一种倒置燃烧式双水道高效热水加热装置及加热方法与流程

1.本发明属于燃气燃烧和高效利用设备领域，特别是涉及一种倒置燃烧式双水道高效热水加热装置及加热方法。


背景技术：

2.目前，常见的高温烟气与水的换热器主要有不锈钢换热器和硅铝换热器两种。不锈钢换热器具有换热性能和耐热应力腐蚀性能差，易结垢，使用寿命较短等缺点。相比于不锈钢换热器，硅铝换热器由于采用了硅铝合金作为主要材质，导热系数是不锈钢的7~8倍，耐酸性腐蚀能力强，使用寿命更长。虽然硅铝换热器常被用于燃气采暖热水加热装置和烟气余热回收换热装置，但是换热器水道和燃烧室布局不合理，整体结构设计不紧凑，单位换热量的换热器本体重量较大等缺点，这些结构设计影响换热器的使用寿命和稳定性。此外，目前采用铝热交换器的热水加热装置，普遍采用圆筒形燃烧器结构，侧面安装方式使得燃烧器的一个侧面不能布置燃烧火孔，减少了燃烧器火孔面积，影响了换热器效果，进而造成了整个装置体型较大，总投资和维护费用较高，不能够满足市场对燃气燃烧换热装置小型化的需求。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种倒置燃烧式双水道高效热水加热装置及加热方法，该加热装置主体换热器具有结构紧凑，体积较小，换热效率高，耐腐蚀性能，使用寿命长，制造成本低等特点。
4.本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种倒置燃烧式双水道高效热水加热装置及加热方法，所述整个装置包括，烟道进口、烟道出口、烟道、水道进口、水道出口、换热肋柱、混合气分配器、引流槽、弧形燃烧器、燃烧室、混合气进口、水道和清沙口。所述混合器分配器、弧形燃烧器和硅铝换热器主体呈上中下结构分布。所述烟道贯通于硅铝换热器主体内侧，烟道进口和烟道出口分别位于烟道顶端和底部，所述烟道内设有烟气换热肋柱。所述水道位于硅铝换热器主体内部，水道进口和水道出口分别位于硅铝换热器主体的外侧面顶端和外侧面底部。所述水道的壁面设有引流槽。燃气和空气混合气在燃烧室被点燃后沿烟道中自上而下流出，液态换热介质（水）由下而上流出，实现烟气与水的逆向流动换热。
5.在此技术方案中，混合气从混合气分配器的渐扩混合气进口进入，在弧形燃烧器表面和燃烧室被点燃并进行燃烧，燃烧产生的烟气从烟道进口向下流通到烟道出口。
6.在此技术方案中，所述水道截面积自上至下逐渐增大，液态换热介质（水）由水道进口进入水道中，通过8层水道迂回向上流动，由水道出口排出。所述引流槽具有增大换热面积和强化换热的作用。液态换热介质（水）与主体换热器内部壁面充分换热。 所述水道进口和水道出口均为内螺纹连接口。
7.在此技术方案中，所述换热肋柱分别分布在烟道的两侧纵向分布。换热肋柱相邻两排上下之间交错排列，即为第n排与第n+1排相互交错排列，使得烟气在换热肋柱间交替
收缩和扩张的弯曲通道中流动扰动剧烈，提高硅铝换热器主体的换热效率。
8.在此技术方案中，在主体换热器外侧面设置有清砂口，当换热器内发生杂物堵塞、积垢和积沙等现象时，方便用户清洗和疏通内部，进而延长换热器使用年限。
9.本发明所产生的有益效果：由于本发明主体换热器采用换热柱以及截面积渐变型型水道，多排换热肋柱呈交错分布，增大了硅铝换热器主体与高温烟气的换热面积，使得烟气中的显热和水蒸气的冷凝潜热与换热介质充分换热，故该换热器能有效地提高热效率；燃烧器倒置设计，可辐射整个硅铝热交换器，辐射效率大大增强。本发明有利于减小换热片体积，减轻重量，节省材料，降低成本，从而达到提高经济效益的目的。本发明混合器分配器和弧形燃烧器与主体换热器结合使用，整体结构紧凑，提高热水加热装置的空间利用效率，非常适用于小型燃气采暖热水炉的采暖和热水需求。
附图说明
10.图1是本发明提供的倒置燃烧式双水道高效热水加热装置的结构分解图。
11.图2是本发明提供的倒置燃烧式双水道高效热水加热装置的右视图。
12.图3是本发明提供的倒置燃烧式双水道高效热水加热装置的俯视图。
13.图4是本发明提供的倒置燃烧式双水道高效热水加热装置中图2的a-a截面图。
14.图5是本发明提供的倒置燃烧式双水道高效热水加热装置中图2的b-b截面图。
15.图6是本发明提供的倒置燃烧式双水道高效热水加热装置中图2的c-c截面图。
16.图7是本发明提供的倒置燃烧式双水道高效热水加热装置的仰视图。
17.图8是本发明提供的倒置燃烧式双水道高效热水加热装置中图3的d-d截面图。
18.图9是本发明提供的倒置燃烧式双水道高效热水加热装置的水道示意图。
19.图中，1、烟道进口；2、烟道出口；3、烟道；4、水道进口；5、水道出口；6、换热肋柱；7、混合器分配器；8、引流槽；9、弧形燃烧器；10、燃烧室；11、混合气进口；12（a、b、c、d、e、f、f
′
、f
″
、f
‴
、f
″
~g
″
、g、h）、水道；13、清沙口；14、硅铝换热器主体。
20.以下是本发明的具体实施方式，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，构成本发明的一部分，本发明的实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
具体实施方式
21.下面结合附图并通过具体实施方式对本发明一种倒置燃烧式双水道高效热水加热装置及加热方法作进一步地描述。
22.如图1~9所示，所述本发明硅铝换热器主体14设有烟道进口1、烟道出口2、烟道3、水道进口4、水道出口5和清砂口13；换热器的烟道进口1上部设有弧形燃烧器9和燃烧室10，燃气和空气的混合气在燃烧室10内被点燃后，燃烧产生高温烟气，烟气向下流动，通过换热肋柱6和烟道壁面3和液态介质（水）进行热质交换。热器本体14设有的多排换热肋柱6分布在烟道3两侧，并与高温烟气接触。工作时，燃烧室10内部产生的高温烟气，自上而下流动，液态介质（水）在水道12内由下而上流动，高温烟气被水道12中的液态介质（水）进行冷却后，自身的温度会降低，水的温度会升高，此外，水道12中水的流向与烟道3中烟气的流动方向相反，即两者形成气液逆流换热。
23.如图2所示，在主体换热器外侧面设置有清砂口13，当换热器内发生杂物堵塞、积垢和积沙等现象时，方便用户清洗和疏通内部，进而延长换热器使用年限。
24.如图4所示，水道进口 4和水道出口5分别位于硅铝换热器主体14的外侧面顶端和外侧面底部。水道12有若干个平行直段通过弯道连通，迂回上升，烟气高温区周围水道12c—水道12h壁面设有引流槽8，增加了液态介质（水）流动的紊流强度。水道12截面积自上至下逐渐增大，即从高温区到低温区逐渐增大。水流流经截面积较小的高温区时流速较大，高速水流和硅铝换热器主体14的传热系数增大，有效地降低了局部过热现象对硅铝换热器主体14的氧化腐蚀，从而延长了硅铝换热器主体14的使用寿命；同理，低温区水流通道截面积较大，水流流速较小，增加了水的停留时间和接触面积，充分吸收烟气的显热和潜热，起到了提高热效率的有益效果。
25.如图5和图7所示，换热肋柱6分别分布在烟道3的两侧纵向分布。换热肋柱6相邻两排上下之间交错排列，即为第n排与第n+1排相互交错排列，使得烟气在换热肋柱6间交替收缩和扩张的弯曲通道中流动扰动剧烈，提高硅铝换热器主体14的换热效率。
26.如图8所示，从烟道进口1至烟道出口2为烟道区域，烟道3两侧设置多排换热肋柱6，并与高温烟气换热。
27.如图6和图9所示，水流从水道进口4流入主体硅铝换热器主体14，虚线和箭头表征水流道的流动位置和流动方向，水流方向为自下而上。硅铝换热器主体14内部水流方式以水流通过水道12e、水道12f和水道12g为例水流从水道12e两侧水道垂直上流至水道12f的两侧水道12f
′
和水道12f
‴
，然后水平聚合到中间水道12f
″
，水流通过竖直水道12f
″
~g
″
流入水道12g的中间水道，然后再水平分流到水道12g的两侧流道。最终水流从水道出口5流出主体硅铝换热器主体14。此双水道流动区域呈对称结构，双水道结构使内部水流分布更加均匀。
28.尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以存在很多变形形式，这些均属于本发明的保护范围之内。