超导热水锅炉的制作方法

本发明涉及锅炉，具体是一种超导热水锅炉。

背景技术：

目前，传统供热设备中大多铁管炉排热水锅炉，通过火热加热铁管中的水来获得热水，由于炉膛面积有限，且铁管中的水吸收火热的热能需要一定的时间，大部分的热水锅炉启动时间较慢，需要提前几小时进行开机准备，人工和热水，并且，由于火热产生的烟火初始温度高于水的沸腾温度，因此烟火不能被高效的利用，传统热水锅炉一般通过调节水的流速或火的大小来提高烟火的利用率，但烟火在排出过程中其温度是逐渐下降的，为了利用尾烟来生产热水，尽量降低尾烟温度，传统热水锅炉通常是通过曲折的烟火通道或进水管路，来使水管尽可能的吸收掉尾烟的余温，但上述设计导致锅炉的炉体庞大，制造使用和维护的成本明显升高，所以市场亟需一种启动快、热效率高、成本低的锅炉产品。

技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种超导热水锅炉，该锅炉热效率高，水温启动快，热能损耗小。

本发明的技术方案是：超导热水锅炉，包括炉体，炉体内的下部空间为储水仓，炉体的顶部设有烟囱，其特征在于：炉体内从下至上设有燃烧罐、多根第一热管、淋水器；其中，燃烧罐位于所述的储水仓中，燃烧罐的罐壁上装有排烟管，燃烧罐与炉体内壁之间设有过水空隙，燃烧罐的前端装有燃烧筒，燃烧筒一端的筒口设在燃烧罐内，燃烧筒另一端的筒口设在炉体外的炉壁上，各第一热管其上部的蒸发端位于淋水器下方的喷淋区内、下部的加热端位于燃烧筒上方的燃烧罐内，所述的淋水器的进水口通过循环水管与储水仓连通，所述的循环水管上装有水泵。

相邻第一热管的加热端通过横管相互连通，该横管位于燃烧筒的上方，相邻横管的两端各过第一分配管相互连通，第一分配管的两端为盲端。

所述的排烟管的进口位于燃烧罐的前端下部。

燃烧罐的后端上部设有回烟进口，燃烧罐的底部设有回烟出口，该回烟出口位于燃烧筒的前端附近，回烟出口通过回烟管与回烟进口相连通。

所述的排烟管由环形管、下段管、上段管构成，其中，环形管上设有多根歧管，各歧管的两端与对应环形管的管体相连通，下段管一端与设在环形管下端的进口连通，下段管的另一端是排烟管的进口，上端管的一端与设在环形管上端的出口连通，上端管的另一端是排烟管的出口，所述的环形管位于淋水器下方的喷淋区内，或，所述的环形管其全部或部分的管体位于储水仓内。

所述的淋水器下方设有水封盘，水封盘的沿周与炉体内壁之间设有过烟间隙，水封盘的盘体上遍布设有漏水孔。

所述的水封盘下方设有烟气管，烟气管的上端管口与水封盘的底面之间设有过烟空隙，烟气管上设有进烟口，所述的排烟管其出口与该进烟口连通，进烟口上方的烟气管内装有填料。

所述的烟囱其外壁上设有水套，所述的循环水管具有上水管、下水管，上水管一端与水套内的底部空间连通，上水管的另一端与储水仓的底部空间连通，下水管的一端与水套内的顶部空间连通，下水管的另一端与淋水器的进水口连通，所述的水泵装在上水管上。

所述的烟囱内设有多个中空的第一吸热盘，各第一吸热盘的沿周装有多根向上倾斜布置的第二热管，第二热管下端的加热端与对应的第一吸热盘内部空间连通，第二热管上端的蒸发端位于所述的水套内，相邻第一吸热盘上的各第二热管位置相错，所述的第一吸热盘内装有工作温度为15-65℃的超导液，各第一吸热盘上的第二热管通过第二分配管相互连通，第二分配管的两端为盲端，。

所述的炉体内设有集烟管，集烟管的上管口与所述的烟囱相对或连通，集烟管内设有多个中空的第二吸热盘，各第二吸热盘的沿周装有多根向上倾斜布置的第三热管，第三热管下端的加热端与对应的第二吸热盘内部空间连通，第三热管上端的蒸发端位于炉体内所述的喷淋区内，相邻第二吸热盘上的各第三热管位置相错，所述的第二吸热盘内装有工作温度为35-85℃超导液，各第二吸热盘上的第三热管通过第三分配管相互连通，第三分配管的两端为盲端，位于各第二吸热盘下方的集烟管上设有集烟口，该集烟口与排烟管的出口连通。

本发明的工作方式：向炉内的储水仓中注入水，水位上限介于不接触第一热管的高位，在燃烧筒内安装燃烧头，燃烧头的火焰喷射端与燃烧罐内部空间相对，启动燃烧头和锅炉即可，火焰加热炉内的水，水泵输出热水给用户，在循环过程中，水温逐渐加热至设计温度，水泵根据需要同时向炉内补充冷水或循环水。

本发明的优点是：第一热管的加热端设在燃烧罐内直接与火热接触吸热，第一热管的蒸发端在炉内将热能传递给喷淋水，喷淋水还吸收炉内烟气热量，充分利用第一热管来进行热交换，相比传统“火包水”结构的水热传导，由于超导热管的温度下端和上端几乎相等，所以本申请“水包火”结构的火热传导速度更快、效率更高，水温启动快，热能损耗小。

横管将相邻第一热管进行串联，第一分配管将相邻横管进行串联，即各第一热管下部的加热端连通，使各第一热管内的真空度相同，既能平衡各第一热管之间的蒸发压力，又能使低温区的超导液流向高温区进行及时的吸热蒸发，避免第一热管压力过大或干烧，有效解决了传统锅炉内高温区第一热管使用寿命短，低温区第一热管工作效率低的问题。

排烟管前置，能增加燃烧罐内烟火的折返路程，使热能持续被燃烧罐和第一热管吸收。

火焰前行到一定距离后，就剩下烟气，该部分烟气通过回烟管返回到燃烧头喷焰处，与火焰混合进行二次燃烧，回烟管吸收烟火热量传递给炉内的水，降低烟火温度再去参与二次燃烧能进一步提高燃料的利用率，能使排出的烟火中烟气浓度有所降低，利于提高热效率和环保效果，降低了尾烟中可燃物的排放。

排烟管位于燃烧罐的前端和回烟管的组合能使燃烧罐内的火焰和烟气进行扩展燃烧，烟火进入回烟管再返回到气化燃烧室的喷焰处，使烟气与火焰混合能更好的进行二次燃烧；

环形管能吸收从燃烧罐内排出烟气的热量传递给喷淋水或储水仓内的水，进一步提高热能利用率并降低尾烟温度。

淋水器将水喷淋在水封盘上，水封盘上的水按设计流量冲漏水孔滴落，从而形成水封，从排烟管排出的烟气在水封盘底面向四周的过烟间隙处流动，该过程中，水封盘以及水封盘上不断滴落的水可吸收尾烟的烟气，提高了热能利用率降低了尾烟温度

从排烟管进入烟气管中的烟气上升经过填料从过烟空隙中流出并沿水封盘底面向四周散开，所述的各种填料作为载体能增加滴落水与烟气的接触面积和接触时间，该结构能进一步提高热能利用率并进一步降低尾烟温度。

在烟囱上设置水套，能进一步吸收尾烟中剩余的热能，储水仓内底部空间的水温较低，适合泵送到水套中吸收尾烟余温，并由淋水器喷淋吸收炉内烟气热能。

第一吸热盘和第二热管在烟囱内吸收尾烟的余温，并将热能传递给水套内的水，进一步提高吸热效率；第二分配管能使各第一吸热盘内和第二热管内的超导液工作压力一致、真空度相同。

排烟管将烟气送至集烟管内，第二吸热盘和第三热管在炉体内吸收烟气的余温，并将热能传递给炉内的喷淋水，提高热能利用率并进降低尾烟温度；第三分配管能使各第二吸热盘内和第三热管内的超导液工作压力一致、真空度相同。

附图说明

图1是本发明超导热水锅炉的正面内部结构示意图。

图2是本发明超导热水锅炉的侧面内部结构示意图。

图3是本发明中第一热管与燃烧罐的连接结构示意图。

图4是本发明中由环形管和上、下段管构成的排烟管结构示意图。

图5是本发明超导热水锅炉的另一种结构示意图。

图6是第一吸热盘和第二热管的连接结构示意图。

图中1炉体、2安全阀、3第一热管、4燃烧罐、5储水仓的水位上限、6燃烧筒、7雾化燃烧机、8气化燃烧室、9排烟管的进口、10排烟管、11回烟出口、12横管、13回烟管、14循环水管、15回烟进口、16第一分配管、17水泵、18压力开关、19进烟口、20烟气管、21孔板、22填料、23压网、24过烟空隙、25漏水孔、26过烟间隙、27淋水器、28水封盘、29烟囱、30管式针型阀、31补水阀、32过水空隙、33储水仓、34水位传感器、35环形管、36下段管、37环形管下端的进口、38环形管上端的出口、39上段管、40歧管、41水套、42第二热管、43第二分配管、44抽真空阀、45环形管体、46环形的水封盘、47第三热管、48第三分配管、49集烟口、50上水管、51第二吸热盘、52集烟管、53下水管、54第一吸热盘、55换热器、56供暖水出口、57供暖水入口、58淋水器的进水口。

具体实施方式

超导热水锅炉，包括炉体1，炉体内的下部空间为储水仓33，炉体的顶部设有烟囱29，其炉体内从下至上设有燃烧罐4、多根第一热管3、淋水器27；其中，燃烧罐位于所述的储水仓中，燃烧罐的罐壁上装有排烟管10，燃烧罐与炉体内壁之间设有过水空隙32，燃烧罐的前端装有燃烧筒6，燃烧筒一端的筒口设在燃烧罐内，燃烧筒另一端的筒口设在炉体外的炉壁上，各第一热管其上部的蒸发端位于淋水器下方的喷淋区内、下部的加热端位于燃烧筒上方的燃烧罐内，所述的淋水器的进水口通过循环水管14与储水仓连通，所述的循环水管上装有水泵17。

相邻第一热管的加热端通过横管12相互连通，该横管位于燃烧筒的上方，相邻横管的两端各过第一分配管16相互连通，第一分配管的两端为盲端。

所述的排烟管的进口9位于燃烧罐的前端下部。

燃烧罐的后端上部设有回烟进口15，燃烧罐的底部设有回烟出口11，该回烟出口位于燃烧筒的前端附近，回烟出口通过回烟管13与回烟进口相连通。

所述的排烟管由环形管35、下段管36、上段管39构成，其中，环形管上设有多根歧管40，各歧管的两端与对应环形管的管体相连通，下段管一端与设在环形管下端的进口37连通，下段管的另一端是排烟管的进口，上端管的一端与设在环形管上端的出口38连通，上端管的另一端是排烟管的出口，所述的环形管位于淋水器下方的喷淋区内，或，所述的环形管其全部或部分的管体位于储水仓内。

所述的淋水器下方设有水封盘28，水封盘的沿周与炉体内壁之间设有过烟间隙26，水封盘的盘体上遍布设有漏水孔25。

所述的水封盘下方设有烟气管20，烟气管的上端管口与水封盘的底面之间设有过烟空隙24，烟气管上设有进烟口19，所述的排烟管其出口与该进烟口连通，进烟口上方的烟气管内装有填料22。

所述的烟囱其外壁上设有水套41，所述的循环水管具有上水管50、下水管53，上水管一端与水套内的底部空间连通，上水管的另一端与储水仓的底部空间连通，下水管的一端与水套内的顶部空间连通，下水管的另一端与淋水器的进水口连通，所述的水泵装在上水管上。

所述的烟囱内设有多个中空的第一吸热盘54，各第一吸热盘的沿周装有多根向上倾斜布置的第二热管42，第二热管下端的加热端与对应的第一吸热盘内部空间连通，第二热管上端的蒸发端位于所述的水套内，相邻第一吸热盘上的各第二热管位置相错，所述的第一吸热盘内装有工作温度为15-65℃的超导液，各第一吸热盘上的第二热管通过第二分配管43相互连通，第二分配管的两端为盲端，。

所述的炉体内设有集烟管52，集烟管的上管口与所述的烟囱相对或连通，集烟管内设有多个中空的第二吸热盘51，各第二吸热盘的沿周装有多根向上倾斜布置的第三热管47，第三热管下端的加热端与对应的第二吸热盘内部空间连通，第三热管上端的蒸发端位于炉体内所述的喷淋区内，相邻第二吸热盘上的各第三热管位置相错，所述的第二吸热盘内装有工作温度为35-85℃超导液，各第二吸热盘上的第三热管通过第三分配管48相互连通，第三分配管的两端为盲端，位于各第二吸热盘下方的集烟管上设有集烟口49，该集烟口与排烟管的出口连通。

所述的燃烧罐通过支架焊接的方式固定在炉体内，各管之间均采用焊接密封熔结一体，各管采用是耐高温的铁管或钢管或白钢管或耐高温铁板、钢板、白钢板卷制而成。

所述的第一热管的低端和横管及第一分配管中装有激活度为45℃的超导液。所述的热管也称超导热管。

向炉内的储水仓中注入水，储水仓的水位上限5介于不接触第一热管的高位，常规的，在炉体上安装有水位传感器34、温度传感器和补水阀31来控制炉内的水量和热水的生产；水位器和补水阀是保证锅炉水位恒定的常规设备，如果水位降低，水泵自动启动补水，保证锅炉内水位处于正常状态，不会出现干烧的事故；所述的温度传感器是多个，安装在各个需要位置，各处所装的温度传感器目的是掌握燃烧状况，各点温度工作状况的分析，间接掌握气化式燃烧头是否是气化燃烧，燃料注入量大小，便于操作人员根据需要进行调节。

依热水锅炉的常规设计，水泵后的循环水管上应装有换热器55，换热器的进水口与水泵后前段的循环水管连通，换热器的出水口与后段的循环水管连通，循环水管的出口与所述淋水器的进水口58连通，换热器上还设有供暖水出口56和供暖水入口57，通过换热器可将锅炉热水的热能交换给用户循环来的供暖水。

按照常规布置，所述的排烟管的出口应设在锅炉内水位线或第一热管顶部的上方，其出口端横置或向下倾斜或装有防水淋盖帽，避免喷淋水灌入燃烧罐内，少量的水气或水雾进入排烟管会被炙热的烟气蒸发掉。炉体内的下部空间为储水仓，储水仓的水位线以不接触第一热管且高于燃烧罐的2/3为宜，所述的炉体上还装有注水口、热水排出口等常规部件。

如图3所示，图中燃烧罐的前端罐体被剖开便于展示第一分配管和横管之间的连接关系，为了使超导液流动性更好同时也便于加工降低制造成本，在燃烧罐内设有多根并排间隔布置的横管，各横管位于燃烧筒上方的燃烧罐内，各横管的两端过第一分配管相互连通，第一分配管的两端封闭，各第一热管的上端口封闭，各第一热管的下端穿过燃烧罐的罐壁其下端口与对应的横管连通，各第一热管的外壁与燃烧罐的罐壁密封固连，各第一热管和各横管构成的封闭腔室内装有超导液，常规的，各第一热管的上端是封闭的，其中一根第一热管的上端口装有针型阀，通过该针型阀将所述的封闭腔室抽真空，再注入设计量的超导液，并关闭针型阀并用密封胶或焊接封死该第一热管的上端口；配套使用的，所述的容纳超导液的封闭腔室还配有安全阀2和压力开关18，安全阀和压力开关各通过延长管与其中某根第一热管的上端连通，所述的安全阀和压力开关的终端设在炉体的外部，压力开关能时刻显示负压或正压数值，使操作者知道压力状况是否在工作范围，以便操作。保障操作安全性，并选用具有自动启停锅炉功能的压力开关；所述的安全阀，是锅炉运行的最后一道保障，应调在0.1mpa最高工作压力，如果达到此压力，开始卸压，在无人值守下，如压力开关自动控制失灵，安全阀就是最后安全生产控制的防线。上述结构中，各横管成为了各第一热管的加热端，能够使超导液快速在各第一热管中进行工作循环，且该结构易于加工制造成本较低。

本文中各热管上所用的针型阀优选管式针型阀30，用于密封超导热管，为了保持真空度，先用六角搬手拧紧铜针，然后灌入胶水凝固密封，再在管口用丝扣压盖密封压紧，就能保持住热管内的真空度。

所述的淋水器是是莲蓬式喷酒器、宝塔型喷嘴、盘式溢流型分布器、溢流管型盘式分布器、带孔盘式喷淋器、筛孔溢流盘式分布器、845型白钢分布器、2696型陶瓷分布器、丝网波纹分布器中的一种

在所述的燃烧筒内安装燃烧头和气化燃烧室，向燃烧罐内输入热源，一部分热源传递给燃烧罐，加热炉内的水，另一部分热源加热第一热管的低端和横管及第一分配管其中的超导液蒸发将热量传递给第一热管的上端，淋水器吸取经换热器交换后循环水管中的水从第一热管上方喷淋，喷淋水吸收第一热管和炉内由排烟管排出的烟气热量流回炉底完成吸热受热，炉内的热水再进入循环水管通过换热器将热能交换给用户使用。

所述的热管由铁管或钢管或白钢管或铜管制成，热管的工作原理是：热管又称超导热管，其具有超常的热活性和热敏感性，遇热而吸，遇冷而放，只要有温差就能传递，这种热超导工质在一定温度下激活，并以分子震荡形式来传递热量，它超强导热性能，其导热系数是一般金属的一万倍左右，是水热管十倍左右，在传导方向几乎没有温度的衰减，并能以极快的超音速传递，所述的热管是45℃被激活，其工作温在45-104℃。

所述水封盘内水位高度为15-32mm，

所述填料是瓷制的拉西环填料、勒辛环填料、十字格环填料、三头螺旋环填料、双头螺旋环填料、单头螺旋环填料、鲍尔环填料、哈埃派克填料、阶梯环填料、半环比阿雷茨基环填料、共轭环填料、弧鞍填料、矩鞍填料、改进矩鞍填料、环形填料或白钢环矩鞍填料、球形填料、泰勒花环填料、多角螺旋填料、白钢丝网波纹填料、脉冲填料、网孔栅格填料、白钢削填料中的一种。所述的填料由孔板21支撑布置在烟气管内，孔板的周边与烟气管的内壁固连，填料上还覆盖有金属的压网23，压网的周边与烟气管固连。

如图5所示的结构，在该结构中，所述的淋水器呈环形管体45套在集烟管的外围喷水，环形管体的下部的弧形管体上遍布有喷水孔，可将水喷在集烟管的管壁以及各第三热管的蒸发端上，该结构还可配合环形的水封盘46组合使用。

本文所述的三种热管是同一材料焊制而成，真空度基本相同，只是超导液不同，主要区别是激活温度不同，工作原理相同，超导热管的工作介质由多种无机活性金属盐及其化合物混合物或有机物及其金属盐混合物混合而成，具有超常的热活性和热敏感性，遇热而吸，遇冷而放，这一种热传导工质在一定温度下被激活，并以分子震荡形式来传递热量，它超强导热性能使其导热系数是一般金额的一万倍左右，是水热管的十倍左右，在传导方向几乎没有温度的衰减，并能以极快的超音速传递。

所述的第二、第三分配管上装有抽真空阀44。

所述的燃烧筒内装有气化燃烧室8和雾化燃烧机7，雾化燃烧机的出焰口与气化燃烧室的进气口相对，气化燃烧室的出焰口与燃烧罐内部空间相对。将液体燃料气化为气体直至过热气体进行燃烧，相比传统的雾化燃烧节省燃料，实测加水后6000kcal/kg的改性醇基环保燃料进行气化燃烧，火焰温度高达1068℃，使用相同燃料的情况下，进行雾化燃烧火焰温度则为725℃左右，相差温度343℃左右，因此，采用串联的雾化燃烧机来启动气化燃烧室提供热源的组合方式，相比传统燃烧机能进一步降低热水生产成本。气化式燃烧室工作原理：气化燃烧室的气化式燃烧室被雾化燃烧头预热达到工作温度，点燃气化燃烧室，当改性醇基环保燃料或其它液体燃料被泵送到进料管流到气液腔室部内。其液体燃料接触到气液腔内壁和催化剂的表就会被加热气化分解，当液体燃料随着泵送到气液腔后，气液腔下部的燃料为液体，中部的燃料为气液混气态，上部的燃料多数被气化与分解气体，假设没有100％气化，到达岐管及喷气管会全部气化的气体或为过热气体，更容易分解为气体。只要经过高温气化式燃烧室喷孔就能均匀的剧烈的燃烧，燃烧时，注入的燃料不同，产生的方式不同，控制在过热气体燃烧或控制气化式燃烧或气液混合式燃烧均能达到工作要求，同时要求匹配的风，工作时间越长越稳定，气化燃烧所排出的气体比雾燃烧产生气体更加环保，更加节能，最终实现节能环保，本申请最适合使用专利申请号zl20110066595.7和zl201111100764377.6所制备出的燃料。

本发明气化燃烧路线：点燃雾化燃烧机—给气化燃烧室的气化式燃烧室预热—预热达到要求—点燃气化燃烧室—气化气体及过热气体火焰和烟气—给经路线所有设施加热—所有设施接收的热量不断升温—泵循环将其温度不断传送被加热设施—满足设施需求—关闭雾化燃烧机—只用气化燃烧室—给被加热设施加热—满足设施需求。与现在技术相比，本申请具有设计结构简单，创造了气化燃烧方式，从而改变了原有雾化燃烧方式，气化燃烧方式的火焰火力猛，旋转集中有劲，燃烧温度高(高于雾化燃烧方式约250-350℃)，热量散失小，燃料消耗低，安全实用，热效率高等效果。如果锅炉吨位较大，一个气化燃烧室的功率不够，就应当配备多个气化燃烧室。