[发明专利]一种模块化挤压铝冷凝换热器及冷凝式锅炉

说明书

本发明公开了一种模块化挤压铝冷凝换热器及冷凝式锅炉，根据燃烧器、挤压铝冷凝换热器的相对布置形成单体、左右或上下分体冷凝式锅炉，由挤压铝传热单元、进口渐扩烟道、承露盘、进口集箱、出口集箱、全预混火排式燃烧器等组成；铝棒挤压成型后经过二次加工和装配成为具有完整水道的挤压铝传热单元，组合成冷凝换热器或冷凝式锅炉的主体部分；全预混火排式燃烧器的燃烧头深入挤压铝传热单元之间，避免密封盖板受到火焰冲刷带来的变形、泄露问题；挤压铝材料具有高抗拉强度，低密度，耐腐蚀的优点，成本只有铸铝硅的30％，不锈钢的60％；挤压铝传热单元的盈余设计使锅炉效率提升6％以上，节能省气，缓解天然气紧缺的现状。

技术领域

本发明涉及燃油燃气锅炉及烟气余热回收技术领域，具体涉及一种以挤压铝作为材料的模块化冷凝式燃气锅炉和燃油燃气锅炉尾气中潜热回收的模块化冷凝换热器。

背景技术

解决供暖天然气的巨大缺口，一方面是开源，另一方面是节流。节流要求提高天然气锅炉的效率从而节约天然气。目前的集中供暖天然气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。700kW的燃气锅炉，排烟温度从80℃降到35℃，可回收70kW的热量，锅炉效率提升至108％，节约12％以上的天然气。目前市场上的钢制锅炉均配备了冷凝器和节能器，但过高的回水温度使得冷凝器难以发挥功效；同时为了节约成本，目前冷凝器多采用ND钢材料，易被冷凝水腐蚀泄露。

目前市场上急需一种能够真正实现冷凝，耐腐蚀，造价低，换热好，体积紧凑的冷凝换热器，提高锅炉效率的同时，减少水蒸气的排放，兼顾环保与经济效益。目前的冷凝换热器材料有不锈钢、铸铝硅、铜合金等，但不锈钢导热系数低、铸铝硅造价高、铜合金抗腐蚀性能差，而挤压铝单价低于不锈钢，导热系数与铜合金相当、抗腐蚀性能优异，是冷凝换热器的最佳选材。目前常用的6063系挤压铝合金抗拉强度可达150MPa以上，经过阳极氧化和表面电泳镀膜处理后，可在pH为1的环境下长时间使用，具有良好的耐酸、盐性能。将挤压铝材料用于冷凝换热器，与传统材料相比有着巨大的优势，但目前市场上还没有挤压铝冷凝换热器，也缺乏相关设计标准。本专利将以挤压铝型材为换热器单元件，附加强化传热结构和进出口连接组件，设计出可工业化批量生产的挤压铝冷凝换热器。

在挤压铝冷凝换热器的头部加上燃烧器，并削去部分外翅片增大炉膛空间即可作为一个冷凝式锅炉。采用挤压铝材料制作冷凝式锅炉，与传统的铸铝硅、不锈钢冷凝式锅炉相比，造价可降低约30％以上。一体式挤压铝锅炉要求燃烧器安装在挤压铝换热单元之间，空间狭小，但具有较高的燃烧热负荷；满足低氮燃烧的要求，利用内置烟气再循环、合理配风，或水冷火焰等原理，降低燃烧区火焰温度。目前的全预混低氮燃烧器多采用面板式或圆柱状燃烧头，无法满足一体式挤压铝锅炉的燃烧器需求；大气式燃烧器采用火排结构可以满足空间要求，但燃烧热强度较低，锅炉功率较低。本专利将设计一种火排型的全预混燃烧器，燃烧头放置在挤压铝换热单元之间，实现较高的燃烧热负荷以及低氮燃烧。

发明内容

为了降低烟气冷凝换热器的造价，促进燃油燃气锅炉烟气余热回收技术的发展，本发明的目的在于提供一种模块化挤压铝冷凝换热器及一体化挤压铝冷凝式锅炉，本发明解决了烟气冷凝换热器易腐蚀、造价高、占地面积大的难题，通过引入热泵和生活用水等多种冷源，回收利用烟气余热，冷凝脱除烟气中的水蒸气，促进燃油燃气锅炉低温余热回收和烟气消白技术的发展，为减缓和消除雾霾做出贡献；将挤压铝材料引入冷凝式锅炉体系，通过设计全预混火排式燃烧器，在冷凝换热器头部安装燃烧器，并切削部分翅片，解决了冷凝式锅炉造价过高，推广缓慢的问题，提高天然气的利用率，为缓解天然气紧缺的现状做出贡献。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：