具有防止由使用異種金屬引起腐蝕的結構的冷凝煤氣鍋爐的製作方法
2023-10-09 07:54:34 3
專利名稱：具有防止由使用異種金屬引起腐蝕的結構的冷凝煤氣鍋爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種冷凝煤氣鍋爐，它具有防止由使用異種金屬即不同類金屬而產生的腐蝕的結構，更具體地說，涉及一種具有防止由使用異種金屬而產生的腐蝕的防腐蝕結構的冷凝煤氣鍋爐，其中抑制了由在顯熱(present heat)和潛熱交換器之間使用異種金屬而產生的電化腐蝕或固定電流腐蝕(stay current corrosion)，由此提高了產品的耐久性，因此提高了產品的可靠性。
背景技術：
用於一般房屋和建築物中的鍋爐用來加熱水並且供應熱水，根據所採用的燃料類型它分成燃油鍋爐和燃氣鍋爐。
當對具有相同功率的燃油鍋爐和燃氣鍋爐進行相互比較時，前者在其購買價格方面比後者更便宜，但是後者在所消耗的燃料量方面比前者更經濟。
但是，從長期來看，用戶在燃油鍋爐和燃氣鍋爐這兩種情況中的花費幾乎是相同的。
因此，燃氣鍋爐用在供應有城市煤氣的地方，而燃油鍋爐用在沒有供應城市煤氣的地方。
在燃氣鍋爐的情況中，在氣體燃燒期間產生的蒸汽接觸低溫物質或氣體，然後變成水(H2O)。在該情況中產生熱能。
設計成重新吸收所產生的熱量以便提高熱效率的煤氣鍋爐被稱為冷凝煤氣鍋爐。
這種冷凝煤氣鍋爐其熱效率高於普通煤氣鍋爐，並且還可以大大節約燃料成本。因此，冷凝煤氣鍋爐正在得到廣泛應用。
傳統的冷凝煤氣鍋爐利用了通過加熱燃燒器燃燒煤氣所產生的燃燒熱並且直接加熱循環水，並且重新吸收廢氣中的冷凝潛熱，因此提高了熱效率。
為此，顯熱和潛熱交換器沿著高度方向設置，並且通過具有多個連接管的連接部分相互連接，從而水可以在它們之間循環。
出於熱效率方面的考慮，在冷凝煤氣鍋爐中的顯熱和潛熱交換器由銅材料製成。
但是，內熱交換器由於在冷凝過程中產生的酸性水汽以及包含在廢氣中二氧化硫、氧氮化物和燃燒熱而被腐蝕。為了抑制這種情況，熱交換器使用具有防腐性能的鋁或不鏽鋼材料。
雖然鋁或不鏽鋼具有良好的防腐性能，但是其熱效率較低。因此，該熱交換器應該設計成具有較大尺寸以便具有相同的熱量。因此，不能使該冷凝煤氣鍋爐小型化。
因此，最近人們已經建議，較少暴露於冷凝水的顯熱交換器由銅材料製成，而容易暴露於冷凝水的潛熱交換器具有一種雙層結構，其內部由銅材料製成而其外部由鋁製成。
但是，由於在具有上述結構的熱交換器的冷凝煤氣鍋爐中顯熱和潛熱交換器由異種金屬製成，所以出現了由於在連接顯熱和潛熱交換器的連接部分處的相應不同金屬之間的電勢差導致的電流引起的腐蝕，即由於在相應不同金屬之間的電動力而導致的電化腐蝕或固定電流腐蝕。
因此，傳統的冷凝煤氣鍋爐存在腐蝕問題。因此，不僅降低了產品的耐久性，而且還降低了產品的可靠性。
發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的在於提供一種具有防止由使用異種金屬引起的腐蝕的防腐蝕結構的冷凝煤氣鍋爐，其中抑制了由在顯熱和潛熱交換器之間使用異種金屬而引起的電化腐蝕或固定電流腐蝕，由此提高了產品的耐久性，並因此提高了產品的可靠性。
為了實現本發明的上述目的，本發明提供了一種具有防止由使用異種金屬引起的腐蝕的防腐蝕結構的冷凝煤氣鍋爐，該冷凝煤氣鍋爐包括在其中設有燃燒室的殼體；布置在該殼體中的顯熱交換器，它包括由銅材料製成的第一管道，並具有多個通過加工外圓周表面形成的第一熱銷(thermal pin)；設置在距離顯熱交換器一定距離的潛熱交換器，它包括其內部由銅材料製成並且其外部由鋁製成的第二管道，並具有多個通過加工外圓周表面形成的第二熱銷；端板，它們相互接觸並且接合，同時顯熱交換器和潛熱交換器固定布置在各排並且安裝在殼體中；以及多根連接管，它們通過連接部分相互連接，從而水可以循環通過顯熱交換器和潛熱交換器，其中由防腐材料製成的連接管安裝成具有更寬的面積，同時由易腐蝕材料製成的連接管安裝成具有更小的區域，由此通過連接管大小和面積的差異來抑制電化腐蝕，並且其中在端板之間設有用於電絕緣的絕緣體。
這裡，優選的是，使至少一部分連接部分絕緣。
優選的是，在連接部分和潛熱交換器之間插入有絕緣包裝件，以便使在連接部分和潛熱交換器之間的接觸表面絕緣。
優選的是，作為在端板之間設置絕緣體的實施方案，在端板之間插入絕緣材料以實現絕緣包裝，或者塗覆並且絕緣這些端板的接觸表面。
通過參照如下附圖對本發明的優選實施方案進行更詳細地說明，從而可以更加了解本發明的上述和其它目的和優點，其中圖1為一結構視圖，示意性地顯示出本發明的冷凝煤氣鍋爐；圖2A和2B為結構視圖，分別示意性地顯示出在顯熱和潛熱部分中的熱交換器；圖3A和3B顯示出一個實施方案，分別顯示出在連接管中的連接部分的絕緣狀態；圖4A和4B顯示出每塊端板的絕緣狀態的實施方案；並且圖5顯示出在連接管和潛熱交換器之間的接觸區域。
具體實施例方式
下面將參照附圖對本發明的優選實施方案進行說明。相同或相似的元件具有相同或相似的參考標號。
如在圖1至圖5中所示一樣，本發明的冷凝煤氣鍋爐包括殼體10，該殼體10形成外殼並包括有燃燒室12。
絕熱材料18填充在殼體10的側壁中，以便抑制在燃燒室12中的熱量向外散發，從而提高燃燒效率。在殼體10的上部上形成有廢氣出口14。
在該情況中，如果廢氣出口14朝向將在後面描述的潛熱交換器30一體地形成在殼體10的上部，且沒有單獨的廢氣導板(未示出)，本發明可以實現鍋爐的緊湊性並且節約生產成本。
預混合煤氣燃燒器16設在殼體10的下面，以便按照一種向上燃燒的方式加熱燃燒室12，並且在加熱期間排放出相對少量的對大氣有害NOx和CO，並且效率較高。
採用預混合燃燒器16，可以將該煤氣鍋爐做得緊湊，並且可以設計成具有大功率。
由端板固定並且成排布置的顯熱交換器20設在燃燒室12的中心部分上。
該顯熱交換器20利用了由預混合煤氣燃燒器16燃燒所產生的熱量，並且直接加熱循環水。
顯熱交換器20相對於水平軸線成預定斜度地設置在殼體10的橫截表面上，從而廢氣可以平穩地流動，而且可以使傳熱面積最大。
顯熱交換器的內部用由銅材料製成的第一管20a形成，水從中流過，而其外部由從第一管20a的外圓周表面向外徑向延伸出的多個熱銷20b形成。
用來排出循環水的循環水出口接頭22安裝在其中一個顯熱交換器20中。
多個廢氣阻止主體(exhaust gas resistant body)25設在每個顯熱交換器20的上部上，從而根據廢氣阻力實現直到顯熱交換器20的後表面的最大熱交換效率。
這裡，相應的廢氣阻止主體25相互間隔開設置以便廢氣流動，並且基本上形成「V」字形狀。
但是，除了「V」形狀之外，各個廢氣阻止主體25可以形成各種形狀，例如圓形、菱形、側邊是彎曲的菱形、倒三角形以及海鷗形。
多個潛熱交換器30設在顯熱交換器20的上部上。
該潛熱交換器30與顯熱交換器20一樣也相對於水平軸線成預定斜度地設置在殼體10的橫截面上，並且處於這樣的狀態中，即該潛熱交換器由端板31固定並且成排布置。
這裡，潛熱交換器30沿著垂直方向設置在與顯熱交換器20相同的區域中，在該垂直方向，由預混合煤氣燃燒器16產生的燃燒熱朝著廢氣出口14前進。
因此，傳熱面積最大，並且製造了顯熱和冷凝條件，從而能夠改善熱交換效率，並且實現了鍋爐的小型化。
具體地說，如圖2B中所示，潛熱交換器30的內部由銅材料製成，從而水可以在其中流動，並且其外部用由鋁材料製成的第二管30a形成，這與顯熱交換器20不一樣。潛熱交換器30的外部由多個第二熱銷30b形成，該第二熱銷30b從第二管30a的外圓周表面徑向向外延伸。
在該實施方案中，潛熱交換器30沿著鍋爐的橫向方向布置成排。但是，該潛熱交換器30可以布置成兩級結構、多重結構和多種設置形式。還有，潛熱交換器30可以按要求單獨地布置。
用來讓循環水進入的循環水入口接頭32設在潛熱交換器30的一個端部中。
冷凝排水口40並排設置在顯熱交換器20和潛熱交換器30之間，其中冷凝排水口的一個端部接觸殼體10的一個內壁表面10a，並且其另一個端部與另一個內壁表面10b間隔開設置。
廢氣可以流經與另一個內壁表面10b間隔開設置的空間。
冷凝水出口42形成在冷凝排水口40的一個端部中，該冷凝水出口42用於排出在顯熱交換器30的熱交換過程中所產生出的並且收集在冷凝排水口中的冷凝水。
廢氣流動板50設在潛熱交換器30的上部上，以便引導已經流經顯熱交換器20的廢氣。
冷凝排水口40和廢氣流動板50具有雙層空氣，其側壁由絕熱材料41和51製成。
如上所述，顯熱和潛熱交換器20和30的第一和第二管20b和30b由不同金屬製成。顯熱和潛熱交換器20和30利用連接部分54相互連接，該連接部分54通過用螺母或夾子連接多個連接管24和34而形成。
如上所述，容易出現由於顯熱和潛熱交換器20和30由不同種金屬材料製成、所以由在連接顯熱和潛熱交換器的連接部分處相應不同金屬之間的電勢差而導致的電流引起的腐蝕即電化腐蝕或由於相應不同金屬之間的電動勢而引起的固定電流腐蝕。
因此，本發明已經通過抑制腐蝕進行速度而實現了冷凝煤氣鍋爐的耐久性提高。
為此，連接在顯熱和潛熱交換器20和30之間的連接管24和34其長度較短，從而連接部分54的間距H(圖1)儘可能變窄。還有，顯熱和潛熱交換器20和30的橫截面積儘可能地變小，從而熱傳遞面積變小。
具體地說，當形成連接部分54的多根連接管24和34由不同材料製成時，則由耐腐蝕材料製成的連接管安裝成具有更寬的面積，同時由易腐蝕材料製成的連接管安裝成在這些連接管24和34中具有較小的面積，從而阻礙了電化腐蝕進行速度。
其原因在於通過連接管的大小和面積的差異來抑制電化腐蝕。
如上所述，連接部分54的長度做得儘可能短，並且其面積也做得儘可能小。還有，由耐腐蝕材料製成的連接管安裝成具有更寬的面積，同時由易腐蝕材料製成的連接管安裝成在這些連接管24和34中具有較小的面積，從而最大阻礙了電化腐蝕進行速度。
因此，該冷凝煤氣鍋爐提高了其耐久性，並且提高了其可靠性。
但是，本發明另外包括上面的結構，以便進一步抑制電化腐蝕的進行速度。
也就是說，連接部分54的部分截面被絕緣。在圖3A中顯示出使連接部分54的局部截面絕緣的最簡單的方式。如在圖3A中所示一樣，連接部分54的表面如斜點劃線所示一樣塗覆有塗料，由此使連接部分54電絕緣。
此外，如在圖3B中所示一樣，可以在連接部分54的部分截面中設置絕緣體54a。
在本發明中，如在圖4A中所示一樣，絕緣體54a使端板21和31之間的間隙絕緣，端板21和31通過絕緣包裝工作使顯熱和潛熱交換器20和30相互連接，並且處於這樣的狀態中，即顯熱和潛熱交換器20和30分別是固定的並且成排設置，並且連接部分54使多個連接管24和34相互連接，由此相當大地抑制了電化腐蝕的進行速度或者固定電流腐蝕的進行速度。
如在圖4B中所示一樣，端板21和31之間的接觸表面可以被絕緣並且塗覆有塗料21a和31a，由此抑制了電化腐蝕的進行速度或者固定電流腐蝕的進行速度。
如上所述，連接部分54以及端板21和32之間的間隙的絕緣可以抑制由在顯熱和潛熱交換器20和30中所使用的不同金屬引起的電化腐蝕或固定電流腐蝕的腐蝕進行速度。
圖5顯示出連接管34和潛熱交換器30之間的接觸區域。
在與顯熱交換器20不同的潛熱交換器30的情況中，潛熱交換器30採用了一種雙層結構，其中考慮到由冷凝水引起的腐蝕，其內部由銅製成，而其外部由鋁製成。這裡，由於接觸連接管34的潛熱交換器30的外圓周表面由鋁製成，所以可以通過不同金屬之間的接觸引起電化腐蝕。
因此，連接管34和潛熱交換器30之間的接觸部分必須進行電絕緣。
因此，本發明提供一種用於在連接管34和潛熱交換器30之間的接觸部分的絕緣包裝56。
下面將對具有上述結構的冷凝煤氣鍋爐的燃燒過程進行說明。
當啟動預混合燃燒器16來燃燒煤氣時，經過顯熱交換器20的廢氣通過在廢氣阻止主體之間的間隔部分，這些主體相互間隔開設置，並且通向冷凝排水口40。
還有，將廢氣引導至一間隔部分，該間隔部分在冷凝排水口40的下部下面並與殼體10的另一個壁表面間隔開。
所導入的廢氣與重複地依次布置在廢氣流動板50下面的潛熱交換器30進行熱交換。
在潛熱交換器30中進行的熱交換期間產生出的冷凝水收集在冷凝排水口40中然後通過冷凝水出口42排出。
在順序通過潛熱交換器30的同時已經進行熱交換的廢氣被導入到一間隔部分，該間隔部分位於廢氣流動板50的一端和殼體10的一個內壁10a之間，上述廢氣然後向上流動以通過殼體10的上廢氣出口14排到外面。
如上所述，在本發明中，由於連接部分54和端板21相對於由不同材料製成的顯熱和潛熱交換器20和30絕緣，並且絕緣包裝56插入在連接管34和潛熱交換器30之間的接觸區域中，所以在向上燃燒過程中可以抑制由在顯熱和潛熱交換器20和30中使用不同金屬引起的電化腐蝕或固定電流腐蝕。
因此，可以顯著提高鍋爐的耐久性，由此提高鍋爐的可靠性。
如上所述，本發明在顯熱和潛熱交換器所採用的不同金屬之間的接觸部分處的連接管的大小和面積具有差異，或採用了絕緣體或者絕緣塗覆工藝。因此，可以抑制電化腐蝕或固定電流腐蝕，由此提高產品的耐久性並且提高其可靠性。
本發明並不限於上述實施方案。對於本領域普通技術人員顯而易見的是，在不脫離本發明的精神和所附權利要求的範圍的情況下可以有許多改變和改進。
權利要求
1.一種具有防止由使用異種金屬引起的腐蝕的防腐蝕結構的冷凝煤氣鍋爐，該冷凝煤氣鍋爐包括在其中設有燃燒室的殼體；布置在該殼體中的顯熱交換器，它包括由銅材料製成的第一管道，並具有多個通過加工外圓周表面形成的第一熱銷；設置在距離該顯熱交換器一定距離的潛熱交換器，它包括其內部由銅材料製成且其外部由鋁製成的第二管道，並具有多個通過加工外圓周表面形成的第二熱銷；端板，當顯熱交換器和潛熱交換器固定布置在各排並且安裝在殼體中時，它們相互接觸且接合；以及多根連接管，它們通過連接部分相互連接，從而水可以循環通過顯熱交換器和潛熱交換器，其中由防腐材料製成的連接管安裝成具有更寬的面積，同時由易腐蝕材料製成的連接管安裝成具有更小的區域，由此通過連接管的大小和面積的差異來抑制電化腐蝕，並且其中在所述端板之間設有用於電絕緣的絕緣體。
2.如權利要求1所述的冷凝煤氣鍋爐，其特徵在於，至少一部分連接部分被絕緣。
3.如權利要求1所述的冷凝煤氣鍋爐，其特徵在於，在所述連接部分和潛熱交換器之間插入有絕緣包裝，以便使在所述連接部分和潛熱交換器之間的接觸表面絕緣。
4.如權利要求1所述的冷凝煤氣鍋爐，其特徵在於，設在所述端板之間的絕緣體是插入在這些端板之間的絕緣材料，從而實現絕緣包裝。
5.如權利要求1所述的冷凝煤氣鍋爐，其特徵在於，所述端板之間的接觸表面如設在端板之間的絕緣體一樣被電絕緣並且塗覆。
全文摘要
一種具有防止由使用異種金屬引起的腐蝕的防腐蝕結構的冷凝煤氣鍋爐，其包括在其中設有燃燒室的殼體；布置在該殼體中的顯熱交換器，包括第一管道並具有第一熱銷；潛熱交換器，包括第二管道並具有多個第二熱銷；端板，當顯熱交換器和潛熱交換器固定布置在各排並安裝在殼體中時，它們相互接觸且接合；以及通過連接部分相互連接的多個連接管，從而水可循環通過顯熱和潛熱交換器，其中由防腐材料製成的連接管安裝成具有更寬的面積，同時由易腐蝕材料製成的連接管安裝成具有更小的面積，由此通過連接管的大小和面積的差異來抑制電化腐蝕，且其中在端板之間設有用於電絕緣的絕緣體。這樣抑制了電化腐蝕或固定電流腐蝕，提高了產品的耐久性和可靠性。
文檔編號F24H1/40GK1502946SQ200310100070
公開日2004年6月9日 申請日期2003年10月8日 優先權日2002年10月2日
發明者許祐錫, 申演撤, 許 錫 申請人:株式會社慶東Boiler