具有高負荷預混合燃燒器的冷凝燃氣鍋爐的製作方法
2023-09-18 04:41:00 2
專利名稱：具有高負荷預混合燃燒器的冷凝燃氣鍋爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有高負荷預混合燃燒器的冷凝燃氣鍋爐，更詳細的說，涉及這樣一種具有高負荷預混合燃燒器的冷凝燃氣鍋爐，它不僅能減少對環境有惡劣影響的NOX和CO的排放，使得傳熱面積最大，形成最佳的顯熱和凝結條件，提高換熱效率，而且還能在謀求裝置小型化的同時，確保其耐腐蝕性能。
背景技術：
普通家庭和公共建築物中所使用的鍋爐，都是用來取暖和供應熱水的，根據為鍋爐提供的燃料的形態，可以將其區分為燃油鍋爐和燃氣鍋爐。
比較容量相同的燃油鍋爐和燃氣鍋爐，可知，在購買價格方面，燃油鍋爐比燃氣鍋爐的價格低，而燃氣鍋爐的優點是燃料消耗量比燃油鍋爐少。
可是，從長遠的觀點看來，可以這樣說，對於燃油和燃氣這兩種鍋爐，消費者所負擔的費用幾乎是一樣的。
因此，如果是供應民用燃氣的地區，就使用燃氣鍋爐，而在不供應民用燃氣的其它地區，則大多使用燃油鍋爐。
另一方面，在使用燃氣鍋爐的情況下，燃氣燃燒過程中所產生的水蒸汽在接觸低溫物體和空氣時，在變成水(H2O)的過程中會產生熱量。此時，如果鍋爐能吸收所產生的這些熱量，就能提高其熱效率。按照這種方式設計的鍋爐，可稱之為冷凝燃氣鍋爐。
與平常一般的燃氣鍋爐相比，冷凝燃氣鍋爐不但熱效率高，而且能大大節約燃料費用，所以近來冷凝燃氣鍋爐的使用量正在不斷地增加。
以往的冷凝燃氣鍋爐，都採用部分預混合燃燒器和本生燈之類的燃燒器，利用燃氣燃燒所產生的燃燒熱直接加熱取暖用水，並通過再次吸收廢氣的冷凝潛熱來提高它的熱效率。
因此，考慮到冷凝燃氣鍋爐的熱效率，其製作材料廣泛使用銅材。
可是，在換熱器內部，由於冷凝時產生的酸性水分和廢氣中的硫酸化合物、硝酸化合物，以及因燃燒熱等，會發生腐蝕。為了抑制這種腐蝕，近來，有採用具有耐腐蝕性能的鋁材或者不鏽鋼的情況。
可是，由於在以往的冷凝燃氣鍋爐中，幾乎都採用部分預混合燃燒器和本生燈來燃燒燃氣，所以存在著NOX和CO的排放量比較多，對環境有惡劣影響的問題。
此外，在以往的為防止腐蝕而採用鋁材或者不鏽鋼的冷凝燃氣鍋爐中，雖然鋁材或不鏽鋼的防腐蝕性能很好，但另一方面，由於其熱效率低，為了確保傳遞同樣的熱量，必須把換熱器本身做得很大，所以還存在不能使冷凝燃氣鍋爐小型化的缺點。
而且，以往的冷凝燃氣鍋爐，為了使其廢氣的流動方向一致，把顯熱部分和潛熱部分的換熱器布置成在垂直方向上的面積互不相同，還是有換熱效率低的缺點。
發明內容
本發明是為解決上述問題而提出來的，其目的是提供一種大容量的，具有高負荷預混合燃燒器的冷凝燃氣鍋爐，它設計成既能減少對環境有惡劣影響的NOX和CO的排放，又能使傳熱面積最大，形成最佳的顯熱和凝結換熱條件，以提高換熱效率。
本發明的另一個目的是提供一種在謀求裝置小型化的同時，還能確保其耐腐蝕性能的，具有高負荷預混合燃燒器的冷凝燃氣鍋爐。
為達到上述目的，本發明提供了一種具有高負荷預混合燃燒器的冷凝燃氣鍋爐，其特徵在於，它包括下列各種部件把設置在內部的燃燒室與設置在上部的排氣口做成一個整體的殼體；設置在上述燃燒室下部，用於加熱上述燃燒室內部的，NOX和CO的排放比較少的高負荷預混合燃燒器；設置在上述殼體內的多個顯熱部分換熱器；以及布置在上述顯熱部分換熱器上部的多個潛熱部分換熱器，這些潛熱部分換熱器在沿著上述預混合燃燒器所產生的燃燒熱向上述排氣口前進的垂直方向上的面積，與上述顯熱部分換熱器相同。
在上述方案中，上述顯熱部分換熱器與潛熱部分換熱器布置成傾斜的，與上述殼體橫斷面上的水平軸線成規定的傾角，並藉助於預定的連接部分局部連接。
此外，如果上述顯熱部分換熱器和潛熱部分換熱器中至少有一種裝置的內部和外部，分別用銅材和鋁材中的任何一種材料加工而成，就更加有利。
此外，還希望在上述顯熱部分換熱器上設置有助於提高換熱效率的多個排氣阻擋件。
本發明的冷凝燃氣鍋爐還具有設置在上述顯熱部分換熱器與上述潛熱部分換熱器之間的凝結水容器，其一端與上述殼體內側的一道壁面接觸，其另一端布置成離開上述殼體內側的另一道壁面；以及設置在上述潛熱部分換熱器的上部，朝向上述排氣口的排氣引導板，其一端離開上述殼體內側的一道壁面，其另一端與上述殼體內側的另一道壁面接觸。
此時，在上述冷凝水容器和上述排氣引導板中，至少有一種部件具有兩層空氣層，使它們互相隔開，其側壁用絕熱材料製成。
上述潛熱部分換熱器具有至少兩層以上的多層結構。
這也是為了提高換熱效率的一種實施例。
在與上述排氣口相鄰的上述潛熱部分換熱器的上方，都設置了安裝在上述多個潛熱部分換熱器中的每一個換熱器上的取暖用水的進口管接頭。
上述多個顯熱部分換熱器都通過側板來固定，上述多個顯熱部分換熱器中的每一個換熱器上都裝有取暖用水的出口管接頭。
在上述殼體的側壁中，夾有阻止燃燒室內的熱量向外部散發的絕熱材料。
根據上述燃燒室的尺寸大小，上述顯熱部分換熱器和潛熱部分換熱器可以設計成互相重疊，或互相隔開距離。
如上所述，按照本發明，能達到提供一種大容量的，具有高負荷預混合燃燒器的冷凝燃氣鍋爐的目的，它既能減少對環境有惡劣影響的NOX和CO的排放，又能使傳熱面積最大，形成最佳的顯熱和凝結換熱條件，提高換熱效率。
此外，還具有能謀求裝置的小型化和確保耐腐蝕性能的效果。
圖1是本發明的冷凝燃氣鍋爐結構的示意圖；圖2是顯熱部分換熱器區域的放大圖；圖3A～3E是表示設置在顯熱部分換熱器中的排氣阻擋件的其它實施例的圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖詳細描述本發明的各實施例，在實施例的說明中，同樣的零部件，均標以同樣的標號。
圖1是本發明的冷凝燃氣鍋爐結構的示意圖，圖2是顯熱部分換熱器區域的放大圖。
如圖1和2所示，本發明的冷凝燃氣鍋爐具有形成其外觀形狀的，並在內部形成燃燒室12的殼體10。
在上述殼體10的側壁中，填充了為阻止燃燒室12內的熱量向外散發，提高燃燒效率用的絕熱材料10c，在殼體10的上部形成了排氣口14。
在本實施例中，除了與後述的潛熱部分換熱器30一側的殼體10上部的排氣口14做成一個整體的排氣引導板之外，沒有另外的廢氣導向板。
因此，不僅能謀求產品的小型化，而且，由於沒有廢氣導向板，還能收到節約廢氣導向板的成本的效果。
在上述殼體10的下部設置了預混合燃燒器16，它以朝向上方的燃燒方式加熱燃燒室12的內部，不僅在加熱時排出的對環境有害的NOX和CO比較少，而且還在高負荷下具有很高的效率。
藉助於這種預混合燃燒器16，就能在謀求裝置小型化的同時，設計出具有很大容量的鍋爐。
在上述燃燒室12的中央區域內，設有用側板21固定的，布置成一排的多個顯熱部分換熱器20。
這些顯熱部分換熱器20，藉助於預混合燃燒器16，用燃燒所產生的熱量直接加熱取暖用水。
這種顯熱部分換熱器20布置成與殼體10的橫斷面的水平軸線成規定的傾角，不僅能使排出的氣流順利地流動，而且能使其傳熱面積為最大。
而且，上述顯熱部分換熱器20的內部可以使用銅質材料的管子，而外部則可以使用經過壓力加工的鋁質材料，以使其具有耐腐蝕的性能。
不過，根據不同情況，也可以內部和外部的零件都採用經過壓力加工的鋁質材料。
在上述每一個顯熱部分換熱器20上，都裝有排出取暖用水的取暖用水出口管接頭22。
另一方面，在各顯熱部分換熱器20的上部，設有許多排氣阻擋件25，以便通過對排氣增加阻力，使排氣在到達顯熱部分換熱器20的背面之前，換熱效率能達到最大限度。
此時，各排氣阻擋件25都留有為排氣流動用的空間部分25a，並大致呈互相隔開的「V」字形。
在上述顯熱部分換熱器20的上部，設有許多潛熱部分換熱器30，這些潛熱部分換熱器30也和顯熱部分換熱器20一樣，布置成傾斜的，與殼體10的橫斷面的水平軸線成規定的傾角。
此時，上述潛熱部分換熱器30布置在與預混合燃燒器16所產生的燃燒熱前進方向垂直的方向上，並且其面積與顯熱部分換熱器20相同。
因此，就能以最大的傳熱面積構成傳遞顯熱和冷凝的條件，提高換熱效率，謀求裝置的小型化。
上述潛熱部分換熱器30的內部也可以採用銅質材料，而外部則可以使用經過壓力加工的鋁質材料，所以，也具有和顯熱部分換熱器20同樣的耐腐蝕性能。
本實施例中的潛熱部分換熱器30是沿側面方向排成一列的，但是，也可以排成兩層，或者排列成多層結構，根據需要，也可以分開排列。
在上述潛熱部分換熱器30的一端，設有為取暖用水進入用的取暖用水進口管接頭32，在各潛熱部分換熱器30的每一個與顯熱部分換熱器20連接的一端上，設有把這兩種換熱器連接起來的連接部件54。
但是，也可以使用與圖中所示的連接部件54不同的方式，來連接顯熱部分換熱器20和潛熱部分換熱器30。
另一方面，在上述顯熱部分換熱器20與潛熱部分換熱器30之間，還設有冷凝水容器40。
上述冷凝水容器40的一端與殼體10內側的一道壁面10a接觸，其另一端則布置成與殼體10的另一道側壁的壁面10b隔開距離。
在布置成與上述另一道壁面10b隔開距離的間隔中，能讓排氣的氣流流過。
此外，在冷凝水容器40的一端，形成了將在潛熱部分換熱器30中發生換熱作用時積聚在冷凝水容器40中的冷凝水排出去的冷凝水排出口42。
在上述潛熱部分換熱器30的上方，設有引導經過顯熱部分換熱器20的排氣氣流的排氣引導板50。
上述排氣引導板50的一端與殼體10內側的一道壁面10a隔開距離，其另一端則與殼體10的另一道側壁的壁面10b接觸。
為了防止降低熱效率，上述冷凝水容器40和排氣引導板50都具有兩層空氣層，而且其側壁用絕熱材料41、51製成。
另一方面，還可以在冷凝水容器40和排氣引導板50上形成許多設置成隔開預定的間隔，朝向潛熱部分換熱器30的，從引導板的板面凸出來的阻擋排氣的凸出部分(圖中未表示)，以使得在整個潛熱部分換熱器30上都能進行換熱。但這一部分未在圖中表示出來。
如果形成了這種阻擋排氣的凸出部分，那麼，由於最大限度地阻擋了排氣的流動，就能藉助於潛熱部分換熱器30進一步提高換熱效率。
此外，上述冷凝水容器40和排氣引導板50，也可以和顯熱部分換熱器20和潛熱部分換熱器30一樣，傾斜地布置。
藉助於這種結構，當預混合燃燒器16工作，使燃氣燃燒時，通過顯熱部分換熱器20的廢氣，便通過互相隔開布置的排氣阻擋件25的空間部分25a，流向冷凝水容器40。
然後，在冷凝水容器40的下部，廢氣被引導到布置成與殼體10的另一道壁面10b隔開距離的間隔中去。
接著，被引導的廢氣依次與在排氣引導板50下方布置成兩層的潛熱部分換熱器30換熱。
此時，在潛熱部分換熱器30進行換熱時所產生的冷凝水，在聚集在冷凝水容器40中之後，通過冷凝水排出口42排出去。
依次通過上述潛熱部分換熱器30的同時經過換熱的廢氣，在被引導到排氣引導板50的一端與殼體10的內側壁壁面10a之間的間隔中之後，便向上升起，通過殼體10的上部排氣口14排到外部去。
藉助於利用這種燃燒方式的本發明的冷凝燃氣鍋爐，不但藉助於混合燃燒器16減少了對環境有惡劣影響的N0X和CO的排放，而且還能設計出大容量的鍋爐。
此外，藉助於不同於以往的，先進的結構，能形成最大的傳熱面積，最佳的顯熱交換和冷凝條件，從而能提高其換熱效率，並且還能謀求裝置的小型化。
另一方面，圖3A～3E是表示設置在顯熱部分換熱器上的排氣阻擋件的其它實施例的圖。
即，圖3A中所示的排氣阻擋件25a呈圓形，圖3B中所示的排氣阻擋件25b呈菱形。
此外，圖3C中所示的排氣阻擋件25c是各條邊呈彎曲狀的菱形，圖3D中所示的排氣阻擋件25d呈倒三角形，圖3E中所示的排氣阻擋件25e呈海鷗形。
以上所說的各種排氣阻擋件25a～25e，也都在各部分之間有廢氣流動的空間(圖中未表示)，都是用於提高顯熱部分換熱器20的換熱效率的，當然，也可以採用與圖中不同的其他形狀。
在以上所述的實施例中，顯熱部分換熱器20與潛熱部分換熱器30在高度方向上互相隔開間隔，但，根據燃燒室12的大小，也有把兩者重疊起來的情況。
此外，通過連接部分54把顯熱部分換熱器20與潛熱部分換熱器30互相連接在一起，也能把兩者分離開來。
綜上所述，本發明所提供的具有高負荷預混合燃燒器的冷凝燃氣鍋爐，不僅能減少對環境有惡劣影響的NOX和CO的排放，同時也能形成最大的傳熱面積，最佳的顯熱換熱和冷凝條件，從而能提高其換熱效率，並且還能謀求裝置小型化，確保其耐腐蝕性能。
權利要求
1.一種具有高負荷預混合燃燒器的冷凝燃氣鍋爐，其特徵在於，它包括下列各種部件把設置在內部的燃燒室與設置在上部的排氣口做成一個整體的殼體；設置在上述燃燒室下部，加熱上述燃燒室內部的，NOX和CO的排放比較少的高負荷預混合燃燒器；設置在上述殼體內的多個顯熱部分換熱器；以及布置在上述顯熱部分換熱器上部的多個潛熱部分換熱器，這些潛熱部分換熱器在沿著上述預混合燃燒器所產生的燃燒熱向上述排氣口前進的垂直方向上的面積，與上述顯熱部分換熱器相同。
2.如權利要求1所述的具有高負荷預混合燃燒器的冷凝燃氣鍋爐，其特徵在於，上述顯熱部分換熱器與潛熱部分換熱器布置成傾斜的，與上述殼體橫斷面上的水平軸線成規定的傾角，並藉助於預定的連接部分局部連接；上述顯熱部分換熱器和潛熱部分換熱器中至少有一種裝置的內部和外部，分別用銅材和鋁材中的任何一種材料加工而成。
3.如權利要求1或2所述的具有高負荷預混合燃燒器的冷凝燃氣鍋爐，其特徵在於，在上述顯熱部分換熱器上設置了有助於提高換熱效率的多個排氣阻擋件。
4.如權利要求1所述的具有高負荷預混合燃燒器的冷凝燃氣鍋爐，其特徵在於，它還具有設置在上述顯熱部分換熱器與上述潛熱部分換熱器之間的凝結水容器，其一端與上述殼體內側的一道壁面接觸，其另一端布置成離開上述殼體內側的另一道壁面；以及設置在上述潛熱部分換熱器的上部，朝向上述排氣口的排氣引導板，其一端與上述殼體內側的一道壁面隔開距離，其另一端與上述殼體內側的另一道壁面接觸。
5.如權利要求4所述的具有高負荷預混合燃燒器的冷凝燃氣鍋爐，其特徵在於，上述冷凝水容器和上述排氣引導板，至少有一種部件具有兩層空氣層，使它們互相隔開，並且它們的側壁用絕熱材料製成。
6.如權利要求1所述的具有高負荷預混合燃燒器的冷凝燃氣鍋爐，其特徵在於，上述潛熱部分換熱器具有至少兩層以上的多層結構。
7.如權利要求1所述的具有高負荷預混合燃燒器的冷凝燃氣鍋爐，其特徵在於，在與上述排氣口相鄰的上述潛熱部分換熱器的上方，設置了安裝在上述多個潛熱部分換熱器中的每一個換熱器上的取暖用水的進口管接頭。
8.如權利要求1所述的具有高負荷預混合燃燒器的冷凝燃氣鍋爐，其特徵在於，上述多個顯熱部分換熱器都通過側板來固定，上述多個顯熱部分換熱器中的每一個換熱器上都裝有取暖用水的出口管接頭。
9.如權利要求1所述的具有高負荷預混合燃燒器的冷凝燃氣鍋爐，其特徵在於，在上述殼體的側壁中，夾有阻止燃燒室內的熱量向外部散發的絕熱材料。
10.如權利要求1所述的具有高負荷預混合燃燒器的冷凝燃氣鍋爐，其特徵在於，根據上述燃燒室的尺寸大小，上述顯熱部分換熱器和潛熱部分換熱器可以設計成互相重疊，或互相隔開距離。
全文摘要
本發明提供了一種具有高負荷預混合燃燒器的冷凝燃氣鍋爐，其特徵在於，它包括下列各種部件把設置在內部的燃燒室與上部的排氣口做成一個整體的殼體；設置在上述燃燒室下部，加熱上述燃燒室內部的，NO
文檔編號F24H8/00GK1497230SQ20031010007
公開日2004年5月19日 申請日期2003年10月8日 優先權日2003年10月8日
發明者金琦沅 申請人:株式會社慶東Boiler