一种低氮冷凝壁挂炉的制作方法

本实用新型涉及一种壁挂炉，具体是一种低氮冷凝壁挂炉。

背景技术：

壁挂炉行业发展的20年来，一直是以大气式燃烧系统的单一配置为主，结构单一，缺少技术上的创新。自从北京市住房和城乡建设委员会出台了新的规定以来，情况有所改变。新规规定：自2015年10月1日起，北京市内能效标识二级及以下的燃气壁挂炉首次列入禁止使用的设备；北京市环境保护局在颁布的《锅炉大气污染物排放标准》中也指出：自标准实施之日起，新建燃气采暖热水炉污染排放限值中氮氧化物排放上限为100mg/kWh。这意味着进入北京的燃气锅炉门槛提高了，必须满足一级能效及低氮排放两个要求。

最好的、能同时满足这两个条件的锅炉是全预混冷凝燃气锅炉，但全预混冷凝产品在中国缺少技术积累，核心零部件和技术掌握在欧洲厂家中，因此开发难度大、产能受限，成本高，暂时不适合国内大面积推广。另外要达到低氮排放要求的，市场上已有口琴式的低氮燃烧器，但这种燃烧器体积大、结构复杂、排气阻力大，并不适合欧式结构的燃气壁挂炉，因此为了达到低氮排放和一级能效，市场上主流的做法是配置水冷式的低氮燃烧器和二级冷凝换热器。而这种配置，随着市场的推广，也暴露了普遍的问题，一是在一次换热器上方的局部容易产生冷凝水，腐蚀一次换热器，二是二次换热器内处于强酸性冷凝水的环境中，考验二次换热器的耐腐蚀性，现有的很多设计都被冷凝水腐蚀，导致换热器漏水和损坏。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种低氮冷凝壁挂炉，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种低氮冷凝壁挂炉，包括采暖机构；所述采暖机构包括低氮燃烧器、主换热器和二次换热器，低氮燃烧器上设置的燃烧器进水口与安装在低氮燃烧器下方的水泵连通，水泵上连接有采暖回水接头，低氮燃烧器上设置的燃烧器出水口通过导水管与二次换热器的换热器进水接头连接，二次换热器上设置的换热器出水接头与主换热器上设置的进水口连通，主换热器上设置的出水口与三通阀电机连通，所述二次换热器包括盖板和外壳，外壳的内侧通过分隔板分成进风腔体和出风腔体，进风腔体通过其侧端设置的进风口与风机的出风口连通，位于出风腔体上端的盖板上设置有出风口；所述主换热器安装在燃烧室内且主换热器的上端设置有排烟罩，排烟罩的上方左侧与风机连接，排烟罩的下端左侧安装有布分板，布风板上面冲压有很多不同直径的圆形风孔。

作为本实用新型进一步的方案：所述排烟罩上设置有折弯部，折弯部的折弯角度为100°。

作为本实用新型再进一步的方案：所述外壳内安装有波纹管组，波纹管组包括8根波纹管，整体是S型的折弯走向，8根波纹管两端分别焊接在对称设置的水盒A和水盒B上，水盒A的中间焊接有隔板，将水盒A的内部腔体分割成两部分，一部分与换热器进水接头焊接且连通，另一部分与换热器出水接头焊接且连通。

作为本实用新型再进一步的方案：所述低氮燃烧器的上端位于所述燃烧室内，且低氮燃烧器的两端分别安装有感应针和点火针，低氮燃烧器的下端通过导气管和设置在导气管上的燃气阀与燃气进气接头连接，燃气进气接头连接燃气输送管。

作为本实用新型再进一步的方案：所述低氮燃烧器包括多个燃烧器片和水管，多个燃烧器片并排，水管贯穿于所有的燃烧器片，形成来回两个水路通道且水管的两端分别与燃烧器进水口和燃烧器出水口连接。

作为本实用新型再进一步的方案：所述低氮燃烧器上设置有双排喷嘴。

作为本实用新型再进一步的方案：还包括生活水路机构，生活水路机构包括板式换热器，板式换热器上设置有生活水进水接头和生活水出水接头，板式换热器还与三通阀电机连接，三通阀电机上连接有采暖出水接头。

作为本实用新型再进一步的方案：所述板式换热器还与水泵连通，上还安装有压力开挂和安全泄压阀。

作为本实用新型再进一步的方案：所述二次换热器上设置有冷凝水出口，冷凝水出口通过导管与设置有冷凝水排水接头的冷凝水收集装置连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1. 本实用新型配置低氮燃烧器、不锈钢二次换热器，提高了换热效率，降低了氮氧化合物NOx的排放，达到国家1级能效标准，满足政策法规低氮排放的要求。

2. 配置无级变速风机，解决低氮燃烧最小负荷降低不下来的难题，提高调节比，比行业同性能锅炉相比，提高了其调节比。

3. 减少主换热器的换热刺片，降低其换热效率；改善集烟罩的结构，杜绝主换热器上部冷凝水的形成从而腐蚀主换热器，提高产品质量和寿命。

4. 配置独特的S型四通道不锈钢冷凝二次换热器，改善焊接材料和工艺，达到一级能效的同时，提高抗腐蚀性，提升二次换热器的可靠性和寿命。

附图说明

图1为低氮冷凝壁挂炉的正视图。

图2为低氮冷凝壁挂炉的结构示意图。

图3为低氮冷凝壁挂炉中低氮燃烧器的结构示意图。

图4为低氮冷凝壁挂炉中排烟罩与二次换热器连接状态示意图。

图5为低氮冷凝壁挂炉中排烟罩的结构示意图。

图6为低氮冷凝壁挂炉中主换热器的结构示意图。

图7为低氮冷凝壁挂炉中二次换热器的结构示意图。

图8为低氮冷凝壁挂炉中二次换热器的爆炸图。（未安装波纹管组）

图9为低氮冷凝壁挂炉中二次换热器的爆炸图。（安装有波纹管组）

图10为低氮冷凝壁挂炉中波纹管组的结构示意图。

图中：1-生活水出水温度传感器、2-三通阀电机、3-燃气阀、4-低氮燃烧器、401-燃烧器进水口、402-燃烧器出水口、403-感应针、404-点火针、5-燃烧室、6-主换热器、601-进水口、602-出水口、7-排烟罩、701-布风板、8-风机、9-风压开关、10-二次换热器、1001-换热器出水接头、1002-换热器进水接头、1003-盖板、1004-分隔板、1005-进风腔体、1006-出风腔体、1007-进风口、1008-出风口、1009-冷凝水出口、10010-水盒A、10011-水盒B、10012-出水波纹管组、10013-进水波纹管组、10014-波纹管组、10015-外壳、11-安全泄压阀、12-压力开关、13-水泵、14-水流传感器、15-冷凝水收集装置、16-冷凝水排水接头、17-采暖回水接头、18-生活水进水接头、19-燃气进气接头、20-生活水出水接头、21-采暖出水接头、22-板式换热器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

请参阅图1～10，本实用新型实施例中，一种低氮冷凝壁挂炉，包括采暖机构；所述采暖机构包括低氮燃烧器4、主换热器6和二次换热器10，低氮燃烧器4上设置的燃烧器进水口401与安装在低氮燃烧器4下方的水泵13连通，水泵13上连接有采暖回水接头17，低氮燃烧器4上设置的燃烧器出水口402通过导水管与二次换热器10的换热器进水接头1002连接，二次换热器10上设置的换热器出水接头1001与主换热器6上设置的进水口601连通，主换热器6上设置的出水口602与三通阀电机2连通，水泵13工作时将采暖水进行输送，采暖水依次流过低氮燃烧器4、二次换热器10和主换热器6实现升温，再通过三通阀电机2流出，低氮燃烧器4和二次换热器10对采暖水进行预热处理，从而降低能量消耗，同时提高换热效果，所述二次换热器10包括盖板1003和外壳10015，外壳10015的内侧通过分隔板1004分成进风腔体1005和出风腔体1006，进风腔体1005通过其侧端设置的进风口1007与风机8的出风口连通，优选的，所述风机8与风压开关9连接，位于出风腔体1006上端的盖板1003上设置有出风口1008，燃烧产生的高温烟气经过主换热器6的换热之后，温度下降到大概200℃，从风机8的出风口出来再经过进风口1007进入进风腔体1005，然后通过分隔板1004，进入出风腔体1006，最后从出风口1008出来，被排放到室外。

所述主换热器6安装在燃烧室5内且主换热器6的上端设置有排烟罩7，排烟罩7的上方左侧与风机8连接，由于风机8装配在排烟罩7的左侧，因此燃烧室5内部的气流阻力左侧小、右侧大，气流分布是靠左集中和流动趋势，造成主换热器6的换热不均匀，左侧换热负荷高，右侧换热负荷低，也容易形成局部的冷凝水，为了均衡主换热器6的换热，在整个主换热面上均匀分布高温烟气，本方案设计了布风板7-1，具体的，所述排烟罩7的下端左侧安装有布分板701，布风板701上面冲压有很多不同直径的圆形风孔，用于均衡燃烧室5内部的气流阻力，由于布风板701的存在，燃烧室5内部的空气流均匀的分布在整个主换热器6上，使换热均匀，排烟罩7内部每个角落的温度也趋于均匀，避免局部由于低温产生冷凝水。

优选的，所述排烟罩7的折弯形状也做了优化，如图4，折弯角度a增大到100°，改变常规的90°的折弯角度，即沿气流方向的折弯角度增加了，这对集烟罩内部的气流有一定的导向作用，使气流更顺畅，阻力减少，同时也避免a角的位置出现气流的死角，导致该位置出现局部冷凝水的情况，另外由于a角度的增大，使排烟罩7跟二次换热器10之间的距离b也增大了，这可以减少集烟罩7对二次换热器10的热辐射，避免二次换热器10内部温度增加，有利于提高二次换热器内部的冷凝效果，提高换热效率。

优选的，所述外壳10015内安装有波纹管组10014，波纹管组10014包括8根波纹管，整体是S型的折弯走向，可以在有限的换热腔体内部形成尽量长的水路行程，大大增加了换热面积，提高换热效率，8跟波纹管两端分别焊接在对称设置的水盒A10010和水盒B10011上，水盒A10010的中间焊接有隔板，将水盒A10010的内部腔体分割成两部分，一部分与换热器进水接头1002焊接且连通，另一部分与换热器出水接头1001焊接且连通，水盒B10011内部是相通的，因此波纹管组10014实际上被分为两组，分别为4根，靠近换热器进水接头1002一端的4根是并联的，即进水波纹管组10013，与换热器进水接头相通1002，进水波纹管组10013被放置于出风腔体1006中；靠近换热器出水接头1001一端也是并联，即出水波纹管组10012，与换热器出水接头1001相通，出水波纹管组10012被放置于进风腔体1005中。

现有燃气壁挂炉，大部分都是配交流单速风机，该风机风量是按最大负荷来定的，对锅炉小负荷工作时，空气量会明显偏大；另外由于低氮燃烧器4工作过程中，一次空气系数很高，易回火，在低负荷下火焰不容易稳定，基于以上两个原因，最小输入负荷降低不下来，普遍在最大火的40%左右，再降低的话，火焰不稳定不能正常工作，为了解决这一问题，本方案的壁挂炉采用的风机8为无级变速风机，风机8提供的风量根据输入负荷来匹配调节，保证在负荷调节范围内空气过剩系数控制在较低的范围，即使在最小负荷下，空气系数也可以控制在1.5左右，因此火焰容易稳定，而且可以降低到最大负荷的30%，比大部分的低氮冷凝炉的性能更优越，可以提供更宽广的水温度调节范围，适应各种要求。

所述低氮燃烧器4的上端位于所述燃烧室5内，且低氮燃烧器4的两端分别安装有感应针403和点火针404，低氮燃烧器4的下端通过导气管和设置在导气管上的燃气阀3与燃气进气接头19连接，燃气进气接头19连接燃气输送管。

具体的，所述低氮燃烧器4包括多个燃烧器片和水管，多个燃烧器片并排，水管贯穿于所有的燃烧器片，形成来回两个水路通道且分别与燃烧器进水口401和燃烧器出水口402连接，工作中水泵13出来的较低温的循环回水从进燃烧器进水口401进入水路通道，从燃烧器出水口402流出，再进入二次换热器10被进一步加热，较低温的循环回水进入在低氮燃烧器4中流动时，将通过辐射或热传导的方式，吸收部分的燃烧热量，降低火焰温度，而NOx形成机理主要是火焰温度，温度高则NOx易生产，温度低，则NOx的形成被抑制。因此依靠低温循环水的吸热，实现降低NOx排放的目的。

另外，相比于常规的大气式燃烧器，所述低氮燃烧器4具有双排喷嘴、火排零间距、低火焰的特点，即低氮燃烧器多了一排的喷嘴，相当于燃气引射能力增加了一倍，具有更多的一次空气，同时火排之间的间隙接近为0，二次空气替补的很少，在燃烧中一次空气系数比大气式的高的多，达到了60%以上，因此火焰短，需要的燃烧室体积更小，火焰温度更低，抑制了燃烧过程中NOx的产生，达到降低NOx排放的效果。

在工作中，被低氮燃烧器4初次加温后的采暖回水，从换热器进水接头1002进入进水波纹管组10013中然后进入水盒B10011及出水波纹管组10012，再从换热器出水接头1001流出，进入主换热器6的进水口601，被主换热器6第三次加热，进水波纹管组10013内的水相对低温，被放置在相对低温的出风腔体内部，而出水波纹管组10012内的水相对高温，被放置在相对高温的进风腔体1005的内部，这样的结构组合符合流体逆向流动的换热原理，可以达到最大的换热效率。

所述波纹管组10014采用无缝304L不锈钢波纹管，水盒A10010和水盒B10011的焊接点采用氮气密封镍材焊接技术，可以防止焊接点在焊接后被高温氧化，且焊接材料为镍，因此具有高强度的抗强酸腐蚀能力，在强酸性的二次换热器10腔体内部长期使用，可以保证不被腐蚀，不产生漏水等质量问题。

还包括生活水路机构，生活水路机构包括板式换热器22，板式换热器22上设置有生活水进水接头18和生活水出水接头20，优选的，所述生活水出水接头20内设置有生活水出水温度传感器1，生活水进水接头18内设置有水流传感器14，板式换热器22还与三通阀电机2连接，三通阀电机2上连接有采暖出水接头21，在采暖工作时，三通阀电机2工作使得主换热器6与采暖出水接头21连通，在使用生活用水时，三通阀电机2工作使得主换热器6与板式换热器22连通。

所述板式换热器22还与水泵13连通，上还安装有压力开挂12和安全泄压阀11，防止板式换热器22内压力过大导致危险。

实施例二

为了方式冷凝水乱流，本实施例对此进行优化，具体的，所述二次换热器10上设置有冷凝水出口1009，冷凝水出口1009通过导管与设置有冷凝水排水接头16的冷凝水收集装置15连通，不管采暖水或者生活水工作，二次换热器10中烟气温度被进一步降低到50~60℃，产生具有酸性的冷凝水，通过二次换热器10上的冷凝水出口1003进入到冷凝水收集装置15，再通过冷凝水排水口16排放到用户的排污系统中。

需要特别说明的是，本申请中水泵、生活水出水温度传感器、低氮燃烧器、主换热器为现有技术的应用，在排烟罩的下端左侧安装有布分板，布风板上面冲压有很多不同直径的圆形风孔，用于均衡燃烧室内部的气流阻力，由于布风板的存在，燃烧室内部的空气流均匀的分布在整个主换热器上，使换热均匀，排烟罩内部每个角落的温度也趋于均匀，避免局部由于低温产生冷凝水，通过设置的低氮换热器和二次换热器，提高了换热效率为本申请的创新点，其有效解决了现有的很多设计都被冷凝水腐蚀，导致换热器漏水和损坏，且换热效率低的问题。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。