水火相容式热水锅炉制造技术

本实用新型专利技术涉及一种水火相容式热水锅炉，其包括锅体，在锅体外壁上敷设有隔热层，锅体上装设有进水管、出水管，在进水管与出水管之间设置有水泵、外部水管和控制阀门，在锅体的上部还装设有烟囱，在锅体内设置有正压鼓风的燃烧器以及烟气通道，而燃烧器上方设置有挡水板，烟气通道包括穿越挡水板的通道及挡水板上方的锅体内部空间，在该烟气通道内设置有水滴花洒装置，该花洒装置为栅杆阵列和／或多孔板；进水管的管口设置在花洒装置的上方，燃烧器下方设有汇集水滴的热水箱，出水管的管口设置在热水箱的下部。本实用新型专利技术提供一种传热效率更高更稳定、没有结垢问题、结构简单、单位体积重量更轻的水火相容式热水锅炉。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种热工设备，更具体地说，本技术涉及一种热水锅炉。
技术介绍
现有的常压燃油(气)热水锅炉通常包括锅体、炉胆、燃烧器和烟管，锅体上还设有进、出水系统，进、出水系统将需加热的水输送到设在炉胆和烟管上的传热面上，与炉胆及烟管内燃烧器产生的高温烟气发生热交换，从而将其中的热量带出加以利用。传统锅炉的传热面系各种结构、形状的管式或板式的金属面，高温烟气与水被分隔在金属传热面的不同两侧上，并不能互相直接接触，否则，或者烟气被大量水源急剧降温，轻则造成燃烧效率低下、燃烧不完全的问题，重则导致燃烧器熄火、中止燃烧的结果；或者高温烟气将少量水源急速蒸发，导致被加热的水份逃逸而无法收集利用。上述两种结果都是有悖于设计和建造热水锅炉的目的，以致长期以来，人们已习惯于用“水火不相容”的俗话来否定有关水与烟气直接接触传热的技术可能性。但是，由于传统类型的热水锅炉内的传热主要依靠固体传热面来进行，以致传统类型的热水锅炉的换热效率较低，实际的热效率通常低于90％；而且为了尽可能地增加单位体积的传热面积，通常在锅壳内布置了大量的炉胆及烟管受热面，导致传统锅炉的形体笨重、移动困难、钢材耗量大、成本高；由固体传热面带来的问题还在于传热面容易结垢，为了防止结垢而不得不经常进行维护或投入水软化剂，或采用去离子等水处理措施。尽管如此，锅炉仍然存在长期运行效率下降、锅炉寿命较短、由结垢导致的承压爆炸隐患等一系列问题。对于上述的技术问题，有中国专利文件99223332.1所公开的一种新型湿背式燃油燃气锅炉，其燃烧室外壁与炉体内壁间形成一个水套腔，燃烧室的下部与一个回烟室连通，回烟室的下部为一个封闭的水背箱，水背箱与水套腔之间密封连通着一圈膜式水冷壁管，膜式水冷壁管之间焊接固定着鳍片密封连接侧壁，回烟室与多排烟管连通，烟管的另一端与上烟箱连接，另有两排烟管，其中一排的两端分别与上烟箱、下烟箱连通，另一排的两端分别与下烟箱、排烟管连通，各列排烟管均位于左侧水套腔内。据称该装置既保留干背式锅炉结构简单、制造容易的优点，又具有湿背式锅炉火、烟容易被密封，锅炉不易被烧坏的优点，锅炉的热效率较高，可广泛推广使用。但是，该装置的高温烟气仍然主要是通过燃烧室外壁和烟管向聚集在炉体内壁间的水套腔中的水体进行间接传热，传热机理和效率难有突破，由于多次回烟，锅炉体势必笨重，而且上述系列问题也难以避免。在此方面还有中国专利文件98231389.6的公开了一种燃油或燃气的全湿式结构的中央供热机组。在方形机体内腔置有炉胆、后烟箱、二回程烟管、前烟箱、三回程烟管、烟囱、进水管、出水管，在机体外壳上端装有通气管并与机体内腔连通。据称，该装置创造了全湿式结构，设计新颖，具有结构紧凑、最大限度地增大换热面积、降低机体表面温度、大大地提高了热效率等优点，是供热采暖的理想设备。同样，该装置的高温烟气也主要是通过炉胆壁和烟管壁向聚集在机体内腔间中的水体进行间接传热，传热机理和效率也是传统方式，存在前述的固有缺陷。
技术实现思路
针对现有技术的上述缺点，本技术所要达到的技术目的是要提供一种传热效率更高更稳定、没有结垢问题、结构简单、单位体积重量更轻的水火相容式热水锅炉。为此，本技术的技术方案是一种水火相容式热水锅炉，该热水锅炉包括锅体(即金属材质的所谓“锅炉本体”)，在锅体外壁上敷设有隔热层，锅体上装设有进水管、出水管，在进水管与出水管之间设置有水泵、外部水管和控制阀门，在锅体的上部还装设有烟囱，在锅体内设置有正压鼓风的燃烧器以及烟气通道，而燃烧器上方设置有挡水板，烟气通道包括穿越挡水板的通道及挡水板上方的锅体内部空间，在该烟气通道内设置有水滴花洒装置，该花洒装置为栅杆阵列和/或多孔板；进水管的管口设置在所述花洒装置的上方，燃烧器下方设有汇集水滴的热水箱，出水管的管口设置在热水箱的下部。针对传统锅炉技术存在的基本结构缺点高温烟气与水媒体间不能直接接触而需通过固体传热面的中介来进行传热，本技术锅炉采用了全新理念的结构来实现高温烟气与水媒体间的传热方式，它取消了固体壁面的炉胆，也没有烟管，不需要通过固体传热面的中介，而是依靠水和烟气直接接触进行热交换，为了克服由此产生的“水火不相容”实际困难，本技术独出心裁、别开蹊径，采用燃烧器上方设置的挡水板阻挡下落水滴直接进入燃烧器的火焰中心，从而避免了水火之间的强烈相克作用发生；同时，在烟气通道内采用水滴花洒装置将大团的水媒体分割成为下降速度和流量适当且均匀可控的水滴并形成水滴落场，在水滴落场中的水滴大小适中，既不会被高温大量蒸发而随烟气带出，也不会因为下落太快、粒径太大而受热不充分导致传热效率不佳，这样，大小适中、落场均匀的水滴在与高温烟气作逆向流动的直接接触中，会产生很大的动态传热比表面积，从而令传热效率大大增加，对于高温烟气也不会形成过大的阻力，能保证燃烧和传热均得以充分稳定进行。而且，由于本技术令水滴瀑布直接接触高温烟气，可以吸收烟气中的水蒸气的冷凝潜热，从而极大地降低排烟温度，经过设在锅体下部的热水箱及出水管的收集得到高热焓的水媒体。经实验证实，本技术的热效率可高达98％以上，开机后升温速度非常快；又因为省去了炉胆和/或烟管等固体受热面，本技术的锅炉的重量只有相同规格热水锅炉的1/3～1/6；而且，没有固体受热面会产生的结垢问题，锅炉长期使用效率不会下降，无需水处理工序和设备，大大简化了维护工作和成本，更重要的是，因为高温烟气直接与冷水媒体接触传热，属于敞开式运行的供热设备，在锅体内部不会积聚压力，完全消除了承压爆炸的隐患，运行安全可靠性大大增加，本技术锅炉的有效寿命预期可长达20～30年。而且经过实验证明如果采用进口高效燃烧器，废气的排放低于国家标准2～4倍；烟气直接加热的热水经检验符合生活卫生用水的水质标准。如果采用外置承压1.0Mpa的板式换热器，可以保证水质清洁，达到高层建筑采暖及供热水的标准。而且结构简单，利于生产制造。为进一步强化本技术的上述基本优点，本技术采取如下较具体改进措施为了增加水滴在落场中流量分布的均匀性，本技术的花洒装置为二层或二层以上的多层结构。具体结构为花洒装置包括最上层的多孔板和横向安装在其下方的栅杆阵列；烟囱开口设在所述多孔板以下及栅杆阵列以上。这样，对于大股连续水流首先采用多孔板初步分割成为下落涓流，再利用栅杆阵列将下落涓流进一步分割形成弥漫的水滴落场，而烟囱开口设在多孔板以下可以利用栅杆阵列的较低烟气阻力，使得排烟顺畅、节省燃烧动力，而烟气中高温的水沫又能被面积较大、温度较低的多孔板捕获，使得热能吸收率得到提高。为了增加弥漫的水滴落场在垂直方向上的分布均匀性，在同一高度上的多根所述栅杆平行排列构成单层栅杆阵列，不同高度上的多根栅杆平行排列构成多层栅杆阵列；相邻层上的邻近栅杆之间彼此上下错开；此外相邻层上的栅杆还可以相互夹有一定角度。为了减小烟气上升的阻力、增加逆流直接热交换的水滴的比表面积，本技术的栅杆的向上侧面为平整表面，其向下侧面为下凸曲面。考虑到加工成本和制造方便，在较佳实施例中，所述栅杆的向下侧面为尖角朝下的角钢表面，所述栅杆的向上侧面为覆盖住角钢槽口的盖板。作为一些因材制宜的安装结构，本技术的挡水板位于燃烧器的烟气出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水火相容式热水锅炉，该热水锅炉包括锅体（１），在锅体（１）壁面上敷设有隔热层，所述锅体（１）上装设有进水管（２）、出水管（３），在进水管（２）与出水管（３）之间设置有水泵（４）、外部水管（５）和控制阀门（６），在所述锅体（１）的上部还装设有烟囱（７），在所述锅体（１）内设置有正压鼓风的燃烧器（８）以及烟气通道（１０），其特征在于：所述燃烧器（８）上方设置有挡水板（９），所述烟气通道（１０）包括穿越所述挡水板（９）的通道及挡水板（９）上方的锅体（１）内部空间，在所述的烟气通道（１０）内设置有水滴花洒装置（１１），该花洒装置（１１）为栅杆阵列（１１１）和／或多孔板（１１０）；所述进水管（２）的管口（２０）设置在所述花洒装置（１１）的上方，所述燃烧器（８）下方设有汇集水滴的热水箱（１２），所述出水管（３）的管口（３０）设置在所述热水箱（１２）的下部。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘效洲，刘武标，
申请(专利权)人：广州迪森热能设备有限公司，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]