一种餐厅厨房燃气灶具烟气余热回收的方法及系统与流程

本发明涉及一种餐厅厨房燃气灶具烟气余热回收的方法及系统，属于新能源技术领域。

背景技术

随着国家能源结构的调整，实现可持续发展的战略目标，天然气等清洁能源的使用比例逐年提高，天然气的主要成分甲烷的热值很高，燃烧过程中如果热量利用不充分，高温烟气携带大量热量直接排放到空气中，不仅会对环境造成重大的污染，而且对能源也造成了极大的浪费。

有效利用烟气中的热量最普遍的方法就是对烟气进行余热回收，目前烟气热回收已经成为锅炉、电厂等工业领域重要的节能手段，但是人们往往忽略了商业领域的余热回收，餐厅厨房用天然气是商业用气的一大部分，目前餐厅厨房内的烟气余热回收是通过灶具配备的尾锅实现的，但是尾锅的热效率很低，不仅不能有效的利用烟气中的热量，还会造成水资源的浪费。

随着餐厅厨房天然气用量的逐年提高，提高灶具的热效率、降低排烟温度已经成为了节省天然气用量的一大措施，改善灶具的烟气热回收方式、提高热回收效率就成为了亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是改善传统的灶具烟气热回收方式，提高烟气的热回收效率，提供了一种餐厅厨房燃气灶具烟气余热回收的方法，本方法使用气水换热器对收集的烟气进行热回收，经换热器之后的高温热水在满足炊事用热水之后，还将热水储存于保温储水箱内以供其他热需求。本发明可显著提高餐厅厨房灶具的烟气热回收效率，并实现较高效率的热储存与充足的热水供应。

本发明提供一种餐厅厨房燃气灶具烟气余热回收的方法及系统，包括：

1)本系统共分为两个子系统：水系统和烟气系统，两个系统之间通过水气型换热器进行热交换。每个灶具都配备一个水气型换热器，各个灶具工作相互独立，当灶具开始工作，此时排烟管内有高温烟气通过，与灶具配套的换热器的换热管道阀门开启，水流从保温储水水箱内经水泵加压后流入换热器，烟气与水流开始进行换热，换热结束后一部分热水流入灶具尾锅以供炊事用水，一部分流回保温储水水箱，当灶具停止工作，换热管道阀门关闭，换热过程终止；

2)高温烟气产生后，经灶具内部收集后排入排烟管，排烟管直接与换热器连接，烟气流入换热器经均流后与水流进行换热，待温度降低后排出换热器，经上方排烟罩收集，通过风机加压后经排风管排出室外；

3)当灶具开始工作，换热管道阀门开启，保温水管的总阀门也随之开启，保温储水水箱内的水经加压水泵流入换热器，各个换热器相互并联，水流经换热器升温后流回保温储水水箱。保温储水水箱另一侧接有供水管道、回水管道和补水管道，顶部设有排气阀，显示面板显示内部水温与水量，供水管道与回水管道阀门在有热水需求或热需求的情况下开启，热水经加压流出以供需求。如果保温储水水箱水量低于30％，补水管道阀门开启进行自动补水；如果水温超过90度且水箱水量未满，在没有热需求的情况下补水管道阀门开启进行自动补水，如果水温超过90度且水箱水量充满，顶部排气阀自动开启进行排气，防止高温水气化导致内部压力过高，且此时换热管道总阀门关闭。

4)保温储水水箱内产生的高温热水通过外输供水管道与回水管道进行热水供应与热供应，由于此方法及系统适用于中餐厅厨房，多应用于酒店，热水可满足厨房内部其他炊事热水需求；热供应则需要借助其他设备来完成，例如通过换热器得到二次热水接入热水系统或中央空调水系统以供冬季供暖需求，如果热量较大也可直接接入溴化锂制冷机组产生冷水以供夏季供冷需求。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种餐厅厨房燃气灶具烟气余热回收的方法及系统，通过回收厨房内灶具的高温烟气中的热量，将其收集并通过换热产生高温热水以供厨房热水需求或者酒店其他热需求，不仅极大的提高了灶具的热效率，减少了高温烟气对环境的影响，还能提供一定的热能来源，减少了燃料的消耗，缓解了目前燃气供不应求的现状。

本发明改进了传统中餐灶具尾锅回收热效应低的不足，利用换热效率高的换热器对热量进行收集及利用，减少了热量的散失，环保节能。

附图说明

图1为本发明一种餐厅厨房燃气灶具烟气余热回收的方法及系统的系统详图；

图2为本发明中中餐炒菜灶的轴测示意图；

图3为本发明中中餐炒菜灶的接管大样图；

图4为本发明中换热装置的大样图。

在图1-4中：

1-阀门2-供水水泵3-保温储水水箱4-换热管道总阀门

5-换热水泵6-排气管7-炒菜灶8-排烟管道

9-尾锅用水管10-换热装置11-自动排气阀12-排烟管

13-圆形烟管14-方圆变径管15-止回阀16-支管阀门

17-支管回水管18-支管供水管19-排烟罩20-排烟风机

21-排风管22-直接内丝接头23-水管阀门

24-水气型换热器25-均流板26-换热支管

具体实施方式

大锅灶、炒菜灶7等灶具都在灶体内部预留矩形排烟道，在排烟道内设置等尺寸排烟管道8与内壁贴合，工作时产生的烟气通过矩形排烟管道8排出灶体，接出灶体后外表面加装橡塑保温材料并通过方圆变径管14转接圆形烟管13，圆形烟管13与换热装置10连接，烟气在换热装置10内部经均流板23均流后进入水气型换热器22进行换热，换热后经排烟管12排出换热装置，由于排烟系统的排烟风机18的运作使排烟罩17下方区域呈负压状态，烟气排出换热装置10后由排烟罩17收集排出室外。

灶具的排烟量由燃气消耗量与烟气的过剩空气系数大致计算确定：

vf＝vg[9.52(α-1)+10.52]

式中vf——灶具的排烟量；

vg——灶具的燃气消耗量；

α——烟气的过剩空气系数。

换热器水管道的两侧接头都为外丝铜质接头，通过直接内丝接头20连接ppr水管25，接头与水管采用热熔连接，换热器出水口处通过三通连接自动排气阀11，换热支路的尺寸根据换热器水流量确定，干管根据现场灶具数量与保温储水水箱3大小确定。换热器规格由负荷确定，换热水量与换热管尺寸可确定：

q＝ε·i·vg

gi＝q/(cp·δt)

式中q——换热器的换热量；

ε——换热器的换热系数；

i——烟气的焓；

gi——换热水量；

cp——水的比热容；

δt——水的温差。

由于各个换热器并联，保温储水水箱3的体积可累计确定，且考虑炊事过程中尾锅所消耗的水量：

g＝(1-ρ)(g1+g2+…)

式中ρ——尾锅的消耗水量占比。

保温储水水箱内胆材质为304不锈钢材质，外皮为201不锈钢材质，且外部加装橡塑保温材料。

供水管道、回水管道与补水管道出口尺寸都采用室内常见六分管(dn20)，供水水泵2型号依据现场热需求确定。换热水泵5提供整个换热系统的水压，根据确定现场保温水管最不利点的损失考虑保温水泵的扬程：

h＝hl+z+hv

式中h——水泵的扬程；

hl——最不利管段的水头损失；

z——最高点水龙头的位置水头；

hv——水龙头出水的速度水头。

换热管道从保温储水水箱接出后均设置阀门，当灶具都停止工作时可关闭阀门，出水阀门后连接换热水泵5，保温水管主管根据现场情况安装，条件允许的情况下可埋地安装并加装橡塑保温棉，换热主管在各个灶具的换热装置下方伸出支管连接换热器，支管末端均设置阀门，支管供水管上的阀门随灶具的开启动作，支管回水管上设置止回阀防止水流逆流。