CN109099588B - 一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉锅片及水路***及工作方法，双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***由双水道锅片、锅炉回水、锅炉供水、自来水、低温生活用水水箱、高温生活用水水箱、热泵、锅炉回水加热器、智能控制***组成。双水道全上升供暖水道消除了炉膛辐射区下降水道；冷凝水道利用自来水、热泵、低温锅炉回水等回收烟气中的水蒸气潜热，冷凝烟气深度脱除污染物；水侧的加强筋有稳流和强化换热的作用。水路***在满足供暖需求的基础上，优先利用烟气余热加热自来水提供低温、高温生活用水，其次利用热泵加热锅炉回水，最终确保排烟温度始终低于30℃，锅炉效率全时段维持在108％以上，实现梯级烟气冷凝、梯级烟气余热回收的最大节能减排目的。

Description

一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***及工作方法
技术领域
本发明属于改善铸铝硅冷凝式锅炉的水侧结构、提高能量利用效率、节能环保领域，具体涉及一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***及工作方法。
背景技术
近年来，雾霾问题持续存在，进入供暖季后，雾霾更加频发。为了治理雾霾，保卫蓝天，供暖行业提出了《北方地区冬季清洁取暖规划2017-2021》，要求到2021年清洁供暖率70％，清洁能源代替供暖散烧煤1.5亿吨。散烧煤供暖多用于分布式供暖，代替散烧煤除了大力发展集中供暖延伸供暖网之外，燃气供暖是分布式供暖最好的选择。目前在售的商用燃气采暖锅炉已经实现NOX排放小于80mg/m3，同时锅炉效率普遍在96％以上，是一种极为清洁高效的供暖方式。2016年冬季供暖天然气消耗量达363亿m3，预计到2021年供暖气耗量可达640亿m3以上，商用燃气采暖锅炉有着及其巨大的市场需求。
传统的商用燃气采暖锅炉以卧式内燃三回程火管锅炉为主，存在着排烟温度高(150℃以上)、热效率低、超低排放改造困难、占地面积大、管板开裂、水侧结垢清理难等诸多问题。新兴的铸铝硅冷凝式锅炉，有着铝硅合金导热系数高(是碳钢的5倍)、耐腐蚀性能好的优点，结构紧凑，可以利用烟气中水蒸气的汽化潜热，锅炉热效率达103％以上；多采用全预混表面燃烧，燃烧温度低、排烟NOX排放小于30mg/m3，铸铝硅冷凝式锅炉将在清洁供暖改造中获得巨大的市场份额。但目前市场上的铸铝硅冷凝式锅炉仍存在着一些问题，危及到了锅炉的安全运行。国外诸多公司设计生产的铸铝硅冷凝式锅炉的炉膛辐射受热面存在着下降水道，而辐射受热面热流密度大，极易在水侧表面产生局部过冷沸腾，从而产生大量气泡。下降段气泡难以被冷却水迅速带走，气泡堆积在高点不断长大并破裂，气泡破裂时产生冲击波振打锅炉，易在锅片上形成疲劳裂纹源，对锅炉的长周期安全运行带来巨大的挑战。因此在铸铝硅锅片设计的时候要避免下降段水道的存在，同时强化水侧的扰动并减少水流的滞止区，以提高水侧的对流换热系数，降低锅片烟气侧壁面温度，提高锅炉的效率。
目前的铸铝硅冷凝式锅炉只有在低回水温度(58℃以下)时才能实现烟气的冷凝，利用烟气中水蒸气的潜热。当用于暖气片供暖时，回水温度普遍在60℃以上，依靠锅炉回水已无法实现烟气冷凝，造成排烟中水蒸气潜热的巨大浪费。据计算，一个700kW的燃气锅炉，排烟温度从70℃降到35℃，可回收65kW的热量，锅炉效率提升至107％。为充分利用燃气锅炉排烟中的水蒸气潜热，需要设计一种双回路水道的锅片，将锅片的水侧分为供暖水升温区和冷水区，利用低温冷水进一步深度冷凝烟气，回收潜热，将排烟温度降至30℃以下。据统计，居民的生活用水占到了建筑物总能耗的15％左右，需求热水温度平均在40℃左右，而冬季自来水一般只有5～10℃，将自来水通入第二水道回收烟气余热得到低温生活用水可节约大量的能源。也可利用第二水道产生的低温热水作为热泵的热源，利用热泵加热供暖回水或生产高温生活用水。但如今市场上的铸铝硅冷凝式锅炉均未提供用于烟气深度冷凝的第二水道，及相应的水路控制***，无法实现能源的高效深度综合利用。
实现燃气锅炉烟气的深度冷凝不仅可以提高能源利用效率，在冷凝过程中还可以进一步实现污染物的深度脱除。据研究表明，在冷凝过程中换热器冷壁面的热涌力、静电吸附力和水蒸气凝并团聚吸附的共同作用下，可脱除排烟中50％的PM2.5颗粒物、15％的NOX污染物和18％的SO3，节约能源的同时在超低排放的基础上进一步减少污染物的排放。
发明内容
为了解决上述铸铝硅冷凝式锅炉存在的辐射区下降水道问题和无法全工况下实现烟气深度冷凝的问题，并强化锅炉水侧的传热、减少水流滞止区，充分利用天然气燃烧后烟气中水蒸气的汽化潜热，提供低温生活用水或与热泵耦合加热锅炉回水、提供高温生活用水，本发明提供一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***及工作方法。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***，包括双水道锅片1、锅炉回水2、锅炉供水3、自来水4、低温生活用水水箱5、高温生活用水水箱6、热泵7、锅炉回水加热器8和智能控制***9；所述双水道锅片1包括双水道全上升供暖水道1-2、冷凝水道1-3、燃烧室1-4、双水道进口集箱1-5、双水道出口集箱1-6、冷凝水道进口集箱1-7和冷凝水道出口集箱1-8；所述双水道全上升供暖水道1-2布置在双水道锅片1上部，向外供应供暖水，其进出口分别与双水道进口集箱1-5和双水道出口集箱1-6连通，所述冷凝水道1-3布置在双水道锅片1的下部，其进出口分别与冷凝水道进口集箱1-7和冷凝水道出口集箱1-8连通；双水道进口集箱1-5与冷凝水道出口集箱1-8、热泵7的冷凝器、锅炉回水2相连接，且相连接的管路上设置有控制阀；双水道出口集箱1-6与锅炉供水3连通；冷凝水道进口集箱1-7同时与锅炉回水2、热泵7的蒸发器出口和自来水4相连，通过控制阀切换冷凝水道1-3的冷凝工质；冷凝水道出口集箱1-8与低温生活用水水箱5、热泵7的蒸发器入口和双水道进口集箱1-5相连，并通过控制阀切换；热泵7的冷凝器连接并加热自来水4或锅炉回水2，当热泵7启用时从冷凝水道1-3中取热，加热锅炉回水2或自来水4，并将加热后的高温自来水存储在高温生活用水水箱6中；热泵7的蒸发器与冷凝水道(1-3)相连，热泵7的冷凝器与锅炉回水加热器8和高温生活用水水箱6相连；智能控制***9监测锅炉回水2、自来水4、锅炉排烟及室内外的温度以及低温生活用水水箱5和高温生活用水水箱6的液位，存储用户使用数据并调控锅炉负荷和所有控制阀的开闭。
所述双水道全上升供暖水道1-2和冷凝水道1-3为两个独立的水道，全上升供暖水道1-2的总回程数为3～9个，入口水温大于30℃；冷凝水道1-3的入口水温控制在30℃以下，回程数在2～6个，实现烟气的深度冷凝。
所述双水道全上升供暖水道1-2由两个独立的分水道组成，两个分水道的入口与双水道进口集箱1-5相连，双水道进口集箱1-5分为两层，分别向两个分水道供水，双水道进口集箱1-5每层入口均安装流量控制阀，调节两个分水道的流量分配；两个分水道的水平对流段回程数相同，紧靠在一起；进入辐射受热段后两个分水道分开将燃烧室1-4四边完全包覆，每个分水道均为一段水平流动，一段上升流动，90度转弯数量也相同，最后在双水道锅片1的炉膛上方出口汇合斜向上流入双水道出口集箱1-6；90度转弯处设置大圆角，以避免气泡在直角转弯处堆积破裂；为避免水侧出现过冷沸腾现象，随着热流密度的增大，两个独立的分水道的流通截面逐渐减小，炉膛辐射受热段的水道流通截面最小，确保水流速度大于1m/s，及时带走气泡，避免出现气泡堆积破裂。
所述冷凝水道1-3具有偶数个回程，冷凝水道1-3分别作为低温供暖回水的加热水道、热泵的热源和低温生活用水的加热器；双水道全上升供暖水道1-2与冷凝水道1-3中的冷却水在多数工况下有着大于20℃的温差，两个水道之间只有一层铸铝薄壁，形成了间壁式水—水换热器；为避免锅炉回水2被冷却导致出口温度降低而无法满足供暖需求，在双水道全上升供暖水道1-2与冷凝水道1-3之间设置中空隔热层1-9，利用空气导热性能差，显著削弱锅炉回水2与冷却水之间的换热。
所述双水道锅片1的水侧表面有贯通水道的转弯导流加强筋2-1和菱形加强筋2-2；转弯导流加强筋2-1布置在转角处，起导流的作用，圆弧的头部和尾部设计能够显著减小流动阻力、减小尾迹区，根据转弯的角度和水道的宽度调整转弯导流加强筋2-1的形状；菱形加强筋2-2的长轴长度15～50mm，短轴宽度8～30mm；菱形加强筋2-2根据水道宽度、高度调整大小、长短、数量和布置位置，将水侧流速控制在预设的范围内，并消除转弯带来的水流分布不均问题，在增加较低阻力的情况下大幅度扰动水侧流动，削弱边界层，强化水侧换热；转弯导流加强筋2-1和菱形加强筋2-2贯通整个水道，起到支撑固定作用，显著提高锅炉的耐压能力；水道壁上凸2-3布置在水侧的180°转角处，上倾3～20°，使得水流贴合转弯导流加强筋2-1，并保持转角处水侧流速的均匀分布，避免转弯后的贴壁流动低速区出现；工艺孔2-4设置在双水道全上升供暖水道1-2的180°转弯处，由两个同心圆组成，用于倾倒双水道内层和外层的砂芯，并在工艺孔上攻出螺纹；双层螺纹盖2-5设置在工艺孔2-4端部，由钢性中轴连接，同时密封双水道全上升供暖水道1-2的两个分水道。
所述低温生活用水水箱5、高温生活用水水箱6具有液位监控、温度监控、电热辅热加热、使用水量记忆和保温功能；将自来水4通入冷凝水道1-3加热升温至25℃以上得到低温生活用水，存储在低温生活用水水箱5中；将热泵7的蒸发器与冷凝水道1-3连接，通过热泵7的冷凝器加热自来水4至50℃以上得到高温生活用水，存储在高温生活用水水箱6中；夜晚室外温度低，锅炉负荷大，回水温度高于50℃，双水道全上升供暖水道1-2段烟气出口温度高于60℃，加热自来水4效率更高，优先在夜间加热自来水4将低温生活用水水箱5和高温生活用水水箱6补充至满液位；进入白天后，当低温生活用水水箱5和高温生活用水水箱6的液位低于满液位的20％时，启动对应的加热水路，将水箱液位补充至满液位的60％。
所述热泵7为水源型热泵，热泵7只有在加热自来水或锅炉回水温度30℃～60℃时才启用，以获得最佳的经济效益。
所述锅炉回水加热器8采用间壁式加热器，选用管壳式换热器或者板式换热器；当锅炉回水2温度在30℃～60℃时启用热泵7与锅炉供暖耦合；热泵7的冷凝器与锅炉回水加热器8相连，加热锅炉回水2，提高锅炉回水温度，降低锅炉天然气消耗量；锅炉回水加热器8设置了旁路，热泵7停止加热锅炉回水2后，锅炉回水2通过旁路流入双水道铸铝硅冷凝式锅炉，以消除锅炉回水加热器8带来的流动阻力。
所述智能控制***9由多个水侧、室温和烟温温度传感器、水箱液位传感器、电磁阀组、中央存储计算单元构成；根据环境温度和室内温度调控双水道铸铝硅冷凝式锅炉的出力；根据排烟温度的高低调整接入冷凝水道1-3的水路；根据用户生活用水的使用习惯分时段开启自来水加热功能，存贮在水箱中满足碎片化的热水需求；根据峰谷电价差分时段开启热泵加热回水功能；在满足供暖需求的基础上优先满足生活热水的需求，并在不加热自来水4的时段利用锅炉与热泵7的耦合加热锅炉回水2节约天然气，将锅炉效率全时段提升至108％以上，实现能源的梯级高效利用。
所述一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***的工作方法，当锅炉启动时，锅炉回水2温度低于30℃，锅炉回水2先流入冷凝水道1-3再进入双水道全上升供暖水道1-2；当锅炉回水2温度大于30℃时，直接流入双水道全上升供暖水道1-2，自来水4和热泵7的蒸发器循环水根据需求分时接入冷凝水道1-3；夜间室外温度低，锅炉负荷大，回水温度高于50℃，供暖段出口烟温高于60℃，排烟中显热和潜热均高于白天，低温和高温生活用水主要在夜间加热；自来水4直接通入冷凝水道1-3中回收烟气中的低温余热升温至25℃以上得到低温生活用水，送入低温生活用水水箱5中存储；热泵7蒸发器循环水接入冷凝水道1-3，加热自来水4到50℃以上得到高温生活用水，送入高温生活用水水箱6中存储；当锅炉回水2温度在30℃～60℃且不加热生活用水时，启用热泵7与锅炉耦合供暖，节约的天然气费用大于新增电费，降低供暖成本；优先保证生活用水的需求，其次利用热泵7加热锅炉回水2；双水道铸铝硅冷凝式锅炉的水路***在确保供暖需求的基础上，利用烟气余热和热泵7加热自来水4提供低温、高温生活用水，并利用热泵7加热锅炉回水，最终确保排烟温度始终低于30℃，锅炉效率全时段维持在108％以上。
本发明创新点、优点和积极效果是：
1、本发明的一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉锅片水侧由双水道全上升供暖水道1-2和冷凝水道1-3组成。双水道全上升供暖水道1-2可满足供暖水升温需求；冷凝水道1-3利用自来水4、热泵7、低温锅炉回水2等作为冷源，回收烟气中的水蒸气潜热，将排烟温度降低至30℃以下，锅炉效率从97％提升至108％以上，实现了能源的梯级高效深度利用。
2、本发明的双水道全上升供暖水道1-2，将传统的铸铝硅冷凝式锅炉的水道分成两个独立的水道，不改变对流区水侧的总体流动与换热；进入辐射换热区后两个水道分开从两侧包覆炉膛，都由一个水平段和一个上升段组成，两水道的流动距离、转弯数量和换热量完全相同；消除辐射区的下降段，避免了过冷沸腾带来的气泡堆积问题；辐射区水道体积只有传统水道体积的30％以下，使得炉膛体积增加30％以上，燃烧器的选择更加多样化，不仅可选用传统的全预混表面燃烧器，也可以采用扩散式燃烧器或大气式燃烧器，进一步提高锅炉的燃烧效率。
3、本发明的一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***不仅可以实现供暖的基本功能，还可以利用烟气中的水蒸气潜热及热泵***加热5～10℃的自来水提供30℃以下的低温生活用水和50℃的高温生活用水，显著降低生活用水能耗，并在一些工况下利用热泵回收烟气余热加热锅炉回水，节约天然气的费用大于新增电耗，降低供暖成本，也有助于缓解冬季供暖天然气短缺的困局。
4、本发明的一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***采用智能控制***9根据室外温度的变化动态调整锅炉负荷；根据用户的生活用水使用习惯和水箱的液位来调整自来水加热水路的接入与断开；根据锅炉回水温度的变化和峰谷电价的变化控制热泵加热回水***的投入与断开；合理分配低温余热，将排烟温度较高的时段用于加热自来水得到低温生活用水，将排烟温度较低的时段用于耦合热泵加热自来水或锅炉回水；控制各个阀组的开闭以实现上述功能。智能控制***9代替人工控制确保锅炉效率全工况维持在108％以上
5、本发明的一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***实现了烟气排烟温度低于30℃，水蒸气冷凝率达80％。依靠水蒸气凝结核的吸附作用、冷壁面的静电吸附力和热涌力作用，在回收水蒸气潜热的同时脱除烟气中50％的PM2.5和15％的NOX污染物，进一步净化烟气，为消除雾霾做出贡献。
附图说明
图1是本发明的一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***的水路***图。
图2是本发明的一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***的双水道锅片示意图。
图3是本发明的一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***的水侧强化换热稳流结构示意图。
图4是本发明的一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***的水侧工艺孔示意图，图4-a是工艺孔示意图，图4-b是双层螺纹盖示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对发明进行详细说明。
如图1所示，本发明一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***，所述双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***由双水道锅片1、锅炉回水2、锅炉供水3、自来水4、低温生活用水水箱5、高温生活用水水箱6、热泵7、锅炉回水加热器8、智能控制***9等组成；所述双水道锅片1包括双水道全上升供暖水道1-2、冷凝水道1-3、燃烧室1-4、双水道进口集箱1-5、双水道出口集箱1-6、冷凝水道进口集箱1-7和冷凝水道出口集箱1-8；所述双水道全上升供暖水道1-2布置在双水道锅片1上部，向外供应供暖水，其进出口分别与双水道进口集箱1-5和双水道出口集箱1-6连通，所述冷凝水道1-3布置在双水道锅片1的下部，其进出口分别与冷凝水道进口集箱1-7和冷凝水道出口集箱1-8连通；双水道进口集箱1-5可与冷凝水道出口集箱1-8、热泵7的冷凝器、锅炉回水2相连接，且相连接的管路上设置有控制阀，通过控制阀切换；双水道出口集箱1-6与锅炉供水3连通；冷凝水道进口集箱1-7同时与锅炉回水2、热泵7的蒸发器出口和自来水4相连，通过控制阀切换冷凝水道1-3的冷凝工质；冷凝水道出口集箱1-8与低温生活用水水箱5、热泵7的蒸发器入口和双水道进口集箱1-5相连，并通过控制阀切换；热泵7的冷凝器可加热自来水4或锅炉回水2；当热泵7启用时从冷凝水道1-3中取热，加热锅炉回水2或自来水4，并将加热后的高温自来水存储在高温生活用水水箱6中；热泵7的蒸发器与冷凝水道1-3相连，热泵7的冷凝器与锅炉回水加热器8和高温生活用水水箱6相连；智能控制***9监测锅炉回水2、自来水4、锅炉排烟及室内外的温度以及低温生活用水水箱5和高温生活用水水箱6的液位，存储用户使用数据并调控锅炉负荷和所有控制阀的开闭。冷凝水道1-3分别可作为低温供暖回水的加热水道、热泵的热源和低温生活用水的加热器。当锅炉启动时，锅炉回水2温度低于30℃，锅炉回水2先流入冷凝水道1-3再进入双水道全上升供暖水道1-2；当锅炉回水2温度大于30℃时，直接流入双水道全上升供暖水道1-2，自来水和热泵蒸发器循环水根据需求分时接入冷凝水道1-3。夜间室外温度低，锅炉负荷大，回水温度低，供暖段出口烟温高，排烟中显热和潜热均高于白天，低温和高温生活用水主要在夜间加热并送至水箱中保存。自来水直接通入冷凝水道1-3中回收烟气中的低温余热升温至25℃以上得到低温生活用水，送入低温生活用水水箱5中存储。热泵7蒸发器循环水接入冷凝水道1-3，加热自来水到50℃以上得到高温生活用水，送入高温生活用水水箱6中存储。当锅炉回水温度在30℃～60℃且不加热生活用水时，可启用热泵7与锅炉耦合供暖，节约的天然气费用大于新增电费，降低供暖成本。优先保证生活用水的需求，其次才是利用热泵7加热锅炉回水。双水道铸铝硅冷凝式锅炉的水路***在确保供暖需求的基础上，利用烟气余热和热泵7加热自来水提供低温、高温生活用水，并利用热泵7加热锅炉回水，最终确保排烟温度始终低于30℃，锅炉效率全时段维持在108％以上。
如图2所示，所述双水道铸铝硅冷凝式锅炉锅片中有两个独立的水道，分别是双水道全上升供暖水道1-2、冷凝水道1-3，两个水道通过进出口集箱的进出水道连接，燃烧室1-4被双水道全上升供暖水道1-2包覆，两个水道之间有中空隔热层1-9。双水道全上升供暖水道1-2向外供应供暖水，水道的总回程数为3～9个，单个回程由两个独立的水道组成，入水温度大于30℃；冷凝水道1-3的入水温度控制在30℃以下，回程数在2～6个，实现烟气的深度冷凝。双水道全上升供暖水道1-2由两个独立的水道组成。双水道进口集箱1-5安装了流量控制阀，控制两个水道的流量分配。两个水道的水平对流段回程数相同，紧靠在一起，组成传统的水侧流程。进入辐射段后分开将炉膛四边完全包覆，每个水道均为一段水平流动，一段上升流动，90度转弯数量也相同，最后在炉膛上方出口汇合斜向上流入出口集箱。90度转弯设置大圆角，以避免气泡在直角转弯处堆积破裂。为避免水侧出现过冷沸腾现象，随着热流密度的增大，两个独立水道的流动截面积逐渐减小，炉膛辐射受热段的水道流动截面最小，确保水流速度大于1m/s，及时带走气泡，避免出现气泡堆积破裂。锅炉回水2与冷凝水道1-3中的冷却水在多数工况下有着大于20℃的温差，之间只有一层铸铝薄壁，形成了间壁式水—水换热器。为避免锅炉回水2被冷却导致出口温度降低无法满足供暖需求，在两处水道之间设置中空隔热层1-9。空气导热性能差，可显著降低锅炉回水2与冷却水之间的换热。
如图3所示，作为本发明的优选实施方式，所述双水道锅片1的水侧表面有贯通水道的转弯导流加强筋2-1和菱形加强筋2-2。转弯导流加强筋2-1布置在转角处，起着导流的作用，圆弧的头部和尾部设计可以显著减小流动阻力、减小尾迹区，根据转弯的角度和水道的宽度调整转弯导流加强筋2-1的形状；菱形加强筋2-2长轴长度15～50mm，短轴宽度8～30mm。菱形加强筋2-2可根据水道宽度、高度调整大小、长短、数量和布置位置，将水侧流速控制在合理的范围内，并消除转弯带来的水流分布不均问题，在增加较低阻力的情况下大幅度扰动水侧流动，削弱边界层，强化水侧换热。转弯导流加强筋2-1和菱形加强筋2-2贯通整个水道，可以起到支撑固定作用，显著提高锅炉的耐压能力；水道壁上凸2-3布置在水侧的180°转角处，上倾3～20°，使得水流可以贴合转弯导流加强筋2-1，并保持转角处水侧流速的均匀分布，避免转弯后的贴壁流动低速区出现。
如图4所示，作为本发明的优选实施方式，如图4a所示，所述工艺孔2-4设置在双水道全上升供暖水道1-2的180°转弯处，由两个同心圆组成，用于倾倒双水道内层和外层的砂芯，并在工艺孔上攻出螺纹；如图4b所示，双层螺纹盖2-5设置在工艺孔2-4端部由钢性中轴连接，可以同时密封双水道全上升供暖水道1-2的两个分水道。

Claims (10)

1.一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***，其特征在于：包括双水道锅片(1)、锅炉回水(2)、锅炉供水(3)、自来水(4)、低温生活用水水箱(5)、高温生活用水水箱(6)、热泵(7)、锅炉回水加热器(8)和智能控制***(9)；所述双水道锅片(1)包括双水道全上升供暖水道(1-2)、冷凝水道(1-3)、燃烧室(1-4)、双水道进口集箱(1-5)、双水道出口集箱(1-6)、冷凝水道进口集箱(1-7)和冷凝水道出口集箱(1-8)；所述双水道全上升供暖水道(1-2)布置在双水道锅片(1)上部，向外供应供暖水，其进出口分别与双水道进口集箱(1-5)和双水道出口集箱(1-6)连通，所述冷凝水道(1-3)布置在双水道锅片(1)的下部，其进出口分别与冷凝水道进口集箱(1-7)和冷凝水道出口集箱(1-8)连通；双水道进口集箱(1-5)与冷凝水道出口集箱(1-8)、热泵(7)的冷凝器、锅炉回水(2)相连接，且相连接的管路上设置有控制阀；双水道出口集箱(1-6)与锅炉供水(3)连通；冷凝水道进口集箱(1-7)同时与锅炉回水(2)、热泵(7)的蒸发器出口和自来水(4)相连，通过控制阀切换冷凝水道(1-3)的冷凝工质；冷凝水道出口集箱(1-8)与低温生活用水水箱(5)、热泵(7)的蒸发器入口和双水道进口集箱(1-5)相连，并通过控制阀切换；热泵(7)的冷凝器连接并加热自来水(4)或锅炉回水(2)，当热泵(7)启用时从冷凝水道(1-3)中取热，加热锅炉回水(2)或自来水(4)，并将加热后的高温自来水存储在高温生活用水水箱(6)中；热泵(7)的蒸发器与冷凝水道(1-3)相连，热泵(7)的冷凝器与锅炉回水加热器(8)和高温生活用水水箱(6)相连；智能控制***(9)监测锅炉回水(2)、自来水(4)、锅炉排烟及室内外的温度以及低温生活用水水箱(5)和高温生活用水水箱(6)的液位，存储用户使用数据并调控锅炉负荷和所有控制阀的开闭。
2.根据权利要求1所述的一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***，其特征在于：所述双水道全上升供暖水道(1-2)和冷凝水道(1-3)为两个独立的水道，全上升供暖水道(1-2)的总回程数为3～9个，入口水温大于30℃；冷凝水道(1-3)的入口水温控制在30℃以下，回程数在2～6个，实现烟气的深度冷凝。
3.根据权利要求1所述的一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***，其特征在于：所述双水道全上升供暖水道(1-2)由两个独立的分水道组成，两个分水道的入口与双水道进口集箱(1-5)相连，双水道进口集箱(1-5)分为两层，分别向两个分水道供水，双水道进口集箱(1-5)每层入口均安装流量控制阀，调节两个分水道的流量分配；两个分水道的水平对流段回程数相同，紧靠在一起；进入辐射受热段后两个分水道分开将燃烧室(1-4)四边完全包覆，每个分水道均为一段水平流动，一段上升流动，90度转弯数量也相同，最后在双水道锅片(1)的炉膛上方出口汇合斜向上流入双水道出口集箱(1-6)；90度转弯处设置大圆角，以避免气泡在直角转弯处堆积破裂；为避免水侧出现过冷沸腾现象，随着热流密度的增大，两个独立的分水道的流通截面逐渐减小，炉膛辐射受热段的水道流通截面最小，确保水流速度大于1m/s，及时带走气泡，避免出现气泡堆积破裂。
4.根据权利要求1所述的一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***，其特征在于：所述冷凝水道(1-3)具有偶数个回程，冷凝水道(1-3)分别作为低温供暖回水的加热水道、热泵的热源和低温生活用水的加热器；双水道全上升供暖水道(1-2)与冷凝水道(1-3)中的冷却水在多数工况下有着大于20℃的温差，两个水道之间只有一层铸铝薄壁，形成了间壁式水—水换热器；为避免锅炉回水(2)被冷却导致出口温度降低而无法满足供暖需求，在双水道全上升供暖水道(1-2)与冷凝水道(1-3)之间设置中空隔热层(1-9)，利用空气导热性能差，显著削弱锅炉回水(2)与冷却水之间的换热。
5.根据权利要求1所述的一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***，其特征在于：所述双水道锅片(1)的水侧表面有贯通水道的转弯导流加强筋(2-1)和菱形加强筋(2-2)；转弯导流加强筋(2-1)布置在转角处，起导流的作用，圆弧的头部和尾部设计能够显著减小流动阻力、减小尾迹区，根据转弯的角度和水道的宽度调整转弯导流加强筋(2-1)的形状；菱形加强筋(2-2)的长轴长度15～50mm，短轴宽度8～30mm；菱形加强筋(2-2)根据水道宽度、高度调整大小、长短、数量和布置位置，将水侧流速控制在预设的范围内，并消除转弯带来的水流分布不均问题，在增加较低阻力的情况下大幅度扰动水侧流动，削弱边界层，强化水侧换热；转弯导流加强筋(2-1)和菱形加强筋(2-2)贯通整个水道，起到支撑固定作用，显著提高锅炉的承压能力；水道壁端部下沉(2-3)布置在水侧的180°转角处，下倾3～15°，使得水流贴合转弯导流加强筋(2-1)，并保持转角处水侧流速的均匀分布，避免转弯后的贴壁流动低速区出现，当锅炉停用时下倾设计可方便疏水；工艺孔(2-4)设置在双水道全上升供暖水道(1-2)的180°转弯处，由两个同心圆组成，用于倾倒双水道内层和外层的砂芯，并在工艺孔上攻出螺纹；双层螺纹盖(2-5)设置在工艺孔(2-4)端部，由钢性中轴连接，同时密封双水道全上升供暖水道(1-2)的两个分水道。
6.根据权利要求1所述的一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***，其特征在于：所述低温生活用水水箱(5)、高温生活用水水箱(6)具有液位监控、温度监控、电热辅热加热、使用水量记忆和保温功能；将自来水(4)通入冷凝水道(1-3)加热升温至25℃以上得到低温生活用水，存储在低温生活用水水箱(5)中；将热泵(7)的蒸发器与冷凝水道(1-3)连接，通过热泵(7)的冷凝器加热自来水(4)至50℃以上得到高温生活用水，存储在高温生活用水水箱(6)中；夜晚室外温度低，锅炉负荷大，回水温度高于50℃，双水道全上升供暖水道(1-2)段烟气出口温度高于60℃，加热自来水(4)效率更高，优先在夜间加热自来水(4)将低温生活用水水箱(5)和高温生活用水水箱(6)补充至满液位；进入白天后，当低温生活用水水箱(5)和高温生活用水水箱(6)的液位低于满液位的20％时，启动对应的加热水路，将水箱液位补充至满液位的60％。
7.根据权利要求1所述的一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***，其特征在于：所述热泵(7)为水源型热泵，热泵(7)只有在加热自来水或锅炉回水温度30℃～60℃时才启用，以获得最佳的经济效益。
8.根据权利要求1所述的一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***，其特征在于：所述锅炉回水加热器(8)采用间壁式加热器，选用管壳式换热器或者板式换热器；当锅炉回水(2)温度在30℃～60℃时启用热泵(7)与锅炉供暖耦合；热泵(7)的冷凝器与锅炉回水加热器(8)相连，加热锅炉回水(2)，提高锅炉回水温度，降低锅炉天然气消耗量；锅炉回水加热器(8)设置了旁路，热泵(7)停止加热锅炉回水(2)后，锅炉回水(2)通过旁路流入双水道铸铝硅冷凝式锅炉，以消除锅炉回水加热器(8)带来的流动阻力。
9.根据权利要求1所述的一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***，其特征在于：所述智能控制***(9)由多个水侧、室温和烟温温度传感器、水箱液位传感器、电磁阀组、中央存储计算单元构成；根据环境温度和室内温度调控双水道铸铝硅冷凝式锅炉的出力；根据排烟温度的高低调整接入冷凝水道(1-3)的水路；根据用户生活用水的使用习惯分时段开启自来水加热功能，存贮在水箱中满足碎片化的热水需求；根据峰谷电价差分时段开启热泵加热回水功能；在满足供暖需求的基础上优先满足生活热水的需求，并在不加热自来水(4)的时段利用锅炉与热泵(7)的耦合加热锅炉回水(2)节约天然气，将锅炉效率全时段提升至108％以上，实现能源的梯级高效利用。
10.权利要求1至9任一项所述的一种双水道铸铝硅冷凝式锅炉水路***的工作方法，其特征在于：当锅炉启动时，锅炉回水(2)温度低于30℃，锅炉回水(2)先流入冷凝水道(1-3)再进入双水道全上升供暖水道(1-2)；当锅炉回水(2)温度大于30℃时，直接流入双水道全上升供暖水道(1-2)，自来水(4)和热泵(7)的蒸发器循环水根据需求分时接入冷凝水道(1-3)；夜间室外温度低，锅炉负荷大，回水温度高于50℃，供暖段出口烟温高于60℃，排烟中显热和潜热均高于白天，低温和高温生活用水主要在夜间加热；自来水(4)直接通入冷凝水道(1-3)中回收烟气中的低温余热升温至25℃以上得到低温生活用水，送入低温生活用水水箱(5)中存储；热泵(7)蒸发器循环水接入冷凝水道(1-3)，加热自来水(4)到50℃以上得到高温生活用水，送入高温生活用水水箱(6)中存储；当锅炉回水(2)温度在30℃～60℃且不加热生活用水时，启用热泵(7)与锅炉耦合供暖，节约的天然气费用大于新增电费，降低供暖成本；优先保证生活用水的需求，其次利用热泵(7)加热锅炉回水(2)；双水道铸铝硅冷凝式锅炉的水路***在确保供暖需求的基础上，利用烟气余热和热泵(7)加热自来水(4)提供低温、高温生活用水，并利用热泵(7)加热锅炉回水，最终确保排烟温度始终低于30℃，锅炉效率全时段维持在108％以上。
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