間壁式冷凝環(huán)保采暖爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種民用采暖爐具，具體地說是一種間壁式冷凝環(huán)保采暖爐。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在市場上銷售的傳統(tǒng)民用采暖爐，由于技術(shù)含量低，設(shè)計有缺陷，且以煙煤為燃料，除了熱效率低能源浪費嚴重外，還嚴重污染了大氣環(huán)境，民用傳統(tǒng)采暖爐和所謂無煙工業(yè)鍋爐是造成霧霾天氣主要污染源。農(nóng)村能源浪費已引起農(nóng)業(yè)部的重視，根據(jù)農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟與發(fā)展研究所，朱立志博士關(guān)于農(nóng)村節(jié)能減排一文中。農(nóng)村生活爐灶炕的平均熱效率為僅為25%。遠低于國家GB/T16154.2005通用煤爐技術(shù)熱效率60%的標準。2006年農(nóng)村耗煤9億噸，占全國用煤的四分之一，污染指數(shù)占全國的三分之一，農(nóng)業(yè)節(jié)能減排形勢嚴峻。
[0003]目前，在燃料消耗領(lǐng)域，燃煤占有相當大的比重，尤其東北及西北地區(qū)燃煤消耗尤為嚴重，主要消耗方式則是冬季的鍋爐采暖。在燃煤過程中所產(chǎn)生的污染十分嚴重，我國的大氣污染物中燃料燃燒產(chǎn)生的污染物約占全部污染物數(shù)量的70%，因此燃料燃燒是能耗高、利用率低、低空排放的燃燒方式。我國北方城市的污染水平高于南方城市，冬季高于夏季，早晚高于中午，煙煤是一種化石資源，煙煤中含硫高及其普遍。近年來，社會上一般將硫分低于0.5的煤-無煙煤稱為低硫煤。中小型燃煙煤鍋爐主要是工業(yè)供暖和民用供暖。尤其是北方冬季農(nóng)民取暖用小鍋爐，分布廣，布局散，且以煙煤為燃料污染大治理和管理難度大，且大都低空排放。民用煙煤爐具屬于貼近地面排放。對環(huán)境和居民造成的危害和污染遠遠高于其他燃燒方式。
[0004]根據(jù)歷年資料估算，燃燒過程產(chǎn)生的大氣污染物約占總量的70%，其中煙煤排放量則占整個燃燒排放量的96%，所以煙煤煙塵成為我國大氣的主要污染源。我國生產(chǎn)煤炭的90%用作燃料，其中70%以上為煙煤燃料，供作民用煙煤燃料約占28%。民用煙煤雖然在整個燃料煤中比重不很大，但由于民用爐灶、茶水爐、生活用小鍋爐燃燒不充分，加之煙囪低矮，沒有經(jīng)過脫硫的廢氣在低空排放，形成低空面污染，所以對居民區(qū)空氣的污染危害程度常常遠比工業(yè)煙煤污染為甚，尤其在民用以燃燒煙煤散煤為主的小鍋爐冬季采暖期，民用煙煤更是造成大氣污染特別嚴重的主要原因。同時由于民用爐灶量大面廣，非常分散，爐具本身沒有脫硫設(shè)備，治理也較困難，因此更應(yīng)引起各方面的重視。治理煙煤污染刻不容緩，治理煙煤污染第一要務(wù)是治理小鍋爐。
[0005]冬季燃煤取暖排放的煙塵顆粒物是環(huán)境污染的主要元兇之一，雖然城市已經(jīng)大范圍地實施了集中供熱，使用燃煤爐具的家庭大幅減少，但是在廣大農(nóng)村，一家一戶的取暖方式仍然占據(jù)主導(dǎo)地位，是造成農(nóng)村和附近城市空氣污染的污染源。目前在農(nóng)村市場上90%以上銷售使用的是直接燃燒煙煤的爐具，此種爐具不但熱效率只有30%左右，而且是以煙煤為燃料，用潔凈燃料-無煙煤或型煤，連暖氣都燒不熱，尤其是使用型煤作燃料時，因為爐膛溫度低，導(dǎo)致燃燒不充分，農(nóng)民不愿意使用，潔凈燃料推廣因此面臨著爐具產(chǎn)品檔次低的問題，給環(huán)境治理增加了困難。而當前農(nóng)村普遍使用的采暖爐具存在耗煤量大、熱效率低、污染物排放量大、污染環(huán)境等缺陷，不但污染了環(huán)境，高消耗和低效率的燃燒方式也大大加重了農(nóng)民的負擔(dān)，使一些經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)的農(nóng)村冬季采暖困難。
[0006]現(xiàn)有爐具主要是吸熱面積設(shè)計較小，排煙溫度較高。吸熱體主體結(jié)構(gòu)為煙道氣與水流動方向為順流，多采用兩回程或三回程，如果降低排煙溫度，則結(jié)構(gòu)會更加復(fù)雜，需大大提高鋼材用量，造成成本提高性價比降低?，F(xiàn)有家用采暖爐不適宜燃燒無煙型煤，因為如果要想型煤充分燃燒，必須降低采暖爐的煙塵初始排放濃度，所燃用的型煤必須有熱穩(wěn)定性。然而，如果要求型煤具有較高的熱穩(wěn)定性，用現(xiàn)有的普通采暖爐是不可能燒透的，也就不可能達到采暖爐的額定出力，依靠化學(xué)添加劑技術(shù)也不能從根本解決這一問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是提供一種間壁式冷凝環(huán)保采暖爐，以解決現(xiàn)有采暖爐因只能燃燒煙煤使得煙塵排放量大和熱效率較低的問題。
[0008]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:一種間壁式冷凝環(huán)保采暖爐，在爐體中設(shè)有爐膛和帶進水口的爐體水套，在爐體頂部設(shè)置有爐蓋板和帶出水口的爐面水套，在爐體下部設(shè)置有爐排和爐座，在所述爐體水套的下部設(shè)有一圈外凸環(huán)圈段，在所述外凸環(huán)圈段上設(shè)有隔斷水套前局部區(qū)域的直立過煙腔，在所述過煙腔內(nèi)設(shè)有頂板、底板和內(nèi)壁板，在所述過煙腔的前部端口處設(shè)置有前門；在爐體的后部內(nèi)側(cè)設(shè)置有J形煙道，所述煙道的下端為折彎向上的出煙口，所述煙道的上端通過過煙口與爐膛相通，所述煙道的下段隔斷所述外凸環(huán)圈段的后局部區(qū)域，在所述煙道的上段外側(cè)包覆有煙道水套，所述煙道水套與所述爐體水套相連通；在所述爐體水套的外凸環(huán)圈段內(nèi)裝有上下排列的上冷凝管和下冷凝管，所述上冷凝管和所述下冷凝管為間壁式冷凝器，所述上冷凝管和所述下冷凝管的兩端開口分別通向所述過煙腔和所述煙道；在所述煙道內(nèi)設(shè)置有橫向隔斷煙道的橫隔板，將通向所述煙道的所述上冷凝管的端口與所述下冷凝管的端口隔離開來；在所述外凸環(huán)圈段下部設(shè)有與所述外凸環(huán)圈段相通的爐體水套下環(huán)圈。
[0009]所述間壁式冷凝器是用兩片人字形波紋板板片焊接成截面為長方形的箱體，所述箱體為半圓形，焊接在換熱器管板上；所述人字形波紋板板片是用不銹鋼薄板經(jīng)模具壓制出人字形波紋，所述人字形波紋的高度為5?10mm，間隔15?25mm，波紋夾角的角度為50 ?70°。
[0010]所述箱體中的兩片所述人字形波紋板板片中的人字形波紋錯落配置，所述人字形波紋板板片中的人字形波紋的方向與煙氣的運行方向相同，并呈縱向排列。
[0011 ] 在所述過煙腔和所述煙道的底部分別開有冷凝水排出管口，使得冷凝水的排出順暢，不會在前、煙道中聚集。
[0012]所述上冷凝管略向前下方傾斜，所述下冷凝管略向后下方傾斜，使冷凝水得以順利流出冷凝管。
[0013]本發(fā)明采暖爐使用間壁式冷凝器對煙氣進行冷凝式換熱，與常規(guī)的管殼式冷凝器換熱相比，在相同的流動阻力下，其傳熱系數(shù)要高出很多，在適用的范圍內(nèi)有取代管殼式換冷凝器的趨勢。間壁式冷凝器也稱為表面式換熱器，其中冷熱流體被一個固體壁面隔開，熱量通過固體壁面?zhèn)鬟f。這種換熱器要發(fā)生熱流體與壁面間的對流換熱、壁的導(dǎo)熱、壁面與冷流體間的對流換熱三個環(huán)節(jié)所組成的傳熱過程。間壁式板片主要有人字形波紋板、水平平直波紋板和瘤形板片三種形式。
[0014]本發(fā)明采暖爐所使用的間壁式冷凝器，主要是用人字形波紋板板片焊接成長方形箱體，再將長方形箱體焊接在換熱器管板上。其中所用的人字形波紋板板片是用不銹鋼薄板材料制成，不銹鋼薄板用模具壓成人字形的波紋，人字形波紋的高度為5?10mm，間隔15?25mm，波紋夾角的角度為50~70°。將兩片人字形波紋板板片焊接成長方形箱體，將兩片人字形波紋板板片中的人字形波紋錯落配置，以最大限度地減少煙氣阻力，增加換熱面積和換熱效率。人字形波紋的方向與煙氣的運行方向相同，呈縱向排列，煙氣從人字形波紋的捺部進入。箱體內(nèi)走火、箱體外走水，形成間壁式冷凝器的固體壁面。
[0015]間壁式冷凝器比管殼式冷凝器傳熱系數(shù)高。由于人字形波紋板增加了換熱面積，減緩了煙流速度，構(gòu)成復(fù)雜的流道，所以傳熱系數(shù)高，一般認為是管殼式的3?5倍。在管殼式冷凝器中，兩種流體分別在管程和殼程內(nèi)流動，總體上是錯流流動，對數(shù)平均溫差修正系數(shù)小，而間壁式冷凝器多是并流或逆流流動方式，此外，冷、熱流體在間壁式冷凝器內(nèi)的流動方向平行于換熱面且無旁流，因此使得間壁式冷凝器的末端溫差小，單位體積內(nèi)的換熱面積為管殼式的2?5倍，因此實現(xiàn)同樣的換熱量，容易改變換熱面積或流程組合，適應(yīng)新的換熱工況；而管殼式冷凝器的傳熱面積幾乎不可能增加。
[0016]間壁式冷凝器價格低，采用相同材料，在相同換熱面積條件下，間壁式冷凝器的價格比管殼式冷凝器大約低40%?60%。間壁式換熱器的傳熱板是采用沖壓加工，標準化程度高，制作方便，并可大批生產(chǎn)；而管殼式換熱器一般采用手工制作，制作成本高。間壁式冷凝器由于煙氣在其內(nèi)部充分湍動，所以不易結(jié)垢，其結(jié)垢系數(shù)僅為管殼式換熱器的1/3?Ι/ΙΟο
[0017]間壁式冷凝器環(huán)保采暖爐使用潔凈煤無煙煤、型煤、生物質(zhì)壓塊為燃料，能夠大幅度降低排煙溫度，顯著提高熱效率，同時能夠防止煙塵對環(huán)境的污染，還可以降低燃煤的消耗，實現(xiàn)恒溫供熱，提高采暖效果，減輕農(nóng)民經(jīng)濟負擔(dān)。
[0018]本發(fā)明采暖爐中的上、下冷凝管采用間壁式冷凝器，管內(nèi)走火，管外走水。煙氣在煙囪的抽吸作用下，先順煙道從上往下運行，再通過上冷凝管和下冷凝管繞爐體旋轉(zhuǎn)一圈，最后從爐體底部接近進水口的水溫最低處的煙道出煙口排出，形成雙循環(huán)、雙回程的工作流程。間壁式冷凝器對高溫?zé)煔獾睦淠Ч?，有利于爐膛燃燒溫度的保持和采暖爐熱效率的提高。本發(fā)明特別完善的爐體水套連通結(jié)構(gòu)，使爐體水套的各個部分水流通暢，并使煙氣的冷凝換熱效果好，可有效阻止高溫?zé)煔獾牧鞒?，使爐膛溫度得以升高。
[0019]本發(fā)明采暖爐采用水套與間壁式冷凝器相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，間壁式冷凝器鑲嵌在爐體水套的外凸環(huán)圈段中，高溫?zé)煔庠陂g壁式冷凝器中經(jīng)過自上而下的雙重循環(huán)，將熱量傳導(dǎo)給水套中的冷水，然后通過爐體后方的煙道、從對接的煙囪中排出。由于間壁式冷凝器中的高溫?zé)煔馀c水套中的冷水進行了充分的熱交換，換熱效率大大提高。經(jīng)過檢測，本發(fā)明采暖爐的排煙溫度只有50°C?70°C，而爐體排煙溫度在50°C時，熱水出口溫度能達到80°C ；爐體排煙溫度在60