CN217483002U - 一种碳化硅换热器及采用该换热器的远红外燃烧式壁挂炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种碳化硅换热器及采用该换热器的远红外燃烧式壁挂炉，碳化硅换热器包括外壳，在所述外壳上设置有进水口和出水口，由所述外壳围成供换热介质流动的介质腔，在所述介质腔内安装有形成水流通道的若干碳化硅换热管，所述进水口和出水口之间通过水流通道连通。本实用新型大幅提升了在壁挂炉等加热设备中安装使用的换热器的耐腐蚀性能，而且不易发生积碳堵塞的现象，提升了换热效率。

Description

一种碳化硅换热器及采用该换热器的远红外燃烧式壁挂炉

技术领域

本实用新型涉及一种碳化硅换热器及采用该换热器的远红外燃烧式壁挂炉，属于加热设备技术领域。

背景技术

为了减少对环境的污染，目前燃气壁挂炉已普遍被使用，而且为了提高热效率，在燃气壁挂炉中采用冷凝式换热器，利用高温燃气与低温水进行热交换，使水温上升形成热水或蒸汽，供采暖或烹调、消毒等使用。

目前国内所有全预混冷凝式燃气壁挂炉的换热器基本采用铜、铝板换、或采用不锈钢扁管盘绕而成、或采用铝镁合金铸造而成，壁挂炉的燃烧方式大多采用蓝颜燃烧。

上述用于生产换热器的材料用在冷凝式燃气壁挂炉上，有着相同的缺点和不足：一是，由于冷凝式燃气壁挂炉烟气是低温排放，会产生很多含硫的冷凝水，这对铝、铜换热器有较强的腐蚀性，会氧化结垢而发生堵塞；二是，由于大多燃气壁挂炉采用的是蓝焰燃烧方式，受燃气压力、热值变化和海拔高度的影响，燃空比会有变化，缺氧时燃烧不充分，在只有2、3毫米的翅片间隙中发生积碳堵塞，特别是只有2毫米间隙的扁平不锈钢盘管换热器上，积碳堵塞现象尤为突出。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是，提供一种耐腐蚀性好、不易堵塞，且有利于提升换热效率的碳化硅换热器，同时提供一种采用该换热器的远红外燃烧式壁挂炉。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种碳化硅换热器，包括外壳，在所述外壳上设置有进水口和出水口，由所述外壳围成供换热介质流动的介质腔，在所述介质腔内安装有形成水流通道的若干碳化硅换热管，所述进水口和出水口之间通过水流通道连通。

进一步，所述介质腔内的换热介质为燃烧器产生的烟气，在介质腔内由上至下流动，所述外壳向上延伸形成安装燃烧器的燃烧腔，向下延伸形成冷凝水分离腔。

进一步，若干所述碳化硅换热管平行排列布置，所述碳化硅换热管的延伸方向与介质腔内的介质流动的方向具有一定夹角。

进一步，所述碳化硅换热管沿垂向排列有若干层，所述进水口至出水口之间的各层碳化硅换热管依次通过连通结构串联连接形成由下至上的一列或多列Z字形的水流通道。

进一步，所述进水口连接有分水腔，所述出水口连接有集水腔，最底层的碳化硅换热管的入水端与所述分水腔连通，最顶层的碳化硅换热管的出水端与所述集水腔连通。

进一步，所述连通结构为设置在碳化硅换热管两端的密闭的水腔，每层所述碳化硅换热管出水端的水腔用于将其与上层碳化硅换热管的入水端连通，形成Z字形的水流通道，同一层中的碳化硅换热管全部或部分端部与同一水腔连通，相邻的水腔之间通过隔板分隔；

或，所述连通结构为设置在碳化硅换热管两端的U形管接头，所述碳化硅换热管的出水端通过U形管接头与对应的上层碳化硅换热管的入水端连通，形成Z字形的水流通道。

进一步，所述外壳包括外板及安装在所述外板两外侧面上的流道板，所述碳化硅换热管的端部密封穿过外板，在所述流道板与外板之间形成水腔，在所述流道板与外板之间设置所述隔板，所述流道板密封固定安装在所述外板上。

进一步，在所述介质腔内安装有若干个扰流件，所述扰流件安装在碳化硅换热管外部的空间内。

进一步，所述扰流件与碳化硅换热管平行设置，并与碳化硅换热管相互交错排列。

进一步，所述扰流件为缠绕成圆筒状的螺旋丝。

进一步，所述螺旋丝的螺距为2-5mm。

本实用新型的另一个技术方案是：

一种远红外燃烧式壁挂炉，远红外燃烧式壁挂炉，包括燃烧器总成、换热器、底座及排烟管，所述换热器采用如上所述的壁挂炉用换热器，所述燃烧器总成和底座分别安装在换热器的顶部和底部，所述排烟管安装在换热器的一侧并垂直向上。

进一步，所述燃烧器总成包括燃烧器、上盖和风机，所述上盖安装在所述换热器的外壳顶部，在所述上盖内形成燃气混合腔，在所述上盖上设置有进气口，在所述进气口处安装所述风机，所述燃烧器通过燃烧器安装框固定在所述外壳上。

进一步，所述燃烧器安装框为环形，上边缘具有向外的外翻边，下边缘具有向内的内翻边，所述外翻边搭置在换热器的外壳上并固定，所述燃烧器搭置在所述内翻边上安装。

进一步，所述上盖的最外边缘具有向下的翻边，在所述翻边的内侧具有一圈台阶状的结构，台阶状结构形成一圈压环，将所述上盖固定在外壳上时，所述压环将所述燃烧器安装框的外翻边压紧固定在外壳上实现燃烧器安装框的安装。

综上内容，本实用新型所提供的一种碳化硅换热器及采用该换热器的远红外燃烧式壁挂炉，与现有技术相比，具有如下优点：

(1)本实用新型通过采用碳化硅换热管做为壁挂炉等加热设备的主换热器件，利用碳化硅具有极高的抗氧化、不结垢、耐高温、高压、红外热吸收好且换热效率高的物理特性，大幅提升了壁挂炉等加热设备换热器的耐腐蚀性能，而且不易发生积碳堵塞的现象，提升了换热效率，降低了排烟温度。

(2)本实用新型利用碳化硅换热管与远红外燃烧器搭配，利用其物理频谱更加接近的特性，实现共振吸收，进一步达到了高效节能、低排放的环保目的。

附图说明

附图作为本实用新型的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是本实用新型换热器实施例一结构示意图一；

图2是本实用新型换热器实施例一结构示意图二；

图3是本实用新型壁挂炉整机结构示意图；

图4是本实用新型壁挂炉结构剖示图一；

图5是本实用新型壁挂炉结构剖示图二；

图6是本实用新型燃烧器总成结构示意图；

图7是本实用新型底座结构示意图；

图8是本实用新型换热器实施例二结构示意图。

如图1至图8所示，外壳1，进水口2，出水口3，外板4，隔热材 5，烟气腔6，碳化硅换热管7，集水腔8，分水腔9，水腔10，隔板11，流道板12，密封圈13，螺钉14，密封板15，扰流件16，螺旋丝17，燃烧腔18，冷凝水分离腔19，燃烧器总成20，换热器21，底座22，外延部22a，排烟管23，燃烧器24，上盖25，翻边25a，压环25b，风机26，燃气混合腔27，进气口28，燃气止回阀29，分配板30，扰流柱31，燃烧器安装框32,外翻边32a,内翻边32b，排烟口33，排水口34，点火针35，观火孔36，隔板37。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例一：

如图1和图2所示，本实用新型提供的一种碳化硅换热器，安装在壁挂炉等加热设备上，包括外壳1，在外壳1上设置有进水口2和出水口3，进水口2设置在底部，出水口3设置在顶部。由外壳1围成供换热介质流动的介质腔，在介质腔内安装有形成水流通道的若干碳化硅换热管7，进水口2和出水口3之间通过水流通道连通，水流通道内的水与介质腔内的换热介质进行热交换。

本实施例中，换热介质为壁挂炉等加热设备中的燃烧器产生的高温烟气，介质腔为供高温烟气流动的烟气腔6，高温烟气在烟气腔6内由上至下流动。外壳1包括外板4，在外板4的内侧表面上安装有一层隔热材5，隔热材5用胶粘贴固定在外板4上，隔热材5起到保温隔热的作用。烟气腔6由隔热材5围成，燃烧器产生的高温烟气在烟气腔6内由上至下流动。

本实施例中优选，碳化硅换热管7在烟气腔6内沿垂向排列有若干层，每层中包括有一个或多个平行排列的碳化硅换热管7。各层碳化硅换热管7平行排列布置，碳化硅换热管7的延伸方向与烟气腔6内气体流动的方向垂直。碳化硅换热管7优选采用等直径管，碳化硅换热管7垂直安装在外壳1的两侧壁上。当然，碳化硅换热管7也可以倾斜安装在烟气腔6内，碳化硅换热管7的延伸方向与烟气腔6内气体流动的方向具有一定夹角，碳化硅换热管7倾斜安装在外壳1的两侧壁上。

进水口2至出水口3之间的各层碳化硅换热管7依次通过连通结构串联连接形成由下至上流动的Z字形的水流通道。采用Z字形的水流通道有利于大幅提高低温水与高温烟气的换热流程，使水可以充分吸收高温烟气的热量，进而有利于提升换热器的换热效率，提高出水温度和减少燃气用量。如图1和图2所示，本实施例中共设置有14层碳化硅换热管7，每层中设置有5根碳化硅换热管7，以保证换热器的换热效率达到最优值。

该壁挂炉的换热器采用了碳化硅换热管7做为主换热器件，因碳化硅具有极高的抗氧化、不结垢、耐高温、高压、红外热吸收好且换热效率高的物理特性，进而大幅提升了壁挂炉换热器的的耐腐蚀性能，而且不易发生积碳堵塞的现象，进一步提升了换热效率。

本实施例中，进水口2连接有分水腔9，最底层的碳化硅换热管7 的入水端与该分水腔9连通，由进水口2进入的低温水在分水腔9内分配至最底层的所有碳化硅换热管7内，这种结构有利于使各碳化硅换热管7内的水量均匀，有利于使水充分吸收高温烟气的热量。出水口3连接有集水腔8，最顶层的所有碳化硅换热管7的出水端与集水腔8连通，从最顶层的碳化硅换热管7流出的高温水或高温蒸汽先汇集至集水腔8 内，再从出水口3流出。

本实施例中，优选，用于连接各层碳化硅换热管7的连通结构为设置在碳化硅换热管7两端的密闭的水腔10，同一层中的5根碳化硅换热管7的端部全部与同一水腔10连通，上下相邻的水腔10之间通过水平的隔板11分隔。

具体地，每层的碳化硅换热管7出水端的水腔10均用于将其与上层碳化硅换热管7的入水端连通，进而形成由下至上的Z字形的水流通道。本实施例中，每层碳化硅换热管7的出水都会在该端的水腔10内进行混合，然后再重新分配至上层的各个碳化硅换热管7内，这样，有利于平衡从不同碳化硅换热管7内流出的水的温度，进而有利于提高下一层碳化硅换热管7中的水与高温烟气之间的换热效率。

如图1和图2所示，本实施例中，在外板4的两侧面(即碳化硅换热管7两端对应的两个侧面)上还分别安装有流道板12，碳化硅换热管 7的端部穿过外板4，在碳化硅换热管7的端部还安装有一圈密封圈13 用于将烟气腔与水腔10密封隔离。在流道板12与外板4之间形成密闭的水腔10，在流道板12与外板4之间设置多个隔板11，多个隔板11用于分隔水腔10。隔板11可以与流道板13一体成型，与可以与外板4一体成型。本实施例中，隔板11采用波浪形的结构，与碳化硅换热管7的圆形端部配合。

流道板12与外板4之间通过多个螺钉14固定连接，在流道板12的四周与外板4之间设置有一圈密封板15，螺钉14穿过密封板15与外板 4固定连接。密封板15用于保证在流道板12与外板4之间形成的水腔 10的密封性。密封板15与流道板12为一体的结构，当然，密封板15 也可以单独设置安装。

上述的进水口2和出水口3均开在流道板12上，利用进水口2一侧的最下层的隔板11与底部的密封板15之间隔成分水腔9，利用出水口3 一侧的最上层的隔板11与顶部的密封板15之间隔成集水腔8。水从进水口2进入后，经过分水腔9均匀进入最底层的5根碳化硅换热管7内，再沿碳化硅换热管7向图1中的左端流动，流出后进入左端的水腔10，再重新进入上层的5根碳化硅换热管7内，依次向上沿Z字形流动，同时与从上至下的高温烟气换热，高温水或高温蒸汽从顶部的出水口3流出，供用户使用，换热后的低温烟气从壁挂炉的排烟口排出。

如图1和图2所示，本实施例中优选，在烟气腔6内还安装有若干个扰流件16，扰流件16安装在碳化硅换热管7外部的空间内。扰流件 16更优选采用与碳化硅换热管7平行的方式安装，在相邻两层碳化硅换热管7之间均安装有多个扰流件16，扰流件16与碳化硅换热管7之间相交错排列，每个碳化硅换热管7的周围围绕着3个扰流件16。

多个扰流件16对在烟气腔6内流动的烟气起到扰流的作用，进而使气流与碳化硅换热管7内流动的水得以更加充分的换热，这样更有利于降低换热后烟气的温度，也有利于提高出水温度和减少燃气量。同时，最上若干层的扰流件16在高温烟气的作用下可加热至500-600℃，还可使未燃尽的燃气得以二次燃烧，达到净化排放的目的。本实施例中，由于采用了扰流件16以提高换热效率，省略了现有技术中为了增加换热量所使用的翅片，进而也避免了在只有2、3毫米的翅片间隙中发生积碳堵塞的现象。

本实施例中更优选，扰流件采用缠绕成圆筒状的螺旋丝17的结构，螺旋丝17与碳化硅换热管7平行设置。螺旋丝17优选采用不锈钢丝缠绕形成，螺旋丝17的两端固定在隔热材5上，螺旋丝17的螺距优选为 2-5mm，既能保证气流顺利流动，又能够达到最佳的扰流和二次燃烧的效果。在相邻两层碳化硅换热管7之间均安装有多个螺旋丝17，螺旋丝17 与碳化硅换热管7之间相交错排列，每个碳化硅换热管7的周围围绕着 3个螺旋丝17，用以达到最佳的扰流和二次燃烧的效果。

本实施例中，外板4和隔热材5一并向上延伸形成燃烧腔18，向下延伸形成冷凝水分离腔19，壁挂炉等加热设备的燃烧器安装在燃烧腔18 内，降温后的烟气与烟气降温过程中产生的冷凝水在冷凝水分离腔19内分离，低温烟气从排烟管排出，冷凝水从冷凝水分离腔19底部的排水口排出。

本实施例中还同时提供一种远红外燃烧式壁挂炉，如图3至图7所示，壁挂炉包括燃烧器总成20、换热器21、底座22及排烟管23，换热器21采用如上所述的采用碳化硅换热管7的换热器。

燃烧器总成20和底座22分别安装在换热器21的顶部和底部，排烟管23安装在换热器21的一侧并垂直向上。

其中，燃烧器总成20包括燃烧器24、上盖25和风机26。燃烧器 24采用红外燃烧板，安装在换热器21的顶部，呈倒置的状态。上盖25 通过多个螺钉固定安装在换热器21的外壳1的顶部，上盖25的四周具有向下的翻边25a，翻边25a密封卡在外板4的外侧。

上盖25具有向上凸出的部分，进而在上盖25内形成燃气混合腔27，燃烧器24安装在换热器21顶部的燃烧腔18内，位于燃气混合腔27与最上层的碳化硅换热管7之间。在上盖25上设置有进气口28，进气口 28与燃气混合腔27连通，在进气口28处安装风机26，在进气口28与风机26之间还安装有燃气止回阀29。在燃气混合腔27与燃烧器24之间还设置有分配板30，用以均匀分配燃气，使燃烧更加充分，火焰更加均匀。

为了使燃气和空气在燃气混合腔27内混合的更加充分，以提高燃烧效率，本实施例中优选，在燃气混合腔27内还设置有若干个扰流柱31，扰流柱31固定在上盖25的内表面上，扰流柱31向燃气混合腔27内伸出，扰流柱31与上盖25一体成型。

燃烧器24通过燃烧器安装框32固定安装在换热器21的外壳1上，燃烧器安装框32为环形，上边缘具有向外的外翻边32a，下边缘具有向内的内翻边32b，外翻边32a搭置在换热器21的外壳1上并固定，燃烧器24搭置在内翻边32b上实现燃烧器24的安装。上盖25上在翻边25a 的内侧还具有一圈台阶状的结构，台阶状的结构形成一圈压环25b，将上盖25固定在外壳1上时，压环25b正好将外翻边32a压紧固定在外壳 1上。此种安装结构，易于燃烧器24的拆装，方便日常维护。分配板30 也通过卡接结构等固定在燃烧器安装框32上，同时利用分配板30将燃烧器24卡固在内翻边32b上。

在换热器21底部的冷凝水分离腔19下方安装底座22，底座22通过螺钉与外壳1连接。底座22的一侧具有向外伸出至外壳1外侧的外延部22a，外延部22a整体为三角形，以节约换热器21的占用空间。在外延部22a上设置排烟口33，排烟口33与排烟管23固定连接，在底座22 的底部设置有排水口34，冷凝水从排水口34中排出。为了方便排水，底座22的底表面为向排水口34方向倾斜的斜面。

在燃烧腔18一侧的外壳1上，还设置有点火针35和观火孔36，观火孔36用于方便使用者观察火焰燃烧情况。

燃烧器24燃烧后产生的高温烟气在风机26的作用下向下流动进入换热器21内，低温水从底部的进水口2进入换热器21内并在水压的作用下沿碳化硅换热管7向上流动，换热后的低温烟气从排烟管23排出，换热后的高温蒸汽或高温水从顶部的出水口3排出，换热后烟气中的冷凝水从底座22上的排水口34排出。控制器安装在外壳的内部，控制器用于控制燃烧器的火力大小等。

本实用新型通过采用了若干个碳化硅换热管7做为主换热器件，因碳化硅具有极高的抗氧化、不结垢、耐高温、高压、红外热吸收好且换热效率高的物理特性，大幅提升了壁挂炉换热器的耐腐蚀性能，而且不易发生积碳堵塞的现象，提升了换热效率，降低了排烟温度。

本实用新型利用碳化硅换热管7与远红外燃烧器24搭配，利用其物理频谱更加接近的特性，实现共振吸收，进一步达到了高效节能、低排放的环保目的。

实施例二：

如图8所示，与实施例一不同之处在于，本实施例中，同一层中的碳化硅换热管7中只有部分与同一水腔10连通，即一层中可以再利用垂直的隔板37再分隔出两个或更多个水腔10，如两根、三根碳化硅换热管7共用一个水腔10。当然，也可以每根碳化硅换热管7的两端分别设置有独立的水腔10，即一层中利用四个垂直的隔板37再分隔出五个水腔10。

当然，连通结构也可以仅采用设置在碳化硅换热管7两端的U形管接头(图中未示出)，每层碳化硅换热管7出水端的U形管接头用于与上层对应的碳化硅换热管7的入水端连通，最终形成由下至上的Z字形的水流通道。

上述两种结构，在进水口2和出水口3之间形成了平行的多列Z字形水流通道。

其它结构与实施例一中所述相同，这里不再另外详细描述。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。

Claims (15)

1.一种碳化硅换热器，其特征在于：包括外壳，在所述外壳上设置有进水口和出水口，由所述外壳围成供换热介质流动的介质腔，在所述介质腔内安装有形成水流通道的若干碳化硅换热管，所述进水口和出水口之间通过水流通道连通。

2.根据权利要求1所述的碳化硅换热器，其特征在于：所述介质腔内的换热介质为燃烧器产生的烟气，在介质腔内由上至下流动，所述外壳向上延伸形成安装燃烧器的燃烧腔，向下延伸形成冷凝水分离腔。

3.根据权利要求1所述的碳化硅换热器，其特征在于：若干所述碳化硅换热管平行排列布置，所述碳化硅换热管的延伸方向与介质腔内的介质流动的方向具有一定夹角。

4.根据权利要求1所述的碳化硅换热器，其特征在于：所述碳化硅换热管沿垂向排列有若干层，所述进水口至出水口之间的各层碳化硅换热管依次通过连通结构串联连接形成由下至上的一列或多列Z字形的水流通道。

5.根据权利要求4所述的碳化硅换热器，其特征在于：所述进水口连接有分水腔，所述出水口连接有集水腔，最底层的碳化硅换热管的入水端与所述分水腔连通，最顶层的碳化硅换热管的出水端与所述集水腔连通。

6.根据权利要求4所述的碳化硅换热器，其特征在于：所述连通结构为设置在碳化硅换热管两端的密闭的水腔，每层所述碳化硅换热管出水端的水腔用于将其与上层碳化硅换热管的入水端连通，形成Z字形的水流通道，同一层中的碳化硅换热管全部或部分端部与同一水腔连通，相邻的水腔之间通过隔板分隔；

或，所述连通结构为设置在碳化硅换热管两端的U形管接头，所述碳化硅换热管的出水端通过U形管接头与对应的上层碳化硅换热管的入水端连通，形成Z字形的水流通道。

7.根据权利要求6所述的碳化硅换热器，其特征在于：所述外壳包括外板及安装在所述外板两外侧面上的流道板，所述碳化硅换热管的端部密封穿过外板，在所述流道板与外板之间形成水腔，在所述流道板与外板之间设置所述隔板，所述流道板密封固定安装在所述外板上。

8.根据权利要求1-7任一项所述的碳化硅换热器，其特征在于：在所述介质腔内安装有若干个扰流件，所述扰流件安装在碳化硅换热管外部的空间内。

9.根据权利要求8所述的碳化硅换热器，其特征在于：所述扰流件与碳化硅换热管平行设置，并与碳化硅换热管相互交错排列。

10.根据权利要求8所述的碳化硅换热器，其特征在于：所述扰流件为缠绕成圆筒状的螺旋丝。

11.根据权利要求10所述的碳化硅换热器，其特征在于：所述螺旋丝的螺距为2-5mm。

12.一种远红外燃烧式壁挂炉，包括燃烧器总成、换热器、底座及排烟管，其特征在于：所述换热器采用如权利要求1-11任一项所述的壁挂炉用换热器，所述燃烧器总成和底座分别安装在换热器的顶部和底部，所述排烟管安装在换热器的一侧并垂直向上。

13.根据权利要求12所述的远红外燃烧式壁挂炉，其特征在于：所述燃烧器总成包括燃烧器、上盖和风机，所述上盖安装在所述换热器的外壳顶部，在所述上盖内形成燃气混合腔，在所述上盖上设置有进气口，在所述进气口处安装所述风机，所述燃烧器通过燃烧器安装框固定在所述外壳上。

14.根据权利要求13所述的远红外燃烧式壁挂炉，其特征在于：所述燃烧器安装框为环形，上边缘具有向外的外翻边，下边缘具有向内的内翻边，所述外翻边搭置在换热器的外壳上并固定，所述燃烧器搭置在所述内翻边上安装。

15.根据权利要求14所述的远红外燃烧式壁挂炉，其特征在于：所述上盖的最外边缘具有向下的翻边，在所述翻边的内侧具有一圈台阶状的结构，台阶状结构形成一圈压环，将所述上盖固定在外壳上时，所述压环将所述燃烧器安装框的外翻边压紧固定在外壳上实现燃烧器安装框的安装。

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