空氣預混加熱器的制造方法
【專利說明】空氣預混加熱器
[0001]本申請是2011年11月17日提交的優(yōu)先權(quán)日為2010年11月18日的發(fā)明專利申請201110461848.0的分案申請。
[0002]相關(guān)申請
[0003]本申請按照35U.S.C.§ 119要求基于申請?zhí)枮?1/414，997、申請日為2010年11月18日的美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)，由此該美國臨時專利申請所公開的內(nèi)容通過引用的方式并入本文。
【背景技術(shù)】
[0004]傳統(tǒng)的燃氣空氣預混加熱器(premix gas fired air heaters)通常使用助燃風機將氣體/空氣混合物推送(push)過熱交換器。這是通過在熱交換器的上游布置助燃風機來實現(xiàn)的，所述助燃風機將氣體/空氣混合物向燃燒室推送。使用這樣的傳統(tǒng)預混加熱器的一個缺點是燃燒室和熱交換器經(jīng)常被助燃風機過度加壓。
【附圖說明】
[0005]圖1是與一個示例性實施例一致的預混加熱器的示意圖；
[0006]圖2是圖1預混加熱器的簡化原理框圖；
[0007]圖3A和3B是與一個示例性實施例一致的一個示例性預混加熱器的立體圖；
[0008]圖4是可用于圖1預混加熱器的一個示例性熱交換器的立體圖；
[0009]圖5是可用于圖1預混加熱器的另一個示例性熱交換器的立體圖；和
[0010]圖6是可用于圖1預混加熱器的又一個示例性熱交換器的立體圖。
【具體實施方式】
[0011]下面的詳細描述參照附圖。在不同附圖中的相同的附圖標記可以標識相同的或相似的元件。此外，下面的詳細描述并不限制本發(fā)明。
[0012]本文描述的實施例提供了一種空氣預混加熱器(premix air heater)，這種空氣預混加熱器包括用于將空氣吸送(pull)或抽送(draw)過熱交換器的下游風機。由于風機的上述位置，熱交換器實際上處于負壓力之下，這有助于防止廢氣(flue gases)被引入室內(nèi)空間。例如，燃燒室或熱交換器中的小泄露不會導致廢氣被排出到室內(nèi)空間中。風機還可以是不影響提供給燃燒室的氣體-空氣混合物的可變速風機，其使得所述空氣預混加熱器在全負荷下獲得尚效率。
[0013]圖1是根據(jù)一個示例性實施例的預混加熱器單元100的示意圖。參照圖1，加熱器單元100可以包括氣體進氣供應線(gas intake supply) 110、閥120、控制器122、空氣進氣供應線(air intake supply) 130、燃燒器140、熱交換器150和風機160。圖1中圖示的示例性構(gòu)造是為簡明起見而提供的。應該理解的是，加熱器單元100可以包括比圖1中圖示的更多或更少的組件。
[0014]氣體進氣供應線110可以包括將氣體供應給加熱器單元100的氣體管線或連接到氣體管線的連接器(connect1n)。閥120可以是與控制器122協(xié)同操作以向加熱器單元100提供恒定量或恒定比的氣體對空氣的控制閥。例如，控制器122可以包括氣動控制器或電動控制器，所述氣動控制器或電動控制器打開/關(guān)閉閥120使之到達一個位置，該位置確保以所需水平提供供應給燃燒器140的氣體/空氣比，如下面更詳細描述的那樣。
[0015]空氣進氣供應線130可以包括空氣可以被接收于其中的空氣進入?yún)^(qū)域，如圖1中箭頭所圖示。例如，空氣可以經(jīng)由布置在加熱器單元100外側(cè)的空氣入口連接器而被接收。在一個示例性實施例中，進氣供應線130可以包括控制加熱器單元100中的空氣流的節(jié)流器132，本文也稱作文丘里管132。例如，節(jié)流器132可以形成變窄部或文丘里管，以減小空氣進氣供應線130中開口的尺寸。這樣的節(jié)流器132可以減小節(jié)流器下游側(cè)的空氣的壓力。
[0016]如圖1中圖示的，在氣體流過閥120后，來自氣體進氣供應線110的氣體在區(qū)域136處與空氣混合。然后，氣體/空氣混合物可以在燃燒器140的進口(圖1中圖示為區(qū)域138)處被提供給燃燒器140。在一個示例性實施例中，控制器122可以確保提供給燃燒器140的氣體對空氣(氣體/空氣)的比值是恒定的。也就是說，不管風機160的速度如何，氣體/空氣比維持在恒定的水平。這樣可以幫助加熱器單元100在全負荷或調(diào)節(jié)水平下達到并維持熱效率。
[0017]燃燒器140可以包括用于提供燃燒的燃燒器/燃燒單元，以燃燒進來的氣體/空氣混合物。熱交換器150可以聯(lián)接到燃燒器140并且可以操作以執(zhí)行與燃燒器140的輸出物熱傳遞并輸出用于加熱室內(nèi)空間的熱空氣。
[0018]風機160可以是用于將氣體/空氣混合物“吸送”或抽送過熱交換器150的可變速風機。例如，風機160可以實質(zhì)上對熱交換器150產(chǎn)生負壓力。該負壓力用于將來自區(qū)域138的氣體/空氣混合物吸送過燃燒器140和熱交換器150。風機160相對于流到燃燒器140和熱交換器150的氣體/空氣混合物流的下游布置還防止廢氣進入室內(nèi)空間。也就是說，所有氣體將被吸送過熱交換器150并且不會直接排出到室內(nèi)空間中。因此，加熱器單元100可以提供小的沒有危險排放物進入室內(nèi)空間的風險，從而實現(xiàn)了最大的安全性。
[0019]外殼(圖1未示出)可以用于容納加熱器單元100的組件。例如，所述外殼可以是金屬的或者是某些其它材料(例如復合材料)的。
[0020]圖2圖示了根據(jù)一個示例性實施例的圖1的加熱器單元100的簡化原理圖。參照圖2，加熱器單元100可以包括氣體/空氣控制器210、文丘里管132、燃燒器140、熱交換器150和可變速風機160。氣體/空氣控制器210可以包括圖1的閥120和控制器122。在一個示例性實施例中，氣體/空氣控制器210可以包括設置零壓力調(diào)節(jié)器的氣動控制裝置，所述零壓力調(diào)節(jié)器與布置在空氣進氣供應線130中的文丘里管(例如文丘里管132)上的燃燒空氣的壓降相應地或成固定關(guān)系地從氣體進氣供應線110中釋放一定量的氣體。例如，氣體/空氣控制器210可以測量空氣供應管線130中由文丘里管132 (圖1)引起的空氣壓降。然后，氣體/空氣控制器210可以控制閥120，以提供與測得的由文丘里管/節(jié)流器132引起的空氣壓降相應的氣體壓力。這樣，氣體/空氣控制器210可以向燃燒器140提供恒定的氣體/空氣混合物，這不受風機160速度的影響。
[0021]如圖2中圖示的，氣體/空氣控制器210可以聯(lián)接到文丘里管132。在一個示例性實施例中，文丘里管132可以直接安裝到或聯(lián)接到燃燒器140。燃燒器140可以包括用于使經(jīng)由文丘里管132提供的氣體/空氣混合物燃燒的燃燒器殼體。熱交換器150可以接收來自燃燒器140的輸出物并執(zhí)行熱交換過程，以向室內(nèi)空間提供熱空氣。在一個示例性實施例中，燃燒器140和熱交換器150可以容納在不包括輔助空氣入口的密封殼體/外殼內(nèi)。也就是說，經(jīng)由文丘里管132接收并由燃燒器140在燃燒過程中使用的空氣與氣體預先混入口 ο
[0022]如上面所描述的，風機160 (本文也稱作助燃風機160)可以是布置在熱交換器150下游的可變速風機。如上面所描述的，助燃風機160相對于熱交換器150的下游布置在燃燒器140和熱交換器150上有效地產(chǎn)生了負壓力。因此，廢氣被“抽吸”過熱交換器150。因此，如果在燃燒器140中發(fā)生泄漏，額外的空氣可以被抽吸進熱交換器150中。無論如何，廢氣都不會逸出熱交換器150并且不會進入室內(nèi)空間。這樣，風機160減少了有害排放物進入室內(nèi)空間的可能性。
[0023]圖2中圖示的示例性構(gòu)造是為簡明起見而提供的。應該理解的是，加熱器單元100可以包括比圖2中圖示的更多或更少的裝置。
[0024]圖3A圖示了與一個示例性實施例一致的加熱器單元100的三維視圖。參照圖3A，加熱器單元100可以包括外殼300，外殼300容納上面針對圖1和2所討論的構(gòu)件。例如，外殼300可以容納燃燒器140、熱交換器150和助燃風機160。如圖3A中圖示的，外殼300還可以容納燃燒器殼體310、管320、收集盒330和主空氣風機340。外殼300的側(cè)面在圖3A中未示出。然而，如上面所討論的，外殼300可以形成圍繞圖3A中圖示的組件的完整外殼。
[0025]參照圖3A，燃燒器140可以經(jīng)由例如氣體/空氣供應入口接收氣體/空氣。諸如文丘里管132(圖1)的文丘里管(未圖示)也可以聯(lián)接到氣體/空氣供應入口。燃燒器140可以包含在燃燒器殼體310中，燃燒器殼體可以是由例如不銹鋼制成的完全密封的殼體。如上面所描述的，燃燒器殼體310可以不包括輔助或附加的空氣入口。也就是說，在燃燒過程中使用的所有空氣由經(jīng)由氣體/空氣供應入口提供的氣體/空氣混合物來提供。
[0026]在圖3A圖示的實施例中，管320可以聯(lián)接(例如焊接)到燃燒器殼體310并且可以由例如不銹鋼制成。轉(zhuǎn)向盒(turning box)(未示出)可以聯(lián)接到管320，以在低負荷下收集冷凝物。管320還可以將廢氣引導到熱交換器150。還可以使用冷凝物排放管將來自轉(zhuǎn)向盒的冷凝物引導到收集盒(collector box) 330。
[0027]熱交換器150可以包括任意數(shù)量的不同類型的熱交換器。例如在一個實施例中，熱交換器150可以包括殼管式熱交換器。在其它實施例中，熱交換器150可以包括板式熱交換器。在另外的其它實施例中，熱交換器150可以包括殼管式熱交換器和板式熱交換器的組合。在圖3A圖示的實施例中，假定所述熱交換器150包括多個板式熱交換器。板式熱交換器可以與轉(zhuǎn)向盒分別地制造，或者制成單U形形狀。在任意實例中，熱交換器150可以構(gòu)造/設計成使得甚至在加熱器單元100處于滿負荷時也總能實現(xiàn)冷凝。也就是說，加熱器單元100不是必須將附加的/輔助的供應空氣引入到燃燒器140來實現(xiàn)冷凝。這有助于確保加熱器單元100不管助燃風機160的速度如何都會具有很好的效率，并且那樣的高效率可以在加熱器單元100的所有調(diào)節(jié)水平下維持