[实用新型]一种烟气冷却冷凝一体化热交换器

说明书

一种烟气冷却冷凝一体化热交换器，该热交换器包括多个带翅片的换热管排和设置在管排两端的分水盒；最下部的换热管排中各换热管内的水流方向相同，其余每个换热管排至少分成两个换热管组，换热管组通过两端的分水盒首尾顺序连通。两端分水盒的内部结构有所不同。多个换热管排分为上、下两部分，下部分换热管排的翅片间距大于上部分换热管排的翅片间距。该热交换器实现了冷却冷凝一体化结构，不仅结构紧凑，体积小，且有效提高了换热效率，降低了排烟温度和烟气阻力；同时可有效防止弯管部分水垢堵塞的问题。采用该热交换器，比现有冷凝式燃气热水器的材料消耗减少24‑44%，烟气阻力可降低67‑96%。

技术领域

本实用新型涉及一种换热设备，尤其涉及一种适用于上燃式燃气热水器或燃气热水炉的热交换器，属于供热设备技术领域。

背景技术

燃气热水器的天然气燃烧火焰温度一般在950℃左右，烟气中的水以气态形式（水蒸气）存在于烟气中，水蒸气潜热约是天然气低位发热量的11%。当前市面上主流的冷却式燃气热水器的排烟温度集中在100℃-200℃，此时烟气尾气中的水蒸气尚未发生凝结，以至于水蒸气潜热以及较高温度的排烟显热没有得到有效利用，造成大量能源浪费。为此，从能源节约和环境保护的角度考虑，必须采取有效措施，降低燃气热水器的排烟温度，提高能源利用效率，达到节约化石能源的目的。

为了提高天然气燃烧后的热能利用效率，常常以传统的冷却式燃气热水器为基础，通过增加换热面积，提高烟气与水的换热量，从而降低排烟温度；该过程虽然提高了燃气利用效率，但同时也明显的增加了材料消耗，最终导致燃气热水器成本明显升高、体积显著增大。中国实用新型专利（CN201720212105.2）公开了一种冷凝式热水器，通过新增加一个冷凝腔室及烟气通道和水管路系统，实现在冷凝室内的烟气进一步降温及烟气中水蒸气凝结，但该类热交换器的材料消耗和体积将达到传统热交换器的1.4-3倍。中国专利CN20140224661.8和CN201410431156.5也分别公开了一种冷凝式燃气热水器，它们的热水器共同特点是在传统的冷却式热交换器的基础上，直接添加换热管和排水系统进而增加了换热面积，该方案虽然实现了烟气低温排放，但同时存在原料消耗增加、成本上升、热交换器体积变大等问题。此外，现有的各类燃气热水器的共性问题是换热管之间采用弯管连接方式，在弯管处易发生水垢聚集，增加管路阻力甚至导致堵管现象，同时存在因弯管最小曲率半径限制而导致相邻换热管排无法进行紧凑布置的问题。因此，先进燃气热水器应从材料消耗、防治水垢堵塞、烟气与水换热特性、水程管排布置、烟气强化换热等综合因素考虑，在较少地增加材料消耗和不显著增加体积的前提下，降低排烟温度、增加燃料利用效率。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于燃气热水器的冷却冷凝一体化热交换器，使其不仅结构紧凑，体积小，有效提高换热效率，降低排烟温度和烟气阻力，同时可有效防止弯管部分水垢堵塞的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种烟气冷却冷凝一体化热交换器，含有换热管、换热翅片、水联箱、冷水进口、热水出口和水冷壁管，其特征在于：所述换热管和换热翅片组成多个换热管排，多个换热管排在竖直方向叉排叠放，每个换热管排包括多根平行布置的换热管；所述水联箱采用分水盒结构，最下部一个换热管排中各换热管内的水流方向相同，其余的每个换热管排至少分成两个换热管组，同一换热管排中相邻换热管组之间的水流方向相反；换热管组通过两端的分水盒首尾顺序连通；下层换热管排的水出口与上层换热管排的水进口通过分水盒直接相连；所述多个换热管排分为上、下两部分，下部分换热管排的翅片间距大于上部分换热管排的翅片间距。

进一步地，所述的多个换热管排的管排数至少为3个管排，换热管排之间的间距为15 mm -30 mm。

进一步地，所述上部分换热管排的换热翅片与下部分换热管排的换热翅片间隔排布，上部分换热管排的换热翅片的间距为2mm-3mm，下部分换热管排的换热翅片的间距为4-6mm。