專利名稱：鍋爐冷凝模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍋爐冷凝模塊。
更具體來說，本發(fā)明涉及上述類型的裝置，當(dāng)它安裝在內(nèi)部，或與甲烷或G.P.L.或柴油的饋送加熱鍋爐連接，或與其它類型鍋爐連接時，所述裝置吸取燃燒發(fā)出的煙氣，并有效地利用余熱。
背景技術(shù)：
目前大多數(shù)使用的鍋爐是所謂的“高效鍋爐”。這些裝置能利用高達(dá)95％的燃燒熱值，僅失去總熱量的5％。它們用來饋送給高溫的系統(tǒng)，即，使用標(biāo)準(zhǔn)散熱器和/或風(fēng)扇盤管，即使用對于合適的運(yùn)行來說需要溫度高于70℃的熱媒介物(水)的元件的系統(tǒng)。所述鍋爐不能回收蒸發(fā)的燃燒潛熱，即在將燃燒過程中所產(chǎn)生的蒸汽轉(zhuǎn)換為液體形式所回收的熱量。
某些最重要的燃?xì)忮仩t制造商生產(chǎn)了“冷凝鍋爐”，即這樣一種特別的鍋爐，它們通過正常情況下翻轉(zhuǎn)的特別燃燒器和效率提高的煙/水熱交換器，可攜帶在25℃和55℃之間變化的所謂“露點(diǎn)”(其可根據(jù)可燃物、空氣-燃料混合物和排放的CO2變化)之下的燃燒煙氣；在所述溫度以下，煙氣內(nèi)所含有的蒸汽開始冷凝，由此產(chǎn)生大量熱。更重要的是，冷凝潛熱等于從甲烷燃燒中發(fā)出總熱量的11％。為此原因，不計散射熱量的話，冷凝鍋爐理論上可相對于熱值具有111％的熱效率(100％顯熱(sensitive heat)+11％冷凝潛熱)。
然而，只有在用于低溫系統(tǒng)(地面盤管)，循環(huán)的熱媒介物(水)的溫度為35℃-40℃，或采用某些特殊的方案(降低溫度和/或熱媒介物的流率，限制鍋爐性能)時，則這些裝置才可達(dá)到103％-106％的非常高的效率。不管怎樣，如果這些鍋爐的溫度保持在60℃-80℃的數(shù)值(使系統(tǒng)的散熱器或風(fēng)扇盤管正確地工作所必需的)，則冷凝鍋爐不能成功地回收蒸發(fā)潛熱，因?yàn)樗娜肟跍囟雀哂诨蜻^于接近于煙氣的露點(diǎn)溫度在此情形中，冷凝鍋爐作為標(biāo)準(zhǔn)的高效鍋爐(效率為85％-95％)運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述，根據(jù)本發(fā)明提出一種裝置，它可回收包含在燃燒時產(chǎn)生的大量蒸汽內(nèi)的部分顯熱和部分冷凝潛熱(也稱之為蒸發(fā)潛熱)。
由上述裝置回收的熱量將被用來預(yù)熱包含在加熱系統(tǒng)管內(nèi)的媒介物(通常為水)，這樣的水從最終用戶(散熱器、通風(fēng)-對流式加熱器、散熱管等)再次進(jìn)入鍋爐內(nèi)，然后被加熱并再次送入到最終用戶(但也可將其用作其它應(yīng)用)。這使鍋爐能使用較少能量來將熱媒介物提高到設(shè)定溫度，因此，在從系統(tǒng)中獲得同樣能量的情況下可節(jié)約燃料。
根據(jù)本發(fā)明的裝置使用一水/煙氣交換器，且進(jìn)行一壓縮的熱力學(xué)循環(huán)，可回收大量熱量直到冷卻煙氣(甚至高達(dá)約+35℃)并將所述熱量傳輸?shù)骄哂胁煌瑴囟?甚至超過+80℃)的熱媒介物為止。
因此，本發(fā)明的特定目的是一種鍋爐冷凝模塊，其特點(diǎn)是，它包括水/煙氣熱交換器和閉合回路的壓縮熱力學(xué)致冷裝置，所述模塊與鍋爐連通以截取煙氣流和水流，以便將顯熱和蒸發(fā)潛熱抽取到鍋爐煙氣中以使其成為提供給系統(tǒng)水的熱量，因此提高燃燒效率。
較佳地，根據(jù)本發(fā)明，所述熱交換器是水/煙氣板或片狀單元型的。
此外，根據(jù)本發(fā)明，所述致冷裝置是壓縮熱力學(xué)致冷裝置，尤其是由以下部分組成煙氣-致冷劑或蒸發(fā)器熱交換器、交換器、致冷劑壓縮機(jī)、膨脹或?qū)盈B構(gòu)件、電氣-電子控制系統(tǒng)。
還根據(jù)本發(fā)明，所述閉合回路的壓縮熱力學(xué)致冷裝置提供包括在12℃和20℃之間的蒸發(fā)溫度和在50℃和95℃之間變化的冷凝溫度。
尤其是，所述致冷機(jī)包括一個或多個板和/或片狀單元和/或管束型的水-致冷劑熱交換器；一個或多個板和/或片狀單元和/或管束型的煙氣-致冷劑熱交換器；一個或多個壓縮機(jī)，甚至是反相型的壓縮機(jī)，適于壓縮R12、R134、R404、R407、R410、R125致冷劑流體和類似的流體為熱(as heat)；一個或多個毛細(xì)管和/或熱靜力學(xué)的膨脹閥型的層疊構(gòu)件，帶有或不帶有壓力平衡器和/或標(biāo)定扼流器；連接各種部件的金屬管。
此外，根據(jù)本發(fā)明，可直接與煙氣冷凝物接觸的零件由抵抗由于該冷凝物引起的酸腐蝕的材料制成，例如，AISI 316L不銹鋼，或其它合適材料。
還根據(jù)本發(fā)明，提供一個或多個水/煙氣板或片狀單元型熱交換器，所述熱交換器與或不與滲碳空氣的熱交換。
此外，根據(jù)本發(fā)明，所述水-煙氣熱交換器和所述煙氣-致冷劑熱交換器(用于致冷回路的蒸發(fā)器)安裝在金屬室內(nèi)，煙氣可在該金屬室內(nèi)循環(huán)，并以如下方式實(shí)現(xiàn)由兩個熱交換器產(chǎn)生的冷凝物可容易地流出到所述金屬室，避免發(fā)生空氣、環(huán)境、水以及煙氣的混合。
此外，提供通常用于致冷回路內(nèi)的保護(hù)和控制配件，諸如，壓力開關(guān)、恒溫器、流量計、壓力計、溫度計、變換器、煙氣抽取機(jī)、通道指示器、風(fēng)扇、液體注射系統(tǒng)、液體接受器和分配器、過濾器、電氣/電子板、壓力平衡器和減壓器、截取和調(diào)整閥、混合閥、冷凝物排出虹吸管。
尤其是，流體R134A用作為致冷劑流體，或作為替代物，可使用各種致冷劑流體(R404、R407、R410、R125)以在致冷回路內(nèi)循環(huán)。
還根據(jù)本發(fā)明，提供體積的或離心式壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)是密封、半密封或敞開型的。
還是根據(jù)本發(fā)明，使用包括乙二醇或其它抗冷凍的液體的其它流體或混合物來代替作為系統(tǒng)熱媒介物的水。
此外，根據(jù)本發(fā)明，從煙氣回收的熱量傳送(傳輸)到不直接與主水系統(tǒng)連接的另一系統(tǒng)的流體，例如，用來加熱清潔用的熱水和/或用于饋送另一加熱系統(tǒng)和/或用于直接加熱空氣。
最后，根據(jù)本發(fā)明，可使用逆流熱交換器。
根據(jù)本發(fā)明的“冷凝鍋爐模塊”目的在于對標(biāo)準(zhǔn)的高效鍋爐(不是一冷凝鍋爐)獲得與冷凝鍋爐相同的優(yōu)點(diǎn)(低耗、效率非常高和低排放)，同時，解決兩個主要缺點(diǎn)高成本以及只有在系統(tǒng)內(nèi)的水溫低的情況下才良好運(yùn)行。
根據(jù)本發(fā)明的裝置甚至在保持高溫的熱媒介物(60℃-80℃)情況下允許回收冷凝潛熱。這可避免為了輸送熱媒介物而對系統(tǒng)作昂貴的修改，以及在將冷凝鍋爐安裝在現(xiàn)有加熱系統(tǒng)上的情形中對所需的最終裝置(散熱器-風(fēng)扇盤管)作昂貴修改?，F(xiàn)有加熱系統(tǒng)只有很小的百分比實(shí)現(xiàn)有地板擴(kuò)散，而目前95％系統(tǒng)設(shè)置有鑄鐵或鋁質(zhì)散熱器，在這樣的系統(tǒng)中設(shè)置冷凝鍋爐不很方便。


為了說明而不是限制的目的，現(xiàn)將根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例并特別地參照附圖來描述本發(fā)明，其中圖1是設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明的冷凝模塊的鍋爐的示意圖；以及圖2具體地示出圖1的冷凝模塊。
具體實(shí)施例方式
觀看附圖，圖中示出一帶有根據(jù)本發(fā)明的冷凝單元2的鍋爐1。如圖1所示，為示范之目的，根據(jù)本發(fā)明的模塊可實(shí)現(xiàn)為根據(jù)本方案的鍋爐1的外部部件，鍋爐冷凝模塊2、散熱器3、通向用戶的輸水管4、從用戶返回的回水管5、鍋爐煙氣出口6、煙道7、冷凝水排放口8。
特別地觀看圖2，圖中示出一根據(jù)本發(fā)明的鍋爐冷凝模塊2，它基本上包括一水/煙氣板或片狀單元類型的熱交換器E和壓縮熱力學(xué)型的致冷裝置。
所述致冷裝置由以下部分組成一煙氣-致冷劑或蒸發(fā)器熱交換器G(蒸發(fā)器)、致冷劑壓縮機(jī)H、一膨脹或?qū)盈B構(gòu)件L、一電氣-電子控制系統(tǒng)、以及通常用于致冷系統(tǒng)內(nèi)的各種功能性配件，它們不是本發(fā)明的專門的主題。
從鍋爐(未示出)到來的煙氣進(jìn)入鍋爐冷凝模塊2內(nèi)，通過孔C進(jìn)入金屬室P內(nèi)，溫度約為150℃，順序地遇到煙氣/水熱交換器E，在那里由于與水進(jìn)行熱交換，冷卻到90℃，然后，遇到煙氣-致冷劑熱交換器G，在那里由于致冷劑在低于20℃的溫度下循環(huán)，它們進(jìn)一步被冷卻。
煙氣在該熱交換器G內(nèi)冷卻到約35℃，因此允許蒸汽包含在該冷凝物內(nèi)，從而可回收蒸發(fā)潛熱。
最后，煙氣通過孔D從金屬室P退出，可能被風(fēng)扇/抽吸器N推出以補(bǔ)償較高的流動阻力和由于溫度低而導(dǎo)致的抽吸力缺乏。
約為60℃的來自于系統(tǒng)的水通過接頭A進(jìn)入，首先在水-致冷劑熱交換器F內(nèi)通過，由此，由于致冷劑的較高溫度(約為110℃)而預(yù)熱到約62-64℃，然后，在水-煙氣熱交換器E內(nèi)通過，進(jìn)一步加熱(可能加熱到高達(dá)64℃-67℃)，因?yàn)樗c溫度高達(dá)150℃的煙氣進(jìn)行熱交換。
最后，通過管Q由接頭從鍋爐冷凝模塊排出水。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，所述預(yù)熱水設(shè)計成回到鍋爐內(nèi)，這將因先前的預(yù)熱而需要較少的燃料就可提高溫度。
致冷劑(通常為R134A或類似的流體)被包含在一水密的回路內(nèi)。壓縮機(jī)H壓縮為蒸汽的至壓力(16-22巴)，該壓力是蒸氣在其再次進(jìn)入最終用戶內(nèi)時具有水的溫度所必需的壓力。
過熱蒸汽通過高壓管I進(jìn)入水-致冷劑熱交換器F內(nèi)；致冷劑產(chǎn)生熱量到水中，所述水被加熱，同時，致冷劑在其飽和溫度下(稱之為它的比壓)冷卻，改變狀態(tài)而變?yōu)橐后w形式。現(xiàn)在，致冷劑遇到層疊構(gòu)件L，目的在于降低其壓力(約3.5-4.5巴)，以便降低其飽和溫度(12℃-18℃)，并同時降低其實(shí)際溫度。
因此，致冷劑處于液體-蒸汽飽和混合物狀態(tài)，通過低壓管M進(jìn)入煙氣-致冷劑熱交換器G內(nèi)；這里，致冷劑從煙氣中接受熱量(冷卻到35℃-40℃)，允許狀態(tài)進(jìn)入到致冷劑其余液體部分的蒸汽。致冷劑因此被壓縮機(jī)H吸收而重新開始循環(huán)。
根據(jù)本發(fā)明的“鍋爐冷凝模塊”可在其制造過程中安裝在一強(qiáng)制吸風(fēng)的鍋爐內(nèi)或安裝到一鼓風(fēng)的燃燒器內(nèi)，或可設(shè)置在已經(jīng)存在的加熱系統(tǒng)內(nèi)，截取鍋爐煙氣和鍋爐入口水管。
煙氣的冷凝只發(fā)生在模塊2內(nèi)，因此，保護(hù)鍋爐免于因冷凝物酸性而損壞。
很顯然，回收的熱量可以用于不同的目的，或預(yù)熱鍋爐用水。
根據(jù)本發(fā)明的“鍋爐冷凝模塊”可在不同性能的鍋爐中實(shí)現(xiàn)，以便適用于具有不同大小和使用不同燃料的鍋爐。事實(shí)上，燃料類型也影響本發(fā)明方案的性能，因?yàn)閷τ谙嗤南聼嶂?，上熱值不是相同的?br> 根據(jù)本發(fā)明的“鍋爐冷凝模塊”具有將一標(biāo)準(zhǔn)鍋爐轉(zhuǎn)換為非常高效鍋爐的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)閹缀跞炕厥樟送ǔＩ⒉嫉酱髿庵械臒崃?顯熱和潛熱)。事實(shí)上，如果不浪費(fèi)能量，那么燃料的消耗可降低到最低的水平，以及隨著燃料消耗的降低排放也成比例地降低。
此外，污染物質(zhì)被保持在運(yùn)行過程中形成的冷凝水中，因?yàn)槟承┏煞质强扇艿那以摾淠哂刑厥獾谋砻婊钚孕阅堋?br> 在系統(tǒng)運(yùn)行時，使入口水溫度高于35℃，則設(shè)置有“鍋爐冷凝模塊”的鍋爐具有的效率高于傳統(tǒng)的冷凝鍋爐。鍋爐冷凝模塊實(shí)現(xiàn)起來便宜和簡單，并可獲得非常有利的性價比。
現(xiàn)已出于說明而不是限制的目的根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明作了描述，但應(yīng)該理解到，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可引入各種修改和/或變化而不脫離附后的權(quán)利要求書所定義的相應(yīng)范圍。
權(quán)利要求
1.鍋爐冷凝模塊，其特征在于，它包括水/煙氣熱交換器和閉合回路的壓縮熱力學(xué)致冷裝置，所述模塊與鍋爐連通以截取煙氣流和水流，以便將顯熱和蒸發(fā)潛熱抽吸抽取到鍋爐煙氣中以使其成為提供給系統(tǒng)水的熱量，因此提高燃燒效率。
2.如權(quán)利要求1所述的鍋爐冷凝模塊，其特征在于，所述熱交換器是水/煙氣板或片狀單元型的。
3.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的鍋爐冷凝模塊，其特征在于，所述致冷裝置是壓縮熱力學(xué)致冷裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的鍋爐冷凝模塊，其特征在于，所述致冷裝置由以下部分組成煙氣—致冷劑或蒸發(fā)器熱交換器、交換器、致冷劑壓縮機(jī)、膨脹或?qū)盈B構(gòu)件、電氣—電子控制系統(tǒng)。
5.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的鍋爐冷凝模塊，其特征在于，所述閉合回路的壓縮熱力學(xué)致冷裝置提供包括在12℃至20℃之間的蒸發(fā)溫度和在50℃至95℃之間變化的冷凝溫度。
6.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的鍋爐冷凝模塊，其特征在于，所述致冷機(jī)包括一個或多個板和/或片狀單元和/或管束型的水—致冷劑熱交換器；一個或多個板和/或片狀單元和/或管束型的煙氣—致冷劑熱交換器；一個或多個壓縮機(jī)，甚至是反相型的壓縮機(jī)，適于壓縮R12、R134、R404、R407、R410、R125致冷劑流體和類似的流體為熱；一個或多個毛細(xì)管和/或熱靜力學(xué)的膨脹閥型的層疊構(gòu)件，帶有或不帶有壓力平衡器和/或標(biāo)定扼流器；連接各種部件的金屬管。
7.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的鍋爐冷凝模塊，其特征在于，可直接與煙氣冷凝物接觸的零件由抵抗由于該冷凝物引起的酸腐蝕的材料制成，例如，AISI 316L不銹鋼，或其它合適材料。
8.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的鍋爐冷凝模塊，其特征在于，提供一個或多個水/煙氣板或片狀單元型的熱交換器，所述熱交換器與或不與滲碳空氣的熱交換。
9.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的鍋爐冷凝模塊，其特征在于，所述水—煙氣熱交換器和所述煙氣—致冷劑熱交換器(用于所述致冷回路的蒸發(fā)器)安裝在金屬室內(nèi)，煙氣在該金屬室內(nèi)循環(huán)，并以如下方式實(shí)現(xiàn)由兩個熱交換器產(chǎn)生的冷凝物可容易地流出到所述金屬室，避免發(fā)生空氣、環(huán)境、水以及煙氣的混合。
10.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的鍋爐冷凝模塊，其特征在于，提供通常用于致冷回路內(nèi)的保護(hù)和控制配件，諸如，壓力開關(guān)、恒溫器、流量計、壓力計、溫度計、變換器、煙氣抽取機(jī)、通道指示器、風(fēng)扇、液體注射系統(tǒng)、液體接受器和分配器、過濾器、電氣/電子板、壓力平衡器和減壓器、截取和調(diào)整閥、混合閥、冷凝物排出虹吸管。
11.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的鍋爐冷凝模塊，其特征在于，尤其是，流體R134A用作為致冷劑流體，或作為替代物，可使用各種致冷劑流體(R404、R407、R410、R125)，以在所述致冷回路內(nèi)循環(huán)。
12.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的鍋爐冷凝模塊，其特征在于，提供體積的或離心式壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)是密封、半密封或敞開型的。
13.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的鍋爐冷凝模塊，其特征在于，使用包括乙二醇或其它抗冷凍的液體的另一流體或混合物來代替作為系統(tǒng)熱媒介物的水。
14.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的鍋爐冷凝模塊，其特征在于，從煙氣回收的熱量傳送(傳輸)到不直接與主水系統(tǒng)連接的另一系統(tǒng)的流體，例如，用來用于加熱清潔用的熱水和/或用于饋送另一加熱系統(tǒng)和/或用于直接加熱空氣。
15.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的鍋爐冷凝模塊，其特征在于，可使用逆流熱交換器。
16.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的鍋爐冷凝模塊，基本上如所圖示和所描述的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鍋爐冷凝模塊，其特點(diǎn)是，它包括水/煙氣熱交換器(E)和閉合回路的壓縮熱力學(xué)致冷裝置，所述模塊(2)與鍋爐(1)連通，以截取煙氣流和水流，以便將顯熱和蒸發(fā)潛熱抽取到鍋爐煙氣中以使其成為提供給系統(tǒng)水的熱量，因此提高燃燒效率。
文檔編號F24H4/02GK101080598SQ200580043511
公開日2007年11月28日 申請日期2005年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月20日
發(fā)明者斯特凡諾·班迪尼 申請人:斯特凡諾·班迪尼