帶有真空保溫層和分段板式換熱器的燃?xì)鉅t的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種帶有真空保溫層和分段板式換熱器的燃?xì)鉅t，主要有三個特征：特征一是多分段的板式換熱器，板式換熱器2一端進(jìn)口流入常溫空氣，另一端進(jìn)口連接高溫尾氣，兩股氣體在換熱器板內(nèi)完成逆流換熱；特征二是真空保溫層，預(yù)熱后的空氣通過空氣進(jìn)氣管3進(jìn)入燃燒室，燃燒放出的熱量在真空保溫層下進(jìn)行絕熱保溫，同時通過控制調(diào)節(jié)閥的開合度，控制真空腔的真空度，達(dá)到不同的絕熱效果；特征三是氣體分布器應(yīng)用于燃?xì)鉅t中，使得高溫?zé)煔獗痪鶆蚍植?。該新型燃?xì)鉅t采用常溫空氣與高溫尾氣板式換熱技術(shù)和保溫系統(tǒng)，充分利用燃?xì)忉尫诺臒崃?；燃燒室?nèi)燃?xì)馀c預(yù)熱后的空氣充分燃燒，釋放大量熱量；爐面下方的分布器將煙氣均勻分布加熱，保證爐面受熱均勻。
【專利說明】帶有真空保溫層和分段板式換熱器的燃?xì)鉅t

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種帶有真空保溫層和分段板式換熱器的新型燃?xì)鉅t。具體過程 是，燃?xì)鉅t的燃燒室爐體采用抽真空進(jìn)行絕熱保溫，其真空度可調(diào)，從而控制所需爐面的溫 度；該燃?xì)鉅t的換熱器采用分段板式換熱器結(jié)構(gòu)，針對不同加熱情況采用不同的段數(shù)，這樣 降低了昂貴的耐高溫材料的使用量。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的民用燃?xì)鉅t的爐體未設(shè)保溫裝置或者直接在爐壁中加入保溫棉進(jìn)行保溫， 這樣燃燒后的高溫氣體與外界常溫空氣之間的傳熱系數(shù)很大，浪費了大量的熱量。同時，常 見的板式換熱器中的換熱板采用一種材料制備，因此需要按照最高溫度選用材料，本發(fā)明 利用常溫空氣與高溫?zé)煔膺M(jìn)行逆流換熱時，各階段的換熱溫度逐漸上升，對換熱板耐溫要 求逐漸升高的特點，采用分段式板式換熱器進(jìn)行換熱，有效節(jié)約了換熱板材料的成本。
[0003] 申請?zhí)?01220197408. 9設(shè)計了一種液化氣節(jié)能燃?xì)鉅t，通過爐頭設(shè)有吸熱網(wǎng)，提 高熱能利用率，并設(shè)有保溫儲水箱，將熱量聚集于水中。申請?zhí)?01320158354. X設(shè)計了一 種燃?xì)馐郊屣灎t，利用外層爐體、中層爐體、外層爐體分別加熱爐面，達(dá)到不同的加熱面積 效果。
[0004] 申請?zhí)?01310215484. 7設(shè)計了一種燃?xì)鉅t系統(tǒng)，通過對高溫尾氣的熱量回收，提 高了燃?xì)獾睦寐剩瞧渲惺褂玫氖枪苁綋Q熱器，換熱面積不夠大；沒有設(shè)計煙氣收集裝 置，不能有效地保存熱量。以上專利從熱回收以及加熱面的均勻性進(jìn)行了分析與改進(jìn)，在一 定程度上達(dá)到了節(jié)能的效果，其中也有涉及熱集成的工藝系統(tǒng)，但是該系統(tǒng)存在熱回收不 夠完全，燃燒不夠完全，加熱面積受熱不均勻的缺點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型提出一種新型燃?xì)鉅t，該燃?xì)鉅t帶有真空保溫層和分段板式換熱器的 特征結(jié)構(gòu)。本實用新型提出了真空保溫應(yīng)用于爐體的技術(shù)，提高了保溫材料的保溫性能；利 用分段的板式換熱器對空氣進(jìn)行預(yù)熱，節(jié)約了換熱器成本，并達(dá)到有效換熱的目的；同時提 出了將氣體分布器應(yīng)用在燃?xì)鉅t中，使熱量均勻分布。
[0006] 本實用新型的技術(shù)方案如下：
[0007] -種帶有真空保溫層和分段板式換熱器的燃?xì)鉅t；包括換熱系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)和熱 量分布系統(tǒng)，節(jié)能爐的工藝簡圖如圖1所示。換熱系統(tǒng)包括板式換熱器（2)和煙氣收集室 (9)，燃燒系統(tǒng)包括主燃燒室（6)，空氣、燃?xì)夤苈泛碗姶蚧鹧b置（5)，燃?xì)鉅t的燃燒室外層 設(shè)置真空保溫層（7);熱量分布系統(tǒng)由分布器（8)構(gòu)成，分布器設(shè)置在爐面下方。
[0008] 所述真空保溫層7由真空腔12和保溫板13組成，如圖7所示。真空腔12包括內(nèi) 壁、外壁和調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥14連接抽真空泵15 ;保溫板13放置在真空腔內(nèi)。
[0009] 所述多段結(jié)構(gòu)板式換熱器優(yōu)選為三段，如圖6,第一段空氣為400°C以下；第二段 空氣溫度為400-700°C ;第三段空氣溫度700-1200°C ;用耐高溫材料，每段厚度為0. 5-6mm 厚度；每段材料選用與溫度對應(yīng)板材。
[0010] 所述的為多種形式：如燃燒室為立式燃燒室（如圖2)，空氣由底部進(jìn)入；燃燒室為 臥式燃燒室（如圖3)，空氣由側(cè)面進(jìn)入；或兩個平行的板式換熱器分布在燃燒室兩側(cè)（如 圖4和圖5)等。
[0011] 所述的煙氣收集室9為十字交叉式通道，孔道形狀不定，可以是圓孔、三角形、方 形等，如圖9所示，橫向孔道16通入新燃燒的高溫?zé)煔?，縱向孔道17通入較低溫?zé)煔狻?br> [0012] 本實用新型的帶有真空保溫層和分段板式換熱器的燃?xì)鉅t燃燒方法，常溫空氣由 風(fēng)機輸送至板式換熱器中，與高溫?zé)煔馔瓿赡媪鲹Q熱，預(yù)熱后的空氣進(jìn)入燃燒室，在真空腔 的保溫作用下，進(jìn)行充分燃燒放熱，燃燒后的高溫?zé)煔庠龠M(jìn)入煙氣收集室，通過氣體分布器 加熱爐面，然后返回至煙氣收集室，再流入板式換熱器中進(jìn)行換熱，最后換熱后的煙氣排 出。
[0013] 本實用新型的優(yōu)點有：
[0014] 1.采用抽真空保溫裝置，防止熱量的散失；
[0015] 2.分段換熱，選用不同材料作為換熱板，節(jié)約了換熱器的成本；
[0016] 3.將氣體分布器應(yīng)用于燃燒爐中，爐面熱量有效地均勻分布；
[0017] 4.高溫尾氣的熱量得以利用，對空氣進(jìn)行預(yù)熱，提高燃料利用率；
[0018] 5.利用余熱對燃?xì)鉅t進(jìn)行保溫，節(jié)約了燃?xì)獾南牧浚?br> [0019] 6.大幅減少燃?xì)獾挠昧?，不僅降低了成本而且符合國家節(jié)能減排政策的要求；
[0020] 7.煙氣收集室內(nèi)溫度較高，對高溫氣體起到了保溫作用，防止熱量流失。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1 :節(jié)能爐工藝簡圖。
[0022] 圖2 :立式燃燒室節(jié)能爐裝置簡圖。
[0023] 圖3 :臥室燃燒室節(jié)能爐裝置簡圖。
[0024] 圖4 :雙換熱器節(jié)能爐裝置簡圖。
[0025] 圖5 :雙換熱器節(jié)能爐裝置部分剖視圖。
[0026] 圖6 :板式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖7 :真空保溫層7的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖8 :氣體分布器的示意圖。
[0029] 圖9 :煙氣收集室的示意圖。
[0030] 其中：1 一風(fēng)機，2-板式換熱器，3-空氣進(jìn)氣管，4一燃?xì)膺M(jìn)氣管，5-點火裝置， 6-主燃燒室，7-真空保溫層，8-分布器，9一煙氣收集室，10-煙氣進(jìn)氣管，11 一爐面， 12一真空腔，13-保溫板，14一調(diào)節(jié)閥，15-抽真空栗，16-橫向孔道，17-縱向孔道，a一空 氣，b-煙氣，c一燃?xì)?，d一第一段換熱板，e-第二段換熱板，f一第二段換熱板。

【具體實施方式】
[0031] 結(jié)合附圖對本實用新型專利進(jìn)一步說明：
[0032] 燃?xì)鉅t的燃燒室采用真空隔熱裝置進(jìn)行保溫，真空保溫層7由真空腔12和保溫板 13組成，如圖7。真空保溫層設(shè)有調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)真空腔內(nèi)的真空度控制保溫效果，從而 控制所需要的爐面溫度。氣體流經(jīng)燃燒室的大體過程為：預(yù)熱后的空氣經(jīng)空氣進(jìn)氣管3進(jìn) 入主燃燒室6,與燃?xì)庠陔姶蚧鹧b置5作用下點燃，用真空泵將爐腔內(nèi)的空氣抽出，通過調(diào) 節(jié)閥門，調(diào)整腔內(nèi)的真空度。
[0033] 真空腔12包括內(nèi)壁、外壁和調(diào)節(jié)閥，內(nèi)壁選用耐高溫材料，可選用耐高溫金屬材 料或者非金屬材料，例如310s不銹鋼板、鎳基合金或者無機陶瓷材料等，外壁起到支撐作 用，對耐溫要求不高，可選用普通不銹鋼板、鑄鐵、鋼板材料等，調(diào)節(jié)閥連接抽真空泵，通過 調(diào)節(jié)閥門的開合度，控制真空腔內(nèi)的真空度。不同真空度的條件下，腔體的導(dǎo)熱系數(shù)不同， 真空度越大，導(dǎo)熱系數(shù)越小，隔熱效果越好，相同的條件下，爐面溫度越高，這樣進(jìn)一步實現(xiàn) 了對爐面溫度的控制。
[0034] 真空腔內(nèi)的保溫板13應(yīng)選擇導(dǎo)熱系數(shù)小的材料，可選用石棉板、XPS保溫板、水泥 保溫板等，普通的隔熱裝置直接采用保溫板并沒有真空裝置，而本發(fā)明中將保溫板放置在 真空腔內(nèi)，由于真空腔內(nèi)空氣很少，其傳熱系數(shù)很低，有效降低了高溫?zé)煔馀c外界環(huán)境的傳 熱效果，再加上真空腔內(nèi)的保溫板，進(jìn)一步提高了保溫絕熱效果，提高了保溫材料的保溫性 能。
[0035] 分段板式換熱器2 -端進(jìn)口流入常溫空氣，另一端進(jìn)口連接高溫尾氣，兩股氣體 在換熱器板內(nèi)完成逆流換熱。板式換熱器可分為幾段，如圖6,根據(jù)不同的例如板式換熱器 分為三段，其中第一段將空氣由15_30°C升至300-400°C，可選用0. 5-5mm厚度的不銹鋼304 板、鋁板、鋼板等作為換熱板；第二段空氣繼續(xù)升溫至600-70(TC，選擇耐溫情況較好的材 料，比如0. 5-6mm厚度的309s不銹鋼板、lCr5Mo不銹鋼、18-8鉻鎳鋼等，第三段空氣則繼續(xù) 升溫至1100-1200°C，選用價格昂貴的耐高溫材料，可選用0. 5-6mm厚度的310s不銹鋼板、 25-20不銹鋼板、316不銹鋼板等，這些材料的選擇合適即可，不局限于以上材料。
[0036] 該新型燃?xì)鉅t具有兩大特點，分別是熱保溫和熱交換，其中熱保溫是燃燒室的壁 面采用抽真空保溫裝置，熱交換在分段板式換熱器內(nèi)進(jìn)行。板式換熱器的換熱面積大，適合 氣體之間換熱，因此該燃?xì)鉅t換熱系統(tǒng)采用的是板式換熱器。
[0037] 新型燃?xì)鉅t的主要工作過程大致為：如圖1，常溫空氣a由風(fēng)機1輸送至板式換熱 器2中，與高溫?zé)煔鈈完成逆流換熱，預(yù)熱后的空氣進(jìn)入燃燒室6,在真空腔的保溫作用下， 進(jìn)行充分燃燒放熱，燃燒后的高溫?zé)煔庠龠M(jìn)入煙氣收集室9,再通過氣體分布器8,加熱爐 面，之后返回至煙氣收集室9,再流入板式換熱器2中進(jìn)行換熱，最后換熱后的煙氣排出。
[0038] 根據(jù)燃燒室的擺放方式以及板式換熱器個數(shù)不同，可列舉出三種燃?xì)鉅t裝置。裝 置1中燃燒室為立式燃燒室，構(gòu)造如圖2所示，空氣由底部進(jìn)入，裝置2中燃燒室則為臥式 燃燒室，如圖3,空氣由左側(cè)進(jìn)入，這兩個裝置都只有一個板式換熱器，而裝置3有兩個并列 的板式換熱器分布在燃燒室兩側(cè)，如圖4和圖5所示，換熱面積加倍。
[0039] 其中，煙氣收集室9為十字交叉式通道，橫向孔道通入新燃燒的高溫?zé)煔?，縱向孔 道通入較低溫?zé)煔?，低溫?zé)煔庀鄬τ诳諝鉁囟冗€是很高的，因此起到保溫的作用。
[0040] 分布器8主要作用是再分布燃燒后的煙氣，高溫?zé)煔饧訜?，使?fàn)t面受熱均勻，采用 普通氣體分布器即可?？蛇x用鑄鐵、不銹鋼等材料制作，高溫?zé)煔馔ㄟ^一個管道后分別從小 孔內(nèi)擴(kuò)散出來，直接加熱爐面，如圖8。
[0041] 下面結(jié)合不同燃?xì)鉅t的實例對本發(fā)明進(jìn)行說明，但不會因此限制該節(jié)能燃?xì)鉅t的 應(yīng)用領(lǐng)域。
[0042] 實施例1 :
[0043] 裝置1構(gòu)造如圖2所示，風(fēng)機1連接空氣進(jìn)氣管3,分為兩個管道分支，連接板式 換熱器2的下端，板式換熱器2的另一端連接一個空氣管道，換熱后的空氣管道連接主燃燒 室6的下端，主燃燒室6下端同時連接燃?xì)膺M(jìn)氣管4,主燃燒室6中間安裝打火裝置5,主燃 燒室6上端管道出口連接煙氣收集室9,煙氣收集室9的上端為分布器8,固定在爐面11下 端，煙氣收集室9兩側(cè)分別連接兩個煙氣管道，這兩個煙氣管道連接板式換熱器2的上端， 另一端連接一個煙氣管道，該煙氣管道末端為出口。
[0044] 該裝置中的換熱器選用兩段的板式換熱器，第一段為0. 5_厚的不銹鋼304板，第 二段的板為〇. 5mm的309s不銹鋼板，兩段加熱后，空氣預(yù)熱至700°C。
[0045] 此裝置用于路邊小吃攤位的常用裝置--煎餅爐，燃料為灌裝燃?xì)鉅t。市場調(diào)查 顯示，一個攤位的燃燒爐的平均工作時間為9小時/天，傳統(tǒng)的煤氣爐裝置的燃?xì)庀牧繛?l〇kg/天；使用節(jié)能燃?xì)鉅t裝置后，燃?xì)庀牧啃∮?kg/天，節(jié)能效果高于20%。
[0046] 實施例2 :
[0047] 裝置2構(gòu)造如圖3所示，風(fēng)機1連接空氣進(jìn)氣管3,這條空氣管道連接板式換熱器 2的下端，板式換熱器2的另一端連接一個空氣管道，換熱后的空氣管道連接主燃燒室6的 左端，主燃燒室6的左端同時連接燃?xì)膺M(jìn)氣管4,主燃燒室6中間安裝打火裝置5,主燃燒室 6右端管道出口連接煙氣收集室9,煙氣收集室9的上端為分布器8,固定在爐面11下端，煙 氣收集室9下端連接煙氣管道，這個煙氣管道連接板式換熱器2的上端，另一端連接一個煙 氣管道，該煙氣管道末端為出口。
[0048] 煙氣收集室的主要作用是將加熱后返回的煙氣收集在一個密閉空間內(nèi)，該空間的 熱量足夠高，相對爐內(nèi)其它部位，自然煙氣收集室的溫度較高，這樣對新燃燒后的高溫氣體 起到了保溫作用。
[0049] 裝置中的換熱器選用三段的板式換熱器，第一段選用0. 5mm的不銹鋼304板，第二 段選用0. 5mm的309s不銹鋼板，第三段為0. 5mm的310s不銹鋼板，經(jīng)三段換熱后，空氣被 加熱到1200°C，保證了爐面的溫度足夠高。
[0050] 此裝置用于餐飲行業(yè)的常見炊具--燒烤爐，燃料為市面常見的灌裝液化氣。市 場調(diào)查顯示，飯店的一個工作時段在5小時內(nèi)，傳統(tǒng)的燒烤爐天然氣消耗量平均為50m 3 ;改 用上述節(jié)能爐之后，可使加熱溫度控制在80度均勻加熱，同時燃?xì)獾南牧拷咏?5m3,節(jié)能 率不到30%。
[0051] 實施例3:
[0052] 裝置3構(gòu)造如圖4和5所示，風(fēng)機1連接空氣進(jìn)氣管3,分為兩個管道分支，分別連 接兩個板式換熱器2的上端，這兩個板式換熱器2的下端各自連接一個空氣管道，換熱后的 空氣管道合并，連接主燃燒室6的下端，主燃燒室6下端同時連接燃?xì)膺M(jìn)氣管4,主燃燒室6 中間安裝打火裝置5,主燃燒室6上端管道出口連接煙氣收集室9,煙氣收集室9的上端為 分布器8,固定在爐面11下端，煙氣收集室9兩側(cè)分別連接兩個煙氣管道，這兩個煙氣管道 連接板式換熱器2的上端，另一端各自連接一個煙氣管道，這兩個煙氣管道末端即為出口。
[0053] 裝置的換熱器選用一段的板式換熱器即可，常溫空氣經(jīng)換熱器后變?yōu)?00°C氣體， 選用0. 5mm的不銹鋼304板作為中間的板材。
[0054] 此裝置用于餐飲行業(yè)的火鍋加熱爐，燃料為灌裝液化氣。市場調(diào)查顯示，火鍋店的 平均工作時間為9小時/天，常用的火鍋裝置的燃?xì)庀牧繛?20m3/月，若使用本發(fā)明節(jié) 能爐，燃?xì)庀牧啃∮趌〇〇m3/月，節(jié)能效率接近20 %。
[0055] 以上所實施的實例，目的在于更好地說明本發(fā)明的節(jié)能效果明顯。當(dāng)然，根據(jù)具體 的應(yīng)用、尺寸、材質(zhì)的不同，本發(fā)明的響應(yīng)參數(shù)（尺寸、材質(zhì)、加工細(xì)節(jié)、安裝方法等）可以做 出相應(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，在本發(fā)明保護(hù)之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種帶有真空保溫層和分段板式換熱器的燃?xì)鉅t；包括換熱系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)和熱量 分布系統(tǒng)；其特征是換熱系統(tǒng)包括板式換熱器（2)和煙氣收集室（9)，燃燒系統(tǒng)包括主燃燒 室（6)，空氣、燃?xì)夤苈泛碗姶蚧鹧b置（5)，燃?xì)鉅t的燃燒室外層設(shè)置真空保溫層（7);熱量 分布系統(tǒng)由分布器（8)構(gòu)成，分布器設(shè)置在爐面下方。
2. 如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉅t，其特征是真空保溫層（7)由真空腔（12)和保溫板（13) 組成；真空腔（12)包括內(nèi)壁、外壁和調(diào)節(jié)閥（14);調(diào)節(jié)閥連接抽真空泵（15);真空腔內(nèi)的 保溫板（13)放置在真空腔內(nèi)。
3. 如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉅t，其特征是多段結(jié)構(gòu)板式換熱器分為三段，第一段空氣 為400°C以下；第二段空氣溫度為400-700°C ;第三段空氣溫度700°C以上到1200°C ;用耐 高溫材料，每段厚度為0. 5-6_厚度；每段材料選用與溫度對應(yīng)板材。
4. 如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉅t，其特征是燃燒室為立式燃燒室，空氣由底部進(jìn)入。
5. 如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉅t，其特征是燃燒室為臥式燃燒室，空氣由側(cè)面進(jìn)入。
6. 如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉅t，其特征是有兩個并列的板式換熱器分布在燃燒室兩 側(cè)。
7. 如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉅t，其特征是煙氣收集室（9)為十字交叉式通道，橫向孔道 通入新燃燒的高溫?zé)煔?，縱向孔道通入較低溫?zé)煔狻?br> 【文檔編號】F24C15/00GK203893245SQ201420279472
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】劉春江, 趙俏, 張婷, 阮仁君, 袁希鋼 申請人:天津大學(xué)