CN210107756U - 一种高效冷凝锅炉换热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及冷凝换热器技术领域，特别涉及一种高效冷凝锅炉换热器：包括锅筒、锅炉燃烧器、冷凝换热管集成和烟箱；其中，冷凝换热管集成位于锅筒内部下方，锅炉燃烧器位于锅筒内部上端，烟箱固定在锅筒底部；烟箱外侧连接有烟囱，烟囱与烟箱连通；锅筒侧壁下端设置有被加热流体入口端，锅筒侧壁上端设置有被加热流体出口端；锅筒顶部设置有锅炉燃烧器安装孔，锅炉燃烧器固定在锅筒内的锅炉燃烧器安装孔中；冷凝换热管集成包括上管板、下管板、定位板和冷凝换热器。本实用新型可以将燃气燃烧产物中水蒸气的汽化热释放回收，提高冷凝燃烧器的热效率，并且还能大幅度降低燃气燃烧排烟中的NOx含量，缓解环境污染。
Description
技术领域
本实用新型涉及冷凝换热器技术领域，特别涉及一种高效冷凝锅炉换热器。
背景技术
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的装置，在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，应用广泛。其中燃气冷凝锅炉用换热器专门用于燃气(天然气、液化石油气等)燃烧产物和水之间的热量传递，并可有效降低燃气燃烧生成的氮氧化物排放，近年来发展迅速。
天然气及其它的燃气燃料主要是碳(C)和氢(H)两元素结合而成的化合物，能保持完全燃烧，其主要燃烧产物为CO2和H2O，是一种清洁的燃料。含在燃气中的氢(H)在燃烧时与氧结合成水。生成的水从燃烧时产生的热量(高位发热量) 中吸收约10％的气化热而变成水蒸气，与排出的烟气一道排出，造成能源的浪费。
此外，天然气等燃气燃料在燃烧排烟中NOx含量约为60-80ppm，而NOx 是目前雾霾的主要成因，近年来国家一直致力于降低锅炉的NOx排放。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种高效冷凝锅炉换热器，可以在燃烧器工作时通过烟气的冷凝换热，将燃气燃烧产物中水蒸气的汽化热(潜热) 释放回收，提高冷凝燃烧器的热效率，并且还能大幅度降低燃气燃烧排烟中的 NOx含量，缓解环境污染。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案来实现：一种高效冷凝锅炉换热器：包括锅筒、锅炉燃烧器、冷凝换热管集成和烟箱；
其中，所述冷凝换热管集成位于锅筒内部下方，所述锅炉燃烧器位于锅筒内部上端，烟箱固定在锅筒底部；
所述烟箱外侧连接有烟囱，所述烟囱与烟箱连通；
所述锅筒侧壁下端设置有被加热流体入口端，锅筒侧壁上端设置有被加热流体出口端；
所述锅筒顶部设置有锅炉燃烧器安装孔，所述锅炉燃烧器固定在锅筒内的锅炉燃烧器安装孔中；
所述冷凝换热管集成包括上管板、下管板、定位板和冷凝换热器，所述冷凝换热器包括多根蛇形冷凝换热器管，多根所述蛇形冷凝换热器管的顶部与上管板之间通过焊接相连，多根所述蛇形冷凝换热器管的底部与下管板之间通过焊接相连，所述下管板与烟箱之间为焊接或螺栓密封连接，多根蛇形冷凝换热器管的上部还焊接有定位板，所述定位板与烟箱的内壁间通过焊接相连。
进一步地，所述冷凝换热器采用垂直设置，冷凝换热器内的烟气流向与锅筒内的冷凝流体方向相同。
进一步地，所述蛇形冷凝换热器管采用高压一次成型的奥氏体不锈钢无缝管制成。
进一步地，所述蛇形冷凝换热器管为弯曲的波纹状柔性扁管。
进一步地，所述锅筒中的液体流动方向与蛇形冷凝换热器管中的烟气方向相反。
进一步地，所述冷凝换热器中的烟气温度范围为120℃～1500℃，蛇形冷凝换热器管出口的烟气温度为50℃～120℃。
进一步地，所述冷凝换热器的厚度大于1.5mm，延伸率不小于45％，抗压强度不小于510Mpa，屈服强度不小于230Mpa。
进一步地，所述锅炉燃烧器、上管板、烟箱、下管板、锅筒和定位板均为奥氏体不锈钢材质。
进一步地，所述锅筒侧壁下端位于被加热流体入口端下方还设置有排水管。
进一步地，每根所述蛇形冷凝换热器管均包括冷凝换热器管头、冷凝换热器连接管和蛇形冷凝换热器管体，每根冷凝换热器连接管的两端均通过冷凝换热器连接管连接有冷凝换热器管头，每根所述蛇形冷凝换热器管中的一个冷凝换热器管头固定在上管板中，另一个冷凝换热器管头固定在下管板中。
相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：本实用新型装置可以在燃烧器工作时通过烟气的冷凝换热，将燃气燃烧产物中水蒸气的汽化热(潜热)释放回收，提高冷凝燃烧器的热效率，并且还能大幅度降低燃气燃烧排烟中的NOx含量，缓解环境污染。
附图说明
图1是本实用新型的高效冷凝锅炉换热器的立体结构示意图；
图2是本实用新型的高效冷凝锅炉换热器的透视图；
图3是本实用新型中蛇形冷凝换热器管与上管板、下管板的连接结构示意图；
图4是本实用新型中高温烟气及冷凝液体的流向图；
图5是本实用新型中蛇形冷凝换热器管的结构示意图。
图中：1、锅炉燃烧器；2、上管板；3、蛇形冷凝换热器管；4、被加热流体入口端；5、烟箱；6、下管板；7、锅筒；8、被加热流体出口端；9、锅炉燃烧器安装孔；11、定位板；12、烟囱；13、排水管；41、冷凝换热器管头；42、冷凝换热器连接管；43、蛇形冷凝换热器管体。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。
如图1至图3所示，一种高效冷凝锅炉换热器，包括锅筒7、锅炉燃烧器1、冷凝换热管集成和烟箱5；其中，冷凝换热管集成位于锅筒7内部下方，锅炉燃烧器1位于锅筒7内部上端，锅筒7顶部设置有锅炉燃烧器安装孔9，锅炉燃烧器1固定在锅筒7内的锅炉燃烧器安装孔9中，使用时，锅炉燃烧器1外侧与锅筒7内侧之间充满冷凝液体，冷凝液体优选自来水，按一定比例预混好的空气和燃气，由锅炉燃烧器安装孔9进入锅炉燃烧器1中燃烧，燃烧后生成的高温烟气的辐射热经锅炉燃烧器1外侧壁传递给锅筒7内的冷凝液体，高温烟气温度将降低，同时锅炉燃烧器1得到冷却。冷凝换热管集成包括上管板2、下管板6、定位板11和冷凝换热器，冷凝换热器包括多根蛇形冷凝换热器管3，多根蛇形冷凝换热器管3的顶部与上管板2之间通过焊接相连，多根蛇形冷凝换热器管3的底部与下管板6之间通过焊接相连，所述下管板6与烟箱5之间为焊接或螺栓密封连接，多根蛇形冷凝换热器管3的上部还焊接有定位板11，所述定位板11与烟箱5的内壁间通过焊接相连。
作为本设计的一种优选技术方案，如图1至图5所示，每根蛇形冷凝换热器管3均包括冷凝换热器管头41、冷凝换热器连接管42和蛇形冷凝换热器管体 43，每根冷凝换热器连接管42的两端均通过冷凝换热器连接管42连接有冷凝换热器管头41，每根所述蛇形冷凝换热器管3中的一个冷凝换热器管头41固定在上管板2中，另一个冷凝换热器管头41固定在下管板6中。使用时，锅炉燃烧器1内产生的高温烟气经蛇形冷凝换热器管3上端冷凝换热器管头41进入蛇形冷凝换热器管3中，并自上向下通过蛇形冷凝换热器管3下侧的冷凝换热器管头41，其间高温烟气与蛇形冷凝换热器管3外部的水发生对流换热，温度逐渐减低至露点温度以下，烟气中的水蒸气随即发生冷凝，生成冷凝水，经蛇形冷凝换热器管3内侧流入烟箱5，冷凝过程中放出的相变热经蛇形冷凝换热器管 3传递给位于蛇形冷凝换热器管3外侧的水。
作为本设计的一种优选技术方案，如图1至图3所示，冷凝换热器采用垂直设置，冷凝换热器内的烟气流向与锅筒7内产生的冷凝水方向相同，通过锅筒7内的冷凝水可一直冲刷冷凝换热器内部，保持冷凝换热器内壁清洁，具有自清洁能力，从而保持冷凝换热器长期使用时换热能力不衰减。
如图1至图4所示，锅筒7侧壁下端设置有被加热流体入口端4，锅筒7侧壁上端设置有被加热流体出口端8。图4中细实线为冷凝用水在本实用新型的高效冷凝锅炉换热器内的流向，使用时，冷凝用水自锅筒7侧壁下端设置有被加热流体入口端4进入锅筒7，在蛇形冷凝换热器管3外自下而上流动，分别与蛇形冷凝换热器管3和锅炉燃烧器1发生对流换热及直接热传导，使得冷凝用水温度升高，经锅筒7上部被加热流体出口端8流出。
如图1至图4所示，烟箱5固定在锅筒7底部，烟箱5外侧连接有烟囱12，烟囱12与烟箱5连通；图4中粗虚线为混合燃气和高温烟气在本实用新型的高效冷凝锅炉换热器内的流向，使用时，按一定比例预混好的空气和燃气，由锅炉燃烧器安装孔9进入锅炉燃烧器1中燃烧，燃烧后生成的高温烟气的辐射热经锅炉燃烧器1外侧壁传递给锅筒7内的冷凝液体，高温烟气温度将降低，同时锅炉燃烧器1得到冷却，冷却后的烟气经烟囱12排出，从而将将燃气燃烧产物中水蒸气的汽化热(潜热)释放回收，提高冷凝燃烧器的热效率，并且还能大幅度降低燃气燃烧排烟中的NOx含量，缓解环境污染。
作为本设计的一种优选技术方案，蛇形冷凝换热器管3采用高压一次成型的奥氏体不锈钢无缝管制成，一次成型使其强度均匀，使用寿命长，不锈钢无缝管能够防止排烟结露的酸性腐蚀，提高耐用性。
作为本设计的一种优选技术方案，蛇形冷凝换热器管3为弯曲的波纹状柔性扁管，柔性扁管形变量大，可以很好的降低热应力影响，提高耐用性，波纹状能够提高水与烟气的换热面积，更好的吸收热量。
作为本设计的一种优选技术方案，锅筒7中的液体流动方向与蛇形冷凝换热器管3中的烟气方向相反，能够更好的对蛇形冷凝换热器管3中的烟气进行降温。
作为本设计的一种优选技术方案，冷凝换热器中的烟气温度范围为120℃～1500℃，蛇形冷凝换热器管3出口的烟气温度为50℃～120℃。
作为本设计的一种优选技术方案，冷凝换热器的厚度大于1.5mm，延伸率不小于45％，抗压强度不小于510Mpa，屈服强度不小于230Mpa，使得其耐压强度、形变强度符合使用要求。
作为本设计的一种优选技术方案，锅炉燃烧器1、上管板2、烟箱5、下管板6、锅筒7和定位板11均为奥氏体不锈钢材质。
作为本设计的一种优选技术方案，锅筒7侧壁下端位于被加热流体入口端4 下方还设置有排水管13，在对锅筒7内设备进行检修时，可通过排水管13排空锅筒7内的水。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种高效冷凝锅炉换热器，其特征在于：包括锅筒(7)、锅炉燃烧器(1)、冷凝换热管集成和烟箱(5)；
其中，所述冷凝换热管集成位于锅筒(7)内部下方，所述锅炉燃烧器(1)位于锅筒(7)内部上端，烟箱(5)固定在锅筒(7)底部；
所述烟箱(5)外侧连接有烟囱(12)，所述烟囱(12)与烟箱(5)连通；
所述锅筒(7)侧壁下端设置有被加热流体入口端(4)，锅筒(7)侧壁上端设置有被加热流体出口端(8)；
所述锅筒(7)顶部设置有锅炉燃烧器安装孔(9)，所述锅炉燃烧器(1)固定在锅筒(7)内的锅炉燃烧器安装孔(9)中；
所述冷凝换热管集成包括上管板(2)、下管板(6)、定位板(11)和冷凝换热器，所述冷凝换热器包括多根蛇形冷凝换热器管(3)，多根所述蛇形冷凝换热器管(3)的顶部与上管板(2)之间通过焊接相连，多根所述蛇形冷凝换热器管(3)的底部与下管板(6)之间通过焊接相连，所述下管板(6)与烟箱(5)之间为焊接或螺栓密封连接，多根蛇形冷凝换热器管(3)的上部还焊接有定位板(11)，所述定位板(11)与烟箱(5)的内壁间通过焊接相连。
2.根据权利要求1所述的高效冷凝锅炉换热器，其特征在于：所述冷凝换热器采用垂直设置，冷凝换热器内的烟气流向与锅筒(7)内的冷凝流体方向相同。
3.根据权利要求1或2所述的高效冷凝锅炉换热器，其特征在于：所述蛇形冷凝换热器管(3)采用高压一次成型的奥氏体不锈钢无缝管制成。
4.根据权利要求1或2所述的高效冷凝锅炉换热器，其特征在于：所述蛇形冷凝换热器管(3)为弯曲的波纹状柔性扁管。
5.根据权利要求1所述的高效冷凝锅炉换热器，其特征在于：所述锅筒(7)中的液体流动方向与蛇形冷凝换热器管(3)中的烟气方向相反。
6.根据权利要求1所述的高效冷凝锅炉换热器，其特征在于：所述冷凝换热器中的烟气温度范围为120℃～1500℃，蛇形冷凝换热器管(3)出口的烟气温度为50℃～120℃。
7.根据权利要求1所述的高效冷凝锅炉换热器，其特征在于：所述冷凝换热器的厚度大于1.5mm，延伸率不小于45％，抗压强度不小于510Mpa，屈服强度不小于230Mpa。
8.根据权利要求1所述的高效冷凝锅炉换热器，其特征在于：所述锅炉燃烧器(1)、上管板(2)、烟箱(5)、下管板(6)、锅筒(7)和定位板(11)均为奥氏体不锈钢材质。
9.根据权利要求1所述的高效冷凝锅炉换热器，其特征在于：所述锅筒(7)侧壁下端位于被加热流体入口端(4)下方还设置有排水管(13)。
10.根据权利要求1所述的高效冷凝锅炉换热器，其特征在于：每根所述蛇形冷凝换热器管(3)均包括冷凝换热器管头(41)、冷凝换热器连接管(42)和蛇形冷凝换热器管体(43)，每根冷凝换热器连接管(42)的两端均通过冷凝换热器连接管(42)连接有冷凝换热器管头(41)，每根所述蛇形冷凝换热器管(3)中的一个冷凝换热器管头(41)固定在上管板(2)中，另一个冷凝换热器管头(41)固定在下管板(6)中。
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| CN201920684478.9U CN210107756U (zh) | 2019-05-14 | 2019-05-14 | 一种高效冷凝锅炉换热器 |
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| CN201920684478.9U CN210107756U (zh) | 2019-05-14 | 2019-05-14 | 一种高效冷凝锅炉换热器 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116642345A (zh) * | 2023-05-30 | 2023-08-25 | 浙江广涛卫厨有限公司 | 一种复合型冷凝热交换器 |
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