專利名稱：一種小型煙氣余熱回收與儲(chǔ)熱一體化熱水供應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種小型煙氣余熱回收裝置，特別涉及一種小型燃煤采暖爐、燃生物 質(zhì)塊采暖爐的煙氣余熱回收利用與儲(chǔ)熱一體化熱水供應(yīng)裝置，屬于新能源及節(jié)能技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
采暖爐是一種小型民用爐具，在中國沒有集中供熱的北方地區(qū)，尤其是小城鎮(zhèn)、農(nóng) 村地區(qū)，幾乎每個(gè)家庭均要配備一個(gè)采暖爐，以滿足取暖做飯的需要。中國工程院院士、清華大學(xué)教授江億等人根據(jù)其調(diào)研結(jié)果編寫的《中國建筑節(jié)能 年度報(bào)告2008》中指出①中國北方地區(qū)小城鎮(zhèn)建筑中分散供熱方式近20億平米，其中分散煤爐占絕大 部分，其采暖能耗為20 25kg標(biāo)煤/ (m2年)；②據(jù)推算，2008年中國北方地區(qū)農(nóng)村實(shí)際使用的燃煤量超過1億噸，其農(nóng)村住宅 采暖平均能耗22. 6kg標(biāo)煤/(m2年)，與城市采暖狀況不佳的燃煤集中供熱系統(tǒng)相當(dāng)，但其 室內(nèi)平均溫度僅為12 °C左右，室內(nèi)熱舒適性遠(yuǎn)低于目前城市住宅水平。天津大學(xué)楊天麟、朱能撰寫的《北方地區(qū)部分小城鎮(zhèn)建筑能耗狀況調(diào)查與分析》中 指出課題組調(diào)研采集的小城鎮(zhèn)住戶樣本中62%的住戶為分戶采暖，而分戶采暖中“土暖 氣”占38%，傳統(tǒng)煤爐占19%，這兩種采暖方式熱源的熱效率都很低，一般為30% 40%?！巴僚瘹狻奔礌t體內(nèi)受熱面為水套或水板，上下各有一接口，用鋼管接向一組 或多組暖氣片，俗稱“土暖氣”。如專利號(hào)02214424. 2、02203962. 7、20062001557. 3、 2009210582M.0等。這些炊事、采暖兩用爐一般放置在廚房或封閉的陽臺(tái)上，且無易漏煙的 煙筒，較傳統(tǒng)使用煙管散熱的傳統(tǒng)煤爐采暖爐有了很大的進(jìn)步，因此，目前其使用量已超過 傳統(tǒng)煤爐采暖爐。然而，這種采暖方式仍存在以下不足①水循環(huán)效果不理想?！巴僚瘹狻敝兴h(huán)好壞取決于兩用爐與暖氣片之間高差， 一般2 4居室套房位于同一樓層，暖氣片高出的距離有限，因此自然循環(huán)動(dòng)力不足，爐子 雖然燒得很旺，甚至上方膨脹水箱中水已燒開，暖氣片不熱的現(xiàn)象并不少見，這在換熱系統(tǒng) 中氣體未及時(shí)排出的情況下尤為明顯。有的用戶為提高系統(tǒng)水循環(huán)效果，在換熱系統(tǒng)中增 設(shè)了微型循環(huán)水泵，這樣做能很好的改善水循環(huán)效果，但同時(shí)也埋下了安全隱患，一旦出現(xiàn) 停電事故，熱水系統(tǒng)將無法正常循環(huán)，極易使水套(或水板)內(nèi)超壓而發(fā)生爆炸事故。②排煙溫度高，熱量利用率低。由于水套或水板受熱面有限，部分爐子旺火燃燒時(shí) 排煙仍高達(dá)300 500°C，熱量利用效率很低，僅為30 40%。這與實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)基本相 符。另外，需要特別指出的是，“土暖氣”在夜間“封火”時(shí)，熱量利用效率更低，接近0%。如 果在爐子上方再做水套來增加換熱面積，確實(shí)能提高熱量利用效率。但這樣會(huì)抬高加熱中 心，使自然循環(huán)作用壓頭喪失。③安全性差。北方地區(qū)冬季夜間寒冷，采暖爐停用后，爐出口管內(nèi)的水易結(jié)成冰 塊，在這種情況下點(diǎn)爐，極易因出口堵塞而使水套或水板內(nèi)水蒸汽超壓而發(fā)生爆炸事故，而為防止?fàn)t出口水管結(jié)冰，一般用戶在夜間臨睡前進(jìn)行“封火”保溫，此時(shí)，燃料在缺氧情況下 “陰燃”，又會(huì)生成C0，易造成人身中毒事故。因此，經(jīng)常有“土暖氣”爆炸傷人、CO中毒事件見諸報(bào)端。④不同時(shí)間段室內(nèi)溫度不均，舒適度差。該采暖爐屬于即時(shí)供熱方式，爐子滅火或 封火后，將無法繼續(xù)提供熱量，造成室內(nèi)無法保持均衡舒適的溫度，即夜間出現(xiàn)前半夜熱后 半夜冷的情況。⑤無法提供洗浴、洗滌等生活用熱水。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種充分回收利用小型 燃煤采暖爐、燃生物質(zhì)塊采暖爐煙氣余熱，同時(shí)確保室內(nèi)達(dá)到均勻舒適采暖溫度的儲(chǔ)熱式 熱水供應(yīng)裝置。本發(fā)明大大地提高了燃料有效熱利用率，在節(jié)約大量能源的同時(shí)也保護(hù)了 環(huán)境，響應(yīng)了國家節(jié)能減排的政策。本發(fā)明包括以下步驟a)傳統(tǒng)燃煤、燃生物質(zhì)塊采暖爐出來的高溫?zé)煔?約300 800°C )先經(jīng)過儲(chǔ)熱 式水箱內(nèi)煙管與采暖水換熱后，再經(jīng)煙 排入大氣；b)儲(chǔ)存在外部設(shè)置保溫的儲(chǔ)熱式水箱內(nèi)溫度升高后的熱水按需要經(jīng)過供熱出水 管、微型循環(huán)泵、暖氣片、供熱回水管返回水箱，由微型循環(huán)泵和室內(nèi)溫度控制器控制換熱 后室內(nèi)溫度，從而保持室溫恒定、舒適。同時(shí)也可以為其他生活需要提供熱水。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟a)中換熱后煙氣溫度控制在50 180°C，如果設(shè) 計(jì)換熱后溫度在酸性氣露點(diǎn)以上(指燃燒含硫煤時(shí)，生物質(zhì)塊含硫很低，不需考慮露點(diǎn)腐 蝕問題)，煙管可采用普通鋼管制造，否則燃燒含硫量1 %以上煤時(shí)，為防止露點(diǎn)腐蝕，煙管 優(yōu)先使用耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼管制造，或在普通鋼管內(nèi)壁噴涂耐硫酸露點(diǎn)腐蝕涂料，也可以 使用普通材質(zhì)鋼管，但必須將其設(shè)計(jì)為易于更換的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，煙氣中吸附了部分二氧化硫 等有害氣體的冷凝水排入中和池?zé)o害化處理；所述煙管選自光管、螺紋管、U形管、蛇形管 等各種換熱管；儲(chǔ)熱式水箱外形可以是圓筒形、方箱形等各種形狀中的任意一種。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟a)中煙管內(nèi)部可以設(shè)置強(qiáng)化傳熱效果的擾流 子。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟a)中煙管可以是單管程、雙管程，也可以是多管程。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟b)中儲(chǔ)熱式水箱中熱水用于采暖的同時(shí)提供 洗浴、洗滌等生活熱水。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟b)中使用微型循環(huán)泵和定時(shí)器控制來控制室 內(nèi)溫度。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟b)中熱水回路與地暖系統(tǒng)相連。經(jīng)過以上處理后，整個(gè)熱水供應(yīng)裝置有效熱利用效率較現(xiàn)有采暖爐大幅度提高， 在節(jié)約大量能源的同時(shí)也保護(hù)了環(huán)境。


說明書附圖為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的小型煙氣余熱回收與儲(chǔ)熱一體化熱 水供應(yīng)裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種高效、安全的小型燃煤采暖爐、燃生物質(zhì)塊采暖爐的煙氣余熱 回收利用與儲(chǔ)熱一體化熱水供應(yīng)裝置，從而彌補(bǔ)了現(xiàn)有小型采暖爐存在的不足。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思如下將現(xiàn)有換熱技術(shù)、儲(chǔ)熱技術(shù)、溫度控制技術(shù)等技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用到小型采暖爐上， 從而解決分戶采暖城鄉(xiāng)結(jié)合部和廣大農(nóng)村地區(qū)所使用的采暖爐熱效率低和不安全的問題。本發(fā)明的小型煙氣余熱回收、儲(chǔ)熱一體化熱水供應(yīng)裝置包括用于儲(chǔ)存回收煙氣余熱的儲(chǔ)熱式水箱1 ；用于煙氣、水換熱的煙管3 ；用于室內(nèi)溫 度控制的溫度控制器11 ；用于強(qiáng)制熱水循環(huán)的微型循環(huán)泵17 ；用于煙氣中冷凝水排出的排 液管15 ；用于中和煙氣冷凝酸性水的中和池16 ；用于煙氣流通所需的下煙箱2、上煙箱4、 煙囪5、煙斗6 ；用于采暖循環(huán)所需的供熱出水管7、供熱回水管8、排污管10、溢流管9;用于 測(cè)量儲(chǔ)熱式水箱溫度、壓力的溫度計(jì)12、壓力表13 ；用于保持儲(chǔ)熱式水箱內(nèi)液體溫度的保 溫材料14 ；用于室內(nèi)采暖所需的暖氣片18 ；用于增加煙管內(nèi)部傳熱效果的擾流子20。
適用于本發(fā)明的煙管沒有特別限制，可以是換熱領(lǐng)域常用的換熱管，其代表性的 例子包括光管、螺紋管、U形管、蛇形管等各種換熱管。適用于本發(fā)明的儲(chǔ)熱式水箱外形沒有特別限制，可以是圓筒形、方箱形等各種形 狀中的任意一種。較佳地，所述儲(chǔ)熱式水箱1容積按需要供熱面積和熱水可利用換熱溫差以及每天 燒煤或生物質(zhì)塊次數(shù)來計(jì)算確定，儲(chǔ)熱式水箱1內(nèi)水換后溫度控制在小于95°C。較佳地，所述儲(chǔ)熱式水箱1內(nèi)煙管3數(shù)量、直徑、總換熱面積等按換后煙氣溫度降 至80°C上下(以確保整個(gè)采暖爐熱利用效率大于90% )計(jì)算得到。較佳地，所述儲(chǔ)熱式水箱1內(nèi)煙管3優(yōu)先使用耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼管制造，或在普通 鋼管內(nèi)壁噴涂耐硫酸露點(diǎn)腐蝕涂料，也可以使用普通材質(zhì)鋼管，但必須將其設(shè)計(jì)為易于更 換的結(jié)構(gòu)。較佳地，為減少煙氣流動(dòng)阻力損失，確保達(dá)到所需自然抽力，所述煙管3采用單管程。較佳地，所述煙管3內(nèi)部設(shè)置提高傳熱效果的擾流子。較佳地，室內(nèi)溫度由溫度控制器11來控制，可根據(jù)個(gè)人需要設(shè)定，室內(nèi)溫度控制 范圍為5-22°C。本發(fā)明裝置的主要優(yōu)點(diǎn)在于①排煙溫度低，熱量利用率高。本裝置大大提高了煙氣和儲(chǔ)熱介質(zhì)一水的換熱面 積后，煙氣換后溫度控制在露點(diǎn)以上時(shí)熱利用效率達(dá)70% 80%，換后煙氣溫度降至80°C 上下時(shí)，熱量有效利用率接近90%，較現(xiàn)有采暖爐熱量利用效率30-40%有了大幅度提高；②采暖效果好，室內(nèi)溫度可控，舒適度高。本裝置屬于儲(chǔ)熱式供熱方式，又采用了 微型循環(huán)泵和溫度控制器，可根據(jù)個(gè)人需要控制室內(nèi)溫度，爐子滅火后，能繼續(xù)提供熱量，使室內(nèi)保持均衡舒適的溫度；③安全性好。采用了保溫的儲(chǔ)熱式水箱能有效防止水箱內(nèi)水結(jié)冰(設(shè)計(jì)防止結(jié)冰 期超過7天)，避免了出現(xiàn)類似“土暖氣”爆炸的事故；不需要“封火”保溫，從而避免燃料缺 氧燃燒生成一氧化碳(CO)，造成人身中毒事故?？蓪?shí)現(xiàn)爐子和生活區(qū)分離，有效提高了室內(nèi)
空氣質(zhì)量；④可以M小時(shí)提供洗浴、洗滌熱水。⑤有脫硫措施，減少排放煙氣中有害氣體含量，保護(hù)了環(huán)境。下面將結(jié)合具體的實(shí)施例來進(jìn)一步闡述本發(fā)明。但是，應(yīng)該明白，這些實(shí)施例僅用 于說明本發(fā)明而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法， 通常按照常規(guī)條件，或者按照制造廠商所建議的條件。除非另有說明，所有的百分比按重量 計(jì)算。實(shí)施例實(shí)施例1在一個(gè)采暖面積30m2，平均供熱量50W/m2，每天燃煤一次的小型煙氣余熱回收、儲(chǔ) 熱一體化熱水供應(yīng)裝置中，設(shè)置了一套說明書附圖所示裝置，其具體運(yùn)作過程及效果描述 如下儲(chǔ)熱式水箱1容積為0. M4m3，裝水容量約為520kg，儲(chǔ)熱式水箱內(nèi)煙管3換熱面 積為約3. 6m2，小型采暖爐一次裝煤量mcg，煤的熱值為5000kcal/kg，采暖爐點(diǎn)火后產(chǎn)生的 高溫?zé)煔庀韧ㄟ^儲(chǔ)熱式水箱1底部的下煙箱2進(jìn)入煙管3，與煙管外部儲(chǔ)存的水換熱后溫度 降至50 120°C后進(jìn)入上煙箱4，然后依次通過煙囪5、煙斗6排入大氣。儲(chǔ)熱式水箱1內(nèi) 與煙氣換熱后升溫至40 95°C的熱水經(jīng)過供熱熱水管7、微型循環(huán)水泵17、暖氣片18、供 熱回水管8返回儲(chǔ)熱式水箱，室內(nèi)溫度由溫度控制器11來控制，室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定值后，微 型循環(huán)泵停運(yùn)。經(jīng)過儲(chǔ)熱式水箱內(nèi)煙管3換熱后水箱出入口煙氣溫度及水箱內(nèi)熱水溫度變化情 況見表1。表1 :2011年2月19日夜間實(shí)驗(yàn)水箱出入口煙氣及水箱內(nèi)熱水溫度溫度變化情況
權(quán)利要求
1.一種小型煙氣余熱回收與儲(chǔ)熱一體化熱水供應(yīng)裝置，它包括用于儲(chǔ)存回收煙氣余熱的儲(chǔ)熱式水箱(1)；用于煙氣、水換熱的煙管(3)；用于室內(nèi)溫 度控制的溫度控制器(11)；用于強(qiáng)制熱水循環(huán)的微型循環(huán)泵(17)；用于保持儲(chǔ)熱式水箱內(nèi) 水的溫度的保溫材料(14)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述儲(chǔ)熱式水箱(1)外形沒有特別限制，是 圓筒形、方箱形等各種形狀中的任意一種。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述煙管C3)選自光管、螺紋管、U形管、蛇 形管等各種換熱管。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述煙管C3)是單管程的、雙管程的、或者 多管程的。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述煙管(3)內(nèi)部設(shè)置、或著不設(shè)置提高傳 熱效果的擾流子。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種小型煙氣余熱回收與儲(chǔ)熱一體化熱水供應(yīng)裝置，特別涉及一種小型燃煤采暖爐、燃生物質(zhì)塊采暖爐的煙氣余熱回收利用、儲(chǔ)熱一體化熱水供應(yīng)裝置，屬于新能源及節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域。它包括儲(chǔ)熱式水箱(1)；煙管(3)；溫度控制器(11)；微型循環(huán)泵(17)及水箱保溫(14)。本裝置與常規(guī)采暖爐結(jié)合使用可以將有效熱利用效率提高至90％以上，并提供舒適恒定的室內(nèi)溫度，在大大提高小城鎮(zhèn)、農(nóng)村地區(qū)分散采暖住戶采暖熱舒適度的同時(shí)，可以節(jié)約大量能源。
文檔編號(hào)F24B9/00GK102147116SQ20111004913
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者金星華 申請(qǐng)人:金星華