一種熱集成的燃氣爐系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種熱集成的燃氣爐系統(tǒng)，包括換熱系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)；其特征是換熱系統(tǒng)包括換熱器（4）、風機（1）；燃燒系統(tǒng)包括節(jié)能爐（5）、燃氣流量計（6）；換熱器（4）管程進口依次串聯(lián)安裝風機（1）、空氣控制閥（2）和空氣流量計（3），管程出口與節(jié)能爐（5）空氣進管直接連接，殼程進管與節(jié)能爐（5）尾氣排放管直接相連，殼程出口管直接排空；節(jié)能爐（5）進氣口依次串聯(lián)燃氣控制閥（7）和燃氣流量計（6）。該工藝系統(tǒng)采用低溫空氣與高溫尾氣套管式換熱技術(shù)和溫控系統(tǒng)，充分利用燃料釋放熱量并進行控制。高溫尾氣的熱量得以利用，提高燃料利用率。
【專利說明】一種熱集成的燃氣爐系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及燃氣爐節(jié)能系統(tǒng)，具體的說，它將傳統(tǒng)的燃氣燃燒直接排放的尾氣進行熱集成保溫再利用，能有效提高燃料熱能利用率。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)行的民用型燃氣爐在開放的環(huán)境中直接加熱，例如:街頭常見的烙餅爐、炒菜爐，飯店里的蒸煮炒等可加熱的爐，不僅操作者在工作時要忍受爐體散發(fā)的高溫，煙囪處排出的廢氣溫度也很高。如此熱量的直接耗散和排放，嚴重降低了燃料的利用率。因此，對燃燒尾氣熱量進行二次集成利用，對提高民用型燃氣爐的傳熱效率、降低燃料消耗，具有重要意義。國內(nèi)外針對家用爐節(jié)能也做出了很多研究，獲得了不同的效果。
[0003]200720089471.X設(shè)計了一種多功能高效節(jié)能爐，通過增加蒸汽室、蒸汽籠達到炒、煮、蒸一體化且同步進行的目的。201020243396.X設(shè)計了一種燃氣可控的爐具，通過電控開關(guān)調(diào)節(jié)輸氣量。201220197408.9設(shè)計了一種液化氣節(jié)能燃氣爐，利用吸熱水箱對燃燒輻射的多余熱量進行回收保溫。以上專利技術(shù)主要從燃氣爐結(jié)構(gòu)上進行了分析與改進，也有提到從工藝過程上盡量回收預(yù)熱，提高燃氣的利用率，在一定程度上也起到了節(jié)能的效果。而本實用新型提出了一種更加可行完整的熱集成系統(tǒng)，通過低溫空氣與高溫尾氣套管式換熱技術(shù)和溫控系統(tǒng)，充分利用燃料釋放熱量并進行控制。具體方案陳述如下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型提出一種熱集成的燃氣爐系統(tǒng)，包括換熱系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)。
[0005]換熱系統(tǒng)包括換熱器4和風機1，燃燒系統(tǒng)包括節(jié)能爐5、燃氣流量計6。換熱器4管程進口依次串聯(lián)安裝風機1、空氣控制閥2和空氣流量計3，管程出口與節(jié)能爐5空氣進管直接連接，殼程進管與節(jié)能爐5尾氣排放管直接相連，殼程出口管直接排空；節(jié)能爐5進氣口依次串聯(lián)燃氣控制閥7和燃氣流量計6。
[0006]所述風機I可以選擇是軸流風機、鼓風機或引風機。
[0007]所述燃氣控制閥5可以選擇防腐防爆球閥或閘閥。
[0008]所述空氣流量計3和燃氣流量計6可以選擇渦輪流量計或質(zhì)量流量計的氣體流量計。
[0009]所述的換熱器4結(jié)構(gòu)外部和節(jié)能爐5結(jié)構(gòu)內(nèi)部可裝填保溫材料，進一步減少殼程內(nèi)高溫尾氣的熱量耗散。換熱器4在其內(nèi)部或外部設(shè)置有保溫層。
[0010]所述換熱器4與節(jié)能爐5結(jié)構(gòu)單獨設(shè)置或組合為一體結(jié)構(gòu)。
[0011]所述的節(jié)能爐5,它由支撐架a、廢氣排放管b、爐芯C、爐殼d、錐形管e、空氣進管爐f和燃氣進管g構(gòu)成；爐芯c固定在錐形管e內(nèi)部，空氣進管f和燃氣進管g與錐形管e底部相連接，并焊接固定在爐殼d底部。爐殼d內(nèi)部可安裝保溫材料，減少熱量的散失。
[0012]節(jié)能爐5頂部支撐架a按照不同餐具的結(jié)構(gòu)尺寸制定，保證節(jié)能爐5內(nèi)部密封。[0013]溫度控制盒8的測溫元件安裝在節(jié)能爐5內(nèi)部或換熱器4外部，盒體固定在節(jié)能爐5外壁。
[0014]溫度控制系統(tǒng)包括溫度控制盒8，由測溫元件、信號轉(zhuǎn)換器、控制器構(gòu)成一個整體結(jié)構(gòu)。設(shè)定一個爐內(nèi)標準加熱溫度，測溫元件測得節(jié)能爐5內(nèi)溫度，通過信號轉(zhuǎn)換和控制器的計算:當測得溫度高于標準溫度時，減小空氣控制閥2和燃氣控制閥7的開度，減少空氣和燃氣的進量；當測得溫度低于標準溫度時，增大空氣控制閥2和燃氣控制閥7的開度，增加空氣和燃氣的進量。
[0015]所述的溫度控制盒8的測溫元件熱電偶固定在節(jié)能爐5內(nèi)部或換熱器4外部，盒體固定在節(jié)能爐5外部。
[0016]空氣通過風機1、空氣控制閥2、空氣流量計3、換熱器4后進入節(jié)能爐5 ;燃氣通過燃氣控制閥7、燃氣流量計6進入節(jié)能爐5，空氣與燃氣在節(jié)能爐5中進行混合后燃燒。節(jié)能爐5內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫尾氣通過換熱器4的殼程，空氣通過換熱器4的管程，在換熱器4內(nèi)完成熱量交換。溫度控制8通過熱電偶等方式檢測爐內(nèi)溫度，并轉(zhuǎn)化為電信號，通過對空氣控制閥2和燃氣控制閥7的調(diào)節(jié)，控制空氣流量計3和燃氣流量計6，完成對空氣量和燃氣量的自動控制。
[0017]本實用新型的優(yōu)點有:
[0018]1.高溫尾氣的熱量得以利用，提高燃料利用率；
[0019]2.利用余熱對燃氣爐進行保溫，節(jié)約了燃料；
[0020]3.燃氣爐溫度可控，自動調(diào)節(jié)進氣閥，方便操作。
[0021]4.可大幅減少燃料的使用，即降低了成本又符合國家節(jié)能減排政策的要求。
[0022]5.該工藝系統(tǒng)采用低溫空氣與高溫尾氣套管式換熱技術(shù)和溫控系統(tǒng)，充分利用燃料釋放熱量并進行控制。提高燃料利用率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1:節(jié)能爐裝置簡圖。
[0024]圖2:節(jié)能爐工藝簡圖。
[0025]圖3:實施例2工藝簡圖。
[0026]圖4:實施例3工藝簡圖。
[0027]其中:a—支撐架，b—廢氣排放管，c—爐芯，d—爐殼，e—錐形管，f一空氣進管，g—燃氣進管，I一風機，2—空氣控制閥，3—空氣流量計，4一換熱器，5—節(jié)能爐，6—燃氣流量計，7—燃氣控制閥，8—溫度控制盒，剖面一保溫材料。
【具體實施方式】
[0028]結(jié)合附圖對本實用新型專利進一步說明:
[0029]如圖所示:本實用新型的熱集成的燃氣爐工藝系統(tǒng)，它由換熱系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)組成。其特征是，燃燒系統(tǒng):節(jié)能爐5燃氣進管上安裝燃氣流量計6和燃氣控制閥7，由燃氣控制閥7控制燃氣流量計6讀數(shù)；節(jié)能爐5空氣進管與換熱器4管程出口直接相連，廢氣排管與換熱器4殼程進口直接相連。從換熱管4管程出口排出的熱空氣與經(jīng)燃氣控制閥7和燃氣流量計6的燃氣，在節(jié)能爐5內(nèi)混合燃燒，廢氣通過廢氣排管進入換熱器4的殼程內(nèi)。換熱系統(tǒng):換熱器4管程進管上依次串聯(lián)安裝風機1、空氣控制閥2和空氣流量計3，管程排管與節(jié)能爐5空氣進管直接相連，殼程進管與節(jié)能爐5廢氣排出管直接連接，殼程排管直接與大氣相連?？諝庖来瓮ㄟ^風機1、空氣控制閥2和空氣流量計3后進入換熱器管程，高溫尾氣從節(jié)能爐5廢氣排出管直接進入換熱管4殼程，高溫尾氣與冷空氣在換熱器4內(nèi)發(fā)生逆流或并流傳熱完成熱量交換。溫度控制系統(tǒng):節(jié)能爐5內(nèi)壁引出一條熱電偶測量線，測量線通過信號轉(zhuǎn)換器將溫度轉(zhuǎn)化為電信號，通過控制器計算分析，再將信號轉(zhuǎn)換為動力調(diào)節(jié)空氣控制閥2和燃氣控制閥7的開度，影響空氣流量計3和燃氣流量計6，完成對空氣量和燃氣量的自動控制。
[0030]換熱器4內(nèi)的換熱管可選擇材質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)較高的銅管、不銹鋼管等，換熱管排列形式不限；保溫材料可以選擇保溫棉、陶瓷纖維等。
[0031]下面結(jié)合具體尺寸的實例將更好地對本實用新型進行說明，但不會因此而限制其應(yīng)用。
[0032]實施例1:
[0033]如圖2所示，節(jié)能爐5為一個保溫盒內(nèi)置家用爐具的簡易改裝節(jié)能爐，其尾氣排管與換熱器4殼程管直接連接，燃氣進管處安裝燃氣控制閥7和燃氣渦輪流量計6。在換熱器4管程進口處安裝一個變頻鼓風機1、空氣控制閥2和空氣渦輪流量計3，管程出口與節(jié)能爐空氣進口直接相連，殼程出口直接連通大氣。將熱電偶元件安裝在節(jié)能爐5內(nèi)壁上，引出后連接溫度控制盒，通過信號轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)空氣控制閥2和燃氣控制閥7控制空氣流渦輪流量計3和燃氣渦輪流量計6，進而控制空燃量。其中，換熱器4套在保溫盒內(nèi)，換熱管為銅管。
[0034]此裝置用于餐飲行業(yè)酒店內(nèi)一體煮燉爐，燃料為罐裝液化氣。市場調(diào)查顯示，酒店在飯間一個時段工作時間5個小時內(nèi)，傳統(tǒng)的炒菜爐天然氣消耗量平均為50m3 ;增加上述工藝并進行改裝之后，可使加熱溫度控制在80度持續(xù)熬燉。燃氣消耗量小于30m3，節(jié)能效率接近于50%。
[0035]實施例2:
[0036]新型燃氣爐工藝如圖3所示，節(jié)能爐5和換熱器4組合為一體，節(jié)能爐5在結(jié)構(gòu)上部，換熱器4為4根換熱管，I根同軸圓管套在換熱管的外部，直接組裝在節(jié)能爐4的下部結(jié)構(gòu)，換熱管為不銹鋼管，整體結(jié)構(gòu)空隙部分填充保溫棉。換熱器4空氣進管處安裝變頻軸流風機1、空氣控制閥2和空氣質(zhì)量流量計3，節(jié)能爐5燃氣進管處安裝燃氣控制閥7和燃氣質(zhì)量流量計6，分別往節(jié)能爐內(nèi)通入燃氣和空氣，混合燃燒后高溫尾氣通過同軸圓管排放，完成套管間換熱。熱電偶元件安裝在節(jié)能爐5內(nèi)壁和換熱器4的尾氣排管處，通過電信號的轉(zhuǎn)換控制，調(diào)節(jié)空氣控制閥2和燃氣控制閥7制空氣流渦輪流量計3和燃氣渦輪流量計6，進而控制空燃量。
[0037]此裝置用于餐飲行業(yè)的常見炊具一麻辣燙加熱爐，燃料為市面常見的罐裝液化氣。市場調(diào)查顯示，一個生意好的攤位燃燒爐工作時間為14小時/天，傳統(tǒng)的煤氣灶裝置的燃氣消耗量為15kg/天；使用上述新型裝置后，燃氣消耗量小于IOkg/天，節(jié)能效率高于30%。
[0038]實施例3:
[0039]新型燃氣爐新型工藝如圖4所示，節(jié)能爐5和換熱器4組合為一體，節(jié)能爐5在結(jié)構(gòu)上部，換熱器4為4根彎折的換熱管,嵌套在一個整體的保溫塊內(nèi)，換熱管為銅管。換熱器4空氣進管處安裝變頻軸流風機1、空氣控制閥2和空氣渦輪流量計3，節(jié)能爐5燃氣進管處安裝燃氣控制閥7和燃氣渦輪流量計6，分別往節(jié)能爐內(nèi)通入燃氣和空氣，混合燃燒后高溫尾氣通過換熱器4的保溫塊，完成保溫塊與換熱管之間的換熱。熱電偶元件安裝在節(jié)能爐5內(nèi)壁，通過電信號的轉(zhuǎn)換控制，調(diào)節(jié)空氣控制閥2和燃氣控制閥7制空氣流渦輪流量計3和燃氣渦輪流量計6，進而控制空燃量。
[0040]此裝置用于家用做飯爐，燃料為天然氣。市場調(diào)查顯示，家用做飯爐一般工作時間為3個小時/天。常用做飯爐裝置的燃氣消耗量為40m3/月，使用上述新型裝置后，燃氣消耗量小于30m3/月，節(jié)能效率高于25% ;若家用爐燃料為罐裝液化氣，其消耗量為42m3/月，使用上述新型裝置后，燃氣消耗量小于25m3/月，節(jié)能效率高于40%。
[0041]以上實施例的目的在于更好地說明本實用新型，根據(jù)不同應(yīng)用、尺寸、材質(zhì)等的不同，本裝置的各項參數(shù)(材質(zhì)、尺寸、加工細節(jié)、安裝方法等)可以有相應(yīng)的變化，相關(guān)技術(shù)人員在其基礎(chǔ)上做的替代或變換，在本實用新型保護之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種熱集成的燃氣爐系統(tǒng)，包括換熱系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)；其特征是換熱系統(tǒng)包括換熱器(4)、風機(I);燃燒系統(tǒng)包括節(jié)能爐(5)、燃氣流量計(6);換熱器(4)管程進口依次串聯(lián)安裝風機(I)、空氣控制閥(2 )和空氣流量計(3 )，管程出口與節(jié)能爐(5 )空氣進管直接連接，殼程進管與節(jié)能爐(5)尾氣排放管直接相連，殼程出口管直接排空；節(jié)能爐(5 )進氣口依次串聯(lián)燃氣控制閥(7 )和燃氣流量計(6 )。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是風機(I)是軸流風機、鼓風機或引風機。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是燃氣控制閥(5)是防腐防爆球閥或閘閥。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是換熱器(4)在其內(nèi)部或外部設(shè)置有保溫層。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是換熱器(4)與節(jié)能爐(5)結(jié)構(gòu)單獨設(shè)置或組合為一體結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是所述的節(jié)能爐(5)，它由支撐架(a)、廢氣排放管(13)、爐心((3)、爐殼((1)、錐形管(6)、空氣進管爐(；0和燃氣進管(g)構(gòu)成；爐心(C)固定在錐形管(e)內(nèi)部，空氣進管(f)和燃氣進管(g)與錐形管(e)底部相連接，并焊接固定在爐殼(d)底部。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征是節(jié)能爐(5)頂部支撐架(a)按照不同餐具的結(jié)構(gòu)尺寸制定，保證節(jié)能爐(5)內(nèi)部密封。
8.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征是在節(jié)能爐(5)內(nèi)部或換熱器(4)外部固定測溫元件熱電偶，測溫元件熱電偶的溫度控制盒(8)固定在節(jié)能爐(5)外部。
【文檔編號】F24C3/12GK203517898SQ201320313578
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月31日
【發(fā)明者】劉春江, 張婷, 丁暉殿, 袁希鋼 申請人:天津大學