用于在热单元中使用的分段式热交换器的制作方法

本发明涉及用于在热单元中使用的分段式热交换器领域。这种热交换器包括多个段。在组装分段式热交换器时，根据分段式热交换器的所需容量选择段的数目。更具体地，本发明的分段式热交换器具有燃烧室，燃烧器可以被安装在燃烧室中(由此形成热单元)以用于生成烟气，烟气将其热能传递以加热水。这种热单元可以用于锅炉中。

背景技术

分段式热交换器由多个部分或段组成。现有的分段式热交换器，如铝制热交换器，包括彼此紧邻定位的多个相同的中间段、以及两个端段。热交换器组件中使用的中间段的数目取决于热交换器的所需容量。热交换器包括平行流动连接的多个通道(每个中间段中有至少一个通道)以用于待加热的水，和在热交换器中从一个或者多于一个燃烧室延伸的烟气通道。

de102005014616b3提供了一种使用铸造中间段的分段式热交换器，其中一个单个燃烧器可以被安装在分段式热交换器的一个燃烧室内。

gb2441183a公开了一种用于在冷凝式锅炉中使用的热交换器，包括：多个热交换器部分，其包括具有用于热交换介质通过的入口和出口的至少一个内部通路、以及位于每部分至少一侧上限定烟气流通道的多个细长翅片；用于产生热烟气的燃烧器；引导烟气从燃烧器穿过流通道、从热交换器的初级部分引导至次级部分的装置；以及在进入初级部分之前，促进单向烟气流的装置。促进装置可以是u形屏障，其将烟气从径向流变为单向流，同时还从下游流变为上游流。该促进装置可以包括设置在u形的竖直臂之间且平行于u形的竖直臂的多个细长翅片。

技术实现要素：

本发明的首要目的在于提供分段式热交换器，当在锅炉的热单元中使用时，该分段式热交换器不容易沸腾。

本发明的第一方面是一种用于冷凝式热单元的分段式热交换器。分段式热交换器包括两个端段以及设置在两个端段之间的一个或者多于一个中间段。一个或多于一个中间段及两个端段组装在热交换器中。分段式热交换器中设置有燃烧室，燃烧室优选垂直于一个或者多于一个中间段。一个或者多于一个中间段中的每个中间段包括用于待加热的水的至少一个水流通道。在每两个连续段之间(如果设置有多于一个中间段，在两个中间段之间以及中间段与端段之间)设置有从燃烧室延伸的至少一个烟气流通道。因此，烟气可以从燃烧室流动到分段式热交换器的烟气流通道中。一个或者多于一个中间段各自包括延伸到烟气流通道中的水平肋排，以便增加从烟气到待加热的水的热交换。水平肋排的两个外侧处的肋的高度大于肋排的中间的肋的高度。肋的高度是指肋在分段式热交换器的竖直方向上的尺寸。多于一个的中间段各自包括在烟气通道中延伸的多个销排，以增加热传递。优选地，每个销排沿烟气流方向连续设置。优选地，销具有圆形横截面。

优选地，肋具有大致矩形的横截面，其最长边沿热交换器的竖直方向对齐。更优选地，大致矩形的横截面是具有倒圆边的矩形横截面。

本发明的分段式热交换器具有令人惊讶的益处，其可以避免水流通道内的水沸腾。这种益处被认为是借助于由于肋的高度不同而在水平肋排处的改进的热交换得以实现。肋排中间的肋的较低高度显然涉及减少的热传递，对热交换器的效率是不利的。

优选地，中间段被设置为使得平行烟气流沿水平肋排中的所有肋流动。这意味着没有气流首先沿水平肋排中的一个肋流动、然后以连续流动布置的方式沿水平肋排中的另一个肋流动。

优选地，水平肋排中的每个肋的高宽比大于2。

在优选实施例中，一个或多于一个中间段各自仅包括延伸到烟气流通道中的一排肋，以便增加从烟气到待加热的水的热交换。

优选地，分段式热交换器是冷凝式热交换器。

在优选热交换器中，肋排中间的肋的高度小于水平肋排的在两个外侧处的肋的高度的70％，更优选小于55％。

优选地，两个端段各自包括延伸到烟气流通道中的水平肋排，以便增加从烟气到待加热的水的热交换。水平肋排的在两个外侧处的肋的高度大于肋排中间的肋的高度。肋的高度是指肋在分段式热交换器的竖直方向上的尺寸。在更优选实施例中，两个端段各自仅包括延伸到烟气流通道中的一排肋，以便增加从烟气到待加热的水的热交换。

优选地，一个或者多于一个中间段和/或两个端段为铝或铝合金段，优选为独立段。

优选地，一个或者多于一个中间段和/或两个端段为铸件段，优选为独立铸件段。

在优选实施例中，分段式热交换器包括至少两个中间段；并且至少两个中间段被设置为在分段式热交换器内彼此平行。

在优选热交换器中，肋排中间的至少一些肋在高度方向上仅与位于燃烧室下方的水流通道的第一部分的高度部分重合。燃烧室下方的水流通道的第一部分是指紧靠燃烧室下方的水流通道的细长全宽部分。此类实施例已显示出有助于协同地降低水流通道中的水沸腾的风险。

在优选实施例中，对于肋排中的所有肋，肋排中的肋在烟气通道中的端部与定位在相对段上的肋的端部之间的距离是恒定的。

通过分段式热交换器获得进一步的协同效果，其中肋排中的肋在烟气通道中的端部与定位在相对段上的肋的端部之间的距离小于4mm，并且优选小于3mm。优选地，肋排中的每个肋在烟气通道中的端部与定位在相对段上的肋的端部之间的距离小于4mm，并且优选小于3mm。更优选地，对于肋排中的所有肋，肋排中的肋在烟气通道中的端部与定位在相对段上的肋的端部之间的距离是恒定的。

在优选热交换器中，肋排包括具有第一高度的肋和具有第二高度的肋，并且优选由具有第一高度的肋和具有第二高度的肋组成。第一高度大于第二高度。水平肋排的在外侧的肋是具有第一高度的肋。肋排中间处的肋是具有第二高度的肋。更优选地，具有第一高度的肋之外的所有其它肋都是具有第二高度的肋。进一步更优选地，肋排中少于60％的肋是具有第一高度的肋。进一步更优选地，肋排中少于40％的肋是具有第一高度的肋。在优选实施例中，具有第二高度的肋的高度小于具有第一高度的肋的高度的70％，更优选小于55％。

优选地，中间段包括肋排下方的第一水平销排，其中第一水平销排中的销延伸到烟气流通道中。第一水平销排是指紧靠肋排下方的水平销排。该销排在其两个外侧上包括延伸到烟气流通道中的销，从而该销与从相对段延伸到烟气井道中的销形成小于4mm、并且优选小于3mm的距离。该销排在其中间包括延伸到烟气井道中的销，从而与从相对段延伸到烟气井道中的销形成大于10mm、并且更优选大于20mm的距离。此类实施例有助于协同地避免水流通道中的水沸腾。在更优选实施例中，在第一水平销排下方设置延伸倒烟气通道中的更多的水平销排。优选地，在此类水平销排内，销与从相对段上延伸到烟气流通道中的销之间的距离在水平销排的宽度上是恒定的。

优选地，中间段包括肋排下方的多个水平销排，其中水平销排中的销延伸到烟气流通道中。这些销排中的每个销排在其两个外侧上包括延伸到烟气流通道中的销，从而使该销与从相对段延伸到烟气井道中的销形成小于4mm、并且优选小于3mm的距离。这些销排在其中间包括延伸到烟气井道中的销，从而使该销与从相对段延伸到烟气井道中的销之间形成大于10mm、并且更优选大于20mm的距离。此类实施例有助于协同地避免水流通道中的水沸腾。在更优选实施例中，提供延伸到烟气通道中的附加水平销排，附加水平销排优选地位于在烟气通道中延伸不同长度的多个销排下方。在此类附加水平销排内，销与从相对段上延伸到烟气流通道中的销之间的距离在水平销排的宽度上是恒定的。

优选地，燃烧室具有垂直于其长度轴线、具有圆形横截面的柱形形状。

优选地，中间段中的水流通道围绕燃烧室在燃烧室至少80％、并且更优选至少90％的圆周上延伸。

优选地，分段式热交换器包括至少两个中间段。至少两个中间段被设置为在分段式热交换器中彼此平行。

优选地，在中间段中，水流通道遵循曲折的流动路径。

优选分段式热交换器包括多于一个中间段。多于一个的中间段的水流通道，以及优选地两个端段的水流通道，以平行流动连接的方式连接。

优选地，一个或者多于一个中间段中的水流通道被设置为用于使水相对于烟气通道的流动方向逆向流动。

本发明的第二方面是一种热单元。热单元包括根据本发明的第一方面的分段式热交换器；以及优选一个、更优选只有一个燃烧器，优选为预混气体燃烧器，并且优选为柱形燃烧器，其被设置在燃烧室中，以用于产生以平行流动连接方式流经热交换器的段之间的烟气流通道的烟气。燃烧器优选地被安装以使得其在燃烧室内垂直于一个或者多于一个中间段延伸。

优选地，热单元具有在热单元的底部处的冷凝槽。

附图说明

图1示出根据本发明第二方面的热单元，其包括根据本发明第一方面的分段式热交换器。

图2示出根据本发明的分段式热交换器的中间段的视图。

图3示出沿图1所示的热交换器的中间段的iii-iii平面的横截面。

具体实施方式

图1示出根据本发明第二方面的热单元，包括根据本发明第一方面的冷凝分段式热交换器。图中示出垂直于分段式热交换器的段的部分100。图2示出根据本发明的分段式热交换器的中间段的视图。图3示出沿图1所示的热交换器的中间段的iii-iii平面的横截面。

图1、图2和图3中所示的示例性分段式热交换器包括两个端段102、104及设置在两个端段102、104之间的两个中间段106。两个中间段和两个端段为铸造铝部件，并且组装在热交换器中。分段式热交换器中设置有具有圆形横截面的柱形燃烧室108、208、308，在该示例中，柱形燃烧室108、208、308垂直于中间段且垂直于端段。燃烧室中设置有柱形预混燃烧器110，其垂直于中间段且垂直于端段。

每个中间段106和每个端段102、104包括用于待加热的水的水流通道112、312。中间段的水流通道，以及优选地两个端段的水流通道，以平行流动连接的方式连接。中间段中的水流通道以及端段中的水流通道遵循穿过该段的曲折流动路径。中间段中的水流通道以及端段中的水流通道围绕燃烧室在燃烧室超过90％的圆周上延伸。水流通道被设置为用于相对于烟气流通道内烟气流方向的逆向流动。

在每两个连续段之间设置从燃烧室108、208、308延伸的至少一个烟气流通道114。中间段106(以及端段102、104)各自包括延伸到烟气流通道中的水平肋排116、216，以便增加从烟气到待加热的水的热交换。水平肋排的在两个外侧处的肋218的高度大于肋排中间的肋220的高度。在该示例中，中间段106以及两个端段102、104各自仅包括延伸到烟气流通道中的一排肋116、216，以便增加从烟气到待加热的水的热交换。在该示例中，肋具有大致矩形的横截面，其最长边沿热交换器的竖直方向对齐。在图1至图3所示的示例性热交换器中，中间段的肋排在中间处的肋220以及端段的肋排在中间处的肋的高度是水平肋排的在两个外侧处的肋218的高度的66％。在另一示例性热交换器中，中间段的肋排在中间处的肋220以及端段的肋排在中间处的肋的高度是水平肋排的在两个外侧处的肋218的高度的50％。

在示例性热交换器中，肋排中间的肋在高度方向上仅与位于燃烧室下方的水流通道的第一部分部分重合。

在图1至图3所示的示例中，肋排的每个肋在烟气通道中的端部与定位在相对段上的肋的端部之间的距离为2mm。

中间段及端段包括位于肋排下方的第一水平销排132、232。这些销延伸到烟气流通道中。该销排132、232在其两个外侧上包括延伸到烟气流通道中的销，从而该销与从相对段延伸到烟气井道中的销形成小于4mm、并且优选小于3mm的距离。该销排在其中间包括延伸到烟气井道中的销，从而该销与从相对段延伸到烟气井道中的销形成28mm的距离。

在第一水平销排下方设置延伸到烟气通道中的更多的水平销排140、240。在示例性热交换器中，销与从相对段上延伸到烟气流通道中的销之间的距离在水平销排的宽度上是恒定的。在进一步的示例性热交换器中，每个段包括肋排下方的多个水平销排，其中水平销排中的销延伸到烟气流通道中。这些销排中的每个销排在其两个外侧上包括延伸到烟气流通道中的销，从而该销与从相对段延伸到烟气井道中的销形成小于4mm、并且优选小于3mm的距离。这些销排在其中间包括延伸到烟气井道中的销，从而该销与从相对段延伸到烟气井道中的销形成大于20mm的距离。