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艾瑞科热能设备有限公司

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谈倒置燃烧二次冷凝技术在壁挂炉上的应用
浏览量:654次 发布日期:2016-3-26 11:42:28
本文更深入的介绍了利用倒置燃烧方式,二次冷凝技术在冷凝式燃气上的应用,同时例举出椭圆型单管二次冷凝器、回程型多管二次冷凝器和同翅片双 管型二次冷凝器设计方案,并进行了分析;对燃烧器也进行了有效的改进,使得设计结构更趋合理,降低了制造成本,相信此设计能给同行业带来新的理念和新的思 路。

    引言

    今年,我国《冷凝式燃气暖浴两用炉》行业标准已编著完成并进行了宣贯,同时从政府层面也陆续出台了相关的政策,来鼓励和推广高效、节能、绿色环保的产品, 热效率达到96%以上的燃气被国家列为财政补贴产品,这极大的加快了冷凝式燃气的发展步伐,也增加了消费者的信心;其实在欧洲冷凝式燃气壁挂 炉已经有几十年的生产历史,技术比较成熟,很多国家,如英国和荷兰基本上都普及了凝式燃气,而我国还处在发展的初级阶段,由此可见,冷凝式燃气壁挂 炉是摆在燃气行业中一项迫在眉睫,任重而道远的工作;从国外冷凝式燃气发展历程,可分为二个阶段,即:二次冷凝大气式燃烧阶段和全预混燃烧阶 段,本文将重点介绍大气式燃烧、二次冷凝式燃气。

    1椭圆型单管二次冷凝燃气

    普通燃气常采用大气式燃烧方式,其排出的烟气温度过高,大都在160℃~200℃之间,很多热量没有被充分利用而白白浪费,采用二次冷凝方式,能有 效的提高潜热的利用,有明显的节能效果,在设计实践中证明,采用大气式燃气方式,合理选择二次冷凝器的换热面积,热效率能达到103%以上,高于国家规定 的一级能效96%的标准。

    1.1椭圆型单管二次冷凝结构

    椭圆型单管二次冷凝式燃气是在普通燃气的基础上优化设计而成,将燃烧器设计在壳体的上端,中端为燃烧室和热交换器,风机放置在热交换器的下 端,改变了正向燃烧的方式,非常方便的实现倒置燃烧,利用椭圆型单管二次冷凝器进行冷凝换热,实现冷凝段热量回收,相对于全预混燃烧方式,降低了制造成 本,具有结构简单的优点。

    1.2椭圆型单管二次冷凝式燃气工作原理

    在制作二次冷凝器时,有两个重要方面需要注意:一是二次冷凝器的体积要小,因为燃气内部空间较小,部件较多,若要达到100%以上的热效率,采用正 向燃烧方式是比较困难的,而采用倒置燃烧方式,在整个燃气的后部有很大的空间可以利用,我们采用长550mm,宽180mm,高100mm的外壳来 作为二次冷凝器,这个空间尺寸是正向燃烧结构所不具备的,同时采用倒置燃烧方式具备有四个优点:1、倒置燃烧有利于火焰的均匀分布,高温烟气能够均匀的从 热交换器的翅片中流过,有明显的提高热效率作用;2、采用倒置燃烧,火排在在壳体的上端,进入空气在壳体内的流动路径减少,空气经过部件不规则表面的噪音 也会减少;3、采用倒置燃烧,火焰和气流都是向下方,在燃烧过程中产生产杂质会和气流一起流走,不会阻塞热交换器翅片;4、采用倒置燃烧,风机将高温烟气 吹入二次冷凝器进行热交换时,其烟气进入二次冷凝后的流向是朝上方,增加了抽力,能够有效的降低一氧化碳的含量。

    二是二次冷凝器材料的选择,为了满足冷凝式燃气防腐性能的要求,304和316不锈钢波纹管是优先的选择,长度的选择决定热效率的大小;我们采用304不锈钢波纹管,直径18mm,在24kW的燃气,选用8米长度,热效率可达到103%左右。

    1.3椭圆型单管二次冷凝器制作

    用厚度为1.5mm,宽度为8mm的不锈钢条,制作成长450mm;宽120mm;高40mm椭圆型笼状支架,将冷凝管缠绕在笼状支架上,再将已制作好的 冷凝器放入二次冷凝器中;供暖回水经水泵从进水口流入,经冷凝管从出水口流出,再在热交换器中加热;当高温烟气从进烟口进入,从出烟口流出时,流经冷凝管 中的水就会被高温烟气加热。

    1.4检验报告主要技术参数(本检验报告数据摘自国家级检验中心)

    产品名称:冷凝式燃气采暖热水炉;

    产品型号:L1P24-N

    检验时间:2012年3月9日

    检验测依据:GB25034-2010《燃气采暖热水炉》及工厂技术要求

    燃气种类:天然气(12T)

    采暖额定热输入(kW):24

    环境温度(℃):19.0-20.0

    燃气温度(℃):17.2

    大气压力(KPa):100.6

    燃气低热值(MJ/㎡):34.02

    华白数(MJ/㎡):50.72

    燃烧势Cp:40.3

    一氧化碳含量(CO∝=1):0.06%

    二次压(Pa):1300

    回水温度(℃):50出水温(℃):80

    额定负荷下热水模式热效率(%):97.5

    工厂技术要求:

    回水温度(℃):30出水温(℃):50

    冷凝热输出(kW):24.50

    冷凝热效率(%):103.2

    部分负荷时的有效热效率(%):100.3

    从检验数据可以看出冷凝热效率已达到103.2%,这个结果是非常令人满意的,但是在一氧化碳含量项下显示的检验数据,虽然符合国家标准的要求,但含量稍 高,为了降低一氧化碳含量,我们在燃烧器的二次进风口处增加了均风罩,在均风罩上安装了过热保护器,通过调整均风罩上的二次进风孔的孔径大小,来均衡一次 进风量和二次进风量的比例,以达到更佳的燃烧效果,降低一氧化碳的含量;安置过热保护器能够有效的避免火焰不正常燃烧。

    1.5检验报告主要技术参数(本检验报告数据摘自本公司检验中心)

    检验时间:2012年10月5日

    检验测依据:GB25034-2010《燃气采暖热水炉》及工厂技术要求

    燃气种类:天然气(12T)

    采暖额定热输入(kW):24

    环境温度(℃):27

    燃气温度(℃):26.8

    一氧化碳含量(CO∝=1):0.019

    二次压(Pa):1300

    采暖状态:

    回水温度(℃):31.2

    出水温(℃):56.1

    采暖冷凝热输出(kW):24.29

    采暖冷凝热效率(%):102.33

    很显然,一氧化碳含量(CO∝=1)只有0.019,有了很明显的改善。

    1.6回程型多管二次冷凝器

    单管二次冷凝器中设置有7~8米长的不锈钢波纹管,这样势必会增大内循环阻力,降低供暖回路的水流量,为此我们采用并联的方式,用四根直径8mm不锈钢波 纹管,六个回程排列,每个回程长度为2.5~3.0米进行试验,内循环阻力大大降低,供暖水流量得到有效提高,有效解决水流量减小的问题。

    2套管式二次冷凝燃气

    普通套管式燃气具有结构,维护方便,价格低廉而深受消费者的喜爱,而套管式二次冷凝燃气最大的技术瓶颈在于二次冷凝器的制造,它的结构完全决 定于整体的重要性能,在设计实践中,我们仍然采用倒置结构,大气式燃气方式,选择合金铝为二次冷凝器的换热翅片,在一根换热翅片上分别穿插两根种换热管, 即卫浴水冷凝管和供暖水冷凝管,热效率能达到102%以上,高于国家规定的一级能效96%的标准。

    2.1二次冷凝式燃气工作原理

    在壳体的上部安置燃烧器和燃烧室;套管换热器、烟罩和风机安置在壳体的下端,通过进烟口与二次冷凝器联接;供暖水口进端与水泵联接,与二次冷凝器的供暖冷 凝管相通,出端与套管换热器相通;卫浴水口进端联接冷水进管,同时与二次冷凝器的卫浴冷凝管相联,出端与套管换热器相通;二次换热器上端为出烟管,底部为 冷凝水出口。

    2.2换热翅片双管型二次冷凝器

    在设计中,将供暖水冷凝管和卫浴水冷凝管穿插在同一片换热翅片上,用隔风板将二次冷凝器内腔分隔几个空间,供暖水从回水口流入,从供暖水口流出;卫浴水从 冷水进口流入,从卫浴水口流出;当高温烟气从进烟管进入,从出烟管流出时,受到隔风板的阻隔,风路会形成S形穿过换热翅片(箭头方向),在水流经供暖水冷 凝管或卫浴水冷凝管时,水就会被高温烟气加热,由于两条换热管穿插在同一片换热翅片上,管内水的温度会通过换热翅片相互传递,保持两种冷凝管中的水温平 衡。

    2.3换热翅片双管型二次冷凝器制作

    换热翅片采用厚度为1mm的合金铝板,有两组冷凝管均匀穿插在换热翅片中,卫浴水冷凝管直径为12mm,长度为1.8~2米,四个回程;供暖水冷凝管直径 为18mm,长度为1.8~2米,四个回程;采用较厚的合金铝板的目的就是能够得到较大的热容,有利于供暖水冷凝管与卫浴水冷凝管之间的热量传导,这样不 论是使用采暖模式或卫浴模式,两根冷凝管中的水温都能在相同的温度下工作。

    2.4检验报告主要技术参数(本检验报告数据摘自本公司检验中心)

    检验时间:2012年10月5日

    检验测依据:GB25034-2010《燃气采暖热水炉》及工厂技术要求

    燃气种类:天然气(12T)

    采暖额定热输入(kW):24

    一氧化碳含量(CO∝=1):0.010

    氧含量(%):11.1

    二次压(Pa):1300

    环境温度(℃):27

    燃气温度(℃):26.8

    采暖状态:

    回水温度(℃):32.3出水温(℃):56

    采暖冷凝热输出(kW):24.39

    采暖冷凝热效率(%):102.77

    卫浴状态:

    进水温度(℃):25.8出水温(℃):54.17

    卫浴冷凝热输出(kW):24.39

    卫浴冷凝热效率(%):99.49

    结束语

    从上述的试验数据可以看出,利用倒置结构,大气式燃烧,二次冷凝技术利用在燃气上具备非常多的优点,热效率达到100%以上是比较容易做到的,这项 技术是具有自主知识产权,与普通燃气相比,其最大的意义在于结构简单、安全可靠、制造成本低,非常适合中国家庭的消费水平和需求;我公司从2011 开始已在国内进行了销售,同年已批量出口到伊朗等国家,表现出非常好的发展前景。


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