一种余热换热装置及应用该余热换热装置的换热系统
技术领域
本实用新型涉及一种余热换热装置，还涉及一种应用该余热换热装置的换热系统。
背景技术
锅炉供暖系统是一种通常应用在大型公建中取暖装置，通过锅炉供暖系统可以保持房屋内的温度，以保证人们在房屋内生活的舒适性。然而在锅炉工作过程中会产生大量的烟气，使得烟气余热没有得到充分利用，造成了能源的浪费。
基于烟气余热的浪费问题，现有技术中提出了对烟气余热的重新利用系统，如授权公告号为CN204830450U(申请号为201520543236.X)的中国实用新型专利《燃烧生物质的采暖洗浴锅炉》，其中公开的锅炉在进行使用时，炉膛内的燃料燃烧产生的热量首先对供暖系统内的水进行加热，燃料产生的烟气再对供水系统内的水进行加热，为充分利用烟气的热量，对供水系统加热后的烟气并不立即排放，而是通过设置预热器，再次利用炉膛内烟气的余热对预热器内的水进行加热。该实用新型能充分利用燃料可使热利用率达到80％以上，节约能源。但是该余热使用的用途单一，而在供暖季节，通常供暖是全天使用的，在洗浴时间段，一般不超过12小时，而对洗浴供水系统的用水量有限的情况下，也无法充分利用烟气的余热，造成热量的浪费。
实用新型内容
本实用新型所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够将烟气余热同时实现两种用途的余热换热装置。
本实用新型所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够充分且合理利用不同热源的热能的换热系统。
本实用新型解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种余热换热装置，包括换热单元，所述换热单元包括烟管，其特征在于：所述换热单元还包括
筒管，套设在烟管外且与烟管的管壁之间具有间隙；
第一换热管，设置在烟管内部且沿所述烟管的轴向延伸，所述第一换热管的两端分别连接在烟管的管壁并在烟管的管壁上形成与所述间隙相连通的连通口；
第二换热管，沿烟管的轴向并靠进烟管设置在所述间隙内；
第一水源进水口，靠近烟管的出口设置在筒管上并与所述间隙相连通；
第一水源出水口，靠近烟管的入口设置在筒管上并与所述间隙相连通；
第二水源进水口，设置在筒管上并与所述第二换热管靠近烟管出口的一端相连接；
第二水源出水口，设置在筒管上并与所述第二换热管靠近烟管入口的一端相连接。
为了增加换热面积，所述第二换热管绕设在所述烟管外。
为了避免筒管内气压过高，所述筒管上还连接有与所述间隙相连通的自动排气阀。
优选地，所述筒管的两端与烟管的外壁密封连接。
可选择地，所述换热单元设置有至少两个，各换热单元的烟管依次相对接，其中一个换热单元中的第一水源出水口与相对接的换热单元中的第一水源进水口通过第一连接管相连接，其中一个换热单元中的第二水源出水口与相对接的换热单元中的第二水源进水口通过第二连接管相连接。
为了方便控制换热单元使用的数量，所述第一连接管、第二连接管上均设置有开关阀。
本实用新型解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种换热系统，包括供暖循环管路，其特征在于：包括如前述的余热换热装置，所述第一水源进水口、第一水源出水口连接在供暖循环管路上，所述第二水源进水口与供水源相连接；
还包括
锅炉，进水口和出水口均连接在供暖循环管路上，并且所述锅炉的烟气出口与余热换热装置的烟管相连接；
热源装置，进水口和出水口均连接在供暖循环管路上；
采暖单元，包括有至少一个采暖装置，各采暖装置的进水口和出水口均连接在供暖循环管路上并位于锅炉、热源装置的下游，所述供暖循环管路在采暖单元的总入口与总出口之间连接有直通管，所述直通管上设置有开关阀；
蓄水箱，内设有第一换热器和第二换热器，所述第一换热器的入口和出口均连接在供暖循环管路上，所述蓄水箱与供水源、第二水源出水口相连接；
生活热水装置，通过生活热水送水管与蓄水箱相连接；
冷水循环管路，所述蓄水箱中的第二换热器的进水口和出水口均连接在冷水循环管路上；
冷水机组，包括冷却塔和冷凝器，冷却塔的进水口和出水口均连接在冷水循环管路上，所述冷凝器中的进水口和出水口均连接在冷水循环管路上。
为了在大量使用生活热水而导致热量不够的情况，保证生活用水的出水温度，所述生活热水送水管上位于生活热水装置的上游还设置有电热热水器，所述电热水器的进水管和出水管处均设置有开关阀。
可选择地，所述热源装置包括太阳能集热器和/或厨房灶具换热器。
优选地，所述生活热水装置包括淋浴装置和/或生活热水管。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型中的余热换热装置，设置了两个换热管，如此能够实现对两种水源的换热处理，即可以将余热用于两种加热用途，合理的利用烟气的余热，避免用途单一而在不使用的情况下造成的热量浪费。并且该余热换热装置中的第一换热管直接设置在烟管的内部，与烟气充分接触换热，换热效率高。而第二换热管不仅能够与烟管内的烟气热量进行换热，还能够与位于间隙内的水流进行换热，如此，则能够充分利用烟气的热量，对烟气的利用率大大提高。另外，在进行换热时，水流与烟气的流动方向相反，可以匀速升温换热，不致换热温差过大而产生管道内水体产生气化、气蚀现象，可延长热水管道使用寿命和达到节能目的。
本实用新型中的换热系统，在冬季使用了该余热换热装置的基础上还同时与在夏季使用冷水机组、和过渡季节使用热源装置等配合使用，使得该换热系统在一年四季均能合理的利用热能，保证生活热水的稳定供应。
附图说明
图1为本实用新型实施例中换热系统的结构图。
图2为本实用新型实施例中锅炉与余热换热装置的配合结构图。
图3为本实用新型实施例中余热换热装置结构示意图。
图4为图3的剖视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
本实施例中的余热换热装置100可以应用在各种需要进行供热的系统中，本实施例中以一个应用了该余热换热装置100的换热系统为例，同时对实用新型中的换热系统以及余热换热装置100进行详细的说明。
如图1所示，本实施例中的换热系统包括：供暖循环管路2、余热换热装置100、锅炉3、热源装置4、采暖单元5、蓄水箱6、生活热水装置7、冷水循环管路8、冷水机组。
其中供暖循环管路2与供水水源相连接，为了避免在工作过程中产生较多的水垢，可以向供暖循环管路2中通入净化后的软水，同时在供暖循环管路2进水端还可以设置一个补水箱，该补水箱分别与供暖循环管路2以及软水水源相连接，保证在供暖循环管路2时水量的稳定性。
如图3和图4所示，余热换热装置100，包括至少一个换热单元1，根据需要设置换热单元1的数量，当换热单元1的数量大于1时，则将各换热单元1依次连接。
各换热单元1包括：
烟管11；
筒管12，套设在烟管11外且与烟管11的管壁之间具有间隙，本实施例中的筒管 12的两端与烟管11的外壁密封连接；
第一换热管13，设置在烟管11内且沿所述烟管11的轴向延伸，第一换热管13的两端分别连接在烟管11的管壁并在烟管11的管壁上形成与间隙相连通的连通口131；
第二换热管14，沿烟管11的轴向并靠进烟管11设置在间隙内，具体地，第二换热管14呈螺旋状绕设在烟管11外，如此可以增加第二换热管14的换热面积；
第一水源进水口121，靠近烟管11的出口设置在筒管12上并与间隙相连通，从而使得第一水源的流动方向与烟管11中烟气的流动方向相反；
第一水源出水口122，靠近烟管11的入口设置在筒管12上并与间隙相连通；
第一水源进水口121、第一水源出水口122连接在供暖循环管路2上，使用时，供暖循环管路2中的循环水则构成第一水源，第一水源自第一水源进水口121进入到筒管 12与烟管11之间的间隙内，其中一部分水通过烟管11上的连通口131而进入到第一换热管13内，间隙内的水以及第一换热管13内的水通过与烟管11内的高温烟气进行热量交换实现了加热，特别是第一换热管13被烟管11内的高温烟气包裹，热交换效率高；
第二水源进水口123，设置在筒管12上并与第二换热管14靠近烟管11出口的一端相连接，从而使得第二水源的流动方向与烟管11中烟气的流动方向相反；
第二水源出水口124，设置在筒管12上并与第二换热管14靠近烟管11入口的一端相连接。
第二水源进水口123与供水源相连接，第二水源出水口124则与蓄水箱6相连接，进而利用烟气的高温余热对供给的水进行加热后输送给蓄水箱6，进而作为供生活热水使用，该第二水源则为提供生活用水的水源，使用时，第二水源自第二水源进水口123 进入到第二换热管14内，一方面，第二换热管14内的第二水源与烟管11内的高温烟气进行热交换，另一方便，第二换热管14内的第二水源与位于间隙内的第一水源进行热交换，充分利用烟气的高温余热；
并且由于第一水源、第二水源的进水方向与烟气的流动方向相反，可以能够使得第一水源、第二水源匀速升温换热，不致换热温差过大而使得管道内水体产生气化、气蚀现象，可延长热水管道使用寿命和达到节能目的；
自动排气阀15，连接在筒管12上并与间隙相连通，该自动排气阀15可以避免筒管12内气压过高，保证了筒管12的使用安全和使用寿命。
换热单元1的数量可以根据需要进行设置，当具有至少两个换热单元1时，则将各换热单元1中的烟管11依次进行对接，最终烟管11的总出口与用于排烟的烟囱进行连接。相邻的两个换热单元1，其中一个换热单元1中的第一水源出水口122与相对接的换热单元1中的第一水源进水口121通过第一连接管16相连接，其中一个换热单元1 中的第二水源出水口124与相对接的换热单元1中的第二水源进水口123通过第二连接管17相连接。为了方便控制换热单元1使用的数量，第一连接管16、第二连接管17 上均设置有开关阀，通过控制第一连接管16、第二连接管17上的通断控制换热单元1 的连通数量。
如图2所示，锅炉3则可以采用现有技术中的各种锅炉3，锅炉3的数量根据需要进行设置，每个锅炉3可以配合使用一个换热单元1。各锅炉3的进水口和出水口均连接在供暖循环管路2上，并且各锅炉3的烟气出口与余热换热装置100的烟管11的总入口相连接。
热源装置4的进水口和出水口均连接在供暖循环管路2上，本实施例中的热源装置4包括太阳能集热器和/或厨房灶具换热器。使用时，根据不同的季节可以选择性的打开使用热源装置4、下述的冷水机组进行工作，进而提供给生活热水装置7使用。
采暖单元5包括有至少一个采暖装置，如在大型公建中使用时，每个房屋均可设置暖气片、空调机组、风机盘管等作为采暖装置，各采暖装置的进水口和出水口均连接在供暖循环管路2上并位于锅炉3、热源装置4的下游，供暖循环管路2在采暖单元5的总入口与总出口之间连接有直通管21，直通管21上设置有开关阀，当需要进行采暖时，可以关闭直通管21上的开关阀，同时打开各采暖单元5的控制阀进行通水使用。而不需要进行采暖时，则可打开直通管21上的开关阀，同时关闭采暖单元5的控制阀，停止进行采暖。
蓄水箱6内设置有第一换热器61和第二换热器62，第一换热器61的入口和出口均连接在供暖循环管路2上，蓄水箱6中的第二换热器62的进水口和出水口均连接在冷水循环管路8上。如此在第一换热器61和第二换热器62的作用下，可以通过供暖循环管路2中水流的热量与蓄水池内水的热量进行热交换，进而对蓄水池内的水进行加热。蓄水箱6还与供水源、第二水源出水口124相连接，供水源为蓄水箱6提供用水，蓄水箱6还可以通过第二水源出水口124接收经换热单元1中第二换热管14换热后的热水。
冷水机组包括冷却塔81和冷凝器82，冷却塔81的进水口和出水口均连接在冷水循环管路8上，冷凝器82的的进水口和出水口均连接在冷水循环管路8上而使得冷凝器 82的出口通过冷水循环管路8与第二换热器62相连接，特别在夏季，空调冷水机组中的冷凝器82在工作过程中会产生大量的热量进而加热冷凝器中的水，冷凝器82中的热水流入到冷水循环管路8中，进而再经蓄水池内的第二换热器62对蓄水池内的水进行加热，进而提供给生活热水装置7使用。
生活热水装置7通过生活热水送水管71与蓄水箱6相连接，为了保证供水水压，还可以在该生活热水送水管71上设置热水泵进行泵水。生活热水装置7包括淋浴装置和/或生活热水管。
为了避免蓄水箱6内的水温无法满足生活热水的温度要求，生活热水送水管71上位于生活热水装置7的上游还设置有电热水器9，电热水器9的进水管和出水管处均设置有开关阀。通过控制电热水器9的进水管和出水管上的开关阀可以控制对电热水器9 的使用与否。
该换热系统的使用方法为：
夏季和过渡季节时，可以控制关闭锅炉3工作，则利用热源装置4工作产生的热量对供暖循环管路2中的水流进行热交换加热。同时关闭各采暖装置上的控制阀，停止对采暖装置的通水，同时打开直通管21上的开关阀，使得供暖循环管路2中的水流直接通过直通管21流至蓄水箱6内的第一换热器61，通过第一换热器61对蓄水箱6内的水进行换热加热。另外，控制冷水机组进行工作，冷凝器82通常设置在如空调等制冷装置中，在制冷装置工作过程中会使得冷凝器82产生热量，进而冷凝器82的热量热交换给冷水循环管路8中的水，冷水循环管路8中的水流至蓄水箱6内的第二换热器62，通过第二换热器62对蓄水箱6内的水进行换热加热。蓄水池内加热后的水经生活热水送水管71输送给生活热水装置7进行使用。
在冬季时，控制锅炉3进行工作，同时控制停止对冷水机组在该换热系统中的使用。热源装置4、锅炉3的工作均会对供暖循环管路2中的水进行加热，同时锅炉3产生的烟气进入到余热换热装置100的烟管11内，再经过第一换热管13、第二换热管14的换热作用对供暖循环管路2中一部分回流的水进行加热、对自来水进行加热而供给到蓄水箱6内，如此实现供暖以及生活热水的供应。
另外在前述的过程中如果不能满足生活热水温度需要，需要进行补热时，则打开电热水器9的进水管和出水管处均设置有开关阀，启动电热水器9进行工作，进而保证生活热水的温度需要。
本实用新型中的换热系统，能够根据使用季节而采用如锅炉、冷水机组、热源装置等不同的热源进行配合使用，使得该换热系统在一年四季均能合理的利用热能，保证生活热水的稳定供应。另外在使用锅炉的基础上，使用了该余热换热装置100，对烟气预热进行充分、合理的利用，实现不同的用途，避免了烟气余热的热量浪费。
