一种直热热水锅炉的制作方法

本实用新型涉及锅炉设备技术领域，尤其涉及一种直热热水锅炉。

背景技术：

现有市面上常见的热水锅炉按照结构可分为立式燃气热水锅炉和卧式燃气热水锅炉。常用的卧式燃气热水锅炉采用的是锅壳式三回程、全湿背结构，通过燃烧器产生的辐射热能对锅壳三个回程进行加热，排烟温度低于180℃。烟气排放物含量上基本达到国家标准，热效率方面，使用年限越久越易结垢，导致热效率越低。

立式燃气热水锅炉设计结构紧凑，占用空间小，安装和运输方便，但现有技术中涉及的立式燃气锅炉在造价、热效率和维护便利性方面仍需要作出改进。授权公告号为CN201206888Y的中国实用新型专利涉及一种直热式燃气锅炉，由锅壳、燃烧室、螺旋管、二次布水孔板、出烟口等组成，通过天然气和空气在燃烧室中混合燃烧来加热燃烧室外壁的水，且通过锅炉中上部螺旋管喷出的火焰加热二次布水孔板淋下的水，即经过两次换热过程。但是该螺旋管喷出的火焰对于水箱中水的加热效率较低，且螺旋管喷火口不便于维护。

申请公布号为CN104034024A的中国专利文献公开了一种全交换直热立式热水锅炉，由炉体、燃烧器和烟筒构成，炉体轴向的燃烧筒从炉体顶部贯穿填料室和支持格栅，燃烧筒上端连接燃烧器，下端悬接隔火筒至储水室。该锅炉的燃烧器置于锅炉上部，火焰和烟气下行，结构较为复杂且不便于维护。

由此，本领域中需要造价低、热效率高且便于维护的立式直热锅炉。

技术实现要素：

为了解决上述背景技术中存在的问题，本实用新型提供一种直热热水锅炉，该锅炉体积小，造价低，热效率高且便于维护，另外烟气排放各项指标均高于国家标准。

为实现上述目的，本实用新型的一个方面提供了一种直热热水锅炉，包括炉体、炉体顶部的烟囱以及炉体下部外侧面的燃烧器，炉体内部设有支撑隔板，将炉体内部分为上部的填料室和下部的储水室，

储水室包括出水口、烟火管、排烟箱和阻水帽，各组件功能及连接关系如下：

出水口：设在储水室下部，用于热水输出。

烟火管：前端连接燃烧器，从水箱下部横向进入水箱中部并向上延伸，末端与排烟箱连接，完全浸没在水中，用于燃烧烟气的流通并与管壁外的水进行换热。

排烟箱：下部与烟火管连接，上部伸出储水室最高液位面，通过排烟箱侧壁上的多个排烟口将烟气分散并向填料室输送。

阻水帽：安装在排烟箱上部，防止喷淋水进入排烟箱及烟火管。

在一个实施方案中，烟火管的外壁上还设有散热翅片，用于增加烟火管与水的接触面积，增强热交换。

优选散热翅片与烟火管轴心平行设置，并覆盖烟火管全部长度；另外，优选烟火管两侧相对的散热翅片沿通过烟火管轴心的平面来设置。在一个实施方案中，一侧散热翅片在烟火管径向上的宽度为烟火管内横截面直径(以下简称“内径”)的1/13至1/9，优选1/11。在此范围内，能够使换热效率和制造工艺之间达到较佳平衡。

在一个实施方案中，排烟箱为圆筒状且与烟火管同轴设置。在一个实施方案中，烟火管与排烟箱的内横截面直径(以下简称“内径”)比例为1/2至4/5；排烟箱的高度为排烟箱内径的1/6至1/2，优选1/3。在一个实施方案中，排烟箱侧壁上的多个排烟口为条形且与排烟箱轴心平行设置；在一个实施方案中，排烟口的高度为排烟箱内径的1/5至1/3，优选1/4；排烟口的宽度为排烟箱内径的1/13至1/10，优选1/12。在上述范围内，能够使排烟速度、换热效率和制造工艺之间达到较佳平衡。

在一个实施方案中，储水室底部还设有排污口，用于排出水箱中的污物杂质和沉淀物。

在一个实施方案中，储水室预设位置处还设有溢流口，用于将超出预设水位的水排出。

另外，储水室上部的填料室包括支撑隔板、填料、带有螺旋喷嘴的进水分布器、进水口和耐温过滤棉板，各组件功能及连接关系如下：

支撑隔板：安装在填料室下部，用来承载其上的填料。

填料：设置于支撑隔板上，用于烟气与喷淋水的热交换。

进水分布器：安装在填料室上部，由带有螺旋喷嘴的多组平行列管组成，端部与进水口相连，用来使进水对填料进行喷淋；其上带有的螺旋喷嘴使得喷淋水向下螺旋分散，增加喷淋面积。

进水口：设在填料室上部，一端与进水分布器连接，用于将进水(冷水)引入进水分布器。

耐温过滤棉板：设置在填料室内顶部开口处，将烟气中残余的水分过滤出来返回储水室。

在一个实施方案中，填料为金属填料，选用的是鲍尔环填料、规整填料、矩鞍环填料和八四内弧环填料中的一种或多种。

在一个实施方案中，炉体为金属圆筒结构，优选材质为不锈钢。

进一步地，炉体的外部设有保温材料，以减少热量损失。保温材料可选自例如岩棉、硅酸铝纤维棉、氯酸率纤维棉、玻璃丝棉等，也可以采用保温矿棉板和保温胶泥，具体材料和施工可根据现有技术来实施。

本实用新型的直热热水锅炉所使用的燃料包括天然气、沼气、液化石油气、煤气等，从环保和安全的角度考虑，优选天然气和沼气，更优选天然气。

本实用新型的直热热水锅炉，一个腔体设计，结构紧凑且节约材料，材料用量是普通锅炉的四分之一左右。体积小，节省空间，造价低，此结构可进行二次换热，其热效率高达97％以上。烟气排放指标均高于国家标准，排烟温度小于50℃。

本实用新型的直热热水锅炉，以天然气、液化石油气、沼气等清洁的气体作为燃料，采用横向燃烧以及火管置于储水室、烟气与水直接接触的换热方式，从而比同类产品节省20％-40％的能源，拥有同类产品中最高的热效率，且结构简单，便于维护。本产品经过节能技术监测测试热效率为97％以上，且持久稳定；而普通锅炉的热效率只有80％左右，而且普通锅炉随着长期运行其热效率会明显下降。本实用新型的直热热水锅炉排放的CO和NO_x均达到北京排放标准。追求高效率，低污染的清洁燃烧技术是本产品的目标。由于本产品全部采用不锈钢制造，所以使用寿命长而且外形美观，并且其结构紧凑、重量轻，更加节省空间。此外，本产品对水质要求低，锅炉内不结垢，小型采暖可免水处理；且运行稳定性达工业水准，操作简单，可实现无人值守，且适合多种工况。

本产品符合国家相关法规、政策和标准，符合国家急需治理雾霾的国情，从而让客户用起来更安心。

本实用新型具有如下优点：

1、锅炉主体为立式结构，节省材料成本的同时节约了空间；整体材料选用不锈钢材质，外形美观，持久耐用。

2、烟火管直接内置于水中，配合散热翅板，能更高效地将热量传递到水中；烟气在烟火管中自然上升，不会对烟气产生阻力。

3、排烟箱可使烟气均匀地向箱体四周排出，有利于烟气中的热量更好地填料室内与水进行换热。

4、阻水板在锅炉运行中可防止水进入排烟箱和烟火管中，从而影响到燃烧效果。

5、支撑隔板将炉体分为填料室和储水室，制造简单高效。

6、填料室中的金属填料部分选用的是鲍尔环、规整填料、矩鞍环和八四内弧环中的任意一种或多种，置于支撑隔板上，可增大烟气与水的换热面积。

7、螺旋喷嘴将水喷射到烟气中，以达到换热的目的。

8、进水分布器将进水均匀地分布于填料顶部。

9、耐温过滤棉板将水蒸气过滤出来，冷凝后补充回储水室。

附图说明

图1为本实用新型的直热热水锅炉的整体结构剖面图。

图2为本实用新型的直热热水锅炉的进水分布器的局部放大图。

图3为本实用新型的直热热水锅炉的排烟箱的局部放大图。

图4为本实用新型的直热热水锅炉的烟火管的局部放大图。

其中附图标记为：

1、出水口；2、炉体；3、烟火管；4、散热翅板；5、排烟箱；6、阻水帽；7、支撑隔板；8、填料室；9、螺旋喷嘴；10、进水分布器；11、耐温过滤棉板；12、烟囱；13、进水口；14、溢流口；15、储水室；16、燃烧器；17、排污口。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及特点更加清楚，下面将结合附图及具体实施方式对本实用新型进行详细描述。应理解，以下内容用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在一个具体实施方案中，如图1所示，本实用新型的所述直热热水锅炉是由炉体(2)、燃烧器(16)、烟火管(3)、填料和烟囱(12)组成，其中炉体(2)为立式筒体，燃烧器(16)将燃料气体与空气进行混合并充分燃烧。烟火管(3)位于储水室(15)中下部，燃烧器(16)工作时产生的热量通过烟火管(3)对储水室(15)内的水进行加热，同时散热翅板(4)可增大换热面积，使换热更加充分。燃烧产生的烟气通过烟火管(3)进入排烟箱(5)后，利用其上的排烟口使烟气均匀地从四周排出，阻水帽(6)可防止淋下水进入排烟箱(5)和烟火管(3)中。支撑隔板(7)将炉体(2)分为储水室(15)和填料室(8)，储水室(15)中还设置有出水口(1)，可对外输出加热后的热水。排污口(17)可将储水室(15)中的水及杂质排出炉体(2)，便于锅炉的常规维修保养。在储水室(15)中液位高于设定参数时，多余的水便通过溢流口(14)及时地排出炉体(2)，保证锅炉的正常运行。填料室(8)中的金属填料部分选用的是鲍尔环填料、规整填料、矩鞍环填料和八四内弧环填料中的一种或多种，置于支撑隔板(7)上，烟气在经过填料室(8)时，通过填料与进水分布器(10)喷射下来的水进行预换热，将烟气中剩余的热量交换出来，使排烟温度降低到50℃以下，燃烧产生的热量得以充分利用的同时，也增加了炉效。冷水通过进水口(13)流入到进水分布器(10)中。进水分布器(10)将进水均匀地分布于填料顶部，通过螺旋喷嘴(9)将水喷射到烟气中，以达到换热的目的。经换热后的烟气会含有少量的水蒸气，在通过耐温过滤棉板(11)时将水蒸气过滤出来，冷凝后补充回储水室(15)。

另外，如图2所示，显示了上述实施方案的直热热水锅炉的进水分布器(10)的局部放大图。其中，进水分布器(10)由多组平行列管组成，一根主管贯穿这些平行列管形成树枝结构，整体呈圆形，能够覆盖整个圆筒形炉体的横截面。在这些平行列管和贯穿主管上，均布多个螺旋喷嘴(9)，从而使得进水能通过这些螺旋喷嘴(9)均匀喷射到填料上。

如图3所示，显示了上述实施方案的直热热水锅炉的排烟箱(5)的局部放大图。其中，排烟箱(5)的高度为排烟箱(5)内径的1/3；排烟箱(5)侧壁上的多个排烟口为条形且与排烟箱(5)轴心平行设置；排烟口的高度为排烟箱(5)内径的1/4；排烟口的宽度为排烟箱(5)内径的1/12。上述具体设定能够使排烟速度、换热效率和制造工艺之间达到最佳平衡。

如图4所示，显示了上述实施方案的直热热水锅炉的烟火管(3)的局部放大图。其中，烟火管(3)的外壁上均匀设有16片散热翅片(4)，散热翅片(4)与烟火管(3)轴心平行设置，并覆盖烟火管(3)全部长度；且烟火管(3)两侧相对的散热翅片(4)沿通过烟火管(3)轴心的平面来设置；一侧散热翅片(4)在烟火管(3)径向上的宽度为烟火管(3)内径的1/11。上述具体设定能够使换热效率和制造工艺之间达到最佳平衡。

本实用新型的直热热水锅炉，换热充分，热效率可达到97％以上(高热值)；节能：烟气排放温度在50℃以下，高效利用热能；环保：烟气中CO、NO、NO_x含量达到《北京大气污染物排放标准》。锅炉整体采用不锈钢结构，且热度均衡，水中钙、镁等离子无法析出，不结垢，所以不需要对水质进行软化处理。本锅炉结构上采用独立腔体，结构紧凑，节约材料，其重量相当于普通锅炉的25％-35％。所占用的空间相当于普通锅炉的55％，节省了空间。适用场所包括学校、工厂、浴场、宾馆、医院、养老院、企事业单位、体育场馆、温水泳池、宿舍等供热采暖项目。本实用新型的直热热水锅炉在水温低于95℃的条件下获得，所以要严控水温。在控制系统上，与普通锅炉相同，可采用控制柜或集成电路模块对燃烧器、水温、液位及安全报警系统进行控制，自动化程度高，操作简单高效，从而减轻劳动强度。燃料采用清洁能源(如天然气、液化石油气、沼气)为最佳。

另外，该实施方案的直热热水锅炉的技术优势还包括：

1、烟火管(3)置于水中，与水充分接触换热，同时多块散热翅板(4)增大了换热面积，相比较于同等尺寸的烟火管，热量传递更加快捷高效。

2、上升的烟气通过填料区(8)与进水口(13)来水进行预换热，将烟气中的剩余热量交换出来，排烟温度低于50℃，与普通锅炉排烟温度180℃相比较，炉效大幅度提升。

3、螺旋喷嘴(9)可将水喷射到烟气中，达到换热的目的。

4、进水分布器(10)将进水均匀地分布于填料顶部，达到换热均匀无死角的效果。

5、经换热后的烟气会含有少量的水蒸气，在通过耐温过滤棉板(11) 时将水蒸气过滤出来，冷凝后补充回储水室(15)。锅炉运行时水量损失极少。

综上，本实用新型的直热热水锅炉高效利用热能，换热充分，烟气温度低，极大的提高了炉效，内部结构紧凑，换热效率高，升温迅速。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。