一种模块化商业燃气采暖挤压铝合金辐射炉膛制造技术

一种模块化商业燃气采暖挤压铝合金辐射炉膛，包括多个模块化辐射换热件、集箱、端盖和密封垫片，采用多种连接件配合连接保证完好的炉膛密封性；模块化辐射换热件采用高效成熟的挤压铝工艺，兼具稳定的连接、定位和密封结构和优越的换热性能；采用周向肋片增大对流换热量，合理布局辐射炉膛吸热占比；多样的模块化辐射换热件整体形状适配各种功率的燃烧器及各种功率和法兰接口的冷凝换热器组合而成为商用燃气冷凝式锅炉；过渡管道根据所配换热器冷工质出口采用中间分流或双侧直供形式，保证冷工质行程一致且流量均匀；采用全螺栓连接，密封可靠同时方便拆卸维护；复合工艺商业燃气采暖炉可配备国产圆柱形大气式燃烧器做到低成本，高效节能，进口低依赖等卓效优势。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化商业燃气采暖挤压铝合金辐射炉膛
本专利技术属于提高能量利用效率、节能环保的辐射换热器领域，具体涉及一种模块化商业燃气采暖挤压铝合金辐射炉膛。
技术介绍
近年来，雾霾问题持续、频发，北方供暖季间雾霾现象更为严重。为治理雾霾，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》，其中2019年清洁取暖率50％代替散烧煤0.74亿吨，新增气131亿m3；2021年清洁取暖率70％代替散烧煤1.5亿吨，新增气278亿m3；2021年供暖天然气需求达641亿m3以上等诸多要求。为达到规划要求，采用商业燃气采暖炉作为分布式供热方式必不可少，商业燃气采暖炉是将天然气的化学能转变成热能实现采暖的供应终端，是分布式供热的最好选择。其技术核心是通过热源、环境、建筑系统节能理念将天然气进行超低氧、超低氮、超高效率燃烧后的烟气进行超高效紧凑换热并将排烟温度降低到水露点温度以下，实现系统深度动态节能减排。目前在售的商用燃气采暖热水炉已经实现NOx排放小于30mg，同时锅炉效率普遍在96％以上，采用商用燃气采暖热水炉供暖是一种极为清洁高效的方式。拥有超低氧、超低氮、超高燃烧效率、超高效换热、超结构紧凑和超高热效率等优势标示着商用燃气采暖热水炉蕴藏着极其巨大的市场需求与发展前景。商用燃气采暖热水炉经过长时的发展，现主要采用一体式既辐射炉膛与对流板式换热炉片为一体的结构形式，便于装配。燃烧器方面也是从大气式燃烧器转为全预混燃烧器的使用，这是由于全预混燃烧器的过量空气系数低(～1.2)提高了燃烧后烟气的露点，有利于吸收烟气中水蒸气的潜热，更适合冷凝式锅炉，同时全预混燃烧器的燃烧温度低，燃烧过程中产生的NOx浓度低。但是理想不同于现实，全预混燃烧器经实测发现烟气中氧含量较高，多在7％以上且相比于大气式燃烧器全预混燃烧器的设备复杂，对风机、燃烧头、调节阀要求较高并且更容易产生燃烧震荡问题，易熄火和回火，最为关键的是全预混燃烧器的关键部件如阀组、控制装置均为进口，购置成本高，供暖行业被极度分润，而大气式燃烧器内全部部件均已实现国产化，随着现在研究的深入、科技的发展，大气式燃烧器几乎能做到低过量空气系数与低燃烧温度运行。由于大气式燃烧器设备体积及燃烧火焰体积较大，为适应大气式燃烧器的使用，商业燃气采暖炉需采用分体式的结构设计，扩大辐射换热炉膛的体积以容纳大气式燃烧器设备并增大辐射、对流换热量。商业燃气采暖炉主要有铸铁、焊接不锈钢、铸铝硅镁合金及全铜材质。共晶铸铁与铸铝硅镁合金都采用铸造工艺，模具成本高且生产效率不高。共晶铸铁与焊接不锈钢的导热系数低而铸铝硅镁合金国内工艺不成熟，能够生产的厂家寥寥无几，铜虽然导热系数高但价格高昂，强度低。挤压铝工艺成熟，是挤压截面一维方向上的延展，结构简单生产效率高导热系数高，强度高，是制造生产商业燃气采暖炉辐射炉膛的理想工艺。目前商用燃气采暖热水炉的辐射炉膛结构设计上依旧存在诸多问题，首先典型的一体式铸铝硅镁换热炉片通常具有下降水道结构，如荷兰著名的铸铝硅镁冷凝换热器公司贝卡尔特的专利WO2015/024712、WO2016/055392A1等，该辐射段的水道结构易出现过冷沸腾导致传热恶化并由于气泡挤压产生噪音甚至破坏换热器结构等不良现象，其次全预混燃烧器的金属丝网和燃烧产生的高温烟气对辐射段的辐射热量仅占总热量的10％左右，而在采用挤压铝工艺的分体式辐射炉膛后水道全程无下降段并且配合大气式燃烧器可增大辐射与对流换热量，合理布局辐射炉膛内与对流板式换热炉片中吸热量配比，有效改善各种结构问题并降低成本。
技术实现思路
为了解决上述商用燃气采暖热水炉辐射段存在下降水道结构和辐射换热量在总换热量的占比小的问题并适配国产圆柱形大气式燃烧器。本专利技术提供一种模块化商业燃气采暖挤压铝合金辐射炉膛。本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种模块化商业燃气采暖挤压铝合金辐射炉膛，包括多个模块化辐射换热件1，位于模块化辐射换热件1底部的下集箱2，位于模块化辐射换热件1顶部的上集箱3，位于模块化辐射换热件1两端的前端盖41和后端盖42；所述模块化辐射换热件1整体形状包括底部垂直段和上端圆弧段或只有圆弧段，圆弧段的圆心能够沿着中轴线变化，形成各种直径不同的圆弧段，满足大气式燃烧器的大体积容纳条件，同时亦能够减小模块化辐射换热件1整体形状截面积来适配低氧燃烧的全预混无焰燃烧器以满足目前燃烧器市场供应现状；每个所述模块化辐射换热件1包括分别开设在顶部与上集箱3连通的上集箱接口111以及开设在两侧底部与下集箱2连通的下集箱接口112、开设在上集箱接口111和下集箱接口112两侧的固定孔12及位于模块化辐射换热件1一侧面的凹槽13和位于另一侧面与凹槽13对应的凸棱14，模块化辐射换热件1内侧的辐射受热面上具有均匀排布的周向肋15，模块化辐射换热件1两侧底端都具有两对支撑脊16，模块化辐射换热件1内中空腔体为冷工质通道18，冷工质通道18内壁面位于固定孔12的两侧设有固定带17，用于防止固定在固定孔12中的密封螺栓72旋转滑移。所述模块化辐射换热件1厚度为3～8mm，需根据结构强度及换热量要求具体确定，上集箱3和下集箱2两侧开设腰圆形孔，使螺栓连接适应装配时上集箱3和下集箱2高度的变化；模块化辐射换热件1的上端圆弧段还具有平直顶部，能使上集箱3和下集箱2的底端为平直结构，装配简单。所述上集箱接口111和下集箱接口112截面形状为圆形，椭圆形或腰圆形，下集箱接口112为上集箱接口111)面积的一半，保证冷工质在模块化辐射换热件1中流速、流量均匀，上集箱接口111和下集箱接口112沿模块化辐射换热件1周向两侧开具固定孔12用以安放密封螺栓72；所述凸棱14的截面为正方形，其宽高均为1～2mm，凹槽13为与凸棱14相匹配的“T”形截面，装配时在凹槽13填入密封胶，配合凸棱14能同时起到定位及密封高温烟气的作用。所述周向肋15为具有提高模块化辐射换热件1对流换热能力，增大模块化辐射换热件1吸热量占总换热量比例的等肋高且截面呈锯齿形、正弦函数波形、腰圆形或长方形的周向肋片。每对所述支撑脊16呈对称“L”形截面，用以卡接下部呈类“凸”字截面的连接块73，支撑脊16厚度为2～8mm，长度为20～50mm以保证足够支撑连接块73上部的结构强度使模块化辐射换热件1以及连接在模块化辐射换热件1底部的对流板式换热炉片紧密连接；所述固定带17为周向延展，位于模块化辐射换热件1冷工质通道内顶侧，两条固定带17间距与密封螺栓72底部高度为10～20mm的螺母723宽度适配，在安装密封螺栓72旋紧紧固螺母721时提供水平方向的力，防止密封螺栓72旋转滑移，同时密封螺栓72底部螺母723上放置密封圈722，防止冷工质从固定孔12中泄露以满足模块化辐射换热件1和下集箱2或上集箱3的密封连接。为消除冷工质流动状态消除底部流动死区，向模块化辐射换热件1底部加塞冷工质导流件19，所述冷工质导流件19朝向下集箱接口112的一面开有与固定带17相适配的凹槽，冷工质导流件19整体采用不锈钢胀接或塑料过盈配合形式与模块化辐射换热件1配合；所述下集箱2为分体式两个，分别设置在模块化辐射换热件1两侧，通过过渡管道6连接，或者将将下集箱2设计为整体的方形集箱布置在模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化商业燃气采暖挤压铝合金辐射炉膛，包括多个模块化辐射换热件(1)，位于模块化辐射换热件(1)底部的下集箱(2)，位于模块化辐射换热件(1)顶部的上集箱(3)，位于模块化辐射换热件(1)两端的前端盖(41)和后端盖(42)；所述模块化辐射换热件(1)整体形状包括底部垂直段和上端圆弧段或只有圆弧段，圆弧段的圆心能够沿着中轴线变化，形成各种直径不同的圆弧段，满足大气式燃烧器的大体积容纳条件，同时亦能够减小模块化辐射换热件(1)整体形状截面积来适配低氧燃烧的全预混无焰燃烧器以满足目前燃烧器市场供应现状；每个所述模块化辐射换热件(1)包括分别开设在顶部与上集箱(3)连通的上集箱接口(111)以及开设在两侧底部与下集箱(2)连通的下集箱接口(112)、开设在上集箱接口(111)和下集箱接口(112)两侧的固定孔(12)及位于模块化辐射换热件(1)一侧面的凹槽(13)和位于另一侧面与凹槽(13)对应的凸棱(14)，模块化辐射换热件(1)内侧的辐射受热面上具有均匀排布的周向肋(15)，模块化辐射换热件(1)两侧底端都具有两对支撑脊(16)，模块化辐射换热件(1)内中空腔体为冷工质通道(18)，冷工质通道(18)内壁面位于固定孔(12)的两侧设有固定带(17)，用于防止固定在固定孔(12)中的密封螺栓(72)旋转滑移。...

【技术特征摘要】
1.一种模块化商业燃气采暖挤压铝合金辐射炉膛，包括多个模块化辐射换热件(1)，位于模块化辐射换热件(1)底部的下集箱(2)，位于模块化辐射换热件(1)顶部的上集箱(3)，位于模块化辐射换热件(1)两端的前端盖(41)和后端盖(42)；所述模块化辐射换热件(1)整体形状包括底部垂直段和上端圆弧段或只有圆弧段，圆弧段的圆心能够沿着中轴线变化，形成各种直径不同的圆弧段，满足大气式燃烧器的大体积容纳条件，同时亦能够减小模块化辐射换热件(1)整体形状截面积来适配低氧燃烧的全预混无焰燃烧器以满足目前燃烧器市场供应现状；每个所述模块化辐射换热件(1)包括分别开设在顶部与上集箱(3)连通的上集箱接口(111)以及开设在两侧底部与下集箱(2)连通的下集箱接口(112)、开设在上集箱接口(111)和下集箱接口(112)两侧的固定孔(12)及位于模块化辐射换热件(1)一侧面的凹槽(13)和位于另一侧面与凹槽(13)对应的凸棱(14)，模块化辐射换热件(1)内侧的辐射受热面上具有均匀排布的周向肋(15)，模块化辐射换热件(1)两侧底端都具有两对支撑脊(16)，模块化辐射换热件(1)内中空腔体为冷工质通道(18)，冷工质通道(18)内壁面位于固定孔(12)的两侧设有固定带(17)，用于防止固定在固定孔(12)中的密封螺栓(72)旋转滑移。2.根据权利要求1所述的一种模块化商业燃气采暖挤压铝合金辐射炉膛，其特征在于：所述模块化辐射换热件(1)厚度为3～8mm，需根据结构强度及换热量要求具体确定，上集箱(3)和下集箱(2)两侧开设腰圆形孔，使螺栓连接适应装配时上集箱(3)和下集箱(2)高度的变化；模块化辐射换热件(1)的上端圆弧段还具有平直顶部，能使上集箱(3)和下集箱(2)的底端为平直结构，装配简单。3.根据权利要求1所述的一种模块化商业燃气采暖挤压铝合金辐射炉膛，其特征在于：所述上集箱接口(111)和下集箱接口(112)截面形状为圆形，椭圆形或腰圆形，下集箱接口(112)为上集箱接口(111))面积的一半，保证冷工质在模块化辐射换热件(1)中流速、流量均匀，上集箱接口(111)和下集箱接口(112)沿模块化辐射换热件(1)周向两侧开具固定孔(12)用以安放密封螺栓(72)；所述凸棱(14)的截面为正方形，其宽高均为1～2mm，凹槽(13)为与凸棱(14)相匹配的“T”形截面，装配时在凹槽(13)填入密封胶，配合凸棱(14)能同时起到定位及密封高温烟气的作用。4.根据权利要求1所述的一种模块化商业燃气采暖挤压铝合金辐射炉膛，其特征在于：所述周向肋(15)为具有提高模块化辐射换热件(1)对流换热能力，增大模块化辐射换热件(1)吸热量占总换热量比例的等肋高且截面呈锯齿形、正弦函数波形、腰圆形或长方形的周向肋片。5.根据权利要求1所述的一种模块化商业燃气采暖挤压铝合金辐射炉膛，其特征在于：每对所述支撑脊(16)呈对称“L”形截面，用以卡接下部呈类“凸”字截面的连接块(73)，支撑脊(16)厚度为2～8mm，长度为20～50mm以保证足够支撑连接块(73)上部的结构强度使模块化辐射换热件(1)以及连接在模块化辐射换热件(1)底部的对流板式换热炉片紧密连接；所述固定带(17)为周向延展，位于模块化辐射换热件(1)冷工质通道内顶侧，两条固定带(17)间距与密封螺栓(...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵钦新，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