一种燃气炉体及其锅炉的制作方法

本发明属于锅炉领域，具体涉及一种燃气炉体及其锅炉。

背景技术：

1、在锅炉设备领域中，容积小于30l的免限型蒸汽发生器因无需特种设备备案、安装便捷、使用安全、运维成本低等优势，被广泛应用于工业生产、商用供热、食品加工等诸多场景，是目前中小型蒸汽供给场景的主流设备。设备核心性能指标为蒸汽产生量与热能利用率，蒸汽产出效率、单位能耗产汽量直接决定设备的使用经济性与适用场景范围。

2、传统现有免限型蒸汽发生器的燃气炉体，其结构多为直通式或均匀分布的迂回结构管路，经研究发现，由于炉体内部各区域火焰温度分布差异较大，核心燃烧区反应剧烈、温度极高，边缘区域仅依靠烟气辐射供热、温度偏低，限于现有炉体的管路设计，水路的换热走向无法和火焰燃烧的温度分层特性相匹配，使水体各部分温差过大、瞬时蒸发不均，导致蒸汽产生速率不稳定，无法实现持续高效产汽，降低了炉体整体热效率与蒸汽产生性能，致使现有小于30l的免限型蒸汽发生器，每小时蒸汽产出量难以达到2吨级，限制了整体的产汽性能。

3、因此，为突破现有结构对蒸汽发生器的性能限制，需要对现有蒸汽发生器的结构进行优化改进，以增大免限型蒸汽发生器的产热效率。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提出一种燃气炉体及其锅炉，通过管路在炉体中的特殊位置设置，使外部水按特定路线流动，控制外部水的流动的路线和炉体内的各处不同的燃烧温度相对应吻合，实现分级换热，极大提高了热量利用率，有效提高了蒸汽产生效率，提高了炉体整体产生燃气的性能。

2、具体方案为：一种燃气炉体，包括炉腔和受热管路，受热管路呈u形连续迂回贯通连接，包括：

3、环绕管组，围绕炉腔边缘分布，环绕管组的一侧为导气管列，导气管列引导外部燃气进入炉腔；

4、核心受热管列，设于炉腔内与导气管列相邻，核心受热管列和导气管列平行设置；

5、过渡受热管列，设于炉腔内核心受热管列相对导气管列的另一侧；

6、外部水先流入环绕管组再依次流入过渡受热管列和核心受热管列。

7、环绕管组包括多个环绕在炉腔内边缘一周设置的水管，各水管竖直设置，相邻的水管首尾相接形成各管竖直阵列林立但呈u型贯通的水路，其中一侧的管道为导气管列，具有特定空燃比的外部燃气从导气管列处垂直通入向炉腔内部，自导气管列内侧面开始于炉腔内部燃烧，形成与导气管列垂直的火焰。

8、自导气管列到过渡受热管列的区域，火焰燃烧反应最剧烈，火焰温度最高，因此核心受热管列部分温度最高；自过渡受热管列到环绕管组前的区域，燃烧反应减弱，火焰温度降低，因此过渡受热管列部分温度小于核心受热管列部分，自环绕管组处到炉腔边缘火焰温度进一步降低，乃至无火焰直接燃烧仅靠火焰烟气高温辐射加热，因此环绕管组位置处受热温度最低。

9、因此，根据火焰梯度设置水路走向，水自环绕管组进入，先围绕炉腔边缘加热产生蒸汽，逐渐向后流动，受热温度越来越高，蒸汽产生速率越来越快，使水吸收的热量始终处于饱和状态，有效提升整体的蒸汽产生效率。

10、核心受热管列和过渡受热管列均平行于导气管列，即和火焰垂直接触，增大受热效果。

11、优选地，环绕管组还包括进水管列、第一侧向管列和第二侧向管列；

12、进水管列设于炉腔相对导气管列的一侧，进水管列和导气管列平行；

13、第一侧向管列和导气管列垂直，第一侧向管列位于导气管列一侧，第二侧向管列位于导气管列另一侧。

14、环绕管组由于围绕火焰分布，虽不接触火焰但根据相对火焰距离的远近，温度仍有差别，故对环绕管组进一步细分，分为进水管列、第一侧向管列和第二侧向管列，进水管列处温度最低，其相对火焰较远，且接触到火焰的几率低；第一侧向管列、第二侧向管列和导气管列三者温度接近；所以设置外部水自进水管列处进入。

15、进水管列平行于导气管列会直接受高温烟气的冲击，最大面积的接触高温烟气保证受热效果最佳；第一侧向管列和第二侧向管列位于火焰的侧向，垂直于导气管列设置可以最大面积的接触火焰侧向，同时便于管列的布设和连接。

16、优选地，第一侧向管列连通进水管列和导气管列，第二侧向管列连通导气管列和过渡受热管列；

17、外部水自进水管列进入经第一侧向管列流入导气管列，再流经第二侧向管列进入过渡受热管列。

18、进水管列靠近第二侧向管列的一端和外部节能器连接，外部水可以由进水管列靠近第二侧向管列的一端进入，流向第一侧向管列，再流向导气管列，再流向第二侧向管列，再流向过渡受热管列，最后流向核心受热管列；

19、或者是，第二侧向管列连通进水管列和导气管列，第一侧向管列连通导气管列和过渡受热管列；

20、外部水自进水管列进入经第二侧向管列流入导气管列，再流经第一侧向管列进入过渡受热管列。

21、进水管列靠近第一侧管列的一端和外部节能器连接，外部水可以由进水管列靠近第一侧向管列的一端进入，流向第二侧向管列，再流向导气管列，再流向第一侧向管列，再流向过渡受热管列，最后流向核心受热管列；

22、优选地，导气管列包括多个平行分布的导气管段，相邻导气管段之间的间距形成缝隙，以在外部燃气进入时对其形成引导。

23、导气管列的缝隙可对进入炉体的燃气进行精准导流，统一燃气流向、稳定燃气进气压力，能够精准控制火焰根部位置，避免传统进气结构燃气紊乱、火焰偏移、燃烧不稳的问题。

24、优选地，进水管列包括多个平行分布的进水管段，相邻导气管段的间距小于相邻进水管段的间距。

25、导气管列各管段之间的间距小，用于形成缝隙作用引导燃气；而进水管列各管段之间的间距大，用于燃烧后的高温烟气快速流通，使炉腔内的环绕管组受热更充分。

26、进水管列、第一侧向管列、导气管列、第二侧向管列、过渡受热管列和核心受热管列均为多个阵列排布的管段组成，各管段之间均有间距，各管段依次首尾进行弯头连接组成u形迂回流动的管路。

27、利用u形迂回流动的管路可以最大程度的延长水的行走路线，同时增长水在某一区域的流动时间，使水充分换热。

28、优选地，过渡受热管列与进水管列相邻，过渡受热管列和进水管列阵列排布，以使相邻管壁的间距位于同一直线。

29、该方案的结构下，高温烟气经过过渡受热管列后延伸至进水管列，同时经进水管列的间距快速进入烟道，和节能器、冷凝器换热，此结构烟道内的烟气温度高可对应设置大换热面积的冷凝器、节能器，增强余热回收功能；有助于冷水的快速预热，适合冷水水温较低的工况。

30、或者是，过渡受热管列和进水管列相邻设置，过渡受热管列和进水管列交错设置，以使过渡受热管列的管壁间距和进水管列的管壁位置相对应。

31、该方案的结构下，高温烟气经过过渡受热管列后会直接冲击至进水管列的管壁，使高温烟气和进水管列直接接触，增大了进水管列的换热面积，提高了换热效率，更有利于提高蒸汽产生效率。

32、优选地，核心受热管列的管径大于过渡受热管列和环绕管组。

33、核心区的温度高，因此需要扩大核心受热管列的管径，增大其单位横截面积的水流量，避免管内水的瞬间蒸发导致的干锅现象，同时也可以提高蒸汽的产生量。

34、一种燃气锅炉，包括炉体、供水机构和燃烧机构，炉体为根据权利要求1-9中任一项的炉体，炉体相对燃烧机构的另一端连接有烟道，烟道设有冷凝器和节能器，供水机构和冷凝器、节能器依次连通用于冷水预热，节能器和炉体连通，使预热水进入炉体。

35、本发明的有益效果在于：

36、本发明结合炉体内各区域温度特性针对性布置核心受热管列、过渡受热管列与环绕管组，优化水路流向，使其精准匹配火焰燃烧的温度分层规律，使水体逐级升温换热，克服了现有炉体水体各部分温差过大、瞬时蒸发不均，导致蒸汽产生速率不稳定的缺陷，极大提高各部分水体瞬时蒸发的稳定性，让水体全程处于饱和受热状态，持续提升蒸汽生成速率与生成量，大幅提升炉体的工作性能，突破了小于30l的免限型蒸汽发生器，每小时蒸汽产出量难以达到2吨级的行业限制。