一种热集成的燃气炉系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种热集成的燃气炉系统，包括换热系统和燃烧系统和温度控制系统；其特征是换热系统包括换热器（4）、风机（1）；燃烧系统包括节能炉（5）、燃气流量计（6）；换热器（4）管程进口依次串联安装风机（1）、空气控制阀（2）和空气流量计（3），管程出口与节能炉（5）空气进管直接连接，壳程进管与节能炉（5）尾气排放管直接相连，壳程出口管直接排空；节能炉（5）进气口依次串联燃气控制阀（7）和燃气流量计（6）。该工艺系统采用低温空气与高温尾气套管式换热技术和温控系统，充分利用燃料释放热量并进行控制。高温尾气的热量得以利用，提高燃料利用率。
【专利说明】一种热集成的燃气炉系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及燃气炉节能系统，具体的说，它将传统的燃气燃烧直接排放的尾气进行热集成保温再利用，能有效提高燃料热能利用率。
【背景技术】
[0002]现行的民用型燃气炉在开放的环境中直接加热，例如:街头常见的烙饼炉、炒菜炉，饭店里的蒸煮炒等可加热的炉，不仅操作者在工作时要忍受炉体散发的高温，烟囱处排出的废气温度也很高。如此热量的直接耗散和排放，严重降低了燃料的利用率。因此，对燃烧尾气热量进行二次集成利用，对提高民用型燃气炉的传热效率、降低燃料消耗，具有重要意义。国内外针对家用炉节能也做出了很多研究，获得了不同的效果。
[0003]200720089471.X设计了一种多功能高效节能炉，通过增加蒸汽室、蒸汽笼达到炒、煮、蒸一体化且同步进行的目的。201020243396.X设计了一种燃气可控的炉具，通过电控开关调节输气量。201220197408.9设计了一种液化气节能燃气炉，利用吸热水箱对燃烧辐射的多余热量进行回收保温。以上专利技术主要从燃气炉结构上进行了分析与改进，也有提到从工艺过程上尽量回收预热，提高燃气的利用率，在一定程度上也起到了节能的效果。而本实用新型提出了一种更加可行完整的热集成系统，通过低温空气与高温尾气套管式换热技术和温控系统，充分利用燃料释放热量并进行控制。具体方案陈述如下。
【发明内容】
[0004]本实用新型提出一种热集成的燃气炉系统，包括换热系统、燃烧系统和温度控制系统。
[0005]换热系统包括换热器4和风机1，燃烧系统包括节能炉5、燃气流量计6。换热器4管程进口依次串联安装风机1、空气控制阀2和空气流量计3，管程出口与节能炉5空气进管直接连接，壳程进管与节能炉5尾气排放管直接相连，壳程出口管直接排空；节能炉5进气口依次串联燃气控制阀7和燃气流量计6。
[0006]所述风机I可以选择是轴流风机、鼓风机或引风机。
[0007]所述燃气控制阀5可以选择防腐防爆球阀或闸阀。
[0008]所述空气流量计3和燃气流量计6可以选择涡轮流量计或质量流量计的气体流量计。
[0009]所述的换热器4结构外部和节能炉5结构内部可装填保温材料，进一步减少壳程内高温尾气的热量耗散。换热器4在其内部或外部设置有保温层。
[0010]所述换热器4与节能炉5结构单独设置或组合为一体结构。
[0011]所述的节能炉5,它由支撑架a、废气排放管b、炉芯C、炉壳d、锥形管e、空气进管炉f和燃气进管g构成；炉芯c固定在锥形管e内部，空气进管f和燃气进管g与锥形管e底部相连接，并焊接固定在炉壳d底部。炉壳d内部可安装保温材料，减少热量的散失。
[0012]节能炉5顶部支撑架a按照不同餐具的结构尺寸制定，保证节能炉5内部密封。[0013]温度控制盒8的测温元件安装在节能炉5内部或换热器4外部，盒体固定在节能炉5外壁。
[0014]温度控制系统包括温度控制盒8，由测温元件、信号转换器、控制器构成一个整体结构。设定一个炉内标准加热温度，测温元件测得节能炉5内温度，通过信号转换和控制器的计算:当测得温度高于标准温度时，减小空气控制阀2和燃气控制阀7的开度，减少空气和燃气的进量；当测得温度低于标准温度时，增大空气控制阀2和燃气控制阀7的开度，增加空气和燃气的进量。
[0015]所述的温度控制盒8的测温元件热电偶固定在节能炉5内部或换热器4外部，盒体固定在节能炉5外部。
[0016]空气通过风机1、空气控制阀2、空气流量计3、换热器4后进入节能炉5 ;燃气通过燃气控制阀7、燃气流量计6进入节能炉5，空气与燃气在节能炉5中进行混合后燃烧。节能炉5内燃烧产生的高温尾气通过换热器4的壳程，空气通过换热器4的管程，在换热器4内完成热量交换。温度控制8通过热电偶等方式检测炉内温度，并转化为电信号，通过对空气控制阀2和燃气控制阀7的调节，控制空气流量计3和燃气流量计6，完成对空气量和燃气量的自动控制。
[0017]本实用新型的优点有:
[0018]1.高温尾气的热量得以利用，提高燃料利用率；
[0019]2.利用余热对燃气炉进行保温，节约了燃料；
[0020]3.燃气炉温度可控，自动调节进气阀，方便操作。
[0021]4.可大幅减少燃料的使用，即降低了成本又符合国家节能减排政策的要求。
[0022]5.该工艺系统采用低温空气与高温尾气套管式换热技术和温控系统，充分利用燃料释放热量并进行控制。提高燃料利用率。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1:节能炉装置简图。
[0024]图2:节能炉工艺简图。
[0025]图3:实施例2工艺简图。
[0026]图4:实施例3工艺简图。
[0027]其中:a—支撑架，b—废气排放管，c—炉芯，d—炉壳，e—锥形管，f一空气进管，g—燃气进管，I一风机，2—空气控制阀，3—空气流量计，4一换热器，5—节能炉，6—燃气流量计，7—燃气控制阀，8—温度控制盒，剖面一保温材料。
【具体实施方式】
[0028]结合附图对本实用新型专利进一步说明:
[0029]如图所示:本实用新型的热集成的燃气炉工艺系统，它由换热系统、燃烧系统和温度控制系统组成。其特征是，燃烧系统:节能炉5燃气进管上安装燃气流量计6和燃气控制阀7，由燃气控制阀7控制燃气流量计6读数；节能炉5空气进管与换热器4管程出口直接相连，废气排管与换热器4壳程进口直接相连。从换热管4管程出口排出的热空气与经燃气控制阀7和燃气流量计6的燃气，在节能炉5内混合燃烧，废气通过废气排管进入换热器4的壳程内。换热系统:换热器4管程进管上依次串联安装风机1、空气控制阀2和空气流量计3，管程排管与节能炉5空气进管直接相连，壳程进管与节能炉5废气排出管直接连接，壳程排管直接与大气相连。空气依次通过风机1、空气控制阀2和空气流量计3后进入换热器管程，高温尾气从节能炉5废气排出管直接进入换热管4壳程，高温尾气与冷空气在换热器4内发生逆流或并流传热完成热量交换。温度控制系统:节能炉5内壁引出一条热电偶测量线，测量线通过信号转换器将温度转化为电信号，通过控制器计算分析，再将信号转换为动力调节空气控制阀2和燃气控制阀7的开度，影响空气流量计3和燃气流量计6，完成对空气量和燃气量的自动控制。
[0030]换热器4内的换热管可选择材质导热系数较高的铜管、不锈钢管等，换热管排列形式不限；保温材料可以选择保温棉、陶瓷纤维等。
[0031]下面结合具体尺寸的实例将更好地对本实用新型进行说明，但不会因此而限制其应用。
[0032]实施例1:
[0033]如图2所示，节能炉5为一个保温盒内置家用炉具的简易改装节能炉，其尾气排管与换热器4壳程管直接连接，燃气进管处安装燃气控制阀7和燃气涡轮流量计6。在换热器4管程进口处安装一个变频鼓风机1、空气控制阀2和空气涡轮流量计3，管程出口与节能炉空气进口直接相连，壳程出口直接连通大气。将热电偶元件安装在节能炉5内壁上，引出后连接温度控制盒，通过信号转换调节空气控制阀2和燃气控制阀7控制空气流涡轮流量计3和燃气涡轮流量计6，进而控制空燃量。其中，换热器4套在保温盒内，换热管为铜管。
[0034]此装置用于餐饮行业酒店内一体煮炖炉，燃料为罐装液化气。市场调查显示，酒店在饭间一个时段工作时间5个小时内，传统的炒菜炉天然气消耗量平均为50m3 ;增加上述工艺并进行改装之后，可使加热温度控制在80度持续熬炖。燃气消耗量小于30m3，节能效率接近于50%。
[0035]实施例2:
[0036]新型燃气炉工艺如图3所示，节能炉5和换热器4组合为一体，节能炉5在结构上部，换热器4为4根换热管，I根同轴圆管套在换热管的外部，直接组装在节能炉4的下部结构，换热管为不锈钢管，整体结构空隙部分填充保温棉。换热器4空气进管处安装变频轴流风机1、空气控制阀2和空气质量流量计3，节能炉5燃气进管处安装燃气控制阀7和燃气质量流量计6，分别往节能炉内通入燃气和空气，混合燃烧后高温尾气通过同轴圆管排放，完成套管间换热。热电偶元件安装在节能炉5内壁和换热器4的尾气排管处，通过电信号的转换控制，调节空气控制阀2和燃气控制阀7制空气流涡轮流量计3和燃气涡轮流量计6，进而控制空燃量。
[0037]此装置用于餐饮行业的常见炊具一麻辣烫加热炉，燃料为市面常见的罐装液化气。市场调查显示，一个生意好的摊位燃烧炉工作时间为14小时/天，传统的煤气灶装置的燃气消耗量为15kg/天；使用上述新型装置后，燃气消耗量小于IOkg/天，节能效率高于30%。
[0038]实施例3:
[0039]新型燃气炉新型工艺如图4所示，节能炉5和换热器4组合为一体，节能炉5在结构上部，换热器4为4根弯折的换热管,嵌套在一个整体的保温块内，换热管为铜管。换热器4空气进管处安装变频轴流风机1、空气控制阀2和空气涡轮流量计3，节能炉5燃气进管处安装燃气控制阀7和燃气涡轮流量计6，分别往节能炉内通入燃气和空气，混合燃烧后高温尾气通过换热器4的保温块，完成保温块与换热管之间的换热。热电偶元件安装在节能炉5内壁，通过电信号的转换控制，调节空气控制阀2和燃气控制阀7制空气流涡轮流量计3和燃气涡轮流量计6，进而控制空燃量。
[0040]此装置用于家用做饭炉，燃料为天然气。市场调查显示，家用做饭炉一般工作时间为3个小时/天。常用做饭炉装置的燃气消耗量为40m3/月，使用上述新型装置后，燃气消耗量小于30m3/月，节能效率高于25% ;若家用炉燃料为罐装液化气，其消耗量为42m3/月，使用上述新型装置后，燃气消耗量小于25m3/月，节能效率高于40%。
[0041]以上实施例的目的在于更好地说明本实用新型，根据不同应用、尺寸、材质等的不同，本装置的各项参数(材质、尺寸、加工细节、安装方法等)可以有相应的变化，相关技术人员在其基础上做的替代或变换，在本实用新型保护之内。
【权利要求】
1.一种热集成的燃气炉系统，包括换热系统和燃烧系统和温度控制系统；其特征是换热系统包括换热器(4)、风机(I);燃烧系统包括节能炉(5)、燃气流量计(6);换热器(4)管程进口依次串联安装风机(I)、空气控制阀(2 )和空气流量计(3 )，管程出口与节能炉(5 )空气进管直接连接，壳程进管与节能炉(5)尾气排放管直接相连，壳程出口管直接排空；节能炉(5 )进气口依次串联燃气控制阀(7 )和燃气流量计(6 )。
2.如权利要求1所述的系统，其特征是风机(I)是轴流风机、鼓风机或引风机。
3.如权利要求1所述的系统，其特征是燃气控制阀(5)是防腐防爆球阀或闸阀。
4.如权利要求1所述的系统，其特征是换热器(4)在其内部或外部设置有保温层。
5.如权利要求1所述的系统，其特征是换热器(4)与节能炉(5)结构单独设置或组合为一体结构。
6.如权利要求1所述的系统，其特征是所述的节能炉(5)，它由支撑架(a)、废气排放管(13)、炉心((3)、炉壳((1)、锥形管(6)、空气进管炉(；0和燃气进管(g)构成；炉心(C)固定在锥形管(e)内部，空气进管(f)和燃气进管(g)与锥形管(e)底部相连接，并焊接固定在炉壳(d)底部。
7.如权利要求6所述的系统，其特征是节能炉(5)顶部支撑架(a)按照不同餐具的结构尺寸制定，保证节能炉(5)内部密封。
8.如权利要求5所述的系统，其特征是在节能炉(5)内部或换热器(4)外部固定测温元件热电偶，测温元件热电偶的温度控制盒(8)固定在节能炉(5)外部。
【文档编号】F24C3/12GK203517898SQ201320313578
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年5月31日 优先权日:2013年5月31日
【发明者】刘春江, 张婷, 丁晖殿, 袁希钢 申请人:天津大学