CN212566305U - 一种烟气冷凝管以及一种燃气供热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种烟气冷凝管以及一种燃气供热器，用于解决现有技术中燃气供热装置冷凝水会在管道内积聚或浇灭火焰、燃气热值利用率低、烟气热量回收率低的技术问题；一种烟气冷凝管，包括水胆和火管，一种燃气供热器，包括烟气冷凝管、壳体、冷凝水入口、冷凝水出口、燃烧室、燃气管、冷凝水排出装置、排风机、控制器、冷凝水导出装置和电源；实施本实用新型的技术方案，设置高温段冷凝管和低温段冷凝管，防止冷凝水浇灭火焰；低温段冷凝管采用蛇形管，长度较长，烟气热回收效率高，有效提高供热器热功率；设置底部冷凝水引流装置，实时排出冷凝水；合理的过剩空气系数，燃气充分燃烧，热值利用率高同时防止生成一氧化碳。

Description

一种烟气冷凝管以及一种燃气供热器

技术领域

本实用新型涉及供热设备领域，特别涉及一种烟气冷凝管以及一种燃气供热器。

背景技术

供热设备在生活供热及工业用热领域有较为广泛的应用，其中，常用的是燃气供热炉。燃气供热炉主要分为两类，一类是直接使用燃气加热供热水，另一类是对燃烧生成的烟气通过热交换的方式在冷凝管中将热量传递至供热水。现有技术中，烟气冷凝管存在以下几个问题：烟气冷凝管在降温至100℃以下后，生成的冷凝水会回流浇灭火焰或在管道内积聚影响换热效果；换热效率低下导致大量热量被烟气带走浪费；燃气不充分燃烧，导致生成一氧化碳且燃气的热值利用率低下。

因此需要一种热回收效率高、燃气燃烧充分、冷凝水妥善处理不会浇灭火焰的烟气冷凝管及燃气供热器。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型中披露了一种烟气冷凝管以及一种燃气供热器，本实用新型的技术方案是这样实施的：

一种烟气冷凝管，包括：火管和水胆；其中，所述火管设置于所述水胆内部，所述水胆与所述火管之间形成液体腔；所述火管包括依次设置的烟气入口、高温段冷凝管、低温段冷凝管和烟气出口；所述烟气入口管径大于所述高温段冷凝管；所述低温段冷凝管设置底部冷凝水引流装置；所述低温段冷凝管为蛇形管；所述高温段冷凝管主体为膛线管。

优选地，所述高温段冷凝管还包括设置于所述膛线管两侧的翼板。

优选地，所述火管截面为椭圆形。

优选地，所述底部冷凝水引流装置为引流管，所述引流管连通所述低温段冷凝管内部，延伸至所述水胆外部。

一种燃气供热器，包括，具有前述特征的一种烟气冷凝管、壳体、冷凝水入口、冷凝水出口、燃烧室、燃气管、冷凝水排出装置、排风机、控制器和电源；所述烟气冷凝管的数量为大于等于一的；所述烟气冷凝管和所述燃烧室固定至所述壳体，所述烟气入口连通所述燃烧室；所述燃烧室固定至所述壳体，所述燃气管连通所述燃烧室；所述冷凝水入口和所述冷凝水出口固定至所述壳体，连通所述液体腔；所述排风机固定至所述壳体，连通所述烟气出口，所述电源连接所述排风机；所述冷凝水排出装置固定至所述壳体，连通所述底部冷凝水引流装置，延伸至所述壳体外侧；所述燃气管设置燃气阀；所述控制器固定至所述外壳，连接所述电源和所述排风机；所述冷凝水导出装置固定至所述外壳，连接所述烟气冷凝管的底部冷凝水引流装置。

优选地，所述燃烧室包括连接板和设置于所述连接板四周的挡板，所述烟气入口连接所述连接板。

优选地，所述冷凝水入口设置于所述壳体顶部，连接所述液体腔靠近所述烟气入口的一端；所述冷凝水出口设置于所述壳体顶部，连接所述液体腔靠近所述烟气出口的一侧。

优选地，所述排风机控制流入燃烧室空气的过剩空气系数为0.5-5。

优选地，所述燃气供热器，还包括一个以上的传感器，所述传感器连接所述控制器；所述传感器包括温度传感器、压力传感器或流量传感器中的一种及一种以上。

实施本实用新型的技术方案可解决现有技术中燃气供热装置冷凝水会在管道内积聚或浇灭火焰、燃气热值利用率低、烟气热量回收率低的技术问题；实施本实用新型的技术方案，设置高温段冷凝管和低温段冷凝管，防止烟气在高温段冷凝管中出现冷凝水浇灭火焰；低温段冷凝管采用蛇形管，长度较长，烟气热回收效率高，有效提高供热器热功率；设置底部冷凝水引流装置，实时排出冷凝水；合理的过剩空气系数，燃气充分燃烧，热值利用率高同时防止生成一氧化碳。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一种具体实施方式的烟气冷凝管结构示意图；

图2为本实用新型的一种具体实施方式的高温段冷凝管结构示意图；

图3为本实用新型的一种具体实施方式的火管结构示意图；

图4为本实用新型的一种具体实施方式的燃气供热器结构示意图；

图5为本实用新型的一种具体实施方式的延期冷凝器内部结构示意图；

图6为本实用新型的一种具体实施方式的燃烧室结构示意图；

图7为本实用新型的一种具体实施方式的冷凝水排除装置结构示意图。

在上述附图中，各图号标记分别表示：

1-火管；2-水胆；3-液体腔；4-烟气入口；5-高温段冷凝管；6-低温段冷凝管；7-烟气出口；8-底部冷凝水引流装置；9-烟气冷凝管；10-壳体；11-冷凝水入口；12-冷凝水出口；13-燃烧室；14-燃气管；15-冷凝水排出装置；16-排风机；17-控制器；18-连接板；19-挡板；20-烟气孔；21-传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的一种具体实施方式中，一种烟气冷凝管9，如图1、图2、图3、图5和图7所示，包括：火管1和水胆2；其中，火管1设置于水胆2内部，水胆2与火管1之间形成液体腔3；火管1包括依次设置的烟气入口4、高温段冷凝管5、低温段冷凝管6和烟气出口7；烟气入口4管径大于高温段冷凝管5；低温段冷凝管6设置底部冷凝水引流装置8；低温段冷凝管6为蛇形管；高温段冷凝管5主体为膛线管。

在该具体实施方式中，火管1和水胆2可以使用不锈钢制造，成本低廉，具有较高的强度，便于安装，并且换热系数相对较高。火管1和水胆2均可以使用焊接的工艺将多部分焊接组合而成，火管1和水胆2可以于两端焊接固定，减少连接结构对冷凝水在液体腔3内部流动时造成影响。高温段冷凝管5与烟气出口7竖直设置，低温段冷凝管6直管部分水平设置。烟气进入烟气入口4后，沿着竖直方向迅速上升，由于高温段冷凝管5长度较短，控制烟气流速和冷凝管流速等参数可以使烟气在进入低温段冷凝管6时高于100℃，因此烟气在高温段冷凝管5内不会出现冷凝水，可以避免冷凝水浇灭火焰的情况，提高装置的安全性和可靠性。低温段冷凝管6设置为蛇形管，总共的管长较长，利于冷凝水与烟气进行充分的热交换，提高烟气冷凝管9的热回收效率，降低烟气排出时的温度。烟气在100℃以下逐渐降温时，烟气中的水分逐渐冷凝，形成的冷凝水沿着蛇形管流至低温段冷凝管6最低处，从底部冷凝水引流装置8流出，避免了冷凝水积聚导致的气流紊乱或烟气管堵塞，降低装置的维护成本。

高温段冷凝管5内部设置膛线，扰动烟气，使烟气中靠近管壁的低温气体与靠近管中心的高温气体在紊流中充分混合，提高烟气在高温段冷凝管5的热交换效率，使烟气在高温段冷凝管5迅速降温，提高延期冷凝管整体的热回收效率。同时，进入低温段冷凝管6的烟气温度相对较低，对低温段冷凝管6的耐热性能要求低，利于延长装置整体寿命。烟气温度较高，气压较低，导致烟气入口4处气体流速较大，随着烟气的冷凝，烟气的气压逐渐升高，气体流速逐渐降低。为了使烟气冷凝管9可以正常工作，烟气入口4的管径设置为大于火管1其余部分主体的。

在一种优选的实施方式中，如图1、图2和图3所示，高温段冷凝管5还包括设置于膛线管两侧的翼板。翼板也可以使用不锈钢材料制造，可以通过焊接固定至膛线管，翼板也可以与膛线管一体化制造。设置翼板便于火管1固定至水胆2，翼板的外延可以焊接至水胆2，同时翼板本身具有导热性，可以从膛线管上吸收一部分热量，传导至液体腔3中，进一步增加高温段冷凝管5的热回收速度。

在一种优选的实施方式中，如图1和图3所示，火管1截面为椭圆形。相对于传统的方管形冷凝管，椭圆形的火管1成型工艺更简单，利于降低生产成本，同时有效地减少了滞流死角，增加提热交换的面积；相对于传统的圆形冷凝管，椭圆形的火管1在通流面积一致的情况下，增加了表面积即热交换面积，有利于提高冷凝管整体的热回收效率。

在一种优选的实施方式中，如图1、图5和图7所示，底部冷凝水引流装置8为引流管，引流管连通低温段冷凝管6内部，延伸至水胆2外部。低温段冷凝管6为蛇形管，在其中冷凝生成的冷凝水会顺着蛇形管流至底部，通过引流管流出烟气冷凝管9。烟气在排风机16的作用下从烟气出口7流出，冷凝水在重力的作用下通过引流管流出。引流管结构简单，利于批量化生产。

一种燃气供热器，包括，具有前述特征的一种烟气冷凝管9、壳体10、冷凝水入口11、冷凝水出口12、燃烧室13、燃气管14、冷凝水排出装置15、排风机16、控制器17和电源；烟气冷凝管9的数量为大于等于一的；烟气冷凝管9和燃烧室13固定至壳体10，烟气入口4连通燃烧室13；燃烧室13固定至壳体10，燃气管14连通燃烧室13；冷凝水入口11和冷凝水出口12固定至壳体10，连通液体腔3；排风机16固定至壳体10，连通烟气出口7，电源连接排风机16；冷凝水排出装置15固定至壳体10，连通底部冷凝水引流装置8，延伸至壳体10外侧；燃气管14设置燃气阀；控制器17固定至外壳，连接电源和排风机16；冷凝水导出装置固定至外壳，连接烟气冷凝管9的底部冷凝水引流装置8。

在该具体实施方式中，燃气供热器的各主体部件可以使用不锈钢材料制备，耐高温耐腐蚀并且具有较高强度，成本低廉，利于批量化生产。壳体10内各部件可以通过焊接的方式固定至壳体10，也可以使用螺栓固定等可拆卸方式固定至壳体10，便于拆卸和安装，降低后续维护的时间成本和人力成本。壳体10底部开口，燃烧室13设置于壳体10底部，燃气燃烧后的烟气温度较高，自动向上方流动，同时在排风机16的作用下，烟气冷凝管9内形成负压，将烟气吸入烟气冷凝管9中，调整燃气管14燃气出口的位置，可以防止烟气泄露。

排风机16可以使用涡轮排风机，设置于外壳顶部，连接多个烟气出口7。排风机16的数量为两个，分别用于连接不同的烟气出口7，给烟气提供足够动力。用户可以根据需要选择合适数量的烟气出口7。烟气冷凝管9整体设置于竖直平面内，高温段冷凝管5和烟气出口7竖直设置，低温段冷凝管6直管部分水平设置，多个烟气冷凝管9交错设置，最大化利用外壳内部的空间，利于减小装置整体体积。冷凝水入口11可以连接外部冷凝水泵送系统或其他工业用水管路，冷凝水出口12连通用热管路，用于利用回收的烟气热量。控制器17为触摸屏，用于展示燃气供热器的工作状况以及控制其工作状态。燃气阀可以使用电子阀，电连接至控制器17。控制器17也可以根据情况选择简单的开关或复杂的工控机等设备。冷凝水导出装置可以为导流槽，多个引流管的流出的冷凝水通过导流槽流出。

在一种优选的实施方式中，如图1和图6所示，燃烧室13包括连接板18和设置于连接板18四周的挡板19，烟气入口4连接连接板18。

连接板18上设置多个形状贴合烟气入口4的烟气孔20，用于连接烟气入口4。燃烧室13四周设置挡板19，燃气管14的供气端可以设置于利于连接板18与挡板19形成的腔室内部，使燃烧火焰不外溢出，避免异物飞入或风雪造成燃气的熄灭，提高装置的可靠性和安全性。

在一种优选的实施方式中，如图1、图4、图5和图7所示，冷凝水入口11设置于壳体10顶部，连接液体腔3靠近烟气入口4的一端；冷凝水出口12设置于壳体10顶部，连接液体腔3靠近烟气出口7的一侧。冷凝水采用下入上出的方式，有效地排出了液体腔3内地气泡，消除了干烧的隐患的同时使冷凝水在水胆2中充分换热、大大提高冷凝管的换热效率，使燃气供热器可以在高燃气供应的情况下实现较高的热值利用率，燃气供热器可以实现高功率高热量利用率工作。燃气供热器的冷凝水入口11、冷凝水出口12、烟气出口7均设置于壳体10顶部，维护方便。冷凝水入11和冷凝水出口12与液体腔3通过管道连接，可以通过焊接连接至液体腔3。

在一种优选的实施方式中，如图4和图5所示，排风机16控制流入燃烧室13空气的过剩空气系数为0.5-5。在该具体实施方式中，使用的燃气为天然气，过剩空气系数为1.18，在该过剩空气系数下，排风机16流量、压力和燃气供应量、冷凝烟道的流通量达到最优效果，可以大大提高燃气热值的利用率。同时可以使燃气充分燃烧，防止生成一氧化碳，提高装置的安全性。在该过剩空气系数下，结合冷凝管的结构设计，可以在燃气最大流量燃烧的满功率运行下，达到106％的热效率，大大提高燃烧功率，远远超过现有设备的热回收能力。

在一种优选的实施方式中，一种燃气供热器，如图1、图3、图4和图5所示，还包括一个以上的传感器21，传感器21连接控制器17；传感器21包括温度传感器、压力传感器或流量传感器中的一种及一种以上。燃气供热器中可以在烟气出口7处设置温度传感器监控烟气温度、在冷凝水出口12处设置温度传感器监控冷凝水温度、在火管1内设置气体压力传感器或流量传感器监控烟气压力或流量。用户可以从成本、监控方式等方面选择合适的传感器21，用于监控燃气供热器的工作状况。

需要指出的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种烟气冷凝管，其特征在于，包括：火管和水胆；其中，所述火管设置于所述水胆内部，所述水胆与所述火管之间形成液体腔；

所述火管包括依次设置的烟气入口、高温段冷凝管、低温段冷凝管和烟气出口；

所述烟气入口管径大于所述高温段冷凝管；

所述低温段冷凝管设置底部冷凝水引流装置；

所述低温段冷凝管为蛇形管；

所述高温段冷凝管主体为膛线管。

2.根据权利要求1所述的一种烟气冷凝管，其特征在于，所述高温段冷凝管还包括设置于所述膛线管两侧的翼板。

3.根据权利要求2所述的一种烟气冷凝管，其特征在于，所述火管截面为椭圆形。

4.根据权利要求3所述的一种烟气冷凝管，其特征在于，所述底部冷凝水引流装置为引流管，所述引流管连通所述低温段冷凝管内部，延伸至所述水胆外部。

5.一种燃气供热器，其特征在于，包括，根据权利要求1-4任一所述的一种烟气冷凝管、壳体、冷凝水入口、冷凝水出口、燃烧室、燃气管、冷凝水排出装置、排风机、控制器、冷凝水导出装置和电源；

所述烟气冷凝管的数量为一个或者一个以上的；

所述烟气冷凝管和所述燃烧室固定至所述壳体，所述烟气入口连通所述燃烧室；

所述燃烧室固定至所述壳体，所述燃气管连通所述燃烧室；所述冷凝水入口和所述冷凝水出口固定至所述壳体，连通所述液体腔；

所述排风机固定至所述壳体，连通所述烟气出口，所述电源连接所述排风机；

所述冷凝水排出装置固定至所述壳体，连通所述底部冷凝水引流装置，延伸至所述壳体外侧；

所述燃气管设置燃气阀；

所述控制器固定至所述壳体，连接所述电源和所述排风机；所述冷凝水导出装置固定至所述壳体，连接所述烟气冷凝管的底部冷凝水引流装置。

6.根据权利要求5所述的一种燃气供热器，其特征在于，所述燃烧室包括连接板和设置于所述连接板四周的挡板，所述烟气入口连接所述连接板。

7.根据权利要求6所述的一种燃气供热器，其特征在于，所述冷凝水入口设置于所述壳体顶部，连接所述液体腔靠近所述烟气入口的一端；所述冷凝水出口设置于所述壳体顶部，连接所述液体腔靠近所述烟气出口的一侧。

8.根据权利要求7所述的一种燃气供热器，其特征在于，所述排风机控制流入燃烧室空气的过剩空气系数为0.5-5。

9.根据权利要求8所述的一种燃气供热器，其特征在于，还包括一个以上的传感器，所述传感器连接所述控制器；

所述传感器包括温度传感器、压力传感器或流量传感器中的一种及一种以上。

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