燃氣冷凝鍋爐及其換熱裝置的製作方法

2023-07-21 08:00:46

本實用新型涉及鍋爐技術領域，特別是涉及一種燃氣冷凝鍋爐及其換熱裝置。

背景技術：

冷凝燃氣鍋爐，是通過冷凝煙氣中的水蒸汽，使得其中的汽化潛熱得以回收利用，從而提高熱效率的鍋爐。冷凝鍋爐的關鍵在於冷凝技術，是一種新型節能、環保的技術。它的原理並不複雜，簡單的概括就是通過對煙氣冷凝，回收煙氣中的熱能，從而達到提高鍋爐效率的目的。

傳統燃氣鍋爐中，排煙溫度一般在120～180℃，甚至更高，使得燃料(例如天然氣：CH4+2O2→CO2+2H2O)燃燒時產生的水，在煙氣中是處於過熱狀態的水蒸汽，隨煙氣從煙囪中流失。傳統鍋爐熱效率一般只能達到85％～91％。而冷凝燃氣鍋爐，它把排煙溫度降低到58℃冷凝溫度以下，充分回收了煙氣中的顯熱和水蒸汽的氣化潛熱，熱效率最高可達106％(按低位熱值計算)。

傳統燃氣鍋爐節能效果差，佔地面積大，升溫速度緩慢：傳統冷凝鍋爐採用管式換熱器，傳熱係數小，換熱效果差，鍋爐機組啟動時升溫速度緩慢，需要的時間長。而且為得到冷凝效果，只有增大換熱面積，佔地面積很大。

傳統燃氣鍋爐使用壽命短，存在安全隱患：傳統冷凝鍋爐採用管式換熱器，冷凝水凝結在管壁上，會發生低溫腐蝕，管壁減薄導致洩露，不但鍋爐使用壽命短，而且影響鍋爐安全穩定運行。

技術實現要素：

本實用新型提供一種燃氣冷凝鍋爐及其換熱裝置，能夠解決現有技術中鍋爐不環保節能、壽命短的問題。

為解決上述技術問題，本實用新型採用的一個技術方案是：提供一種換熱裝置，換熱裝置用於燃氣冷凝鍋爐，燃氣冷凝鍋爐產生的煙氣與供暖系統的回水在換熱裝置中直接接觸進行熱交換。

其中，燃氣冷凝鍋爐包括筒體，換熱裝置設於筒體內，換熱裝置為淋水盤，淋水盤具有多個孔，回水穿越多個孔與煙氣進行熱交換。

其中，淋水盤為多個，且在豎直方向上間隔設置。

其中，相鄰的淋水盤其中一個一端與換熱裝置的左壁連接，另一端與換熱裝置的右壁不連接；相鄰的淋水盤另一個一端與換熱裝置的左壁不連接，另一端與換熱裝置的右壁連接。

為解決上述技術問題，本實用新型採用的另一個技術方案是：提供一種燃氣冷凝鍋爐，燃氣冷凝鍋爐包括如前的換熱裝置。

其中，燃氣冷凝鍋爐包括筒體，換熱裝置設於筒體內，換熱裝置上部設有回水水箱，筒體的右端設有冷空氣進口，左端設有熱空氣出口，筒體的上端設有回水進口，回水水箱內設有換熱器，來自供暖系統的回水從回水進口進入並與從冷空氣進口進入的冷空氣通過換熱器進行熱交換，冷空氣熱交換後變為熱空氣從熱空氣出口流出。

其中，換熱器包括一截面呈圓形的基管，基管的外表面形成多圈等距設置的翅片，基管的內表面形成多圈等距設置的螺紋或翅片，基管、基管外表面形成的翅片以及螺紋採用同種材質一體成型。

其中，燃氣冷凝鍋爐還包括燃燒器，熱空氣通過熱風道進入燃燒器參與燃燒。

其中，燃氣冷凝鍋爐還包括波紋爐膽燃燒室，波紋爐膽燃燒室設於筒體內部，空氣通過燃燒器進入燃燒室參與燃燒，燃燒後產生的煙氣與包覆在燃燒室外的水進行熱交換。

其中，燃氣冷凝鍋爐還包括轉向室，燃燒後產生的煙氣經過熱交換後通過轉向室進入換熱裝置。

本實用新型實施例提供的燃氣冷凝鍋爐及其換熱裝置通過將燃氣冷凝鍋爐產生的煙氣與供暖系統的回水直接接觸進行熱交換，本實用新型實施例提供的燃氣冷凝鍋爐及其換熱裝置高效節能，安全可靠。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖，其中：

圖1是本實用新型燃氣冷凝鍋爐一實施例的剖面結構示意簡圖；

圖2是圖1所示的燃氣冷凝鍋爐的換熱裝置的結構示意圖；

圖3是圖1所示的燃氣冷凝鍋爐的換熱器的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，均屬於本實用新型保護的範圍。

請參閱圖1，圖1是本實用新型燃氣冷凝鍋爐一實施例的剖面結構示意簡圖。本實用新型實施例的燃氣冷凝鍋爐包括燃燒器21、筒體22、波紋爐膽燃燒室23、轉向室24、換熱裝置25、回水水箱26、冷空氣進口27、熱空氣出口28、換熱器29、煙囪30、補水箱31、出水管32。

燃燒器21用於燃料燃燒，本實施例的燃燒器採用金屬纖維表面燃燒式燃燒器21，是以特種金屬纖維作為燃燒表面，燃燒強度可以達到2500kw/㎡，火焰短，僅為傳統擴散式火焰的三分之一。這樣，燃燒室就相對縮小很多，鍋爐整體尺寸縮小。波紋爐膽燃燒室23整體呈圓柱形，筒體22的外壁採用保溫外護板，用於保持鍋爐內的溫度。波紋爐膽燃燒室23能夠強化爐膛內的傳熱。

請結合參照圖2，圖2是圖1所示的燃氣冷凝鍋爐的結構簡圖。筒體22內設有換熱裝置25，換熱裝置25的上部設有進水口251和出煙口252、下部設有出水口253和進煙口254，在本實施例中，進水口251進來的水為從回水水箱26熱交換後的回水，出水口253流出的水進入筒體22下部，進煙口254進來的煙為從轉向室24進入的煙氣，出煙口252流出的煙為進行熱交換後的冷卻煙氣。換熱裝置25的內壁設有淋水盤255，淋水盤255具有多個孔，回水穿越多個孔與煙氣進行熱交換。在本實施例中，淋水盤255為多個，且在豎直方向上間隔設置。相鄰的淋水盤255其中一個一端與換熱裝置25的左壁連接，另一端與換熱裝置25的右壁不連接；相鄰的淋水盤另一個一端與換熱裝置25的左壁不連接，另一端與換熱裝置25的右壁連接。通過上述設置能夠延長煙氣在筒體22內的停留時間，讓煙氣充分參與熱交換。在本實施例中，淋水盤255為篩狀多孔鋼板，回水通過多個孔分散成多股細小的水流，水流呈柱狀或水滴狀，不會被煙氣帶走，熱交換效果好。

換熱裝置25上部設有回水水箱26，筒體22的右端設有冷空氣進口27，左端設有熱空氣出口28，筒體22的上端設有回水進口，回水水箱26內設有換熱器29，來自供暖系統的回水從回水進口進入並與從冷空氣進口27進入的冷空氣通過換熱器29進行熱交換，冷空氣熱交換後變為熱空氣從熱空氣出口28流出。

請結合參閱圖3，圖3是圖1所示的燃氣冷凝鍋爐的換熱器的結構示意圖。本實用新型實施例的換熱器29包括基管1，該基管1的截面呈圓形，基管1的外表面形成多圈等距設置的翅片2，翅片2可呈螺旋形等距設置於基管1的外表面，也可為H形翅片等距設置於基管1的外表面，本領域技術人員可根據具體情況設置，優選地，基管1的外表面形成的翅片2的高度為5-8mm。基管1的內表面形成有多圈等距設置的螺紋3或翅片(圖未示)，基管1、基管1的外表面形成的翅片2以及螺紋3採用同種材質一體成型。

本實用新型的換熱器具有以下優點：

1.體積小，重量輕，便於安裝。傳統的換熱器體積龐大，在滿足相同熱負荷的工況時，內螺紋外翅片管換熱器體積又只有傳統管殼式換熱器的1/10左右，佔地面積小，節省空間；同時也因為體積小、重量輕，更加便於安裝、拆卸。

2.結垢少，維護方便。換熱器結垢會直接降低換熱效果，達不到工藝要求，影響生產效率，增加維護費用，因此儘量降低結垢傾向是內螺紋外翅片管式換熱器設計重要因素。內螺紋外翅片管是根據用戶不同的循環水量，設計換熱管螺旋線的螺距及螺紋的深度，軋制而成的螺旋換熱管件，利用流體在特製螺旋槽管內以一定流速旋轉流動，達到湍流狀態，管壁附近的流速增加，橫向衝刷管壁，使水垢附著不到管壁上；其二是該換熱管是用特殊工藝製作的換熱元件，本身帶有熱脹冷縮的能力，收縮和膨脹能起到自潔的作用；其三是該換熱管在正常運行時，由於在特製的螺旋管通過，會產生固定範圍高頻顫動，使介質中的雜質處於懸浮狀態，這也是使管壁不會積垢的重要因素。

3.耐溫、耐壓，壽命長。內螺紋外翅片管換熱器的換熱管束和管板採用相同材質，具有統一的膨脹係數，不會由於壓力和溫度變化而引起換熱器的變形。換熱器無需加裝減溫、減壓裝置，最高耐溫400℃，耐壓5.3MPa。

4.高效節能。內螺紋外翅片管換熱器因其獨特的設計，顯著地提高換熱能力，尤其在有相變的換熱工況時，較傳統換熱器更有顯著優勢。在汽水交換如蒸汽加熱水的工況下，常規的管殼式換熱器換熱係數k值一般最高為6000W/(m2·℃)，內螺紋外翅片管換熱器其換熱係數k值可高達14000W/(m2·℃)。

值得說明的是，本實用新型實施例的燃氣冷凝鍋爐還包括補水箱31，補水箱31用於在筒體22內的水缺少時，向筒體22內補水。

以上介紹了本實用新型實施例的燃氣冷凝鍋爐的結構，下面結合附圖1-3說明燃氣冷凝鍋爐的工作過程。

燃燒用空氣通過冷空氣進口27進入回水水箱26，在回水水箱26內通過換熱器29進行換熱使得回水溫度降低，冷空氣加熱變熱空氣，熱空氣通過熱風道進入燃燒器21參與燃燒。天然氣進入燃燒器21並在波紋爐膽燃燒室23內充分燃燒，產生的高溫煙氣與沉浸在水中的波紋爐膽燃燒室23進行換熱，換熱後的煙氣通過轉向室24進入換熱裝置25，換熱裝置25接收從回水水箱26熱交換後的回水並與煙氣直接接觸進行熱交換，熱交換後，冷卻煙氣，加熱回水，煙氣通過煙囪30排入大氣。被加熱的回水流入至筒體22的下部，被波紋爐膽燃燒室23加熱，最終達到預設溫度後經過出水管32被循環水泵抽出，參與供暖系統供熱。

本實用新型實施例的燃氣冷凝鍋爐具有以下優點：

1.因為採用氣水直接換熱的方式，簡化了鍋爐結構，縮小了換熱面積，鍋爐佔地面積小，耗費鋼材少，製造成本低。

2.煙氣與水在直接換熱時，煙氣中的水蒸汽凝結成的冷凝水混合在水中，起到回收冷凝水的作用，這對新疆等乾旱少雨的地區尤為重要。

3.煙氣與水在直接換熱時，水升溫時氧的溶解度降低，起到了除氧的作用，系統無需除氧器，減少了受熱面的氧腐蝕，延長了鍋爐的使用壽命。

4.採用波紋爐膽，強化爐膛內的傳熱。

5.採用金屬纖維表面燃燒式燃燒器，縮小了燃燒室體積。

6.採用淋水盤式換熱裝置，回水通過重力下落，無需任何能量，省電節能。

以上所述僅為本實用新型的實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。