一種高效熱水鍋爐的製作方法

2023-05-10 07:59:59 1

本發明涉及傳熱學領域，尤其涉及一種高效熱水鍋爐。

背景技術：

熱水鍋爐是工業生產和人民生活中廣泛應用的一種熱能設備，既可提供生產用熱水，又可提供生活和洗浴熱水，在工業生產和人民生活中佔有重要低位。但目前廣泛使用的熱水鍋爐存在有熱效率普遍較低的問題，直接影響到熱水鍋爐的能耗和運行成本。熱水鍋爐的熱效率是指燃料燃燒的發熱值轉移到工質水中的百分比，反映了燃料燃燒的完全程度和煙氣與工質水之間傳熱的完善程度。影響熱水鍋爐熱能利用效率的因素很多，其中除了燃料燃燒效率低外，熱能轉換效率低造成的排煙溫度高是其中的主要原因。提高熱水鍋爐的熱能轉換效率，增加熱能有效利用量是提高熱能利用效率的重點。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本發明提供一種高效熱水鍋爐，包括：單相導熱管(1)，相變導熱管(2)，燃燒室爐壁(3)，燃燒室封頭(4)，爐膽封頭(5)，和通氣口(6)；本發明採用單相導熱機制和相變導熱機制相結合的一體化設計，充分利用新型導熱器件的高效傳熱性能和結構特點，增強熱水鍋爐的熱能轉換能力，大幅提高熱水鍋爐的熱能利用效率，實現節能降耗的目的。

本發明解決上述技術問題的技術方案是：包括：單相導熱管(1)，相變導熱管(2)，燃燒室爐壁(3)，燃燒室封頭(4)，爐膽封頭(5)和通氣口(6)；所述單相導熱管(1)為一組非相變循環迴路導熱管；單相導熱管(1)圍繞燃燒室爐壁(3)的周長依次排列分布，沿燃燒室爐壁(3)的高度方向垂直設置，單相導熱管(1)兩端的弧形彎曲段在燃燒室爐壁(3)上穿越固定，單相導熱管(1)的兩條軸線以燃燒室爐壁(3)為隔板分布在燃燒室爐壁(3)的內、外兩側。

所述相變導熱管(2)為一組相變重力熱管，相變導熱管(2)在燃燒室封 頭(4)上錯排交叉分布，在燃燒室封頭(4)上垂直設置。

所述爐膽封頭(5)上設置有通氣口(6)。

所述燃燒室封頭(4)和爐膽封頭(5)之間設置有與煙囪連接的煙氣通道(7)。

所述熱水鍋爐為立式的圓柱形結構，熱水鍋爐上還設置有添煤口(8)和出渣口(9)，燃燒室與儲渣室之間設置有爐篦(10)，在出渣口(8)的一側設置有鼓風機進風管(11)。

本發明的結構配件均採用ns鋼材質；單相導熱管(1)和相變導熱管(2)經過清洗、鈍化處理後製作成形，對應導熱器件在工作狀態下的熱流密度，在管腔內灌注合適的導熱工質。

本發明的技術效果在於：本發明的設計目的是通過大幅度提高熱水鍋爐的熱能轉換效率，合理控制排煙溫度，解決現有熱水鍋爐熱能利用效率較低的技術問題，實現節能降耗的目的。本發明採用單相導熱機制和相變導熱機制相結合的一體化設計，充分利用單相導熱器件在高熱流密度下的導熱性能和結構特點，為實現熱能的快速轉換和有效利用建立快速導熱通道，大大提高了導熱器件在高溫段的熱傳輸能力和對爐膛溫度的承載能力，突破了爐膛溫度對相變傳熱的多種極限限制，解決了普通相變傳熱機制無法勝任的大密度傳熱工況；同時，採用相變導熱器件與單相導熱器件相輔助，增強熱水鍋爐的熱能轉換能力，使排煙溫度控制在合理的運行區間，儘可能多的將燃料燃燒的發熱量轉移到水工質當中，提高熱水鍋爐的熱能轉換效率，使熱水鍋爐的排煙溫度處於相對合理的區間運行，大幅提高熱水鍋爐的熱能利用效率，實現熱水鍋爐節能減排目的。對提高熱水鍋爐的經濟性能，降低運行成本，減少生產能耗，提高經濟效益，具有重要的現實意義。

附圖說明

圖1是本發明提供的一種高效熱水鍋爐的結構示意圖。

圖2高效浴暖熱水鍋爐上單相導熱管結構示意圖。

圖3是本發明提供的高效浴暖熱水鍋爐橫截面示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明做進一步說明。

如圖1所示，本發明包括：單相導熱管(1)，相變導熱管(2)，燃燒室爐壁(3)，燃燒室封頭(4)，爐膽封頭(5)和通氣口(6)；所述單相導熱管(1)為一組非相變循環迴路導熱管；單相導熱管(1)圍繞燃燒室爐壁(3)的周長依次排列分布，沿燃燒室爐壁(3)的高度方向垂直設置，單相導熱管(1)兩端的弧形彎曲段在燃燒室爐壁(3)上穿越固定，單相導熱管(1)的兩條軸線以燃燒室爐壁(3)為隔板分布在燃燒室爐壁(3)的內、外兩側。

在燃燒室封頭(4)的板面上有相變導熱管(2)，相變導熱管(2)為一組相變重力熱管。相變導熱管(2)在燃燒室封頭(4)上垂直設置。

所述爐膽封頭(5)頂部的封頭上設置有通氣口(6)。

所述燃燒室封頭(4)和爐膽封頭(5)之間設置有與煙囪連接的煙氣通道(7)。

熱水鍋爐上還設置有添煤口(8)和出渣口(9)，燃燒室與儲渣室之間設置有爐篦(10)，出渣口(8)的一側設置有鼓風機進風管(11)。

如圖2或圖1所示，單相導熱管(1)為一組非相變循環迴路導熱管，單相導熱管(1)管腔內設置有導熱工質。

如圖3或圖1所示，熱水鍋爐為立式的圓柱形結構，單相導熱管(1)圍繞燃燒室爐壁(3)的周長依次排列分布，單相導熱管(1)的兩條軸線以燃燒室爐壁(3)為隔板分布在燃燒室爐壁(3)的內、外兩側。

本發明中單相導熱管(1)的技術原理：本發明在工作時，燃燒室內的燃料燃燒產生熱量，單相導熱管一側的工質吸熱膨脹密度發生變化，分子擴散產生壓差，形成動力，工質向上運動，傳遞到另一側的工質經散熱冷卻後密度增大，形成重力，工質向下運動。因為重力遠遠大於毛細力，因此傳輸熱流的能力大大超過毛細力吸液芯熱管，其內部流動的阻力遠遠小於吸液芯毛細力，因而具有更高的工作極限，能夠傳輸很高的熱流密度。在熱能轉換過程中，管腔內的工質依靠自身的密度差形成自然循環流動，將大量的熱量從吸熱一側傳向散熱一側，並很快快轉移到水工質當中。工質在吸熱和放熱過程中的熱漲與冷縮在，管腔中形成了一個對等關係，兩側管腔中的漲、縮對等形成了工質相變的抑制作用，封閉體系中的流體在有效工作狀態下被控制在單相或接近單相的形態中，工質在溫度、壓力和體積相互轉換過程中，管腔中只有一種相對統一的物質密 度空間，物質在吸收和釋放熱能的膨、縮只在同相態下進行，工作狀態下完全無相變發生。雖然相變無法出現，但管腔內卻存在很大的溫差應力，所以只要另一端的溫度下降，應力就立即減弱，這樣壓力大的一側工質就會發生舒展並釋放熱量，而這樣的釋放是在分子間和原子間進行的，所以熱量也就在這樣的過程中傳導運動，如果分子間的距離與一定的熱運動相吻合併出現步驟和幅度相一致的運動，那麼其導熱量和導熱速度就會以趨向最大化的態勢來完成熱在封閉體系中的快速傳導，實現導熱工質的合理流動和熱量傳遞過程，轉移出來的熱量被轉換到爐膽內的水工質當中。

相變導熱管的技術原理：熱水爐在工作時，燃燒室內的燃料燃燒產生的大密度高溫熱量首先被單相導熱管轉移，燃燒室上部中、低溫區域的熱量被相變導熱管吸收，相變熱管的蒸發段受熱後，腔體內的工質產生沸騰發生相變，導熱工質由液態轉換為汽體並沿著熱管軸線向上運動，在熱管腔體內形成汽、液兩相共存的導熱密度空間，將熱量轉移到水工質當中，腔體內的汽體工質經散熱後冷凝轉化為液體，依靠重力回流至蒸發段繼續受熱蒸發，形成往復循環，實現導熱工質的合理流動和熱量傳遞過程，將熱量傳遞到水工質當中。

本發明在應用時，在熱水鍋爐上配置一個熱水鍋爐控制器，將所有的功能配置在一張智能晶片上，實現智能控制水溫，可以從0-95攝氏度隨意設置，把水溫加熱到額定溫度，鍋爐即自動停止工作，既可以供應工廠生產用熱水，又能供應採暖和洗浴。在熱水鍋爐頂部設置有通大氣口，熱水處於無壓狀態，毫無超壓盒盒炸危險，使熱水鍋爐處在安全可靠地條件下工作。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所做的任何修改、等同替換和改進，以及不同的用途變換均應包含在本發明的保護範圍之內。