CN104251555B - 冷凝换热热水机组中的水流增速装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷凝换热热水机组中的水流增速装置，其设在冷凝换热热水机组的水换热空间，包括至少一块挡水板，挡水板固设于外壳内，挡水板沿设于外壳中的燃烧室锅筒的纵向轴线排列，在水换热空间中燃烧室锅筒的外面构成从外壳的前端到后端的热水出口间曲折的水流道，在挡水板上设有孔或豁槽供水或水汽穿过该挡水板流动。本水流增速装置中的挡水板可增加水换热空间中水的流动速度和紊流程度，在挡水板上设孔，又防止挡水板间的水在锅筒周围滞留而被锅筒加热气化导致锅筒局部筒壁温度过高而烧损。进一步地，在设置挡水板的基础上再设置喷水器，使锅筒周围的水流速和紊流程度大大提高。因此，本发明提供的水流增速装置的传热效率得到很大提高。

Description

冷凝换热热水机组中的水流增速装置

技术领域

本发明涉及常压换热热水机组技术领域，尤其是提供一种冷凝换热热水机组中的水流增速装置。

背景技术

常压冷凝换热热水机组，燃烧室锅筒设置在一外壳内下部的水换热空间中，该水换热空间中使用时充水，所述锅筒浸没在水中。燃烧室锅筒内通入燃料燃烧，通过燃烧室锅筒的筒壁向外壳中的水传热，热水从外壳的水换热空间中的后端输出。水换热空间上方是烟气换热空间，燃烧室锅筒顶部设置出烟口，在该出烟口上连接出烟管穿出水面，烟气排到水面以上的烟气换热空间，继而从外壳顶部设置的排烟口排放到大气中。在烟气换热空间设置喷淋器，喷水与烟气接触传热，降低烟气的温度。

提高热水机组热效率有一个问题，就是如何提高水换热空间中的换热效率。现有技术中的冷凝换热热水机组，由于外壳较大，外壳内的水流动较慢，传热效率不高。这种问题在小型热水机组中还不是很突出，而现在随着常压冷凝换热热水机组向着大型化发展，外壳越做越大，外壳中水流动缓慢的问题越发突出，导致传热效率更低。如果不能有效提高外壳中水的流动速度，对这种安全性高，操作简单、方便的常压冷凝换热热水机组的大型化发展就会形成很大的阻碍。

发明内容

本发明之主要目的在于提供一种能够有效提高水换热空间水的流速和紊流程度继而提高传热效率的冷凝换热热水机组中的水流增速装置。

本发明的目的是这样实现的：

一种冷凝换热热水机组中的水流增速装置，其特征是：设置在冷凝换热热水机组的水换热空间，其包括至少一块挡水板，所述挡水板固设于外壳内，所述挡水板沿设于所述外壳中的燃烧室锅筒的纵向轴线排列，在该水换热空间中燃烧室锅筒的外面构成从外壳的前端到后端的热水出口之间曲折的水流道，在该挡水板上设有孔或豁槽供水或水汽穿过该挡水板流动。

进一步地，本水流增速装置还包括至少一喷水器，所述喷水器包括一分水管，该分水管的一端连接本冷凝换热热水机组的给水口，在该喷水管上设置喷水孔，该喷水孔为向着设有热水出口的所述外壳后部设置。

所述挡水板包括上挡水板，该上挡水板上顶面等于或高于机组的最高水位线，两侧面与外壳两侧壁固接；和/或，所述挡水板包括下挡水板，所述下挡水板下底面与外壳底板固接，两侧面与外壳两侧壁固接。

所述上挡水板的下底面和/或所述下挡水板的上顶面与所述锅筒纵向轴线所在水平面平齐。

进一步地，该上挡水板上的所述孔或开设在该上挡水板上边缘上的所述豁槽，不低于本热水机组的最高水位线；另外，所述上挡板上的所述孔或豁槽的排列长度与所述外壳的宽度匹配。

该下挡水板上的所述孔绕所述锅筒外壁排列。

所述下挡水板上的所述孔分布在对应下半锅筒的180°的范围内。

所述下挡水板上的所述孔，距离所述锅筒外壁20-40mm。

所述喷水器中的分水管是一环绕所述锅筒的180°弯管，在该弯管上设置或均布设置若干所述喷水孔；该分水器的弯管包围在所述锅筒的上半锅筒壁上构成上喷水器和/或设置在所述锅筒的下半锅筒壁上构成下喷水器。

所述挡水板上的所述孔的孔径为5-10mm；和/或，

所述喷水器上的喷水孔方向朝后方偏下设置，进一步地，该喷水孔与水平面倾斜3-8°。

所述喷水器相对于所述挡水板的位置为，在相邻两挡水板之间靠近在后的所述挡水板设置。

在相邻两所述挡水板之间设置的所述喷水器，距离在后的所述挡水板的距离是相邻两所述挡水板间距的1/3。

所述挡水板中的上挡水板上设有供所述烟气导管穿过的穿孔。

本发明的水流增速装置的一个优选方案是：沿所述锅筒的纵轴方向设置至少一下挡水板。

另一个优选方案是：沿所述锅筒的纵轴方向设置至少一下挡水板，在锅筒上设置至少一所述上喷水器，所述下挡水板和与之相邻的所述上喷水器是上下对齐设置，或者是相错设置。

再一个优选方案是：沿所述锅筒的纵轴方向设置若干所述上挡水板和所述下挡水板，所述上挡水板和所述下挡水板相间设置。

又一个优选方案是：沿所述锅筒的纵轴方向设置若干所述上挡水板和所述下挡水板，所述上挡水板和所述下挡水板相间设置；所述上喷水器位于相邻两所述挡水板之间。

更有一个优选方案是：沿所述锅筒的纵轴方向设置若干所述上挡水板和所述下挡水板，所述上挡水板和所述下挡水板相间设置；所述上喷水器和下喷水器位于相邻两所述挡水板之间。

所述挡水板上相邻的所述孔或豁槽的中心距为50-100mm。

本发明提供的冷凝换热热水机组中的水流增速装置，通过在水换热空间中加设挡水板，并在挡水板上设置孔，可以增加水换热空间中水的流动速度和紊流程度，而在挡水板上设置孔，又可以防止挡水板之间的水在锅筒周围滞留时间过长而被锅筒加热气化导致锅筒局部筒壁温度过高而烧损，还利于水换热空间中上部水蒸气向烟气换热空间的顺利导出。进一步地，在设置挡水板的基础上再设置喷水器，可以对挡水板之间的水的流速提升起到促进作用，使得锅筒周围的水紊流程度大大提高。因此，本发明提供的水流增速装置的传热效率可以得到很大提高。

附图说明

图1为本发明提供的冷凝换热热水机组的主剖视结构示意图。

图2为本发明提供的冷凝换热热水机组中的水流增速装置中上挡水板与锅筒结合的结构示意图。

图2a为另一种结构的上挡水板与锅筒结合的结构示意图。

图3为所述水流增速装置中下挡水板与锅筒结合的结构示意图。

图4为所述水流增速装置中上喷水器与锅筒结合的结构示意图。

图5为所述水流增速装置中下喷水器与锅筒结合的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的冷凝换热热水机组，包括一外壳21，在外壳21中设置分水板5，分该外壳21为在下的水换热空间和在上的烟气换热空间，烟气换热空间也称为喷淋室8，该分水板5的两侧边缘与外壳21的两侧壁固连，其前端边缘与外壳21前端侧壁之间留有间隙，使得该水换热空间和烟气换热空间连通；在外壳21的下方的水换热空间中设置燃烧室2，该燃烧室为一锅筒14，该锅筒14前端有一个连接管道22，该连接管道22穿出所述冷凝换热热水机组外壳21与燃烧机1连接；所述锅筒14的顶部筒壁上设有出烟口，在该出烟口上连接烟气导管4。在喷淋室8顶部后端，设有排烟口11，在排烟口11上方烟囱内的部位设置烟气调节冷凝器10。

在该喷淋室8中，所述喷淋室8的顶部设置给水管，在该给水管的上管口上连接给水喷淋器9和紧急补水喷淋器6用于对烟气进行冷却换热，紧急补水喷淋器6的接管上还可以连接新水管路，进行紧急补水。冷却烟气的水流下，落在分水板5上，并沿着向前端倾斜的分水板板面从分水板与外壳前端壁之间的间隙流到水换热空间。

在该水换热空间中，燃烧室2后端的外壳侧面，水位线之下设置热水出口，在其上设置热水出水管13。

在水换热空间的后端侧壁上，位于波浪形分水板5下方且在本冷凝换热热水机组的最高水位线之上设有溢流孔，其上接有溢流管12，在该冷凝换热热水机组水换热空间的后端侧壁的下部设置排污口，其上接有排污管17。在燃烧室的后端下部设置水封16。

在冷凝换热热水机组上还设置水位计3，其上设置正常水位以及高水位和低水位标识，在对应各个水位高度位置上可以设置位置传感器连接控制装置，通过控制装置调整各相应阀门的启闭和开启度，在机组的对应烟气换热空间的前端侧壁上设置若干紧急补喷淋器6，在该补水管上可以连接加药口。

外壳21通过支座20支撑在基础上。

燃烧室2的后端伸出外壳21，伸出端上设置检查孔15，检查孔上设置密封盖。

在冷凝换热热水机组中，燃烧室2上的出烟口开设在燃烧室锅筒的后端顶部，在出烟口上设置所述烟气导管4，烟气导管4从锅筒14的后端向前延伸，至锅筒的前端，由分水板5与外壳21之间的间隙进入所述烟气换热空间，该烟气导管4的出烟口如图1所示朝向外壳的后端偏下设置；所述烟气导管4在所述水换热空间的部分设置在本热水机组的水位线以下而在使用中能够浸没在水中。

在外壳21内分水板5的下面的水换热空间中设置本发明提供的水流增速装置，其包括至少一块挡水板，所述挡水板固设于外壳21内，所述挡水板沿设于所述外壳21中的所述燃烧室2的锅筒14的纵向轴线排列，在该水换热空间中燃烧室锅筒的外面构成从外壳的前端到后端的热水出口之间曲折的水流道，在该挡水板上设有孔或豁槽供水或水汽穿过该挡水板流动。

本水流增速装置中还可以包括至少一喷水器19，所述喷水器包括一分水管，该分水管的一端连接本冷凝换热热水机组的给水口，在该喷水管上设置喷水孔，该喷水孔为向着设有热水出口的外壳21后部设置。

进一步地，所述挡水板包括上挡水板，该上挡水板上顶面等于或高于机组的最高水位线，两侧面与外壳两侧壁固接；和/或，所述挡水板包括下挡水板，所述下挡水板下底面与外壳底板固接，两侧面与外壳两侧壁固接；和/或，

该上挡水板上的所述孔或开设在该上挡水板上边缘上的所述豁槽，不低于本热水机组的最高水位线；和/或，所述上挡板上的所述孔或豁槽的排列长度与所述外壳的宽度匹配；

如图1所示为一个具体实例，水流增速装置包括若干挡水板18，该挡水板18固设于外壳21内，各所述挡水板沿设于该外壳21中的燃烧室2锅筒14的纵向轴线排列。如图2和图3所示，该挡水板分为上挡水板18-1和下挡水板18-2两种，其相间排列。

如图1和图2a所示，上挡水板18-1的上顶面高于锅筒14的上顶面，固定在分水板5下底面上，两个侧面固定在外壳21的侧壁上，其下底面位于锅筒14的纵轴所在水平面上。上挡水板18-1的下底面也可以低于锅筒14的纵轴所在的水平面（如图2所示）。在上挡水板18-1上还设有供烟气导管4的管路穿过的开口18-1-2。在上挡水板18-1的下底边上开设与锅筒14横断面匹配的凹槽，让锅筒14从该凹槽中穿过。在上挡水板18-1的上端边缘上设有若干孔，在此称为汽流孔18-1-1（见图2），若干汽流孔18-1-1水平排列，与外壳21的宽度大致相等，上挡水板18-1上的汽流孔18-1-1高于机组的最高水位线。该气流孔可以让热水产生的蒸汽沿分水板5向燃烧室前端流动而进入喷淋室而与冷却水接触冷凝。

上挡水板18-1与波浪形分水板5连接，整体看来水面是水平的，所以在接近波浪形分水板5的下侧的上挡水板上设置的汽流孔18-1-1也是水平排列。

如图2a所示，上挡水板18-1上的汽流孔还可以是豁槽18-1-1a，不低于本热水机组的最高水位线，该上挡水板18-1与分水板5固连，豁槽18-1-1a即形成孔。豁槽形式的汽流孔使得上挡水板的加工更加简单。

如图1和图3所示，下挡水板18-2的下底面固定在该外壳21的下底板上，其上顶面位于锅筒14的纵轴所在水平面。下挡水板18-2的两侧面固定在外壳21的侧壁上。在下挡板的上顶侧边缘上开设与锅筒横断面匹配的凹槽，让锅筒14从该凹槽中穿过。在下挡水板18-2的下底边缘上，设置若干孔18-2-1。所述下挡水板上的所述孔，距离所述锅筒外壁20-40mm。下挡水板18-2上的孔18-2-1绕所述锅筒外壁弧形排列，下挡水板18-2上的孔18-2-1最好是分布在对应锅筒的下半锅筒的180°的范围内。下挡水板18-2具体开孔位置例如是沿锅筒外径距锅炉外壁30mm处开设，下挡水板18-2上的孔18-2-1实际上是水流孔，主要是避免水在挡水板下角处长期停留过热汽化，导致锅筒壁上产生气泡而筒壁温度过高而损坏。

上下挡水板上的该孔的孔径例如为6mm，相邻孔的间距优选为孔间中心距例如为70mm。

如图1、图4和图5所示，所述水流增速装置还包括上喷水器19，其设置在外壳21中锅筒14的周围，该上喷水器19包括一个管体作为分水管19-1，在该分水管的侧壁上开设若干喷水孔19-2，该喷水孔19-2为向着设有热水出口的外壳21后部设置；各个上喷水器19的分水管上设有进水口，该进水口通过管路连接起来并连接本冷凝换热热水机组的给水口。

如图4和图5所示，所述喷水器中的分水管19-1是一环绕锅筒14的180°弯管，在该弯管上设置或均布若干所述喷水孔。该喷水器为设置在锅筒14上部的上喷水管19a。

也可以在上述实施例中加设在锅筒14下部的下喷水管19b（见图5所示），下喷水管19b的形状与上喷水器基本相同，只是在锅筒的下面的180°设置。

喷水孔19-2与锅筒14外壁的间距为15~40mm。所述喷水孔的孔径为5-10mm，例如为6mm。

所述喷水孔开在分水管上，朝向所述锅筒的后端，见图1中的箭头A，也可稍有些向后下或向后上倾斜3~8度。

所述喷水器设置在相邻的一个上挡水板和一个下挡水板之间。优选一个上挡水板和一个下挡水板之间设置一个喷水器。喷水器相对于所述挡水板的位置为，所述喷水器在相邻两所述挡水板之间比较靠近后面一个挡水板设置；例如可以是与后面一个挡水板的距离为两挡水板间距的1/3。

还有一种情况，尤其是对于小型热水机组，可以沿锅筒的纵轴方向设置一下挡水板即可。

还可以是，沿所述锅筒的纵轴方向设置若干所述上挡水板和所述下挡水板，所述上挡水板和所述下挡水板相间设置。

在上述两种情况下，由于热水机组较小，可以不设置喷水器。

另外一种情况是，沿锅筒的纵轴方向设置至少一下挡水板，在锅筒上设置至少一所述上喷水器，所述下挡水板和与之相邻的所述上喷水器是上下对齐设置，或者是相错设置。这是一种非常简单但效果很好的水流增速装置。

本发明提供的水流增速装置，其中的挡水板如果当做折流板，应该是在换热领域很常见的，一般列管式换热器的壳体中都通过设置折流板而提高壳程流体的紊流程度和流速，但是，在折流板上设置孔却是前所未有的结构。从一般观念出发，设置挡水板就是阻止水流在一个方向上的平稳流动，增加水流的紊流程度。但是就冷凝换热热水机组而言，为常压工作状态，锅筒的温度很高，但水在外壳中的流速相对很低，如果只是增设现有的折流板，折流板的高度较低，效果不明显，如果折流板的高度增高，两块折流板之间水的温度就会快速升高，产生气泡，而气泡如果不能及时排走，就可能在锅筒侧壁上堆积，造成锅筒和水流局部的隔离，另外，设置不带孔的现有折流板，折流板的靠近锅筒处水的流速更慢，这样，就可能造成筒壁局部温度过高，甚至会导致烧损。这是因为有这种情况，在现有技术中，对于常压冷凝换热热水机组从来没有使用过折流板来增加水换热空间中水流的流速和紊流程度，因此，也就不能增大这种热水机组的规格，常压冷凝换热热水机组向大型化发展一直因为热效率较低且无法提高而停滞不前。本发明创造性地在挡水板上增加孔，即可以利用折流板提高外壳中水的流速和紊流程度，同时，可以及时将产生的气泡通过孔排走，让尤其是挡水板靠近锅筒处的水流过挡水板而不滞留，这样就不易在锅筒侧壁上形成气泡堆积。

更近一步地，本发明还在挡水板的基础上增加了喷水器，将热水机组的一部分的回流水通过喷水器向挡水板之间的锅筒周围喷出，喷出的水流一方面能够进一步增加水流的速度和紊流程度，另一方面可以进一步地将锅筒壁附近的气泡及时赶离锅筒壁，再一方面，喷水器将温度较低的水直接输送到锅筒附近的较高温度区域，使得燃烧室对于外壳中的水的加热效率得到提高。

因此，设置了包括挡水板和喷水器的所述高效换热装置的本冷凝换热热水机组，其热水效率得到明显提高。

Claims (17)

1.一种冷凝换热热水机组中的水流增速装置，其特征在于：设置在冷凝换热热水机组的水换热空间，其包括至少一块挡水板，所述挡水板固设于外壳内，所述挡水板沿设于所述外壳中的燃烧室锅筒的纵向轴线排列，在该水换热空间中燃烧室锅筒的外面构成从外壳的前端到后端的热水出口之间曲折的水流道，在该挡水板上设有孔或豁槽供水或水汽穿过该挡水板流动；

还包括至少一喷水器，所述喷水器包括一分水管，该分水管的一端连接本冷凝换热热水机组的给水口，在该分水管上设置喷水孔，该喷水孔为向着设有热水出口的所述外壳后部设置；

所述挡水板上相邻的所述孔或豁槽的中心距为50-100mm。

2.根据权利要求1所述冷凝换热热水机组中的水流增速装置，其特征在于：所述挡水板包括上挡水板，该上挡水板上顶面等于或高于机组的最高水位线，两侧面与外壳两侧壁固接；和/或，所述挡水板包括下挡水板，所述下挡水板下底面与外壳底板固接，两侧面与外壳两侧壁固接。

3.根据权利要求2所述冷凝换热热水机组中的水流增速装置，其特征在于：所述上挡水板的下底面和/或所述下挡水板的上顶面与所述锅筒纵向轴线所在水平面平齐。

4.根据权利要求2或3所述冷凝换热热水机组中的水流增速装置，其特征在于：该上挡水板上的所述孔或开设在该上挡水板上边缘上的所述豁槽，不低于本热水机组的最高水位线；和/或，所述上挡板上的所述孔或豁槽的排列长度与所述外壳的宽度匹配；和/或，

该下挡水板上的所述孔绕所述锅筒外壁排列。

5.根据权利要求2或3所述冷凝换热热水机组中的水流增速装置，其特征在于：所述下挡水板上的所述孔分布在对应下半锅筒的180°的范围内；和/或，

所述下挡水板上的所述孔，距离所述锅筒外壁15-40mm。

6.根据权利要求4所述冷凝换热热水机组中的水流增速装置，其特征在于：所述下挡水板上的所述孔分布在对应下半锅筒的180°的范围内；和/或，

所述下挡水板上的所述孔，距离所述锅筒外壁15-40mm。

7.根据权利要求1或2或3所述冷凝换热热水机组中的水流增速装置，其特征在于：所述喷水器中的分水管是一环绕所述锅筒的180°弯管，在该弯管上设置或均布设置若干所述喷水孔；该分水管的弯管包围在所述锅筒的上半锅筒壁上构成上喷水器和/或设置在所述锅筒的下半锅筒壁上构成下喷水器；和/或，

所述挡水板上的所述孔的孔径为5-10mm。

8.根据权利要求4所述冷凝换热热水机组中的水流增速装置，其特征在于：所述喷水器中的分水管是一环绕所述锅筒的180°弯管，在该弯管上设置或均布设置若干所述喷水孔；该分水器的弯管包围在所述锅筒的上半锅筒壁上构成上喷水器和/或设置在所述锅筒的下半锅筒壁上构成下喷水器；和/或，

所述挡水板上的所述孔的孔径为5-10mm。

9.根据权利要求5所述冷凝换热热水机组中的水流增速装置，其特征在于：所述喷水器中的分水管是一环绕所述锅筒的180°弯管，在该弯管上设置或均布设置若干所述喷水孔；该分水器的弯管包围在所述锅筒的上半锅筒壁上构成上喷水器和/或设置在所述锅筒的下半锅筒壁上构成下喷水器；和/或，

所述挡水板上的所述孔的孔径为5-10mm。

10.根据权利要求1或2或3所述冷凝换热热水机组中的水流增速装置，其特征在于：所述挡水板中的上挡水板上设有供烟气导管穿过的穿孔。

11.根据权利要求4所述冷凝换热热水机组中的水流增速装置，其特征在于：所述挡水板中的上挡水板上设有供烟气导管穿过的穿孔。

12.根据权利要求5所述冷凝换热热水机组中的水流增速装置，其特征在于：所述挡水板中的上挡水板上设有供烟气导管穿过的穿孔。

13.根据权利要求7所述冷凝换热热水机组中的水流增速装置，其特征在于：所述喷水器上的喷水孔方向朝后方且倾斜设置；或者，所述喷水器上的喷水孔方向朝后方且倾斜设置倾斜角度与水平面倾斜3-8°；和/或，

所述喷水器相对于所述挡水板的位置为，在相邻两挡水板之间靠近在后的所述挡水板设置；和/或，

在相邻两所述挡水板之间设置的所述喷水器，距离在后的所述挡水板的距离是相邻两所述挡水板间距的1/3；和/或，

所述挡水板中的上挡水板上设有供烟气导管穿过的穿孔。

14.根据权利要求2或3所述冷凝换热热水机组中的水流增速装置，其特征在于：沿所述锅筒的纵轴方向设置至少一下挡水板；或者，

沿所述锅筒的纵轴方向设置若干所述上挡水板和所述下挡水板，所述上挡水板和所述下挡水板相间设置。

15.根据权利要求4所述冷凝换热热水机组中的水流增速装置，其特征在于：沿所述锅筒的纵轴方向设置至少一下挡水板；或者，

沿所述锅筒的纵轴方向设置若干所述上挡水板和所述下挡水板，所述上挡水板和所述下挡水板相间设置。

16.根据权利要求5所述冷凝换热热水机组中的水流增速装置，其特征在于：沿所述锅筒的纵轴方向设置至少一下挡水板；或者，

沿所述锅筒的纵轴方向设置若干所述上挡水板和所述下挡水板，所述上挡水板和所述下挡水板相间设置。

17.根据权利要求7所述冷凝换热热水机组中的水流增速装置，其特征在于：沿所述锅筒的纵轴方向设置至少一下挡水板；或者，

沿所述锅筒的纵轴方向设置至少一下挡水板，在锅筒上设置至少一所述上喷水器，所述下挡水板和与之相邻的所述上喷水器是上下对齐设置，或者是相错设置；或者，

沿所述锅筒的纵轴方向设置若干上挡水板和下挡水板，所述上挡水板和所述下挡水板相间设置；或者，

沿所述锅筒的纵轴方向设置若干上挡水板和下挡水板，所述上挡水板和所述下挡水板相间设置；所述上喷水器位于相邻两所述挡水板之间；或者，

沿所述锅筒的纵轴方向设置若干上挡水板和下挡水板，所述上挡水板和所述下挡水板相间设置；所述上喷水器和下喷水器位于相邻两所述挡水板之间。