CN108266894A - 可控温燃油开水炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可控温燃油开水炉，包括开水炉以及控制开水炉工作状态的PLC控制器，开水炉内设置有放置燃烧器的炉膛以及存储水的储水箱，开水炉的顶部设置有连通炉膛的烟筒；开水炉底部的侧壁上设置有通过出热水管连通储水箱热水出口的热水水龙头；所述开水炉的旁侧还设置有补水箱，补水箱内设置有冷却开水炉输送的开水的盘管，盘管的进水口通过热水管道与储水箱的热水出口连通，盘管的出水口通过温水管连通至开水炉底部侧壁上的温水水龙头，所述温水管上设置有与PLC控制器输出端连接的水泵和电磁阀。本发明集点火、燃烧、监控于一体控制，实现了精确控温，并提高了自身的加热效率和自持能力，降低了能源消耗。

Description

可控温燃油开水炉

技术领域

本发明涉及开水炉技术领域，特别是一种燃油开水炉。

背景技术

开水炉是为了满足各类人群饮水需求而设计开发的水加热设备，常见的开水炉包括电开水炉、燃油开水炉、燃气开水炉以及燃煤开水炉，其中燃油开水炉是采用燃油方式获取热源来对水进行加热的设备。

传统的燃油开水炉通常采用立式燃油锅炉结构，这种锅炉由燃烧器、炉膛和水箱组成，水箱中竖直装有直火管，直火管下部与炉膛连通，上部与烟筒连通，直火管外侧的水箱中充满水，燃烧器产生的热量经直火管从烟筒排出，而水箱中的水则靠直火管的热量来加热。此种燃油开水炉体积较大，且存在以下不足：1）由于直火管大多采用竖直布置，水箱里的水在加热过程中上下水直接进行冷热交换，加之烟筒对直火管的抽风作用，使得直火管在加热过程中上下水直接进行冷热交换，加之烟筒对直火管的抽风作用，直火管靠近烟筒的一端温度较高，使得上下水的温度相差较大，导致上面的水沸腾了好久，下边的水才打到沸腾温度，燃料消耗过多；2）由于直火管是竖直布置，因此燃烧器产生的高温烟气会直接从烟筒排出，不仅造成了热量的损失，而且烟气温度较高可导致直火管以及水箱出现开裂问题；3）由于水箱内的水烧开之后处于开水状态，如想饮用温水，只能通过冷热水掺半或者将热水自然凉凉的方式获得，影响人们的饮用需求；4）无法检测水箱内水垢的形成情况，影响加热效率。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种可控温燃油开水炉，不仅能够节约燃料，而且还能够直接为人们提供温水饮用。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

可控温燃油开水炉，包括开水炉以及控制开水炉工作状态的PLC控制器，开水炉内设置有放置燃烧器的炉膛以及存储水的储水箱，开水炉的顶部设置有连通炉膛的烟筒；开水炉底部的侧壁上设置有通过出热水管连通储水箱热水出口的热水水龙头；所述开水炉的旁侧还设置有补水箱，补水箱内设置有冷却开水炉输送的开水的盘管，盘管的进水口通过热水管道与储水箱的热水出口连通，盘管的出水口通过温水管连通至开水炉底部侧壁上的温水水龙头，所述温水管上设置有与PLC控制器输出端连接的水泵和电磁阀。

上述可控温燃油开水炉，所述储水箱的顶部设置有监测储水箱内气压的压力表以及连通大气的排气管，排气管上设置有开关阀；所述压力表的输出端连接PLC控制器的信号输入端，PLC控制器的输出端连接开关阀的受控端。

上述可控温燃油开水炉，所述储水箱内还设置有连通炉膛前烟箱与后烟箱的二回程排烟换热管，二回程排烟换热管的进气端靠近靠近燃烧器设置，二回程排烟换热管的出气端靠近烟筒设置。

上述可控温燃油开水炉，所述补水箱上设置有进水口、出水口以及溢流口，补水箱的出水口经过开水炉补给管与储水箱的进水口连通。

上述可控温燃油开水炉，所述储水箱与补水箱内均设置有用于测量水位的低水位探头、高水位探头、水位计以及测量水温的水温探头；低水位探头、高水位探头、水位计以及水温探头分别经数据线与PLC控制器的输入端连接。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明集点火、燃烧、监控于一体控制，能够实现精确控温，保证开水炉在常压下运行；各换热元件间互不干扰，可较自由地膨胀和收缩，显著减少了燃油开水炉换热元件的热应力，使燃油开水炉安全可靠地运行。

补水箱的设置，不仅能够为人们提供60℃左右的温开水，满足人体饮用温度的要求，而且还能够利用开水换热过程中交换出的热量，将补水箱中盘管外的冷水加热，从而减少了燃油消耗，提高了开水炉的自持能力和加热效率。

PLC控制器中水垢在线监控算法的设置，用于监测储水箱中的水垢情况，当水垢到达一定厚度时，水垢报警指示灯亮，通知操作人员及时清理开水炉内的水垢，有效解决加热效率问题。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的后视图；

图3为本发明的主内视图；

图4为本发明的侧内视图；

图5为本发明的加热流程图。

其中：1.开水炉，11.低水位探头，12.高水位探头，13.排气管，14.燃烧器，15.开水炉溢流管，16.温水管，17.烟筒，18.水位计，19.水温探头；110.开水炉进水管，111.开水炉手动进水管，112.储水箱，113.炉膛，114.温水分流管，115.开水炉排空管，116.出热水管；2.补水箱，21.盘管，22.补水箱溢流管，23.补水箱进水管，24.补水箱手动进水管，25.开水炉补给管，26.管路排空管组，27.补水箱排空管；3.电磁阀，4.水泵。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种可控温燃油开水炉为常压、节能不锈钢开水炉，包括通过管路连接的开水炉1和补水箱2，开水炉和补水箱的工作状态由PLC控制器控制。

开水炉为内燃、卧式、二回程柴油炉，炉体的隔热材料为聚氨酯，燃料为柴油，开水炉尺寸1600mm×800mm×1200mm，容量300L。开水炉包括炉体，炉体内设置有储水箱112，储水箱下方设置有燃烧器14，炉体内的储水箱和燃烧器置于炉膛113内；炉体顶部设置有连通炉膛与大气的烟筒17以及连通储水箱与大气的排气管13，排气管上设置有开关阀；炉体下部的侧壁上设置有热水水龙头和温水水龙头。

储水箱采用不锈钢材料制作而成，侧面设置有进水口，连接开水炉进水管110以及开水炉手动进水管111；底部配有排污口，连接开水炉排空管115；顶部配有溢流口，连接开水炉溢流管15；下部侧壁上设置有热水出口，热水出口经出热水管116连通炉体上的热水水龙头；储水箱内还设置有水位计18、高水位探头12、低水位探头11和水温探头19，用于监测水位和水温；储水箱顶部设有除垢剂加入口，用于添加除垢剂对储水箱进行除垢处理。

炉膛前端设有竖向和横向加强换热管，储水箱中设置有二回程排烟气换热管，炉膛烟气经其出口通过储水箱内的二回程排烟气换热管到烟筒17排出，提高了燃烧的热交换效率，降低了排烟温度，解决了传统不锈钢燃油开水炉易产生裂纹的问题。

本发明的开水炉通过合理配置排气管，并结合温度控制，解决了开水炉的常压问题；炉体采用防烫设计和热应力消减结构，实现了开水炉的安全、可靠运行。

补水箱2用于提高开水炉的加热效率和自持能力。补水箱主要由箱体和回型倾斜盘管21组成，箱体上配置有进水口、出水口、排污口和溢流口，补水箱内设置水位计、高水位探头、低水位探头和水温探头。其中，进水口分别连接补水箱进水管23和补水箱手动进水管24，补水箱进水管23用于在初始运行前自动向补水箱内进水，补水箱手动进水管24用于运行过程中手动向补水箱中补入冷水；出水口通过开水炉补给管25连通开水炉的储水箱，开水炉补给管中设置有补水泵，补水泵在PLC控制器的指令下启动，用于向储水箱中补入补水箱中待加热的温水；溢流口设置在箱体顶部，连接补水箱溢流管22；排污口设置在补水箱底部，连接补水箱排空管27。

开水炉中储水箱经过带水泵的热水管与补水箱中盘管的进水端连通，盘管的出水端经温水管16与温水水龙头连通。开水炉烧热的开水泵入补水箱后，在补水箱中采用冷热水热交换法进行冷却，即开水经过热交换盘管与补水箱中水进行热交换，经过充分热交换进行降温，然后还再把补水箱中的温水泵入到开水炉烧开，不仅能够直接得到可饮用的温水，还提高了经济性和燃油热效率。

PLC控制器用于根据开水炉以及补水箱中各传感器采集的信号，来自动控制点火与燃烧，从而达到自动控制的目的。

为了适应不同海拔地区的使用环境，本发明的PLC控制器设置了防沸腾算法，以适应饮水保障车在高原地区使用时，水的沸点变低，避免持续沸腾情况的出现。

防沸腾算法的原理为：在一定的海拔高度，对应着不同的大气压力水的沸点也在变化，即水的沸点会随着海拔的升高而逐步降低；而在烧水的过程中，水温是逐渐升高的，当水沸腾的时候，就达到了沸点，水温不再变化，维持沸点温度；当水温不变达到一定时间后即可认为水达到了沸点。防沸腾算法中水温监测的起点可选择为85℃，以满足海拔高度低于4000米的环境使用。

具体到本发明中，在开水炉加热过程中，PLC控制器会持续监控燃烧器的工作状况和水温的变化情况，当温度达到85℃时，开始监控水的温升变化情况，当水温持续半分钟不再有升温变化维持恒定温度时，判定水已沸腾，并在沸腾半分钟时，判定水已烧开，停止加热并点亮水开指示灯，使得开水炉既避免了因设置水温过低而烧不开水，也避免了因水温设置过高而出现烧水持续沸腾不停机的问题。

为保证开水炉能够正常运行，本发明的PLC控制器设置了水垢在线监测算法，当水垢到达一定厚度时，水垢报警指示灯亮，通知操作人员及时清理开水炉内的水垢。

水垢在线监测算法的原理为：在水位传感器的控制下，锅炉只有达到高水位才允许燃烧器点火燃烧，因此每次都有同样的水量，由于燃烧器在可靠工作、理想的工况下热源产生的热量是恒定的，因此炉体在不结垢的情况下，传热效率不变，在一定的温度范围内，水的升温时间也是恒定的；当锅炉内表面发生结垢时，必将影响锅炉的传热效率，也就会延长同样温度范围内的升温时间。

水垢检测温度范围的选取需要考虑到季节、地域以及海拔高度等因素的影响，因此检测水温起始温度选定为40℃，检测截止温度选定为80℃。

具体到本发明中，PLC控制器检测水垢的方法为：通过监测每次烧水时，40℃~80℃的升温所用时间，来判断锅炉炉体的结构状况，当这个区间温升所用时间大于标准温升时间时，判断锅炉开始结垢，随着使用次数的增加，区间温升时间不断加长，当达到设定的阈值时，点亮水垢指示灯，提醒操作人员清理水垢。

PLC控制器的输入端还连接有操作面板，操作面板上设置有启动键、补水键，启动键用于启动装置运行，补水键向PLC控制器发出指令，控制补水箱向储水箱内补水。PLC控制器的输出端还连接有显示机构，显示机构包括设置在开水炉上的红色加热指示灯、绿色开水指示灯、开水炉缺水指示灯、补水箱缺水指示灯、水垢指示灯以及报警器，红色加热指示灯用于显示开水炉正在处于加热状态，绿色开水指示灯用于显示开水炉内的水已经烧开，开水炉缺水指示灯表示储水箱内水位过低，补水箱缺水指示灯表示补水箱内水位过低，水垢指示灯和报警器用于在储水箱内和/或补水箱内的水垢达到设定值时，在PLC控制器的指令下发出报警信息。

当本发明安装在外场饮水保障车上时，可在车厢两侧分别设置热水出水枪、温水出水枪和热水水龙头，车厢的一侧还可设置冷水进快插接头、溢流管和管路排空管组。冷水进快插接头分别通过管路与开水炉进水管和补水箱进水管连通，用于向开水炉和补水箱内加注冷水；热水出水枪和热水水龙头分别通过出热水管与储水箱的热水出口连通，温水出水枪和温水水龙头分别通过温水分流管与温水管连通；管路排空管组分别与开水炉排空管和补水箱排空管连通，用于排空开水炉、补水箱和管路中的水。

本发明的工作流程如图5所示，具体过程如下所述。

将冷水管快插接头一端与水源相连，按启动键启动后：PLC控制器根据储水箱和补水箱的水位计状态依次开启冷水上水电磁阀，向储水箱和补水箱中注入冷水，水位到达上限水位后自动停止注水。

PLC控制器根据开水炉中的水温控制燃烧器的启停，当水温低于设定值时，控制燃烧器启动，经三级过滤后的柴油由燃烧器高压雾化及自动配风，混合为可燃气体，发出指令进行高压点火引燃，在炉膛内进行燃烧，高温烟气沿封闭炉膛的内壁经前烟箱进入二回程排烟气换热管，对流换热后到后烟箱，再次进入二回程排烟气换热管、前烟箱，经烟筒排入大气。燃烧室内的火焰及高温烟气在炉胆及管束内流动过程中，其外壁周围的介质水在热能作用下，温度逐渐升高，此时加热指示灯亮。当水温升至设定的温度后，温度传感器控制燃烧器点火系统自动停止，烧水过程结束，绿色开水指示灯亮，此时，车辆即可提供开水服务。

需要热水时，打开热水水龙头，开始向外输送热水；需要温水时，打开温水水龙头，开始向外输送温水。在温水水龙头打开的同时，电磁阀3动作，自动启动水泵4，加快放水速度。当储水箱中的水位降到低水位时，开水炉缺水指示灯亮，此时可以继续放水，将开水炉内热水放尽，也可以按补水键，启动补水泵，将补水箱中经过热交换的温水泵入开水炉中，水位到达上限水位后自动启动开水炉加热程序。当补水箱中的水位降到低水位时，补水箱缺水指示灯亮，提示补水箱中无水，需要补水。

本发明在使用过程中，当水垢达到设定值时，水垢指示亮时，报警器响，提醒操作人员清理水垢。

Claims (5)

1.可控温燃油开水炉，包括开水炉（1）以及控制开水炉工作状态的PLC控制器，开水炉内设置有放置燃烧器（14）的炉膛（113）以及存储水的储水箱（112），开水炉的顶部设置有连通炉膛的烟筒（17）；开水炉底部的侧壁上设置有通过出热水管（116）连通储水箱热水出口的热水水龙头；其特征在于：所述开水炉的旁侧还设置有补水箱（21），补水箱内设置有冷却开水炉输送的开水的盘管（21），盘管（21）的进水口通过热水管道与储水箱的热水出口连通，盘管的出水口通过温水管（16）连通至开水炉底部侧壁上的温水水龙头，所述温水管上设置有与PLC控制器输出端连接的水泵（4）和电磁阀（3）。

2.根据权利要求1所述的可控温燃油开水炉，其特征在于：所述储水箱的顶部设置有监测储水箱内气压的压力表以及连通大气的排气管（13），排气管上设置有开关阀；所述压力表的输出端连接PLC控制器的信号输入端，PLC控制器的输出端连接开关阀的受控端。

3.根据权利要求1所述的可控温燃油开水炉，其特征在于：所述储水箱内还设置有连通炉膛前烟箱与后烟箱的二回程排烟换热管，二回程排烟换热管的进气端靠近靠近燃烧器设置，二回程排烟换热管的出气端靠近烟筒设置。

4.根据权利要求1所述的可控温燃油开水炉，其特征在于：所述补水箱上设置有进水口、出水口以及溢流口，补水箱的出水口经过开水炉补给管（25）与储水箱的进水口连通。

5.根据权利要求1所述的可控温燃油开水炉，其特征在于：所述储水箱与补水箱内均设置有用于测量水位的低水位探头、高水位探头、水位计以及测量水温的水温探头；低水位探头、高水位探头、水位计以及水温探头分别经数据线与PLC控制器的输入端连接。