一种多相流换热超低氮排放锅炉
阅读说明：本技术 一种多相流换热超低氮排放锅炉 (Multiphase flow heat exchange ultra-low nitrogen emission boiler ) 是由 田心秀 唐勇超 王一美 田国涛 于 2021-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种多相流换热超低氮排放锅炉,包括锅炉出水管,锅炉,锅炉进水管,排烟管,空气预热器,用户回水管,板式换热器,燃气进管,燃气预热器,燃气管,燃烧机和空气管；所述锅炉包括锅炉上箱,热管组,锅炉下箱和炉膛,所述锅炉上箱、锅炉下箱和炉膛是三个独立的密封空间,所述热管组贯穿锅炉上箱和锅炉下箱；所述热管组包括多组排列的热管；所述锅炉上箱的进水口和出水口分别与锅炉进水管和锅炉出水管连通；所述炉膛入口和出口分别与燃烧机和空气预热器热媒入口连通。本发明多相流换热超低氮排放锅炉具有氮排放低,换热效率高的优点。(The invention provides a multiphase flow heat exchange ultra-low nitrogen emission boiler which comprises a boiler water outlet pipe, a boiler water inlet pipe, a smoke exhaust pipe, an air preheater, a user water return pipe, a plate type heat exchanger, a gas inlet pipe, a gas preheater, a gas pipe, a burner and an air pipe, wherein the boiler water outlet pipe is connected with the boiler water inlet pipe; the boiler comprises an upper boiler box, a heat pipe set, a lower boiler box and a hearth, the upper boiler box, the lower boiler box and the hearth are three independent sealed spaces, and the heat pipe set penetrates through the upper boiler box and the lower boiler box; the heat pipe set comprises a plurality of groups of arranged heat pipes; the water inlet and the water outlet of the upper boiler box are respectively communicated with a boiler water inlet pipe and a boiler water outlet pipe; and the inlet and the outlet of the hearth are respectively communicated with a heat medium inlet of the combustor and a heat medium inlet of the air preheater. The multi-phase flow heat exchange ultralow nitrogen emission boiler has the advantages of low nitrogen emission and high heat exchange efficiency.)
技术领域
本发明涉及节能锅炉技术，尤其涉及一种多相流换热超低氮排放锅炉。
背景技术
目前的燃油燃气锅炉，都是直接加热锅炉内的水，锅炉内的水直接输送给用户作为生活热水，锅炉再补充冷水，冷水再加热。这样不断加热冷水，必然造成能耗巨大。燃气中也含有大量水分，锅炉燃烧燃气的同时还给燃气所含水分加热蒸发，也浪费很大一部分热量。
发明内容
本发明的目的在于，针对目前燃油燃气锅炉热量浪费严重的问题，提出一种多相流换热超低氮排放锅炉，该锅炉具有氮排放低，换热效率高的优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多相流换热超低氮排放锅炉，包括锅炉出水管，锅炉，锅炉进水管，排烟管，空气预热器，用户回水管，板式换热器，燃气进管，燃气预热器，燃气管，燃烧机和空气管；
所述锅炉包括锅炉上箱，热管组，锅炉下箱和炉膛，所述锅炉上箱、锅炉下箱和炉膛是三个独立的密封空间，所述热管组贯穿锅炉上箱和锅炉下箱，所述热管组能将锅炉下箱的热量传导至锅炉上箱中，并加热锅炉上箱中的循环水；所述热管组包括多组排列的热管；所述锅炉上箱的进水口和出水口分别与锅炉进水管和锅炉出水管连通；所述炉膛入口和出口分别与燃烧机和空气预热器热媒入口连通；
所述空气预热器热媒出口与排烟管连通；所述空气预热器冷媒入口与空气连通，所述空气预热器冷媒出口与燃气预热器热媒入口连通，所述燃气预热器热媒出口通过空气管与燃烧机连通；所述燃气预热器冷媒入口与燃气进管连通，所述燃气预热器冷媒出口通过燃气管与燃烧机连通；
所述空气预热器(预热器下箱)的冷凝水出口与板式换热器热媒入口连通，所述板式换热器热媒出口与锅炉回水管连通，所述板式换热器冷媒入口与用户回水管连通，所述板式换热器冷媒出口与锅炉回水管连通。
进一步地，所述热管内部抽真空后罐装有传热介质，所述热管的下端(在锅炉下箱部分)为蒸发端，热管的上端(在锅炉上箱部分)为冷凝端。传热介质在蒸发端吸热沸腾蒸发后上升到热管上端，即冷凝端，在冷凝端又放热冷凝，回流到下端继续吸热沸腾蒸发。热管是无温差高效传热的器件，具有传热快，效率高特点。
进一步地，所述热管上加装有翅片。
进一步地，所述在锅炉上箱部分的热管加装的第一翅片呈水平方向设置，因为锅炉上箱中的水流方向是水平的，翅片水平不产生阻力；而在锅炉下箱部分的热管加装的第二翅片呈竖直方向设置，因为锅炉下箱中的导热介质是封闭的，是对流换热，翅片竖直不产生阻力。
进一步地，所述炉膛呈半圆筒形，所述炉膛上拱面位于锅炉下箱的一侧设置有翅片，所述翅片的设置可以更好地将炉膛中的热量传导至锅炉下箱中。
进一步地，所述空气预热器由水平隔板分为空气预热器上箱和空气预热器下箱，所述水平隔板中穿设有热管，所述热管贯穿在空气预热器上箱和空气预热器下箱中。
进一步地，所述空气预热器下箱走热媒，入口与炉膛出口连通，即空气预热器下箱内通入燃烧机燃烧后的废气，所述空气预热器上箱走冷媒，入口通过滤芯与空气管路连通，即空气预热器上箱走空气，吸入空气先经过滤芯过滤后在空气预热器上箱中被热管组加热，出口与燃气预热器(9)热媒入口连通。所述空气预热器下箱设置有冷凝水出口，所述冷凝水出口与板式换热器热媒入口连通。
进一步地，所述燃气预热器为管壳式换热器，内部螺旋形管路走冷媒，即燃气；外壳中走热媒，即预热后的空气。
进一步地，所述锅炉下箱中装有导热介质，所述导热介质不充满整个锅炉下箱，顶部留有一定空间，抽真空，可以减小换热阻力。所述导热介质为导热油或水。当本发明多相流换热超低氮排放锅炉用作蒸汽锅炉则采用导热油，当本发明多相流换热超低氮排放锅炉用作生活热水锅炉则采用普通水。
本发明多相流换热超低氮排放锅炉的锅炉分为两个箱体，下箱体内的水加热，但不直接输送给用户，而是再加热上箱内的水，上箱内的水输送给用户作为生活热水。下箱内的水保存恒温，通过高效传热热管加热上箱内的水，其氮排放低，换热效率高。具体地，本发明多相流换热超低氮排放锅炉与现有技术相比较具有以下优点：
1)进入燃烧机的空气和燃气都经过预热，这样在炉膛内燃烧时空气和燃气本身吸收的热量减少，节省能源。
2)上箱中的循环水是水泵驱动强制循环流动换热，换热效率高；
3)热管组的热管内部是抽真空后罐装的传热介质，传热介质在真空热管内沸腾换热，传热效率高。
4)下箱是密封的，其中的导热介质是在沸点温度以下对流换热，对热管组在下箱中的蒸发端部分加热，效率高。
5)燃烧机的燃料可以采用生物燃料，重油，天然气等多种燃料。
6)采用无温差热管进行换热，效率高，热阻小。
7)燃烧机燃烧温度低，炉膛温度低，氮排放小。
8)炉膛与锅炉下箱的接触面有翅片，接触面积大，换热效率高。
9)热管加装翅片，增大换热面积，换热效率高。
附图说明
图1为本发明多相流换热超低氮排放锅炉的立体图；
图2为锅炉的断面图；
图3为图2的AA向视图；
图4为空气预热器的断面图；
图5为燃气预热器结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明：
本发明多相流换热超低氮排放锅炉的工作原理：
锅炉进水管3的水是用户回水和补充的冷水，进入锅炉2，在这里加热，再由锅炉出水管1输送至用户使用。
用户用水循环回来后，由用户回水管6进入板式换热器7，在板式换热器7里用户回水被预热，再进入锅炉回水管3进入锅炉2，再加热。
锅炉2由燃烧机11加热，燃烧机11是将燃气管10的燃气和空气管12的空气混合后，燃烧，加热锅炉2。
燃烧机11燃烧后的废气进入空气预热器5，废气从空气预热器5出来后再由排烟管4排出。
空气预热器5如图4所示，也分为空气预热器上箱51和空气预热器下箱53，热管组54贯穿在空气预热器上箱51和空气预热器下箱53中。空气预热器下箱53走燃烧机11燃烧后的废气，空气预热器上箱51走空气，吸入空气先经过滤芯52过滤后在上箱51中被热管组54加热。
预热后的空气再进入燃气预热器9，从燃气预热器9出来后再进入空气管12输送至燃烧机11。所述燃气预热器9为盘管式换热器。
空气预热器5的空气预热器下箱53会产生大量冷凝水，冷凝水进入板式换热器7，在这里预热用户回水，然后冷凝水进入锅炉回水管3。
燃气由燃气进管8进入燃气预热器9，在燃气预热器9内被加热，再由燃气管10输送至燃烧机11。
锅炉2的结构如图2、3所示，由锅炉上箱21，热管组22，锅炉下箱23和炉膛24组成。锅炉上箱21，锅炉下箱23和炉膛24是三个独立的密封空间，热管组22贯穿锅炉上箱21和锅炉下箱23，热管组22将锅炉下箱23的热量传导至锅炉上箱21中，并加热锅炉上箱21中的循环水。炉膛24是半圆筒形，上拱面在锅炉下箱23一侧还有翅片结构，可以更好地将炉膛24中的热量传导至锅炉下箱23中。
锅炉上箱21连接锅炉进水管3，循环水由锅炉进水管3进入，循环水被锅炉上箱21中的热管组22加热，加热后再由锅炉出水管1输送给用户作为生活用水。
热管组22由很多热管排列组成。热管内部抽真空后罐装传热介质，热管的下端(在锅炉下箱23部分)为蒸发端，热管的上端(在锅炉上箱21部分)为冷凝端。传热介质在蒸发端吸热沸腾蒸发后上升到热管上端，即冷凝端，在冷凝端又放热冷凝，回流到下端继续吸热沸腾蒸发。热管是无温差高效传热的器件，具有传热快，效率高特点。
热管组22的热管需要加装翅片，在锅炉上箱21部分的热管加装的翅片25是水平方向，因为锅炉上箱21中的水流方向是水平的，翅片水平不产生阻力；而在锅炉下箱23部分的热管加装的翅片26是竖直方向的，因为锅炉下箱23中的导热介质是封闭的，是对流换热，翅片竖直不产生阻力。
锅炉下箱23中装有导热介质，导热介质不充满整个锅炉下箱23，顶部留有一定空间，抽真空，可以减小换热阻力。导热介质可以是导热油，也可以是普通水。如果本方案用作蒸汽锅炉则采用导热油，如果本方案用作生活热水锅炉则采用除盐水。
实施例1
本实施例公开了一种多相流换热超低氮排放锅炉如图1-5所示，包括锅炉出水管1，锅炉2，锅炉进水管3，排烟管4，空气预热器5，用户回水管6，板式换热器7，燃气进管8，燃气预热器9，燃气管10，燃烧机11和空气管12；
所述锅炉2包括锅炉上箱21，热管组22，锅炉下箱23和炉膛24，所述锅炉上箱21、锅炉下箱23和炉膛24是三个独立的密封空间，所述热管组22贯穿锅炉上箱21和锅炉下箱23，所述热管组22能将锅炉下箱23的热量传导至锅炉上箱21中，并加热锅炉上箱21中的循环水；所述热管组22包括多组排列的热管；所述锅炉上箱21的进水口和出水口分别与锅炉进水管3和锅炉出水管1连通；所述炉膛24入口和出口分别与燃烧机11和空气预热器5热媒入口连通；
所述空气预热器5热媒出口与排烟管4连通；所述空气预热器5冷媒入口与空气连通，所述空气预热器5冷媒出口与燃气预热器9热媒入口连通，所述燃气预热器9热媒出口通过空气管12与燃烧机11连通；所述燃气预热器9冷媒入口与燃气进管8连通，所述燃气预热器9冷媒出口通过燃气管10与燃烧机11连通；所述燃气预热器9为管壳式换热器。
所述空气预热器5(预热器下箱53)的冷凝水出口与板式换热器7热媒入口连通，所述板式换热器7热媒出口与锅炉回水管3连通，所述板式换热器7冷媒入口与用户回水管6连通，所述板式换热器7冷媒出口与锅炉回水管3连通。
所述热管内部抽真空后罐装有传热介质，所述热管的下端(在锅炉下箱23部分)为蒸发端，热管的上端(在锅炉上箱21部分)为冷凝端。传热介质在蒸发端吸热沸腾蒸发后上升到热管上端，即冷凝端，在冷凝端又放热冷凝，回流到下端继续吸热沸腾蒸发。热管是无温差高效传热的器件，具有传热快，效率高特点。
所述热管22上加装有翅片。所述在锅炉上箱21部分的热管加装的第一翅片25呈水平方向设置，因为锅炉上箱21中的水流方向是水平的，翅片水平不产生阻力；而在锅炉下箱23部分的热管加装的第二翅片26呈竖直方向设置，因为锅炉下箱23中的导热介质是封闭的，是对流换热，翅片竖直不产生阻力。
所述炉膛24呈半圆筒形，所述炉膛24上拱面位于锅炉下箱23的一侧设置有翅片，所述翅片的设置可以更好地将炉膛24中的热量传导至锅炉下箱23中。
所述空气预热器5由水平隔板分为空气预热器上箱51和空气预热器下箱53，所述水平隔板中穿设有热管54，所述热管54贯穿在空气预热器上箱51和空气预热器下箱53中。所述空气预热器下箱53与炉膛出口连通，即空气预热器下箱53内通入燃烧机11的废气，所述空气预热器上箱51入口通过滤芯52与空气管路连通，即空气预热器上箱51走空气，吸入空气先经过滤芯52过滤后在空气预热器上箱51中被热管54加热。所述空气预热器下箱53设置有冷凝水出口，所述冷凝水出口与板式换热器7热媒入口连通。所述热管内部抽真空后罐装有传热介质。所述锅炉下箱23中装有导热介质，所述导热介质不充满整个锅炉下箱23，顶部留有一定空间，抽真空，可以减小换热阻力。所述导热介质为导热油或水。当本发明多相流换热超低氮排放锅炉用作蒸汽锅炉则采用导热油，当本发明多相流换热超低氮排放锅炉用作生活热水锅炉则采用普通水。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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