一种水冷式低氮氧化物换热器的制作方法

本实用新型涉及换热器领域，特别是一种用于燃气采暖热水炉的水冷式低氮氧化物(Nox)换热器。

背景技术：

目前，现有燃气采暖热水炉的燃烧换热系统是由火排燃烧器、绝热的燃烧室及翅片管换热器三部分组成,当采用这种传统结构模式时,火排燃烧器安装在绝热燃烧室的下面,燃气的燃烧在绝热燃烧室内完成；燃烧产生的烟气由下向上运动经过翅片管换热器，水流过列管，通过翅片吸收烟气中的热量而升温，与此同时，烟气的温度下降，达到换热的目的。但这种传统结构的燃烧换热系统结构复杂，安装工艺复杂,燃烧室密封性能差，翅片管换热器传热面积小，热效率偏低，会造成大量的能源浪费。

另外，现有燃气采暖热水炉的燃烧室是绝热燃烧室，在燃烧室位置没有设置受热面积，燃烧生成的烟气温度极高，烟气在高温环境容易生成NOx，导致排放的污染物偏高。

燃气燃烧过程氮氧化物的生成机理如下：

气燃烧生成的氮氧化物(NOx)主要为热力型NOx及快速型NOx。

快速型NOx是在高温条件下，空气中的氮气与燃料中的碳氢离子团反应生成的NOx。快速型NOx生成量很少，一般占总NOx生成量的5％以下。

热力型NOx是指空气中的N2在高温条件下氧化生成的氮氧化物，其主要成分是NO。其反应原理如下：

O+N2→NO+N N+O2→NO+O

影响NO生成的主要因素为燃烧温度、氧气浓度及烟气在高温区停留时间。

热力型NOx随着燃烧温度的升高，NOx生成量急剧升高。燃烧温度在1500℃左右时，温度每升高l00℃，反应速度将增大6-7倍。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对以上所述现有技术存在的缺陷，提供一种结构合理、换热器传热面积大、密封性能好、且安装工艺简单的水冷式燃烧室与主换热器一体化的水冷式低氮氧化物(NOx)换热器。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种水冷式低氮氧化物(NOx)换热器，包括外壳、内壳及换热器，所述外壳套在所述内壳外部，所述内壳与外壳之间形成容纳热水的腔室，所述腔室形成一条通路；所述换热器安装在所述内壳的上部；所述换热器与所述通路连接。

所述腔室中的后面通路、前面通路、左侧面通路和右侧面通路连通为一条所述通路，所述通路上设置进水口和出水口。

所述内壳和外壳为方形，方形的内壳与外壳装配围成一个水冷式的燃烧室，所述换热器安装在所述燃烧室内并且连接为一个整体。

所述腔室内设置若干隔板，所述隔壁与内壳的外壁和外壳的内壁配合，形成迷宫型的水流通道，可以延长水流长度。所述隔板设置在内壳的外壁上。

所述后面通路、前面通路、左侧面通路和右侧面通路内分别设置一条或多条隔板，所述隔板与外壳内壁配合形成迷宫型的水流通道。

所述内壳的隔板上部均设置排气口，及时排走拐弯处积存的空气，避免内壳局部产生高温。

所述换热器为所述翅片管换热器，由若干条管子和若干数量的翅片组成，每片翅片上均开孔；水平排列的若干根管子从各翅片上的孔中穿过，连接成一个整体。

所述翅片还可以螺旋缠绕在管子外面，形成螺旋翅片管。

换热器的管子为椭圆管，也可以为圆管；翅片可以是方形，也可以是其它形状。

在所述外壳下部设置火排燃烧器。

与现有技术相比，本实用新型的有有益效果是：具有优良的换热效果，有效地降低排烟温度；即使利用导热率比铜差的铝合金材料也能达到非常满意的效果，而不必使用昂贵的紫铜材料，可明显降低换热器的材料成本，有利于换热器的推广与普及。

附图说明

图1是本实用新型一种水冷式低氮氧化物换热器的整体结构简图1；

图2是本实用新型一种水冷式低氮氧化物换热器的整体结构简图2；

图3是本实用新型一种水冷式低氮氧化物换热器的结构简图；

图4是本实用新型一种水冷式低氮氧化物换热器中的腔室结构简图；

图5是本实用新型一种水冷式低氮氧化物换热器中的局部结构简图。

具体实施方式

下面结合图及实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

一种水冷式低氮氧化物(NOx)换热器，如图2、图3和图5所示，由外壳3、内壳4及换热器5、进水口1和出水口2组成；所述外壳3套在所述内壳4外部，所述内壳4与外壳3之间形成容纳热水的腔室7；所述换热器5安装在所述内壳4的上部；所述腔室7在外壳3形成的壳体周围的后面通路72、前面通路74、左侧面通路73和右侧面通路71连通为一条通路，其中所述换热器5与所述通路连接。所述进水口1和所述出水口2分别与所述通路连接相通。所述内壳4和外壳3为方形，方形的内壳4与外壳3装配围成一个水冷式的燃烧室，所述换热器5安装在所述燃烧室内并且连接为一个整体。

如图4所示，在所述腔室7内设置若干隔板8，所述隔壁8与内壳4的外壁和外壳3的内壁配合，形成迷宫型的水流通道，可以延长水流长度。其中，所述隔板8设置在内壳4的外壁上。采暖水从壳体右面的进 水口1进入壳体内部，依次流经：右面通路、前面通路、左面通路，翅片管换热器5，再回到左面通路，转至后面通路，然后从右面通路的出水管的出水口2流出。当然，水流的顺序可以根据需要调整。

所述换热器5由若干条管子和一定数量的翅片组成，每片翅片上均设有开孔；水平排列的若干根管子从各翅片上的孔中穿过，连接成一个整体。所述翅片还可以螺旋缠绕在管子外面，形成螺旋翅片管。所述管子为椭圆管，也可以为圆管。所述翅片可以是方形，也可以是其它形状。

如图1所示，火排燃烧器6位于壳体的下部，燃气在火排燃烧器6燃烧产生的高温烟气进入内壳4，通过辐射传热方式，高温烟气把部分热量传递给内壳4里面的采暖水。烟气朝上流动，冲刷位于内壳4上部的换热器5，与管内流动的采暖水进行热交换，使烟气温度降低。

所述内壳4在所在的后面通路72、前面通路74、左侧面通路73和右侧面通路71四个面上，分别设置一条或多条隔板8，所述隔板8与外壳3内壁配合形成迷宫型的水流通道。水流在这些迷宫型的水流通道内流动，水流对内壳的冲刷速度更快，冷却水完全充满壳体，使壳体得到充分冷却，确保壳体长期安全运行；

所述内壳4的隔板8上部均设置排气口81，及时排走拐弯处积存的空气，避免内壳局部产生高温。所述内壳4上的隔板8与外壳3配合形成迷宫型的水流通道，与位于内壳4上部的翅片管换热器5的管子串联成为一个连通的管路。采暖水充满整个壳体内部，并在水流通道内流动，使壳体得到充分冷却。采暖水从设置于右前部的进水口1进入壳体式换热器。水流首先流经右侧前部，再流经前侧壳体，从左端向上进入翅片管换热器5，水流在管内循环流动，再经左侧向下进入后侧壳体，采暖水最后从右侧后部流出。采暖水在壳体内部循环流动，避免气体在壳体内积聚。

优选的，所述内壳4与外壳3围成一个水冷式的燃烧室，换热器5设置于内壳4的上部，与内壳4连接为一体化结构，结构紧凑，体积小。 水冷式的燃烧室将燃烧室高温区完全地包围在中间，壳体中的流动的水吸收高温烟气的热辐射，使壳体得到充分冷却。这种结构不仅能减小漏风、还能减少散热损失。

水冷式的燃烧室，高效吸收高温烟气的热辐射，使烟气温度降低。较低温度的烟气流过翅片管换热器，降低翅片管换热器的工作温度，使翅片管换热器的工作环境得到了有效改善。同时，四面水冷的辐射受热面，吸收高温烟气的热辐射，大大降低烟气温度。由于反应的温度大大下降，烟气中的N2氧化生成的热力型氮氧化物显著减少，使烟气排放的NOx明显减少，能达到良好的环保效果。

所述内壳4通过辐射换热方式吸收烟气的热量，烟气温度有所降低，再向上冲刷翅片管换热器进行对流换热，烟气温度进一步降低，能有效提高设备的热效率，达到明显的节能效果。

本实用新型上述水冷壳式换热器具有优良的换热效果，有效地降低排烟温度。即使利用导热率比铜差的铝合金材料也能达到非常满意的效果，而不必使用昂贵的紫铜材料，可明显降低换热器的材料成本，有利于换热器的推广与普及。

尽管在此已详细描述本实用新型的实施方式，但本实用新型并不局限于这里详细描述和示出的具体结构。上述实施实例并非是对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本实用新型的范畴。