一种燃气蒸汽发生器的制作方法

1.本实用新型属于加热设备技术领域，特别涉及一种燃气蒸汽发生器。


背景技术：

2.燃气蒸汽发生器是利用燃气燃烧产生的热能把水加热成为热水或蒸汽的机械设备，主要包括立式和卧式两种。目前现有技术中，蒸汽发生器主要由换热器、燃烧器、风机、排烟管等部件组成，水和燃烧产生高温烟气在换热器内进行热交换，水加热后产生蒸汽从蒸汽出口排出，高温烟气在冷却降温后由排烟管排出。但传统的蒸汽发生器普遍存在热转换效率不高，升温慢、由蒸汽出口排出前不能确保水完全汽化等问题，不仅浪费能源，还增加了生产成本。
3.为了解决上述问题，在专利号为202221323556.0的中国专利中提供了一种燃气蒸汽发生器，包括壳体，在壳体内具有换热腔和燃烧室，在燃烧室顶端安装有燃烧器总成，在壳体下端设置有进水口和上端设置有蒸汽出口，进水口和蒸汽出口与换热腔连通，在换热腔内安装有换热管组，换热管组由一个或多个翅片换热管组成，翅片换热管与燃烧室连通，在翅片换热管内安装有扰流器，在壳体的下方具有底座，在底座内形成有冷凝水分离腔，翅片换热管的另一端与冷凝水分离腔连通。该燃气蒸汽发生器，燃烧器燃烧后产生的高温烟气进入燃烧室底部的翅片换热管内并沿翅片换热管向下流动，低温水从底部的进水口进入换热腔内并在水压的作用下沿换热腔向上流动，水在向上流动的过程中逐渐被加热蒸发，同时冷却烟气下行进入底部的冷凝水分离腔，换热后的低温烟气从排烟管排出，换热后烟气中的冷凝水从底座上的排水口排出，换热后的高温蒸汽从顶部的蒸汽出口排出。
4.该燃气蒸汽发生器虽然通过在翅片换热管内安装扰流器的结构，大幅增加水与高温烟气的换热流程，使水与高温烟气之间换热更加充分，大幅提升了换热效率。但其高温烟气在与水换热进入底座内的冷凝水分离腔后，换热后的烟气直接从一侧的排烟管排出，经实验验证，此时排烟的烟气温度大约在70-80℃，此部分的烟气热量被直接排放，存在热量浪费的问题，同样在排放过程中对室外环境也造成热辐射。


技术实现要素：

5.本实用新型主要解决的技术问题是，提供一种可以进一步提升烟气热回收效率，降低排烟温度的燃气蒸汽发生器。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思是：
7.一种燃气蒸汽发生器，包括壳体，在所述壳体内具有换热腔和燃烧室，在所述壳体上端设置有蒸汽出口，在所述换热腔内具有换热气流道和换热水流道，所述蒸汽出口与换热水流道连通，在所述壳体的下方安装有底座，在所述底座的一侧安装有排烟管，在所述底座内安装有冷凝器，所述冷凝器具有冷凝气流道和冷凝水流道，所述冷凝水流道的进水口与水源连接，所述冷凝水流道的出水口与所述换热腔内的换热水流道入口连通，所述换热腔内换热气流道底部的出口与所述冷凝气流道的入口连通，所述冷凝气流道的出口与排烟
管连通。
8.进一步，所述冷凝器采用翅片管式冷凝器，由多个u形管及套装在u形管外的若干个翅片组成，所述u形管串联后形成冷凝水流道，所述翅片之间的间隙形成冷凝气流道。
9.进一步，所述冷凝器设置有一组所述进水口和出水口，所述u形管分成并联的多组，每组中的多个u形管相互串联，并联的多组u形管在入口端和出口端分别汇总后与所述进水口和出水口连接；
10.或，所述冷凝器设置有多组所述进水口和出水口，所述u形管分成并联的多组，每组中的多个u形管相互串联，每组u形管的两端分别连接一组所述进水口和出水口。
11.进一步，在所述冷凝器的四周设置有将冷凝器包围在其中的围板，所述围板固定在所述底座的内壁上，所述围板的顶部密贴在所述底座的顶盖上。
12.进一步，所述冷凝器的底部与所述底座的底壁之间具有空腔，所述冷凝气流道的出口端与空腔连通，所述空腔与排烟管连通。
13.进一步，在所述壳体的下端设置有壳体进水口，所述冷凝器的出水口通过水管与壳体下端的壳体进水口连接。
14.进一步，所述水管穿过所述底座的外壳后与壳体进水口连接。
15.进一步，所述冷凝器的进水口设置在冷凝器的底部，所述冷凝器的出水口设置在冷凝器的顶部，所述冷凝水流道内的水由下至上流动，所述冷凝气流道内的烟气由上至下流动。
16.进一步，在所述换热腔内安装有多列换热管，所述换热管形成换热气流道，所述换热管外的空间形成换热水流道，所述换热管的底端出口与所述冷凝气流道连通。
17.进一步，所述底座由可拆卸固定连接的箱体和顶盖组成，所述壳体的底部及排烟管均安装在顶盖上。
18.综上内容，本实用新型所提供的一种燃气蒸汽发生器，通过在换热腔下方的底座内再安装冷凝器，使水源的低温水经过冷凝器后再进入上方的换热腔与燃烧器燃烧产生的高温烟气进行换热，利用低温水在冷凝器内与在换热腔内经过换热后的中温烟气进行二次换热，对换热腔排出的中温烟气的热量进行再回收，不但可以进一步提升烟气的热回收效率，减少热量浪费，同时还有利于进一步降低排烟的温度，可使最后的排烟温度降至50-55℃，减少烟气在排放过程中对室外环境造成的热辐射影响。
19.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
20.附图作为本实用新型的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
21.在附图中：
22.图1是本实用新型燃气蒸汽发生器结构示意图；
23.图2是本实用新型燃气蒸汽发生器结构剖视图。
24.图中：壳体1，换热腔2，燃烧室3，燃烧器4，蒸汽出口5，换热管6，壳体进水口7，底座
8，顶盖81，箱体82，排烟管9，冷凝器10，u形管101，翅片102，进水口11，出水口12，水管13，围板14，空腔15，环形蒸汽腔16，第一隔板17，第二隔板18，扰流器19，泄爆管20。
25.需要说明的是，附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。
具体实施方式
26.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.如图1和图2所示，本实用新型提供了一种燃气蒸汽发生器，包括壳体1，在壳体1内具有换热腔2和燃烧室3，燃烧室3设置在换热腔2的上方，在燃烧室3顶端安装有燃烧器总成(图中未标示)，燃烧器总成包括燃烧器4，燃烧器4安装在换热腔2的上方，其中，燃烧器4优选采用陶瓷板红外燃烧板。
30.本实施例中，壳体1上端设置有蒸汽出口5，在换热腔2内具有换热气流道和换热水流道，本实施例中更进一步优选，在换热腔2内安装有多列换热管6，换热管6沿换热腔2的轴线方向延伸，多个换热管6平行排列在换热腔2内，换热管6内的流道形成换热气流道，换热管6外的空间形成换热水流道。
31.本实施例中，在壳体1的下端设置有壳体进水口7，壳体进水口7和蒸汽出口5均与换热腔2连通。换热腔2内充满水，换热管6的一端与燃烧室3连通，燃烧产生的高温烟气在换热管6内流通。为了进一步提升水与高温烟气之间的换热效率，换热管6优选采用翅片式换热管，用以增加水与翅片换热管6内高温烟气的换热面积。
32.在壳体1的下方安装有底座8，在底座8的一侧安装有排烟管9，在底座8内安装有冷凝器10。本实施例中，为了拆装方式，便于冷凝器10的日常维护，底座8由可拆卸固定连接的顶盖81和箱体82组成，柄盖81和箱体82之间通过卡扣等结构固定连接，或通过螺钉固定连接。壳体1的底部及排烟管9均通过螺栓固定安装在顶盖81上。
33.冷凝器10具有冷凝气流道和冷凝水流道(图中未标示)，冷凝器可以选用任意种类的换热器，本实施例中，冷凝器10则优选采用成本低且易于安装的翅片管式冷凝器，由多个u形管101及套装在u形管101外的若干个翅片102组成，u形管101串联后形成冷凝水流道，翅片102之间的间隙形成冷凝气流道。进一步优选，冷凝器10中间主体部分的u形管101均横向设置，且上下排列布置，用以提升冷凝器10的换热效率。
34.冷凝水流道连接有进水口11和出水口12，进水口11与低温的水源连接，出水口12与换热腔2内的换热水流道的入口连通，即出水口12与换热腔2的空间连通。本实施例中，由于在壳体1的下端设置有壳体进水口7，冷凝器10的出水口12则通过水管13与壳体进水口7连接，而且水管13穿过底座8的顶盖81后与壳体进水口7连接。
35.本实施例中，冷凝器10的冷凝水流道设置方式可以采用以下几种结构：第一种是，冷凝器10设置有一组进水口11和出水口12，所有u形管101串联成一条水流道，u形管101的两端分别连接进水口11和出水口12；第二种是，冷凝器10同样只设置有一组进水口11和出水口12，但为了提升冷凝器10的换热效率，将多个u形管101分成并联的多组，每组中的多个u形管101相互串联，并联的多组u形管101在入口端和出口端分别汇总后与进水口11和出水口12连接；第三种是，冷凝器10设置有多组进水口11和出水口12，如可以设置两个进水口10和两个出水口12，将多个u形管101分成并联的两组，每组u形管101的两端分别连接一组进水口11和出水口12，这样有利于提升进水效率。
36.在壳体1下端设置的壳体进水口7可以仅设置一个，也可以设置多个，如在壳体1上设置两个壳体进水口7，两个壳体进水口7分别通过水管13与冷凝器10的两个出水口12连接。
37.换热腔2内换热气流道底部的出气口(图中未标示)与冷凝器10的冷凝气流道的入口端连通，即所有换热管6的底部出口均与冷凝气流道的入口端连通，冷凝气流道的出口端与排烟管9连通。
38.在冷凝器10的四周设置有将冷凝器10包围在其中的围板14，围板14通过螺钉固定安装在底座8上，围板14的顶部在安装后顶紧密贴在底座8的顶盖81下表面上，围板14将冷凝器10包围在其中，使冷凝器10形成由上至下的气流通道，围板14可以有效防止从换热管6底部流出的烟气侧向流动，确保冷凝器10的换热效率。围板14可以通过螺钉直接固定在底座8的顶盖81上，也可以通过安装架(图中未示出)固定在箱体82的侧壁或底壁上。冷凝器10可以直接固定在围板14上，也可以固定在底座8的顶盖81或箱体82上，只要在安装后围板14形成包围冷凝器10的结构即可。冷凝器10在安装后其顶部与换热腔2的底部连接在一起，也可以冷凝器10在安装后其顶部与换热腔2的底部之间保留一定间距，换热管6底部流出的烟气在该空间内混流后再流向下方的冷凝器10。
39.冷凝器10的底部与底座8的底壁之间具有空腔15，冷凝气流道的出口端与空腔15连通，空腔15与排烟管9连通，换热后的低温烟气首先进入冷凝器10下方的空间内，再从一侧的排烟管9排出，有利于烟气的顺畅流动。
40.本实施例中，由于烟气从上至下流动，为了提升烟气与冷凝器10内水的换热效率，冷凝器10的进水口11设置在冷凝器10的底部，冷凝器10的出水口12设置在冷凝器10的顶部，冷凝水流道内的水由下至上流动，冷凝器10内水和烟气的流动方向与换热腔2内水和烟气的流动方向相同，水与烟气均反向流动，用以提升水与烟气之间的换热效率。
41.本实施例中，排烟管9向上延伸设置，在底座8的顶盖81上开设有排烟口(图中未标示)，排烟口与排烟管9固定连接。在底座8的底部设置有排水口(图中未标示)，高温烟气在冷凝后的水从排水口中排出。为了方便排水，底座8的底壁为向排水口方向倾斜的斜面。
42.如图1和图2所示，本实施例中，进一步，换热腔2的顶部向燃烧室3的方向延伸，并包围在燃烧室3的外侧，在燃烧室3的外侧形成环形蒸汽腔16，蒸汽出口5与环形蒸汽腔16连
通，环形蒸汽腔16的设置可使与翅片换热管6内的高温烟气换热后的水或蒸汽进一步与燃烧室3内的高温烟气再次进行热交换，用以进一步提升换热强度，使没有蒸发的水完全蒸发同时提升蒸发温度。更进一步优选，换热腔2将燃烧室3整个包围在其中，使水或蒸汽与燃烧室3内的高温烟气充分进行热交换。
43.本实施例中，环形蒸汽腔16呈环形包围在燃烧室3的外侧，优选将换热腔2顶部的壳体1向外扩展包围在燃烧室3的外侧，壳体1整体呈上粗下细的水塔型结构，这样即可以保证环形蒸汽腔16的体积，同时又可以保证燃烧室3的体积，尽可能多地保证与燃烧室3连通的翅片换热管7的数量，保证水与高温烟气之间的换热效率。
44.本实施例中，上部的燃烧室3与换热腔2之间通过第一隔板17分隔，第一隔板17为上部敞口且底部封口的圆筒状结构，第一隔板17围成呈圆筒状的燃烧室3。在换热腔2的底部设置有第二隔板18，第二隔板18将换热腔2与下方的冷凝器10分隔，换热管6的上下两端开口在第一隔板17和第二隔板18上并分别与燃烧室3和冷凝器10连通。
45.在每个翅片换热管6内可以进一步安装有扰流器19，扰流器19有利于降低了高温烟气在翅片换热管6内流动的速度，增加高温烟气在翅片换热管6内流动的时间，从而有利于延长扰流器19被烧红部分的长度，增加远红外辐射能，进一步增加换热强度。扰流器19包括扰流杆，扰流杆插入翅片换热管6内并沿翅片换热管6的轴向延伸，在扰流杆上设置有缠绕在扰流杆上的螺旋状扰流片。
46.本实施例中，在与环形蒸汽腔16的壳体1上设置有一个或多个用于将燃烧室3与外界连通的泄爆管20，更优选沿燃烧室3的周向设置有3-6个泄爆管20。如果换热腔2的顶部壳体1没有完全包围燃烧室3，泄爆管20也可以直接设置在燃烧室3的壳体上。泄爆管20主体的一端焊接连接在燃烧室3的外壁上，泄爆管20主体的另一端穿过壳体1与外界连通，泄爆管20主体与壳体1之间也焊接连接在一起。泄爆管20的外端面为向上开口的斜面孔，在泄爆管20的外端面处密封安装有可自动开闭的盖板。当发生爆燃时，盖板被弹开，泄出压力，达到保护燃烧器4的作用，泄爆完成后，盖板依靠重力或在扭簧的弹力作用下回落至密封泄爆管20的状态。
47.该燃气蒸汽发生器的过程如下：
48.空气和燃气进入燃烧器4，在燃烧器4表面喷出燃烧，使燃烧室3温度迅速升高，燃烧器4燃烧后产生的高温烟气迅速进入燃烧室3底部的所有安装有扰流器19的翅片换热管6内，低温水从底座8上的冷凝器10的进水口11进入冷凝器10，并在水压的作用下沿冷凝器10向上流动进入换热腔2，并进一步在换热腔2内向继续上流动，燃烧器4燃烧产生的高温烟气进入翅片换热管6内并沿翅片换热管6向下流动，水在向上流动的过程中逐渐被加热蒸发，进入顶部的环形蒸汽腔16后被二次加热蒸发，同时冷却后的中温烟气下行进入底座8内的冷凝器10内，与冷凝器10的u形管101内的低温水进行热交换，将经过换热腔2换热后的中温烟气的余热进行再一次的热回收，换热后的低温烟气进入冷凝器10下方的空腔15内，最后从排烟管9排出至大气，烟气降温过程中产生的冷凝水从底座8上的排水口排出，换热后的高温蒸汽从顶部的蒸汽出口6排出。
49.本实用新型通过在换热腔2下方的底座8内再安装冷凝器10，使水源的低温水经过冷凝器10后再进入上方的换热腔2与燃烧器4燃烧产生的高温烟气进行换热，利用低温水在冷凝器10内与在换热腔2内经过换热后的中温烟气进行二次换热，对换热腔2排出的中温烟
气的热量进行再回收，不但可以进一步提升烟气的热回收效率，减少热量浪费，同时还有利于进一步降低排烟的温度，可使最后的排烟温度降低至50-55℃，减少烟气在排放过程中对室外环境造成的热辐射影响。
50.以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。

技术特征：
1.一种燃气蒸汽发生器，包括壳体，在所述壳体内具有换热腔和燃烧室，在所述壳体上端设置有蒸汽出口，在所述换热腔内具有换热气流道和换热水流道，所述蒸汽出口与换热水流道连通，在所述壳体的下方安装有底座，在所述底座的一侧安装有排烟管，其特征在于：在所述底座内安装有冷凝器，所述冷凝器具有冷凝气流道和冷凝水流道，所述冷凝水流道的进水口与水源连接，所述冷凝水流道的出水口与所述换热腔内的换热水流道入口连通，所述换热腔内换热气流道底部的出口与所述冷凝气流道的入口连通，所述冷凝气流道的出口与排烟管连通。2.根据权利要求1所述的燃气蒸汽发生器，其特征在于：所述冷凝器采用翅片管式冷凝器，由多个u形管及套装在u形管外的若干个翅片组成，所述u形管串联后形成冷凝水流道，所述翅片之间的间隙形成冷凝气流道。3.根据权利要求2所述的燃气蒸汽发生器，其特征在于：所述冷凝器设置有一组所述进水口和出水口，所述u形管分成并联的多组，每组中的多个u形管相互串联，并联的多组u形管在入口端和出口端分别汇总后与所述进水口和出水口连接；或，所述冷凝器设置有多组所述进水口和出水口，所述u形管分成并联的多组，每组中的多个u形管相互串联，每组u形管的两端分别连接一组所述进水口和出水口。4.根据权利要求1所述的燃气蒸汽发生器，其特征在于：在所述冷凝器的四周设置有将冷凝器包围在其中的围板，所述围板固定在所述底座的内壁上，所述围板的顶部密贴在所述底座的顶盖上。5.根据权利要求1所述的燃气蒸汽发生器，其特征在于：所述冷凝器的底部与所述底座的底壁之间具有空腔，所述冷凝气流道的出口端与空腔连通，所述空腔与排烟管连通。6.根据权利要求1所述的燃气蒸汽发生器，其特征在于：在所述壳体的下端设置有壳体进水口，所述冷凝器的出水口通过水管与壳体下端的壳体进水口连接。7.根据权利要求6所述的燃气蒸汽发生器，其特征在于：所述水管穿过所述底座的外壳后与壳体进水口连接。8.根据权利要求1所述的燃气蒸汽发生器，其特征在于：所述冷凝器的进水口设置在冷凝器的底部，所述冷凝器的出水口设置在冷凝器的顶部，所述冷凝水流道内的水由下至上流动，所述冷凝气流道内的烟气由上至下流动。9.根据权利要求1所述的燃气蒸汽发生器，其特征在于：在所述换热腔内安装有多列换热管，所述换热管形成换热气流道，所述换热管外的空间形成换热水流道，所述换热管的底端出口与所述冷凝气流道连通。10.根据权利要求1-9任一项所述的燃气蒸汽发生器，其特征在于：所述底座由可拆卸固定连接的箱体和顶盖组成，所述壳体的底部及排烟管均安装在顶盖上。

技术总结
本实用新型涉及一种燃气蒸汽发生器，包括壳体，在所述壳体内具有换热腔和燃烧室，在壳体上端设置有蒸汽出口，在换热腔内具有换热气流道和换热水流道，蒸汽出口与换热水流道连通，在壳体的下方安装有底座，在底座的一侧安装有排烟管，在底座内安装有冷凝器，冷凝器具有冷凝气流道和冷凝水流道，冷凝水流道的进水口与水源连接，冷凝水流道的出水口与换热腔内的换热水流道入口连通，换热腔内换热气流道底部的出口与冷凝气流道的入口连通，冷凝气流道的出口与排烟管连通。本实用新型利用低温水在冷凝器内与在换热腔内经过换热后的中温烟气进行二次换热，对中温烟气的热量进行再回收，进一步提升了烟气的热回收效率，同时也进一步降低了排烟温度。降低了排烟温度。降低了排烟温度。


技术研发人员：宋焕臣 彭润顷
受保护的技术使用者：青岛鸿泽青杉节能技术有限公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/7/14