【技术实现步骤摘要】
一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路系统及工作方法
本专利技术属于改善铸铝硅冷凝式锅炉的水侧结构、提高能量利用效率、节能环保领域，具体涉及一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路系统及工作方法。
技术介绍
近年来，雾霾问题持续存在，进入供暖季后，雾霾更加频发。为了治理雾霾，保卫蓝天，供暖行业提出了《北方地区冬季清洁取暖规划2017-2021》，要求到2021年清洁供暖率70％，清洁能源代替供暖散烧煤1.5亿吨。散烧煤供暖多用于分布式供暖，代替散烧煤除了大力发展集中供暖延伸供暖网之外，燃气供暖是分布式供暖最好的选择。目前在售的商用燃气采暖锅炉已经实现NOX排放小于80mg/m3，同时锅炉效率普遍在96％以上，是一种极为清洁高效的供暖方式。2016年冬季供暖天然气消耗量达363亿m3，预计到2021年供暖气耗量可达640亿m3以上，商用燃气采暖锅炉有着及其巨大的市场需求。传统的商用燃气采暖锅炉以卧式内燃三回程火管锅炉为主，存在着排烟温度高(150℃以上)、热效率低、超低排放改造困难、占地面积大、管板开裂、水侧结垢清理难等诸多问题。新兴的铸铝硅冷凝式锅炉，有着铝硅合金导热系数高(是碳钢的5倍)、耐腐蚀性能好的优点，结构紧凑，可以利用烟气中水蒸气的汽化潜热，锅炉热效率达103％以上；多采用全预混表面燃烧，燃烧温度低、排烟NOX排放小于30mg/m3，铸铝硅冷凝式锅炉将在清洁供暖改造中获得巨大的市场份额。但目前市场上的铸铝硅冷凝式锅炉仍存在着一些问题，危及到了锅炉的安全运行。国外诸多公司设计生产的铸铝硅冷凝式锅炉的炉膛辐射受热面存在着下降水道，而辐射受热面热流密度大，极易在水侧表面...
【技术保护点】
1.一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路系统，其特征在于：包括双水道锅片(1)、锅炉回水(2)、锅炉供水(3)、自来水(4)、低温生活用水水箱(5)、高温生活用水水箱(6)、热泵(7)、锅炉回水加热器(8)和智能控制系统(9)；所述双水道锅片(1)包括双水道全上升供暖水道(1‑2)、冷凝水道(1‑3)、燃烧室(1‑4)、双水道进口集箱(1‑5)、双水道出口集箱(1‑6)、冷凝水道进口集箱(1‑7)和冷凝水道出口集箱(1‑8)；所述双水道全上升供暖水道(1‑2)布置在双水道锅片(1)上部，向外供应供暖水，其进出口分别与双水道进口集箱(1‑5)和双水道出口集箱(1‑6)连通，所述冷凝水道(1‑3)布置在双水道锅片(1)的下部，其进出口分别与冷凝水道进口集箱(1‑7)和冷凝水道出口集箱(1‑8)连通；双水道进口集箱(1‑5)与冷凝水道出口集箱(1‑8)、热泵(7)的冷凝器、锅炉回水(2)相连接，且相连接的管路上设置有控制阀；双水道出口集箱(1‑6)与锅炉供水(3)连通；冷凝水道进口集箱(1‑7)同时与锅炉回水(2)、热泵(7)的蒸发器出口和自来水(4)相连，通过控制阀切换冷凝水道(1‑3)的冷凝工...
【技术特征摘要】
1.一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路系统，其特征在于：包括双水道锅片(1)、锅炉回水(2)、锅炉供水(3)、自来水(4)、低温生活用水水箱(5)、高温生活用水水箱(6)、热泵(7)、锅炉回水加热器(8)和智能控制系统(9)；所述双水道锅片(1)包括双水道全上升供暖水道(1-2)、冷凝水道(1-3)、燃烧室(1-4)、双水道进口集箱(1-5)、双水道出口集箱(1-6)、冷凝水道进口集箱(1-7)和冷凝水道出口集箱(1-8)；所述双水道全上升供暖水道(1-2)布置在双水道锅片(1)上部，向外供应供暖水，其进出口分别与双水道进口集箱(1-5)和双水道出口集箱(1-6)连通，所述冷凝水道(1-3)布置在双水道锅片(1)的下部，其进出口分别与冷凝水道进口集箱(1-7)和冷凝水道出口集箱(1-8)连通；双水道进口集箱(1-5)与冷凝水道出口集箱(1-8)、热泵(7)的冷凝器、锅炉回水(2)相连接，且相连接的管路上设置有控制阀；双水道出口集箱(1-6)与锅炉供水(3)连通；冷凝水道进口集箱(1-7)同时与锅炉回水(2)、热泵(7)的蒸发器出口和自来水(4)相连，通过控制阀切换冷凝水道(1-3)的冷凝工质；冷凝水道出口集箱(1-8)与低温生活用水水箱(5)、热泵(7)的蒸发器入口和双水道进口集箱(1-5)相连，并通过控制阀切换；热泵(7)的冷凝器连接并加热自来水(4)或锅炉回水(2)，当热泵(7)启用时从冷凝水道(1-3)中取热，加热锅炉回水(2)或自来水(4)，并将加热后的高温自来水存储在高温生活用水水箱(6)中；热泵(7)的蒸发器与冷凝水道(1-3)相连，热泵(7)的冷凝器与锅炉回水加热器(8)和高温生活用水水箱(6)相连；智能控制系统(9)监测锅炉回水(2)、自来水(4)、锅炉排烟及室内外的温度以及低温生活用水水箱(5)和高温生活用水水箱(6)的液位，存储用户使用数据并调控锅炉负荷和所有控制阀的开闭。2.根据权利要求1所述的一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路系统，其特征在于：所述双水道全上升供暖水道(1-2)和冷凝水道(1-3)为两个独立的水道，全上升供暖水道(1-2)的总回程数为3～9个，入口水温大于30℃；冷凝水道(1-3)的入口水温控制在30℃以下，回程数在2～6个，实现烟气的深度冷凝。3.根据权利要求1所述的一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路系统，其特征在于：所述双水道全上升供暖水道(1-2)由两个独立的分水道组成，两个分水道的入口与双水道进口集箱(1-5)相连，双水道进口集箱(1-5)分为两层，分别向两个分水道供水，双水道进口集箱(1-5)每层入口均安装流量控制阀，调节两个分水道的流量分配；两个分水道的水平对流段回程数相同，紧靠在一起；进入辐射受热段后两个分水道分开将燃烧室(1-4)四边完全包覆，每个分水道均为一段水平流动，一段上升流动，90度转弯数量也相同，最后在双水道锅片(1)的炉膛上方出口汇合斜向上流入双水道出口集箱(1-6)；90度转弯处设置大圆角，以避免气泡在直角转弯处堆积破裂；为避免水侧出现过冷沸腾现象，随着热流密度的增大，两个独立的分水道的流通截面逐渐减小，炉膛辐射受热段的水道流通截面最小，确保水流速度大于1m/s，及时带走气泡，避免出现气泡堆积破裂。4.根据权利要求1所述的一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路系统，其特征在于：所述冷凝水道(1-3)具有偶数个回程，冷凝水道(1-3)分别作为低温供暖回水的加热水道、热泵的热源和低温生活用水的加热器；双水道全上升供暖水道(1-2)与冷凝水道(1-3)中的冷却水在多数工况下有着大于20℃的温差，两个水道之间只有一层铸铝薄壁，形成了间壁式水—水换热器；为避免锅炉回水(2)被冷却导致出口温度降低而无法满足供暖需求，在双水道全上升供暖水道(1-2)与冷凝水道(1-3)之间设置中空隔热层(1-9)，利用空气导热性能差，显著削弱锅炉回水(2)与冷却水之间的换热。5.根据权利要求1所述的一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路系统，其特征在于：所述双水道锅片(1)的水侧表面有贯通水道的转弯导流加强筋(2-1)和菱形加强筋(2-2)；转弯导流加强筋(2-1)布置在转角处，起导流的作用，圆弧的头部和尾部设计能够显著减小流动阻力、减小尾迹区，根据转弯的角度和水道的宽度调整转弯导流加强筋(2-1)的形状；菱形加强筋(2-2)的长轴长度15～50mm，短轴宽度8～30mm；菱形加强筋(2-2)根据水道宽度、高度调整大小、长短、数量和布置位置，将水侧流速控制在预设的范围内，并消除转弯带来的水流分布不均问题，在增加较低阻力的情况下大幅度扰...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵钦新，邓世丰，桂雍，梁志远，王云刚，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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