管相通，回旋盘式烟气散热管28的出气端与水气热交换器2的进气体分配室13相通；水气型热泵3水箱5的进水端分别与水气热交换器2的进气的水气热交换分室10和出气的水气热交换分室11的水端连通，水气型热泵3水箱5的出水端与锅炉1水箱5连通；
水气热交换器2的结构：包括进气的水气热交换分室10和出气的水气热交换分室11，进气的水气热交换分室10进气端的进气体分配室13通过烟气管道4与水气型热泵3回旋盘式烟气散热管28的出气端相通，进气的水气热交换分室10的出气端和出气的水气热交换分室11的进气端都与共用气体分配室12相通，出气的水气热交换分室11的出气端与烟囱相通；
进气的水气热交换分室10的水箱5和出气的水气热交换分室11的水箱5分别设有进水管20；
气水气热交换分室10和出气的水气热交换分室11的内部结构相同，其内部结构都是：气水气热交换分室10水箱5的箱体14中设有多根烟气散热管15，每烟气散热管15的两端分别都与箱体14两端连接，并且每烟气散热管15的两端分别与进气体分配室13和共用气体分配室12相通；出气的水气热交换分室11水箱5的箱体14中设有多根烟气散热管15，每烟气散热管15的两端分别都与箱体14两端连接，并且每烟气散热管15的两端分别与共用气体分配室12和烟囱相通。
在水气型热泵3烟气空气热交换室26中，有的回旋盘式烟气散热管28外壁之间用散热板16连接，有的回旋盘式烟气散热管28外壁之间设有可转动翅片17；可转动翅片17包括转轴18和固定在转轴18上的翅片19，转轴18的两端分别与两根回旋盘式烟气散热管28转动连接；至少有两根回旋盘式烟气散热管28外壁之间设有多个可转动翅片17，每个可转动翅片17的转轴18相平行。
在水气热交换器2中，有的烟气散热管15外壁之间用散热板16连接，有的烟气散热管15外壁之间设有可转动翅片17；可转动翅片17包括转轴18和固定在转轴18上的翅片19，转轴18的两端分别与两根烟气散热管15转动连接；至少有两根烟气散热管15外壁之间设有多个可转动翅片17，每个可转动翅片17的转轴18相平行；每个可转动翅片17都有一块翅片19用一根连杆21连接，该连杆21与减速电机22转动中轴23上的摆动短柱24连接。
同一个可转动翅片17上不同翅片19与转轴18的中心轴线夹角不相同。
即同一个可转动翅片17上不同翅片19面之间的倾斜角不相同，使水气热交换器2内的吸热用水的流动被转动同翅片19的力量划动成不规则流动，使水气热交换分室中，在烟气散热管15中的烟气在进入箱体14位置和流出箱体14位置的管外散热水的水温度差尽量减少，特别是离烟气散热管15壁远近不同的水增加流动而温差减少。总之，更有利于把烟气散热管15中的烟气热量传递给管外、箱体14内的散热水。
实施例2，带有光伏太阳能电池的热泵和热交换器和锅炉一体的节能锅炉机组
如图1、2、3、4，在实施例1节能锅炉机组的基础上，还包括光伏太阳能电池板29，光伏太阳能电池板29与水气热交换器2的减速电机22连接，为减速电机22供电。光伏太阳能电池板29与水气热交换器2中的翅片19连接。
Claims (6)
1.热泵和热交换器和锅炉一体的节能锅炉机组，包括锅炉(1)，其特征在于：还包括水气热交换器(2)和水气型热泵(3)，通过烟气管道(4)，锅炉(1)把燃烧后的烟气输入水气型热泵(3)，水气型热泵(3)把管道中的烟气用风降温，用风降温过的烟气输入水气热交换器(2)，水气热交换器(2)把管道中的烟气用水降温，用水降温过的烟气从烟囱排放；形成水气型热泵(3)首先用冷风对烟气进行高温区降温，再把用冷风已降温的烟气排给水气热交换器(2)，水气热交换器(2)用冷水对烟气再进行降温，水气型热泵(3)和水气热交换器(2)两个降温设备分高低温度区域对锅炉(1)排放的、在管道中烟气降温后排放；有关设备的结构和连接关系如下：
锅炉(1)、水气热交换器(2)和水气型热泵(3)通过烟气管道(4)相连通的结构为和烟气的流向依次为：锅炉(1)、烟气管道(4)、水气型热泵(3)、烟气管道(4)、水气热交换器(2)、烟囱排放；
锅炉(1)、水气热交换器(2)和水气型热泵(3)都有水箱(5)，通过水管(6)相连通的结构为和水的流向依次为：进水管(20)、水气热交换器(2)的水箱(5)、水管(6)、水气型热泵(3)的水箱(5)、水管(6)、锅炉(1)的水箱(5)、使用水的出水管(9)；
锅炉(1)的结构：在靠近烟气管道(4)出口的锅炉燃烧室(7)内，上下方向设有多根漏斗形导水管(8)，漏斗形导水管(8)的上端与锅炉水箱(5)的上端相通，漏斗形导水管(8)的下端与锅炉(1)水箱(5)的下端相通，漏斗形导水管(8)是上面大下面小的漏斗形管子；锅炉燃烧室(7)在锅炉(1)内靠下面的位置，即锅炉(1)水箱(5)上面的空间大于下面的空间；锅炉(1)水箱(5)上面有使用水出水管(9)、锅炉(1)水箱(5)下面与水气型热泵(3)水箱(5)连通；锅炉燃烧室(7)通过烟气管道(4)与水气型热泵(3)的回旋盘式烟气散热管(28)连通；
水气型热泵(3)的结构：在水气型热泵(3)的进气口(25)外还设有烟气空气热交换室(26)，烟气空气热交换室(26)壳体上设有空气进气窗(27)，在烟气空气热交换室(26)壳体内设有回旋盘式烟气散热管(28)；回旋盘式烟气散热管(28)的进气端与锅炉燃烧室(7)的烟气出管相通，回旋盘式烟气散热管(28)的出气端与水气热交换器(2)的进气体分配室(13)相通；水气型热泵(3)水箱(5)的进水端分别与水气热交换器(2)的进气的水气热交换分室(10)和出气的水气热交换分室(11)的水端连通，水气型热泵(3)水箱(5)的出水端与锅炉(1)水箱(5)连通；
水气热交换器(2)的结构：包括进气的水气热交换分室(10)和出气的水气热交换分室(11)，进气的水气热交换分室(10)进气端的进气体分配室(13)通过烟气管道(4)与水气型热泵(3)回旋盘式烟气散热管(28)的出气端相通，进气的水气热交换分室(10)的出气端和出气的水气热交换分室(11)的进气端都与共用气体分配室(12)相通，出气的水气热交换分室(11)的出气端与烟囱相通；
进气的水气热交换分室(10)的水箱(5)和出气的水气热交换分室(11)的水箱(5)分别设有进水管(20)；
气水气热交换分室(10)和出气的水气热交换分室(11)的内部结构相同，其内部结构都是：气水气热交换分室(10)水箱(5)的箱体(14)中设有多根烟气散热管(15)，每烟气散热管(15)的两端分别都与箱体(14)两端连接，并且每烟气散热管(15)的两端分别与进气体分配室(13)和共用气体分配室(12)相通；出气的水气热交换分室(11)水箱(5)的箱体(14)中设有多根烟气散热管(15)，每烟气散热管(15)的两端分别都与箱体(14)两端连接，并且每烟气散热管(15)的两端分别与共用气体分配室(12)和烟囱相通。
2.根据权利要求1所述的热泵和热交换器和锅炉一体的节能锅炉机组，其特征在于：在水气型热泵(3)烟气空气热交换室(26)中，有的回旋盘式烟气散热管(28)外壁之间用散热板(16)连接，有的回旋盘式烟气散热管(28)外壁之间设有可转动翅片(17)；可转动翅片(17)包括转轴(18)和固定在转轴(18)上的翅片(19)，转轴(18)的两端分别与两根回旋盘式烟气散热管(28)转动连接；至少有两根回旋盘式烟气散热管(28)外壁之间设有多个可转动翅片(17)，每个可转动翅片(17)的转轴(18)相平行。
3.根据权利要求1所述的热泵和热交换器和锅炉一体的节能锅炉机组，其特征在于：在水气热交换器(2)中，有的烟气散热管(15)外壁之间用散热板(16)连接，有的烟气散热管(15)外壁之间设有可转动翅片(17)；可转动翅片(17)包括转轴(18)和固定在转轴(18)上的翅片(19)，转轴(18)的两端分别与两根烟气散热管(15)转动连接；至少有两根烟气散热管(15)外壁之间设有多个可转动翅片(17)，每个可转动翅片(17)的转轴(18)相平行；每个可转动翅片(17)都有一块翅片(19)用一根连杆(21)连接，该连杆(21)与减速电机(22)转动中轴(23)上的摆动短柱(24)连接。
4.根据权利要求2或3所述的热泵和热交换器和锅炉一体的节能锅炉机组，其特征在于：同一个可转动翅片(17)上不同翅片(19)与转轴(18)的中心轴线夹角不相同。
5.根据权利要求4所述的热泵和热交换器和锅炉一体的节能锅炉机组，其特征在于：还包括光伏太阳能电池板(29)，光伏太阳能电池板(29)与水气热交换器(2)的减速电机(22)连接，为减速电机(22)供电。
6.根据权利要求4所述的热泵和热交换器和锅炉一体的节能锅炉机组，其特征在于：还包括光伏太阳能电池板(29)，光伏太阳能电池板(29)与水气热交换器(2)中的翅片(19)连接。
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| CN105135670A (zh) * | 2015-09-11 | 2015-12-09 | 张世洪 | 热泵和热交换器和锅炉一体的节能锅炉机组 |
| CN105135670B (zh) * | 2015-09-11 | 2017-10-31 | 张世洪 | 热泵和热交换器和锅炉一体的节能锅炉机组 |
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