一种具有高效预热功能的水管锅炉的制作方法

本实用新型涉及一种水管锅炉锅炉，特别涉及一种具有高效预热功能的水管锅炉。

背景技术：

水管锅炉是直通式锅炉的一种，由于其锅炉本体内包括有若干根水管，且所有的水管呈环状阵列配置于锅炉外圈的钢桶内。内圈的环状水管列包围起来的柱形空间构成燃烧室，在该燃烧室内主要以热辐射的形式进行传热，而在燃烧室的下游侧则主要以对流的方式进行传热。

燃烧室内燃烧产生的热量主要有两个流向：一是辐射至炉体内的水管的外壁上，直接用于对炉体内的水进行加热；二是以烟气的形式被排出炉体。这部分热量如果不进行合理的回收，则会造成大量的燃烧热量的浪费。

申请日为2015.9.17、申请公布号为CN105115152A的发明专利申请（以下称为对比文件1）中公开了一种带有节能器的热水锅炉，其通过设置连接在炉体顶部与节能器顶部的烟火管，将炉体内燃烧室所产生的烟气引入节能器内，利用这部分烟气对节能器内的水进行预热，再通过节能器底部的连接管将预热后的水引入炉体内进行进一步加热。

对比文件1中的技术方案中，通过烟火管连接的形式，烟气中很大一部分热量会从烟火管散失；从节能器的顶部将烟气引入其内腔，烟气的密度小于空气，因此在节能器内部，烟气在没有外界压力的情况下回向上运动而并非向下对预热水管进行加热。因此，对比文件1中的预热方式，对于烟气的热量的利用率不高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种具有高效预热功能的水管锅炉，其通过对节能器与炉体的连接关系的改变，使节能器可以更加高效的利用炉体内烟气的热量，对进入炉体内的水进行高效预热。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种具有高效预热功能的水管锅炉，包括有炉体，所述炉体内设置有烟气腔以及燃烧室，所述炉体外还连通设置有一节能器，且所述节能器包括有设置于其底部并连通至所述烟气腔的底部的进烟口，以及设置于节能器内部的自所述节能器顶部进水、并连通至所述炉体的进水口的预热水管。

通过采用上述技术方案，通过节能器底部的烟气进口，将节能器直接连通至炉体内的烟气腔内，可以最大限度的缩短烟气在炉体与节能器之间的传输距离，防止其在传输管道内的热量损失；由于烟气中含有大量的热量，因此，其密度要比空气密度小，在节能器中的运动方向是由下至上的，将预热水管的水流方向与之相对设置：即自节能器顶部进水、预热后的水从下部进入炉体内，这样，节能器中的水与进入节能器中的烟气形成对流，可以使水流与烟气更加充分的接触，从而最大限度的带走烟气中的热量，以提高节能器对于进入炉体内的水的预热效率。

优选地，所述节能器内还设置按层分布有若干内径尺寸大于所述预热水管的外壁直径的烟气循环管，所述预热水管以蛇形路线穿过所有的烟气循环管的中部。

通过采用上述技术方案，自烟气进口进入节能器的烟气，沿烟气循环管自下而上折线运动，而预热水管套设在烟气循环管中，则预热水管的整个外壁浸没在烟气循环管内的烟气中，与其内部穿过的带有热量的烟气进行充分交换，这样的设置下不仅可以保证预热水管与烟气充分接触，还可以强迫烟气在节能器中以折线方式上升，从而在节能器中充分的将热量释放至烟气循环管中，以进一步提高烟气对于预热水管中的水的预热效率。

优选地，所述炉体内设置有若干水管，且所述水管在炉体内以环形阵列的形式形成两组水管列，所述两组水管列之间形成所述烟气腔。

通过采用上述技术方案，将烟气腔设置在两层水管列之间，可以使烟气在排出前首先对靠近炉体外壁的一层水管列中的水进行加热，然后再经过烟气进口进入节能器对预热水管加热，这样可以在不影响炉体输出热水温度的前提下，增加炉体内一次可以加热的水的总量。

优选地，所述炉体底部设置有一与所述预热水管连通的进水装置，所述进水装置包括有沿所述水管环形阵列方向设置的总配水管，所述总配水管上对应于若干所述水管的位置处设置有若干配水口。

通过采用上述技术方案，预热水管中的水在进入炉体时，首先经过总配水管，总配水管沿水管列的阵列方向延伸，而其上分布有若干与水管对应的配水口，因此，总配水管会将进入其内部的水均匀分配至每一个配水口内，并最终使进入炉体内的水均匀分布至每根水管内，达到均匀地给每根水管配水的技术效果；均匀配水可以使每根水管内得到的水的温度相当，而水管锅炉的水管阵列于燃烧室的形式，又可以使每根水管均匀的接受燃烧室的热辐射，最终使锅炉输出的热水温度一致。

优选地，所述两组水管列分别为形成所述燃烧室外壁的第一水管列和靠近炉体的外壁的第二水管列，相邻水管的管壁之间的间隙上设置有密封它的气流挡板，所述第一水管列上至少留有一进烟口，所述第二水管列上留有用于连通至所述节能器上的烟气进口的排烟口。

通过采用上述技术方案，两层水管列之间的烟气腔内运转的为自进烟口进入其中的高温烟气，将燃烧室围住的第一水管列直接与燃烧室进行热辐射，而第二水管列则吸收烟气腔内的烟气的热量进行加热，这样的设置在，可以充分利用燃烧室内燃烧产生的热量，防止烟气直接将热量带走。

优选地，所述气流挡板分别设置于第一水管列的水管上靠近燃烧室一侧，以及第二水管列的水管上靠近所述炉体的外壁的一侧。

通过采用上述技术方案，将气流挡板设置在这两个位置时，可以在不改变第一水管列和第二水管列的阵列半径的前提下，获得最大的烟气腔体积，以增加水管锅炉本身的排烟量，从而使进入节能器中的烟气量充足，以对预热水管中的水进行充分加热。

优选地，自所述炉体的顶部方向向下俯视，所述进烟口与排烟口互呈90度设置。

通过采用上述技术方案，烟气经过进烟口进入烟气腔后，可以沿两个半圆弧运动至排烟口，将两者弧形90度设置，则烟气无论沿哪个路径运动，其经过的路径长度一致，使第二水管列内的全部水管受热更加均匀。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

（1）将烟气自下而上引入节能器，并将预热水管内的水流与之对流设置，使节能器可以更加高效的利用炉体内烟气的热量，对进入炉体内的水进行高效预热。

（2）节能器与进水装置的配合，可以使充分预热后的水均匀的进入水管锅炉内进行最终的加热，使锅炉的输出水温恒定。

（3）烟气腔的进烟口与排烟口的布置角度，使得烟气在进入节能器之前，首先对第二水管列进行加热，从而强化炉体内的对流加热效果。

附图说明

图1是为显示上下集流腔的结构所做的整体剖视图；

图2是为显示水管阵列排布方式以及烟气腔结构所做的俯视截面视图；

图3是进水装置的俯视图；

图4是支撑板的结构视图；

图5是为显示排气阀的安装位置所做的图3的局部放大视图A；

图6是为显示炉体内部结构所做的整体剖视图；

图7是节能器的纵剖视图；

图8是节能器的截面视图。

图中，1、炉体；2、燃烧室；3、上部集流腔；4、下部集流腔；5、水管；6、节能器；60、预热水管；61、烟气循环管；62、烟气进口；63、烟气出口；7、炉膛底塞；8、进水装置；80、配水口；81、支撑板；9、第一水管列；10、第二水管列；11、气流挡板；12、保温隔热填充物；13、进烟口；14、排烟口；15、烟气腔；16、排气阀；17、配水汇管。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1

一种水管锅炉，如图1至2中所示，包括有圆柱形的炉体1，在炉体1围成的圆柱形内腔中设置有若干水管5，并且，所有的水管5以环形阵列的方式分布形成第一水管列9和第二水管列10，两组水管列之间的环形空隙为烟气腔15。

其中：第一水管列9的内侧围成的空腔为燃烧室2，用于在外部供给的气体燃料或者液体燃料的支持下进行燃烧并释放热量，并将这部分热量以热辐射的形式传到水管5内流动的水中，对其进行加热，并且，第一水管列9的内侧上，相邻两根水管5之间设置有V型的气流挡板11，用于密封两根水管5之间的缝隙，并且，在第一水管列9上至少有两根水管5之间不设置气流挡板11以形成进烟口13，图2中所示的四根水管5之间未设置气流挡板11，四根水管5之间的三道缝隙为共同形成进烟口13；

第二水管列10与第一水管列9的设置方式相同，只是，V型的气流挡板11固定于第二水管列10上靠近炉体1的外壁的一侧，并且，为了烟气腔15内的烟气可以排出这个腔，在第二水管列10的阵列上，有一段圆弧上不设置水管5，以在这个区域形成一排烟口14，图2中所示的结构中，排烟口14由第二水管列10上缺失的三根水管5形成，并且，在炉体1的水平截面上，进烟口13与排烟口14之间呈90度夹角设置，这样的设置下，无论烟气腔15内的烟气沿那个方向排出炉体1，都会在两组水管列之间走过相同的距离，以保证烟气可以将燃烧室2内的燃烧热量以对流动的形式传递给第二水管列10上的水管5内部。

第二水管列10与炉体1的外壁之间还填充有保温隔热填充物12，以形成一层保温隔热层，对炉体1进行保温隔热。

如图1中所示，炉体1的下端还设置有密封燃烧室2的炉膛底塞7，其外壁与炉体1的内壁之间形成一环形腔——下部集流腔4，所有的水管5的端部均伸入这个腔以完成进水过程；相似地，在炉体1的上端也形成有上部集流腔3，以收集水管5内加热完成的水。

如图6中所示，在下部集流腔4内设置有一进水装置8，其包括有环绕设置于炉膛底塞7外圈的一根总配水管，在总配水管上对应于水管5的下端进水口处设置有若干配水口80。总配水管的进水口外接对水管5进行供水的水源上，在配水口80的分配下，外部水源均匀分布至环形阵列的水管5内，以使每根水管5内进入的水温相近，从而保证上部集流腔3内得到的来自水管5的水温度一致。

为防止下部集流腔4内发生气堵现象，在下部集流腔4上还设置有一排气阀16，用于排出这个腔室内的气体，其具体结构如图6中的局部放大视图A中所示。为避开排气阀16的设置位置，总配水管呈C型设置，且其C型开口正对于排气阀16的设置位置。

为了将进水装置8固定至炉体1上，在炉膛底塞7的外壁上设置还设置有若干支撑板81，其向外伸出的一端上设置有一朝向炉体1上端开口的半圆形槽，用于支撑总配水管下半表面。

实施例2

一种具有高效预热功能的水管锅炉，包括有实施例1。其结构中还包括有如图6中所示的节能器6。具体地说，节能器6的截面形状如图8中所示，为一个矩形的主体。矩形的主体内部设置有若干烟气循环管61，烟气循环管61首先按照轴线相互平行的方式固定成一层管列，再上下堆叠多层形成图6中所示的结构，这样，烟气就会沿烟气循环管61以折线的方式从烟气进口62运动至烟气出口63，从而最大限度的将烟气中的热量留在节能器6内部；在节能器6的内部还设置有一预热水管60，其自节能器6最上层的管列进入烟气循环管61并以蛇形路径穿过所有的烟气循环61后通过配水汇管17进入进水装置8内进行配水，这样，预热水管60的外壁直接与烟气循环管61内的烟气进行充分的热交换，以提高节能器6对于进入炉体1内的水的预热效果。

节能器6的顶部设置有烟气出口63、底部设置有与炉体1底部相连通的烟气进口62，炉体1内部的烟气腔15通过排烟口14运动至炉体1的底部，经过烟气进口62进入烟气循环管61内，与此同时，预热水管60内进入冷水，冷水在烟气循环管61内与烟气进行热交换，并最终进入炉体1内进行最后的加热。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。