专利名称：多功能高效供热系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种供热设备，尤其涉及一种具有体积小、供热速率快以及能用利用效率高等特点的多功能高效供热系统。
背景技术：
传统供热设备主要采用“水管式”和“火管式”这两种工作模式。其中，“水管式”供热设备是将水、汽或汽水混合物等换热工质置于管内，而以火焰或烟气在管外燃烧和流动，藉以实现供热，而“火管式”供热设备则是将燃料或者燃料燃烧后产生的烟气在火筒或烟管中流过，对火筒或烟管外水、汽或汽水混合物加热，进而实现供热。其中，“水管式”供热设备具有体积相对较小、工作压力较高、安全性能较好、热效率较高等优点，但其不足之处在于，相当一部分热能会流失到周围环境中，从而导致热能利用率偏低，尤其是在水管内积垢等情况下，其能源利用效率会进一步降低。而“火管式”供热设备具有水容量大，蓄热能力大，结构、安装和运行都比较简单等优点，但其亦具有诸多缺陷，例如整体体积较大，热效率较低，蒸发强度不高等。针对前述传统供热设备的不足，本案发明人曾于CN100516750C、CN101701747B等发明专利中提供了多种改良设计的供热设备，其虽然具有远远优于传统供热设备的工作性能，但其仍存在体积较大、供热速度相对较低，能源利用率有待进一步提升等缺陷。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的主要目的在于提供一种多功能高效供热系统，其具有体积小、供热速度快、能源利用率高等特点。为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案:
—种多功能高效供热系统，包括集成设置于一封闭外壳内的一次燃烧室以及集热单元，所述一级燃烧室的供热流体出口与所述集热单元的供热流体入口连通，所述集热单元的供热流体入口与尾气排放口之间经至少一组集热管相互连通，其中任意一组集热管均包含沿供热流体行进方向依次连通的复数根集热管，该复数根集热管密集排布且相互平行设置，其中任意两根相邻集热管的相应一端部经一过渡单元连通，所述外壳内腔还与换热工质输入管道连通。进一步的讲，所述过渡单元包括中空构件，所述中空构件两端分别与设置于任意一组集热管中的任意两根相邻集热管外壁上的两个相对设置的开口部连通，所述开口部的面积大于或等于所述集热管的内截面面积，其中，至少每一集热管的用以与相邻集热管的相邻一端连通的一端具有封闭端面；或者，所述过渡单元包括封闭壳型构件，任一封闭壳型构件与设置于任意一组集热管中的任意两根相邻集热管的相邻一端均直接连通其中，设置于任意一组集热管中的任意两根相邻集热管的相邻一端均为开口端。
作为较为优选的实施方案之一，所述集热管竖立设置，并且位于所述集热单元下部的过渡单元内还设有集尘仓，所述集尘仓上设有开口部，所述开口部上配有封盖。作为较为优选的实施方案之一，在与集热管轴线平行的方向上，该复数根集热管被分为两层以上设置，在其中任意一层之中，在供热流体行进方向上，该任意一层的第一根集热管与位于该任意一层上游的一层中的最后一根集热管连接。作为较为优选的实施方案之一，所述一级燃烧室与集热单元之间还设有二次燃烧室，所述一级燃烧室和二级燃烧室还分别与至少一一次进风管和至少一二次进风管连通。作为较为优选的实施方案之一，所述二次燃烧室与二次进风管之间还设有二次进氧包，所述二次进氧包设于所述外壳内腔中。作为较为优选的实施方案之一，所述一次进风管和二次进风管还经至少一空气预热室与至少一鼓风设备连通，所述空气预热室设置于所述外壳内腔中。作为较为优选的具体应用方案之一，所述一级燃烧室下部还设有至少一组炉排，且在所述一级燃烧室下方还设有沉渣池，所述沉渣池与至少一出渣口连通。作为较为优选的具体应用方案之一，所述多功能高效供热系统还包括沿竖直方向依次分布的一级炉门和二级炉门，所述一级炉门和二级炉门均从所述外壳中露出，并均与一级燃烧室连通。作为较为优选的具体应用 方案之一，所述外壳内于集热单元上方按从下向上的顺序还依次设有一次水汽分离板和二次水汽分离板,而在所述二次水汽分离板上方设有蒸汽包。与现有技术相比，本发明的优点至少在于:该多功能高效供热系统采用火管式工作方式，具有结构简单紧凑，体积小，能源利用率高等特点，同时还具有供热速度快等优点，适于采用多种燃料工作，可作为多种规格供热设备广泛应用。
图1是本发明一较佳实施例中的一种多功能高效供热系统的主视图；图2是本发明一较佳实施例中的一种多功能高效供热系统的后视图；图3是本发明一较佳实施例中的一种多功能高效供热系统的左视图；图4是本发明一较佳实施例中的一种多功能高效供热系统的右视图；图5是本发明一较佳实施例中的一种多功能高效供热系统的俯视图；图6是本发明一较佳实施例中的一种多功能高效供热系统的去除外壳后的立体图；附图标记说明:蒸汽包1、二次水汽分离板2、二次进氧包3、一次水汽分离板4、二次燃烧室5、二次进风管6、二次进氧阀7、一次进风阀8、集热管9、一次进风管10、燃烧室内胆11、外壳12、出水口 13、二级炉门14、产汽包15、尾气排放口 16、水蒸汽入口 17、进水口18、一级炉门19、集尘仓20、出渣口 21、沉渣池22、炉排23、空气预热室24、鼓风机接口 25。
具体实施例方式本发明旨在提供一种多功能高效供热系统，其可包括集成设置于一封闭外壳内的一次燃烧室以及集热单元，所述一级燃烧室的供热流体出口与所述集热单元的供热流体入口连通，所述集热单元的供热流体入口与尾气排放口之间经至少一组集热管相互连通，其中任意一组集热管均包含沿供热流体行进方向依次连通的复数根集热管，该复数根集热管密集排布且相互平行设置，其中任意两根相邻集热管的相应一端部经一过渡单元连通，所述外壳内腔还与换热工质输入管道连通。通过采用前述设计，使得本发明的多功能高效供热系统较之传统供热设备具有更为简洁紧凑的结构，同时兼具能源利用率高等特点，进一步的，通过采用前述集热单元，使得本发明无需将集热管管径缩小，即可在有限的区域内集中安装更大密度的具有较大管径(例如，可以为50mm以上)的集热管，不会影响且甚至可以提高各种供热流体在集热装置内的流通速度，以及，还可有效提升集热装置的比表面积(亦即，与换热工质的接触面积)，进而能以更小体积实现更高的供热效率。又及，藉由本发明的设计，供热流体在该多功能高效供热系统经过后形成的尾气温度可以远远低于常规供热设备排出的尾气温度，例如，低于100°c。又及，因集热管可具有较大管径，且在单位体积内分布的集热管密度较大，使得可燃性的供热流体可以较高流通速度在集热装置内行经较长行程，继而充分燃烧，并与换热工质充分换热，进一步提升换热效率，还能避免供热流体内的粉尘等在集热管内快速大量的积聚。选的具体应用方案之一，所述过渡单元可包括中空构件，所述中空构件两端分别与设置于任意一组集热管中的任意两根相邻集热管外壁上的两个相对设置的开口部连通，所述开口部的面积大于或等于所述集热管的内截面面积，其中，至少每一集热管的用以与相邻集热管的相邻一端连通的一端具有封闭端面。前述中空构件两端可采用焊接等方式与相邻集热管上的前述开口部密封接合，当然，将前述中空构件与相邻集热管一体设置亦是可行的方案之一。又，前述中空构件优选采用直管形构件，以尽量缩短供热流体在相邻集热管之间的行程，以尽量缩小过渡单元对供热流体的流通速度的影响。作为较为优选的实 施方案中，相邻集热管之间的距离一般可缩小至5cm以下，特别是在某些应用于小型供热设备中的集热装置之中，相邻集热管的距离可缩小至大于0，但小于或等于2cm，如此，可以实现在单位面积和/或单位体积内集热管密度的最大化。或者，所述过渡单元也可包括封闭壳型构件，任一封闭壳型构件与设置于任意一组集热管中的任意两根相邻集热管的相邻一端均直接连通，其中，设置于任意一组集热管中的任意两根相邻集热管的相邻一端均为开口端。前述封闭壳型构件亦优选在供热流体的行进方向上具有平直流道结构，即，在供热流体的行进方向上系具有矩形剖面结构。优选的，所述封闭壳型构件可具有弧面形顶面。作为较为优选的实施方案之一，所述集热管竖立设置，并且位于所述集热单元下部的过渡单元内还设有集尘仓，所述集尘仓上设有开口部，所述开口部上配有封盖。当供热流体从集热单元中经过时，其中的粉尘可集中沉积于集尘仓中，防止在集热管内任意积聚而造成的集热管堵塞或内壁腐蚀，而藉由所述开口部，还可方便工作人员定期清理积聚于集尘仓中的粉尘。作为较为优选的实施方案之一，在与集热管轴线平行的方向上，该复数根集热管被分为两层以上设置，在其中任意一层之中，在供热流体行进方向上，该任意一层的第一根集热管与位于该任意一层上游的一层中的最后一根集热管连通。
作为可以实施的具体应用方案之一，该任意一层的第一根集热管与位于该任意一层上游的一层中的最后一根集热管的连接方式可以包括:该任意一层的第一根集热管与位于该任意一层上游的一层中的最后一根集热管同轴设置，并且:该任意一层的第一根集热管可与位于该任意一层上游的一层中的最后一根集热管的相邻一端对接或经过一直管型连接件连接；或者，该任意一层的第一根集热管亦可与位于该任意一层上游的一层中的最后一根集热管一体设置。作为较佳实施方案之一，所述进气口与排气口之间经两组以上集热管相互连通，该两组以上集热管中的各集热管密集排布且相互平行设置。考虑到某些供热装置内会有一定的压力要求，为增强该集热单元的耐压强度，作为较佳的具体应用方案之一，所述集热单元还可包括一个以上用以遮盖至少一集热管的一端面的盖状件，所述盖状件具有圆弧形截面，亦即，可以在任一集热管的至少一端上设置盖状件，亦可在选定的若干集热管的相应一端上加设一盖状件，或者，以一盖状件掩盖位于同一层的所有集热管的相应一端。需要指出的是，前述集热管系为便于描述本发明而拟定的一种表述，事实上，其可为圆管形、箱型的等结构，且不限于此。前述供热流体可以是由固态、液态或气态可燃物于燃烧室中完全燃烧产生的高温烟气等，亦可以是外·部设备(如高炉等)运行后产生的高温尾气等。前述换热工质可以采用水、水蒸汽、换热油等或其组合，但不限于此。考虑到某些情况下燃料于一级燃烧室中未能充分燃烧的问题，作为较为优选的实施方案之一，本发明中还可以于一级燃烧室与集热单元之间设有二次燃烧室，所述一级燃烧室和二级燃烧室还可分别与至少一一次进风管和至少一二次进风管连通。作为较为优选的实施方案之一，所述二次燃烧室与二次进风管之间还可设有二次进氧包，所述二次进氧包设于所述外壳内腔中。作为较为优选的实施方案之一，所述一次进风管和二次进风管还可经至少一空气预热室与至少一鼓风设备连通，所述空气预热室设置于所述外壳内腔中，藉以进一步提高该多功能高效供热系统的热交换性能，以降低能量消耗。所述一次进风管和二次进风管上还可分别配置用于控制流速、流量的阀体。当燃料为煤炭等固体燃料时，作为较为优选的具体应用方案之一，还可于所述一级燃烧室下部设置至少一组炉排，以及在所述一级燃烧室下方设置沉渣池，并将所述沉渣池与至少一出渣口连通，如此一方面可以促进燃料的充分燃烧，亦便于清理燃料燃烧产生的残渣等。作为较为优选的具体应用方案之一，所述多功能高效供热系统还包括沿竖直方向依次分布的一级炉门和二级炉门，所述一级炉门和二级炉门均从所述外壳中露出，并均与一级燃烧室连通。当以水和/或水蒸汽等作为换热工质时，作为较为优选的具体应用方案之一，所述外壳内于集热单元上方按从下向上的顺序还依次设有一次水汽分离板和二次水汽分离板，而在所述二次水汽分离板上方设有蒸汽包。
显然的，本发明中外壳的内腔应具有足够的容积，其至少能够充分容置前述一级燃烧室、二级燃烧室、集热单元等组件，同时还能容纳足以完全浸没前述组件的换热工质。又，前述一级燃烧室、二级燃烧室、集热单元等组件优选采用集成设置的方式，以减少对外壳内腔的占用，从而使该多功能高效供热系统具有更小体积。此外，作为较为优选的具体应用方案之一，所述集热单元中的复数根集热管还可环绕分布于所述一级燃烧室和二级燃烧室周围。本案发明人经实践发现，该多功能高效供热系统在实际应用过程中，从点火运行到进入正常工作状态仅需5-15min，耗时远远短于习见供热设备。以下结合附图及一较佳实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。参阅图1-图6，该多功能高效供热系统包括集成设置于一封闭外壳12内的一次燃烧室11、二次燃烧室5以及集热单元，所述一级燃烧室的供热流体出口与所述集热单元的供热流体入口连通，所述集热单元的供热流体入口与尾气排放口 16之间经一组集热管相互连通，而所述外壳上还可设有水蒸汽入口 17和进水口 18等，以便外壳的内腔与换热工质输入管道连通。当然，还可在外壳上设置相应的出水口 13。又及，前述二次燃烧室系邻近所述一次燃烧室设置，且二次燃烧室还与二次进氧包3连通，该二次进氧包3可与二次燃烧室集成设置，以使该一次燃烧室11、二次燃烧室5与二次进氧包3三者的组合结构更为紧凑。前述集热单元该一组集热管包含沿供热流体行进方向依次连通的若干竖立设置的集热管9，该复数根集热管密集排布且相互平行设置，其中任意两根相邻集热管的相应一端部经一过渡单元连通，该过渡单元可采用中空构件，所述中空构件两端分别与设置于任意一组集热管中的任意两根相邻集热管外壁上的两个相对设置的开口部连通，所述开口部的面积大于或等于所述集热管的内截面面积 ，其中，至少每一集热管的用以与相邻集热管的相邻一端连通的一端具有封闭端面。前述中空构件两端可采用焊接等方式与相邻集热管上的前述开口部密封接合，当然，将前述中空构件亦可与相邻集热管一体设置。又，前述中空构件优选采用直管形构件。在前述集热单元下部的一个或多个过渡单元内还设有集尘仓20，所述集尘仓上设有开口部，所述开口部上配有封盖。前述集热单元中的复数根集热管可环绕分布于所述一级燃烧室和二级燃烧室等周围。前述一级燃烧室和二级燃烧室还分别与一一次进风管和一二次进风管6连通，该一次进风管和二次进风管还同时与一空气预热室24连通，该空气预热室经鼓风机接口 25与鼓风设备连通，所述空气预热室亦设置于所述外壳内腔中。进一步的，该一次进风管和二次进风管上还可分别安装有一次进风阀8和二次进氧阀7。再及，在所述一级燃烧室下部还设置有一组以上炉排23，而在所述一级燃烧室下方设置沉渣池22，所述沉渣池与至少一出渣口 21连通。此外，所述多功能高效供热系统还包括沿竖直方向依次分布的一级炉门19和二级炉门14，所述一级炉门和二级炉门均从所述外壳中露出，并均与一级燃烧室连通。进一步的，所述外壳内于集热单元上方按从下向上的顺序还依次设有一次水汽分离板4和二次水汽分离板2，而在所述二次水汽分离板上方设有蒸汽包I。同时，在所述壳体内还可设置产汽包15等。需要说明的是，尽管本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利 申请权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种多功能高效供热系统，其特征在于，它包括集成设置于一封闭外壳内的一次燃烧室以及集热单元，所述一级燃烧室的供热流体出口与所述集热单元的供热流体入口连通，所述集热单元的供热流体入口与尾气排放口之间经至少一组集热管相互连通，其中任意一组集热管均包含沿供热流体行进方向依次连通的复数根集热管，该复数根集热管密集排布且相互平行设置，其中任意两根相邻集热管的相应一端部经一过渡单元连通，所述外壳上还设有至少一换热工质入口，所述外壳的内腔经所述换热工质入口与换热工质输入管道连通。
2.根据权利要求1所述的多功能高效供热系统，其特征在于: 所述过渡单元包括中空构件，所述中空构件两端分别与设置于任意一组集热管中的任意两根相邻集热管外壁上的两个相对设置的开口部连通，所述开口部的面积大于或等于所述集热管的内截面面积， 其中，至少每一集热管的用以与相邻集热管的相邻一端连通的一端具有封闭端面； 或者，所述过渡单元包括封闭壳型构件，任一封闭壳型构件与设置于任意一组集热管中的任意两根相邻集热管的相邻一端均直接连通， 其中，设置于任意一组集热管中的任意两根相邻集热管的相邻一端均为开口端。
3.根据权利要求1或2所述的多功能高效供热系统，其特征在于，所述集热管竖立设置，并且位于所述集热单元下部的过渡单元内还设有集尘仓，所述集尘仓上设有开口部，所述开口部上配有封盖。
4.根据权利要求1或2所述的多功能高效供热系统，其特征在于，在与集热管轴线平行的方向上，该复数根集热管被分为两层以上设置，在其中任意一层之中，在供热流体行进方向上，该任意一层的第一根集热管与位于该任意一层上游的一层中的最后一根集热管连接。
5.根据权利要求1所述的多功能高效供热系统，其特征在于，所述一级燃烧室与集热单元之间还设有二次燃烧室，所述一级燃烧室和二级燃烧室还分别与至少一一次进风管和至少一二次进风管连通。
6.根据权利要求5所述的多功能高效供热系统，其特征在于，所述二次燃烧室与二次进风管之间还设有二次进氧包，所述二次进氧包设于所述外壳内腔中。
7.根据权利要求5或6所述的多功能高效供热系统，其特征在于，所述一次进风管和二次进风管还经至少一空气预热室与至少一鼓风设备连通，所述空气预热室设置于所述外壳内腔中。
8.根据权利要求1或5所述的多功能高效供热系统，其特征在于，所述一级燃烧室下部还设有至少一组炉排，且在所述一级燃烧室下方还设有沉渣池，所述沉渣池与至少一出渣口连通。
9.根据权利要求1或5所述的多功能高效供热系统，其特征在于，它还包括沿竖直方向依次分布的一级炉门和二级炉门，所述一级炉门和二级炉门均从所述外壳中露出，并均与一级燃烧室连通。
10.根据权利要求1或5所述的多功能高效供热系统，其特征在于，所述外壳内于集热单元上方按从下向上的顺序还依次设有一次水汽分离板和二次水汽分离板,而在所述二次水汽分离板上方设有蒸汽包。
全文摘要
一种多功能高效供热系统，包括集成设置于一封闭外壳内的一次燃烧室以及集热单元，所述一级燃烧室的供热流体出口与所述集热单元的供热流体入口连通，所述集热单元的供热流体入口与尾气排放口之间经至少一组集热管相互连通，其中任意一组集热管均包含沿供热流体行进方向依次连通的复数根集热管，该复数根集热管密集排布且相互平行设置，其中任意两根相邻集热管的相应一端部经一过渡单元连通，所述外壳内腔还与换热工质输入管道连通。本发明采用火管式工作方式，具有结构简单紧凑，体积小，能源利用率高等特点，同时还具有供热速度快等优点，适于采用多种燃料工作，可作为多种规格供热设备广泛应用。
文档编号F22B13/02GK103244938SQ201310135719
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月18日 优先权日2013年4月18日
发明者童书开 申请人:苏州艾克玛能源科技有限公司